电工基础第二版教学的指南与教（学）案

电路的基本概念和基本定律

L1电路

设计课时2课时

教学目的：授课形式：

1.理解电能应用及优越性

2.理解理想元件和电路模型的概念讨论、讲授

3.了解电路组成、电路三种状态及特点

教学重点：授课对象

1.电路及各部分的作用

2.电路的三种状态

教学难点：

理解理想元件及电路模型的概念

教学内容参考教法

课程介绍.作为新设课程应让学生对

电扇基础（电路理论）是研究电路组成及所需遵循规律的科学。学生对学科有初步认识

而电工基础是一门实践性较强的专业技术基础课程，其目的和任务是

使学生获得电工技术方面的基本理论、基本知识和基本技能，为后继

课程学习打下基础。

学习意义：电能应用的广泛性并具有无可比拟优越性从生活、学习、国防及科

优越性体现在：［1］便于转换；［2］便于传输和分配；技等方面加以说明

［3］便于控制

学习方法：［1］理解物理概念、基本理论、工作原理和分析方法可结合投影加以说明

［2］通过习题巩固和加深对所学理论的理解。培养分

析和应用能力；

［3］通过实验巩固所学理论、训练操作技能、培养实

践能力和严谨科学作风。

板书

由简单的手电筒为例引入课题：电路

电路的组成：

口］电路：由实际元件按一定方式连接，以形成电流的通路。

一般电路由电源、用电器、导线和开关等组成的闭合回路

分类：一类是对信号的变换、传输和处理电路（一般意义下弱电）例：测量、放大电路

一类是对能量的转换与传输及分配电路（强电）例：变压器、发电设备

结合实用手电电路说明：实物结构图投影

电路组成：电源、连接导线、控制器件和负载，均为实际元件可简介电源的分类：

⑴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交流、直流电源

电路、只含直流电源的直流电路。常见直流电源：干电池、

蓄电池及稳压电源等

{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

{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L：J

在电路中往往还存在保护设施，起到电路异常时保证电路安全。

［2］理想模型意义：

电路理论内容包括分析和研究电路中所发生的电磁现象与过

程，探讨电路的基本规律和计算方法。可结合实物：（1）绕线电

实际器件的物理过程十分复杂且与电磁有关，性能方程相当复杂；阻存在电感及线匝间的分

布电容，而主要性质电阻

在分析中常略去元件的次要物理因素，突出重点抓主要矛盾，把实际

（2）电感线圈：线匝间

元件视作只具有主要物理性质的理想元件。分布电容及导线的体电阻

把实际电路抽象成是全部由理想元件的组合称理想电路（或电路此处宜简不宜复杂，

模型），是对实际电路的近似等效。简要说明即可

常见理想元件：电阻、电容、电感元件，电压源、电流源、受控源元

件和耦合电感元件等（包括导线）

说明：本课程后续内容无特殊说明所涉及到的电路均为理想模型

板书

二、电路图画简单手电筒对应的电路

定义：用电路元件规定的符号来表示电路连接情况的图称电路图；图说明

或称电路原理图可采用投影方式节省时间

强调符号及画法要遵循国家颁布的相关标准注意电位器用法

结合表L1简介常见元件或表示连接的符号,要求学生能够认识.无铁芯、有铁芯电感；

不熟悉的在应用和学习中掌握.交叉、不交叉连接的区别。

教学中强调画图的规范，

三、电路的三种状态：铅笔及工具必备

分别为：有载状态、短路状态及开路状态。投影电路

结合P3图1-2说明

{1}有载状态（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。可结合实际说明实践中检

测需要，部分电路被导线

{2}开路状态（断路）：电路断开，无电流通过。特点：1=0

短接，常称部分电路短路

⑶短路状态（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。

—।—>—L-

上述特点有待后续进一步补充。

部分电路短路图

总、结：

通过本节学习

[1]能对电能的运用和学习方法有个初步的认识

[2]理解电路分析研究的对象理想元件及构成的电路模型

[3]熟悉常用电路符号及电路的三种状态

作业：

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实践性作业：No4

电路的基本概念和基本定律

1.2电路中的基本物理量｛1｝

设计课时2课时

数学目的：授课形式：

1.理解电流产生及条件、电压的物理意义

2.掌握电流、电压参考方向讨论、讲授

3.掌握电流、电压的简单计算

数学重点：授课对象

1.电流、电压参考方向

2.电流形成条件、电流和电压的计算

