电工学教案(一).doc
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电工学教案(一).doc
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课 时 授 课 计 划
课次序号:
1
一、课 题:
1.1电路的作用与组成部分1-2电路模型1-3电压和电流参考方向
二、课 型:
课堂讲授
三、目的要求:
掌握电路概念,对参考方向理解。
四、重点、难点:
电路模型的概念,电压和电流的方向判定
五、教学方法及手段:
以讲授为主,并加以举例;课堂进行适当提问和习题练习。
六、参考资料:
教学参考书为《电路》(第四版)邱关源主编
参考网站:
七、作业:
1.2.11.3.1
八、授课记录:
授课日期
班 次
九、授课效果分析:
按预定目标完成了教学任务,学生基本掌握所学内容,对知识的熟练运用还要通过课后习题和复习。
十、教学进程(教学内容、教学环节及时间分配等)
1、复习:
高中所学电路的基本概念和日常生活中电路的应用
2、导入课题:
1.1电路的作用与组成部分1-2电路的基本物理量1-3电路的状态
3、教学内容:
§1.1电路的组成和作用
一、电路的组成
电路:
电流流过的全部通路称为电路,也可称为网络。
电路是由一些用电设备或器件组成的总体。
电路的组成:
电路由电源、负载和中间环节三大部分组成。
²电源的作用是为电路提供能量,如发电机利用机械能或核能转化为电能,蓄电池利用化学能转化为电能,光电池利用光能转化为电能等;
²负载则将电能转化为其他形式的能量加以利用,如电动机将电能转化为机械能,电炉将电能转化为热能等;
²中间环节用作电源和负载的联接体,包括导线、开关、控制线路中的保护设备等。
二、电路的作用
²实现电能的传输和转换
²对电信号进行传递和处理
1.2电路模型
实际电路均是由一些按需要起不同作用的实际电路元件或器件所组成,它们的电磁性质比较复杂,为了简化对实际电路进行分析和数学描述,可将实际元件理想化。
理想元件:
在一定条件下,突出实际电路元件或器件主要电磁性质,忽略次要因素,把它近似地看作理想元件。
电路模型:
由一些理想元件所组成的电路,就是实际电路的电路模型,它是对实际电路的电磁性质的科学抽象和概括。
常用的理想元件(元件)主要有:
电阻元件、电感元件、电容元件和电源元件等。
C
L
R
电阻元件R电感元件L电容元件C
三种理想电路元件的电路符号
§1-3电压和电流的参考方向
关于电压和电流的方向,有参考方向和实际方向之分,要加以区别。
²电流:
电荷的定向移动形成电流。
²电流方向:
习惯上规定正电荷的移动方向为电流的方向。
²电流的大小为单位时间内通过导体横截面的电量,用公式表示即
²量纲:
安培(A)1kA=10-3A;1mA=10-3A;1μA=10-6A。
注意:
通常直流电流用大写字母I表示,而随时间变化的电流用小写字母i表示。
电流的参考方向(referencedirection):
参考方向是在电路元件上任意选定某一方向作为电流的正方向,所选电流方向即参考方向并不一定与电流的实际方向一致。
当i>0时参考方向与实际方向一致,当i<0时参考方向与实际方向相反。
²电压也称电位差(或电势差),定义为电场力将单位正电荷由点a移动到点b所做的功。
电路中a、b两点间的电压用uab表示,即
²量纲:
伏特(V)mV,uV,kV
²电压的实际方向定义为电位降低或称电压降的方向;
²标注法:
可用极性“+”和“-”表示,其中“+”表示高电位,“-”表示低电位;也可用双下标表示,如Uab表示电压的方向由a到b。
²电压的参考方向(referencedirection):
是一种任意的选定的方向,当u>0时参考方向与实际方向一致,当u<0时参考方向与实际方向相反。
²关联方向与非关联方向:
当电流、电压的参考方向一致时,称为关联方向;否则为非关联方向。
²电动势:
定义为电源电动势Eba,它在数值上等于电源力把单位正电荷从电源的低电位点b经电源内部移至高电位点a所做的功,用公式表示:
²电源电动势的实际方向,规定为从电源内部的“-”极指向“+”极,即电位升高的方向。
注意:
1.电动势和电压具有相同的单位,但两者的物理概念却不同。
2.如果不特别指出,书中电路图上所标明的电流和电压方向都为参考方向。
4、课堂总结:
本节主要讲述了基本概念,其中电压和电流的方向判定尤其注意。
5、布置作业:
1.2.11.3.1
课 时 授 课 计 划
课次序号:
2
一、课 题:
§1-4欧姆定律§1-5电源有载工作、开路与短路§1-6基尔霍夫定律
二、课 型:
课堂讲授
三、目的要求:
掌握电源的工作状态,对基尔霍夫定律理解并熟练应用。
四、重点、难点:
电源和负载的判定,基尔霍夫定律对电路的应用分析。
五、教学方法及手段:
以讲授为主,并加以举例;课堂进行适当提问和习题练习。
六、参考资料:
教学参考书为《电路》(第四版)邱关源主编。
七、作业:
1.5.11.6.3
八、授课记录:
授课日期
班 次
九、授课效果分析:
十、教学进程(教学内容、教学环节及时间分配等)
1、复习:
电路的作用与组成部分,电路的基本物理量,电路的状态
2、导入课题:
§1-4欧姆定律§1-5电源有载工作、开路与短路§1-6基尔霍夫定律
3、教学内容:
§1-4欧姆定律
电路中电压与电流的比值等于电阻。
注意:
欧姆定律中参考方向问题。
线性电阻)欧姆定律:
+
_
u
i
R
+
_
u
i
R
(关联)u=Ri
(非关联)u=-Ri
电阻的倒数称为电导(conductance),用G表示,单位为西门子(S)。
电阻与电导的关系为
功率表达式:
§1-5电源有载工作、开路与短路
1、三种工作状态下功率与功率平衡:
P=PE-DP
2、分析电路时,如何判别哪个元件是电源?
