清华大学电路原理_于歆杰
一次融合与创新的MOOC实践
一次融合与创新的MOOC实践于歆杰，清华大学电机工程与应用电子技术系副主任，与其团队共同承担的MOOC电路原理（一）课程，于2013年10月17日在edX和学堂在线两个平台上线。
edX平台上有11721名学生选修，九成以上为境外学生。
学堂在线平台上有6554名学生选修，基本均为境内学生。
在关于MOOC的讨论如火如荼且许多国内名校的优质课程都踊跃加盟的背景下，如何更加有效地构建MOOC课程并藉此提高高等教育教学质量是目前急需解决的课题。
我们希望通过对于歆杰副教授的访谈，呈现这门课程从内容建构到上线落地的“原生态”，呈现课程主讲教师在其中的所思所感，供“做MOOC”和“用MOOC”的教师、学习者及教育管理者参考。
MOOC讲究“分合之道”，远非简单的课堂搬家那么轻松记者：我看到您去年11月23号在微博上说，“全部录像完成。
我想歇歇”。
能谈谈这一门课录下来，确切的说应该是“上”下来的感受么？与平时课堂上的授课有怎样的差别？于歆杰：坦率地说，当初做课程准备时，作为课程的讲授者，最原始的动力还是来自于清华的课程应该与国际接轨，迎接挑战，顺应大规模在线课程发展的历史潮流。
在这多半年的实践中，过程虽然很辛苦，但对于MOOC的切身感受以及理解更加深刻，应该说有很多“出乎意料”。
作为教师，我评价一个课程平台的体验至少有两个关键点：一是课程教学的质量，二是对学生学习行为追踪的能力。
MOOCs对于课程质量本身的要求，在内容的建构上讲究“分合之道”。
记者：您所说的内容建构上的“分合之道”具体指什么呢？于歆杰：所谓“分合之道”，是指在课程内容的组织上要有所拆分，课程内容的展现形式上要有所整合。
体现在老师方面，在准备内容的过程中，既需要进行知识点拆分，也需要将PPT、黑板、仿真、实验等手段在视频中进行有机融合，老师以他个人的理解，将知识和能力的培养蕴含在课程内容中，通过讲授传递给学生，这样的分合之道遵循教育学上的认知主义规律；对于学生来说，是在学习过程中，他们虽然在地理分布上和先修知识上有显著差别，但在学习过程中相互合作，MOOCs背景下，更多的是学生自主或者说是在讨论过程中完成知识建构的过程。
清华大学电路原理课件1
电路原理Principle of Electric Circuits于歆杰yuxj@Tel: 62771944西主楼1区308第一讲绪论，电压电流和功率第一部分：绪论Principles of Electric Circuits Lecture 1 Tsinghua University 2005什么是电路？a电路（electric circuits）就是由若干电气元件（electrical elements）相互连接构成的电流的通路。
a本课程中要接触的电气元件有`电阻、电容、电感、二极管、MOSFET、理想运算放大器（Operational Amplifier）、互感线圈、理想变压器等Principles of Electric Circuits Lecture 1 Tsinghua University 2005为什么要学习电路？a从学术的观点来看`电路是电气工程（Electrical Engineering）的基础。
`电路是计算机科学（Computer Science）的基础。
a从实际情况来看`电路原理是许多高级课程的先修课程。
`熟练掌握电路原理对现实生活有帮助。
Principles of Electric Circuits Lecture 1 Tsinghua University 2005t q t q t i t d d ∆∆lim )(0∆def ==→d d BABA Weq=AI110ΩU1U2t w p d d =uit qq w ==d dd d q wu d d =t qi d d =。
清华大学电路原理于歆杰精品PPT课件
电路符号
+– 受控电压源
受控电流源
清华大学电路原理教学组
一个受控电流源的例子（MOSFET）
IDS
MOSFET
＋ D
G
＋
S
UDS
IDS
UGS
－
－
电流源
电 阻
受控源与独立源的比较:
UDS
(1) 独立源电压(或电流)由电源本身决定，而受控源电压(或
电流)直接由控制量决定。
二、欧姆定律 (Ohm’s Law)
(1) 电压电流采用关联参考方向
i
R
+u
uRi
R 电阻 (resistance) 单位： (欧)
清华大学电路原理教学组
令G 1/R
G 电导 (conductance)
单位： S (西) (Siemens，西门子)
欧姆定律(关联参考方向下): i G u
u 关联参考方向下线性电阻器的u-i关系 :
清华大学电路原理教学组
（2） 伏安特性 i
+
iS
u
_
u
IS
0
i
（a）若iS= IS ，即直流电源，则其伏安特性为平行于电 压轴的直线，反映电流与端电压无关。
（b）若iS为变化的电源，则某一时刻的伏安关系也是 平行于电压轴的直线
（c）电流为零的电流源，伏安特性曲线与 u 轴重合，相 当于开路状态。
清华大学电路原理教学组
（3） 理想电流源的短路与开路
+
i
（1） 短路：R=0， i= iS ，u=0 ，
电流源被短路。
iS
u
R
_
适度转变
作者： 潘超
出版物刊名： 中国远程教育
页码： 1-1页
年卷期： 2014年 第14期
主题词：�电路原理》;在线课程;清华大学;主讲教师;提出问题;学生;同学;学分
摘要：近日，清华大学首批学生获得在线课程——《电路原理》的学分。
