電工學（電氣工程學概論）

課程大綱

01

電路問題（模組一：電路及電路分析，1-1）

理解或掌握：電阻元件、電感元件、電容元件、理想電壓源、理想電流源元件的元件約束；電路中的結點、網孔、迴路的概念；精良斷整開路和短路的電氣特點；狀態變數的參考方向；關聯參考方向；KCL，KVL；電阻元件、電感元件、電容元件、理想源的外特性；功率狀態的判定；電路系統功率的平衡；線性電路的比例性和疊加性，靜態電阻，動態電阻；恆定直流電路中的電感元件和電容元件的電路模型；非正弦周期信號的傅立葉級數描述；階躍信號的描述。了解：強電電路的特點及主要技術問題；弱電電路的特點及主要技術問題；；電路的主要物理現象及其電路元件描述；常見電路部件的電路模型；電路網路的概念；線性元件外特性特點；非線性元件外特性特點；吸收功率、供出功率的概念；非線性電路的性質；非線性電路的圖解法；直流的基本概念；時域下分析交流電路的繁複性；線性非正弦周期信號電路的分析思路；動態朽鴉鞏電路的概念及其狀態分析思路。

課時

第一模組：電路及電路分析

0.概述（授課視頻辨舉 1 段，總時長13min）

Ⅰ-1 電路基本問題（授課視頻 10 段，總時長158min）

02

線性直流電路狀態分析（模組一：電路及電路分析，1-2）

理解或掌握：支路電流法，含恆流源支路時的支路電流法，對串聯在恆流源支路的電阻的處理；網孔電流法，含恆流源的網孔電流法；結點電壓法，對串聯在恆流源支路的電阻的處理，參考結點的設定，兩結點問題；等效電源定理，除源方法；電源模型的等效變換法；等效條件，理想源情形；疊加定理，功率的求解。了解：完備計算模型的概念；自阻，互阻，矩陣法求解；自導，互導，矩陣法求解；有源、無源的概念；實際電源與電源模型；疊加原理的套用條件。

課時

Ⅰ-2 線性直流電路狀態分析（授課視頻 8 段，總時長125min）

03

線性正弦交流電路狀態分析（模組一：電路及電路分析，1-3）

理解或掌握：有效值定量計算，初相角，周期、頻率與角頻率關係；相位差的計算；相量的物理含義；正弦量三要素與相量參數；相量圖的繪製；相量的四則運算；基本元件的元件約束相量形式，大小關係和相位關係；感抗，容抗；KL的相量形式；復阻抗，阻抗及阻抗角，等效阻抗角與電路的性質；平均功率，無功功率，視在功率的概念與計算；復功率與功率三角形關係；提高感性負載電路功率因數的措施備潤記、意義與計算；電路完整相量圖繪製；在複數域藉助相量及復參數實現電路狀態的分析。了解：正弦交流電的三要素含義，從正弦量波形獲取初相位；超前/滯後/同相/反相概念；複數的表述和基本運算；矢量的圖形描述；微分關係的相量形式；積分關係的相量形式；電感元件與電容元件的對偶性；復阻抗的串並聯計算；無源網路的等效復阻抗概念；感性、容性、阻性的概念；電感元件與磁場能量的存儲與釋放，電容元件與電場能量的存儲與釋放；過補償的概念；相量圖參考相量設定；電路狀態的相量圖方法。

課時

Ⅰ-3 線性正弦交流電路狀態分析（授課視頻 13 段，總時長179min）

04

線性電路暫態過程分析（模組一：電路及電路分析，1-4）

理解或掌握：換路定律及其使用；一階電路過渡過程的表現；一階電路換路後初值計算，一階電路換路後穩態值計算，一階電路換路後時間常數計算；一階電路暫態分析；一階電路暫態過程曲線繪製；二階電路可能的暫態行為；基本電路元件的s域模型；電路的s域模型；基於s域的電路階躍回響。了解：換路的概念；一階電路的概念；二極體的續流作用；利用拉氏變換進行電路暫態分析思路。

課時

Ⅰ-4 線性電路暫態過程分析（授課視頻 13 段，總時長123min）

05

線性電路特性分析（模組一：電路及電路分析，1-5）

理解或掌握：交流電路的諧振條件；RLC串聯電路的固有頻率、阻抗、電壓、電流的表現；RLC電路並聯諧振的電流；二連線埠網路的概念；頻域傳遞函式；幅頻特性和相頻特性；頻率特性波特圖繪製；低通/高通濾波器的傳遞函式及頻率特性，轉折頻率。了解：RLC串聯電路的品質因數；RLC串聯電路的選頻特性；周期信號電路的諧波分析；傳遞函式的定義，頻率特性；低通濾波器與高頻噪聲的濾除；帶通濾波器的幅頻特性及通頻帶。

