為配合采用“項(xiàng)目導(dǎo)向、任務(wù)驅(qū)動(dòng)”相結(jié)合的教學(xué)形式,實(shí)現(xiàn)“教、學(xué)、做、練”一體化,《電路基礎(chǔ)/高等職業(yè)教育電類(lèi)專(zhuān)業(yè)規(guī)劃教材·電氣自動(dòng)化系列》主要由6個(gè)模塊項(xiàng)目完成所有教學(xué)任務(wù),包括線性電阻電路分析、*非線性電阻電路分析、動(dòng)態(tài)電路時(shí)域分析、正弦交流電路分析、*非正弦周期電流電路分析、互感耦合電路分析。其中,標(biāo)記“*”的為選學(xué)內(nèi)容,教師可根據(jù)實(shí)際情況靈活調(diào)整學(xué)時(shí)。書(shū)中每個(gè)模塊項(xiàng)目學(xué)習(xí)的過(guò)程都是以完成項(xiàng)目的具體要求進(jìn)行的,體現(xiàn)以工作過(guò)程為導(dǎo)向的教育理念。本書(shū)采用最新國(guó)家標(biāo)準(zhǔn),力求做到基本內(nèi)容準(zhǔn)確、易懂,且有較強(qiáng)的實(shí)用性;同時(shí)具有較強(qiáng)的系統(tǒng)性,以適應(yīng)高職高專(zhuān)不同專(zhuān)業(yè)教學(xué)的需求,為學(xué)習(xí)后續(xù)課程打下良好的基礎(chǔ)。
《電路基礎(chǔ)/高等職業(yè)教育電類(lèi)專(zhuān)業(yè)規(guī)劃教材·電氣自動(dòng)化系列》適合作為高職高專(zhuān)、成人高校及本科院校的二級(jí)職業(yè)學(xué)院和民辦高校的機(jī)電、電氣、數(shù)控等專(zhuān)業(yè)進(jìn)行專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)知識(shí)與基本技能培訓(xùn)的教材,也可以作為非電類(lèi)專(zhuān)業(yè)公共基礎(chǔ)課程的教學(xué)用書(shū),還可以作為教師及相關(guān)專(zhuān)業(yè)工程技術(shù)人員的參考用書(shū)。
“電路基礎(chǔ)”是普通高等院校電類(lèi)及近電類(lèi)相關(guān)專(zhuān)業(yè)開(kāi)設(shè)的一門(mén)必修基礎(chǔ)知識(shí)與基本技能課程。雖然電路分析基本理論已非常成熟,但隨著近代電路理論的發(fā)展,輔助計(jì)算和仿真工具不斷更新,新的學(xué)科領(lǐng)域和分支相繼涌現(xiàn),相關(guān)專(zhuān)業(yè)的知識(shí)結(jié)構(gòu)和學(xué)時(shí)產(chǎn)生了變化。因此,有必要調(diào)整傳統(tǒng)《電路基礎(chǔ)》教材內(nèi)容,以適應(yīng)新的課程標(biāo)準(zhǔn)和教學(xué)要求。以“滿足社會(huì)、貼近實(shí)際、貼近學(xué)生”為前提,以“理論和實(shí)踐相融合”為宗旨,我們與行業(yè)企業(yè)合作編寫(xiě)了這本具有工學(xué)結(jié)合特色的《電路基礎(chǔ)》教材。
本書(shū)選材盡量兼顧強(qiáng)、弱電專(zhuān)業(yè),力圖緊密聯(lián)系電氣技術(shù),并體現(xiàn)電氣學(xué)科的特色,力爭(zhēng)做到內(nèi)容淺顯、深度適中,淡化理論推導(dǎo),注重結(jié)果使用。對(duì)于編寫(xiě)結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì),以現(xiàn)代社會(huì)及后續(xù)課程要求的基本知識(shí)、基本技能為出發(fā)點(diǎn),選取適當(dāng)?shù)捻?xiàng)目、任務(wù)作為載體,通過(guò)系列實(shí)踐活動(dòng),使學(xué)生比較系統(tǒng)地掌握電路分析中的基本知識(shí)、基本理論、基本分析方法,并掌握各種儀器、儀表的使用,以及電工常用工具及布線工藝。在熟練掌握電路基礎(chǔ)基本知識(shí)、基本技能和基本素養(yǎng)的基礎(chǔ)上,培養(yǎng)學(xué)生的電路基礎(chǔ)職業(yè)能力,使學(xué)生具備對(duì)各種復(fù)雜控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)、調(diào)試和排除故障的基本能力,了解電工技術(shù)在機(jī)電一體化領(lǐng)域的發(fā)展動(dòng)態(tài)和趨勢(shì)。