作为这门课的主讲教师，一个学期下来，于歆杰做得最多的事就是化身为一个“大问号”，不停地向学生们提出各种问题：“以往花很长时间讲授后，只有一半学生能听懂，课后还得再琢磨。
但在这门课上，我出完题，请了一位同学到黑板前解题，然后和其他同学一起不断提出问题和建议。
清华大学电路原理_于歆杰（可编辑）
清华大学电路原理_于歆杰清华大学电路原理教学组清华大学电路原理教学组第1章绪论正弦电流电压的有效值设 i t Imsin t y 注意只适用正弦量返回目录 16 电路的分类一线性与非线性线性电路负荷由线性电阻线性受控源等线性元件构成的电路用线性方程描述非线性电路负荷中包含非线性元件的电路用非线性方程描述非时变定常电路负荷由非时变元件构成的电路时变电路负荷中包含时变元件的电路二时变与非时变清华大学电路原理教学组例乌鲁木齐发电站发出的正弦电磁波需要多少时间才能传输到长沙 50Hz的正弦波周期为20ms经过10ms以后乌鲁木齐发出的电磁波刚刚到达长沙而此时乌鲁木齐发电机的电压与长沙的电压正好反相Usin 314t ＋－乌鲁木齐长沙 3000公里 C 3×108米秒关键在哪里50Hz电磁波的波长 3 108 002 6000 km 如果电路尺寸的远小于其工作电磁波的波长则可将该电路建模为集总参数电路否则只能建模为分布参数电路三集总参数与分布参数返回目录 End 1 1 电路 1 2 电流和电压 1 3 电路模型的建立和电路分析的基本观点 1 4 电路用于信号处理 1 6 电路的分类 1 5 电路用于能量处理 11 电路一电路 circuits 电路主要由电源负载连接导线及开关等构成电源source提供能量或信号负载load将电能转化为其他形式的能量或对信号进行处理导线line开关switch等将电源与负载接成通路电路是电工设备构成的整体它为电流current的流通提供路径二为什么要学习电路从学术的观点来看电路是电气工程electricalengineering的基础电路是计算机科学computer science的基础从实际情况来看电路原理是许多高级课程的先修课程熟练掌握电路原理对现实生活有帮助三什么是电气工程统称电气工程与计算机科学简称EECSECE 统称电气工程与信息科学或电气电子信息科学计算机科学计算机工程计算机科学与技术电子工程通信工程控制工程信息科学与技术或电子信息科学与技术电气工程电力工程电气工程国外习惯的归类与统称各学科领域国内习惯的归类与统称四电路都有哪些作用处理能量电能的产生传输分配处理信号电信号的获得变换放大清华大学电路原理教学组电路原理相互融合的信息系统无处不在的IT产业公共基础专门技术应用领域电力系统能量传输与处理控制系统信号反馈与处理通信系统信号传输与处理信号处理系统计算机系统电力电子技术关注大功率通信电路关注高频段微电子技术集成芯片设计模拟电子线路数字电子线路信号与系统指各类信号处理课程包括某些专业的专门课程如生物医学工程核电子学等五电路原理的后续课程电路分析 analysis 电路理论电路原理实际电路电路模型分析求解方程代数常微分偏微分结果电路分析电路综合电路综合 synthesis六电路分析与电路综合根据电源性质直流电路交流电路根据负荷性质电阻电路动态电路根据感兴趣的时段暂态分析稳态分析七如何看待电路返回目录 12 电流和电压一电流 current 带电质点有规律的运动形成电流电流的大小用电流强度表示电流强度单位时间内通过导体横截面的电量单位名称安[培] 符号A Ampere安培1775 –1836France 电流的参考方向实际方向实际方向参考方向任意选定的一个方向即为电流的参考方向 i 参考方向 A B 电流参考方向的两种表示用箭头表示箭头的指向为电流的参考方向用双下标表示如 iAB 电流的参考方向由A指向B i 参考方向 i 参考方向 i 0 i 0 实际方向电流的参考方向与实际方向的关系实际方向例 10V 10 A B I1 I I2 电路中电流 I 的大小为1A 其方向为从A流向B 此为电流的实际方向若参考方向如 I1 所示则I11A 若参考方向如 I2 所示则I2 -1A 因此同一支路的电流可用两种方法表示二电压 voltage 电场中某两点AB间的电压降UAB 等于将点电荷q从A点移至B点电场力所做的功WAB与该点电荷q的比值即单位名称伏[特] 符号V Volt伏特1745 – 1827Italian A B 电压降的参考方向 U 0 参考方向 U –参考方向 U – 0 U 实际方向–实际方向–实际方向–实际方向–电路中电压UAB 10V方向从A指向B实际方向若电压参考方向如 U1 所示电压参考方向与实际方向相同则 U1 10V 若电压参考方向如 U2 所示电压参考方向与实际方向相反则 U2 -10V U1 例10V 10 A B U2 清华大学电路原理教学组电压参考方向的三种表示方式3 用箭头表示箭头指向为电压降的参考方向 1 用正负极性表示由正极指向负极的方向为电降的参考方向 2 用双下标表示如 UAB由A指向B的方向为电降的参考方向 U U A B UAB 清华大学电路原理教学组关于参考方向的小结 1 分析电路前必须选定电压和电流的参考方向2 参考方向一经选定必须在图中相应位置标注包括方向和符号在计算过程中不得任意改变– R i u u Ri - R i u u -Ri 3 参考方向不同时其表达式符号也不同但实际方向不变 5 参考方向也称为假定方向正方向以后讨论均在参考方向下进行 4 元件或支路的ui通常采用相同的参考方向以减少公式中负号称之为关联参考方向反之称为非关联参考方向 - i u - i u 关联参考方向非关联参考方向在分析电路问题时常在电路中选一个点为参考点 reference point 