教学难点：

电流、电压的参考方向

教学内容参考教法

复习及引题：

电路的三种状态，重点短路状态的危害性和防止措施：加装熔断

器，实物讲解熔断器结构，结合已学知识讨论其工作原理结合上节实践性作业，展

开讨论加深对电路状态及

总结:电流大，产生热量使其温度达到熔点，熔断保护电路作用

熔断器的深刻理解

引导电路中电流如何产生及影响因素引入课题

一、电流

［1］电流现象：

定义：带电粒子（自由电荷）的定向移动形成电流结合匀强电场，说明电场

形成原因：投影P4图13:自由电荷在无电场区域，自由无规则热及不同电荷爱电场力方向

可细述金属、酸等溶液自

运动；在电场中受电场力作用，同种电荷受同向电场力，向同一方向

由电荷形态及电场中运动

运动。方式

进一步说明电流的条件：

［1］存在自由电荷｛内因｝

［2］导体两端保持一定电压（电位差）｛外因｝简要说明电路中电流既表

电流在电路的表现：热、磁、化学效应。示电流现象又表示衡量电

流强弱的物理量

［2］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Y;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库板书换算关系并举例讲解

仑，则电流为1安培。表示A注意科学计数法的运用

介绍：毫安（mA）微安（uA）:

［3］电流的方向：可叙述原因是正、负电荷

规定：电路中正电荷定向移动的方向。向不同方向运动

简述金属导体、酸、碱、盐等溶液形成电流的方向（讨论）

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，碱地

采用选取参考方向的方法：

步骤：［1］分析电路时，任选一个参考方向板图说明参考方向标注

［2］实际电流可能和参考电流同向或反向，电流引入代数量方法

表示：分析计算结果为正，表明实际方向同参考方向，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

结自右图：I参考方向，若电流分别为I=-3A及I=12A时电流大小和—>I

实际方向。——1____i—

学生练习：投影P5图『6,学生练习，讲解共性错误

简介图像法表示是电工分

［4］电流分类及表示：

析的一种手段

投影图1-5,说明电流分类为考虑电子技术有必要简

直流电流：强调大写字母I的表示介脉动直流电流；

交流电流:4'写字母表示：I交直流电流及表示｛区别

交流电流在于下标的大小

［5］电流计算实例：写｝

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：I=q/t=0.05C/5S=0.01A=10mA

二、电压板书：电压、电位差

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)

［1］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强调：电场力

简介单位：千伏、伏特、

定义式：UAB=W/Q

毫伏

分类：直流U、交流u、交直流(小写符号大下标)

［2］电压方向：简要提及电位概念

说明：+e由A点运动到B点时，该电荷失去能量，A点高电位，B

点低电位，即电压降；+e由A点运动到B点时，该电荷获得能量，则

A点低电位，B点高电位，即电压升。

电压的方向，习惯上规定：电压的实际方向是高电位指向低电位方

向，即电压降方向。

类比电流,电压亦采用参考方向表示：三种表示形式｛1｝箭头；｛2｝++U_

高电位、-低电位⑶形同加下标形式°1____io(A)

R

同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1~~o(B)

［3］关联参考方向：R

aUIBb

电压参考方向与电流参考方向相一致称关联参考方向。01___\o(C)

R

1+U.可根据需要说明关联参考

举例画图说明一y=>—方向所有物理定律为定义

否则为非关联参考方向式形式,例V=I*R

［4］应用：而非关联参考方向加负

例［1］电压参考极性见右图，若lh=5V,LB=-3V,说明实际电压极性。号：V=-I*R

分析解答：略+Ui_

°1____io(A)

R

例［2］设一正电荷的电荷量为0.003C,它在电场中由a点移到b点时，aU>Bb

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0\____\o(B)

R

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：⑴UAB=WAI,/Q=20V

(2)=Q.UAB=0.8J

总结:

［1］正确理解电压、电流方向，并能结合参考方向判定实际方向

［2］要求能熟练进行运用电流、电压定义式的计算

作业：

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第一章电路的基本概念和基本定律

1.2电路中基本物理量{2}

设计课时2课时

教学目的：授课方式

理解零电位点及电位的概念

掌握电位的计算方法多媒体教学

教学重点：授课对象

电位的概念

电位的计算方法

教学难点：

电位的计算方法

教学内容参考教法

复习［1］电流定义，计算公式一复习提问：

［2］电压定义、定义公式、表示及参考方向

［3］判断关联与非关联参考方向

在复习电压基础上结合右图投影说明：在简单电路电路工作状态用U、VI中m由wFlv4

I表示非常明显、直观，但是对于复杂电路如图，用电压、电流表示则VIIV5V9

存在繁杂的缺点，需要众多电压、电流符号。在复杂电路特别是电子H

+VI0-

电路中采用电位表示。

电子投影：复杂电路图

新授内容：分析：十二个元件用电压

一、电位表示至少需要12个电［E

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，称可类比水位、高度表示

为该点相对于参考点的电位。

2.零电位点：强调电位也是电压，但为

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相对于参考点电压

零，即K=0o

注意说明：

［1］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；

解释，公共线：因电子电路

(2)在电子线路中，常选公共线或机壳作为电位参考点。元件的联结常汇集于一公

(3)电路分析中常选择电源的两极之一，最常见是负极。共端

［3］在电路图中通常用符号表示零电位点。机壳:一般要求接地处壬里。

3.电位定义：+—

C□1)

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的电位乐就是该点到电位参考点A的电压，也r-：自

即M、A两点间的电位差(即电压)，即BE

UM=UMA

说明：口］电位是代数量、有正负值之分，正值表明电位高于零电位，

结合如三种取值〉0、＜0、

反之低于0，等于。则两点等电位。二0的说明

［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：即如=匕-K

4.采用电位的分析方法优点：

［1］简洁方便，所以在复杂电路中和工程上和分析广泛应用。结合上图比较用电压描述至

［2］测量方便，工程中可用万用电表电压档即可测定，方法是黑表少需要12个，而采用电位表

棒接于选定的零电位点，红表棒接触待测点。根据指针偏转方向确定示则仅需8个，且可方便转

换成所有电压，

电位正、负值，读数为电位大小。

可采用演示实验或多媒体示

5.电位与零电位的关系｛结合实例说明｝教

【例题】如图电路,已知：A=应=6C,%=2Q,11=1.5AM=0.5A,石=1A。为进一步巩固可安排实验

求a,b,c三点的电位匕.以匕、匾。

解:选d点为零电位点，通过实例说明

a点电位：%=爆=兆A+兄4=10V,但只要初步了解，具体计算

b点电位：肥=几=尼A=2CxO.5A=1V方法后继课程介绍

c点电位：匕=爆=-凡乙+吊4=-5V

电压如=匕一八=10V-IV=9V

改选b点为零电位点，K=0

a点电位：匕=如=加/=9V,4

c点电位：匕=禽=-%心=-6V

电压如=匕一/=9V-0V=9V

分析：参考点因人而异，不同的零电位点，相应点电位会不相同，与

零电位点有关；而任意两点间电压值即两点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.

一由能.

一；.电功的计算公式

电能即电功，结合电压的定义及公式，说明电场为做功公式

W=Uq=Ult

纯电阻电路后续

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）举例简介换算

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？

讨论，学生讲解

若平均每天使用2.5小时,电价每千瓦时0.42元,求每月30天计

应付出电费？

解题：I=P/U=O.18At=2.5*30=75H

W=Pt=O.04KW*75H=3KWHM=3*0.42元=1.26元

三、电功率：

作用：衡量电流做功快慢的物理量此处可根据需要引入关联及

定义：单位时间内电流所做的功的大小非关联参考方向下的功率计

P=W/T=UI算及元件性质的判断

说明：电功率大小和电压及电流成正比

单位：千瓦（KW）、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.

