谈在电路课程教学中的工程应用范例

摘 要： 国外电路教材一直重视实际应用或工程应用范例的讲解，从90年代至今一些经典教材之中不乏工程应用范例的讲解和练习。国内电路教材从2000年后不断跟进，部分教材率先引入实际应用范例，在教学中引导学生学习电路分析理论在工程应用中解决实际问题的方法。本文提出一些国内外教材中的工程应用范例，起到抛砖引玉的作用。

关键词： 电路教材 实际应用 工程应用范例

在电路教材和教学中引入工程应用范例，对学生了解电路分析理论在实际中的应用起到事半功倍的作用，已成为国内外教材编写和课堂教学的重要内容。

一、国外电路教材中工程应用范例举例

周玲玲译的《工程应用电路分析》（[美]，第七版，电子工业出版社，2007）教材中实际应用范例列举如下：（1）RLC电路中的汽车悬挂系统模型；（2）多相电路中的发电系统；（3）傅里叶电路中的图像处理；（4）磁耦合电路中的超导变压器；

周玉坤译的《电路》（[美]，第九版，电子工业出版社，2012）教材中实际应用范例列举如下：（1）简单电阻电路中的后窗玻璃除霜器；（2）电容器件中的电梯按钮双极性开关；（3）一阶RC电路中的闪光灯电路；（4）RLC电路中的点火电路；（5）正弦稳态电路功率中的电吹风机温度控制电路；（6）平衡三相电路中的电力传输与分配；（7）选频电路中的按键电话电路；（8）傅里叶级数中的有源高品质滤波器。

倪国强译的《电路基础》（[美]，电子工业出版社，2003）教材中实际应用范例列举如下：（1）TV摄像管和显像管（电路基本概念）；（2）照明系统（电阻的并联和分流）；（3）直流晶体管电路（电流控制电流源）；（4）电源建模与电阻测量（电路定理）；（5）数—模转换器（理想运算放大器）；（6）积分器和微分器（电容和电感）；（7）延时电路和照相闪光灯装置（一阶RC电路）；（8）继电器电路和汽车点火（充电）电路（一阶RL电路）；（9）汽车点火系统（电压发生系统）和平滑电路（二阶RLC电路）；（10）移相器和交流电桥（正弦交流电路和相量）；（11）电容倍增电路和振荡器（正弦稳态分析）；（12）功率测量和用电费用的计算（交流电路的功率分析）；（13）三相功率的测量和住宅房屋的接线（三相电路）；（14）变压器用作隔离装置和匹配器及电源配送电路（磁耦合电路）；（15）无线电接收机、按键式电话机和交叉网络（频率响应）；（16）频谱分析仪和滤波器（傅里叶分析）；（17）晶体管电路分析（二端口网络）。

二、国内电路教材中工程应用范例举例

王源主编的《实用电路基础》（机械工业出版社，2004）教材中实际应用范例在重点章节中都有详细的举例，列举如下：

1.在电阻电路的等效变换之中的实际应用举例：（1）把小量程电流表表头改装成大量程电流表；（2）把小量程电流表表头改装成大量程电压表。

以上两例重点讲解电阻的串联和分压公式在实际问题中的应用。

2.在电路定理中的实际应用举例：

数字计算机控制工业生产自动化系统中的数模变换梯形DAC解码网络（本例中主要是叠加定理的应用）。

3.在一阶电路中的实际应用举例：（1）积分电路；（2）微分电路。

这两个例子用到的是动态电容元件的伏安特性、一阶电路的过渡过程及RC充放电电路的理论知识。

4.在正弦稳态电路分析中的实际应用举例：（1）收音机的输入调谐电路。（2）本例用到了串联谐振的知识。

5.在三相电路中的实际应用举例：（1）用来测定三相电路相序指示器；（2）本例用到了三相电路的分析理论。

6.在含理想运算放大器电路中的实际应用举例：

基于LM741的可调线性电阻，其值从-10KΩ到+10KΩ可调。

本例用到了理想运放负阻抗变换器的理论知识。

陈洪亮等编著《电路基础》（高教出版社，2007）教材中各章节穿插实际应用范例，列举如下：

（1）人体电路模型与安全用电（电路基本概念与基本定理）；（2）电阻应变式传感器的测量电路（电路分析的基本方法）；（3）集成测量放大器（电路定理）；（4）温度测量与控制电路（非线性电阻电路）；（5）继电器电路（一阶RL电路）；（6）电火花加工电路（二阶RLC电路）；（7）电器设备的接入与断开（动态电路的复频域分析）；（8）文式桥式振荡电路的分析（动态电路的复频域分析）；（9）音响高音音频控制电路（正弦稳态电路的分析）；（10）电力传输与节电技术（三相电路）。

三、工程应用范例举例

本例给出一个继电器应急控制电路，该范例是一阶RL电路理论的应用。

继电器应急控制电路如下图所示（继电器中绕在磁棒上的线圈已用RL等效电路代替），已知线圈中的电流大于0.4安培时继电器接通30伏直流发电机，等于或小于0、4安培时接通30伏备用直流电池。线圈中的内阻为60Ω，电感L待确定。试分析：

1.当直流发电机电压源由30V下降到21V时，经过0.5S时继电器向上弹起接到上触点上，使直流负载线接通备用电池，试问线圈中的电感值为多大？

2.线圈中的电感值取上一问计算出的电感值，当直流发电机突然由30V变为0V时，试问经过多长时间继电器使直流负载线接通备用电池？

图 范例电路图

四、工程应用范例库的建立

教学中教师可以不断搜寻和累积工程应用范例，做成工程应用范例库，以供同行和学生阅读，锻炼学生使用电路分析理论解决实际问题的能力。

五、结语

在电路教学中适当引入工程应用范例，指导学生阅读和练习，可以大大提高学生电路分析理论的实际工程应用能力，提高学生的理论水平，为未来工程应用打下基础。