课程教（学）案设计电工电子技术.pdf

《课程教（学）案设计电工电子技术.pdf》由会员分享，可在线阅读，更多相关《课程教（学）案设计电工电子技术.pdf（125页珍藏版）》请在淘文阁 - 分享文档赚钱的网站上搜索。

1、山 东 协 和 学 院程使 用 教 材 电工与电子技术 人民邮电适用专业机械设计制造及其自动化层 次 本科 总学时出授课教师 马磊 教研室 自动化 教研室授课学年 15-16学 年 学 期 第一学期课 程 教 案教 师马磊职称副教授专业机设班级2班课程名称 电工与电子技术章 节第一章 1.1电路的作用与组成部分1.2 电路的模型1.3 电路的基本物理量及参考方向教学时数2教学方法及手段多媒体，板书目的要求1、了解电路的作用、电路模型；2、掌握电路的组成及其功能；3、掌握电路的基本物理量(电压、电流的定义和参考方向，功率的计算)。教学容提问：试想如果没有电，生活将会怎样？导入新课：电工学是非电专

2、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(1)便于转换(2)便于输送(3)便于控制时间分 配重点难点思考题重点：电路的组成及其功能难点：无思考题：本节全部思考题参考1.电工电子技术 述民 人民邮电文2.电工电子技术 于 荣 义 人 民 邮 电献课程教案附页容时间分配第1章 电路的基本概念与基本定律电路：电流流通的路径。直流电路：由直流电源供电的电路。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

3、和所能完成的任务是多种多样的，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。(1)电源 是供应电能的设备。在发电厂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。(2)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。(3)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。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

4、析，需用能够代表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。开关 电业源 叫 Q i:池；导线中间环节一白炽灯一？课程教案附页容时间分配3、作用(1)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。发电机中间环节升压变压器输电线-降压变压器电源(2)实现信息的传输和处理电路是扩音机。电动机电灯电炉负载,如测量电路、扩音机电路、计算机电路等。典型Q-L晶体管放大电路电源 中间环节扬声器载负二、电流1、电流的形成电荷的定向移动形

5、成电流。2、电流的大小电流的大小是指单位时间通过导体横截面的电荷量。恒定电流/=(D C)(“一”)t交变电流 i=(A C)(“”)2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/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/表 示。电流的单位为A (安 培),还有kA(千 安)、m A (毫 安)、UA(微 安)等。lkA=103A lA=103mA=10A3、电流的方向(1)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。课程教案附页容时间分配（2）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

6、方向难于判断，此时常可任意选定某一方向作为电流的“参 考 方 向（也称正方向）”。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,实际方向如图所示。实际方向参考方向a）/04、电流的表示方法（1）箭头：-b)1 o-b落考方向1/，参考方向一致 b)U ,/参考方向不一致【例1】:应用欧姆定律对下图电路列出式子，并求电阻几解：对图(a)有，U =IR,R =U =S =3Q1 2对图(b)有，U=-I R,/?=-且=-$=3 C/-2二、全电路欧姆定律1、概念(1)全电路：含有电源的闭合电路。(2)

7、电路：电源部的电路。外电路：电源外部的电路。(3)电阻：电源部的电阻，简称阻。用 表示。外电阻：外电路的电阻。用 凡 表示。2、容：闭合电路中的电流/与电源的电动势E成正比，与电路的总电阻，即电阻和外负载电阻之和(&+r)成反比。课程教案附页容时间分配3、表达式：/ER0+RE=4-=内+U 外。内是阻上的压降；U外既是外阻上的压降，又是电源两端的电压(路端电压或端 电 压)。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“2

8、2 0 V/4 0 W”，表示它的额定电压为2 2 0 V,额定功率为4 0 W。3、电气设备的工作状态(1)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。(2)轻载状态：电气设备或元件低于额定功率运行的工作状杰，也称为欠载状态。电气设备轻载工作时不经济。(3)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。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、通路一一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。S1!+交*7=0+E2E-T凡_ _

