电工电子技术教案(封皮第一章)

1、罗定职业技术学院教案20092010学年 第1学期课程名称 电工电子技术授课对象09级数控技术、09数控设备主讲教师 符特教师系室机电工程系数控教研室选用教材电工电子技术基础第 1 版谷立新 西南师范大学出版社学时/学分 60 学时/ 3学分罗定职业技术学院2009 年8月一、课程的性质与任务本课程是高等工科学校非电类专业的一门技术基础课。电工电子技术发展非常迅速，应用极为广泛，并且日益渗透到其它各学科领域， 在我国社会主义现代 化建设中占有重要的地位。通过本课程的实习实训，使学生能在学习理论知识的 基础上掌握交直流电路、模拟电路和数字电路的实践操作过程， 掌握简单电路的 构成和分析方法，为学

2、习后续课程的学习以及从事本专业的工程技术工作和科学 研究打下必要的基础。二、课程教学目标通过本课程的教学，应使学生达到下列基本要求：1、使学生获得电工电子技术的基本理论、基本知识和基本技能；2、使学生了解电工电子技术发展概况和应用前景；3、培养学生分析、解决问题的能力和实践技能。三、学时分配表教学 内容课 时分 配讲授实践课小计第1章直流电路88第2章线性电路的暂态过程88第3章正弦交流电路88第4章 三相交流电路及其应用66第5早放大器基础66第6章 集成运算放大器及其应用66第7章直流稳压电源44第8章 门电路和组合逻辑电路88第9章 触发器和时序逻辑电路66合计6060四、教材电工电子技

3、术基础第1版谷立新西南师范大学出版社五、几点说明1、课堂讲授：在多媒体课室利用实物及实物投影仪、多媒体课件和课堂板书等授课。根据专业特点，理论联系实际，采用简洁、直观、形象的教学方式。2、考核方式：采用平时考查和期末考试相结合的方式。3、能力培养要求： 着重培养学生的自学能力、 分析问题及解决问题的能力。 使学生通过本课程的学习， 获得电工电子技术的基本理论、 基本知识和基本技能， 了解电工电子技术发展概况和应用前景。罗定职业技术学院教案第1 次课教学课型：理论课实验课 习题课 实践课 技能课其它主要教学内容（注明：重点 * # 难点）：电路及各部分的作用*电路的三种状态*电流、电压参考方向*

4、电路的基本物理量*理解理想元件及电路模型的概念 #电流、电压的参考方向 # 教学目的要求：掌握电路模型、电路的基本物理量，会使用参考方向、电路的状态、电位的计算。教学方法和教学手段：课堂讲授讨论、思考题、作业：参考方向的选取电动势与电压的异同参考资料：多媒体材料，网络资料讲稿内 容备注第一章直流电路1.1电路的基本概念一、电路的组成：电路：由电气设备和兀器件按一定方式连接起来的整体，它提供电流流通的路径。一般电路由电源、负载、导线和开关等组成的闭合回路电路的主要功能：可简介电源的分类：(1)进行能量的传输、转换和分配；交流、直流电源(2)进行信号的传递、存储和处理。常见直流电源：干电池、结合实

5、用手电电路说明：蓄电池及稳压电源等电路组成：电源、连接导线、控制器件和负载，均为实际兀件(1)电源：其它形式能转化为电能的装置，简介含交流电源的交流电I®1路、只含直流电源的直流电路。(2)用电器：(负载)电能转化为其它形式能的设备，例白炽灯、电吹风等L-HI_M_I(3)导线：由金属线，铜或铝等材料制成，起连接电路、输送和分配电能作用(4)控制设备一开关：用来接通或断开电路在电路中往往还存在保护设施，起到电路异常时保证电路女全。二、电路图定义：用电路兀件规定的符号来表示电路连接情况的图称电路图；或称电路原理图强调符号及画法要遵循国家颁布的相关标准结合P2图1-2简介常见兀件或表示连

6、接的符号，要求学生能够认识不熟悉的在应用和学习中掌握三、电路的三种状态：分别为：有载状态、短路状态及开路状态。结合P2图1-2说明(1)有载工作状态(通路或闭路)：电路各部分连接成闭合回路，有电流通过负载，能正常工作。(2)开路工作状态(断路)：电路断开，无电流通过。特点：I-O(3)短路工作状态(捷路)：未经用电器，直接由导线将电源正负极连接，称短路；由于电流过大，损坏电源不允许。上述特点有待后续进一步补充。1.2电路中的基本物理量一、电流1.电流定义：带电粒子(自由电荷)的定向移动形成电流。电流强度：简称电流定义：单位时间通过导体横载面的电荷量定义式：I-q/t单位及换算：电量单位：库仑-

