电路知识教案 电工技术基础教案

课程名称电工技术基础课程类型理论课

授课内容电路和电路模型课时1课时

教学目标掌握电路的作用和构成及电路模型的概念。

教学重点知道电路和基本知识

教学难点电路的构成

教学过程

引入新课：

为满足我校非电类专业的教学要求，加快我国应用型人才培养的步伐，为把学生培

养成为具有一定电工电子技术知识和能力的高等技术人才，本教材的内容在保证必要的

基本概念和基本知识基础上，以定性分析和定量估算为主，突出实用、注重实践，注意

培养学生分析问题和解决问题的能力。例如，在学习元器件知识的同时，结合器件性能,

介绍一些实用的测试或判别方法，并结合一些电路实例，进一步培养学生的综合应用能

力。

本教材在每章后面都编写了一些经过认真筛选的习题，以便使学生系统地掌握所学的基

础理论知识。本教材的突出特点是在每章后面都编写了相应的技能训练的内容，加强对

学生的实际技能的培养。教材中有些内容是在教学基本要求的基础上加深（或加宽）的内

容，可根据专业需要和学时数的多少选择使用。

授新课

1.电路特点：

电路设备通过各种连接所组成的系统，并提供了电流通过途径。

2.电路的作用：

序曲

图IT电路模型

(1)实现能量转换和电能传输及分配。

(2)信号处理和传递。

3.电路模型：理想电路元件：突出实际电路元件的主要电磁性能，忽略次要因素的元

件；把实际电路的本质特征抽象出来所形成的理想化的电路。即为实际电路的电路模型;

