电工基础(大专教材)概要

《电工基础》大专教材电子教案第1章电路的基本概念及定律§1－1电路及其模型教学目的掌握电路的概念、理想电路元件、电路模型的概念及电路中的相关名词。教学重点电路模型的概念及电路中的相关名词教学难点理想电路元件及电路中的相关名词教材和参考书《电工基础》中国轻工业出版社新课引入1、介绍本课程的学习目的，课程主要内容，重点及难点。2、对本期学习提出具体要求。教学内容及过程第1章电路的基本概念及定律§1－1电路及其模型一、电路1、概念电流所流通的路径称为电路。2、基本组成①电源——将非电能转换成电能。②导线——起电路连接作用。③开关——起接通和断开电路的作用。④负载——将电能转换成非电能。3、功能实现能量的转换、分配和传输，信号的传递与处理，还可以实现对信息测量和存储。二、理想电路元件1、概念根据元器件的主要物理特性进行理想化和简单化处理，从而建立的物理模型或数学模型被称为理想电路元件。2、常见理想电路元件①电阻元件②电容元件③电感元件3、常见元件图形符号（见表1－1）三、电路模型及相关名词1、电路模型将实际电路用若干个理想电路元件经理想导体连接起来所模拟组成的电路称为实际电路的电路模型。2、相关名词①串联和并联②支路和结点支路：几个二端元件串联而成的没有分支的一段电路称为支路。通过支路的电流称为支路电流，支路两端之间的电压称为支路电压。结点：电路中三条或三条以上的支路相连接的点称为结点。③回路和网孔回路：由几条支路构成的闭合路径称为回路。网孔：未被其它支路分割的单孔回路称为网孔。课堂小结：本节主要讲解了电路的概念、理想电路元件、电路模型的概念及电路中的相关名词。作业布置：P31、5§1－2电路的主要物理量（一）教学目的掌握电流的定义，电流大小和方向的规定，电流的参考方向，电压、电位、电动势的定义，电压、电动势的参考方向。教学重点电流大小和方向的规定，电压、电位、电动势的定义及应用。教学难点电压、电位、电动势的定义及应用。复习导入1、什么是电路？电路的作用有哪些?2、什么是电路模型？3、什么叫支路、结点、回路、网孔？教学内容及过程§1－2电路的主要物理量（一）一、电流及参考方向1、电流①概念电荷的定向移动形成电流。②电流的大小衡量电流大小的量为电流强度,简称电流,用i表示。其大小等于单位时间内通过导体截面的电荷量。即i=dq∕dt,单位：安培(A)。③电流的方向规定正电荷运动的方向为电流的实际方向。(正方向)④电流的分类﹛恒定直流电﹛直流电﹛﹛﹛脉动直流电电流﹛﹛﹛正弦交流电﹛交流电﹛﹛非正弦交流电2、电流的参考方向任意假设电流某一方向为正的方向,称为电流的参考方向,若最后求出电流值为正,说明参考方向与实际方向一致,否则说明参考方向与实际方向相反。二、电压、电位、电动势及参考方向1、电压①定义单位正电荷在电场力的作用下由a点转移到b点时所做的功,叫做a、b两点间的电压,用uab表示。即uab﹦dwab∕dq,单位：伏特(V)。②方向电压的实际方向是电位降低的方向。2、电位①定义单位正电荷由某点移至参考点时电场力所做的功叫做这点的电位。电路中某一点的电位等于该点到参考点之间的电压。习惯认为参考点的电位为零。②电位差电路中任意两点间的电位之差称为这两点的电位差。电位差实际上就是这两点之间的电压,即uab=ua‐ub。电压的实际方向总是由高电位点指向低电位点。3、电动势①定义电源力克服电场力把单位正电荷从电源的负极搬运到正极所做的功称为电源的电动势,用e表示。单位：伏特(V)。②方向在电源内部由低电位端(负极)指向高电位端(正极),即电动势的实际方向与电压的实际方向相反。4、电压、电动势的参考方向假定电压、电动势的某一方向为正的方向,称为参考方向,若同一元件的电流参考方向与电压参考方向相一致,称为关联参考方向,反之则为非关联参考方向。课堂小结本节课主要讲解了电流大小和方向的规定，电压、电位、电动势的定义及应用。