电路原理(2017秋)

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来自于: 清华大学 | 分类: 工程(312)

课程描述

电无处不在。人类文明的进程,几乎就是研究和利用电的过程。电路是用电为人类服务的直接工具。电路原理这门课程教会你分析和设计电路的基本方法。

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课程简介

电路原理课程是电类各专业最重要的一门学科基础课,后续各专业基础课和专业课都建立在这门课程的知识体系之上,因此是电类专业本科生的“看家 课”之一。电路原理课程的主要内容包括:线性电阻电路分析、非线性电阻电路分析、动态电路的时域分析和正弦激励下动态电路的稳态分析4大部分。清华大学电 路原理课程的教学包括电路分析基本方法、当代电路元器件、电路原理的实际工程应用等,为学生提供了扎实的基础和丰富的应用。

为方便至只有中学知识的学生学习,电路原理MOOC专门利用第0周准备必要的微积分、线性代数和大学物理电学的基础。我们有信心:你能领悟电世界的奇妙。

展开

课程章节

第1周 支路变量、元件、KCL和KVL( Branch variables, elements, KCL, and KVL)
第0讲 数学基础知识(Math basics for circuits)
第1讲 为什么要学习电路(why learn circuits?)
第2讲 电路(circuits)
第3讲 支路变量(branch variables)
第4讲 参考方向(reference direction)
第5讲 功率(power)
第6讲 电阻(resistor)
第7讲 独立电源(independent source)
仿真1(simulation1)
第8讲 端口(port)
第9讲 受控元件(dependent elements)
仿真2(simulation2)
第10讲 基尔霍夫定律(KCL KVL)
第11讲 2B法(2B method)
第一周作业(Exercise1)
调查问卷
第2周 电阻、电源的等效变换(Equivalent transform for resistors and sources)
第12讲 电阻的串并联(serial parallel resistors)
第13讲 平衡电桥(bridge)
第14讲 Y-Δ变换(Y-Δ transform)
第15讲 二端网络的等效电阻(equivalent resistance of two-terminal network)
第16讲 电源的等效变换(equivalent transform for sources)
第17讲 最大功率传输(maximum power transfer)
第二周作业(Exercise2)
第3周 运算放大器(Op Amps)
第18讲 运算放大器(Op Amps)
第19讲 运算放大器模型(Op Amps' model)
仿真3(simulation3)
第20讲 理想运算放大器(ideal Op Amp)
第21讲 运算放大器的应用(applications of Op Amps)
第三周作业(Exercise3)
第4周 金属-氧化层半导体场效晶体管和二端口网络 (MOSFET and two-port network)
第22讲 数字系统介绍(digital system —— introduction)
第23讲 数字系统——数和逻辑(digital system——number and logic in digital)
第24讲 金属-氧化层半导体场效晶体管(MOSFET)
第25讲 逻辑门(logic gates)
第26讲 互补金属氧化物半导体(CMOS)
第27讲 二端口网络(two-port network)(不要求)
第28讲 G参数(G parameter)(不要求)
第29讲 其他参数(other parameters)(不要求)
第30讲 二端口网络的等效电路(equivalent circuits of two-port)(不要求)
第31讲 二端口网络的连接(connection of two-ports)(不要求)
第四周作业(Exercise4)
第5周 节点电压法和回路电流法(Node voltage method and loop current method)
第32讲 系统化方程解法介绍(introduction to systematic function formulating)
第33讲 节点电压法(node voltage method)
第34讲 回路电流法(loop current method)
第五周作业(Exercise5)
第6周 叠加、替代和戴维南定理 (Superposition, substitution and Thevenin )
第35讲 叠加定理(superposition theorem)
第36讲 戴维南和诺顿定理(Thevenin/Norton theorem)
第37讲 戴维南定理的应用(applications of Thevenin theorem)
第38讲 替代定理(substitution theorem)
第六周作业(Exercise6)
第7周 非线性电阻电路(Nonlinear resistive circuits)
第39讲 非线性电阻(nonlinear resistor)
第40讲 非线性电阻电路的方程求解法和图解法(analytical and graphical methods for nonlinear circuits)
第41讲 非线性电路的分段线性法(piecewise linear method for nonlinear circuits)
第42讲 假设检验法的应用(application of suppose-verify method)
第43讲 非线性电路的小信号法(small signal method for nonlinear circuits)
第44讲 小信号模型(small signal models)
第45讲 放大器(amplifier)
第七周作业(Exercise7)
第8周 一阶电路(First-Order Circuits)
第46讲 电容与电感(Capacitors and Inductors)
第47讲 动态电路(Dynamic Circuits)
第48讲 初值(Initial Values)
第49讲 一阶电路经典法(Classical Method for First-Order Circuits)
第50讲 一阶电路三要素法(Three Elements Method for First-Order Circuits)
仿真4(Simulation 4)
第51讲 零输入响应和零状态响应(zero input response and zero state response)
第八周作业(Exercise 8)
第9周: 一阶电路的应用(Applications of First-Order Circuits)
第52讲 一阶电路的应用之信号: 门传输延迟(applications of first-order circuits (signal: gate propagation delay))
第53讲 一阶电路的应用之信号: 运算放大器电路(applications of first- order circuits (signal: Op Amp circuits))
第54讲 一阶电路的应用之能量: 整流与斩波(applications of first-order circuits (energy: rectifying and chopping))
A1 单位阶跃函数和单元阶跃响应(unit step function and unit step response)(不要求)
A2 单位冲激函数(unit impulse function)(不要求)
A3 单位冲激响应(unit impulse response)(不要求)
A4 卷积积分(convolution integral)(不要求)
第九周作业(Exercise 9)
第10周: 二阶电路和状态方程(Second-order Circuits and and State Equations)
第55讲 串联RLC二阶电路(serial RLC second-order circuits)
第56讲 并联RLC二阶电路(parallel RLC second-order circuits)
第57讲 二阶电路直觉解法(intuitive method for second-order circuits)
第58讲 二阶电路的应用(applications of second-order circuits)
第十周作业(Exercise 10)
第11周: 正弦稳态电路的相量法和功率( Phasor Method and Powers in Sinusoidal Steady State Circuits )
第59讲 正弦波(sine wave)
第60讲 电力系统(power system)
第61讲 相量(phasor)
第62讲 KCL和KVL的相量形式(phasor form of KCL and KVL)
第63讲 RLC的相量关系(phasor relationship of RLC)
第64讲 正弦稳态电路相量法(phasor method for sinusoidal steady state circuits)
仿真5(Simulation 5)
第65讲 瞬时功率(instantaneous power)
第66讲 平均功率(average power)
第67讲 无功功率和视在功率(reactive power and apparent power)
第68讲 复功率(complex power)
第十一周作业(Exercise 11)
第12周: 频率特性和谐振( Frequency Characteristics and Resonance)
第69讲 频率特性(frequency characteristics)
仿真6(Simulation 6)
第70讲 滤波器(filter)
第71讲 频率特性的应用——小信号放大器的低通特性(applications of frequency characteristics (low-pass characteristics of the small signal amplifier))
第72讲 谐振(resonance)
第73讲 RLC谐振(RLC resonance)
第74讲 串联RLC谐振的品质因数(quality factor of serial RLC resonance)
第75讲 LC谐振(LC resonance)
第76讲 谐振的应用(applications of resonance)
第十二周作业(Exercise 12)
第13周: 互感和变压器(Mutual Inductance and Transformers)
第77讲 互感和互感电压(mutual inductance and mutual voltage)
第78讲 同名端(dot convention)
第79讲 互感的应用(能量和信号)(application of mutual inductance (power and signal))
第80讲 互感的去耦等效(decoupling equivalence of mutual inductance)
第81讲 空心变压器(air-core transformer)
第82讲 全耦合变压器(unity-coupled transformer)
第83讲 理想变压器(ideal transformer)
仿真7(Simulation 7)
第十三周作业(Exercise 13)
第14周: 三相电路和周期非正弦稳态分析(Three-phase Circuits and Periodical Nonsinusoidal Steady State Analysis)
第84讲 三相电源(three phase source)
第85讲 三相对称负载和三相对称电路(balanced three phase load and balanced three phase circuit)
第86讲 三相对称电路的分析(analysis of balanced three phase circuit)
第87讲 三相电路的功率(power in three phase circuits)
第十四周作业(Exercise 14)
调查问卷
调查问卷
期末
期末考试