9、 _ 一 一-7a)电源的有载工作b)电源开路 c电源短路课程教案附页农时间心分配/=q电路中的电流为：RO+RL端电压与输出电流的关系为：U=E-RJ上式表明：当电源具有一定值的阻时，端电压总是小于电源电动势；当电源电动势和阻一定时，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+阻及线路损耗的功率。2、开 路（断路）将图中的开关S 断开，电源处于开路状态，也称为电源的空载运行，相当于&T8。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。/=0 U=U0=E93、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。/人 哈其特点是：

10、被短路元件两端电压为0。电路中电流称为短路电流八，且有 凡，电源输出电压为“=一 4%=。短路电流（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。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。课 程 教 案教 师马磊 职称 副教授专业 机设 班级 2 班课程名称 电工与电子技术章 节1.6 基尔霍夫定律1.7 电路中电位的概念和计算方法教学时数2 教学方法及手段多媒体，板书目的要求1.理解基尔霍夫两定律阐述的容；2.掌握基尔霍

11、夫两定律的应用。教学容复习提问：电路有载工作、开路与短路的特点。导入新课：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一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。(1)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。在同一支路，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、adbo其中，含

12、有电源的支路称有源支路，不含电源的支路称无源支路。时间分 配重点难点思考题重点：1.基尔霍夫定律的应用难点：2.1.基尔霍夫定律的应用思考题：课后习题参考文献1.电工电子技术 述 民 人 民 邮 电2.电工电子技术 于 荣 义 人 民 邮 电课程教案附页农时间心 _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _(2)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 一别是节点a和节点b。(3)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 a b c a、a b

13、d a、a d b c ao(4)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a b c a、a b d a。一、基尔霍夫电流定律(第一定律，简称KC L)一一节点1、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。表达式为入=2?出如上图，对于节点a有：/3=7,+/2将上式改写成人4 ，2=。因此得到Z/=02、容 2：在任一瞬间，流入(或流出)该节点的电流代数和恒等于零。符号的规定，流入节点的电流取“+”号；流出节点的电流取“一”号。表达式为=0【例 1】：如图所示电路，已知：/,=2 A ,72=3 A ,I,=-0.5 A ,/4=1

14、 A ,求:(1)A B 支路的电流，=?(2)交于B点的另一支路电流人=?课程教案附页课程教案附页容间配时分解：/3=/,+/,=1A+3 A=4A,/4=/,-/3=9A-4A=5A,4=/&+八=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/,+/6=/5,人二乙一人=9A 1A=8A。两种结果完全相同。二、基尔霍夫电压定律（第二定律，简称KVL）一回路1、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：2。=，符号的规定：电源一正极指向负极的方向与循环方向一致，取“+炉号；正极指向负极的方向与循环方向不一致，取“一歹

15、号。负载电流/的参考方向与循环方向一致，电阻上的压降/R取“+7T号；电流/的参考方向与循环方向不一致，电阻上的压降/R取“一次号。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方向可列出 RJi+R3I3-El=0 o课程教案附页容时间分配 例3：解：对于回路I,电压方程为2（乂+1 0/；=H）V对于回路I I,电压方程为2 5/2+I O/3 =2 0 0 V2、推广应用一一基尔霍夫电压定律不仅适用于电阻、电源等实际元件构成的回路，也适用于假想的回路。电路中a、b两点间开路无电流，设其间电压为&b，对假想回路a b d c a,其循环方向为顺时针方向，列出电压方程U g

16、+4八-=（）因此可求出：%=R J -&八【例 1-1 0】：如图示电路，已知电压U,=1 4 V,求以。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2/+10V-U,=0课程教案附页容时间分配2/=q -10V=14V-10V=4V/=2A对于整个回路，按顺时针循环方向列电压方程:3/+2/+1 0 V-4 =。Us=3Qx 2A+2Q x 2 A+10 V=2OV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：Ua b=v-vb在进行电路研究时，常常要分析电路中各点电位的高低。为了确定电路

