电路分析基础课程的循序渐进教学探索

王新平+陈静

摘要：如何使學生快速入门，掌握电路分析的基础知识，循序渐进系列课件把基本概念和基本分析方法进行了融合和贯通。

关键词：电路分析；教学；循序渐进

中图分类号：G642.0 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2017）22-0173-02

电路分析基础是高等学校信息类专业的学科基础必修课。通过电路课程的学习，使学生为学习后续课程准备必要的电路知识[1]。如何摆脱物理中的电路思维通过适当的方法让学生尽快入门是教学中需要思考的问题。

一、课程学习中存在的问题

1.忽略参考方向。在学习电路分析基础课程之前，学生在中学和大学的物理课中接触了基本的电学知识，对于电路的分析，学生还停留在电阻串并联的简单概念，判断电压和电流的实际方向是分析电路的第一步。电路分析基础涉及到的电路比物理课程的要复杂，最突出的特点就是电源不止一个，这样对于电压和电流实际方向的判断增加了难度或者无法判断。正确理解参考方向的概念是学习电路课程最关键的一步。

2.输入电阻（等效电阻）的困扰。由于受控源的加入，增加了分析电路的复杂程度。含有受控源的一端口，电压的计算相对容易，等效电阻的计算一直困扰着电路的学习。

3.缺乏暂态的概念。直流电路中电感相当于短路，电容相当于开路，这个概念学生记得很扎实，但是电路时默认的条件是稳态，通常学生都会忽略这一点。在分析动态电路时，学生习惯性思维一时无法改变，给学习带来困惑。

4.对交流电路望而却步。交流电路中相位的概念没有建立起来，电压和电流的计算习惯于数量和而不是相量和。计算结果的错误导致了对数学知识和之前电路概念的怀疑，造成了对交流电路分析和计算的恐惧。

二、循序渐进学电路

针对学生在电路分析基础课程学习中存在的问题，循序渐进系列小课件起到了很好的导引和帮助作用。

1.电路的参考方向。一个电源作用的电路，电压和电流的实际方向容易判断，再加入一个电源后，判断变得困难，从而引入参考方向的概念来为下一步的电路分析做准备。图1中，从电阻元件开始，根据欧姆定律可以得出电压电流的关系式，然后串联一个电压源，接下来改变电流的方向，通过实例，逐步使学生对参考方向有了切身体会。对于一端口结构的电路，电压和电流的关联参考方向也往往被混淆，图2从直观的串联电路过度到一端口，ui非关联参考方向的判别得到理解。

2.等效电阻（输入电阻）。一端口的输入电阻（等效电阻）在戴维宁定理和一阶电路中广泛应用，尤其是当一端口含有受控源时，造成学生计算的错误。通过对比明确条件：电压电流法和开路电压短路电流法分别针对无源一端口和有源一端口。

3.稳态和暂态。通过强调时刻的概念，不同阶段电路处于不同的状态，使学生了解到暂态过程的存在。图3中左图为直流稳态电路，右图为直流动态电路，开关的动作，使电路发生了变化，电路出现了过度过程，电路稳定下来后，等效电路为左图。

4.相量法。认识到对于交流电路，应用三角函数给计算带来极大的不方便，于是引入相量的概念简化运算，使原本的三角函数运算变成复数运算。相量反映了和三角函数的对应关系。而电路的基本定律相量形式同样成立。图4中，u1=10V，可得5i+6■=u1；u1=220■cos（314t+30°）V，可得5i+6■=220■cos（314t+30°）。两种情况电路的分析方法相同，电路方程具有相同的形式，而交流电路的方程求解比较复杂，于是引出相量的概念。

三、结束语

循序渐进的小课件深入浅出地帮助学生了解和学习了电路的基本概念和基础知识，转变了分析电路的思路，明确了电路的不同状态，克服了交流电路学习的恐惧，在完满完成电路分析基础课程学习的同时，提高了思考问题和处理问题的能力，对后续课程和工程训练起到了积极的帮助。

参考文献：

[1]邱关源，罗先觉.电路[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