电工电子技术-教案

1、电工电子技术-教案第 页学 科电 子电 工技 术第一章直流电路 1.1 电路检 查授课班 级授课时 数教多媒体、黑2具板、粉笔授课时 间2016 .9教学方 法讲解，启发，问答、 实物演示教学目 的1. 介绍课程以及教学大纲2. 了解电路的基本概念及组成3. 掌握元件符号教学重占八、和难点1. 电路的基本组成2. 掌握元件符号3. 学会画电路图复习提 问掌握元件符号和电路图教学内容、方法、过程 和板书设计教学追 记 1.1 电路一、电路的基本组成1 什么是电路？、电路是由各种元器件（或电工设备）按一定 方式图1-1简单的直流提问联接起来的总体，为电流的流通提供了路 径。如图1-1所示。2. 电

2、路的基本组成电路的基本组成包括以下四个部分：（1）电源（供能元件）:为电路提供电能的设 备和器件。（2）负载（耗能元件）：使用（消耗）电能的设 备和器件（如灯泡等用电器）。（3）控制器件：控制电路工作状态的器件 或设备（如开关等）。（4）联接导线：将电器设备和元器件按一定方 式联接起来（如各种铜、铝电缆线等）。教案纸附页第1页教学内容、方法、过程和板书设计教学追 记3. 电路的状态(1)通路(闭路):电源与负载接通，电路 中有电流通过，电气设备或元器件获得一定 的电压和电功率，进行能量转换。(2) 开路(断路):电路中没有电流通过，又 称为空载状态。(3) 短路(捷路):电源两端的导线直接相

3、连接，输出电流过大对电源来说属于严重过 载，如没有保护措施，电源或电器会被烧毁 或发生火灾，所以通常要在电路或电气设备 中安装熔断器、保险丝等保险装置，以避免 发生短路时出现不良后果。、电气元件符号ff号窑林ff号电阻d&电港樓地士或丄吧 flII7T 天11电洗耒电感三、基本电路图由理想元件构成的电路叫做实际电路的电 路模型，也叫做实际电路的电路原理图，简 称为电路图。例如，图1-2所示的手电筒电路 理想元件：电路是由电特性相当复杂的第 页学 科电 子电 工技 术第一章直流电路 1.2 电路的常用物理量检查授课班 级授课时 数6教具多媒体、黑 板、粉笔授课时 间2016 .10教学方 法讲解

4、，启发，问答、实 物演示教学目 的1、掌握电流、电压、电功率、电能等基本概 念。2、电路的物理量（电流、电压、电能和电功 率）代表的含义及单位。3、了解额定功率以及实际功率的计算教学重占八、和难点1、掌握电流、电压、电功率、电能等基本概 念。2、电路的物理量（电流、电压、电能和电功 率）代表的含义及单位。3、了解额定功率以及实际功率的计算复习提 问画元件符号和电路图教学内容、方法、过 程和板书设计教学追记 1.2 电路的常用物理量1.2.1电流一、电流的基本概念1 电流：电路中带电粒子在电源作 用下有规则地移动(习惯上规定正电荷移 动的方向为电流的实际方向)。2 电流参考方向：是预先假定的一

5、个方向，参考方向也称为正方向，在电路 中用箭头标出。(1) 图1.2 (a), I =3 A计算结果 为正，表示电流实际方向与参考方向一 致。(2) 图1.2 (b), I = 3A计算结果 为负，表示电流实际方向与参考方向相 反。注意：电流的正、负只有在选择了参 考方向之后才有意义。提问，电流时初中 学过的知识图1.21电流的方向教案纸附页教学内容、方法、过程和板书设计教学追 记特例：交流电的实际方向是随时间而变的。如果某一时刻电流为正值，即表示该时刻电流的实 际方向与参考方向一致；如果是负值，则表示该时刻电流的实际方向与参考方向相反。3 电流的大小为I =耳电流的单位是安(培)(A)。常用