課時

Ⅰ-5 線性電路特性分析（授課視頻 9 段，總時長124min）

06

現代電力能源系統（模組二：電能及電能轉換擔檔辨，2-1）

理解或掌握：我國電力系統的輸電和配電電壓等級；我國工頻頻率；當前電力系統的主要電力來源；新能源發電技術主要類型；集中式發電和分散式發電的基本概殃漿盼頁念和發展背景；交流輸電線路的等效電路；直流仔記朵輸電的基本結構、原理和特徵；儲能在電力系統中的主要作用；電力系統功率平衡的概念；有功負荷、無功負荷、功率因數的概念及其度量；電力系統負荷管理的目標；理想的電能；源、網、荷各側的主要控制手段；電力系統保護的技術要求；主要電氣傷害類型；主要電氣傷害防範；單一能源系統的局限性；未來能源系統的發展趨勢。了解：電力系統的組成；輸、配電系統的結構特點；電力系統發展的三個階段及其特點；火電的類型、原理和特點；核電、水電的基本原理和特點；太陽能發電的主要類型；電能傳輸的特點；輸電線路等值參數的含義；長距離輸電的主要問題；改善輸送能力的主要措施；功率型儲能和能量型儲能；電力儲能的主要技術形式及其特點；電力系統主要負荷的分類；電力負荷級別的界定；電力系統負荷的管理手段；電能質量問題的成因、表現、危害和治理；電力系統主要控制目標與對應實現手段；集中式、分散式和分散式控制架構；電力系統保護的基本原理；常見輸、配電網的接地方式及其特點；典型的多能轉換裝置；多種能源的技術互補特徵；綜合能源系統的發展思路與優勢。

課時

Ⅱ-1 現代電力能源系統（授課視頻 8 段，總時長70min）

07

電能傳輸基礎（模組二：電能及電能轉換，2-2）

理解或掌握：磁感應強度、磁通、導磁率、磁場強度，電磁感應定律，安培換路定律；導磁材料及其磁化特性；交流鐵心線圈的電路模型；電壓-磁通大小關係；工程磁路的特點，磁路歐姆定律，磁路KL；直流磁路的恆磁勢性及其定性分析，交流磁路恆磁通性及其定性分析；變壓器的變壓原理，變壓比、變流比、變阻抗比；變壓器的電壓調整率；變壓器的損耗和效率；三相交流電的描述及特點；三相電源連線方法，三相負載的連線方法，三相對稱電路的分析，星接三相電路中性線的作用。了解：相對導磁率與材料的磁性；磁鏈；磁滯性和磁滯損耗；主磁通和漏磁通，鐵損和銅損；磁路的概念，減小工程磁路渦流損耗的措施，磁阻；直流磁路和交流磁路的界定；變壓器的常見結構；變壓器的阻抗變換；變壓器的外特性；變壓器的主要套用；三相交流電的產生；三相交流電的相序、優勢；三相不對稱電路分析；三相對稱電路線路的等值；三相對稱電路負載的等值。

課時

Ⅱ-2 電能傳輸基礎（授課視頻 10 段，總時長117min）

08

機電能量轉換（模組二：電能及電能轉換，2-3）

理解或掌握：鼠籠式結構特點；繞線式結構特點；旋轉磁場產生的條件，旋轉磁場的轉向、轉速，轉差率；三相異步電動機的轉速調整；機械特性，穩定工作區和不穩定工作區，起動轉矩，最大轉矩，轉矩、轉速、功率間的關係；兩種降壓起動方法及計算；繞線式電動機的變s啟動；變頻調速特點，變磁極對數調速特點，變s調速特點；三相異步電動機的連線。了解：三相異步電動機結構；三相異步電動機旋轉原理；異步的由來；堵轉，硬特性，額定參量；過載能力；帶載能力；全壓起動的問題，軟起動；調速概念；銘牌數據。

課時

Ⅱ-3 機電能量轉換（授課視頻 8 段，總時長108min）

09

電能變換（模組二：電能及電能轉換，2-4）

理解或掌握：二極體的外特性及參數；理想開關二極體特性；晶閘管的正向觸發特點；不可控整流方案、波形分析及定量計算；可控整流方案、波形分析及定量計算；單電容濾波環節波形分析及定量計算，電壓變化率；穩壓管穩壓電路分析；變流概念，變流電路工作原理，脈寬調製波。了解：半導體三極體的開關特性；形成整流電路方案的思路；直流電源的四個環節；常見濾波方案特點；整流-濾波電路負載特性；串聯型穩壓電路構成特點；變流電路構成思路，續流方案，衝量概念，變頻裝置組成及要點。

