电工电子技术教案.docx

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1、电工电子技术教案教 学 内 容 提问：试想如果没有电，生活将会怎样？ 导入新课： 电工学是非电专业的技术基础课，通过本课程的学习，使学生具备电工技术与电子技术的基础知识，为升学以及后续课程打下一定的基础。 1、电工学课程研究的对象“电” 2、电工学课程的发展 3、电能的优越性 便于转换 便于输送 便于控制 注意点 配时 电路三部分组成 5 5 10 第1章 直流电路 电路：电流流通的路径。 直流电路：由直流电源供电的电路。 1.1 电路及主要基本物理量 一、电路的组成及作用 电路就是电流通过的闭合路径，它是由各种电气器件按一定方式用导线连接组成的总体。电路的结构形式和所能完成的任务是多种多样的

2、，从日常生活中使用的用电设备到工、农业生产中用到的各种生产机械的电器控制部分及计算机、各种测试仪表等，从广义说，都是电路。最简单的电路如图所示的手电筒电路。 1、组成：电路主要由三部分组成。 电源 是供应电能的设备。在发电厂内将化学能或机械能等非电能转换为电能，如电池、蓄电池、发电机等。 负载 是使用电能的设备，又称用电器。作用是将电能转换成其它形式的能量，如电灯、电炉、扬声器、电动机等。 中间环节 用于连接电源和负载。起传输和分配电能或对电信号进行传递和处理的作用，如变压器、输电线等。 教 学 内 容 2、电路模型和电路图 实际电路元件电磁性质较为复杂。为便于对实际电路进行分析，需用能够代表

3、其主要电磁特性的理想电路元件或它们的组合来表示。理想电路元件就是指只反映某一个物理过程的电路元件,包括电阻、电感、电容、电源等。用理想电路元件所组成的电路即为电路模型，手电筒电路的电路模型如图所示。 R开关电干源电池导线中间环节白负炽载灯E注意点 配时 电路模型 电路的作用 10 20 LCSRLRo3、作用 进行电能的传输和转换，如照明电路、动力电路等。典型电路是电力系统。 发电机电源升压变压器输电线降压变压器 电动机 电灯电炉负载实现信息的传输和处理，如测量电路、扩音机电路、计算机电路等。典型电路是扩音机。 中间环节晶体管放大电路电源中间环节扬声器负载二、电流 1、电流的形成 电荷的定向移

4、动形成电流。 2、电流的大小 电流的大小是指单位时间内通过导体横截面的电荷量。 Q tDq 交变电流 i= Dt恒定电流 I=教 学 内 容 注意点 配时 参考方向选取 20 大小和方向都不随时间变化的电流称为恒定电流，也称为直流电流，用I表示。大小和方向随时间变化的电流称为交变电流，简称交流电流，用i表示。 电流的单位为A，还有kA、mA、A等。 1kA=103A 1A=103mA=106mA 3、电流的方向 实际方向 习惯上规定正电荷移动的方向或负电荷移动的反方向为电流的实际方向。 参考方向：可以任意选取 在分析电路时，常常要知道电流的方向，但有时电路中电流的实际方向难于判断，此时常可任意

5、选定某一方向作为电流的“参考方向”。 所选的参考方向不一定与实际方向一致。 当电流的实际方向与其参考方向一致时，则电流为正值；反之，当电流的实际方向与其参考方向相反时，则电流为负值，如图所示。 实际方向a实际方向Iba参考方向参考方向Iba）I0 b）IR1、R2 * 当R1流经各电阻的电流相等。 U1UU2R2时，RR1 R1URR2+Rn 教 学 内 容 串联总电压等于各电阻上电压之和，即 注意点 配时 U1U2UnU=I 分压关系为： R1R2RnR当两只电阻R1、R2串联时，总电阻R=R1+R2，则有分压公式 R1R2U1=U，U2=U R1+R2R1+R2 五、电阻的并联 把多个元件