17、中各点的电位值，必须选择电位的零点，即参考点，在电路图中用符号“_L”来表示，又称零电位。若电路中0 点为参考点，则匕=0 V。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：匕【例 1】：求各点电位&点电位Va=6V b点电位Vb=-6V 滥电位Va=6V b点电位Vb=-6V二、电位和电压的区别A、电位针对一点电压针对两点仇=仇。B、电位是相对的三、电位的意义*相对的电压是绝对的课程教案附页容时间分配*参考点不同，同一点电位不同*一旦参考点选定，同一点的电位唯一【例】：如图示电路，已知q=-6 V

18、,/=4 V,若 c 为参考点，求匕、匕、匕和q b=?若 b 为参考点，再求匕、匕、匕和u,b=?+a o-1|二|-o b解：若 C为参考点，即x=o v,则匕=q1 c=q =-6 v ,匕=。反=/=4丫，4,=匕一K=-6 V-4 V =-10V若 b 为参考点，即 匕=0丫，则 匕=。吨=-10丫，V=Uc b=-U2=-4V,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(K VL)：2 U=0、基尔霍夫电流定律(K C L)：2 1入=2 1 出、2 1=0 及其推广应用的灵活使用。课 程 教 案教 师马磊职称副教授机设班级2班课程

19、名称 电工与电子技术章 节2.1电阻串、并连接及等效变换2.1.1电阻的串联2.1.2电阻的并联教学时数3教学方法及手段多媒体、板书目的要求1、掌握电阻串并联的特点；2、会分析计算串并联电路的等效电阻。教学容复习提问：基尔霍夫定律导入新课：一、电阻与电阻率1、电阻：导体对电流的阻碍作用称为电阻，用符号斤表示。电阻元件是耗能元件，其单位为C （欧姆）。常用的电阻单位还有k C、lkQ =103Q,1MQ=1O6Q2、电阻率：导体的电阻是导体本身的一种性质。它的大小决定于导体的材料、长度和横截面积：R=p LS时间分 配重点难点思考题重点：1.串并联电路的特点；2.等效电阻的计算。难点：1.等效电

20、阻的特点。参考文献1.电工电子技术 述 民 人 民 邮 电2.电工电子技术 于 荣 义 人 民 邮 电课程教案附页容时间分配式中：/?一制成电阻的材料的电阻率，国际单位制单位为O-m；/一绕制成电阻的导线长度，国际单位制单位为m；S 一绕制成电阻的导线横截面积，国际单位制单位为m2；R-电阻值，国际单位制单位为。纯金属的电阻率很小，绝缘体的电阻率很大。银是最好的导体，但价格昂贵而很少采用，目前电气设备中常采用导电性能良好的铜、铝作导线。二、电阻的串联多个元件逐个顺次连接起来，就组成了串联电路。两个或两个以上的电阻依次连接，组成一条无分支电路，这样的连接方式叫做电阻的串联。下Iu 力 ；T 飞u

21、 R1、串联电路的特点(1)等效电阻：R=RI+R2+R3+/?*R&、R2*当 RI&时，R 35 4 (大)(2)流经各电阻的电流相等。(3)串联总电压等于各电阻上电压之和，即u=u1+u2+u3+q；(4)分压关系为：-=-=-=-=/&g R.R当两只电阻后、发串联时，总电阻/?=凡+7?2,则有分压公式R,U、=U,课程教案附页容时间分配三、电阻的并联把多个元件并列地连接起来，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。（1）等效电阻：-=+；R =R R,=0R&q R“_ K+&*R R：R2*当 6

22、 时，(小)(2)各电阻电压相等。(3)并联总电流等于各电阻上电流之和，即I=1+12+13+/n；(4)分流公式为:,二 号&+&2 RM【例11:图所示的并联电路中，求等效电阻RA B、总电流/、各负载电阻上的电压、各负载电阻中的电流。=2Q课程教案附页容时间分配总电流I=-=&B122=6A各负载上的电压H=K=U =12V各负载上的电流4=3*=2A/?,+/?,6+3I2=l-I.=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。【例2】：（选作）如图，已知用二用二/二鸟二4二 心，求等效电阻&,。凡,=（&+&