課時

Ⅱ-4 電能變換（授課視頻 8 段，總時長146min）

10

信號問題（模組三：積體電路及信號分析與處理，3-1）

理解或掌握：信號與信息的關係；模擬信號特點。了解：電信號的幾大類型及特點。

課時

Ⅲ-1 信號基本問題（授課視頻 1 段，總時長19min）

11

模擬信號（模組三：積體電路及信號分析與處理，3-2）

理解或掌握：周期信號的級數表示；周期信號的頻譜及其含義；採樣信號的解析表示；採樣信號的z變換；模擬檢測系統的主要技術指標；感測器的靈敏度計算方法；變送電路構成與分析計算；有限頻帶對信號放大的限制，有限輸出對信號放大的限制，頻率失真。了解：常見連續信號；非周期信號的頻譜特點；採樣信號特點；z變換和拉氏變換的聯繫與區別；模擬信號檢測系統的構成；感測器的任務及感測器類型；信號處理環節的任務；諧波失真率。

課時

Ⅲ-2 模擬信號（授課視頻 5 段，總時長78min）

12

模擬積體電路及模擬信號處理（模組三：積體電路及信號分析與處理，3-3）

理解或掌握：傳遞特性，同相輸入端和反相輸入端，理想模型及符號；線性套用電路結構，虛短虛斷概念；實現電路及同相、反相運算關係，反相比例輸入電阻；實現電路及運算關係；緩衝器的阻抗變換意義；實現電路及運算關係；有源濾波器實現方案及頻率特性分析；簡單比較器及滯遲比較器的構成及波形分析；方波信號發生器的實現方案及原理分析，三角波形成；輸出信號幅度的受限；處理信號的頻率受限；輸入信號的幅度受限；直流偏置的分析與計算。了解：運算放大器的參數特點；晶片的管腳及引線說明；負反饋的作用；輸入側平衡電阻問題；積分電路的實際套用問題；微分電路的實際套用問題；無源濾波器的缺陷；滯遲比較器與抗干擾；正反饋方案；正弦波信號發生器構成及分析；運算放大器晶片的幅頻特性；產生直流偏置的原因。

課時

Ⅲ-3 模擬積體電路及模擬信號處理（授課視頻 12 段，總時長195min）

13

數位訊號（模組三：積體電路及信號分析與處理，3-4）

理解或掌握：基於電路的數位訊號概念；數位訊號的信息表示方法；BCD編碼，七段顯示解碼器的結構原理及輸入；基本邏輯關係；邏輯運算法則；數位訊號邏輯演算；轉換結果及轉換誤差的計算；實現方案及分析計算。了解：數位訊號在存儲和傳輸方面的優勢；數位訊號的16進制標記法；數位訊號的8進制標記法；採樣原理；逐步逼近思想；加權求和的需求。

課時

Ⅲ-4 數位訊號（授課視頻 8 段，總時長123min）

14

基本數字積體電路和數位訊號處理（模組三：積體電路及信號分析與處理，3-5）

理解或掌握：基本邏輯門及其邏輯功能；與門開關門的概念；三級與非門結構及其邏輯能力；分析方法；設計方法；由邏輯問題的真值表得到邏輯描述式，用與非門的實現方法；一位數字比較器的實現；七段顯示解碼的設計實現；三態門與選通邏輯；D觸發器；JK觸發器；暫存器基本構成，移位暫存原理，循環暫存數據的載入；異步計數和同步計數；脈衝計數器進制概念；驅動方程，狀態轉換表；異步清零法，計數器分析；PLD的基本構成；基本PLD實現組合邏輯方法。了解：基本邏輯門晶片；多位相加的實現；多位數字比較器的實現；編碼和解碼的概念；數位訊號的選擇與分配概念；T觸發器；觸發器存數能力分析；存數取數時序；觸發器計數能力的分析；分頻；現代數字電子電路設計優勢，PLD的主要類型；基本編程技術。