7、C;时间：秒-s;电流单位：安培-A安培的定义：若1秒内通过导体横截面的电荷量为1库仑，则电流为1安培。表示A介绍：毫安（mA微安（UA）:2.电流的方向：规定：电路中正电荷定向移动的方向。参考方向：必要性，研究具体电路，往往难以判断电流的实际方向， 采用选取参考方向的方法：步骤：1分析电路时，任选一个参考方向2实际电流可能和参考电流冋向或反向，电流引入代数量表示：分析计算结果为正，表明实际方向冋参考方向，为负，反向。注意：1未选参考方向，正负无意义2今后相关电路电流均为参考方向，不一定是实际方向 结合右图：I参考方向，若电流分别为I-3A及I=12A时电流大小和实际方向。电流分类及表示：直流

8、电流：强调大写字母 I的表示交流电流：小写字母表示：I电流计算实例：举例：5秒种内通过导体横截面的电量为0.05库仑求电流大小，折合多少mA解：l-qt-0.05C5S-0.01A-10mA二、电压1. 物理意义：电荷在运动过程中能量的得失是因为电场力的作用，为 衡量电场力做功的能力引入电压（又名电位差）定义：把单位正电荷由 A点经任意路径运动到 B点时，该电荷获得或 失去的能量定义为电压，符号U定义式：U AB - W / Q分类：直流 U交流U、交直流（小写符号大下标）2. 电压方向：说明：+e由A点运动到B点时，该电荷失去能量， A点咼电位，B 点低电位，即电压降；+e由A点运动到B点时

9、，该电荷获得能量，则 A 点低电位，B点咼电位，即电压升。电压的方向，习惯上规定：电压的实际方向是咼电位指向低电位方向， 即电压降方向。类比电流，电压亦米用参考方向表示：一种表示形式1刖头；2+高电位、-低电位3形同UB下标形式冋样用代数量表示实际电压方向与参考方向间关系例：若右图（A）中U-12V则实际电压方向与参考电压相反 关联参考方向：电压参考方向与电流参考方向相 致称关联参考方向。I + U -举例画图说明否则为非关联参考方向应用：> I 1I+U-oFO CA)RU、0IO (B)RaUlEbC-f1°(C)R可根据需要说明关联参例1电压参考极性见右图，若 U-5V,

10、 ,B-3V ,说明实际电压极性。 分析解答：略例2设一正电何的电何里为 0.003C,匕在电场中由a点移到b点时,电场 力所做的功为 0.06J,试求a和b点间的电压？另有一正电荷的电荷量为 0.04C,同样在电场中由a点移到b点时,电场力所做的功多大？解： UAB = WAB / Q = 20V(2) WAB = Q.Uab = 0.8J三、电位电位的表示：和研究液体内部一样， 电路分析中，我们常指定电路中 的某一点为参考点，其它各点相对于该参考点的电压降， 称为该点相对于 参考点的电位。1. 零电位点：上述所选定的参考点，称为零电位点，也就是规定该点的电位为零，即 V= 0。注意说明：1

11、由于是参考点，故可以任意选择；2一般常见选取方法：(1)在工程中常选大地作为电位参考点；(2)在电子线路中，常选公共线或机冗作为电位参考点。(3)电路分析中常选择电源的两极之一，最常见是负极。3在电路图中通常用符号“丄”表示零电位点。2. 电位定义：在确定了零电位点后我们可进一步明确电位的定义：电路中某一点 M的电位LM就是该点到电位参考点 A的电压，也即MA两点间的电位差(即电压)，即Ul = LUia说明：1电位是代数量、有正负值之分，正值表明电位咼于零电位，反之低于0 ,等于0则两点等电位。2单位同电压一样为伏特。3任意两点间电压也即为两点间电位差：即Uab = VS - Vb3 采用电