6、的电流单 位还有毫安(mA)、微安(,A)等。1A 二 103 mA06 44、直流电流和交流电流(1)直流电流如果电流的大小及方向都不随时间变化，即在单位时间内通过导体横截面的电量 相等，则称之为稳恒电流或恒定电流，简称 为直流(Direct Current)，记为 DC 或 de， 直流电流要用大写字母I表示。直流电流I与时间t的关系在I t坐标系中为一条与时间轴平行的直线。(2)交流电流如果电流的大小及方向均随时间变化， 则称为变动电流。对电路分析来说，一种最 为重要的变动电流是正弦交流电流，其大小 及方向均随时间按正弦规律作周期性变化， 将之简称为交流(Alternating curr

7、ent)，记为 AC或ac一交流由流的瞬时值要用小写字母i第2页教学内容、方法、过程和板书设计教学追 记1.2.2 电压与电动势电压：可以通过电荷的分离产生，如图1.22。要把不同极性的电荷分离开，就必须对 电荷做功。在电荷分离过程中，这两种不同极性的电荷之间便产生了电压。0 01(-)C-) (-) 10 O 0图1.22电子电工技术电子电工技术1. 电压的基本概念电压是指电路中两点 A、B之间的电位差（简称为电压），其大小等于单位正电荷因受电 场力作用从A点移动到B点所作的功，电压 的方向规定为从高电位指向低电位的方向。电压的国际单位制为伏特（V），常用的单位 还有毫伏（mV）、微伏（V）

8、、千伏（kV）等，它 们与伏特的换算关系为1 mV = 10 3 V ；1 V = 10 6 V ；1 kV = 103V2. 直流电压与交流电压如果电压的大小及方向都不随时间变化， 则称之为稳恒电压或恒定电压，简称为直流第3页教学内容、方法、过程和板书设计教学追 记图1.23所示电路中，非静电力将电荷分 离搬运到电源两端，当外电路闭合时，电荷 会经外电路移动而形成外电路电流I。6. 电压表征静电力在电源外部搬运电荷 所做的功（W）与被移送电荷量（Q）的比值。 即U =WQ电压的单位和电动势的单位一样也是伏特（V ）7. 电压的方向规定由电源正极（高电位 端）指向电源负极（低电位端）。1.2.

9、3电位1 什么是电位？就像空间的每一点都有 一定的高度一样，电路中每一点都有一定的 电位。2. 电位有什么作用？由于空间高度的差 异，才会引起液体从高向低流动。电路中电 流产生也必须有一定的电位差，在电源外部 通路中，电流从高电位点流向低电位点。3. 电位用字母V表示，不同点的电位用 字母V加下标表示。例如Va表示A点的电位 值。4 零电位点：衡量电位高低的一个计算 电位的起点，该点的电位值规定为 0V。习惯第4页教学内容、方法、过程和板书设计教学追 记图1.24 电度表及接线P川二t若是纯电阻电路：P = UI = I、。1.2.5 电功率1 电功率：用电设备单位时间（t）里所 消耗的电能（

10、W）叫做电功率：U I2电功率是利用功率表进行测量的，其 测量线路如图1.25所示功率表测电压的线圈（1、2）并联在电路 上，测量电流的线圈（3、4）串联在电路上。第5页教学内容、方法、过程和板书设计教学追 记1.2.6电气设备额定值1 额定值：电气设备在正常工作时对电 流、电压和功率具有一定限额。2 额定值表示方法：（1）利用铭牌标出（电动机、电冰箱、 电视机的铭牌）；（2）直接标在该产品上（电灯泡、电阻）；（3）从产品目录中查到（半导体器件）。3 额定状态：应用中实际值等于额定值 时，电气设备的工作状态。4 过载：实际值超过额定值。5 欠载：实际值低于额定值。例1.8 标有100、4W的电

