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電路學是一門相當基礎且重要的科目,學好電路學除了可以得到高分之外,對於其他電機相關科目的學習有事半功倍的效果,這是因為電路學的範圍幾乎涵括所有電機、電子類科相關科目,如電子學、電機機械、電力系統、自動控制等。在電路學的學習上,應該要有一個基本認知,那就是:除了建立完整的電路學解題觀念及熟練的解題技巧外,更應該要將此觀念延伸至其他科目學習。事實上,在電機、電子類科中的所有科目都有其互相關連性。由下表可知電路學在電機、電子類所有科目所佔的地位與扮演角色:

基礎工具
應用工具
延伸應用
工程數學
電路學
電子學、電機機械、電力系統、自動控制等

我們先來看看基礎科目工程數學在這些科目中佔了什麼地位。工程數學我們可直接將它稱為數學工具,其範圍涵蓋微分方程、向量、矩陣、Laplace、傅立葉級數與轉換、複變...等,照理說來,如果學會了這些數學理論,應該能夠處理其他科目中複雜的分析計算,事實不然。如果只學好工程數學,就像是空有一手工具卻不會使用,電路學的解題觀念是賦予活用這些工具的技巧,透過電路學能將工程數學延伸應用到其他專業科目上。因此如果我們稱工程數學是工具,而電路學便是工具的使用方法,至於其他專業科目則可視為在不同領域下之應用而已。

舉例來說,研讀電子學的題型時會發現電子學其實只是將非線性的電子元件在其線性條件下求解增益與阻抗匹配的問題,包括頻率的、穩定的(回授)、不穩定的(振盪)、甚至數位上的分析,在此都可以利用到電路學技巧,所以在電子學的學習上需要加強的是各種非線性元件之特性,再利用電路學的分析觀念,便可在電子學上得到不錯的學習效果。同樣的,在電機機械題型分析上時也都是在應用電路學之功率(轉矩)的分析,不同的僅是在機械之電路模型不同而已,當然電力系統與電路學的關係亦是如此。

電路學之相關教材有:Nilsson & Riedel 之 Electric Circuits、William H. Hayt & Kemmerly之Engineering Circuit Analysis及相關電子學和積體電路學等。電路學的出題範疇並沒有一定的界限,有時會有網路分析之題型出現,更進一步還會延伸至積體電路學,這些都是電路學的範疇所在!

電路學的綱要有:直流定態電路分析、運算放大電路分析、交流定態電路分析、開關暫態電路分析、拉普拉氏分析、FOURIER SERIES分析及TWO-PORTS電路分析等。而相依電路(CCCS,CCVS,VVVS,VVCS)在電路學的綱要中無所不在,諸如交直流定態電路、開關暫態電路(時域或S域)、TWO-PORTS電路及運算放大電路等。以高考及技師考之電路學而言,其重點方向如下:

  1. 直流定態電路分析:此為基本題型,可以是戴維寧定律之最大功率傳輸、一般網路分析、開關暫態電路之組合分析或是相依電路等。
  2. 交流定態電路分析:有電感藕合電路及變壓器電路為其重點。至於交流最大功率傳輸,諧振電路及三相交流電路分析也不應忽略。
  3. 運算放大電路分析:實為相依電路之VCVS類型。若視為理想時則是一種特殊之解法處理之,但仍屬電路學之範圍,為網路函數之一種。進而求取其定態電路響應,三分貝頻率,波德圖,或輸出入阻抗等。
  4. 開關暫態電路分析:
    1. 時域分析:初值問題,強迫響應,自然響應等之題型變化,尤其是相依電路之處理技巧,雖然可以用狀態方程式來處理,但並不是絕對之技巧,更何況網路分析之技巧,並不是只有這一項,這就是講師之專業技能!
    2. S域分析:拉普拉氏分析技巧,如何在時域與S域中相互轉換,這就完全靠工程數學!工程數學版本甚多,如何取捨,這就是經驗!
TWO-PORTS電路分析:其矩陣參數有Z,Y,H,G,T,T’等六種。前四種即是對應電子學中之四種負迴授,至於T參數即對應一般之串級放大電路。其參數間之關係,等效電路之繪製,TWO-PORTS電路之接線及網路函數之應用等。
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