23、）&+&飞=（i+i）/i+i/i=2 1 +1 1=-/1338【例3】：（选作）如图，已知耳=生=R,求等效电阻扁,。OaOb解：等效电阻力,=耳 与 =课程教案附页容时间分配本次课小结：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。课 程 教 案教 师马磊职称副教授机设班级2 班课程名称 电工与电子技术*节2.3 电压源与电流源及其等效变换2.3.1 电压源模型2.3.2 电流源模型2.3.3 电压源与电流源模型的等效变换教学时数2教学方法及手段多媒体、板书目的要求1,了解电压源与电流源的模型及其特

24、性曲线；2、掌握电流源与电压源等效变化的方法，能应用此方法分析一般电路。教学容复习提问：1、电阻的串、并联特点；2、分压、分流公式。一、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）电压源按其阻是否考虑可分为两类：一类是忽略阻或阻为零的电压源，称为理想电压源，或称恒压源；一类是考虑阻，阻不为零的电压源，称为实际电压源。时间分 配重点难点思考题重点：1.理想电源和实际电源之间的区别；2.两种电源之间的等效变化；难点：1.应用电源的等效变换分析一般电路。思考题：理想电源之间为何不能等效变换。参考文献1.电工电子技术 述 民

25、人 民 邮 电2.电工电子技术 于荣义 人民邮电课程教案附页农时间心 _ 分配（1）理想电压源（恒压源）：阻为0*输出电压恒定不变，U =E*输出电流由外负载决定，/oc 号（2）实际电压源（理想电压源实际上是不存在的。一个实际电源总是有阻的，当电源通过电流时,存在着能量损耗。一个实际电压源可等效成一个理想电压源E与阻R。串联的模型。）当接上负载时，电源端电压（负载R,上的电压和电流的关系）U =E-I R。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）电流源按其阻是否考虑可分为两类：一类是不考虑阻或阻为无穷大的电流源，称为理想电流

26、源，或称为恒流源；一类是考虑阻，阻不为无穷大的电流源，称为实际电流源。（1）理想电流源（恒流源）：阻为8*输出电流恒定不变，I=Is*其端电压由外负载决定，UCCR课程教案附页容时间分配课程教案附页容时间分配课 程 教 案教 师马磊 职称 副教授专业 机设 班级 2班课程名称 电工与电子技术章 节2.4支路电流法2.5节点电压法教学时数3 教学方法及手段多媒体、板书目的要求1.掌握支路电流法的解题步骤，能系统地列出K C L、K V L方程；2 .掌握节点电压法的解题步骤，能够用此方法分析简单电路。教学容 复习，引入课题1.电阻的串联和并联特点2 .基尔霍夫两个定律的容及分析方法支路电流法一、

27、复杂电路不能用串联或者并联的方法计算等效电阻的电路。二、支 路 电 流 法（重点掌握分析方法）1、定义：以支路电流为未知量列写电路方程的分析方法。2、分析方法：对节点数为n,网孔为m,支路数为b的电路总 共 有b个未知支路电流数目，根据基尔霍夫定律列出：K C L独立方程：n -1个K V L独立方程：m个，然后联立求解。时间分 配重点难点思考题1.2.3.参考文献1.电工电子技术 述 民 人 民 邮 电2 .电工电子技术 于 荣 义 人 民 邮 电课程教案附页容时间分配支路电流法是最基本的分析方法。它是以支路电流为求解对象，应用基尔霍夫电流定律和基尔霍夫电压定律分别对节点和回路列出所需要的方

28、程组，然后再解出各未知的支路电流。支路电流法求解电路的步骤为：标出支路电流参考方向和回路绕行方向；根据K C L 列写节点的电流方程式；根据K V L 列写回路的电压方程式；解联列方程组，求取未知量。三、方程的独立性1、对于一个不含电流源（理想电流源和受控电流源）的平面电路：有 n个节点数，m个网孔，b条支路数，需列出b=m+（n-1）个方程联立求解。其中K C L 独立方程：n -1个，K V L 独立方程：m个。2、对于含有电流源的支路：若电路中有k条含有电流源的支路，则列出b-k 个方程联立求解。其中K C L 独立方程：n -1个K V L 独立方程：m-k 个（不列含有电流源支路的网