11、阻，如果 将它接在20 V或40 V的电源上，能否正常工 作？解该电阻阻值为100J额定功率为4 W,也就是说，如果该电阻消耗的功率超过 4 W，就会产生过热现象甚至烧毁。（1）在20 V电压作用下时2 2P 沁 W = 4 W该值等于额定功率，因此在 20V的电源 电压时可以正常工作。（2）在40V电压作用下时，同理可得P 遵 W T6 W16 W 4 W，此时该电阻消耗的功率已 经大大超过其额定值，这种过载情况极易烧第 页学 科电 子电 工技 术第一章直流电路 1.3 电阻元件，欧姆定律检 查授课班 级授课时 数教多媒体、黑4具板、粉笔授课时 间2016.11教学方 法讲解，启发，问答、

12、实物演示教学目 的1、解释电阻元件的电压、电流关系。2、了解电阻定律，掌握欧姆的计算3、掌握色环电阻的读数方法教学重占八、和难点1、解释电阻元件的电压、电流关系。2、掌握欧姆的计算3、掌握色环电阻的读数方法复习提 问掌握电流、电压、电功率、电能等基本概念。教学内容、方法、过程 和板书设计教学追 记 1.3 电阻元件1.3.1电阻元件电阻元件是对电流呈现阻碍作用的耗能 元件，例如灯泡、电热炉等电器。电阻定律：R = J复习提问S制成电阻的材料电阻率，国际单 位制为欧姆米（八m）;|绕制成电阻的导线长度，国际单位制为米（m）;S绕制成电阻的导线横截面积，国际单位制为平方米（m2）；R电阻值，国际单

13、位制为欧姆）。经常用的电阻单位还有千欧 （k、）、兆欧 （M ），它们与“的换算关系为1 k = 103;1 M = 1061.3.2电阻元件的电流、电压关系1 电阻的电流、电压关系特性：将电阻 两端电压与流过电阻电流的关系用图形表 示。在电阻为恒定值时，电流、电压关系特 性如图1.14所示。第1页教学内容、方法、过程和板书设计教学追 记注意：电阻越小，这条直线越陡。(T1.3.3线性电阻和非线性电阻图1.14 电阻的电流、电压特性1 线性电阻：电压、电流特性如图 1.15(a) 所示，电阻是常数。2 非线性电阻：电压、电流特性如图1.15(b) 所示，电阻不是常数。(a)(b)图1.15电阻

14、的电流、电压特性本章重点1.3.4常用电阻元件1. 线性性电阻(1) 电阻参数标注： 直接标注在电 阻上； 色环标注。色环表示的意义如表1.2 所示。表1.2色标符号规定颜 色有效数 字乘 数允许偏 差(%)工作电压/ V银色10 2土 10-1第2页教学内容、方法、过程和板书设计教学追 记(2) 二位有效数字色环标记：如图 1.17 所示，该电阻的阻值为2 700q,允许偏差土 5% ；(3) 三位有效数字色环标记：如图 1.18 所示，该电阻的阻值为33 200q,允许偏差 1%。第一条为第一也数一|笫二条为第二位数一第三条为乘慙第四条为允许误差图1.17两位有效数字色标示例節三恭为第三位

15、数第四条为 乘数第五条为允许误差常识了解图1.18三位有效数字色标示例2. 非线性电阻(1) 热敏电阻外形如图1.佃所示。(2) 热敏电阻：负温度系数热敏电 阻，简称 NTC ( Negative Temperature Coefficient)电阻；应用于温度测量和温度调 节，还可以作为补偿电阻，对具有正温度系 数特性的元件(例如晶体管)进行补偿；抑 制小型电动机、电容器和白炽灯在通电瞬间所出现的大电流(冲击电流)。正温度系数热敏电阻，简称PTC ( Positive Temperature Coefficient 电阻。PTC 电阻可 用于小范围的温度测量、过热保护和延时开第3页教学内容、