12、位的分析方法优点：1简洁方便，所以在复杂电路中和工程上和分析广泛应用。2测量方便，工程中可用万用电表电压档即可测定，方法是黑表棒接于选疋的零电位点，红表棒接触待测点。根据指针偏转方向确疋电位正、 负值，读数为电位大小。【例题】如图电路，已知：R=F2= 6 ,F3 = 2 , I1=1.5A, 13=0.5A, I 2=1Ao 求a,b,c 三点的电位 V V V、5。解：选d点为零电位点，a 点电位：Vl = Lad= R I 1+ F I 3= 10V ,b 点电位：V) = Uba= R 3 I3= 2 × 0.5A= 1 VC 点电位：V) = U Cd=- R 2 I2 +

13、 F3 I 3 = 5V电压 Uab=v V3 = 10V - 1V = 9V考方向所有物理定律为 定义式形式，例V=I*R 而非关联参考方向加负 号：V=-I*R+Ul-一匚二I(A)Xa%bF¾(B) R通过实例说明 但只要初步了解，具体计 算方法后继课程介绍- -,IJ4改选b点为零电位点， V） =Oa 点电位：VS = UIb = R I i = 9 V ,C 点电位：VC = UCb = - R 2 I 2 = 6V电压 Uab=VS- V3 = 9 V - OV = 9V分析：参考点因人而异，不冋的零电位点，相应点电位会不相冋，与零电 位点有关；而任意两点间电压值即两点

14、间的电位差不应发生改变。结论：1电位是相对的，相对于参考点，2电压是绝对的与参考点选取无关.四、电动势定义：电动势是衡量外力即非静电力做功能力的物理量。外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。所做的功与被送电荷量的比值称电源电动势。电动势的实际方向与电压实际方向相反，规定为由负极指向正极。单位说明：同电压单位。说明：1每个电源的电动势由电源自身决定，与外电路无关；2电动势标量，各电流一样有规定方向，自负极由电源内部指 向正极；3干电池电动势 1.5V,蓄电池2V。五、电功率作用：衡量电流做功快慢的物理量定义：单位时间内电流所做的功的大小P = W / T

15、= U I说明：电功率大小和电压及电流成正比单位：千瓦（KV）瓦特（W工程上功率可用瓦特表测量，而电功用电能表（瓦时表）测量 学生练习：一个电阻10的电阻通过0.5A电流，电阻消耗功率多大？一个20 电阻接于16V的电压上，所消耗功率又为多大？六、电能1. 电功的计算公式电能即电功，结合电压的定义及公式，说明电场力做功公式W = U q = UIt焦耳定律：电流所做的功与通过导体的电流I、两端电压U及通电时间t成正比。2. 电功的单位：焦耳及千瓦时（度）3. 电流做功的实质：电能转化为其它形式的能的过程。4. 应用举例：一 220V, 40W白炽灯，接于220V电压，求取用电流？ 若平均每天使

16、用2.5小时，电价每千瓦时0.78兀,求每月30天计应付出 电费？解题：l=PU=0.18At=2.5*30=75HW=Pt=0.04KW*75H=3KWH M=3*0.78元=2.34 元通过本节学习：1理解电路分析研究的对象理想元件及构成的电路模型dW e-dq熟悉常用电路符号及电路的三种状态；2 正确理解电压、电流方向，并能结合参考方向判疋头际方向 要求能熟练进行运用电流、电压定义式的计算；3 正确理解电位的概念及表示方法、电位与电压的关系，进一步掌 握电功及电功率计算；4 能对电能的运用和学习方法有个初步的认识。罗定职业技术学院教案第2 次课教学课型：理论课实验课习题课 实践课技能课

17、其它主要教学内容（注明：重点 * # 难点）：电容及电容元件概念，充放电过程中电压及电流变化规律*电感及电感元件概念，充放电过程中电压及电流变化规律*实际电源和理想电源的伏安特性*#教学目的要求：掌握电路的基本元件教学方法和教学手段：课堂讲授讨论、思考题、作业：电容、电感的充放电过程参考资料：多媒体材料，网络资料横坐备注电阻可简讲，着重讲电容 和电感讲 稿 内 容一、电阻元件（一）电阻定义及形成原因：定义：导体对电流的阻碍作用的性质形成原因：自由电荷在电压电场作用下定向移动与围绕平衡位置无 规则振动的物质微粒碰撞形成对电流的阻碍。（二）电阻的伏安特性：导体电压、电流间的关系称伏安特性，表示形式

