电工基础教案

电工基础教案何澍炜2009年绪论教学目的：1、了解点能的应用和电气化在国民经济中的重要性；2、了解我国电器工业及电子工业的发展概况；3、清楚本课的性质、任务和学习中应当注意的问题；教学重点：1、电气化在现代经济建设中的重要性；2、电能与其他形式能量相比所具有的特点；3、学习本课应主义的问题；教学过程及内容：一、本课内容是初中物理“电学”部分的延伸和提高二、绪论（新课引入）（一）电能的应用和电气化在现代经济建设中的重要性1、当今时代，电能的应用极其广泛（通过举大量例子证明在当今时代，没有电能存在，社会讲停滞不前甚至返回落后时代）；2、电气化程度是衡量一个国家发达程度的主要标志之一；指以发电来满足能源需求的程度，以占一次能源需求的百分比来表示。按照此标准（2000年），日本为45.3%；美国40.70%；法国50.6%；德国41.4%；中国36%3、电能之所以得到广泛应用，源于所具有的特点：①易于转换；②便于输送；i）远距离；ii）低能耗iii）易分配；iv）设备简单；③便于控制；i）传输速度；ii）知道与智能控制；iii）减轻劳动负担；（二）、我国电气与电子工业发展概况1、建国前2、建国后从4个方面进行对比①发电量（装机容量）②电机制造（发电设备）③变电设备（特别提到特变电）④电子工业3、目前我国与世界发达国家有很大差距（三）、学习本课程应当注意的问题1、本课程性质---研究点此的自然规律在工程技术上应用的科学，是一门专业基础课；2、学习本课程的任务①可获得必要的电工基础知识和基本技能；②了解一般机械工业常用低压电器的主要功能和用途；③获得正确使用、维护电气设备以及安全用电的基本知识；④看懂一般的简单电气控制线路图；⑤了解一点电子技术常识；3、学习中应主义的问题（学习方法）①理解各物理量的意义，熟记它们的符号和单位；②熟记个定律的内容，理解它们的含义。掌握各有关量的相互关系，并注意适用范围；③清楚公式中各符号的意义和单位。并注意它们的使用条件和应用范围；④在分析各电路时，应先清楚各元器件的作用及电路形式，然后再根据已学只是来分析；⑤要充分重视实验搁在实际工作中各元器件的正确使用；四、课堂小结1、电能在当代经济中的重要性；2、我国电子与电气工业概况；3、学习方法；五、作业第一章电路基础知识§1-1电路及基本物理量教学目的：1、了解电路的基本组成和电路的基本状态；2、注意电路的基本物理量及物理意义；3、掌握电路基本物理量的数值确定；教学重点：1、电路的基本组成；2、电路的基本物理量；教学难点：电动势、电位（电势）的物理意义；教学过程及内容：（一）复习1、力的三要素（由力引申到电的性质，也需要几个量来确定）2、任何物体的移动都要经过某一路径，电也不例外。（二）新课引入：电路的基本物理量一、电路和电路图电路----电流所流过的路径1、电路的组成-----电源，用电器（负载），控制装置，导线说明各组成部分的作用，种类，符号等2、电路图----用国家（国标）统一规定的的符号来表示电路连接情况的的图叫做电路图R最简单的电路图和实物图电路的三种状态：通路：又称为闭路，电路构成闭合回路，有电流流过。开路：又称为断路，电路断开，电路中无电流流过短路：指电源未经负载而直接由导体构成闭合回路。此时电源输出电流将比允许的通路工作电流大很多倍，电路会因为短路而损耗大量能量。通常不允许短路。短接：有用的短路。二．描述电路的几个物理量1、电流：电荷的定向移动形成电流。是电流强度的简称。电流强度是描述电流强弱的物理量，是指在单位时间（一定时间）通过导体横截面的电量的多少，用I表示即I＝tQ单位：安培（A）1A=103mA=106µA电流的测量：电路中电流的大小，可用电流表（安培表）进行测量。测量时应注意几点为：对交、直流电流应分别使用交流电流表和直流电流表。电流表必须串联到电路中。直流电流表表壳接线柱上标明的“＋”、“－”记号，应和电路的极性相一致，不能接错，否则指针要反转，影响正常测量，容易损坏电流表。