16、方法、过程和板书设计教学追 记1.3.5欧姆定律1 基本概念：|沖 ；(1) 内电路：电源本身的电流通路(2) 内阻：内电路的电阻。(3) 外电路：电源以外的电流通路(4) 全电路：内电路和外电路总称 2图1.11所示为全电路。图1.11全电路(1)对于外电路，在电路电压一定的情况下，电路电阻越大，电路中电流就越小。R应用欧姆定律时，应注意电流I和电压U 的参考方向：图 1.12 (a)图 1.12 (b)中，电流为I /R中，电流为IR例1.3试求图1.13 (a)所示电路中的 电流，图中电压为1.5 V,电阻为1 Qo0口卜(a)(b)图1.12应用欧姆定律时的参考方向常识了解+十十+十U

17、/! Uf Uf第4页教学内容、方法、过程和板书设计教学追 记解图1.13 （a）所示电路中没有标出 电流方向，可以设定其参考方向如图1.13（b） 所示，电压和电流参考方向一致，那么i 疇晋 A=1.5 A若按图1.13（c）设定其参考方向，由于 电压和电流参考方向选用不一致，那么W A = - 1.5 A小结计算结果17,说明图1.13（c）设定的 电流方向与实际方向相反。（2）全电路欧姆定律Ro R电源内阻越小，可以更多地向外电路提 供电流（电能）。【四、小结】1 应用欧姆定律列式时，当电压和电流 的正方向选得相反时，表达式须带负号。2 全电路欧姆定律。电流形式表达式为ERoR电压形式表

18、达式为E = R I + Ro I = U Uo第 页学 科电 子电 工技 术第一章直流电路 1.4 电阻的连接检 查授课班 级授课时 数教多媒体、黑4具板、粉笔授课时 间2016 .12教学方 法讲解，启发，问答、 实物演示教学目 的1、电阻负载的串联、并联的连接和计算。2、了解等效的概念。3、分压公式及分流公式的灵活应用教学重占八、和难点1、电阻负载的串联、并联的连接和计算。2、了解等效的概念。3、分压公式及分流公式的灵活应用复习提 问欧姆定律教学内容、方法、过程 和板书设计教学追 记 1.4电阻的连接1.4.1负载的串联 串联形式如图I-所示。:忙卜图1.41负载的串联串联时：(1) 电

19、路中流经各负载电阻的电流I相 同。(2) 各负载电阻两端电压分别为U R1 I ，U2 二 R2 I ，U3 二 R3 I教案纸附页第1页教学内容、方法、过程和板书设计教学追记(3)电源总电压等于各负载电阻两端电 压之和U = U1 + U2 + U3(4)串联后的等效电阻为R = R1 + R2 + R3例1.5求图1.42所示电路中的总电阻、 总电流、各电阻上的电压降、总电压降。图1.42例1.5附图解电路总电阻R = R 1 + R 2 + R 3 = ( 2 + 3 + 7 ) = 12 总电流I U 240 A = 20 AR 12R 1电阻上电压降U1 = I R 1 = 20R

20、2电阻上电压降U2 = I R 2 = 20R 3电阻上电压降U3二 I R 3 = 203 V = 60 V7V = 140V总电压为各电阻上电压降之和，即U = Ui + U2 + U3 = ( 40 + 60 + 140 ) V = 240 V例1.4将一个标称值为6.3 V 0.3 A的画图讲解教案纸附页第2页教学内容、方法、过程和板书设计教学追 记在串联了分压电阻以后，可以使额定电 压较小的负载在较高的电源电压下工作。选 择分压电阻时，应使负载得到额定的电压和 电流。1.4.2负载的并联并联形式如图1.44所示“ Mu nL胆脸Q图1.44负载的并联并联时：（1）电路中各负载端电压U