18、伏安特性曲线：标为电压、纵坐标为电流。（三）电阻元件上消耗的能量与功率电功计算公式：W = UIt结合欧姆定律I = U/R得：W = I Rt = U /R × t实质纯电阻电路吸收的电能全部转化为热能 白炽灯功率的表示形式“ 220V、40W及含义二、电容元件（一）1.结构：两个彼此靠近又相互绝缘的导体，就构成了一个电容器。 这对导体叫电容器的两个极板。2. 种类：电容器按其电容量是否可变，可分为固定电容器和可变电容器，可变电容器还包括半可变电容器，它们在电路中的符号参见下表1。1固定电容器的电容量是固定不变的，它的性能和用途与两极板间 的介质有关。按介质分类：有云母、陶瓷、金属

19、氧化膜、纸介质、铝电解质电容等。电解电容器是有正负极之分的，使用时不可将极性接反或接到交流电 路中，否则会将电解电容器击穿。2电容量在一定范围内可调的电容器叫可变电容器。半可变电容器 又叫微调电容。常用的电容器见下图1-1所示。简介3. 作用：电容器是储存和容纳电荷的装置，也是储存电场能量的装置。 电容器每个极板上所储存的电荷的量叫电容器的电量。1将电容器两极板分别接到电源的正负极上，使电容器两极板分别 带上等量异号电荷，这个过程叫电容器的充电过程。电容器充电后，极板间有电场和电压。2用一根导线将电容器两极板相连，两极板上正负电荷中和，电容 器失去电量，这个过程称为电容器的放电过程。表1电容器

20、在电路中的符号名 称电容器电解电容器半可变电容器可变 电容器双连可变电容器图形符号丄 T+ |（有极性 _!呼极性1J/ JZT JT<c)图1-14 平行板电容器：由两块相互平行、靠得很近、彼此绝缘的金属板所组成的电容器，叫平行板电容器。是一种最简单的电容器。右图为平板电容器的示意图。（二）电容C结合平行板电容器说明：当电容器极板上所带的电量Q增加或减少时，两极板间的电压 U也随之增加或减少，但 Q与 U的比值是一个恒量， 不同的电容器，QU的值不同。说明QU的值可用于反映电容的特性C=Q电容器所带电量与两极板间电压之比，称为电容器的电容电容反映了电容器储存电荷能力的大小，它只与电容本

21、身的性质有 关，与电容器所带的电量及电容器两极板间的电压无关。计算单位：电容的单位有法拉（F）、微法（F）、皮法（PF），它们之间的关系为6 121 F = 10F = 10PF（三）电容的充放电过程结合电路图进一步分析充放电规律：充电：说明当 S打向1时电路处于充电过程：1 充电过程中，随着电容器两极板上所带的电荷量的增加，电容器 两端电压逐渐增大，充电电流逐渐减小；2 当充电结束时，电流为零，电容器两端电压：UC = E3 强调电压随电荷量变化，电压不能突变。放电：同上结合电路图分析说明当S打向2时电路处于放电过程：放电过程中，随着电容器极板上电量的减少，电容器两端电压逐 渐减小，放电电流

22、也逐渐减小直至为零，此时放电过程结束。充放电过程中，电容器极板上储存的电荷发生了变化，电路中有电流 产生。其电流大小根据电流的定义为：t由q =CUC ,可得Lq=CLUC。所以i=纱=C込AtAt说明：1由于电路中电流为有限值，故电压不能突变；2 直流电路中，由于电压变化率为0,故电流为0 ,相当于开路;3 需要说明的是，电路中的电流是由于电容器充放电形成的，并非电荷直接通过了介质。（四）电容元件储存的能量电容器充电时，极板上的电荷量q逐渐增加，两板间电压 UC也在逐渐增加，电压与电荷量成正比，即q = CUt，如右图直线所示。采用数学的分析方法平研究电容的电场能:把充入电容器的总电量 q分