把任一点到参考点的电压降称为该点的电位参考点的电位为零参考点也称为零电位点电位用或U 表示单位与电压相同也是V伏 ab c d 设c点为电位参考点则 c 0 a Uac b Ubc d Udc 三电位potential 两点间电压与电位的关系仍设c点为电位参考点 c 0 Uac aUdc d Uad a–d 前例结论电路中任意两点间的电压等于该两点间的电位差potential difference a b c d 清华大学电路原理教学组例 a b c 15 V15 V 已知 Uab 15 VUbc 15 V 1 以a点为参考点 a 0 Uab a– bb a –Uab –15 V Ubc b– c c b –Ubc –15–15 –3 VUac a– c 0 ––3 3 V 2 以b点为参考点 b 0 Uab a– ba b Uab 15 V Ubc b– c c b –Ubc –15 V Uac a– c15 ––15 3 V 结论电路中电位参考点可任意选择当选择不同的电位参考点时电路中各点电位将改变但任意两点间电压保持不变外力非静电力克服电场力把单位正电荷从负极经电源内部移到正极所作的功称为电源的电动势 e 的单位与电压相同也是 V伏电压UAB 表示A点到B点电位的降低 potential drop 电动势eBA表示B点到A点电位的升高 potential rise所以 B A 四电动势 electromotive force 五端口port与二端口two-port 端口由一对端钮构成且满足从一个端钮流入的电流等于从另一个端钮流出的电流当一个电路与外部电路通过两个端口连接时称此电路为二端口网络u i i - 线性RLCM 受控源 i1 i2 i2 i1 u1 u2 - - 返回目录清华大学电路原理教学组 13 电路模型的建立和电路分析的基本观点一电路模型circuit model 理想电路元件由实际元件抽象出来具有某种单一电磁性质的假想元件几种基本的理想电路元件电阻resistor元件表示消耗电能的元件电感inductor元件表示各种电感线圈产生磁场储存能量的作用电容capacitor元件表示各种电容器产生电场储存能量的作用电源source元件表示各种将其它形式的能量转变成电能的元件 2 电路模型由理想电路元件组成的电路其与实际电路具有基本相同的电磁性质导线电池开关灯泡例实际电路电路模型二电路分析的基本观点抽象观点工程近似观点等效观点返回目录 14 电路用于信号处理一信号signal 信号是消息的表现形式消息是指运动或状态变化的直接反应即待传输与处理的原始对象信号确定性信号随机信号周期信号非周期信号离散信号连续信号数字信号抽样信号模拟信号二周期信号的平均值信号的平均值信号的绝对平均值返回目录清华大学电路原理教学组 15 电路用于能量处理一功率power 单位时间内电场力所做的功功率的单位名称瓦[特] 符号W Watt 瓦特 1736 –1819 British 能量的单位名称焦[耳] 符号J Joule焦耳 1818 – 1889 British 电压电流采用参考方向时功率的计算和判断 1 ui 取关联参考方向 P 0 吸收正功率实际吸收P 0 吸收负功率实际发出– i u 元件发出的功率 P发 uiP 0 发出正功率实际发出 P 0 发出负功率实际吸收– i u 2u i 取非关联参考方向 P吸 ui 元件吸收的功率– 5 I UR U1 U2 例 U110V U2 5V 分别求电源电阻的功率 I UR5 U1–U2 5 10–5 5 1 A PR吸 URI 51 5 W PU1发 U1I 101 10 W PU2吸 U2I 51 5 W P发 10 W P吸 55 10 W P发 P吸功率守恒二周期信号的有效值effective value 有效值也称方均根值 root-meen-square简记为rms W1 I 2RT R i t 电压有效值。
赴MIT教学考察收获及电路原理课程的教改思路
学分 72
15 15 15 15 12
必修课程之间的关系
18.02 多变量微积分 6.001 计算机程序的结构与解释 18.03 微分方程
6.002 电路与电子学
6.004 计算结构
6.003 信号与系统
与国内电类课程的比较（1）
• 在6.002（电路与电子学）课程中介绍了电路原理课程的全 部内容和电子技术的部分基础内容。学分编号为4-2-9。这 是一个以课堂讲授为主的基础理论课程。 • 6.101（模拟电子实验介绍）课程的学分编号为2-9-1。这是 一个典型的实验类专业基础课程，主要介绍模拟电子技术 的高级内容，并通过大量的学生电子实验来进行教学。 • 6.004（计算结构）课程主要分成两个部分，基本相当于数 字电子技术基础课程的主要部分和计算机原理课程。课程 的学分编号为4-3-8。这也是一个以课堂讲授为主的基础理 论课程，但实验的比例比6.002有所增加。
MIT教学考察报告
清华大学电路原理教学组 于歆杰
主要内容
• 赴MIT教学考察收获
– MIT和EECS系的基本情况 – EECS系的核心课程及其与国内相应课程的关系 – 6.002课程的教学内容、教学组织、教学方法和 教学手段
• 6.002课程值得我们借鉴之处
MIT和EECS系的基本情况
MIT诞生于1861年。 校园面积153.8英亩（约 合934亩），在查尔斯河 盆地的剑桥侧延伸约1英 里（约合1.6公里）。 2000年EECS的正教授 84名，副教授22名，助 理教授15名。 EECS的学位计划吸引 了MIT 30%以上的本科 生，它的博士计划排名 很高并且竞争激励。
清华大学电路原理于歆杰