29、孔，如遇到2个网孔共用的支路中含有电流源，则另选一回路列方程）。例 如 图 所示，为两台发电机并联运行共同向负 载&供电。已知耳=1 3V,：2=117 V,与=*R2=0.6Q ,RL=24 Q求各支路的电流及发电机两端的电压。解：选各支路电流参考方向如图所示,回路绕行方向均为顺时针方向。列 写 K CL 方程：节点A：人+2=列 写 K VL 方程：ABCD A 回路：E E2=RJAE F BA 回路：“2 =R +R J其基尔霍夫定律方程组为 0）向可变电阻负载R L 传输最大功率的条件是：负载电阻 R L 与单网络的输出电阻R s 相等。满足R L=R s 条件时，称为最大功率匹配，

30、此课程教案附页容时间分配时负载电阻R L获得的最大功率为：“m ax 4 凡举例说明，课堂练习。课堂小结及学生提问（1 0分钟）课 程 教 案教 师马磊职称副教授专业机设班级2班课程名称 电工与电子技术章 节3.I电阻元件、电感元件及电容元件3.2 暂态过程和换路定理教学时数3教学方法及手段目的要求1.了解过渡过程的概念及电路存在过渡过程的原因；.2.了解在分析电路过渡过程时应用的定律一 一 换路定则；3.熟练计算电路在换路后的初始值。教学容一、过渡过程的概念1.电路的稳态分析2.电路的过渡过程：电路从一种稳定状态转变到另一种稳定状态所经历的中间过程。3.产生过渡过程的原因：换路的概念：电路状

31、态的改变（如通电，断电，短路，电信号突变等）称为换路。电路中有储能元件，而能量不能跃变，是产生过渡过程的因。二、换路定律1,具有电感的电路：枢 。2.具有电容的电路：时 间分 配重点难点思考题1.2.3.参考文献1.电工电子技术 述 民 人 民 邮 电2.电工电子技术 于荣义 人民邮电课程教案附页容时间分配课 程 教 案教 师马磊职称副教授专业机设班级2班课程名称 电工与电子技术章 节3.3 R C 电路暂态分析3.3.1 R C 电路的零输入响应3.3.2 R C 电路的零状态响应3.3.3 R C 电路的全响应教学时数2教学方法及手段目的要求教学容时间分 配重点难点思考题1.2.3.参考文

32、献1 .电工电子技术 述民 人民邮电2 .电工电子技术 于 荣 义 人 民 邮 电课程教案附页容时间分配课 程 教 案教 师马磊 职称 副教授专业 机设 班级 2班课程名称 电工与电子技术章 节3.4 一阶电路暂态分析的三要素法3.5 微分电路和积分电路教学时数教学方法及手段目的要求教学容时间分 配重点难点思考题1.2.3.参考文献1 .电工电子技术 述 民 人 民 邮 电2.电工电子技术 于 荣 义 人 民 邮 电课程教案附页容时间分配课 程 教 案教 师马磊 职称 副教授专业 机设 班级 2班课程名称 电工与电子技术章 节3.6 R L 电路暂态分析3.7习题教学时数教学方法及手段目的要求

33、教学容时间分 配重点难点思考题1.2.3.参考文献1 .电工电子技术 述 民 人 民 邮 电2.电工电子技术 于 荣 义 人 民 邮 电课程教案附页容时间分配课 程 教 案教 师马磊职称副教授专业机设班级2班课程名称 电工与电子技术章 节4.1正弦量的三要素教学时数3教学方法及手段目的要求掌握正弦交流电路的基本概念，正弦量的表示方法。教学容复习提问：正弦导入新课：一、什么是交流电直流电量：大/交流电量：大 人零。正弦交流电量:动势称为正弦交流E弦量。为数的波形1、和方向均不随时间变化而变化的电量。、和方向均随时间作周期性的变化，且在一个周期平均值为大小和方向随时间按正弦函数规律变化的电流、电压

34、或电目流、正弦交流电压或正弦电动势，统称为正弦交流电或正直流电 交流电时 间分 配重点难点思考题1.2.3.参考文献1.电工电子技术 述 民 人 民 邮 电2.电工电子技术 于荣义 人民邮电课程教案附页容时间分配和直流电相比，交流电具有以下优点:（1）交流电比直流电输送方便、使用安全。（2）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。（3）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：i -Im s i n（碗+）=后/s i n（而+）u=Um s i n（yr +。“）=s