23、成许多小等份，每一等份的电荷量为 ：q 表示在某个很短的时间内电容器极板上增加的电量，在这段时间内，可认为电容器两端的电压为 uc，此时电源运送电荷做功为Mc-*即为这段时间内电容器所储存的能量增加的数值。-WC =UCLq当充电结束时，电容器两极板间的电压达到稳定值 UG，此时，电容器 所储存的电场能量应为整个充电过程中电源运送电荷所做的功之和， 即把 图中每一小段所做的功都加起来。利用积分的方法或图中求所围面积可得:WC1qUcWCUC式中，电容C的单位为 为G能量的单位为J。F,电压UC的单位为V,电荷量q的单位例题分析：一电容为 应电压变化为C=0.1年，直流电压对其充电，在时间间隔为

24、100微秒内相 10V，求该段时间内充电电流.L q- UCC =1100AAt At三、电感元件（一）电感器结合实物说明结构：主要导线绕制的线圈，分空心、和铁芯线圈，对 应表示符号：简介电感器的理想元件形式：忽视导线电阻，电路中为贮能性元件。（二）电感定义为表示各个线圈产生自感磁链的能力，将线圈的自感磁链与电流的比值称为线圈的自感系数，简称电感，用L表示LjLI结合电路板上元件识别及说明电感L的物理意义：是一个线圈通过单位电流时所产生的磁链。电感的单位是亨利（H）以及毫亨（mH）、微亨（H）,它们之间的关系为361 H = 10mH = 10 JH电感特点：为线圈的固有特性， 大小只由线圈本

25、身因素决定，即与线圈匝数，几何尺寸，有无铁芯及铁芯材料有关。 与有无电流及电流大无关。（三）电感元件的伏安特性结合右图电压、电流采用关联参考方向，其伏安关系:说明：电流相对时间变化率越大，电流越大，电流变化率越小电流越小，变化率为O ,则电压为0,相当于短路。直流电路中，电流变化率为 0，则电感相当于短路。直流电路中可视 作短路。+ -利用该结论可解释上述实验中电位器为何不能为0。（四）电感元件储存的能量 线圈中储存的磁场能量通过理论和实践证明：电感线圈的磁场能量与线圈所通过的电流的平方与线圈的电感的乘积成正比。WL J Ll 22当线圈中通有电流时， 线圈中就要储存磁场能量，通过线圈的电流越

26、大，储存的能量就越多；在通有相同电流的线圈中，电感越大的线圈，储 存的能量越多，因此线圈的电感也反映了它储存磁场能量的能力。电感线圈存贮的能量与电场能量相比，磁场能量和电场能量有许多相同的特点：（1）磁场能量和电场能量在电路中的转化都是可逆的。例如，随着电流的增大，线圈的磁场增强，储入的磁场能量增多；随着电流的减小，磁场减弱，磁场能量通过电磁感应的作用，又转化为电能。线圈和电容器一样是储能元件，而不是电阻类的耗能元件。（2）磁场能量的计算公式，在形式上与电场能量的计算公式相同。四、电压源电压源是指其电动势（或两端电压）保持固定不变 E或是一定的时间 函数e（t）。板书1 实际电压源是含有一定内

27、阻 ro的电压源。 对应表示形式（或符号）如右图注：电源电压、电流非关联参考方向-C)I其输出端电压或称 VAR V = E ro 图象形式：如右图：体现 V随负载的变化2 理想电压源：内阻 r。为零的电压源 电路表示形式（或符号）见图说明：理想电压源不存在，是对电源的一种抽象两重要特性：1V=E说明输出端电压等于 E,与电流大小无关；2I=任意值说明流过电流可为任意值，I由外电路决定即电压源输出的电流却与外电路有关。其VAR见图五、电流源定义：一种不断向外电路输出电流的装置实例：光电池1 实际电流源：是含有一定内阻rs的电流源。对应表示形式（或符号）图注：端电压、输出电流采用关联参考方向其输

28、出端电流VARVI=IS-S rS图象形式：见图：体现输出电流I随负载的变化2 理想电流源：内阻rs为O的电流源电路表示形式（或符号）图说明：同理想电压源一样不存在，是对电源的一种抽象两重要特性：1I=IS说明输出电流等于IS ,与电压大小无关；2V=任意值说明输出端电压可为任意值，V由外电路决定其VAR见图总结：通过本节学习要能理解电阻、电容和电感的概念、 初步了解电容和电感的充、放电特性，能够掌握电容和电感中电流与电压的变化规律；掌握电压源和电流源。TT罗定职业技术学院教案第3 次课教学课型：理论课实验课习题课 实践课技能课其它主要教学内容（注明：重点 * # 难点）：KVL和KCL及运用

