扬州大学编 （高纲号 0431）

 

    一、课程的性质，任务和基本要求及同其它课程的联系

    (一)课程的性质

    电工学与电子学是机械类专业专科自学考试计划中的一门技术基础课。它是研究电和磁以及电子技术在工程技术领域中应用的一门科学，是工程技术人员必须具备的基础知识。

    (二)课程的任务

    通过本大纲所规定的全部自学内容的学习，使考生获得电与磁现象及电子技术方面的基本理论、基本知识及其在工程技术领域中应用的基本方法和技能，并为学习有关专业课提供必要的理论基础。

    (三)课程的基本要求

    1、掌握直流电路、交流电路的基本概念、基本定律和定理，并能运用这些基本理论对电路进行分析和计算。

    2、掌握本大纲规定范围内的电机、电器的基本工作原理、性能、应用和有关的计算。

    3、了解和掌握常用的各种电子器件的功能和使用方法。

    4、能够理解和分析各种基本电子线路的原理和主要环节的作用，掌握简单的计算。

    (四)本课程同其它课程的联系

    电工学与电子学同普通物理和数学的关系十分密切，它是在高中物理和高等数学的基础上开设的一门课程。由于专业计划中不开设普通物理课。因此，为了课程内容的需要以及考虑知识的连贯性。在某些内容学习上需要适当注意与高中物理的衔接。电工学与电子学是一门独立的技术基础课。它为专业课及一些后续课打下一定的理论基础。但是。它不包括专业范围内电气设备方面的内容。

 

    二、自学考试内容

    绪论：

    电能在国民经济各个领域中的应用及电子技术的高度发展，对生产力和生产关系带来的巨大变革。电能的优点。电工技术发展概况。

    (一)直流电路

    1、电路的基本物理量。电能及电功率。电路的工作状态。
    2、电路的两个基本定律。欧姆定律和克希荷夫定律。电阻的串、并联。电路中电位的计算。
    3、电路的分析及计算方法，支路电流法、节点电压法、迭加原理、电源的等效变换及戴维南定理。

    (二)单相交流电路

    1、正弦交流电的基本概念。正弦量的周期、频率、相位和相位差、有效值。
    2、正弦量的相量表示法。
    3、单一参数的电路：纯电阻电路、纯电感电路、纯电容电路。
    (1)各单一参数电路中电压和电流的大小关系和相位关系。
    (2)电阻、感抗和容抗。
    (3)功率。
    4、电阻、电感与电容元件串联的交流电路。
    (1)电压和电流的关系、阻抗。
    (2)电路中功率：瞬时功率、有功功率、无功功率和视在功率。

    5、阻抗的串联与并联。
    6、提高功率因数。
    7、电路中的谐振：串联谐振、并联谐振、品质因数。应用举例。

    (三)三相正弦交流电路

    1、三相电动势的产生。发电机三相绕组的星形联接。相电压和线电压的关系。
    2、负载的星形联接：负载相电压和线电压的关系、相电流和线电流的关系。对称负载的意义。三相四线制，中线的作用，三相三线制。简单的不对称负载的分析。
    3、负载三角形联接：相电压与线电压的关系、相电流与线电流的关系。
    4、三相功率的计算。

    (四)电路的过渡过程

    1、过渡过程的产生和换路定律。
    2、RC电路的过渡过程：经典法的分析步骤，初始值的确定，时间常数。
    3、RL电路的过渡过程：电路的接通与断开。
    4、三要素法。

    (五)变压器

    1、磁路的基本概念。
    2、变压器工作原理，电压变换、电流变换和阻抗变换。
    3、单相变压器绕阻极性的测定。
    4、自耦变压器。仪用互感器。

    (六)异步电动机

    1、异步电动机的结构、作用原理和旋转磁场的产生。转差率。
    2、异步电动机的机械特性，起动、反转、调速和制动。
    3、异步电动机的铭牌数据。
    4、单相异步电动机。

    (七)电器与控制线路

    1、常用的电器：组合开关、按扭、熔断器、交流接触器、热继电器、中间继电器、时间继电器及行程开关。
    2、控制线路：磁力起动器、可逆磁力起动器、行程控制、时间控制。异步电动机能耗制动控制线路。

    (八)可编程控制器

    1、可编程控制器的工作原理。
    2、程序编制。
    3、应用举例。

    (九)电工安全技术

    1、安全用电。
    2、电气设备的保护接地和接零。

    (十)二极管及整流电路

    1、半导体的导电方式。PN结及其单向导电。
    2、二极管的伏安特性和参数。    
    3、单相半波整流电路。单相全波及单相桥式整流电路。
    4、滤波电路：电容滤波、电感滤波、LC型滤波器、π型滤波器。
    5、稳压管及稳压管的稳压电路。