授课教师

  • 于歆杰清华大学 电机系 副教授

    于歆杰,博士,副教授,博士生导师。2003年赴美国MIT考察半年,2008-2009年赴日本早稻田大学访问一年。国家级精品课“电路 原理”课程负责人。主讲《电路原理》,《演化计算及其应用》。主编教材《电路原理》,为普通高等教育“十一五”和“十二五”国家级规划教材,被教育部高教 司评为普通高等教育精品教材,被北京市教委评为北京高等教育精品教材,被评为首届“中国大学出版社图书奖”一等奖,清华大学优秀教材一等奖。主译MIT电 路教材《模拟和数字电子电路基础》、主译教材《遗传算法与工程优化》。2006年获北京市科技新星,2012年获教育部新世纪优秀人才。曾获北京市教学成 果一等奖一次、二等奖一次。

  • 朱桂萍清华大学 电机系 副教授

    朱桂萍,女,博士,副教授,博士生导师。2004年在英国曼彻斯特大学做访问学者半年。主讲《电路原理》、《电力电子电路的计算机仿真》, 以第一、二作者身份出版教材、专著4本。发表教学研究论文4篇。曾获北京市教学成果二等奖、北京市教育创新标兵、北京市高校第五届青年教师教学基本功比赛 一等奖、清华大学青年教师教学优秀奖、清华大学教学成果一等奖、清华大学优秀教学软件一等奖、清华大学第二届青年教师教学基本功比赛一等奖。

  • 陆文娟清华大学 电机系 教授

    陆文娟,教授,国家级精品课“电路原理”原负责人。主讲《电路原理》,参加编写出版的教材有8本。曾获第四届北京市高等学校教学名师奖,全 国宝钢优秀教师奖,北京市优秀教师称号,清华大学教书育人奖和研究生“良师益友”称号等。曾获北京市教育教学成果二等奖,清华大学教学成果一、二等奖多次。