29、*KVL求回路电压及开路间电压 #教学目的要求：理解电路相关概念掌握KVL和KCL并能够熟练运用教学方法和教学手段：课堂讲授讨论、思考题、作业：作业：P36 1-4 ，1-5参考资料：多媒体材料，网络资料讲 稿 内 容简述引题：1、单、复杂直流电路简单直流电路：只须运用欧姆定律和电阻串、并联电路的特点及其计算公式，就能对其进行分析和计算，称之为简单直流电路。复杂直流电路：有的电路含有多个或一个电源，不能单纯用欧姆定律或电阻串、并联的方法化简，称之为复杂直流电路。右图说明。2、电路中的两种约束关系：1 元件的伏安特性2 由电路结构所决定的约束关系。由电路结构决定的约束引入基尔霍夫定律： 新授：一

30、、电路结构中的相关术语名词：结合上图所示电路说明1. 支路：电路中具有两个端钮且通过同一电流的无分支电路。如电路中的ED AB FC均为支路，该电路的支路数目为b = 3。含电源的称有源支路，无电源的称无源支路。2. 节点：电路中三条或三条以上支路的联接点。上电路的节点为A、B两点，该电路的节点数目为n = 2 。3. 回路：电路中任一闭合的路径。电路中的CDEFC AFCBA EABDE路径均为回路，该电路的回路数目为I=3。4. 网孔：内部不含有支路的回路。 上电路中的AFCBA EABDE回路均为网孔，该电路的网孔数目为m= 2。5. 网络：在电路分析范围内网络是指包含较多元件的电路。二

31、、基尔霍夫电流定律(节点电流定律)1. 电流定律(KCL)内容1 电流定律的第一种表述：在任何时刻，电路中流入任一节点中的 电流之和，恒等于从该节点流出的电流之和，即 I流入= I流出例如图中，在节点 A上：1 +3 = I 2 + I 4 + I 52 电流定律的第二种表述：在任何时刻，电路中任一节点上的各支 路电流代数和恒等于零，即X I =O说明：运用时要设定不同方向电流的正、负值，一般可选流入节点的电流前面取"+”号，在流出节点的电流前面取"-”号，反之亦可。例如图中，在节点 A 上: I 1 - I 2 + I 3 - I 4 -I 5 = 0。若取流入为负也可。

32、略3 在使用电流定律时，必须注意：(1) 对于含有n个节点的电路，只能列出(n-1)个独立的电流方程。(2) 列节点电流方程时，只需考虑电流的参考方向，然后再带入电流的数值。为分析电路的方便，通常需要在所研究的一段电路中事先选定(即假定)电流流动的方向，叫做电流的参考方向，通常用"”号表示。电流的实际方向可根据数值的正、负来判断，当I >0时，表明电流的实际方向与所标定的参考方向一致；当I <0时，则表明电流的实际方向与所标定的参考方向相反。4 KCL的应用说明(1) 对于电路中任意假设的封闭面来说，电流定律仍然成立。如右图中，对于封闭面S来说，有I 1 + I2 = I

33、 30(2) 对于网络(电路)之间的电流关系，仍然可由电流定律判定。如 右图中，流入电路 B中的电流必等于从该电路中流出的电流。(3) 若两个网络之间只有一根导线相连，那么这根导线中一定没有电流通过。(4) 若一个网络只有一根导线与地相连，那么这根导线中一定没有电流通过。应用举例：如图所示电桥电路，已知11 = 25 mA， 13 = 16 mA， I 4 = 12 A，试求其余电阻中的电流I 2、I 5、I 6。解：在节点 a 上:I i = 12 + 13，则 12 = Ii_|3 = 25 -16 = 9 mA在节点 d 上:11 = 14 + 15，贝U 15 = Ii 14 = 25

34、 12 = 13 mA在节点 b 上：12 = 16 + 15,贝U 16 = 12 - 15 = 9 -13 = -4 mA电流I 2与I 5均为正数，表明它们的实际方向与图中所标定的参考方向相同，I6为负数，表明它的实际方向与图中所标定的参考方向相反。三、基夫尔霍电压定律(回路电压定律)1电压定律(KVL)形式之一在任何时刻，沿着电路中的任一回路绕行方向，回路中各段电压的代 数和恒等于零，即EU=O以图示电路说明基夫尔霍电压定律。沿着回路abcdea绕行方向，有UC = Uab + UIC = R11 + E ,UCe = UId + Ude = _RI 2 E>,Uea = RI

