电工学教案(一).doc

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1、Four short words sum up what has lifted most successful individuals above the crowd: a little bit more.-author-date电工学教案(一)关于印发山东交通学院 课时授课计划课次序号： 1 一、课题：11 电路的作用与组成部分1-2 电路模型 1-3 电压和电流参考方向二、课型：课堂讲授三、目的要求：掌握电路概念，对参考方向理解。四、重点、难点：电路模型的概念，电压和电流的方向判定 五、教学方法及手段：以讲授为主，并加以举例；课堂进行适当提问和习题练习。六、参考资料：教学参考书为电路（第四

2、版）邱关源主编 参考网站：七、作业：1.2.1 1.3.1八、授课记录：授课日期班次九、授课效果分析：按预定目标完成了教学任务，学生基本掌握所学内容，对知识的熟练运用还要通过课后习题和复习。十、教学进程（教学内容、教学环节及时间分配等）1、复习：高中所学电路的基本概念和日常生活中电路的应用2、导入课题：11 电路的作用与组成部分1-2 电路的基本物理量 1-3 电路的状态3、教学内容：1.1 电路的组成和作用一、电路的组成电路：电流流过的全部通路称为电路，也可称为网络。电路是由一些用电设备或器件组成的总体。电路的组成：电路由电源、负载和中间环节三大部分组成。 电源的作用是为电路提供能量，如发电

3、机利用机械能或核能转化为电能，蓄电池利用化学能转化为电能，光电池利用光能转化为电能等； 负载则将电能转化为其他形式的能量加以利用，如电动机将电能转化为机械能，电炉将电能转化为热能等； 中间环节用作电源和负载的联接体，包括导线、开关、控制线路中的保护设备等。二、电路的作用 实现电能的传输和转换 对电信号进行传递和处理1.2 电路模型实际电路均是由一些按需要起不同作用的实际电路元件或器件所组成，它们的电磁性质比较复杂，为了简化对实际电路进行分析和数学描述，可将实际元件理想化。理想元件：在一定条件下，突出实际电路元件或器件主要电磁性质，忽略次要因素，把它近似地看作理想元件。电路模型：由一些理想元件所

4、组成的电路，就是实际电路的电路模型，它是对实际电路的电磁性质的科学抽象和概括。常用的理想元件(元件)主要有：电阻元件、电感元件、电容元件和电源元件等。CLR电阻元件R 电感元件 L 电容元件 C三种理想电路元件的电路符号1-3电压和电流的参考方向关于电压和电流的方向，有参考方向和实际方向之分，要加以区别。 电流：电荷的定向移动形成电流。 电流方向：习惯上规定正电荷的移动方向为电流的方向。 电流的大小为单位时间内通过导体横截面的电量，用公式表示即 量纲：安培（A） 1kA=10-3A ；1mA=10-3A；1A=10-6A。注意：通常直流电流用大写字母I表示，而随时间变化的电流用小写字母i 表示

5、。电流的参考方向（reference direction）：参考方向是在电路元件上任意选定某一方向作为电流的正方向，所选电流方向即参考方向并不一定与电流的实际方向一致。当i0时参考方向与实际方向一致，当i0时参考方向与实际方向一致，当uU0USU0uC令， 稳态响应 暂态响应完全响应稳态响应暂态响应 零输入响应 零状态响应完全响应零输入响应零状态响应3.3.2RC一阶电路的零输入响应 已知：时，电容已充电至，时，S由a合向b。 求后的。1. 定性分析： 时， 时， 2. 定量分析： 时， 令， 3. 时间常数： R：由动态元件看进去的戴维南等效电阻 的物理意义：衰减到36.8所需时间 tu1u