例图1T：最简单的电路——手电筒电路

4.电路的构成：电路是由某些电气设备和元器件按一定方式连接组成。

(1)电源：把其他形式的能转换成电能的装置及向电路提供能量的设备，如干电池、蓄

电池、发电机等。

(2)负载：把电能转换成为其它能的装置也就是用电器即各种用电设备，如电灯、电动

机、电热器等。

(3)导线：把电源和负载连接成闭合回路，常用的是铜导线和铝导线。

(4)控制和保护装置：用来控制电路的通断、保护电路的安全，使电路能够正常工作，

如开关，熔断器、继电器等。

课外作业：1.有一根导线每小时通过其横截面的电荷量为900C,问通过导线的电

流多大?合多少毫安?多少微安？

2.一根实验用的铜导线，它的截面积为1.5mn?,长度为0.5m,计算该导线的电

阻值(温度为20℃)o

3.有一个电炉，它的炉丝长50m,炉丝用银铭丝，若炉丝电阻为50,问这根炉丝

的截面积是多大(银格丝的电阻率取1.1x106Qm)。

小结

课程名称电工技术基础课程类型理论课

授课内容电路的基本物理量课时1课时

教学目标掌握电路基本物理量的概念、定义及有关表达式，了解参考方向内涵

及各物理量的度量及计算方法。

教学重点各物理量定义的深刻了解和记忆

教学难点各物理量定义的深刻了解和记忆

教学过程

弓1入新课：

授新课

一：电流、电压及其参考方向

1.电流

(1)定义：带电粒子的定向运动形成电流，单位时间内通过导体横截面的电量定义为电

流强度。

(2)电流单位：安培(A),1A=103mA=io-6uA,1kA=IC?A

(3)电流方向：规定正电荷运动的方向为电流的实际方向。电流的大小和方向不随时间

的变化而变化为直流电，用I表示，方向和大小随时间的变化而变化为交流电，用i

表示。任意假设的电流流向称为电流的参考方向。

(4)标定：在连接导线上用箭头表示，或用双下标表示。

"有"A•工|__|父

约定：当电流的参考方向与实际方向一致时？〉o,当电流的参考方向与实际方向相反时

i<0,■=--r

(5)电流的测量：利用安培表，安培表应串联在电路中，直流安培表有正负端子。

2.电压

(1)定义：电场力把单位正电荷从电场中A点移到5点所做的功，称其为A点到B点间的

电压。用uAB表示。或任意两点间的电位差称为电压。

(2)电压单位：伏特(V),IV=ICPmV=10'6uV,IkV=103V

(3)电压方向：规定把电位降低的方向作为电压的实际方向。电压的方向不随时间的变化

而变化为直流电压Uab,方向和大小都随时间的变化而变化为交流电压ua6。任意假

设的电压方向称为电压的参考方向。

(4)电压的测量：利用伏特表，伏特表应并联在电路中，直流伏特表有正负端子。

二：电位

电位定义：正电荷在电路中某点所具有的能量与电荷所带电量的比称为该点的电位。

电路中的电位是相对的，与参考点的选择有关，某点的电位等于该点与参考点间的电压。

电路中a、b两点间的电压等于a、b两点间的电位差。即Uab=Va-Vb。所以电压是绝

对的，其大小与参考点的选择无关；但电位是相对的，其大小与参考点的选择有关。

三：电动势

定义：电源力把单位正电荷从电源的负极移到正极所做的功。电动势与电压有相同的单

位。

1.功率

(1)定义：单位时间内消耗电能即电场力在单位时间内所做的功。(2)功率单位：瓦

特(W)(3)功率方向：提供、消耗(4)功率的测量：利用功率表。

2.能量

(1)定义：在t1时间内，电路所消耗的电能。

(2)能量单位：焦耳(J),电能的常用单位为度，1度=1千瓦XI小时

(3)能量方向：吸收、释放功率

课外作业：有一个电阻，两端加上50mV电压时，电流为10mA；当两端加上10V

电压时，电流值是多少？

小结

课程名称电工技术基础课程类型理论课

授课内容电阻元件和欧姆定律课时1课时

教学目标掌握电阻定律和欧姆定律

教学重点1.电阻的特性；2.欧姆定律

教学难点欧姆定律

教学过程

引入新课：

授新课

一、电阻元件

*

rr

(i)定义：阻碍导体中自由电子运动的物理量，表征消耗电能转换成其它形式能量的物

理特征。

(2)电阻单位：欧姆(Q),IMQ=10~3KW=10-6Q0

(3)电阻的分类：根据其特性曲线分为线形电阻和非线形电阻。

①线性电阻的伏安特性曲线是一条通过坐标原点的直线。氏=常数；

②非线性电阻的伏安特性曲线是一条曲线。如上图

（4）电阻定律：对于均匀截面的金属导体，它的电阻与导体的长度成正比，与截面积成

反比，还与材料的导电能力有关。

b-工Qay--

fiA或其中〃为电阻率，，为电导率。

（5）电导：表示元件的导电能力，是电阻的倒数，用G表示，单位为西门子（S）。

（6）电阻与温度的关系：

①PTC电阻材料：正温度系数较大，具有非常明显的冷导体特性，可用来制作小功率恒

温发热器。

②NTC电阻材料：负温度系数较大，具有非常明显的热导体特性，可用来制作热敏电阻。

二、欧姆定律：反映电阻、元件上电压和电流约束关系

1.描述：对于线形电阻元件，在任何时刻它两端的电压与电流成正比例关系，即

«或u■版

电阻一定时，电压愈高电流愈大；电压一定，电阻愈大电流就愈小。

2.功率的计算公式：根据欧姆定律可以推导出功率与电阻的关系式为：

R

3.表达：在电路分析时，如果电流与电压的参考方向不一致，既为非关联参考方向，

如图下图（b）和（c）欧姆定律的表达式为：

⑷美期历向。月送*方向（C徘关最然方向

,n

・一天或u.一西。

课外作业：

电阻中的电流随两端电压而变化。如果电阻为5。，作出电流随电压变化的曲线。电

阻增大时，如增大到10Q,曲线将如何变化?电阻减少时，如减小到2.5Q,曲线又将如

何变化？

小结

课程名称电工技术基础课程类型理论课

授课内容电压源和电流源课时2课时

教学目标1.掌握电压源和电流源的概念。

2.掌握电压源和电流源的等效转换。

教学重点电压源和电流源的等效转换。

教学难点电压源和电流源的等效转换。

教学过程

引入新课：把其它形式的能转换成电能的装置称为有源元件，可以采用两种模型表示，

即电压源模型和电流源模型。

授新课

一、电压源

1.理想电压源(恒压源)

石_L+

EJ

直流

--------------V-------------

是【流或交行

(1)符号：

(2)特点：无论负载电阻如何变化，输出电压即电源端电压总保持为给定的US或us(t)

不变，电源中的电流由外电路决定，输出功率可以无穷大，其内阻为0。

例1-3：如图l-5:〃S=10V

解：如图1-5电压源

则当R1接入时：I=5A

当R1、R2同时接入时：I=10A

(3)特性曲线

外

电

路

2.实际电压源

伏安特性

大

第率超大

(1)符号:

(2)特点：由理想电压源串联一个电阻组成，RS称为电源的内阻或输出电阻，负载的

电压U=US-IRS,当RS=O时，电压源模型就变成恒压源模型。

(3)特性曲线

露

二、电流源

1.理想电流源(恒流源)

I——,

.gib卜

(1)符号：

(2)特点：无论负载电阻如何变化，总保持给定的/s或？s,电流源的端电压由外

电路决定，输出功率可以无穷大，其内阻无穷大。

(3)特性曲线

图1-6电流源

2.实际电流源

(1)符号：

(2)特点：由理想电流源并联一个电阻组成，负载的电流为I=1S-Uab/RS,

当内阻氏$=8时，电流源模型就变成恒流源模型。

(3)特性曲线：

恒压源恒流源

/一a『一a

不

/必

变曾(常致)1%i

|丫b（梆）

量

四的大小、方向均为恒定./的大小、方向均为恒定.

外电路负羲对外无密向＞外电路负蒙对/天量刖.

镯出电流/可变一-端电压分可变---

/的大小、方向均心的大小.方向

由外电路决定均由外电路决定

三、电压源与电流源的转换

1.特性：电压源可以等效转换为一个理想的电流源/S和一个电阻〃S的并联，电流

源可以等效转换为一个理想电压源〃S和一个电阻7?S的串联。即转换公式：US=RS

*1S

2.注意：

(1)转换前后〃S与Is的方向，Is应该从电压源的正极流出。

(2)进行电路计算时，恒压源串电阻和恒电流源并电阻两者之间均可等效变换，AS不

一定是电源内阻。

(3)恒压源和恒流源不能等效互换。

(4)恒压源和恒流源并联，恒流源不起作用，对外电路提供的电压不变。恒压源和恒

流源串联，恒压源不起作用，对外电路提供的电流不变。

(5)与恒压源并联的电阻不影响恒压源的电压，电阻可除去，不影响其它电路的计算结

果；与恒流源串联的电阻不影响恒流源的电流，电阻可除去，不影响其它电路的计算结

果；但在计算功率时电阻的功率必须考虑。

(6)等效转换只适用于外电路，对内电路不等效。

课外作业：

小结

课程名称电工技术基础课程类型理论课

授课内容基尔霍夫定理课时2课时

教学目标掌握基尔霍夫的两个定律

教学重点基尔霍夫的电压定律和电流定律。

教学难点基尔霍夫的电压定律和电流定律。

教学过程

引入新课:

授新课

与拓扑约束有关的几个名词

支路：电路中没有分支的一段电路。

节点：三条或三条以上支路的汇集点，也叫节点。在同一支路内，流过所有元件的电流

相等。

回路：电路中任一闭合路径都称回路。

图1-10

网孔：回路平面内不含有其它支路的回路叫做网孔。

如图1-10：支路有3条，结点有a、力共2个,回路有3个,网孔有2个。

如图1-11：支路有6条，结点有a、b、c、d4个，回路有8个，网孔有3个。

图1-11图1-12

二、基尔霍夫电流定律：又叫节点电流定律，简称KCL

1.描述：电路中任意一个节点上，在任一时刻，流入节点的电流之和，等于流出节点的

电流之和。或：在任一电路的任一节点上，电流的代数和永远等于零。基尔霍夫电流定

律依据的是电流的连续性原理。如图1-12

2.公式表达：》流入=X流出，X/=0。当用第二个公式时，规定流入结点电流为正，

流出结点电流为负。

例图1-12：对于节点A,一共有五个电流经过：可以表示为

I1+13=12+14+15

或//+(-/2)+13+(-14)+1T5)=0

3.广义结点：基尔霍夫电流定律可以推广应用于任意假定的封闭面。对虚线所包围的闭

合面可视为一个结点，该结点称为广义结点。即流进封闭面的电流等于流出封闭面的电

流。如图1_13

图1-13图1-14

如图1T4：4+4一，•或用一工.-%一.Q

又如图1-14：/1+/2-/3=0或/1+/2=/3

图1-15

例1-8：已知图1T5中的IC=1.5mA,/£=1.54mA,求/B=?