35、 i n（y?+）e =Em s i n（yr +）=近E s i n（yf +）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（或频率、周期）、最 大 值（或有效值）和初相位来表示。1、周期、频率与角频率周期：正弦交流量变化一次所需要的时间，用T表示，它的单位是秒（s）。频率：正弦量每秒变化的次数，用/表示，单位是赫兹（H z）。根据定义，频率与周期互为倒数，即：7 =1或f =-f T角频率：表示正弦量每秒变化的弧度数，用力表示，单位是弧度每秒（r a d/s ）。2 7rT、f、。三者之间的关系为：（

36、0=拳=2琮常识：在我国工农业及生活中使用的交流电频率为50 H z,周期为0.0 2 s,角频率为31 4r a d/s或l O O i t r a d/s,习惯上称为工频。2、瞬时值、最大值与有效值课程教案附页时间分配2、瞬时值、最大值与有效值瞬时值：指正弦量在任意瞬时对应的值。用小写字母表示，如i、e。最大值：表示瞬时值中最大的值，又叫振幅值、峰值，用带有下标“m”的大写字母表示，如/2，“、丸。工程上常采用有效值来衡量交流电能量转换的实际效果。有效值是根据交流电流和直流电流的热效应相等的原则来定义的。经数学推算可以得出正弦交流电的有效值和最大值之间的关系：u,“=Mu E”,=6E注意

37、：符号不可以乱用。(1)如无特别说明，本书中所说的交流电流、电压的大小，均指有效值。(2)电气设备铭牌标注的额定值也是指有效值。(3)用交流电表测得的值为交流电量的有效值。(4)市用照明电压为220V,指的是有效值，最大值为220a=311V3、相位和初相位正弦量在任意时刻的点角度称为相位角，简称相位或相角，用(初+%)表示。r=0 时的相位仍称为初相位或初相角，简称初相。习惯上初相的取值围在 一 兀到兀之间，即：一兀W/W兀。正弦零点与计时零点重合弧=0i=Im$incut正弦零点比计时零点早恒0i=hnsin(3t+而)正弦零点比计时零点晚婚。i=Im sin(wt-|布|)课程教案附页农

38、时间四、同频率正弦电量的相位关系一个正弦交流电路中，电压和电流的频率是相同的，但它们的初相位有可能不同，进行加减运算时，常常要考查它们之间的相位关系。相位差是一个关键参数。两个同频率的正弦量的相位角之差称相位差，用e 表示。设两个同频率的正弦电压和电流分别为：u=Um s i n（y f +化）=叵U s i n（r f +%）i =Im s i n（初+火）=V 2/s i n（w r +侬）它们的相位差为：（p=a）t +（p j-（ot +（p.）=（pn-（p.即：同频率的两个正弦量，其相位差等于它们的初相位之差。在图a中，一%,称 为 比 超前*角，或称为 比滞后角;在图b中，9 =

39、9”一/=。，称为“和i 同相；在图c中，=土兀，称为和i 反相；在图d中，=丸 一/=兀/2,称为“和i 正交。【例 1 1 :已知一正弦电动势最大值为38 0 V,频率为50 H z,初相为60 ,写出瞬时表达式。【例 2】：正弦电压 =31 1 s i n（31 4，一 30 ）V ,求：Um,U,3,T,f,（pu【例 3-1 ：已知两正弦电动势分别是：e,=1 0 0 V 2 s i n（1 0 0 +60 ）V,课程教案附页容时间分配e2=65/2sin(100r-30)V,求：各电动势的最大值、有效值、频率、周期、初相位和相位差。本次课小结：本次课要求学生了解正弦电量的特点，掌握