書(shū)中每個(gè)模塊項(xiàng)目的內(nèi)容統(tǒng)一編排成學(xué)習(xí)目標(biāo)、理論知識(shí)、拓展視野、技能實(shí)訓(xùn)、思考與練習(xí)5個(gè)部分,便于老師安排教學(xué)及學(xué)生自學(xué)。在理論教學(xué)上以“夠用”為原則,書(shū)中理論知識(shí)的介紹以簡(jiǎn)明、扼要為特點(diǎn),重點(diǎn)講解基本理論,有些知識(shí)安排在拓展視野部分,由學(xué)生課外查資料自學(xué)。
本書(shū)模塊一以線性電路為基礎(chǔ),由電阻電路分析開(kāi)始,講解直流電源作用下電阻電路的一些分析方法,如支路電流法、節(jié)點(diǎn)電壓法、疊加原理、戴維南定理等,其共同特點(diǎn)是任意時(shí)間相關(guān)性不影響分析過(guò)程,使學(xué)生理解和掌握電路理論中的分析方法。模塊三是動(dòng)態(tài)電路的時(shí)域分析,對(duì)含有電容和電感儲(chǔ)能元件的動(dòng)態(tài)電路暫態(tài)過(guò)程建立微分方程進(jìn)行分析和求解,以理解暫態(tài)電路的變換過(guò)程及其應(yīng)用。模塊四是正弦交流電路分析,主要包括相量分析法、單相電路、三相電路和諧振等內(nèi)容,使學(xué)生掌握相量分析法,把時(shí)域變量轉(zhuǎn)換為頻域變量,再應(yīng)用模塊一的分析方法解決問(wèn)題。模塊六是互感耦合電路分析,對(duì)以變壓器為主的電磁設(shè)備進(jìn)行分析和應(yīng)用。另外,根據(jù)不同專(zhuān)業(yè)的要求,教學(xué)內(nèi)容和學(xué)時(shí)不同,建議安排72學(xué)時(shí)完成基本內(nèi)容的學(xué)習(xí)。書(shū)中標(biāo)有“*”的模塊和課題,如模塊二、模塊五主要是非線性電阻電路分析和非正弦周期電流電路分析,在教學(xué)過(guò)程中可以視情況取舍。
學(xué)習(xí)本書(shū)內(nèi)容要求具備必要的數(shù)學(xué)基礎(chǔ)和電磁學(xué)知識(shí)。通過(guò)本課程的學(xué)習(xí),讓學(xué)生了解、掌握電路的基本原理、基本分析方法; 掌握相關(guān)的電工技術(shù),能夠從事機(jī)電設(shè)備及系統(tǒng)的運(yùn)行、維護(hù)、安裝與調(diào)試等方面的工作。電路基礎(chǔ)是根據(jù)實(shí)際工程問(wèn)題建立電路模型,研究其中電壓、電流和功率之間的聯(lián)系規(guī)律,為分析、綜合和設(shè)計(jì)實(shí)際電路提供基本電路理論,也是后續(xù)相關(guān)專(zhuān)業(yè)課程的理論基礎(chǔ)。
編者在編寫(xiě)本書(shū)之前多次到企業(yè)調(diào)研,深入分析相關(guān)機(jī)電崗位及職業(yè)能力要求,經(jīng)過(guò)課程組集體討論,分工協(xié)作完成。其中,模塊一、模塊二和模塊三由萊蕪職業(yè)技術(shù)學(xué)院王海燕編寫(xiě),模塊四由萊蕪職業(yè)技術(shù)學(xué)院王文華編寫(xiě),模塊五由黑龍江職業(yè)學(xué)院鮑敏編寫(xiě),模塊六由萊蕪職業(yè)技術(shù)學(xué)院付麗娟編寫(xiě)。萊蕪職業(yè)技術(shù)學(xué)院程繼興、吳元修、亓?xí)赠i、秦貞龍、卜凡閣、高遲、呂琳以及萊蕪技師學(xué)院任愛(ài)軍等同志在本書(shū)編寫(xiě)過(guò)程中積極獻(xiàn)言獻(xiàn)策; 山東通力電力電氣有限公司刁振寶工程師、陳相生工程師,福田雷沃國(guó)際有限公司人力資源部吳緒朋、辛大勇等從生產(chǎn)實(shí)際出發(fā),為教材選材給出建議,并提供了大量理論與實(shí)踐素材。全書(shū)由王海燕統(tǒng)稿。山東科技大學(xué)馬寶甫教授審閱全稿并提出了許多寶貴意見(jiàn),他一絲不茍的科學(xué)作風(fēng),給了我們深刻的教益。