6、并列地连接起来，由同一电压供电，就组成了并联电路。 两个或两个以上的电阻接在电路中相同的两点之间，承受同一电压， 这样的连接方式叫做电阻的并联。 III1 R1I2RR2UU 1、并联电路的特点 1111R1R2+等效电阻：=；R=R1/R2= RR1R2RnR1+R2* RR1、R2 R2时，RR2 * 当R1 各电阻电压相等。 并联总电流等于各电阻上电流之和，即 注意分压公式I=I1+I2+I3+In； 的使用 U=U1+U2+U3+Un； 分流公式为：I1= R2R1+R2I，I2=R1R1+R2I 教 学 内 容 ：图所示的并联电路中，求等效电阻RAB、总电流I、各负载电阻上的电压、各

7、负载电阻中的电流。 注意点 配时 等效电阻的求解 注意分流公式的使用 20 解：等效电阻RAB=R1R263=2 R1+R26+3总电流I=U12=6A RAB2各负载上的电压U1=U2=U=12V 各负载上的电流I1=R2I36=2A R1+R26+3I2=I-I1=6-2=4A 六、电阻的混联 既有串联又有并联的电路称为混联。混联电路形式多种多样，但可以利用电阻串、并联关系进行逐步化简。 ：教材P6 略 ：如图，已知R1=R2=R3=R4=R5=1，求等效电阻Rab。 R5R2cR3R1R4ab 教 学 内 容 注意点 配时 电路等效电阻的求解 15 5 Rab=(R3+R4)/R5+R2

8、/R1=(1+1)/1+1/1=2/1+1/1解：等效电阻2=+1/13=5358/1W：如图，已知R1=R2=R3=R，求等效电阻Rab。 R1acR2dR3b解： 等效电阻Rab=R1/R2/R3=R 3本次课小结： 本次课讲解了电阻元件和欧姆定律，要求学生了解电阻定律，熟练掌握部分电路和全电路欧姆定律，熟练掌握电阻串、并联的特点及混联电阻的等效变换。 布置作业： 1、教材P31 习题15 2、课外选作题： 教 学 内 容 注意点 配时 教 学 内 容 注意点 配时 电气设备的工作状态 电路的三种状态的特点 5 30 30 复习提问：1、电阻的串、并联特点； 2、分压、分流公式。 导入新课

9、： 1.3 电路的三种工作状态 一、负载的额定值 1、额定电流、额定电压和额定功率 电气设备安全工作时所允许的最大电流、最大电压和最大功率。 2、铭牌数据 通常电气设备或元件的额定值标在产品的铭牌上，故额定值也称铭牌数据。如一白炽灯标有“220V/40W”，表示它的额定电压为220V，额定功率为40W。 3、电气设备的工作状态 额定工作状态：电气设备或元件在额定功率下工作的状态，也称为满载状态。电气设备满载工作时经济合理、安全可靠。 轻载状态：电气设备或元件低于额定功率运行的工作状态，也称为欠载状态。电气设备轻载工作时不经济。 过载状态：电气设备或元件高于额定功率运行的工作状态，也称为超载状态

10、。电气设备超载工作时容易损坏或造成严重事故，一般不允许出现。 二、电路的三种状态 1、通路电源的有载工作 将电路中的开关S闭合，电源与负载接通，构成回路，电源处于有载工作状态。 SISI=0ISERoEURLULEa）电源的有载工作 b）电源开路 c）电源短路 电路中的电流为：I=端电压与输出电流的关系为：U=E-ROI UoRLRoULU=0RLRoULERO+RL教 学 内 容 上式表明：当电源具有一定值的内阻时，端电压总是小于电源电动势；当电源电动势和内阻一定时，端电压随输出电流的增大而下降。电源产生的功率=负载取用的功率+内阻及线路损耗的功率。 2、开路 将图中的开关S断开，电源处于开