作业布置P85、6§1－2电路的主要物理量（二）教学目的掌握电功率的定义及计算,电能的定义及计算,了解电路的能量守恒定律。教学重点电功率和电能的定义及计算。教学难点电功率和电能的计算。复习导入1、什么是电流？如何衡量其大小？2、什么是电压？如何衡量其大小？教学内容及过程§1－2电路的主要物理量（二）三、电功率及电能1、电功率①定义电场力在单位时间内所做的功。它反映了电流做功的快慢。②表达式p=dw/dt=ui③单位瓦特，简称瓦（W）。1Mw=1000Kw,1Kw=1000w,1w=1000mw。④电功率的吸收和产生当p0时，元件吸收功率。当p0时，元件提供（产生）功率。2、电能①表达式w=pt=uit②单位焦耳，简称焦（J）。千瓦时（Kw.h）,俗称“度”。1度=1Kw.h=3.6×10^6J。课堂小结本节课主要讲解了电功率和电能的定义及计算，电路的能量守恒定律。作业布置P204、5§1－3基尔霍夫定律教学目的掌握基尔霍夫电流定律和电压定律的内容及应用教学重点基尔霍夫电流定律和电压定律的内容及应用教学难点基尔霍夫电压定律的应用复习导入1、什么是电功率？电功率的计算公式是什么？2、“1”度电指的是什么意思？教学过程及内容§1－3基尔霍夫定律一、基尔霍夫电流定律1、内容表述一：集总参数电路中任一结点，在任意时刻，流入该结点的全部支路电流之和等于流出该结点的全部支路电流之和，即Σi入=Σi出。表述二：集总参数电路中任一结点，在任意时刻，流经该结点的全部支路电流的代数和恒等于零。即2、适用范围基尔霍夫电流定律不仅适用于结点，也可以推广运用于电路的任一包围几个结点的封闭面。二、基尔霍夫电压定律1、内容集总参数电路中的任一回路，在任意时刻，沿任一闭合路径绕行一周，回路上的各支路电压的代数和恒等于零。即2、适用范围基尔霍夫电压定律通常用于闭合回路，但也可推广应用到任一不闭合的电路上（将其假想成回路）。课堂小结本节课主要讲解了基尔霍夫电流定律和电压定律的内容及应用。作业布置P103§1－4电阻元件教学目的掌握电阻元件的伏安特性，电阻元件的分类，线性电阻元件及其定律，短路及开路的概念，线性电阻元件的功率。教学重点电阻元件的伏安特性，短路及开路的概念，线性电阻元件的功率。教学难点电阻元件的伏安特性，线性电阻元件及其定律。复习导入1、基尔霍夫电流定律的含义是什么？2、基尔霍夫电压定律的含义是什么？教学过程及内容§1－4电阻元件一、电阻元件1、电阻元件的伏安特性电阻元件电压与电流的代数关系称为电阻元件的伏安特性。2、电阻元件的分类①线性电阻元件②非线性电阻元件③时不变电阻元件④时变电阻元件二、线性电阻元件及其定律1、线性电阻线性电阻电阻值的大小不随其两端电压和通过的电流而改变，其伏安特性曲线是过原点的一条直线。2、电导GG=1/R单位：西门子（s）i=Gu三、短路及开路的概念1、短路若电阻元件的电阻值为零，则当电流是有限值时其电压总是零，这种情况称为短路。2、开路若电阻元件的电阻值为无限大，则当电压是有限值时其电流总是零，这种情况称为开路。四、线性电阻元件的功率1、表达式p=ui=Ri^2=u^2/R2、焦耳定律W=Ri^2(t-t1)课堂小结本节课主要讲解了电阻元件的伏安特性，短路及开路的概念，线性电阻元件的功率。作业布置P134、5§1－5电流源教学目的掌握理想电流源的概念、性质及电路符号，电流源构成的实际直流电源模型教学重点电流源的电路符号，电流源构成的实际直流电源模型教学难点电流源构成的实际直流电源模型复习导入1、什么是线性电阻？2、说明在什么情况下电路是处于短路状态和开路状态。教学过程及内容§1－5电流源一、理想电流源（恒流源）1、概念能向外电路输送恒定电流的电源称为理想电流源。2、性质①电流源输出的电流是某恒定值或给定的时间函数，与其端电压无关。②电流源的端电压仅与外接电路有关，其端电压可以是任意的。3、电路符号二、电流源构成的实际直流电源模型1、实际电源模型电流源和电阻并联组合为实际直流电源模型，如图所示。