值本書(shū)出版之際,對(duì)同事、同行以及所列參考文獻(xiàn)的著作者表示深深的謝意。由于編者水平有限,書(shū)中不足之處在所難免,懇請(qǐng)各位讀者和專(zhuān)家批評(píng)、指正。
編者2015年3月
模塊一線性電阻電路分析
課題一電路中的基本物理量
1.1電路及電路模型
1.2電路中的基本物理量
拓展視野電路工作狀態(tài)與額定值
課題二歐姆定律分析
2.1電阻器
2.2歐姆定律
拓展視野電阻的串、并聯(lián)
課題三基爾霍夫定律
3.1基爾霍夫電流定律(KCL)
3.2基爾霍夫電壓定律(KVL)
拓展視野電阻的、△連接
課題四電源及其等效變換
4.1電壓源
4.2電流源
4.3理想電源的等效分析
4.4實(shí)際電源的等效分析
拓展視野受控源及等效變換
課題五電路分析基本方法
5.1支路電流法
5.2節(jié)點(diǎn)電壓法
*拓展視野網(wǎng)孔電流法
課題六電路分析基本定理
6.1疊加定理
6.2戴維南定理
6.3最大功率輸出定理
*拓展視野諾頓定理
技能實(shí)訓(xùn)1電路基本參數(shù)測(cè)量
技能實(shí)訓(xùn)2基爾霍夫定律的驗(yàn)證
技能實(shí)訓(xùn)3疊加定理的驗(yàn)證
思考與練習(xí)一
*模塊二非線性電阻電路分析
課題一非線性電阻元件
1.1非線性電阻伏安特性
1.2非線性電阻分類(lèi)
拓展視野非線性電阻的串并聯(lián)
課題二非線性電阻電路圖解分析法
拓展視野非線性電阻電路小信號(hào)分析法
技能實(shí)訓(xùn)4非線性電阻電路的研究
思考與練習(xí)二
模塊三動(dòng)態(tài)電路時(shí)域分析
課題一動(dòng)態(tài)元件與換路
1.1電感元件
1.2電容元件
1.3換路定則與初始值
拓展視野一階電路的響應(yīng)
課題二一階電路的三要素法
拓展視野微分、積分電路
技能實(shí)訓(xùn)5RC一階電路響應(yīng)測(cè)試
思考與練習(xí)三
模塊四正弦交流電路分析
課題一正弦量的表示法
1.1正弦量的瞬時(shí)表示
1.2正弦量的相量表示
拓展視野相量的運(yùn)算
課題二單一參數(shù)交流電路
2.1純電阻電路
2.2純電感電路
2.3純電容電路
拓展視野RLC串聯(lián)交流電路
課題三復(fù)阻抗的聯(lián)接
3.1阻抗的串聯(lián)
3.2阻抗的并聯(lián)
拓展視野單相交流電路功率
*課題四正弦電流電路的諧振
4.1串聯(lián)諧振
4.2并聯(lián)諧振
*課題五功率因數(shù)的提高
5.1功率因數(shù)
5.2提高功率因數(shù)的意義
5.3提高功率因數(shù)的方法
課題六三相交流電路
6.1三相電勢(shì)的產(chǎn)生
6.2三相電源的連接
6.3對(duì)稱(chēng)三相負(fù)載
*6.4不對(duì)稱(chēng)三相負(fù)載
6.5三相電路的功率
6.6三相功率的測(cè)量
拓展視野安全用電常識(shí)
技能實(shí)訓(xùn)6單相電度表的校驗(yàn)
技能實(shí)訓(xùn)7日光燈電路及功率因數(shù)的提高
技能實(shí)訓(xùn)8星形、三角形負(fù)載電路的檢測(cè)
思考與練習(xí)四
*模塊五非正弦周期電流電路分析
課題一非正弦周期信號(hào)
1.1非正弦周期信號(hào)概述
1.2非正弦周期波的諧波
拓展視野非正弦周期信號(hào)的頻譜
課題二非正弦周期電路的分析
拓展視野諧波及治理策略
技能實(shí)訓(xùn)9非正弦周期電流電路研究
思考與練習(xí)五
模塊六互感耦合電路分析
課題一磁路簡(jiǎn)介
1.1磁路概述
1.2磁路的基本物理量
1.3磁路的基本定律
拓展視野磁性材料
課題二變壓器的結(jié)構(gòu)
拓展視野繞組同名端的判定
課題三變壓器的工作原理
3.1變壓器的空載運(yùn)行
3.2變壓器的負(fù)載運(yùn)行
3.3變壓器的阻抗變換
拓展視野變壓器的特性
課題四三相變壓器簡(jiǎn)介
4.1三相變壓器的磁路系統(tǒng)
4.2三相變壓器的電路系統(tǒng)
拓展視野變壓器連接組的判定
課題五特殊變壓器
5.1自耦變壓器
5.2儀用互感器
*拓展視野電焊變壓器
技能實(shí)訓(xùn)10變壓器參數(shù)測(cè)定
思考與練習(xí)六
參考文獻(xiàn)