  • 赵伟清华大学 电机系 教授

    赵伟,原苏联技术科学副博士,教授,博士生导师。主讲《电路原理》、《电磁测量选论》、《虚拟仪器基础》、《LabVIEW编程与虚拟仪器 设计》等课程,出版有《电磁测量》、《电工理论基础》(译)等教材,发表教学研究文章9篇。曾获教育部科技进步二等奖2项、中国电力科技进步三等奖1项、 中国石油和化工工业科学技术二等奖1项;国家政府特殊津贴;国家电网公司科技进步二等奖。

  • 刘秀成清华大学 电机系 副教授

    刘秀成,男,博士,副教授。1996年8月至1997年12月到香港理工大学访问。主讲本科生《电路原理》和工程硕士《电路与系统》课程。 作为主编或参与编写教材、教学参考书、电子课件、专著等10余部。发表教学研究文章4篇。获校级以上个人和集体奖励10余项,指导的硕士研究生有2人获清 华大学优秀硕士论文,是“清韵烛光”第二届清华大学“我最喜爱的教师”之一。

  • 沈瑜清华大学 电机系 副教授

    沈瑜,博士,副教授。2011.8-2012.8,在UC Irvine访问学者一年。主讲课程:《电路原理》、《面向对象程序设计》、《软件编程项目训练》。获奖情况:曾获2002年教育部科技进步奖二等奖、 2007年清华大学林枫辅导员奖、2008年清华大学教学成果一等奖。

精华笔记

  • 《电路原理》课程是上学期学的,于歆杰老师讲课讲的很好,讨论区也很积极,赞!今天有幸把我的笔记分享给大家,我是用学堂1周年笔记本做的笔记,哈哈。第一章 支路变量、元件、KCL、KVL支路变量(branch variables)参考方向(ref

    2015-04-12 16:09:43 by zorrorun

常见问题

1、请问课程收费吗?

完全免费。

2、请问教材和参考书是什么?

教材是:于歆杰,朱桂萍,陆文娟,《电路原理》,清华大学出版社,2007。习题集为:朱桂萍、刘秀成、徐福媛,《电路原理学习指导与习题集(第2版)》,清华大学出版社,2012。辅导书是:朱桂萍、于歆杰、陆文娟、刘秀成,《电路原理导学导教及习题解答》,清华大学出版社,2009。下列参考书值得参阅:(1)江缉光、刘秀成,《电路原理(第2版)》,清华大学出版社,2007;(2)Agarwal and Lang, 《模拟和数字电子电路基础(于歆杰等译)》,清华大学出版社,2008,MIT电路课程教材;(3)Nilsson and Riedel, Electric Circuits 7th, 电子工业出版社影印,2005,美国销量最大的电路教材;(4)Alexander and Sadiku, Fundamentals of Electric Circuits, 清华大学出版社影印,2000,中国应用最多的电路双语教材;(5)Hayt, Kemmerly, and Durbin, Engineering Circuit Analysis 7th, 电子工业出版社影印,2006;(6)李翰荪,《简明电路分析基础》,高等教育出版社,2002;(7)邱关源,罗先觉,《电路(第5版)》,高等教育出版社,2006。下面这些是传统意义上的经典教材,如有时间,不妨翻阅。(1)俞大光,《电工基础(修订本)》,人民教育出版社,1964;(2)德陶佐等著,江缉光等译,《系统、网络与计算:基本概念》,人民教育出版社,1978;(3)狄苏尔、葛守仁著,林争辉等译,《电路基本理论》,人民教育出版社,1979;(4)克鲁格,《电工原理(第6版)》,龙门联合书局,1954。

3、有网站提供辅助教学资料吗?

清华大学电路原理课程的教学网站为http://circuits.eea.tsinghua.edu.cn/pec。内容包括课件、作业、作业详细解答、复习多媒体、仿真软件、2007年秋季学期授课全程录像、其他辅助资料等。

4、课程成绩如何构成?

(1)课堂练习(20%)。(2)课后作业(30%)。(4)期末考试(50%)。

5、怎样获得证书?

课程成绩不低于50分。

6、课程持续多长时间?

第0周讲授微积分、线性代数等基础知识,第1-7周讲授电阻电路分析,第8-10周讲授动态电路的时域分析,第11-14周讲授动态电路的正弦稳态分析,第15周复习,第16周考试,第18周颁发证书。

7、课程有电路仿真的内容吗?

仿真是清华大学电路原理MOOC的重要组成部分。我们与美国国家仪器公司(NI)达成协议,凡是选修清华大学电路原理MOOC课程的学生,均可获得6个月免费的Multisim软件学生版license。

8、我学过电路,不需要进行系统学习,目前只是对某些内容感兴趣,这门课程能够帮助我吗?

我们为你准备了知识点路线图,注册本课程以后,单击课程页面“课程大纲”中的某个知识点,你就会发现一条知识点路线图,按照路线图来学习就好了。