uGS UT iDS 0
K
iDS
uGS UT 2
2
＋
UT uGS uDS UT
uGS －
性质：
K iDS
uGS UT 2
2
RON
条件： 3 可变电阻区
uDS UT uGS
＋ uGS
性质： RON
－
RL ＋ uDS －
＋ RL uDS －
iDS
＋ uS －
iDS
＋ uS －
Ru
-
i
P
u
u
R u tan const
i
1. 非线性电阻元件（nonlinear resistor）
电路符号
伏安特征（volt-ampere characteristic）
i
u=f(i)
+
u-
i=g(u)
例1 隧道二极管 i
i+ u _
0
u
给定一种电压，有一种相应旳电流；而给定一种电流， 最多可有3个相应旳电压值。即 i = f (u)。称为“压控型” 或 “ N型”。
模型4
+ ud i
独立电压源串电阻 开路 i
i+
ud
+ usd
+ ud
条件是 i > 0
条件是 ud < usd
例 用分段线性法求u，用理想二极管模型。
+ ud
措施：
i
i
+
+
_us=10sin(t) V
_u
R
假设
检验
模型1 短路 条件是 i > 0
开路 条件是 ud < 0
清华电路原理于歆杰简单电阻电路分析
iS
u
_
i _
iS
u
+ +
p发= uiS p吸= –uiS
p吸= uiS p发= –uiS
二、受控电源 （非独立源） （controlled source or dependent source）
1. 定义 电压源电压或电流源电流不是给定旳时间函数，而是受
电路中某个支路（或元件）旳电压（或电流）旳控制。
2.2 电源
一、独立电源 (independent source) 1. 理想电压源（ideal voltage source）
uS
电路符号
（1） 特点 （a） 电源两端电压由电源本身决定，与外电路无关；
（b） 经过它旳电流由外电路决定。
（2） 伏安特征 i
+ +
uS
u
_
_
u US
0
i
（a）若uS = US ，即直流电源，则其伏安特征为平行于 电流轴旳直线，反应电压与电源中旳电流无关。
+
i
（1） 短路：R=0， i= iS ，u=0 ，
电流源被短路。
iS
u
R
_
（2）理想电流源不允许开路（此时
电路模型不再存在） 。
（4） 实际电流源旳产生
可由稳流电子设备产生，有些电子器件输出具有电流源 特征，如晶体管旳集电极电流与负载无关；光电池在一定光 线照射下光电池被激发产生一定值旳电流等。
（5） 功率 i
第2章 简朴电阻电路分析
2. 1 电阻 2. 2 电源 2. 3 MOSFET 2. 4 基尔霍夫定律 2. 5 电路旳等效变换 2. 6 运算放大器 2. 7 二端口网络 2. 8 数字系统旳基本概念 2. 9 用MOSFET构成数字系
如何自信地站在大学的讲台上
–只要你教，你就是在教人生观
• 重视答疑
2020/6/11
如何自信地站在大学的讲台上
29
几个讨论
• 衣着
–正式 vs 随便
• 谈吐
–严肃 vs 亲切
• 如何看待学生评教
–学生是可以被讨好的吗？
• 给谁上课？
–“牵羊还是赶羊” －－清华大学副校长、土水学院袁驷教授
2020/6/11
如何自信地站在大学的讲台上
15
怎么求解该电路? 求解微分方程 求导 KCL、KVL、元件约束
2020/6/11
如何自信地站在大学的讲台上
16
K(t=0)
+
uS
-
i + uR –
R
+
L uL
–
i R 2U m L2si ntΨ utg 1 R L Charles Steinmetz (1865-1923)
• 如果有可能，你会向其他同学推荐这门课吗？你最主要的推 荐理由是什么？
• 电路原理与你心目中世界一流大学的课程或你上过的收获最 大的课程相比，主要差距在哪些环节上？
2020/6/11
如何自信地站在大学的讲台上
27
如何“出彩”
• 付出 正比于 精彩程度 • 兴趣永远是第一位的
–无趣的课程不可能是成功的课程
清华考研辅导班-2020清华大学827电路原理考研真题经验参考书
清华考研辅导班-2020清华大学827电路原理考研真题经验参考书清华大学827电路原理考试科目，2020年初试考试时间为12月22日下午14:00-17:00进行笔试，清华大学自主命题，考试时间3小时。
一、适用院系及专业清华大学022电机工程与应用电子技术系085800能源动力专业学位;清华大学025自动化系081100控制科学与工程；清华大学025自动化系085400电子信息专业学位；清华大学599深圳国际研究生院085400电子信息专业学位；清华大学599深圳国际研究生院085800能源动力专业学位；二、考研参考书目清华大学827电路原理2019年没有官方指定的考研参考书目，盛世清北根据专业老师指导及历年考生学员用书，推荐使用如下参考书目：《电路原理》（第2版）清华大学出版社，2007年3月江辑光刘秀成《电路原理》清华大学出版社，2007年3月于歆杰朱桂萍陆文娟《电路》（第5版）高等教育出版社，2006年5月邱关源罗先觉盛世清北建议：参考书的阅读方法目录法：先通读各本参考书的目录，对于知识体系有着初步了解，了解书的内在逻辑结构，然后再去深入研读书的内容。
体系法：为自己所学的知识建立起框架，否则知识内容浩繁，容易遗忘，最好能够闭上眼睛的时候，眼前出现完整的知识体系。
问题法：将自己所学的知识总结成问题写出来，每章的主标题和副标题都是很好的出题素材。
尽可能把所有的知识要点都能够整理成问题。