課時

Ⅲ-5 基本數字積體電路和數位訊號處理（授課視頻 15 段，總時長242min）

15

數字積體電路的套用問題（模組三：積體電路及信號分析與處理，3-6）

理解或掌握：數字積體電路集成規模；信號傳播延時和高低電平轉換時間的原因；工作頻率有限；電平容限；晶片的噪聲裕度；扇出係數；靜態負載能力和動態負載能力。數字積體電路晶片管腳約定和功能表述方法；傳播延時可能帶來的問題和應對方法；電平的設計值域；負載過大可能帶來的問題。了解：數字積體電路晶片管腳約定和功能表述方法；傳播延時可能帶來的問題和應對方法；電平的設計值域；負載過大可能帶來的問題。

課時

Ⅲ-6 數字積體電路的套用問題（授課視頻 4 段，總時長76min）

16

開個邏輯控制（模組四：系統控制技術，4-1）

理解或掌握：基本控制電器及保護電器的功能、圖號和文字標識；點動控制的實現；自鎖控制，過載保護措施；欠壓保護；互鎖的實現方案；聯鎖的實現方法；行程控制的實現方法；時間控制的實現方法。了解：主電路和控制電路概念；自鎖的思想；短路保護措施；互鎖的思想，聯鎖的思想；行程開關的功能。

課時

Ⅳ-1 開關邏輯控制（授課視頻 4 段，總時長72min）

17

可程式邏輯控制（模組四：系統控制技術，4-2）

理解或掌握：輸入輸出接口；編程原則；輸入輸出迴路，梯形圖編寫；基於PLC的自鎖、互鎖的實現，定時器的使用。了解：PLC功能、基本組成。

課時

Ⅳ-2 可程式邏輯控制（授課視頻 3 段，總時長54min）

18

模擬控制系統（模組四：系統控制技術，4-3）

理解或掌握：模擬控制系統的基本構成；負反饋與閉環系統特點；開環、環路、閉環傳函；超調、調節時間、有差無差；用於穩態分析傳遞函式；穩態誤差、控制精度、理想傳函；一階慣性部件的時域階躍回響和頻域特性；一階慣性系統的時域階躍回響和頻率特性；穩定性判據；穩定性分析的波特圖方法；穩定系統的穩定裕度；穩定性分析的根軌跡方法；主要特性補償環節及其作用；幾種基本控制結構（類型）；PID控制關係；反饋結構的偏差控制；前饋環節的主動控制；前饋和反饋的作用；PID重組策略及其效果；大滯後補償策略。了解：主要環節的功能；控制系統進入調節過程時可能的表現；二階慣性部件的時域階躍回響；穩定系統和不穩定的系統；穩定性分析的奈奎斯特方法；s域中的穩定區、不穩定區和臨界穩定區；特性指標的制約問題；過程控制系統的控制對象特點；PID控制調節過程；前饋控制器設計；系統控制對象滯後特性引發的問題。

課時

Ⅳ-3 模擬控制系統（授課視頻 11 段，總時長183min）

19

數字控制系統（模組四：系統控制技術，4-4）

理解或掌握：數字控制系統原理結構；數字PID算法的實現；濾波電路功能的算法實現方法；常見隨機濾波算法；數字控制系統簡化信號流圖；信號保持器時域中行為分析；Z域傳遞函式；PID數字控制器傳遞函式；用於時域行為分析的傳遞函式形式，z反變換，階躍時間回響分析，穩態計算；用於穩定性分析的傳遞函式形式，穩定性分析方法。了解：算法流程的編寫；算法最佳化；加權遞推；簡化模型形成的條件；時域分析的繁複性；信號保持器傳遞函式分析。

課時

Ⅳ-4 數字控制系統（授課視頻 8 段，總時長135min）

20

數字通信及數字控制功能擴展（模組四：系統控制技術，4-5）

理解或掌握：數字控制系統的功能拓展；並行傳輸和串列傳輸的特點對比，頻帶傳輸技術要點；復用方式及優劣；奇偶檢驗、矩陣碼檢驗；異步通信的條件和實施；同步通信的條件和實施；數據通信系統的三大要素；區域網路特點；令牌網及其信息傳輸控制方法；工業現場匯流排特點。了解：數字控制系統的優勢；匯流排通信結構；長距離基帶傳輸的問題；差錯控制思想；碼元、數據、碼字、數據幀；數據通信系統主要網路結構；通信協定主要要素；通信網、資源網和計算機網路；解決傳輸衝突的主要方法；工業現場匯流排結構。

課時

Ⅳ-5 數字通信與數字控制功能擴展（授課視頻 6 段，總時長94min）

參考教材

電氣工程學概論，林孔元主編，高教出版社出版

電氣工程學概論（第二版），林孔元、王萍主編，2019年4月出版

電工學（電氣工程學概論）

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參考教材

參考教材

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