解：根据KCL可得

IB+IC=IE

/B=IE-IC=1.54mA-1.5mA=0.04mA=40uA

例1-9：如图1-16所示的电桥电路，已知/1=25A,73=16mA,

I4=12mA,求其余各电阻中的电流。

1.先任意标定未知电流/2、/5、和/6的参考方向。

2.根据基尔霍夫电流定律对节点a,b,c分别列出结点电流方程式:

b点：12=15+1615=12-16=[9-(-4)]=13mA

c点：Z4=Z3+1616=Z4-13=12-16=-4mA

结果得出I6的值是负的，表示I6的实际方向与标定的参考方向相反。

三、基尔霍夫电压定律：又叫回路电压定律，简称KVL

1.描述：在任一瞬间沿任一回路绕行一周，回路中各个元件上电压的代数和等于零。或

各段电阻上电压降的代数和等于各电源电动势的代数和。

2.公式表达：或

图1-17

3.注意：常用公式XR=S列回路的电压方程:

(1)先设定一个回路的绕行方向和电流的参考方向看图1T7

(2)沿回路的绕行方向顺次求电阻上的电压降，当绕行方向与电阻上的电流参考方向一

致时，该电压方向取正号，相反取负号。

(3)当回路的绕行方向从电源的负极指向正极时，等号右边的电源电压取正，否则取负。

例1-9：试列写图「17各回路的电压方程。对回路1：

对回路2：

对回路3：4，4

4.基尔霍夫电压定律的推广：基尔霍夫电压定律不仅可以用在网络中任一闭合回路，

还可以推广到任一不闭合回路中。

注意：电路中任意两点间的电压是与计算路径无关的，是单值的，所以，基尔霍夫电压定

律实质是两点间电压与计算路径无关这一性质的具体表现。

课外作业：

小结

课程名称电工技术基础课程类型理论课

授课内容电阻的串、并、混联及等效变换课时2课时

教学目标1.掌握电阻串、并联特点及串、并联时电压、电流、功率情况。2.掌

握对混联电路的化简。

教学重点电阻串、并联时电流、电压、功率情况。

教学难点混联电路化简为一个等效电阻

教学过程

引入新课：

授新课

一、电阻的串联

图2-1电阻的串联

ajJ5一+5一+%—

o*"4iI3[，一i_____,

+&%%

s。[Js«

b

图2-1

电阻串联电路的特点：

1.各元件流过同一电流

u-u/5+u.01”

2.外加电压等于各个电阻上的电压降之和。l

i・tuU,-R,I・%U

分压公式：B；>o

功率分配：各个电阻上消耗的功率之各等于等效电阻吸收的功率，即：

3.等效电阻：几个电阻串联的电路，可以用一个等效电阻R替代，

R_Rl+R4+R1即：骂■=£/

4.功率：各个电阻上消耗的功率之和等于等效电阻吸收的功率。

4■/〃■勺户

二、电阻的并联

解：P总=Pl+&+P】=200W；I总=U110

三、电阻混联：

串联和并联均存在。

1、处理方法：利用串、并联的特点化简为一个等效电阻

2、改画步骤：（a）先画出两个引入端钮；（b）再标出中间的连接点，应注意凡是等

电位点用同一符号标出）

1

■L17t3▲43B

R1R2A*K3

Ra

图2-3

课外作业：求图1-41所示的电阻组合的等效电阻（已知R=2dRi=4。）。

小结

课程名称电工技术基础课程类型理论课

授课内容支路电流法课时1课时

教学目标1,掌握支路电流法的概念2.掌握运用支路电流法解题方法

教学重点支路电流法解题方法

教学难点1.列独立的KCL方程独立的KVL方程2.支路电流法解题方法

教学过程

引入新课:

授新课

一、定义：利用KCL、KVL列方程组求解各支路电流的方法。

二、解题步骤：

•标出所求各支路电流的参考方向（可以任意选定）和网孔绕行方向；

•确定方程数，若有b条支路，则有b个方程；

•列独立的KCL方程（结点电流方程），若有n个结点，则可列（nT）个独立的结

点电流方程；

•不足的方程由独立的KVL方程补足（回路电压方程），若有m个网孔，就可列m个

独立的回路电压方程，且m+（n-l）=b；

•联立方程组，求解未知量。

※概念：独立回路：如果每一回路至少含有一条为其他已取的回路所没有包含的回路称

为独立回路；网孔：中间不含任何其他支路的回路。独立回路不一■定是网孔。

例：如图所示电路，两个实际电压源并联后给负载R*供电，已知u«i-130V,

Us-ll7V,求各支路电流、各元件的功率

以及结点间电压。

解：（1）此电路有2个结点，3条支路，2个网孔，因此可以列3个方程，其

中1个为独立的节点电流方程，2个为独立的回路电压方程。

,工Ri—JR,-U.i■0It-0151,-13

=10.61,+241.-117=

（2）结点间电压为j・，-1禺・130-10-1207

（3）功率为：p«--^iJi--130*W--1»OW（供能）

®ln---117x（-^）-585W（耗能）

,

PBl=I：t1=10xl=l0（W（耗能）%=尊,=5、（16=15»

1（（耗能）

PBI-1JR1-5X34-WW

课外作业：

小结

课程名称电工技术基础课程类型理论课

授课内容回路电流法课时1课时

教学目标1.掌握网孔和回路的区别2.掌握运用网孔电流法解题方法

教学重点自电阻和互电阻的概念/网孔电流法解题方法

教学难点网孔电流法解题方法

教学过程

引入新课：

授新课

一、网孔电流法：

1、与支路电流法比较：支路电流法对于支路数较多的电路，计算不方便，而网孔数少

于支路数，因此当支路数较多时，网孔电流法相对而言就显得方便简单些。

2、定义：以假想的网孔电流为未知量，只用KVL列出独立网孔方程求解的方法。

图3-2

3、验证：以下图电路为例

If-%

,1,■1］一】,

对于三个结点列节点电流方程得：①

对于三个网孔，列回路电压方程得：

卜Ji+R冉+区内.u.-u.

冉+R.G-RI,-一□，

②■冉-Al-R.l+u1H

6+4-R冉-Al-u.

,0,+R.+R,冯-R,I|-R.I).-Uga

代入②，得:3)+R.+R/-R占~R.U■%+u*

若假想每个网孔中有一个假想电流在流动，且是沿着网孔边界流动的电流，设为11、

J和I二，则1=X上=工二=则上式变为

出1+&1-矶§*-RAn■U§i-D*（PS扎I1）

'3a+E.+Rj）In-RUi-R.Ini■—Uia（W扎3

但，+R.+R,）Iin_R.Ij_R.^n■+Uf4（JM孔［nx）

则=假想的网孔电流三各支路电流。

根据已标的电流方向，可得L=L,1=工二，

Ij■I（-IB

课外作业：

小结

课程名称电工技术基础课程类型理论课

授课内容正弦交流电的产生课时1课时

教学目标1、知道正弦交流电的产生。2、理解交流电的波形图

教学重点正弦交流电的产生

教学难点交流电的波形图

教学过程

引入新课:

授新课

一、交流电的产生

照图1-23那样使矩形线圈abed在匀强磁场中匀速转动。观察电流表的指针，可以

看出，指针随着线圈的转动而摆动，并且线圈每转一周，指针左右摆动一次。这表明转

动的线圈里产生了感应电流，并且感应电流的大小和方向都在随时间做周期性变化。这

种大小和方向都随时间做周期性变化的电流叫做交流电。

下面研究交流电的变化规律。

图1-24中标a的小圆圈表示线圈ab边的横截面，标d的小圆圈表示线圈cd边的横

截面。假定线圈平面从与磁感线垂直的平面（这个面叫做中性面）开始，沿逆时针的方

向匀速转动，角速度是川，单位为rad/s（弧度/秒）。经过时间t后，线圈转过的角度是

cot.这时，ab边的线速度v的方向与磁感线方向间的夹角也等于。设ab边的长度I,

磁场的磁感应强度是B,那么ab边中的感应电动势eab=Blvsinot，cd边中的感应电动势

跟ab边中的大小相同，而且又是串联在一起，所以，这一瞬间整个线圈中的感应电动势

e可用下式表示

e=2Blvsin3t

当线圈平面转到与磁线平行的位置时，ab边和cd边的线速度方向都与磁感线垂直,

即ab边和cd边都垂直切割磁感线，由于0t=兀/2,sino）t=l,所以，这时的感应电动势

最大，用Em来表示，即Em=2Blv,代入上式得到

e=Emsin®t

式中，e叫做电动势的瞬时值，及叫做电动势的最大值。由上式可知，在匀强磁场

中匀速转动的线圈里产生的感应电动势是按正弦规律变化的。

如果把线圈和电阻组成闭合电路，则电路中就有感应电流。

用4表示整个闭合电路的电阻，用i表示电路中的感应电流，那么

eE.

