邱关源电路教案(12次课)

电气与信息工程系教案第1次课授课时间课程名称电路院系电气与信息工程系班级、层次任课教师职务助教授课方式理论+实践学时2授课题目（章，节）绪论（简介电路理论）§1-1电路和电路模型§1-2电流和电压的参考方向基本教材(或主要参考书)《电路》邱关源第五版教学目的与要求：1.知识与技能目标：了解电路和电路模型的概念及组成，掌握电流和电压的参考方向及关联参考方向的概念和应用。2.过程与方法目标：培养学生的分析能力、动手能力、利用所学知识解决实际问题的能力。3.情感目标：激发学生对电气相关专业课程的学习热情。教学重点与难点：重点：1.电路与电路模型；2.电流和电压的参考方向。难点：1.电流和电压的参考方向；2.关联参考方向。教学过程设计：1.自我介绍2.课程介绍3.教学要求4.导入新课5.小结与作业教学方法及手段：讲述法、演示法、发现法、讨论法（教案续页）讲授与指导内容讲课、互动内容设计课时分配备注1.自我介绍2.课程介绍：（1）电路课的地位与作用；（2）电气工程及其自动化专业介绍及就业方向。3.授课内容与学时分配：理论（36学时），试验是（12学时）4.考核方式：平时成绩（40分），考试成绩（60分）第一章电路模型和电路定律§1-1电路和电路模型一、实际电路1.定义:为了某种需要，由电路部件（例如：电阻器、蓄电池等）和电路器件（例如：晶体管、集成电路等）相互连接而成的电流通路装置。2．实际电路举例3.实际电路的主要作用：（1）电能的传输、分配与转换（2）传递和处理信号4.基本概念：（1）激励：电源或信号源产生的电压或电流，也称为输入。（2）响应：由激励在电路各部分产生的电压和电流，也称为输出。（3）电路分析：在已知电路结构和元件参数的条件下，讨论电路激励和响应之间的关系。大家想一想为什么要学习电路课？今后本专业可以的就业方向。从实际中举两三个实例，总结出实际电路的主要作用：（1）电能的传输、分配与转换；（2）传递和处理信号。1分钟6分钟2分钟16分钟（4）电路理论：研究电路中发生的电磁现象，并用电流、电荷、电压、磁通等物理量描述其过程。注意：电路理论主要是计算电路中各部件、器件的端子电流和端子间的电压，一般不涉及内部发生的物理过程。本书讨论的电路不是实际电路，而是其电路模型。（因为实际电路形式多样而且复杂，为了便于分析和计算常把实际电路抽象成电路模型）二、电路模型1.概念：实际电路的电路模型是由理想电路元件相互连接而成的电路。2.理想电路元件：有某种确定的电磁性能的假想元件，具有精确的数学定义。3.5种理想电路元件主要有：（1）电阻元件R：表示消耗电能的元件。电路符号特点：只消耗电能，既不能贮藏电能，也不贮藏磁能。（2）电感元件L：表示产生磁场，储存磁场能量的元件电路符号特点：只贮藏磁能，既不消耗电能，也不贮藏电能。（3）电容元件C：表示产生电场，储存电场能量的元件。电路符号特点：只贮藏电能，不消耗电能，也不贮藏磁能。（4）电源元件：表示将其他形式的能量转变成电能的元件。a.电压源b.电流源注意：5种基本理想电路元件有三个特征：（a）只有两个端子；（b）可以用电压或电流按数学方式描述；（c）不能被分解为其他元件。4.实际电路与电路模型组成：电源、负载、中间环节例：手电筒电池开关灯泡EsRRS三.建模：1.概念：用理想电路元件或他们的组合模拟实际器件。2.举例直流模型较低频率模型较高频率模型依据电路模型和理想电路元件的概念，给出五中常用的理想电路元件，并总结出他们各自的特点和共同特征。进一步引出本节课的主要内容之一实际电路与电路模型。20分钟第一节课完8分钟注意：a.必须考虑工作条件，并按不同的精度要求把给定工作情况下的主要物理功能反应出来。b.不同的实际电路部件，只要具有相同的主要电磁性能，在一定条件下可用同一个模型表示。3.结论：a.在不同的条件下，同一实际器件可能采用不同的模型；b.