電路分析基礎課程的循序漸進教學探索

王新平+陳靜

摘要：如何使學生快速入門，掌握電路分析的基礎知識，循序漸進系列課件把基本概念和基本分析方法進行了融合和貫通。

關鍵詞：電路分析；教學；循序漸進

中圖分類號：G642.0 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2017）22-0173-02

電路分析基礎是高等學校信息類專業的學科基礎必修課。通過電路課程的學習，使學生為學習后續課程準備必要的電路知識[1]。如何擺脫物理中的電路思維通過適當的方法讓學生盡快入門是教學中需要思考的問題。

一、課程學習中存在的問題

1.忽略參考方向。在學習電路分析基礎課程之前，學生在中學和大學的物理課中接觸了基本的電學知識，對于電路的分析，學生還停留在電阻串并聯的簡單概念，判斷電壓和電流的實際方向是分析電路的第一步。電路分析基礎涉及到的電路比物理課程的要復雜，最突出的特點就是電源不止一個，這樣對于電壓和電流實際方向的判斷增加了難度或者無法判斷。正確理解參考方向的概念是學習電路課程最關鍵的一步。

2.輸入電阻（等效電阻）的困擾。由于受控源的加入，增加了分析電路的復雜程度。含有受控源的一端口，電壓的計算相對容易，等效電阻的計算一直困擾著電路的學習。

3.缺乏暫態的概念。直流電路中電感相當于短路，電容相當于開路，這個概念學生記得很扎實，但是電路時默認的條件是穩態，通常學生都會忽略這一點。在分析動態電路時，學生習慣性思維一時無法改變，給學習帶來困惑。

4.對交流電路望而卻步。交流電路中相位的概念沒有建立起來，電壓和電流的計算習慣于數量和而不是相量和。計算結果的錯誤導致了對數學知識和之前電路概念的懷疑，造成了對交流電路分析和計算的恐懼。

二、循序漸進學電路

針對學生在電路分析基礎課程學習中存在的問題，循序漸進系列小課件起到了很好的導引和幫助作用。

1.電路的參考方向。一個電源作用的電路，電壓和電流的實際方向容易判斷，再加入一個電源后，判斷變得困難，從而引入參考方向的概念來為下一步的電路分析做準備。圖1中，從電阻元件開始，根據歐姆定律可以得出電壓電流的關系式，然后串聯一個電壓源，接下來改變電流的方向，通過實例，逐步使學生對參考方向有了切身體會。對于一端口結構的電路，電壓和電流的關聯參考方向也往往被混淆，圖2從直觀的串聯電路過度到一端口，ui非關聯參考方向的判別得到理解。

2.等效電阻（輸入電阻）。一端口的輸入電阻（等效電阻）在戴維寧定理和一階電路中廣泛應用，尤其是當一端口含有受控源時，造成學生計算的錯誤。通過對比明確條件：電壓電流法和開路電壓短路電流法分別針對無源一端口和有源一端口。

3.穩態和暫態。通過強調時刻的概念，不同階段電路處于不同的狀態，使學生了解到暫態過程的存在。圖3中左圖為直流穩態電路，右圖為直流動態電路，開關的動作，使電路發生了變化，電路出現了過度過程，電路穩定下來后，等效電路為左圖。

4.相量法。認識到對于交流電路，應用三角函數給計算帶來極大的不方便，于是引入相量的概念簡化運算，使原本的三角函數運算變成復數運算。相量反映了和三角函數的對應關系。而電路的基本定律相量形式同樣成立。圖4中，u1=10V，可得5i+6■=u1；u1=220■cos（314t+30°）V，可得5i+6■=220■cos（314t+30°）。兩種情況電路的分析方法相同，電路方程具有相同的形式，而交流電路的方程求解比較復雜，于是引出相量的概念。

三、結束語

循序漸進的小課件深入淺出地幫助學生了解和學習了電路的基本概念和基礎知識，轉變了分析電路的思路，明確了電路的不同狀態，克服了交流電路學習的恐懼，在完滿完成電路分析基礎課程學習的同時，提高了思考問題和處理問題的能力，對后續課程和工程訓練起到了積極的幫助。

參考文獻：

[1]邱關源，羅先覺.電路[M].北京：高等教育出版社，2006.

Teaching Exploration on Fundamentals of Circuit Analysis Step by Step

WANG Xin-ping，CHEN Jing

（School of Automation and Electrical Engineering，University of Science and Technology Beijing，Beijing 100083，China）

Abstract：How to make the students master the basic knowledge of circuit analysis quickly，courseware series of step by step about the basic concepts and basic analysis method to carry on the breakthrough.

Key words：Analysis of Circuit；teaching；step by step