    (十一)晶体管及交流放大电路

    1、晶体管的结构、电流放大作用、特性曲线和主要参数。
    2、共射接法单管放大电路的组成及各元件的作用。

    3、交流放大电路的图解分析法。直流负载线和交流负载线。电压放大倍数。
    4、晶体管微变等效电路。单管放大电路的微变等效电路。输入电阻、输出电阻。电压放大倍数的计算。
    5、放大电路工作点的稳定和典型的偏置电路。
    6、阻容耦合放大电路：输入电阻、输出电阻。多级放大电路的电压放大倍数。频率特性的概念。
    7、反馈放大电路。
    (1)反馈的基本概念。
    (2)负反馈的分类及反馈极性的判别。
    (3)负反馈对放大电路性能的影响。
    (4)正弦波振荡电路。产生自激振荡的条件及LC振荡电路。*RC振荡电路。
    8、功率放大电路：单管功率放大电路、推挽功率放大电路、无变压器功率放大电路。

    (十二)晶体管直流放大电路

    1、直流放大电路的级问耦合和零点漂移。
    2、差动式放大电路的工作原理。典型差动放大电路。
    3、运算放大器的组成。反相输入方式和同相输入方式。
    4、基本运算放大器：比例器、加法器、积分器、微分器。

    (十三)脉冲数字电路

    1、脉冲波形及晶体管开关作用。
    2、逻辑门电路：“与”门、“或”门、“非”门和“与非”门电路的逻辑功能，真值表和图形符号。
    3、逻辑门电路的组合。
    4、集成电路触发器：R-S触发器、J-K触发器、D触发器。
    5、寄存器和移位寄存器。十进制计数器。二进制计数器。加法器、编码器、译码器和数码显示。

    三、对自学考试内容的说明

    (一)对电路中的基本物理路。如电压、电流、电动势、电位等概念要明确．掌握正方向的意义。在电路的分析与计算中首先要规定电路中各物理量的正方向，因为它是分析、计算电路的依据。欧姆定律、克希荷夫定律是分析与计算电路的基本定律．必须熟练掌握，而且要求能熟练地运用于电路的计算。掌握电路中各点电位的计算。通过电阻串、并联的学习．要求掌握分压与分流公式并运用于电路计算。掌握计算电路的基本方法——支路电流法，了解节点电压法，最好应用于两个节点多个支路的电路计算。掌握运用迭加原理对线性电路进行分析与计算。明确电压源、电流源、恒压源与恒流源的基本概念，并应用于具体电路的计算中。掌握戴维南定理，并能用于复杂电路的分析与计算。

    (二)掌握正弦交流电的三要素：频率、振幅、初相。掌握相位和相位差的概念。明确正弦交流电有效值的意义．有效值和最大值的关系式。掌握正弦量的栩量表示法及其计算，了解正弦量的复数表示及运算。掌握在R、L、C单一参数电路R、L、C串联电路以及R、L串联与C并联的电路中电压与电流的大小关系及相位关系．感抗与容抗以及阻抗的概念及其公式，能用相量图分析与计算简单的正弦交流电路。了解交流电路中瞬时功率、有功功率、无功功率及视在功率的意义和计算。了解R、L、C串联和并联谐振的条件及特点。

 

    (三)首先要明确三相正弦交流电路的基本概念：对称的三相电压、相序、相电压、线电压、相电流、线电流、三相三线制和三相四线制。要求掌握对称三相电路(负载星形联接和三角形联接)中相电压与线电压的关系，相电流与线电流的关系。掌握对称三相电路中电压与电流的计算。*三相不对称负载(有中线)的电压和电流的计算．要求会画相量图及通过相量图进行分析和计算中线电流。掌握三相电路中功率的计算。

    (四)明确什么是电路中的过渡过程及引起过渡过程的原因。掌握换路定律，以及确定电路初始条件。一般性的掌握经典法求解一阶线性电路过渡过程的步骤。明确时间常数τ的物理意义及具体电路中τ的求法。了解微分电路和积分电路的结构特点及它们的工作原理。重点掌握用三要素法求解一阶线性RC电路的过渡过程。

    (五)了解磁场的基本物理量：磁感应强度、磁通、磁场强度和磁导率。了解掌握铁磁物质的磁化曲线。了解磁路的全电流定律及欧姆定律。了解变压器的结构。掌握变压器的工作原理及如何变换电压、变换电流和变换阻抗。掌握磁势平衡方程式，明确它是在什么条件下建立起来的。了解自耦变压器的特点和使用时应注意的问题。了解电压互感器在应用中不能短路、电流互感器不能开路的道理。