模型对电路的分析结果有很大的影响，模型取得复杂会造成分析困难，取得简单不足以反映所求解的真实情况。四、学习本课程需注意的几个问题1．电路一般是指由理想电路元件构成的抽象电路或电路模型，而非实际电路；2.理想电路元件简称为电路元件；3.本书的“网络”（network）和“电路”（circuit）将不加区别地被引用；4.在本书中，随时间变化的物理量一般用小写字母表示，如u(u(t))、i(i(t))、q(q(t))等。不随时间变化的物理量一般用大写字母表示，如U、I、Q等。5.本书所涉及的主要内容是电路分析，探讨电路的基础定律和定理，讨论各种计算方法，为学习电气工程技术、电子和信息工程技术等建立必要的理论基础。§1-2电流和电压的参考方向电路中的主要涉及的物理量有电压、电流、电荷、磁链、能量、电功率等。在线性电路分析中人们主要关心的物理量是电流、电压和功率。在进行电路分析时，必须在电路图上指出电压和电流的方向，才能正确列出方程。一、电流的参考方向1.电流：带电粒子有规则的定向运动。2.电流强度：单位时间内通过导体横截面的电荷量。t时刻导体中的电流强度tqtqitddlim)(0ΔdefΔΔt如果电荷不随时间而变化，这种电流称为直流电流。3.单位：KA、A、mA、A。336110,110,110KAAmAAAA4.电流的方向：规定正电荷的运动方向为电流的实际方向元件(导线)中电流流动的实际方向只有两种可能:ERiABi1E1R2E2RR在简单电路中，电流的实际方向不难判断；但是，复杂电路或电路中的电流随时间变化时，其电流的实际方向往往很难事先判断。为了分析电路的方便，故引入了参考方向。利用PPT演示实际电路图的方式引入新课2分钟15分钟5.电流的参考方向：人为的假定。（为了分析电路方便）相同0i6.电流的参考方向与实际方向的关系：相反0i注：选定了参考方向以后，电流有了正负之分，成为一个代数量。7.电流参考方向的两种表示方法：（1）箭头：箭头的指向为电流的参考方向。ABi（2）双下标：如ABI,电流的参考方向由A指向B。ABABi二、电压的参考方向1.电压：两点之间的电位之差。2.电压的实际正方向：由高电位指向低电位，即电位真正降低的方向。3.电压的参考方向：人为的假定，假设的电位降低方向。相同0u4.电压的参考方向与实际方向的关系：相反0uAB0uAB0u5.电压参考方向的三种表示方法：(1)用箭头表示AB(2)用双下标表示ABABu(3)用正负极性表示AB6.电压的单位：KV、V、mV；336110,110,110KVVmVVVV三、关联参考方向iiUU关联参考方向非关联参考方向我们在分析电路时，一般采用关联参考方向。若选取关联参考方向，只需标出一种参考方向即可。本节中的重点和难点内容，讲解完理论后会有课堂练习进行巩固。10分钟10分钟第二节课完（教案末页）小结本次课是电路课程的第一次授课，通过绪论部分的讲解，我们对电路这门课程的授课和考核方式有了基本的了解。本节课主要介绍了电路和电路模型的概念及组成；电流和电压的参考方向及关联参考方向的概念和应用。其中电流和电压的参考方向既是本节课的重点也是本节课程的难点，同学们课后一定要认真做作业，让本节课的内容得到更好的理解和巩固。复习思考题，作业题复习要点：1.电路吸收或发出功率的判断（重点）2.理想电压源（重点）3.理想电流源（重点）思考题：1．电路吸收或发出功率的判断标准？2．电压源和电流源在实际应用中的注意事项？作业:p25练习题1-1实施情况及分析电气与信息工程系教案第2次课授课时间2014.08.28课程名称电路院系电气与信息工程系班级、层次13电气（本）2任课教师史云玲职务助教授课方式理论+实践学时2授课题目（章，节）§1-3电功率和能量§1-4电路元件§1-5电阻元件§1-6电压源和电流源基本教材(或主要参考书)《电路》邱关源第五版教学目的与要求：1.