11、路状态，也称为电源的空载运行，注意点 配时 20 相当于RL。此时负载上的电流、电压和功率均为零。即：电源的开 路电压等于电源的电动势。 I=0，U=UO=E 3、短路 电源两端由于某种原因直接接触时，电源就被短路，电路处于短路运 行状态。其特点是：被短路元件两端电压为0。电路中电流称为短路电流IS，E且有IS=，电源输出电压为U=E-ISRO=0。 RO短路电流IS很大，如果没有短路保护，会发生火灾。短路是电路最严重、最危险的事故，是禁止的状态。产生短路的原因主要是接线不当，线 路绝缘老化损坏等。应在电路中接入过载和短路保护。 ：如图所示，不计电压表和电流表内阻对电路的影响，求开关在不 同位

12、置时，电压表和电流表的读数各为多少？ 解：开关接“1”号位置，电路短路。 电压表读数为0； 电流表中的短路电流为：I短=开关接“2”号位置，电路断路。 E2=10A。 r0.2教 学 内 容 电压表读数为电源电动势的数值，即2V； 注意点 配时 5 电流表中无电流通过，I断=0A。 开关接“3”号位置，电路处于通路状态。 E2电流表读数：I=0.2 A R+r9.8+0.2 电压表读数：U=IR=0.29.8=1.96 V 或U=E-Ir=2-0.20.2=1.96 V 本次课小结： 通过本次课讲解，要求学生了解用电设备的几种工作状态， 掌握电路有载工作、开路与短路的特点。 布置作业： 教材P

13、30 习题14、 教 学 内 容 复习提问：电路有载工作、开路与短路的特点。 导入新课： 注意点 配时 明确基本概念 节点电流方程的列写 5 15 20 1.5 基尔霍夫定律 电路有简单电路和复杂电路之分，不能用电阻串、并联关系化简的电路叫做复杂电路。分析电路的方法很多，但它们的依据是电路的两条基本定律欧姆定律和基尔霍夫定律。基尔霍夫定律既适用于直流电路，又适用于交流电路。它包括基尔霍夫电流定律和基尔霍夫电压定律两个定律。基尔霍夫电流定律应用于节点，基尔霍夫电压定律应用于回路。 为了阐明该定律，先介绍电路的几个基本术语。 支路：电路中的每一个分支称为支路。它由一个或几个相互串联的电路元件构成。

14、在同一支路内，流过所有元件的电流相等。如图所示电路中有3条支路，分别是ab、acb、adb。其中，含有电源的支路称有源支路，不含电源的支路称无源支路。 节点：三条或三条以上支路所汇成的交点叫节点。图中共有2个节点，分别是节点a和节点b。 回路：电路中任意由支路组成的闭合路径叫回路。图中共有3个回路，分别是abca、abda、adbca。 网孔：中间无支路穿过的最简单回路叫网孔或独立回路。图中共有2个网孔，分别是abca、abda。 cU1I1R1aI2U2I3R3R2dE1U3E2b一、基尔霍夫电流定律节点 1、内容1：在任一瞬间，流入某一节点的电流之和等于流出该节点的电流之和。表达式为I入=

15、I出 如上图，对于节点a有：I3=I1+I2 教 学 内 容 将上式改写成I3-I1-I2=0 注意点 配时 10 因此得到I=0 2、内容2：在任一瞬间，流入该节点的电流代数和恒等于注意符零。符号的规定，流入节点的电流取“”号；流出节点的电流取“”号规定 号。表达式为I=0 ：如图所示电路，已知：I1=2A，I2=3A，I3=-0.5A，I4=1A，求：AB支路的电流IR=?交于B点的另一支路电流I5=? I3I1 I5RAB I2 IRI4解：对于节点A，有IR=I1+I2=2A+3A=5A 对于节点B，有I4=IR+I3+I5 I5=I4-IR-I3=1A-5A-(-05A)=-3.5A

16、 ：已知：I1=2A，I2=-3A，I3=-2A，求I4。 I2I1I3I4解：I1-I2+I3-I4=0 I4=I1-I2+I3=2-(-3)+(-2)=3A 教 学 内 容 3、推广应用 不仅适用于结点，还适用于任一假设的闭合面。把该闭合面看成广义大节点，还可以列写电流方程。 a注意点 配时 KCL的推广应用 IaIcaIcR3R1R2IbcIabcIbb若把虚线所围的闭合面看成是一个节点，应有Ia=Ib+Ic ：已知：I1=1A，I2=3A，I5=9A，求：I3、I4和I6。 I6I2I4I1I3I5解：I3=I1+I2=1A+3A=4A， I4=I5-I3=9A-4A=5A， I6=I