三、重难点知识梳理清华大学827电路原理2019年暂未提供考试大纲，但盛世清北的课程中总结了复习的大体方向，考试重难点知识梳理内容如下：综述827 电路原理试题较之往年覆盖面广，综合性强，重基础，重计算，重速度。
其中，对正弦稳态电路的考察有所加强，而动态电路部分相对削弱，现在对各题分述如下。
分述1、（1）理想变压器+并联谐振：理想变压器的副边借有并联的电感与电容，告诉了电感与电容支路的电流表读数相等，由这个条件可求出电路工作的频率值，再代入原边的电感值计算得到原边电路的阻抗，最后求出原边电流；(2)卷积：是一个指数函数和一个延时正比例函数的卷积，直接用公式计算即可，可以把指数函数选作先对称后平移的项，这样只需分三个时间段进行讨论即可；2、三相电路：（1）电源和负载均为星形连接，且三相对称，直接抽单相计算线电流；（2）共B 接法的二表法测电路的三相有功功率，要画图和计算两块功率表的读数，注意的读数为负数；（3）当 A 相负载对中性点短路后求各相电源的有功，先用节点法求出各相电流，再计算各相电源的有功功率；3、理想运放的问题：共有2 级理想运放，其中第一级为负反馈，第二级为正反馈，解答时先要判断出这一信息，然后（1）求第一级的输出，因为第一级运放是负反馈，故可以用“虚断”和“虚短”，得到输出（实为一个反向比例放大器）；（2）求第二级的输出，因为是正反馈，所以“虚断”仍成立，但“虚短”不成立，不过，由正反馈的性质，运放要么工作在正向饱和区，要么工作在反向饱和区，即输出始终为，故可以假设输出为其中一个饱和电压，比较反相输入端和非反相输入端的电压值即可确定第二级的输出（实为一个滞回比较器）；4、一阶电路的方框图问题：动态元件是电容，它接在方框左端，首先告诉了方框右端支路上的电流的零输入响应，由此可得从电容两端看入的入端电阻，即为从方框左端看入的Thevenin 等效电阻，其次可得到时刻的电量，画出这个等效电路图；然后改变电容值，改变电容的初始电压值，并在方框右端的支路上接上一个冲激电压源，求电容电压的响应：可以利用叠加定理，分解为零输入响应和零状态响应分别求解，零输入响应可根据前述Thevenin 等效电阻直接写出，零状态响应可以先用互易定理（因为方框内的元件全是线性电阻，满足互易定理）结合前述“时刻的电量，画出这个等效电路图”得到左端的短路电流，再由Thevenin 等效电阻进而得到从电容两端向右看入的Thevenin 等效电路，然后先求阶跃响应，再求导得到冲激源作用下的冲激响应；最后叠加得到全响应；5、列写状态方程：含有一个压控电流源的受控源，有2 个电容和1 个电感，用直接法，最后消去非状态变量即可得解答；6、含有互感的非正弦周期电路（15 分）：（1）求电感电流，互感没有公共节点，无法去耦等效，只能用一般方法解，该题的电源有2种频率，有3 个网孔，2 个电感和1 个电容，最关键的是左下角网孔的电源是电流源，因此可以设出电感电流的值，再由KCL 表示出剩余支路的电流，最后对某一个网孔列写KVL，解方程即可得到要求的电感电流的值，只需列写一个方程，但要注意正确地写出互感电压的表达式；（2）求电流源发出的功率，由第一问的解求出电流源两端的电压，即可得到解答；7、含有理想二极管的二阶电路：需要判断理想二极管何时关断、何时导通，这是解题的关键。
清华考研_电路原理课件_第1章__电路元件和电路定律
Uab= ϕ a–ϕ b → ϕ b = ϕ a –Uab= –1.5 V
1.5 V Ubc= ϕ b–ϕ c → ϕ c = ϕ b –Ubc= –1.5–1.5 = –3 V
b
Uac= ϕ a–ϕ c = 0 –(–3)=3 V
1.5 V (2) 以b点为参考点，ϕ b=0
c
Uab= ϕ a–ϕ b → ϕ a = ϕ b +Uab= 1.5 V
2. 电压（voltage） 电场中某两点A、B间的电压（降）UAB 等于将点电荷q
从A点移至B点电场力所做的功WAB与该点电荷q的比值，即
uAB
=
dWAB dq
A
B
单位名称： 伏（特） 符号：V （Volt，伏特；1745 – 1827，Italian）
3. 电位（potential） 在分析电路问题时，常在电路中选一个点为参考点
• 用箭头表示：箭头的指向为电流的参考方向。 • 用双下标表示：如 iAB ，电流的参考方向由A指向B。
例
I 10V
A I1
10Ω
I2 B
电路中电流 I 的大小为1A, 其方向为从A流向B。 （此为电流的实际方向）
若参考方向如 I1 所示，则I1=1A
若参考方向如 I2 所示，则I2= -1A
因此，同一支路的电流可用两种方法表示。
电路模型
3. 集总参数电路 实际电路的尺寸必须远小于电路工作频率下的电磁波的波
长。
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1.2 电流、电压、电动势及其参考方向
一、电流、电压、电动势
1. 电流 带电质点有规律的运动形成电流。
电流的大小用电流强度表示。
电流强度：单位时间内通过导体横截面的电量。
基于翻转课堂的主动学习促进策略
作者： 朱桂萍;于歆杰
作者机构： 清华大学电机系
出版物刊名： 中国大学教学
页码： 29-32页
年卷期： 2018年 第5期
主题词： 翻转课堂：主动学习：混合式学习
摘要：本文介绍了三种形式的翻转课堂特点及其教学目标，从教学环境、教学方法和教学内容三个方面讨论了有效实施翻转课堂教学所需的特别教学设计。
并以清华大学“电路原理”课程为例，介绍了在该课程中通过实施翻转课堂教学促进学生主动学习的具体做法。