图中Is为电流源产生的定值电流，Gs等于实际电源的内电导，R为负载电阻，实际直流电源电压为U，电流为I。2、外特性I=Is-GsU=Is-U/Rs(Rs为电源内阻)上式说明，实际电流源的内导Gs越小，内部分流越小，就越接近于理想电流源。3、例题分析课堂小结本节课主要讲解了电流源的电路符号，电流源构成的实际直流电源模型作业布置P152、3§1－6电压源§1－7单回路电路分析教学目的掌握理想电压源的概念、性质及电路符号，电压源构成的实际直流电源模型。教学重点理想电压源的性质及电路符号，电压源构成的实际直流电源模型。教学难点电压源构成的实际直流电源模型。复习导入1、什么是理想电流源？2、如何采用理想电流源表征实际电源？教学过程及内容§1－6电压源一、理想电压源1、概念本身没有内阻，端电压为定值的电源称为理想电压源。2、性质①电压源的电压是给定的时间函数，与流过的电流无关。②电压源的输出电流随它所连接外电路的不同而改变，其电流可以是任意的。3、电路符号二、电压源构成的实际直流电源模型1、实际电压源模型可以用电压源和电阻串联组合作为实际直流电源模型，如图所示。图中Us为电压源的电压，Rs等于实际直流电源的内阻，R为负载电阻，实际直流电源的电压为U，电流为I。2、外特性U=Us-RsI上式说明，实际电压源的内阻Rs越小，内部的分压就越小，就越接近于理想电压源。3、例题分析§1－7单回路电路分析本节利用直流电压源和电阻元件构成单回路电路，通过几个例题介绍其分析方法。课堂小结本节课主要讲解了理想电压源的概念、性质及电路符号，电压源构成的实际直流电源模型。作业布置P182、3第二章电阻电路§2-1电阻的串并联教学目的掌握等效变换的概念，串联电阻的计算，并联电阻的计算，电阻的混联（串、并联）教学重点串联电阻的计算，并联电阻的计算，电阻的混联（串、并联）教学难点电阻的混联（串、并联）复习导入1、什么是理想电压源？2、如何采用理想电压源表征实际电源？教学过程及内容第二章电阻电路§2-1电阻的串并联一、等效变换的概念在对电路进行分析计算时，将多个元件组成的电路化简为只有少数几个元件或者一个元件组成的电路，并确保未被化简电路的电压和电流保持不变，这种变换称为等效变换。二、串联电阻的计算1、等效电阻R=R1+R2+···+Rk+···+Rn2、分压公式Uk=RkI=(Rk/R)U3、例题分析三、并联电阻的计算1、等效电导G=G1+G2+···+Gk+···+Gn2、等效电阻1/R=1/R1+1/R2···+1/Rk+···+1/Rn3、分流公式I1=(G1/G)I=[R2/(R1+R2)]II2=(G2/G)I=[R1/(R1+R2)]I4、例题分析四、电阻的混联（串、并联）1、分析电路，求出串并联电阻的总的等效电阻或电导。2、利用欧姆定律求出总端口的电压与电流。3、利用分压和分流公式来求解电阻的电压或电流。4、例题分析课堂小结本节课主要讲解了串联电阻的计算，并联电阻的计算，电阻的混联（串、并联）作业布置P286、7§2-2电源模型的等效变换及电源支路的串并联教学目的掌握电压源及电流源的等效变换，电源支路的串并联，电源等效变换的应用。教学重点电压源及电流源的等效变换，电源等效变换的应用。教学难点电压源及电流源的等效变换复习导入1、什么是等效变换？2、电阻串联及并联的主要特点是什么？教学过程及内容§2-2电源模型的等效变换及电源支路的串并联一、电压源及电流源的等效变换电压源与电阻的串联电路中，I=Us/Rs-U/Rs电流源与电阻的并联电路中，I=Is-Gs/U由上两式相对应可知电压源与电流源等效变换必须满足的条件为Is=Us/Rs,Gs=I/Rs。注意事项：①电源模型的内部是不等效的。②理想电压源与理想电流源不能相互等效变换。③两种电源模型的等效变换可以进一步理解为含源支路的等效变换。例题分析二、电源支路的串并联1、电压源的串联当n个电压源串联时，可以用一个等效电压源代替。这个等效电压源的电压为：Us=Us1+Us2+···+Usn=Rs=R1+R2+·