17、4+I2=5A+3A=8A 或用基尔霍夫电流定律的推广形式，将中间三条支路看成一个广义节点，则有I1+I6=I5，I6=I5-I1=9A-1A=8A。两种结果完全相同。 教 学 内 容 二、基尔霍夫电压定律回路 注意点 配时 20 1、内容：在任一闭合回路中，沿某循环方向各部分电压降的代数和 等于零。其数学表达式为：U=0，符号的规定： 电源正极指向负极的方向与循环方向一致，取“E”号；正极 指向负极的方向与循环方向不一致，取“E”号。 负载电流I的参考方向与循环方向一致，电阻上的压降IR取“ 回路电IR”号；电流I的参考方向与循环方向不一致，电阻上的压降IR取“IR”压方程的列写号。 及符号

18、下图中，对于回路abca，按顺时针循环一周，根据电压和电流的参考的规定 方向可列出R1I1+R3I3-E1=0。 I2U2 U1I1acd R1R2I3E1U3R3E2 b ：如图所示电路，列出相应的回路电压方程。 20W25Wa I1I3I2回路10W回路100V200V b 解：对于回路，电压方程为20I1+10I3=100V 对于回路，电压方程为25I2+10I3=200V 教 学 内 容 2、推广应用基尔霍夫电压定律不仅适用于电阻、电源等实际元注意点 配时 15 KVL的件构成的回路，也适用于假想的回路。 推广应用 R1R2abE1E2I2 I1R3R4cd 电路中a、b两点间开路无电

19、流，设其间电压为Uab，对假想回路abdca，其循环方向为顺时针方向，列出电压方程Uab+R4I2-R3I1=0 因此可求出：Uab=R3I1-R4I2 ：如图示电路，已知电压U1=14V，求US。 I3W2W U1US10V 解：图示电路右侧可以假想为闭合回路，按顺时针循环方向可得方程 2I+10V-U1=0 2I=U1-10V=14V-10V=4V I=2A 对于整个回路，按顺时针循环方向列电压方程： 3I+2I+10V-US=0 US=3W2A+2W2A+10V=20V 教 学 内 容 ：如图示电路，已知：E1=70V，E2=45V，R1=20W，注意点 配时 5 R2=5W，R3=6W

20、，求各支路电流。 R1I1网孔aR2I2E1解：节点个数n=2，支路条数b=3 对节点a有：I3=I1+I2，即 I1+I2-I3=0 对于网孔，按顺时针循环一周，根据电压和电流的参考方向可列出：R1I1+R3I3-E1=0，即20I1+6I3=70V 对于网孔，按逆时针循环一周，根据电压和电流的参考方向可列出：R2I2+R3I3-E2=0，即5I2+6I3=45V I1+I2-I3=03个方程联立求解：20I1+6I3=70V 5I+6I=45V23I1=2A解得： I2=3A I=5A3本次课小结： 本次课讲解了基尔霍夫电压定律、基尔霍夫电流定律，要求学生熟练掌握基尔霍夫电压定律(KVL)

21、: U0、基尔霍夫电流定律(KCL):I入I出、I0及其推广应用的灵活使用。 布置作业： 教材P31 习题15、 I3R3网孔E2b教 学 内 容 复习提问： 注意点 配时 导入新课： 二、电压源与电流源 1、电压源 (是对外提供电压的电源，开路状态时，两端有电压，电流为零；当 接成闭合回路后，电压源上有电流流过) 电压源按其内阻是否考虑可分为两类： 一类是忽略内阻或内阻为零的电压源，称为理想电压指针式万用表源，或称恒压源； 的使用 一类是考虑内阻，内阻不为零的电压源，称为实际电 压源。 理想电压源：内阻为0 * 输出电压恒定不变，U = E 1 * 输出电流由外负载决定，I RL 20 20