40、正弦交流电的三要素，以及相关概念的计算，掌握同频率正弦电量的相位关系。课 程 教 案教 师马磊职称副教授专业机设班级2 班课程名称 电工与电子技术章 节4.2 正弦量的向量表示法4.3 单 一参数的交流电路教学时数2教学方法及手段目的要求1.掌握正弦交流电路的基本概念，正弦量的表示方法。2.掌握R、L、C 三种元件的电压、电流的关系教学容复习提问：1、正弦交流电的二要素；2、瞬时值表达式的书写。一、正弦交流电的相量图表示法任何一个正弦量，都可以找到一个与之对应的空间矢量。一个正弦量有三大要素，即角频率、最大值和初相。正弦交流电路计算时只要兼顾有效值和初相这两个要素即可。而空间矢量正好有两个要素

41、，即模与幅 角（指极坐标式）。若用它的模代表正弦量的最大值或有效值，用幅角代表正弦量的初相，那么就可以用一个空间矢量表示正弦量了。为了与一般的矢量有所区别，把表示正弦量的矢量称为相量。规定正弦量的相量用大写字母上方力 口 “”来表示。时间分 配重点难点思考题1.2.3.参考文献1.电工电子技术 述 民 人 民 邮 电2.电工电子技术 于荣义 人民邮电课程教案附页时间分配【例2-1】：设 两 个 正 弦 交 流 电 流 表 达 式 分 别 为：=10072 sin A,。=50sin(&+600)A,试用相量图来表示。解：有效值乙=4 =W =1OOA,I,V2 V2 一50V2-V225V2,

42、初相(p=0,(p2=60 o2572A./广：600 100 A二、纯电阻交流电路(-)电阻元件交流电路中如果只有线性电阻，这种电路叫做纯电阻电路。我们日常生活中接触到的白炽灯、电炉、电熨斗等都属于电阻性负载，在这类电路中影响电流大小的主要是负载电阻 U(二)电压与电流关系课程教案附页容当 和/的参考方向相同时，根据欧姆定律得出：/=-,即电阻元件上的电R压与通过的电流成线性关系。若通过电阻的电流为i =/,“si n 研 时，电阻两端的电压则为u=iR=Im si n cot-R-Um si n&时间分配比较两式可得如下结论：1、电阻元件上的电压u 和电流？是同频率的正弦电量；2、电压和电

43、流的相位差0=0 ,即 u 和？同相位；3、电压和电流的最大值、有效值的关系仍符合欧姆定律：U,n =ImR;U =IR4、波形图和相量图如图所示。（三）功率1,瞬时功率在交流电路中，电路元件上的瞬时电压与瞬时电流之积为该元件的瞬时功率，用 p 表示，单位为W（瓦 特）。电阻元件上的瞬时功率为U 2p=ui=s i n2 cotQR说明电阻是耗能元件。2、有功功率（平均功率）电阻是耗能元件，为了反映电阻所消耗功率的大小，在工程上常用平均功率（也叫有功功率）来表示。所谓平均功率就是瞬时功率在一个周期的平均值，用大写字母 P 表示。用数学表达式表示为课程教案附页时间分配 产P=UI=R=R计算公式

44、和直流电路中计算电阻功率的公式相同，单位也相同，但要注意这里的尸是平均功率，电压和电流都是有效值。【例 2-3】：把一个1 0 0 Q 的电阻接到=3 1 卜旗3 1 4/+3 0。的电源上,求：i,P。z =3.1 1 sin(6 9 Z +3 0)Ap=UI=I?R=3 1 1 AR=()2 x 1 0 0。=(2.2 A)2xl 0 0 f i=4 8 4 W【例】：已 知 某 白 炽 灯 额 定 值 为 2 2 0 V/1 0 0 W ,其 两 端 所 加 电 压 为“=2 2 0 夜 sin(3 1 4 f)V ,求/、R 和 P。P =&=1 0 0 W三、纯电感交流电路(一)电感

45、元件在电子技术和电气工程中，常常用到由导线绕制而成的线圈，如日光灯整流器线圈、变压器线圈等，称为电感线圈。一个线圈当它的电阻和分布电容小到可以忽略不计时，可以看成是一个纯电感。将它接在交流电源上就构成了纯电感电路。课程教案附页农 时间一称为线圈的电感量，单位为H （亨 利）。具有参数L的电路元件称为电感元件，简称电感。空心线圈的电感量是一个常数，与通过的电流大小无关，这种电感称为线性电感。（二）电压与电流关系根据电磁感应定律，当线圈中电流i发生变化时，就会在线圈中产生感应电动势，因而在电感两端形成感应电压“，当感应电压”与电流i的参考方向一致时，其优安关系为&=四=力&,即电感电压与电流的变化