合理选择电流表的量程。电流的方向：电流是一个矢量，既有大小，又有方向。习惯上把正电荷移动的方向规定为电流的方向，应此，自由电子和负离子移动的方向与电流方向相反。将大小和方向都不随时间变化的电流称之为稳衡电流。简称直流；将大小和时间都随时间作相应变化的电流，称为交变电流，简称交流。itOitO电流密度：当电流在导体的截面上均匀分布时，该电流与导体横截面积的比值。J＝SI单位：A/m导线允许的电流密度随导体横截面积的不同而和同3、电压电压又称电位差，是衡量电场力作功本领大小的物理量。UAB＝WAB/Q现将一电场中的电荷Q由A点移到B点，电场力做工为WAB单位：1伏（V）=1焦耳（J）/1库伦（C）电路中电压的大小，可用电夺表（伏特表）进行测量，串联在电路中。测量时应注意几点为：对交、直流电流应分别使用交流电压表和直流电压表。电压表必须并联到电路中。直流电压表表壳接线柱上标明的“＋”、“－”记号，应和被测两点的电位相一致，即“＋”端接高电位“－”接低电位，不能接错，否则指针要反转，影响正常测量，容易损坏电流表。合理选择电流表的量程。电压与电流一样，不仅有大小，还有方向。规定电流流进端为电压的正端，电流流出端为电压的负端。电压的方向由正指向负。如图，电流有负载的a端流向b端，则a端为正，b端为负，用Uab表示+-EIUab参考正方向：任选一个方向作为参考正方向。3、电动势衡量电源转换本领大小的物理量。在电源内部，非静电力（电源力）作功，不断将正电荷由负极送到正极所作的功。E＝QW电动势方向：在电源内部由负极指向正极（电动势只存在于电源内部）4、电位物理学中的电位又称为电势。在电路中任选一点为零参考点，则某点的电位就为该点到零参考点之间的电压。一般取大地为参考点，电子线路共公点（机壳）Uab＝Ua-Ub计算电位：从该点出发，沿着任选的一条路径“走”到零电位点，该点的电位就等于“走”这条路径所经过的全部电位降（电压）的代数和。1）、若电路中没有已知的接地点，则可任选取一个零电位点。2）、标出电源和负载的极性。3）、求A点电位时，就选定一条从A点到零点的路径。可选择不同路径到达零电位点。例如图所示：负载两端的电压为Uab=Va-Vb，由于b点接地，Vb=0.所以Uab=Vaab课堂小结：一、电路及电路图二、描述电路的几个物理量1、电流2、电压3、电动势4、电位作业P301、2§1-2电阻教学目的：1、掌握导体电阻的计算公式及电阻率；2、了解导体电阻值跟温度关系；3、熟悉用万用表测导体电阻；教学重点：导体电阻的计算公式教学过程及内容：（一）复习：电路的几个基本物理量；（二）新课引入：实际中任何物体运动都会遇到阻力，在空气中称为空气阻力，在水中有水的阻力。同样，带电粒子在导体中运动也会遇到阻碍作用，我们把这种阻碍作用称之为电阻。电阻用R或者r表示，单位：欧姆（Ω）单位换算：常用单位还有千欧（KΩ）、兆欧（MΩ）1MΩ=103KΩ=106Ω注意！电阻是任何一种导体都客观存在的，它不随导体两端的电压变化而变化，即使导体两端没有电压（即没有接入电路），导体中的电阻仍然存在。实验证明：当温度一定时，导体的电阻跟导体的长度成正比，跟到提的粗细成（横截面积S）反比，并且与导体的材料性质有关。即R=ρsL式中，ρ为导体的材料性质的量，成为电阻率或者电阻系数。单位是欧米（Ω·m）。根据图1-19不同材料，电阻率是不同的。各种材料的电阻率都随温度的变化而变化。通常来说，金属的电阻率随温度增加而增加，；电解液、半导体和绝缘体相反；而有些合金，几乎不变化。热敏电阻使用万用表的注意事项；小结1、电阻的计算公式及电阻率21万用表测量电阻作业§1-3欧姆定律1.教学目的和要求:掌握电路中欧姆定律的基本概念。2.教学重点:欧姆定律在电路中的应用4.教学内容:一、部分电路欧姆定律内容：在不包含电源的电路中，流过导体的电流与这段导体两端的电压成正比，与导体的电阻成反比。