21、与电源电压 相同。（2）各负载电阻中的电流分别为11R2UR3画图讲解（3）电源发出的总电流等于各负载电流 之和I = 11 + 12+ 13（4）并联后的等效电阻为1 j 1 1R R, R2 R）例1.7求图1.45所示电路中流过各电 阻的电流及总电流。o+教案纸附页第3页教学内容、方法、过程和板书设计教学追 记总电流I = Ii+ I2+ I3 = ( 301510 ) A = 55 A总电阻丄=丄+丄+丄=丄R Ri R2 R34812R 2.2 q或R= U =15：2.2Q【四、小结】1 串联是多个电阻依次连接并通过同一 电流。电阻串联有分压的作用。2 并联是将多个电阻连接在两个公

22、共节 点之间，承受同一电压。电阻并联有分流作 用。3无论是串联还是并联等效电阻，都是 从电路的端口对外电路等效的，其内部是不 能等效的。4在只要求估算时，阻值相差很大的两 个电阻串联，小电阻的分压作用可以忽略不 计；阻值相差很大的两个电阻并联，大电阻 的分流作用可以忽略不计。第 页学 科电 子电 工技 术第一章直流电路 1.5基尔霍夫定律及支路电流法检 查授课班 级授课时 数教多媒体、黑6具板、粉笔授课时 间2017.1教学方 法讲解，启发，问答、 实物演示教学目 的1、掌握基尔霍夫第一、第一定律2、应用基尔霍夫第二定律列独立方程式。3、应用基尔霍夫定律列 m个独立方程。教学重占八、和难点1、

23、掌握基尔霍夫第一、第二定律2、应用基尔霍夫第二定律列独立方程式。3、应用基尔霍夫定律列 m个独立方程。复习提 问1 电位的概念。2 全电路欧姆定律。教学内容、方法、过程 和板书设计教学追 记 15基尔霍夫定律 及支路电流法1.51基尔霍夫第一定律电流定律(KCL )1. 支路：一段不分岔的电路。2. 结点：有三条或三条以上支路的连接 点。3. 基尔霍夫第一定律：任一瞬时电路在 结点上电流的代数和为零，即送=0例1.10列写出图1.51路中结点A的基尔霍夫第一疋律表达式。A复习提问IL丿1J丿卜匚】T匕2 T-| -B图1.51具有两个结点的电路教案纸附页第1页教学内容、方法、过程和板书设计教学

24、追 记解对于结点上的电流，假设流入结点 电流为正，流出结点电流为负。那么I4T2 *( - I 3 ) = 0或h + I2= I3可见，基尔霍夫第一定律也可描述为流 入结点电流的代数和等于流出结点电流的代 数和。1.52基尔霍夫第二定律电压定律(KVL)1 回路：在电路中由支路组成的任一闭 合路径。注意：图1.34所示电路中除了有回路 和回路二以外，沿电路外围由电动势Ei、电 阻Ri、R3也构成一个回路。2 基尔霍夫第二定律：任一瞬时沿回路 绕行一周，所有电动势的代数和等于所有电 压降的代数和即，乞E y U或瓦E =瓦RI例1.11列写出图1.34电路中回路的基尔霍夫第二定律表达式。解设定

25、回路的绕行方向为顺时针方 向，那么电动势方向与绕行方向一致时为正， 相反时为负；由压降方向由由流方向决定，教案纸附页第2页教学内容、方法、过程和板书设计教学追 记一般来说，电路中有2个结点时，只能 列出1个独立方程，可以在2个结点中任选 其中1个方程。步骤三：根据网孔，利用KVL列写回路 电压方程式，补齐不足的方程数。一般情况 下以自然网孔为对象列写电压方程为宜，这 样可以防止列写的电压方程不独立。利用 KVL，对回路I和回路II列写电压方程式回路 I: Ei - E2 二 Ri Ii - R2 I2回路 II : E R2 I2 R3 I3步骤四：联立求解方程组，求出各支路 电流。I 1 T