46、率成正比。d t d t当通过电感的电流为i =/,“sin M 时，电感两端的电压为d iu-L 一=c oL I co s c ot =c oL l sin（y/+9 0 ）=U sin（w +9 0 ）d r可得如下结论：1、电感元件上的电压”和电流i是同频率的正弦电量。2、电压和电流的相位差*=9 0。，即 超前7 9 0。3、电压和电流的最大值、有效值的关系为U =a)L I=X J ,U =c oL I=X,Im m L m L式中：XL=(OL=2nf L称为电感电抗，简称感抗，单位为C（欧 姆）。它表明电感对交流电流起阻碍作用。在一定的电压下，X,愈大，电流愈小。感抗XL与电源

47、频率/成正比。L不变，频率愈高，感抗愈大，对电流的阻碍作用愈大。在极端情况下，如果频率非课程教案附页农时间常高且/-8时，则 Xe-8,此时电感相当于开路。如果/=0,即直流时，则 X,=0,此时电感相当于短路。所以电感元件具有“隔交通直”、“通低频、阻高频”的性质。在电子技术中被广泛应用，如滤波、高频扼流等。4、相量图和波形图如图所示。（三）功率1,瞬时功率P=ui =U.s i n（&+9（）4 s i n c ot =UmIm s i n 2（ot =UI s i n 2c ot可见，瞬时功率也是随时间变化的正弦量，其频率为电源频率的两倍。从图可以看出，电感在第一和第三个1/4 周期，p

48、 0,表示线圈从电源处吸收能量，并将它转换为磁能储存起来；在第二和第四个1/4 周期，p 0,电容元件在充电，将电能储存在电场中；在第二和第四个1/4 周期，p 0,电容元件在放电，放出充电时所储存的能量，把它还给电源。2、有功功率（平均功率）瞬时功率表明，在电流的一个周期，电容与电源进行两次能量交换，交换功率的平均值为零，即纯电容电路的平均功率也为零。这说明电容元件也是一个储能元件，不消耗能量，它只是进行电容电场能和电源的电能课程教案附页容时间分配之间的能量交换。3、无功功率电容与电源之间只是进行能量的交换而不消耗功率，其能量的交换也用无功功率来衡量。无功功率用Q表示，单位为v ar (乏)

49、。,U2Q=ui =xcr=【例】：一个电容量C =4 0 F的电容接到“=2 2 0及s i n 4一 工 评 的交流电源上，6试求：(1)容抗；(2)电流有效值；(3)电流的瞬时值表达式；(4)电路的无功功率。解：Xc =-=-T-8 0 QC DC 2j t f C 3 1 4 x 4 0 x 1()-6/、U 2 2 0 V(2)1=-=2.7 5 AXc 8 0 c(3)z =2.7 5 V 2 s i n(3 1 4 r +)A(4)Q =UI=2 2 0 V x 2.7 5 A =6 0 5 v ar本次课小结：要求学生熟练掌握纯电阻、电容、电感正弦交流电路电压、电流的关系及功率

50、的求解。课 程 教 案教 师马磊职称副教授专业机设班级2班课程名称 电工与电子技术章 节4.4 电阻、电感及电容元件串联的交流电路4.5 阻抗的串联与并联教学时数3教学方法及手段目的要求掌握R、L、C串联和R L 与 C并联电路的相量分析法；了解用相量分析法分析复杂电路.教学容复习提问：1、纯电阻电路电压、电流的关系和功率的求解公式；时间分 配导入4一、电2、纯电感电路电压、电流的关系和功率的求解公式；3、纯电容电路电压、电流的关系和功率的求解公式。听课：,压与电流的关系R L C 串联电路-i LC-ltR4-一c令电流为参考正弦量：i=Im sin cot重点难点思考题1.2.3.参考文献