I=RU二、全电路欧姆定律电源内部的电路成为内电路，电源内部电阻称为内阻；电源外部的电路称为外电路，外电路的电阻称之为外阻。在全电路中电流强度与电源的电动势成正比，整个电路内、外电阻之和成反比。I＝rRE几个重要的公式：①在闭合电路中电源电动势等于U内与U外之和：E=U内+U外②电源端电压与电源电动势的关系为：U=E-Ir可见：当电源电动势E和内阻r一定时，电源端电压U讲随负载电流I的变化而变化，我们讲这种关系称之为外特性，起关系曲线称之为电源的外特性曲线IOU=IRU外=Ir三、电路的三种状态通路：开关SA接到位置“3”处，I＝rRE电源特性曲线.当电源电动势与内阻一定时，端电压随输出电流的增大而下降。同窗把通过大电流的负载称为大负载，反之······开路：开关接到位置“2”时，I＝0，相当于R→∞或者电路中某处导线断开，此时电路中电流为零，内阻压降为零，U=E-Ir，即电源的开路电压等于电动势短路开关SA接到位置“1”时，相当于电源两级被导线直接相连，此时I短=E/r,由于电源内阻很小，所以I极大，禁止！损坏电源AV12GBrSAR3小结：电路的欧姆定律作业：P303§1-4电功与电功率教学目的：1·了解电功2·理解电功率的意义3·负载的额定值4·负载获得最大功率的条件教学重点：1·电功率的含义2·负载获得最大功率的条件教学难点：负载获得最大功率的条件教学过程及内容：一、电功：电流所做的功称之为电功W=UIt单位：焦耳（J）1千瓦时=1度=3.6×106J二、电功率：衡量电做功快慢的物理量或者说电流在单位时间内所做的功用字母P小时，单位为瓦特（W）P=tW=UI=I2R=U2/R注意：通用情况为纯电阻电路，因为后两个式子有欧姆定律推导，而欧姆定律是针对纯电阻而言。当负载电阻一定时，由P＝UI可知，电功率与电流的平方或电压的平方成正比当流过负载的电流一定时，由P＝I2R可知电功率与电阻值成正比。当加在负载两端的电压一定时，由P＝U2/R可知，电功率与电阻值成反比。三、负载的额定值将电气设备安全工作时所允许的最大值称为额定值（额定电流、电压、功率）满载：额定功率下的工作状态轻载，超载四、焦耳－楞次定律电流通过导体使导体发热的现象，叫做电流的热效应。Q＝I2Rt四·负载获得最大功率的条件当负载电阻与电源内阻相等时，即R=r.此时，最大功率为Pmax=E2/4r五、负载的额定值1、最高容许温度电气设备连续工作时，不使设备的绝缘老化（损坏）所能承受的最高容许温度。稳定温度：电气设备连续工作时，单位时间内设备所产生的热量与发出的热量相等，温度不再升高的温度。2、额定电流：电气设备长时间连续工作，稳定温度达到最高容许温度时的电流。3、额定电压：电气设备长时间连续工作时，承受的电压。4、额定功率：电气设备安全工作时所允许的最大功率课堂小结第二章直流电路§2-1~3电阻的串联、并混联及应用1.教学目的和要求:掌握电路中电阻的串联、并联。2.教学重点:电阻的串联、并联应用3.教学过程及内容:1、电阻串联的特点：⑴同一串联电路各元件通过相同电流。I＝I1＋I2+`````⑵串联电路总电压等于各串联元件上电压和。U＝U1＋U2＋…``⑶串联电路总电阻（等效）等于各串联电阻之和。R＝R1＋R2⑷各串联电阻上分配的电压与该电阻成正比。⑸各电阻消耗的电功率与该电阻成正比。举例在实际工作中，电阻串联有如下应用：用几个电阻串联以获得较大的电阻。采用几个电阻串联构成分压器，使同一电源能供给几种不同数值的电压。当负载的额定电压低于电源电压时，可串联电阻的方法将负载接入电源。限制和调节电路中电流的大小。扩大电压表的量程。二、电阻的并联电路1、并联电阻的特点：⑴各并联支路两端承受同一电压U。⑵总电流等于各并联支路电流之和。I＝I1＋I2＋…⑶并联电路等效电阻倒数等于各并联电阻倒数之和。⑷并联电路中各并联电阻上分配的电流与电导成正比。⑸各并联电阻上消耗的功率与该电阻成反比。举例在实际工作中，电阻并联有如下应用：凡是额定工作电压相同的负载都采用并联的工作方式每个负载都