22、 理想电压源 实际电压源 外特性曲线 实际电压源 当接上负载时，电源端电压U=E-IRO 2、电流源 (是对外提供电流的电源，开路状态时，有电流存在，无端电压；当接成闭合回路后，电流源两端有电压存在) 电流源按其内阻是否考虑可分为两类： 一类是不考虑内阻或内阻为无穷大的电流源，称为理想电流源，或称为恒流源； 一类是考虑内阻，内阻不为无穷大的电流源，称为实际电流源。 理想电流源：内阻为 * 输出电流恒定不变，I = IS * 其端电压由外负载决定，uRL 教 学 内 容 注意点 配时 笔应接在什么位置上。红色表笔的连线应接到标有“”符号的插孔内，黑色表笔应接到标有“”或“*”符号的插孔内。有些万

23、用表针对特殊量设有专用插孔，在测量这些特殊量时，应把红色表笔改接到相应的专用插孔内，而黑色表笔的位置不变。 测量档位的选择 使用万用表时，应根据测量的对象将转换开关旋至相应的位置上。例如，当测量交流电压时，应把转换开关旋至标式表用事指针万用的使注意项 有“V”的范围内。有的万用表面板上设有两个转换开关旋钮，使用时需要互相配合来完成测量工作。在进行档位的选择时应特别小心，稍有不 慎就有可能损坏仪表。特别是在测量电压时，如果误选了电流档或电阻 档，将会使表头遭受严重损伤，甚至可能烧毁表头。所以，选择好测量 种类后，应仔细核对无误后才能进行测量。 量程选择 用万用表测量交直流电流或电压时，其量程选择

24、的 要尽量使指针工作在满刻度值的2/3以上的区域，以保证测量结果的准确 度。用万用表测量电阻时，则应尽量使指针在中心刻度值的 倍之间。如果测量前无法估计出被测量的大致范围，则应先把转换开关 旋至量限最大的位置进行粗测，然后再选择适当的量限进行精确测量。 正确读数 万用表的表盘上有很多条标度尺，每一条标度尺上 都标有被测量的标志符号，测量读数时，应根据被测量及量程在相应的 标度尺上读出指针指示的数值。另外，读数时应尽量使视线与表面垂直； 对装有反射镜的万用表，应使镜中指针的像与指针重合后再进行读数。 欧姆档的使用 使用欧姆档时，要注意以下几个问题： 使用1）每一次测量电阻时都必须调零，即将两支表

25、笔短接，旋动“零欧姆姆档调整器旋钮”指针指示在“W”标度尺的“0”刻度线上。特别是改变了欧姆倍注意率档后，必须重新进行调零。当调零无法使指针达到欧姆零位时，则说项 明电池的电压太低，应更换新电池。 2）测量电阻时被测电路不允许带电，否则，不仅使测量结果不准确， 而且很有可能烧坏表头。 3）被测电阻不能有并联支路，否则其测量结果是被测电阻与并联电 阻并联后的等效电阻，而不是被测电阻的阻值。由于这一原因，测量电 阻时，不能用手去接触表笔的金属部分，避免因人体并联于被测电阻两 端而造成不必要的误差。 4）用欧姆档测量晶体管参数时，考虑到晶体管所能受的电压比较小和容许通过的电流较小，一般应选择R100

26、W或R1kW的倍率档。另外要注意，红色表笔与表内电池的负极相接，而黑色表笔与表内电池的正 欧时事教 学 内 容 注意点 配时 极连接。 5）在使用的间歇中，不要让两根表笔短接，以免浪费电池。 注意操作安全 在万用表的使用过程中，必须十分重视人身和仪表安全，要注意： 1）决不允许用手接触表笔的金属部分，否则会发生触电或影响测量准确度。 2）不允许带电转动转换开关，尤其是当测量高电压和大电流时，否则在转换开关的刀及触点分离和接触的瞬间会产生电弧，使刀和触点氧化，甚至烧毁。 3）测量叠加有交流电压的电压时，要充分考虑转换开关的最高耐压值，否则会因为电压幅度过大而使转换开关中的绝缘材料被击穿。 4）万