26、2 3 = 0Ei - E2 二 Ri 11 - R2 12E R2 I2 R3 13代入已知数值 Ri、R2、R3、Ei、E2,可求得 电流 Ii、I2、I3。例1.12在图1.35所示电路中，已知 Ri = 5 , R2 = 10 , R 15 , E 80 V , E 80 V，求各支路中的电流。A教案纸附页第3页教学内容、方法、过程和板书设计教学追 记I 4 I 2 - 13 = 0E 厂 Rl I 4 R3 I 3E2 = R2 I2 + R3 I 3代入参数丨4丨2 -丨3 = 0480 二 5 I445 I380 二 10I215 I3解联立方程可得I厂 12 A,丨2 4 A,

27、8 A求得结果中Il和I3为正值，说明电流的 实际方向与参考方向一致；I2为负值，说明电 流的实际方向与参考方向相反。【四、小结】支路电流法是基尔霍夫定律在复杂电路中的应用。其求解步骤如下：（4）确定电路的支路数 m,选定各支路 电流的正方向；（2）若电路共有n个节点，利用基尔霍 夫电流定律列出列（n 4）个独立的节点电 流方程。（3）利用基尔霍夫电压定律列写出独立 回路的电压方程式，一般按网孔选择的回路， 列写的方程都是独立的；第 页学 科电 子电 工技 术2.1交流电的基础知识检 查授课班 级授课时 数教多媒体、黑6具板、粉笔授课时 间2017.1教学方 法讲解，启发，问答、 实物演示教学

28、目 的描述正弦交流电的基本概念。了解正弦 量的三要素。教学重占八、和难点【教学重点】正弦交流电的三要素。【教学难点】正弦交流电的角频率、有效值、相位、 初相位和相位差复习提 问正弦函数及表达形式。教学内容、方法、过程 和板书设计教学追记2.1.1交流电的基本概念交流电：大小和方向随时间作周期性变 化，并且在一个周期内的平均值为零的电压、 电流和电动势。图2.1画出了直流电和几种交 流电的波形。复习提问ETU交流方淮妊盘盘就波晤图2.1直流电和交流电的波形教案纸附页第1页教学内容、方法、过程和板书设计教学追 记2.1.2正弦交流电相关量1. 周期：交流电变化一个循环所需要的时 间，如图2.3所示

29、。2. 频率：交流电在单位时间内（每秒钟） 完成的周期数，单位是赫兹（Hz）。频率和 周期是互为倒数，即图2.3正弦交流电的波形3. 角频率：单位时间内变化的角度（以弧 度为单位）,单位是弧度/秒（rad s）。角频率 与周期T、频率f之间的关系为=2 f例2.1我国供电电源的频率为50 Hz,称 为工业标准频率，简称工频，其周期为多少？ 角频率为多少？解T =丄=丄 s= 0.02 sf 50=2 n f = 2 乂 3.14 汉 50 rad ， s = 314 rad， s 即工频50 Hz的交流电，每0.02 s钟变化一个 循环，每秒钟变化50个循环。教案纸附页第2页教学内容、方法、过

30、程和板书设计教学追 记例2.2我国生活用电是220 V交流电， 其最大值为多少？解Um 二V2 U= L 220 V = 311 V7 相位：正弦交流电流在每一时刻都是变 化的，(3 t+p0)是该正弦交流电流在t时刻 所对应的角度。8 初相角：t= 0所对应的角度0。9 相位差：两个同频正弦交流电的相位之 差。=(t+01 )(t+02 )八 01 -02若0：二时，波形如图2.5 (a)所示， i1总比i2先经过对应的最大值和零值，这时就 称i1超前i角(或称i2滞后i1角)。若0时，波形如图2.5 (b)所示，称为i1滞后于i2 (或称i2超前i1)o若 =0时，波形如图2.5 (c)所示，称为 i1与i2相位相同，简称同相。若时，波形如图2.5 (d)所示，称为i1与i2相位相反，简称反