在五年翻转课堂教学过程中，学生的考试成绩以及教学评估结果表明，这种线上与线下、理论与实践相结合的“混合式学习”极大地激发了学生的学习热情，提高了其主动学习的意识和能力，收到了很好的效果。
《电路原理》教学大纲
3）电阻电路的分析方法：回路法、节点法；叠加定理、替代定理、互易定理、戴维南定理和诺顿定理；简单非线性电阻电路。
4）一阶电路的时间常数，一阶电路的零输入响应、零状态响应和全响应，求解一阶电路的经典方法和三要素法。
5）二阶电路响应性质，二阶电路动态分析，单位阶跃响应与单位冲激响应，卷积积分求动态电路的零状态响应，状态方程的列写。
2）非线性电阻电路分析（4学时）
非线性电阻，非线性电阻电路的方程的列写，非线性电阻电路的图解法，非线性电阻电路的分段线性法，非线性电阻电路的小信号分析方法。
用MOSFET构成模拟系统的基本单元——小信号放大器。
3）动态电路的时域分析（8学时）
电容和电感，动态电路中起始条件的确定。
一阶电路的时间常数，一阶电路的零输入响应、零状态响应和全响应，求解一阶电路的经典方法和三要素法，MOSFET反相器的传输延迟，含正反馈理想运算放大器电路的分析。
线性电阻电路的分析方法：支路法、回路法和节点法。
电路定理：叠加定理、替代定理、戴维南定理和诺顿定理。
非线性电阻电路的方程列写、求解非线性电阻电路的图解法、分段线性法和小信号分析方法。用MOSFET构成的小信号放大器。
电容和电感，线性动态电路（一阶电路、二阶电路）的时域分析，卷积积分，状态变量法。
正弦激励下动态电路的稳态分析，频率响应和滤波器，电路中的谐振，互感和变压器，三相电路，周期性非正弦激励下电路的稳态响应。
③邱关源，罗先觉．电路（第5版）北京：高等教育出版社，2006
④李瀚荪．简明电路分析基础．北京：高等教育出版社，2002
①Electric Circuits (8thEdition)，James W. Nilson and Susan A. Riedel，Prentice Hall，2007
827考研必备书
：课本很重要一定要吃透，这是大牢基础，只要你把清华教材牢牢把握，那么应付考试，基础方面就没多大的问题了。
不作江的课后题，做邱关元的课后题，课后题江的质量没邱的高但课本要江的参考书：（红皮书）叫《电路原理学习指导与习题集》徐福媛、刘秀成、朱桂萍,清华大学出版社斯普林格出版社把这些题做熟练就行了把套路练出来也不需要答案的（绿皮书）叫《电路原理试题选编》王树民刘秀成陆文娟徐福媛编著清华大学出版社斯普林格出版社（蓝皮书）叫电路典型题解（第二版）向国菊孙鲁扬孙勤编著清华大学出版社电路习题解析(第四版)（可选）作者：王仲奕出版社：西安交通大学出版社022 电机工程与应用电子技术系22 其中含深圳研究生院9人080800电气工程复试时专业综合考试内容：电机01电机与电器①101政治理论②201英语或 202俄语③301数学一④827电路原理02电力系统及其自动化同上复试时专业综合考试内容：电力分析03高电压与绝缘技术同上复试时专业综合考试内容：高电程04电力电子与电力传动同上复试时专业综合考试内容：电力技术05电工理论与新技术同上复试时专业综合考试内容：电子基础、电磁场（任选一）025 自动化系30 其中含深圳研究生院5人081100控制科学与工程01控制理论与控制工程①101政治理论②201英语③301数学一④827电路原理复试时专业综合考试内容（经典控制及现代控制）02检测技术与自动化装置同上复试时专业综合考试内容（模拟电子技术、数字电03系统工程同上复试时专业综合考试内容控制理论（经典控制及现04模式识别与智能系统同上复试时专业综合考试内容统05导航、制导与控制06企业信息化系统与工程同上复试时专业综合考试内容（经典控制及现代控制）07生物信息学同上复试时专业综合考试内容统。
从慕课到翻转课堂： 以学生为中心的教与学
• 区域平台/联盟
– 东西部高校课程共享联盟(北京大学)、上海高校课程中心(上海 市教委)、优客联盟(深圳大学)、宁波市高校慕课联盟、陕西省 高等教育MOOC中心……
• 商业公司的MOOC平台/解决方案
– 网易(云课堂)、超星(泛雅)、卓越(智慧树)、金智(知途)、过来 人(TopU) ……
清华大学电路原理慕课
弱校实施以学生为中心的教与学
贵州理工学院课前预习任务表设计（初期）
侧重培养学生： 知识点挖掘能力、 初步培养学生： 归纳总结能力 初步培养学生： 知识运用能力
贵州理工学院课前预习任务表设计（中期）
已具备一定知识点挖 掘能力 重点培养学生： 归纳总结能力
重点培养学生： 知识运用能力
贵州理工学院课前预习任务表设计（后期）
学生 数量
480580 380450 >630
>630
学生申请 36 大一秋 简单面试 学生申请 24 大二秋 低课时 面试考虑成绩 学习 大二秋 选择行政班 50*4 有意思 学生申请 20 春秋 创新 简单面试 春秋 大班 学生选课 >80
>630
春秋
灵活性
学生选课
30
不同的目标不同程度的翻转
已具备一定 知识点挖掘能力 归纳总结能力 侧重培养学生： 知识运用能力、综合能力
41
初步效果(青海大学、贵州理工学院)
青海大学 精简加强版翻转课堂 期中 70 期末 81
优秀生对照组
贵州理工学院
56
70
常规课堂 6个行政班 300人 53 62%
平均分 不及格率
逐步过渡版翻转课堂 4个行政班 200人 61 47%
从慕课到翻转课堂： 以学生为中心的教与学
互联网+教育
【导读】凭借大数据、云计算、移动互联等技术优势，加上“免费使用”的互联网思维，互联网在教育领域掀起了一股革命性的浪潮。