27、用表使用完毕后，应该把转换开关旋至交流电压的最大量限档，或旋至“OFF”档。 二、实验 1、实验目的 学习万用表的使用； 学习电阻的测量。 序 号 1 2 名 称 指针式万用表 电阻 型号与规格 MF30型 数 量 1块 若干 测量电阻 30 2、实验设备 3、实验内容 1）万用表红表笔插入标有“+”的孔中，黑表笔插入标有“”的孔中； 2）将指针式万用表的转换开关拨到欧姆档，将两表笔短接调零； 3）测量电阻值， 将结果填入表中。 单位：W 20 物理量 测量值 R1 R2 R3 R4 R5 布置作业：写实训报告 教 学 内 容 注意点 配时 复习：1、基本物理量电压 10 2、基本物理量电动势

28、 导入新课： 1.6 电路中电位的计算 一、概念：是描述某一点性质的物理量。 电位是分析电路常用的物理量，用“V”表示。从物理学可知，电 压就是电位的差值，即：Uab=Va-Vb 在进行电路研究时，常常要分析电路中各点电位的高低。为了确定两个电路中各点的电位值，必须选择电位的零点，即参考点，在电路图中用式 符号“”来表示，又称零电位。若电路中O点为参考点，则Vo=0V。其他各点的电位都同它相比较，比它高的电位为正，比它低的电位为负。 电路中某一点的电位等于该点到参考点之间的电压。 根据定义，电路中a点的电位为：Va=Uao ：求各点电位 二、电位和电压的区别 电位A、电位针对一点 电压针对两点

29、 电压区别 Ua=Uao Uab=Ua-Ub B、电位是相对的 电压是绝对的 三、电位的意义 * 相对的 电位* 参考点不同，同一点电位不同 意义 * 一旦参考点选定，同一点的电位唯一 20 公10 和的10 10 的教 学 内 容 注意点 配时 ：如图示电路，已知U1=-6V，U2=4V，若c为参考点，求20 Va、Vb、Vc和Uab=?若b为参考点，再求Va、Vb、Vc和Uab=? U1acU2b解：若c为参考点，即Vc=0V，则Va=Uac=U1=-6V， Vb=Ubc=U2=4V，Uab=Va-Vb=-6V-4V=-10V 若b为参考点，即Vb=0V，则Va=Uab=-10V，Vc=U

30、cb=-U2=-4V，Uab=Va-Vb=-10V-0=-10V 本次课小结： 本次课讲解了基尔霍夫电压定律，要求学生熟练掌握基尔霍夫电压定律(KVL): U0及其推广应用的灵活使用。 布置作业： 教材P31 习题15、 10 教 学 内 容 注意点 配时 复习提问：正弦函数的波形 导入新课： 正弦量的“三要素” 10 第二章 正弦交流电路 2.1 正弦交流电的基本概念 一、什么是交流电 直流电量：大小和方向均不随时间变化而变化的电量。 交流电量：大小和方向均随时间作周期性的变化，且在一个周期内平均值为零。 正弦交流电量：大小和方向随时间按正弦函数规律变化的电流、电压或电动势称为正弦交流电流、

31、正弦交流电压或正弦电动势，统称为正弦交流电或正弦量。 10 和直流电相比，交流电具有以下优点： 交流电比直流电输送方便、使用安全。 交流电机结构比直流电机简单，成本也较低，使用维护方便、运行可靠。 可以应用整流装置，将交流电变换成所需的直流电。 二、交流电的产生 由交流发电机提供，也可由振荡器产生。 三、正弦交流电的三要素 瞬时值表达式或解析式为： 20 i=Imsin(wt+fi)=2Isin(wt+fi)u=Umsin(wt+fu)=2Usin(wt+fu) e=Emsin(wt+fe)=2Esin(wt+fe)由上式可知，正弦交流电的特征具体表现在变化的快慢、振幅的大小和计时时刻的状态三个方面，这三个量称为正弦量的“三要素”，它们分别用角频率、最大值和初相位来表示。 1、周期、