投影习'题：一个电阻10C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？

总结，

‘°通过本节学习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。

作业：

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第一章电路的基本基本概念和基本定律

1.3—4电源与电源电动势电阻

设计课时2课时

教学目的：授课形式：

理解直流电源的工作原理及电阻形成、影响因素

正确理解电动势定义及电压关系讲授、讨论

掌握电阻定律及电阻与温度的关系的计算

教学重点：授课对象

电动势、端电压的关系

全电路欧姆定律及应用

教学难点：

电源、非静电力的作用

教学内容参考教法

复习引题：

提问形成电流的条件引入保持导体间电压的装置是电源，讨论电源

的种类，引入课题：电源及电源电动势

课时1新授内容：L3电源与电源电动势

一、电源定义及分类［概括］

把其它形式的能转化为电能的装置称电源结合阅读材料简介新型蓄

电源分类：常见电池和发电机。电池分干电池和蓄电池电池或要求课后学生自习

R

板图简单电路：说明：{1}内电路：电源内部的电路

外电路：电源外部的电路

{2}A是电源正极、B是电源负极

；I11=3!

说明:电源的作用就是把正电荷从负极移送到正极、或杼负电荷由

正极移送到负极，为分析方便之见，采用前者正电荷说法说明。

二、电源工作原理：以干电池为例说明强调非静电力作用

{1}非静电力：电池内电场的方向是由+极到-极，正电荷要由-移说明：干电池是揩化学能

到+,须存在一种力反抗静电场的力，即非静电力。转化为电能

发电机是揩机械能转化为

不同电源非静电力不同，电池：化学能发电机：电磁能

电能

{2}工作过程：

外电路开路，非静电力将正电荷由-到+,两极呈异种电荷积聚，

形成由+到-的电场，静电力呈加强趋势，一定时两力平衡，两极建立

起一定电压

若外电路通路状态，正电荷由外电路+到-,与负极电荷中和，电

场减弱，平衡被破坏，非静电力战胜静电力，再次将正电荷拉向+极

该过程中非静电力要做功，循环往复，不断将其他形式能转化为电能。

电源就是将其它形式能转化成电能的装置

结论：投影结论

(1)同一电源，非静电力将一定量正电荷由-到+所做功一定，不

同电源，非静电力将相同量正电荷由-到+所做功不一定相同

(2)在移送同样多电荷情况下做的功越多，电源把其它形式能转

化为电能的本领越强，用电动势表示

三、电动势

'定义：电源内部非静电力把正电荷从负极经电源内部移送到正极

所做的功与被送电荷量的比值称电源电动势板书

定义公式：E=W/Q可比较电压公式说明电动

单位说明：同电压单位势单位

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板图电动势方向标注

向正极。AA

［3］干电池电动势1.5V,蓄电池2V正版

四、电动势与电压的异同rui.UU

相同：两单位及定义公式形式相同.断L-

不同：｛1｝物理意义不同，电动势反映非静电力，电压反映电场力说明单位及定义公式形式

做功的本领。相同

｛2｝一电源，既有电压又有电动势，电动势仅存在于内部，

而电压既存在于电源内部，又存在于电源外部。

电源电动势在数值上等于电源两端的开路电压可简介测定方法，全电路

｛3｝电动势与电压的方向相反，电动势由电源内部负极指向欧姆定律中进一步阐述

正极，而电压由正极指向负极。

板书

由电路中起连接作用的导体引入课题：1.4电阻

课时2新授内容：1.4电阻

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提问形式

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、影响导体电阻的因素：讨论总结

影响因素有：L、S、P及温度t可结合深夜打开白炽电灯

易损坏说明

［1］电阻定律：

内容：略投影简介

公式：R=pL/S

P电阻率C.m;说明p与导体几何形状无关，只与材料性质及所处

条件（温度）有关.

材料导电性能分类：｛1｝导体P<106Q.m板书

｛2｝绝缘体p>107C.m

｛3｝半导体p介于上两者之间

｛4｝超导体p=0

说明:电阻率越大,导电性能越差.