6、20u1,u24V 的几何意义：由 点作的切线所得的次切距。时，电路进入新的稳态,可见，时间常数反映了物理量的变化快慢，越小，物理量变化越快。3.3.3 RC一阶电路的零状态响应 已知，求时的。1. 定性分析： 时， iCuR0tuC, uR, iCUSUS/RuC2. 定量分析： 为非齐次微分方程任一特解， 为对应齐次微分方程的通解， 强制响应，与输入具有相同形式， ， 固有响应，与电路结构有关。 其中：为稳态响应（），为暂态响应（必将衰减为0）为时间常数 即充电过程中时间常数的物理意义为由初始值上升了稳态值与初始值差值的63.2%处所需的时间。时，电路进入新的稳态。4、课堂总结：本节主要讲

7、述了暂态的概念和 RC电路的一阶方程求取方法，要求学生能够理解并正确求解。5、布置作业：3.2.2 ，3.3.1 ，3.3.3 要求课后好好复习掌握。课时授课计划课次序号： 9 一、课题：3.4一阶电路三要素法二、课型：课堂讲授三、目的要求：掌握一阶电路暂态分析的三要素法。四、重点、难点：一阶暂态电路微分方程的建立及解的形式。 五、教学方法及手段：以讲授为主，并加以举例；课堂进行适当提问和习题练习。六、参考资料：教学参考书为电路（第四版）邱关源主编 参考网站：七、作业：3.4.2 ，3.4.3八、授课记录：授课日期班次九、授课效果分析： 十、教学进程（教学内容、教学环节及时间分配等）1、复习：

8、 2、导入课题：RC电路的一阶方程求取方法，暂态过程回顾。3、教学内容：3.4 三要素法 一阶电路三要素公式前提： 一阶电路 直流激励 初始值 由的等效电路中求， 必须由的等效电路求。时：C电压源 零状态下：C短路 L电流源 L断路 稳态值时，C断路，L短路 时间常数 ， ， R由动态元件两端看进去的戴维南等效电阻。例：图示电路原已稳定，开关S在t=0时合上求电压u.解： 例：图示电路，开关S在位置“a”处已稳定，t=0时S打到位置“b”处，求电流i.已知E1=8V，E2=4V，R1=1，R2=2，R3=2，L=8mH.解： 一、电路的组成3.4 微分电路与积分电路一、 微分电路条件：(1)时

9、间常数tw；(2)输出电压从电容两端取出分析：4、课堂总结：尤为重要，要求必须在理解的基础上，掌握并正确应用。5、布置作业：3.4.2 ，3.4.3 课时授课计划课次序号： 10 一、课题：3.5微积分电路3.6RL电路的响应二、课型：课堂讲授三、目的要求：能够进行RL电路的响应计算。四、重点、难点：一阶暂态电路微分方程的建立及解的形式。 五、教学方法及手段：以讲授为主，并加以举例；课堂进行适当提问和习题练习。六、参考资料：教学参考书为电路（第四版）邱关源主编 参考网站：七、作业：3.4.2 ，3.4.3八、授课记录：授课日期班次九、授课效果分析： 十、教学进程（教学内容、教学环节及时间分配等

10、）1、复习： 2、导入课题：RC电路的一阶方程求取方法，暂态过程回顾。3、教学内容：3.5 微分电路与积分电路二、 微分电路条件：(1)时间常数tw；(2)输出电压从电容两端取出分析：3.6RL一阶电路的零状态响应已知：。求：时的RL充磁过程 4、课堂总结：尤为重要，要求必须在理解的基础上，掌握并正确应用。5、布置作业： 3.4.4课时授课计划课次序号： 12 一、课题： 4.1正弦电压和电流4.2正弦量的相量表示法二、课型：课堂讲授三、目的要求：理解正弦交流电的三要素。理解电路基本定律的相量形式和相量图. 四、重点、难点：正弦量的基本特征及相量表示法. 五、教学方法及手段：以讲授为主，并加以