    (六)了解异步电动机的构造、作用原理转差率的意义及异步电动机旋转磁场的产生。明确异步电动机转子电路中各物理量都是随转差率变化的。为了使用和分析异步电动机的性能，应重点掌握它的转矩特性及机械特性。明确额定转矩的意义及如何利用铭牌数据求额定转矩。明确最大转矩和起动转矩的意义及它们与转差率和转子电阻的关系。掌握异步电动机的起动性能和起动方法。特别注意在什么条件下才能直接起动及使用Y-△换接法进行降压起动。了解异步电动机的几种调速方法。了解异步电动机的反转及能耗制动原理。

    (七)要求搞清楚接触器、热继电器、时间继电器、中间继电器、行程开关、按钮等的结构．作用原理及功能。明确控制线路中自锁、互锁和短路保护、过载保护等环节的表示方法和作用。掌握鼠笼式异步电动机和正反转控制线路。Y-△换接的起动控制线路和动能制动控制线路。在掌握基本控制电路的基础上。能够正确地阅读简单的控制线路图，并能分析它们的工作过程。

    (八)一般了解可编程控制器的工作原理，重点掌握可编程控制器的编程方法，能对一些基本控制电路编制梯形图和指令语句表。

    (九)了解电流对人体的危害、触电方式、触电急救常识。掌握使用电气设备的安全知识。了解电气设备的保护接地和接零。

    (十)了解PN结形成的物理过程。掌握二极管的伏安特性，通过它进一步说明二极管单向导电的特点，牢记二极管导通后的正向压降值。了解二极管的参数。掌握单相半波及单相桥式整流电路的组成及工作原理。要求能根据整流电路的计算选择整流元件。了解各种滤波电路的作用和特点。了解稳压管的稳压特性和主要参数，以及稳压管构成的稳压电路的工作原理。对稳压电路中的降压电阻R不要求计算。

    (十一)晶体管交流放大电路是整个电子技术部分的重要内容。

    1、掌握三极管的输入、输出特性和主要参数。

    2、搞清基本概念：晶体管电流分配关系、电流放大作用、电压放大的概念、静态与动态、微变等效的概念、恒流源的概念，以及交流通道、直流通道、直流负载线、交流负载线、饱和失真、截止失真、输入电阻、输出电阻及负反馈的概念。
    3、重点掌握放大电路的基本分析方法：图解法和微变等效电路法。要求会用图解法求静态工作点及电压放大倍数，能够分析电路参数变化对静态工作点的影响以及所引起的非线性的失真。能够画出放大电路的简化微变等效电路，并计算输入电阻、输出电阻及电压放大倍数。  '
    4、了解温度对静态工作点的影响，着重理解分压式电流负反馈偏置电路稳定工作点的原理。
    5、要求能够计算阻容耦合放大电路的输入电阻、输出电阻和电压放大倍数。了解阻容耦合放大电路的频率特性，以及上限频率、下限频率和通频带的概念。
    6、要求会判别放大电路中有无反馈及反馈类型。要求掌握用瞬时极性法判别反馈极性。明确正反馈、负反馈、电压反馈、电流反馈、串联反馈，并联反馈，了解反馈深度等概念。了解射极输出器的特点及其应用。掌握自激振荡的两个条件。明确什么是选频网络以及起振的条件。要求会判别具体电路是否满足自激振荡的相位平衡条件。熟悉LC振荡电路的工作原理。了解变压器反馈式LC振荡电路的组成及工作原理。
    7、了解功率放大电路(与电压放大电路相比)的特点，了解变压器单管功率放大电路、推挽功率放大电路和无变压器功率放大电路的工作原理。了解甲类功率放大，乙类功率放大以及甲乙类功率放大的概念。

    (十二)了解直接耦合放大电路存在的问题及零点漂移的现象．掌握典型差动放大电路的静态与动态工作情况，及抑制零点漂移的原理。了解差模信号、共模信号、差模放大倍数、共模放大倍数、共模抑制比等概念。掌握反栩输入运算电路、同相输入运算电路和差动输入运算电路的工作原理。掌握实现加法、减法、积分、微分等运算电路的工作原理及计算。明确反相输入端、同相输入端和虚地的概念。

    (十三)掌握“与”门、“或”门、“非”门三种基本逻辑门电路的逻辑功能，图形符号，真值表，以及“与”、“或”、“非”三种基本逻辑关系。掌握“与非”门的逻辑功能。要求能根据给出的逻辑图写出逻辑函数式，用布尔代数化简或变换后列出真值表，分析逻辑功能。了解R-S触发器、J-K触发器和D触发器的工作原理及逻辑功能。了解二进制加法计数器及十进制计数器的工作原理，了解译码器和数码显示。