哪个是负载?
U和I的参考方向与实际方向一致
时,电源:
U和I的实际方向相反,电流从+端流出,发出功率。
负载:
U和I的实际方向相同,电流从+端流入,吸收功率
3、额定值是制造厂商为了使产品能在给定的条件下正常运行而规定的正常允许值。
在使用电气设备或元件时,电压、电流、功率的实际值不一定等于它们的额定值。
§1-6基尔霍夫定律
用来描述电路中各部分电压或各部分电流的关系,包括基尔霍夫电流和基尔霍夫电压两个定律。
1.6.1几个术语
1.支路:
电路中的每一分支称为支路,一条支路流过一个电流。
2.节点:
电路中三条或三条以上支路的连接点称为节点。
3.回路:
电路中的任一闭合路径称为回路。
4.网孔:
电路中无其他支路穿过的回路称为网孔。
1.6.2基尔霍夫电流定律
基尔霍夫电流定律(KCL)指出:
对于电路中的任一节点,任一瞬时流入(或流出)该节点电流的代数和为零。
我们可以选择电流流入时为正,流出时为负;或流出时为正,流入时为负。
电流的这一性质也称为电流连续性原理,是电荷守恒的体现。
KCL用公式表示为
å
上式称为节点的电流方程。
由此也可将KCL理解为流入某节点的电流之和等于流出该节点的电流之和。
KCL不仅适用于电路中任一节点,也可推广到包围部分电路的任一闭合面(因为可将任一闭合面缩为一个节点)。
可以证明流入或流出任一闭合面电流的代数和为0。
图中:
电路中的闭合面
1.6.3基尔霍夫电压定律
基尔霍夫电压定律(KVL)指出:
对于电路中的任一回路,任一瞬时沿该回路绕行一周,则组成该回路的各段支路上的元件电压的代数和为零。
可任意选择顺时针或逆时针的回路绕行方向,各元件电压的正、负与绕行方向有关。
一般规定当元件电压的方向与所选的回路绕行方向一致时为正,反之为负。
KVL用公式表示为:
,称为回路的电压方程。
例:
图中电路,列出相应回路的电压方程。
即:
或:
在直流电路里,KVL又可以表述为回路中电阻的电压之和(代数和)等于回路中的电源电动势之和,即:
注意:
应用KVL时,首先要标出电路各部分的电流、电压或电动势的参考方向。
列电压方程时,一般约定电阻的电流方向和电压方向一致。
KVL不仅适用于闭合电路,也可推广到结构不闭合电路。
1.7电路中的电位及计算
(1)电路中某一点的电位等于该点与参考点(电位为零)之间的电压
(2)参考点选得不同,电路中各点的电位值随着改变,但是任意两点间的电位差是不变的。
例题求图示电路中的电位Vb
2.
4、课堂总结:
本节概念较多,主要掌握电源状态的判定,应用基尔霍夫定律来分析电路,对电路中电位的概念要理解。
5、布置作业:
1.5.1,1.5.3,1.6.2
课 时 授 课 计 划
课次序号:
3
一、课 题:
2.1电阻串并联2.3电源模型及等效变换
二、课 型:
课堂讲授
三、目的要求:
掌握电阻的电路变换,能够进行电压源和电流源的特点和变换。
四、重点、难点:
电压源和电流源的特点和变换。
五、教学方法及手段:
以讲授为主,并加以举例;课堂进行适当提问和习题练习。
六、参考资料:
教学参考书为《电路》(第四版)邱关源主编。
参考网站:
七、作业:
2.1.12.3.2
八、授课记录:
授课日期
班 次
九、授课效果分析:
十、教学进程(教学内容、教学环节及时间分配等)
1、复习:
电路的基本定律,电源的状态。
2、导入课题:
2.1电阻串并联2.3电源模型及等效变换
3、教学内容:
2.1电阻串并联联接的等效变换
在电路中,电阻的联接形式是多种多样的,其中最简单和最常用的是串联与并联。
具有串、并联关系的电阻电路总可以等效变化成一个电阻。
所谓等效是指两电路的对外伏安关系相同
一、电阻的串联
特征:
流过同一电流(用于以后判断是否为串联)
(1)KVL:
(2)等效电阻:
(3)分压公式:
(4)功率:
+
_
i
R1
R3
R2
G3
G2
G1
u
i3
i2
i1
i
+
_
u
(Req)
Geq
二.电阻的并联
特征:
(1)承受同一个电压
(2)KCL:
(3)等效电导:
(4)分流公式:
(5)功率:
三、电阻的混联
R1
R2
R3
Req
R1
R2
R3
Req
2.2电压源与电流源及其等效变换
一个电源可以用两种不同的电路模型来表示。
用电压的形式表示的称为电压源;用电流形式表示的称为电流源。
两种形式是可以相互转化的。
2.1.1电压源、
一、实际电压源
若一个二端元件所输出的电压随流过它的电流而变化就称为实际电流源。
us
+
_
u
+
_
Rs
i
u
i
0
us
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- 电工学 教案