知识与技能目标：了解电功率、电流源、电压源的概念，掌握电功率的计算、电阻元件的约束条件和电压源模型。2.过程与方法目标：培养学生的分析能力、动手能力、利用所学知识解决实际问题的能力。3.情感目标：激发学生对电气相关专业课程的学习热情。教学重点与难点：重点：1.电路吸收或发出功率的判断2.理想电压源3.理想电流源难点:1.电路吸收或发出功率的判断教学过程设计：1.知识回顾2.讲授新课3.小结与作业教学方法及手段：讲述法、演示法、发现法、讨论法（教案续页）讲授与指导内容讲课、互动内容设计课时分配备注§1-3电功率和能量一、电功率（p）1、定义：单位时间内电场力所做的功。2、大小：ddddddwwqpuitqt单位：W3、电路吸收或发出功率的判断（1）u,i取关联参考方向：iu0p吸收正功率(实际吸收)pui表示元件吸收的功率0p吸收负功率（实际发出）（2）u,i取非关联参考方向：iu0p发出正功率(实际发出)pui表示元件发出的功率0p发出负功率（实际吸收）4.判断一个元件是吸收还是发出功率时，也可用以下的方法：（1）电压U和电流I的实际方向一致，元件实际吸收功率。（2）电压U和电流I的实际方向相反，元件实际发出功率。例1：方框代表电源或负载，电流和电压的参考方向如图所示。120,UV23412320,100,120,10,20,10UVUVUVIAIAIA。（1）标出各电流的实际方向和极性。（2）判断哪几个方框是电源，哪几个方框是负载。（3）检验其功率是否平衡？12341U2U3U4U1I2I3I12341U2U3U4U1I2I3I解：如图所示。1、4为电源，2、3为负载。142010200,120101200PWPW，141400PPW用复习提问的方式导入新课此处为本次课程的重点和难点内容，讲解完基本原理后，安排相应的随堂练习帮助同学们理解此难点。20分钟3分钟5分钟6分钟23132020400,100101000,1400PWPWPPW经检验，功率平衡。注：对一完整的电路，发出的功率＝消耗的功率二、能量2211ttttWpdtuidt单位：J§1-4电路元件一、集总电路1、集总元件：在任何时刻，流入二端元件的一个端子的电流一定等于从另一端子流出的电流，两个端子之间的电压为单值量。当构成电路的器件以及电路本身的尺寸远小于电路工作时的电磁波的波长，或者说电磁波通过电路的时间可认为是瞬时的，这种理想电路元件称为集总元件或集总参数元件。2、集总电路：由集总元件构成的电路称为集总电路。例1：日光灯，50Hz工频情况下，电磁波长为6000公里，日光灯电路为集总电路，同样的波长对于远距离传输线来说，就是非集总电路。例2：收音机收听北京音乐台FM97.4MHz，取近似值100MHz，电磁波波长λ=?C=λ·fλ=3米电路为非集总路。二、电路元件的分类1、按与外部连接的端子数目：二端元件、三端元件、四端元件；2、从是否源分：有源元件、无源元件；3、从性质关系：线性元件、非线性元件；4、和时间关系：时变元件、时不变元件。§1-5电阻元件一、电阻元件1、电路符号:R2、u～i之间的约束关系：满足欧姆定律：即uRi（u、i取关联参考方向）RuioiuuiGuR伏安特性1GR称为电导，单位：S(西门子)10分钟9分钟第一节课完6分钟3分钟3分钟2分钟8分钟12分钟第二节课完注：若u、i取非关联参考方向，Riu则有：uRi，iGu二、功率和能量1、功率Riu2puiiR（吸收功率）注：上述结果说明电阻元件在任何时刻总是消耗功率的。2、能量从t到0t电阻消耗的能量：00dtdtttRttWpui三、电阻的开路与短路1、短路：0u，0GRoruiuio伏安特性2、开路：0i，G0Roruiuio伏安特性四、非线性电阻元件()ufiuio伏安特性§1-6电压源和电流源一、电压源1、定义：其端电压总能保持定值或一定的时间函数关系的元件。2、电路符号：isusU3、电压源的电压、电流关系（1）电源两端