    四、自学方法与自学时数分配的建议

    (一)关于自学方法的建议

    1、本大纲是自学电工学与电子学课程的主要依据，因此在自学整个课程之前应先通读大纲．从而了解课程总的要求和内容，获得一个完整的概貌。在学习每一章节之前，必须先深入细致地学习大纲中相应的部分，了解该章节的内容与要求，重点与难点。这样，在本门课程的自学过程中就能做到有的放矢。

    2、由于课程内容多、系统性强、自学时必需按大纲的顺序依次学习。当前面的内容未到达要求之前，不应急于学习新的内容，否则造成问题堆积．自学困难。所以，自学要本着循序渐进的精神。

 

    3、由于课程理论性较强，应当着重于理解，在理解的基础上记忆，防止死背硬记。自学过程中，必须抓基本概念，对基本概念必须明确；抓基本理论，对基本理论必须搞清楚；对基本电路和典型电路，必须熟悉其工作原理及性能I抓基本方法，即分析问题和解决问题的方法。

    4、自学过程中要记笔记，写出各章节的主要内容，包括基本概念、基本定律、具体的公式和结论．写出自己的心得、体会和所在的问题。

    5、为了加深对基本内容的理解和对基本方法的掌握，希望在复习的基础上尽可能多做习题。这样，还可以培养分析问题和解决问题的能力，加强计算技能的训练。

    6、由于课程本身理论性较强。内容比较抽象，所以，必须理论联系实际。实验是本门课程的重要环节，通过实验一方面验证所学的理论，增加感性认识。同时也培养一定的独立工作能力的操作技能。希望结合课程中一些具体内容到本地区的工厂、学校(电工实验室)去参观和实习。例如在自学电机结构及工作原理、变压器结构及作用原理、各种控制电器的结构及用途等内容之前，先去参观学习。关于实验内容，将在电工学与电子学实验实施大纲中叙述。

    (二)关于自学时数分配的建议

    本课计4学分，相当于全日制高等专科学校课内80小时，自学本课程约需260小时，建议分配如下：
    课程内容             自学时问(小时)
    直流电路             20
    单相交流电路         34
    三相交流电路         lO

    电路的过渡过程       12
    变压器               10
    异步电动机           16
    电器与控制线路       10
    可编程控制器         10
    电工安全技术          4
    二极管及整流电路      12
    晶体管及交流放大电路  36
    晶体管直流放大电路    12
    脉冲数字电路          16
    思考题及作业          58
    总计                 260

    五、考试

    考试命题范围应不超出大纲所规定的内容。电路部分着重于应用基本概念和基本定理对电路进行分析和计算，该部分内容占整个考题的40％；电机及其控制线路部分占整个考题的20％；电子技术部分着重于基本概念和典型电路的分析，以及适当数量的计算题，该部分内容占整个考题的40％。希望采用统一命题，统一考试。考试时问为三小时。

    注：大纲中带*号的内容是选学内容，不作考试要求。

 

    题型举例(考试命题可能采用以下题型)

    一、填空题

    例：欲将RC串联电路构成积分电路，需满足________两个条件。

    二、是非题(判断下列各题是否正确，若正确则在题末的括号内填“＋”，不正确则填“－”。)

    例：中线是三相电流的回路，故中线电流一定比端线电流大。  (    )

    三、选择题(从下列各题备选答案中，取一个正确答案的序号，填在括号内。)

    例：在分析RC电路的零输人响应时，电路的时间常数τ等于(    )所需要的时间。  

    (1)Uc衰减到初始值的36．8％  (2)Uc增长到稳态值的36．8％  (3)Uc衰减到初始值的63．2％  (4)Uc增长到稳态值63．2％

    四、计算题

    例：图示放大电路中，已知μcc=10V，RB=200KΩ；RE=5KΩ；β=40；Rs一50Ω；RL＝5KΩ

    (1)画出该电路的微变等效电路
    (2)求该电路的电压放在倍数Aμ
    (3)计算该电路的输入电阻ri

    五、分析题

    例：用自激振荡的相位条件，分析判断图示的电路能否产生自激振荡?对不能产生振荡的电路进行改进。

    六、设计题

    例1：试用三只D触发器组成异步二进制加法计数器电路。

 

    例2：试设计一控制线路，要求能工作台到达终点停留一定时间后返回，如此自动重往返(应绘出主电路和控制电路,并具有短路、失压、过载保护)。

 

    答案：

    一、填空题

    1、τ≥tp    2、信号从电容两端输出

    二、是非题：(一)

    三、选择题：(1)

    四、计算题

    1、微变等效电路(略)  

 

    2、Aμ≈1

    3、ri-RB//[rbe+(1+β)R’L]≈68KΩ

    五、分析题：图不振，改换任一线圈接头可起振