i_—^S1I169/

l~R~R

Em_一

，W是电流的最大值，用Ln表示，则电流的瞬时值可用下式表示i=lmsincot

可见感应电流也是按正弦规律变化的。外电路中一段导线上的电压同样也是按正弦

规律变化的。设这段导线的电阻为R,电压的瞬时值u为

U=Ri=RImsin0t

式中，R'Im是电压的最大最，用，表示，所以

U=Umsjn3

上述各式都是从线圈平面跟中性面重合的时刻开

始计时的，如果不是这样，而是从线圈平面与中性面

有一夹角0。时开始计时，如图1-25所示，那么，经

过时间t,线圈平面与中性面间的角度是3t+°0,感

应电动势的公式就变成

6=Emsin（31+90）

电流和电压的公式分别变成

i=lmsin（3t+。。）

U=Umsin（«t+（po）

这种按正弦规律变化的交流电叫正弦交

流电，简称交流电，它是一种最简单而又最基

本的交流电。

二、交流电的波形图

图1-26

交流电的变化规律也可以用波形图直观地表示出来。从图1-26中可以看出，线圈

平面每经过中性面一次，感应电动势和感应电流的方向就改变一次，因此，线圈转动一

周，感应电动势和感应电流的方向改变两次，并且线圈转过一周，e和i的大小和方向都

恢复到开始时的情况，在以后的转动中，e和i周期性地重复以前的变化。

图1-27示出了交变电流i=lmsin(cot+/o)或交变电压U=Umsin(«t+^30)的波形图，其

中0o=〃/6。

课外作业：

照明用交流电的电压是220V,动力供电线路的电压是380V,它们的有效值、最

大值各是多大？

小结

课程名称电工技术基础课程类型理论课

授课内容表征交流电的物理量课时2课时

教学目标理解交流电的频率、有效值和初相

教学重点表征交流电的物理量

教学难点相位和相位差

教学过程

引入新课：

直流电的电压、电流是恒稳的，都不随时间而改变，要描述直流电，只用电压和电

流这两个物理量就够了。交流电则不然，它的电压、电流的大小、方向都随时间做周期

性的变化，比直流电复杂，因此，要描述交流电，需要的物理量就比较多。下面就来讨

论表征交流电特点的物理量

授新课

一、周期和频率

交流电跟别的周期性过程一样，是用周期或频率来表示变化的快慢的。在图1-23所

示的实验里，线圈匀速转动一周，电动势、电流都按正弦规律变化一周。交流电完成一

次周期性变化所需的时间，叫做交流电的周期。周期通常用T表示，单位是s（秒）。交流

电在1s内完成周期性变化的次数叫做交流电的频率,频率通常用f表示,单位是Hz（赫）。

根据定义，周期和频率的关系是

1

T=—

f

或

1

f=—

T

我国工农业生产和生活用的交流电，周期是0.02s,频率是50Hz,电流方向每秒

改变100次。

交流电变化的快慢，除了用周期和频率表示外，还可以用角频率表示。通常交流电

变化一周可用2n弧度或360。来计量。那么，交流电每秒所变化的角度（电角度），叫做

交流电的角频率，用。表示，单位是rad/s（弧度/秒）。因为交流电变化一周所需要的时

间是T,所以，角频率与周期、频率的关系是

2万

3==2冗f

T

二、最大值和有效值

交流电的最大值（L,U.）是交流电在一个周期内所能达到的最大数值，可以用来表示

交流电的电流强弱或电压高低，在实际中有重要意义。例如，把电容器接在交流电路中，

就需要知道交流电压的最大值，电容器所能承受的电压要高于交流电压的最大值，否则

电容器可能被击穿。但是，在研究交流电的功率时，最大值用起来却不够方便，它不适

于用来表示交流电产生的效果。因此，在实际工作中通常用有效值来表示交流电的大小。

交流电的有效值是根据电流的热效应来规定的。让交流电和直流电分别通过同样阻

值的电阻。如果它们在同一时间内产生的热量相等，就把这一直流电的数值叫做这一交