35、3则 Uc+ UCe + Uea = 0上式也可写成：RI 1 -RaI 2 + RiI 3 = -E1 + Ea结论：对于电阻电路来说， 任何时刻，在任一闭合回路中， 各段电阻上的电 压降代数和等于各电源电动势的代数和，即。' RI » E在利用IRl = E列写回路电压方程的须遵循的原则：(1) 标出各支路电流的参考方向并选择回路绕行方向(既可沿着顺时针方向绕行，也可沿着反时针方向绕行)；(2) 电阻元件的两端电压为± RI,当电流I的参考方向与回路绕行方 向一致时，选取“ +”号；反之，选取“ -”号；电源电动势为一E,当电源电动势的标定方向与回路绕行方向一致

36、时，选 取“+”号，反之应选取“-”号。2 KVL定律形式之二在任何时刻，电路中任一回路中的所有电压升之和等于该回路中所有 电压降之和。上电路：RI 1 + B + R>l 3 = R>I 2 + E23 KVL的重要应用：用于求解电路中开路两点间电压：开路间可视作一电压为Uab电路元件，选顺时针环绕方向，运用KVL得C-Rl 1 -E + E2- I 3 - R>I 2- Uab=O 移项：Uab=- Rl 1 -E1 + E2- RI 3 - R I 2 即：电路中开路两点间电压等于选定的路径上所有电压降的代数和。应用方法：根据所求开路间电压， 选择适当的路径，按由“+”

37、到“-”方向上所有电压，按电压降为正，电压升为“-”求和KF应用举例：写出右图两网孔的电压方程J卜要求用KVL两种形式分别列写两网孔中电压方程分析：强调环绕方向的选取，电压升、电压降的判定方法及“+/- ”的确AlI彳)疋 解题中采用分析与引导学生练习相结合，R11 - R22 = B- E2R2 2 + RsI 3 = E2总结：通过学习要能正确理解支路、节点、回路及网孔定义及熟悉判定，掌 握KCL内容及不同表述形式，学会应用；掌握KVL内容及不同表达形式，并学会求解开路间两点间电压。IrS罗定职业技术学院教案第4 次课教学课型：理论课实验课习题课 实践课 技能课 其它主要教学内容（注明：重

38、点 * # 难点）：初步电源的等效变换方法 *支路分析法解题方法及在复杂电路中的应用*叠加原理及其应用*#等效电源定理一一戴维南定理*#方程的列写及求解#教学目的要求：掌握电路的等效变换分析方法掌握电阻串联、并联以及混联电路的特点 了解支路电流法，叠加定理掌握戴维南定理教学方法和教学手段：课堂讲授 讨论、思考题、作业：作业：P39 1-13 ，1-15，1-17参考资料：多媒体材料，网络资料讲稿内容备注一、电阻串联电路设总电压为U电流为I、总功率为P。特点外-1.电流关系：I=I 1 = I 2 = =I nf2. 电压关系：3. 等效电阻：U = Ul + U2 + +un R =R + R

39、z + + FL电阻的串联分压及功率分配公式：结合上述三特点分析推导：1. 分压关系：UIRI2. 功率分配：-PLRIU2UnUI ' ' ' IR2RnRP2PnPdR2RnR要求熟练掌握÷ (T讨论：两只电阻 两电阻分压公式R、Ra串联时，等效电阻 R = R + R,则有I IRl1I IR211U2 _2U R1 +R2U 1U ,R1 +R2二、电阻并联电路设总电流为I、电压为U总功率为PO宀亠頁并联电阻电路中电压、电流及电阻间关系：I 刍1强调等效电阻的倒数关系：1R1 1 1 =一 +一 + . .，+一RIR2Rn介绍电阻的电导：电阻的 倒数

40、，G表示，单位：S,1.分流关系：Rl 1 = RaI 2 =RII n = RI=U西门子特例：两只电阻r、Fa并联时，+ 一、F_ - _"亠 J 亠 fl-rR1 R2并联等效电阻电导形式：衣示为R/曲等效电阻R=R1+ R2 ，G=G + G + +G有分流公式R2I2IR1II11 I ,R1 +R2I 2IR1 +R22.功率分配：RP1 = R>F2 = =FFIPn = RP = U2三、电阻混联电路1.混联电路概念：定义：在电阻电路中，既有电阻的串联关系又有电阻的并联关系，称之为电阻混联。J1H-简介：二端电路:如右图电路的-部分，对外引出两个端钮.r二端电路

