前言
本书为工业和信息化普通高等教育“十二五”规划教材立项项目,其中两位编著者公茂法、张冬梅分别是山东科技大学电路课程(2008年山东省精品课程)负责人和青岛理工大学电路原理课程(2009年山东省精品课程)负责人。本书是根据教育部颁布的高等学校《电路基础课程教学基本要求》,兼顾当今高等学校应用型人才的培养要求,融入近年来电路理论的新发展、新应用,并结合近年来国内外电路原理教学改革趋势和编者多年的教学实践与体会编著而成的。
面对种类繁多的教材,本书编写时力求结构简明、脉络清晰,把电路原理通过树的结构形式表现出来,理枝循干,浑然一体,写出特色。
本书以“电路元件的性质、电路的基本定律和基本分析方法”为树的主干,以不同的分析领域为树的分支,使看似繁多的电路分析内容形成了一个清晰的树结构。单元总结和综合例题将这棵树的内容紧密关联、相互贯通,使各部分内容互吸营养、逐步壮大。学生在掌握了第一单元的基础上,能够通过迁移已学知识,层层深入,拓展加深新知识的探究。这不仅使学生有一种温故知新的感觉,更重要的是可以使学生对整个电路原理的知识体系有一个整体的认识和把握,真正体会融会贯通的效果,便于学习和记忆。
本书具体进行了如下的探索和尝试。
(1)前4章以电阻电路的分析为土壤,栽培以“电路元件的性质、电路的基本定律及基本分析方法”为主干的知识树。前4章只是针对电阻电路的分析,其实,它也是直流的稳态分析,因此,对于分析域来说,它又是一个分支。
在前4章“树干”的基础上,针对电路分析中逐步遇到的新问题、新困难(如暂态、交流源),利用数学变换的知识,逐个击破,节节拔高。即在直流稳态分析的前提下,派生出直流暂态的时域分析法(第5章)、交流稳态的频域分析———相量法(第6章~第10章)、交流暂态的复频域分析———运算法(第11章)四大树枝。这四大树枝分别对应教材中的四大单元。而“电路元件性质、电路基本定律及基本分析方法”是这棵树的树干,贯穿整本书。本书最后引入了二端口、非线性电路等概念。
(2)为加强单元之间、分析方法之间的关联与比较,达到融会贯通之效果,精心编写了综合例题和单元总结。
综合例题运用多种方法求解,便于学生比较各种方法的特点、应用场合,有助于学生对相关章节内容的理解和掌握,使看似分散的内容通过综合例题贯穿起来,便于学生理解和接受。例如,在讲运算法时,通过典型例题,分析了复频域s与动态过程中时间常数τ(第5章)以及交流电角频率ω的关系(第6章~第10章),加强了章节的关联,达到了瞻前顾后、举一反三的效果。
(3)教材中每一个新问题的出现,以序幕的方式介绍背景、发现问题,用已学方法求解遇到的困难,然后利用已学电路基础和数学知识,以平缓的方式切入新方法的探究。
(4)为引导学生利用现代计算机软件分析电路,本书附录中配有Multisim 11软件介绍,部分章节有仿真例题,便于学生自学,激发学生兴趣。
(5)面对“学时少、内容多”的现状,力求抓住实质,深入浅出。例如,在讲节点法时,抓住KCL定律的应用,用节点电压写出每一支路的电流,然后列出KCL方程。这样不仅减轻了学生死记公式的负担,加深了对基本定律的理解,而且免除了套用公式时由于条件不符产生的错误。
(6)注重电路原理与相关课程的关联,注意承前启后。例如,在讲叠加定理时,以模拟电子技术中的直流通道和交流通道为例,使学生对模拟电路有了初步认识。
(7)为提高学生的学习效果,解决学生“上课听得懂,下课解题难”的问题,精选了丰富的例题和习题。
(8)本书研制配套精品课程PPT课件和部分Flash动画。PPT课件的突出特点是精心制作了大量的动画过程,符合认知过程,尤其是借助Flash技术使互感、相量法、暂态过程等难于理解的问题直观易懂。
目前,本书正在为翻转课堂和MOOC的开展做准备,并在按知识点制作微课视频等。本书可按60~100学时(不含实验)安排教学,根据教学需要可增删内容。本书在编写过程中,得到了有关领导和教师的支持和帮助,在此,对所有帮助过我们的同志一并表示衷心的感谢!
本书第1章、第3章、第7章、第13章由张冬梅编著,第5章、第11章、第12章、第14章由公茂法编著,附录中Multisim 11软件介绍及仿真例题由张秀娟、吕丽平编著,第2章由刘宁和张冬梅编著,第4章、第9章由夏欣编著,第6章由于昊昱编著,第8章由刘庆雪编著,第10章由陈旭编著。第15章由张志伟编著,书中的波特图、负载能力等由吕丽平、贾超编著绘制,单元总结和综合例题由张冬梅、张瀚文编著,全书由张冬梅、公茂法统稿。
限于编者水平,本书在内容取舍、编写方面难免存在不妥之处,恳请读者批评指正。
作 者
2015年11月