11、举例；课堂进行适当提问和习题练习。六、参考资料：教学参考书为电路（第四版）邱关源主编 参考网站：七、作业：4.2.1 4.2.2八、授课记录：授课日期班次九、授课效果分析： 十、教学进程（教学内容、教学环节及时间分配等）1、复习： 暂态分析的一阶电路三要素法，零输入和零状态响应的概述。2、导入课题：所谓正弦交流电路，是指含有正弦电源(激励)而且电路各部分所产生的电压和电流(响应)均按正弦规律变化的电路。交流发电机中所产生的电动势和正弦信号发生器所输出的信号电压，都是随时间按正弦规律变化的。它们是常用的正弦电源。在生产上和日常生活中所用的交流电，一般都是指正弦交流电。因此，正弦交流电路是电工学中

12、很重要的一个部分。本节课我们学习4.1正弦电压和电流4.2正弦量的相量表示法。3、教学内容： 4.1 正弦交流电的基本概念正弦量：随时间按照正弦规律变化的物理量，都称为正弦量，它们在某时刻的值称为该时刻的瞬时值，则正弦电压和电流分别用小写字母i、u表示。周期量：时变电压和电流的波形周期性的重复出现。周期T：每一个瞬时值重复出现的最小时间间隔，单位：秒（S）；频率f： 是每秒中周期量变化的周期数，单位：赫兹（Hz）。显然，周期和频率互为倒数，即f=1/T。交变量：一个周期量在一个周期内的平均值为零。可见，正弦量不仅是周期量，而且还是交变量。正弦量的函数表示法：最大值，反映正弦量在整个变化过程中所

13、能达到的最大值；相位，反映正弦量变动的进程；角频率（），反映正弦量变化的快慢。初相位，反映正弦量初值的大小、正负。，正弦量的三要素。4.1.1频率与周期 1. 周期：正弦量变化一次所用的时间. T (s) 2. 频率：正弦量单位时间内变化的次数. f ( Hz) 3. 角频率：正弦量单位时间内变化的弧度. (rad/s) 4. 三者关系：f=1/T ; =2f = 2/T4.1.2幅值与有效值1. 瞬时值：正弦量在任一瞬间的值。 ( i, u, e )2. 幅值：正弦量的最大值。(Im, Um, Em)3. 有效值：I, U, E4. 有效值与幅度的关系. 工程上，一般所说的正弦电压、电流的大

14、小都是指有效值。例如交流测量仪表所指示的读数、交流电气设备铭牌上的额定值都是指有效值。应当指出，并非在一切场合都用有效值来表征正弦量的大小。例如，在确定各种交流电气设备的耐压值时，就应按电压的最大值来考虑。4.1.3 初相与相位差相位:反映交流电变化进程的电角度.初相:t=0时的相位. 相位差:同频率正弦量的相位差即为初相之差. 设 则u(t)与i(t)的相位差 可见，对两个同频率的正弦量来说，相位差在任何瞬时都是一个常数，即等于它们的初相之差，而与时间无关。的单位为rad(弧度)或(度)。主值范围为|。如果u i0，则称电压u的相位超前电流i的相位一个角度度，简称电压u超前电流i角度，在波形

15、图中，由坐标原点向右看，电压u先到达其第一个正的最大值，经过，电流i到达其第一个正的最大值。反过来说电流i滞后电压u角度。 如果u i0，则结论刚好与上述情况相反，即电压u滞后电流i一个角度|，或电流i超前电压u一个角度|。如果，与同相。 如果，与正交。如果,与反相。注意：1. 函数表达形式应相同，均采用sin或sin形式表示。如 2. 函数表达式前的正、负号要一致。当。3. 两个同频率正弦量的相位差与计时起点的选择无关。4.2 正弦量的相量表示法正弦量的表示方法:1.三角函数式. 2.波形图3.相量表示法相量表示法:用复数表示正弦量,可以把正弦量的三角运算简化为复数运算.4.2.1相量令正弦量，根据欧拉公式，可知 ，取则 于是： 最大值相量。可以表示一个正弦量的复值常数称为相量。 有效值相量 注意：相量图：相量既然是复数，可