41、的等效电路： 若两二端电路对外的伏安特性完全相冋，则称两二端电路等效。 对于混联电阻电路,利用电阻串、并联公式逐步化简电路，求出与之等效的电阻。2.混联电路分析步骤对混联电路的分析和计算大体上可分为以下几个步骤：1. 首先整理清楚电路中电阻串、并联关系，必要时重新画出串、并 联关系明确的电路图；2. 利用串、并联等效电阻公式计算出电路中总的等效电阻即等效电 路；3. 利用已知条件进行计算，确定电路的总电压与总电流；4. 根据电阻分压关系和分流关系，逐步推算出各支路的电流或电压。四、电路的等效变换1 等效原理：实际电源可用一个理想电压源E和一个电阻ro串联的电路模型表示，其输出电压U与输出电流I

42、之间关系为U = E -rol实际电源也可用一个理想电流源IS和一个电阻rs并联的电路模型表示，其输出电压 U与输出电流I之间关系为U = r sl s - r sl对外电路来说，实际电压源和实际电流源是相互等效的。 具体应用结合实例说明：*L4«P【例】一电路，已知电源电动势E= 6 V，内阻r0 = 0.2 '?，当接上R= 5.8'1负载时，分别用电压源模型和电流源模型计算负载消耗的功率和内阻 消耗的功率。解：(1)用电压源模型计算：,内阻的功率E2I1A ,负载消耗的功率 P- = I R= 5.8 W0 R2=I ro = 0.2 W(2) 用电流源模型计算

43、：将上述条件转化为电流源形式 电流源的电流IS =日ro = 30 A ,内阻rs = ro = 0.2rs负载中的电流 I=I s =1 A，负载消耗的功率PL=rs +RI2R = 5.8 W ,32R= I r r 0 = 168.2屮TR = 3 , R2 = 6RIc Ic 0.5A3 RR S五、支路电流法定义：以各支路电流为未知量，在已知电路结构及元件参数前提下，应用基尔霍夫定律列出独立节点电流方程和独立回路电压方程，联列方 程组求解出各支路电流，进而可确定各支路（或各兀件）的电压及功率，这种解决电路冋题的方法叫做支路电流法。说明：对于具有b条支路、n个节点的电路，可列出 （n_

44、1）个独立的电流 方程和m = b - （ n _1）个独立的电压方程。独立节点的确定可根据：在电路分析中选取一参考点，余下的则为独 立节点，数目n - 1。求解n条支路电流，须补充 m个独立网孔电压方程。方法及步骤：1 选定各支路参考电流方向及回路环绕方向（一般多电源选取大电动势方向为环绕方向，电流方向亦参照）。2 伏先列写n 1个独立节点电流方程，解 b个电流缺b （n - 1） 个方程，不足补KVL独立方程。3 列写m个网孔的KVL方程4 联列方程组求电流结合所求电流确定所需电压或功率。例：右图所示电路，已知E - 42 V , Ea = 21 V , R -12 f, R- 3 ,Ri

45、 = 6 0,试求：各支路电流丨1、I 2、丨3。分析：该电路支路数 b - 3、节点数n - 2 ,所以应列出1个节点电流方 程和2个网孔电压方程，并按照 ERl - EE列回路电压方程的方法：解（1）I 1 - 2 + 3（任一节点）（2）RI11 + Rd 2 E + E>（网孔 1）（3）R313 -RI2 -（网孔 2）代入已知数据，解得：11 - 4 A , 12 - 5 A , 13 - -1 A。电流1与I 2均为正数，表明它们的实际方向与图中所标定的参考方向 相冋，I3为负数，表明它们的实际方向与图中所标定的参考方向相反。六、叠加定理当线性电路中有几个电源共冋作用时，各支路的电流（或电压）等于各个电源分别单独作用时在该支路产生的电流（或电压）的代数和（叠加）。实质是将复杂电路转换为简单电路的分析方法在使用叠加定理分析计算电路应注意以下几点：（1）叠加定理只能用于计