流电的有效值。例如，在同一时间内，某一交流电通过一段电阻产生的热量，跟3A的直

流电通过阻值相同的另一电阻产生的热量相等，那么，这一交流电流的有效值就是3A。

交流电动势和电压的有效值可以用同样的方法求确定。通常用E、U、I分别表示交

流电的电动势、电压和电流的有效值。计算表明，正弦交流电的有效值和最大值之间有

如下的关系：

U

U=­=0.707U

V2

我们通常说照明电路的电压是220V,便是指有效值。各种使用交流电的电气设备上

所标的额定电压和额定电流的数值，一般交流电流表和交流电压表测量的数值，也都是

有效值。以后提到交流电的数值，凡没有特别说明的，都是指有效值。

三、相位和相位差

从交流电瞬时值的表达式可以看出，交流电瞬时值何时为零，何时最大，不是简单

地由时间t来确定，而是由Ot+°0来确定的。这个相当于角度的量3t+0O对于确定

交流电的大小和方向起着重要作用，叫做交流电的相位。00是t=0时的相位，叫做初相

位，简称初相。相位可以用来比较交流电的变化步调。

两个交流电的相位之差叫做它们的相位差，用夕来表示。如果交流电的频率相同，

相位差就等于初相之差，即

(P=(Ot+°01)-(Ot+0(B)=(pm-(P»2

这时相位差是恒定的，不随时间而改变。

两个频率相同的交流电，如果它们的相位相同，即相位差为零，就称这两个交流电

为同相的。它们的变化步调一致，总是同时到达零和正负最大值，它们的波形图如图

1-28(a)所示。

两个频率相同的交流电，如果相位差为180°,就称这两个交流电为反相的。它们的

变化步调恰好相反，一个到达正的最大值，另一个恰好到达负的最大值；一个减小到零，

另一个恰好增大到零。它们的波形图如图1-28（b）所示。

图1-29表示两个频率相同的交流电，但初相'

不同，且从图中可以看出，它们的变化，-失I

步调不一致，&比e?先到达正的最大值、零或负的//

最大值。这时说日比e/超前夕，或者e?比5滞后夕。%"

有效值（或最大值）、频率（或周期、角频率）、1*

初相是表征正弦交流电的三个重要物理量。知道了图1-29

这三个量，就可以写出交流电瞬时值的表达式，从而知道正弦交流电的变化规律，故把

它们称为正弦交流电的三要素。

四、交流发电机

图1-23中所示的在磁场中旋转的线圈就是一个交流发电机的模型。实际的发电机，

结构比较复杂，但发电机的基本组成部分仍是磁极和线圈（线圈匝数很多，嵌在硅钢片

制成的铁心上，通常叫电枢）。电枢转动，而磁极不动的发电机，叫做旋转电枢式发电机。

磁极转动，而电枢不动，线圈依然切割磁感线，电枢中同样会产生感应电动势，这种发

电机叫做旋转磁极式发电机。不论哪种发电机，转动的部分都叫转子，不动的部分都叫

定子。

旋转电枢式发电机，转子产生的电流必须经过裸露着的滑环和电刷引到外电路，如

果电压很高，就容易发生火花放电，有可能烧毁电机。同时，电枢可能占有的空间受到

很大限制，它的线圈匝数不可能很多，产生的感应电动势也不可能很高。这种发电机提

供的电压一般不超过500V。旋转磁极式发电机克服了上述缺点，能够提供几千到几万伏

的电压，输出功率可达几十万千瓦。所以，大型发电机都是旋转磁极式的。

发电机的转子是由蒸汽轮机、水轮机或其他动力机带动的。动力机将机械能传递给

发电机，发电机把机械能转化为电能输送给外电路。

课外作业：一正弦交流电的频率是50Hz,有效值是5A,初相是-代,写出它的瞬时值

2

表过式，并且画出它的波形图。

小结

课程名称电工技术基础课程类型理论课

授课内容三相交流电源课时1课时

教学目标熟悉三相交流电源的表达式、相量表示法、相量图

教学重点三相交流电源的表达式

教学难点三相表达式、相量图

教学过程

引入新课:

什么是三相交流电源呢?概括地说,三相交流电源是三个单相交流电源按一定方式进

行的组合，这三个单相交流电源的频率相同、最大值相等、相位彼此相差120。。

授新课

一、三相交流电动势的产生

三相交流电动势是由三相交流发电机产生的。图

l-30（a）是一台最简单的三相交流发电机的示意图。和

单相交流发电机一样，它由定子（磁极）和转子（电枢）

组成。发电机的转子绕组有UI—U2,VI—V2,

Wl—W2三个，每一个绕组称为一组，各相绕组匝

数相等、结构相同，它们的始端（U1、VI、W1）在空

间位置上彼此相差120°,它们的末端（U2、V2、W2）

在空间位置上也彼此相差120。，当转子以角速度。

逆时针方向旋转时，由于三个绕组的空间位置彼此相

图1-30

隔120%各相电动势的瞬时值表达式则为

61—Emsinot62—Emsin（ot-120）63—Emsin（ot+120）

这样的三个电动势叫对称三相电动势。它们的波形图，如图-30（b）所示。

三个电动势到达最大值（或零）的先后次序叫相序，上述的三个电动势的相序是第一

相（U相）一第二相（V相）一第三相（W相），这样的相序叫正序，由波形图可知，三相对

称电动势在任一瞬间的代数和为零，即e1+e2+e3=0

二、三相电源的连接三相发电机的每一个绕

组都是独立的电源，均可单独给负载供电，但这

样供电需用六根导线。实际上，三相电源是按照

一定的方式连接之后，再向负载供电的，通常采

用星形联结方式。

将发电机三相绕组的末端U2、V2、W2连接

在一点，始端U1、VI、W1分别与负载相连，这种连接方法就叫做星形联结。如图1-31

所示。图中三个末端相连接的点称为中性点或零点，用字母“N”表示，从中性点引出的

一根线叫做中性线或零线。从始端U1、VI、W1引出的三相线叫做端线或相线，因为它

与中性线之间有一定的电压，所以，俗称火线。

由三根相线和一根中性线所组成的输电方式称为三相四线制（通常在低压配电中采

用）；只由三根相线所组成的输电方式称为三相三线制（在高压输电工程中采用）。

每相绕组始端与末端之间的电压（即相线和中性线之间的电压）叫相电压，它的瞬时

值用U1、业、山来表示，通用符号用Up表示。

任意两相始端之间的电压（即相线和相线之间的电压）叫线电压，它的瞬时值用U”、

U23、U31来表示，通用符号用UL表示。

当发电机绕组作星形联结时，三个相电压和三个线电压均为三相对称电压，各线电

压的有效值为相电压有效值的Ji倍，而且各线电压在相位上比各对应的相电压超前

30。。

通常所说的380V、220V电压，就是指电源成星形联结时的线电压和相电压的有效

值。

课外作业：

小结

课程名称电工技术基础课程类型理论课

授课内容三相负载的连接课时2课时

教学目标1、知道负载星形连结中各量的关系

2、知道三角形连结中各量的关系

教学重点两种连结方式的特点

教学难点各量的关系

教学过程

引入新课：

平时所见到的用电器统称为负载，负载按它对电源的要求又分为单相负载和三相负

载。单相负载是指只需单相电源供电的设备，如电灯、电炉、电烙铁等。三相负载是指

需要三相电源供电的负载，如三相异步电动机、大功率电炉等。在三相负载中，如果每

相负载相等，这样的负载称为三相对称负载。

因为使用任何电气设备，都要求负载所承受的电压应等于它的额定电压，所以，负

载要采用一定的连接方法，来满足负载对电压的要求。在三相电路中，负载的连接方法

有两种：星形联结和三角形联结。

授新课

一、负载的星形联结

图1-32所示是三相四线制电

路，其线电压为380V,相电压为

220Vo负载如何连接，应视其额定

电压而定。通常单相负载的额定电

压是220V,因此，要接在相线和中性线之间。因为电灯负载是大量使用的，不能

集中在一相电路中，应把它们平均地分配在各相电路之中，使各相负载尽量平衡，电灯

的这种接法称为负载的星形联结。

图1-33三相负载作星形联结时的电路图。

从图上可看出。若略去输电线上的电压降，则

各相负载的相电压就等于电源的相电压。因

此，电源的线电压为负载相电压的百倍，即

5=闻YP

式中，UYP表示负载星形联结时的相电压。

三相电路中，流过每根相线的电流叫线电流，即L，H13,一般用IYL表示，其方

向规定为电源流向负载；而流过每相负载的电流叫相电流，一般以孱表示，其方向与相

电压方向一致；流过中性线的电流叫中性线电流，以IN表示，其方向规定为由负载中性

点N'流向电源中性点N。显然，在星形联结中，线电