［2］电阻与温度关系:

温度影响原因：｛1｝温度升高，热运动加剧，碰撞更频繁；

｛2｝温度升高，带电质点数增加更易导电。

电阻随温度变化，取决两者中谁主导且不同材料受温度影响不同。

分类说明：

｛1｝一般金属导体，自由电子数几乎不随温度变化，而碰撞

次数反而增加，故温度升高，电阻加大.

应用：电阻温度计，钳丝范围（-263一—lOOO't）

⑵少数合金电阻，几乎不受温度影响

｛3｝超导体：在极低温下一些合金和金属氧化物电阻忽然消

失为。的现象，称超导现象。

温度系数a—衡量温度的影响：

定义：温度每升高1℃时电阻所变化的数值与原来电阻值的比

值。单位1/°C

注意是平均值,上式为

定义式：a=（R2-R1）/R1（t2-ti）a

即：R2=RI［1+a（ta-ti）］近似式

三、电阻器：简介或要求学生看阅读材

J

{1}分类：固定电阻、可变电阻（电位器）料

{2）结构分类：膜式（碳式、金属膜）、绕线

{3}标称：直标、文字符号、色标

四、应用举例：

［1］一电炉，炉丝长50M,银错丝，若电阻5欧，问截面积多大？［电阻讨论，提问

率为1.1*10-6欧米］

解：S=pL/R=1.1*10-5欧

［2］测定电机温度,工作前电阻值0.15欧，（20度室温），运行后,电阻值

0.17欧,求此电机内部温度（铜导线）温度系数查表

解查表a=4.1*10-31/t

t产（R2-RI）/R.a+t>=52°C

总结：

‘°通过本节学习，要能正确理解非静电力的作用及电动势概念，注

意区分电压、电动势；掌握电阻定律及温度对电阻的影响，并在熟练运

用电阻定律进行计算.

作业:

Page26Noll.12、13

第一章电路的基本概念和基本定律

L5欧姆定律

设计课时2课时

教学目的：授课形式：

［1］掌握部分电路欧姆定律及电阻伏安特性

［2］掌握全电路欧姆定律、理解电源的外特性讨论、讲授

［3］熟悉电阻电路电功、功率计算

教学重点：授课对象

电阻的伏安特性

全电路欧姆定律

教学难点：

全电路欧姆定律及电源外特性

教学内容参考教法

采用直接引题：电路中最重要基本定律之一欧姆定律，用于确定基本说明部分电路即电路的一

电路中电压与电流关系部分，非完整电路工作状

态由该部分电路两端电压

1.1部分电路欧姆定律：

及电流反映

{1}内容：导体中的电流与它两端的电压成正比，与导体的电阻成

反比

表达式形式：I=U/R可适当补充关联参考方向

或：U=IR及非关联参考方向下两种

单位：分别安培、伏特、欧姆形式

{2}注意事项：变化R=U/IR是导体属性，不能理解为与电压成正

比，与电流成反比。

1.2电阻的伏安特性：/

导体电压、电流间的关系称伏安特性

表示形式伏安特性曲线：横坐标为电压、纵坐标为电流

根据伏安特性分类：线性电阻

非线性电阻如：二极管

1.3欧姆定律运用：

举例：某一线性电阻，两端电压15V,电流3A,当电流上升到5A时，

电压多大，电阻为几欧姆？

分析：［1］线性电阻不变，未特殊说明均为线性

［2］电压与电流成正比

解题过程:R=15V/3A=5C工

U=5A*5Q=25Q

学生练习板演：电阻中电流随电压变化,若电阻5欧，作出电流随电压

变化曲线,电阻若增大到10欧,曲线如何变化，若减小到2.5欧，又如

何？

分析见右图：强调画法，过原点，两点确定直线，另设一电压，可结合上图说明斜率与电

求电流，找对应点。演练一条，学生练习。阻关系，进一步引伸坐标

系U.I交换

2.1全电路欧姆定律（闭合电路欧姆定律）全电路：含有电源的闭合

结合电源说明：内电路亦有电阻，内电阻，小r表示电路，如下图

内电路表示成电动势串内阻形式

I

TR

律决定

焦耳定

定律及

与守恒

量转化

可由能

律：

循规

应遵

电流

电路

闭合

q=Eit

：归E

做功

电力

非静

电源