【关键词】互联网;教育;互联网教育;教育模式世界名校课程在家就能上文·本报记者林莉君一所学校、一位老师、一间教室，这是传统教育。
一张网、一个移动终端，几百万学生，学校任你挑、老师由你选，这是互联网教育。
凭借大数据、云计算、移动互联等技术优势，加上“免费使用”的互联网思维，互联网在教育领域掀起了一股革命性的浪潮。
新的人机交互模式、人工智能……带来的不仅仅是教育技术的革新，更有教育观念、教育体制、教学方式、人才培养过程的深刻变化。
中国互联网教育的热度从2012年开始发酵，而且有愈演愈烈的趋势。
它的本质就是在师生分离的情况下，如何借助互联网和IT技术，有效实施教学和学习活动的新型教育形式。
农历新年刚结束，互联网教育领域就迎来“开年大戏”。
北京大学与电商巨头阿里巴巴联手打造了大型开放式网络课程平台——华文慕课，开放北大自录课程。
网页上“免费学习、颁发证书、互动课程”的特色说明，再次彰显了互联网和教育的深度拥抱。
凭借大数据、云计算、移动互联等技术优势，加上“免费使用”的互联网思维，互联网在教育领域掀起了一股革命性的浪潮。
“中国互联网教育的热度从2012年开始发酵，而且有愈演愈烈的趋势。
它的本质就是在师生分离的情况下，如何借助互联网和IT技术，有效实施教学和学习活动的新型教育形式”。
互联网教育研究院院长吕森林在接受科技日报记者采访时说，“在移动互联网时代，新的人机交互模式、人工智能、游戏设计正在重构学习的过程和体验。
”免费学习教育模式被重塑2015年初，河北承德小伙子杨明的励志故事走红网络。
29岁的杨明因严重的类风湿性关节炎，体重不足25公斤，在平地上最远只能走200米。
在床上“躺了14年”的杨明，最近的15个月来，却接连拿下清华大学十几门“慕课”（MOOC）的结业证书。
成就杨明励志故事的“慕课”，就是“互联网+教育”的产品——人数无上限、时间无限制、地点无要求，牵引了全球范围百万量级的学习军团。
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电路符号
（1） 特点 （a） 电源电流由电源本身决定，与外电路无关； （b） 电源两端电压由外电路决定。
例
I 1A U R
R 1 , I 1A , U 1V R 10 , I 1A , U 10V
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（2） 伏安特性 i
+
iS
u
_
u
IS
0
i
（a）若iS= IS ，即直流电源，则其伏安特性为平行于电 压轴的直线，反映电流与端电压无关。
＋ D
S
UDS
－
IDS UGS=5V
饱和区/ 恒流区(B) RON 三UG极S U管T 区/ 可变电阻区(C)
UDS
➢ 导通后UGS<UT+UDS的时候，MOSFET的D、S间呈电流源 特性。 UGS与IDS呈二次方关系：
IDS
K
UGS UT 2
2
➢ 导通后UGS>UT+UDS的时候，MOSFET的D、S间呈电阻特性。
路，但回路不一定是网孔。
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二、基尔霍夫电流定律（KCL）
在任何集总参数（lumped parameter）电路中，在任一时 刻，流出（流入）任一节点的各支路电流的代数和为零。 即
i(t) 0
例
i1
• i4
i2
i3
令电流流出为“+” –i1+i2–i3+i4=0
i1+i3=i2+i4
阻值范围宽 价格低廉
稳定性高 精度高
功率大
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八、非线性电阻
激励
e1(t)
网络 响应
线性网络 r1(t)
e2(t) 线性网络 r2(t)
满足齐次性和可加性，即
Ae1(t) +Be2(t) 成立 Ar1(t)+ Br2(t)
线性电阻
u Ri
非线性电阻
i
IS
e
u
UTH
UGS
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MOSFET D
G
＋S UGS －
IDS
＋
UDS －
UGS=5V
输出特性曲线
IDS
饱和区/ UGS=4V恒流区
UT UGS UT UDS
三极管区/ 可变电阻UG区S=3V
UGS UT UDS
UDS
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MOSFET
G
＋
UGS
－
IDS
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2.2 电源
一、独立电源 (independent source) 1. 理想电压源（ideal voltage source）
uS
电路符号
（1） 特点 （a） 电源两端电压由电源本身决定，与外电路无关； （b） 通过它的电流由外电路决定。
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（2） 伏安特性 i
u2
_
CCCS
{u1=0 i2= i1 : 电流放大倍数
（2）电流控制的电压源 （Current Controlled Voltage Source）
i1
i2
+
+
u_1
r _
i1
º CCVS
+
{u1=0
u_2
u2=r i1
r : 转移电阻
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(3) 电压控制的电流源 （Voltage Controlled Current Source）
+ +
uS
u
_
_
u US
0
i
（a）若uS = US ，即直流电源，则其伏安特性为平行于 电流轴的直线，反映电压与电源中的电流无关。
（b）若uS为变化的电源，则某一时刻的伏安关系特性 为平行于电流轴的直线。
（c） 电压为零的电压源，伏安曲线与 i 轴重合，相当于 短路状态。
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（3） 理想电压源的开路与短路
第2章 简单电阻电路分析
2. 1 电阻 2. 2 电源 2. 3 MOSFET 2. 4 基尔霍夫定律 2. 5 电路的等效变换 2. 6 运算放大器 2. 7 二端口网络 2. 8 数字系统的基本概念 2. 9 用MOSFET构成数字系
统的基本单元——门电路
2.1 电阻
一、电阻 (resistor) R
二、欧姆定律 (Ohm’s Law)
(1) 电压电流采用关联参考方向
i
R
+u
uRi
R 电阻 (resistance) 单位： (欧)
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令G 1/R
G 电导 (conductance)
单位： S (西) (Siemens，西门子)
欧姆定律(关联参考方向下): i G u
i1
i2
+º
+
u_1
gu1 u2 _
º
VCCS
{i1=0 i2=g u1 g: 转移电导
(4) 电压控制的电压源 （Voltage Controlled Voltage Source）
i1
i2
+
+
+
u_1
S
{i1=0 u2= u1 :电压放大倍数
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3. 受控源与独立源的比较
电路模型不再存在） 。
（4） 实际电流源的产生 可由稳流电子设备产生，有些电子器件输出具备电流源
特性，如晶体管的集电极电流与负载无关；光电池在一定光 线照射下光电池被激发产生一定值的电流等。
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+ +
（5） 功率 i
iS
u
_
i _
iS
u
p发= uiS p吸= –uiS
p吸= uiS p发= –uiS
i2 R u2/ R
无论参考方向如何选取，电阻始终消耗电功率。
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五、电阻的额定值
阻值＋功率
六、决定阻值的因素
R L
S
T 0 1 T
几种常见材料的0℃电阻率与温度系数
材料
银
铜
铝
铁
碳
镍铬合金
0 / ·m 1.5×10-8 /(℃-1) 4.0×10-3
＋
US UGS
－
－
RON
＋
UDS
－
IDS
＋ US
－
导通状态 UGS UDS UT
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开关电流源（SCR）模型:
＋
UGS －
＋ UDS
IDS
IDS
K
UGS UT 2
2
＋ UDS
IDS
＋
＋
＋
－
US
UGS
－
－
－
US
－
截止状态
UGS UT
导通状态
UT UGS UDS UT
u
u = 0 , i由外电路决定。
R
u
–
当 R = (G = 0)，视其为开路。
i = 0 , u由外电路决定。
短路
0
i
u
开路
0
i
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四、电阻消耗的功率
功率： R
i
+
u
p吸 ui i2R u2 / R
R
i p发 ui (–Ri)i –i2 R
+
u
u(–u/ R) –u2/ R 或 p吸 u(–i) (–Ri) (–i)
（b）若iS为变化的电源，则某一时刻的伏安关系也是 平行于电压轴的直线
（c）电流为零的电流源，伏安特性曲线与 u 轴重合，相 当于开路状态。
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（3） 理想电流源的短路与开路
+
i
（1） 短路：R=0， i= iS ，u=0 ，
电流源被短路。
iS
u
R
_
（2）理想电流源不允许开路（此时
+
+ U2 -
U_S1
+
+ R1 U-1
I1
U-3 R3 I4 - U4+ I3
+ +
+ +
i
uS
u
_
_
（a） 开路：R，i=0，u=uS。
R（b）理想电压源不允许短路（此时电路 模型（circuit model）不再存在）。
实际电压源
r
（physical source） US
_
i
u _
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u
US
0
i
u=US – r i
2. 理想电流源（ideal current source）
IDS
MOSFET
＋ D
G
＋
S
UDS
IDS
UGS
－
－
电流源
电 阻
受控源与独立源的比较:
UDS
(1) 独立源电压(或电流)由电源本身决定，而受控源电压(或
电流)直接由控制量决定。
(2) 独立源作为电路中“激励”，在电路中产生电压、电流 ，而受控源在电路中不能作为“激励”。
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＋
uGS
物理基础：电荷（electric charge）守恒，电流连续性。
7A
10A
•