電工與電子技術(shù)(電工部分.doc

第一章直流電路一、本章教學(xué)內(nèi)容：直流電路是電工電子的基礎(chǔ)，本章主要介紹電路的基本概念、基本物理量、基本定律應(yīng)用分析計算直流電路的方法。這些方法也適用于交流電路，通過本章的學(xué)習(xí)為學(xué)習(xí)后續(xù)課程打下基礎(chǔ)。 二、本章教學(xué)目的1、電路的作用與組成；理想電路元件與電路模型。2、電流及共其參考方向；電壓、電位與電動勢及其參考方向：3、關(guān)聯(lián)參考方向；電功率和電能；會利用功率判斷電源、負載。4、了解電阻元件的特性。 5、掌握電阻元件的電壓、電流關(guān)系及功率的計算。6、了解電路的負載、開路及短路狀態(tài)。7、理解電容、電感元件上的u-i關(guān)系。8、掌握電路的基本定律-基爾霍夫定律9、了解電路的工作狀態(tài)10、掌握用支路電流法求解復(fù)雜電路 11、掌握理解戴維南定理的內(nèi)容。12 、會用戴維南定理分析電路。三、本章教學(xué)重點1、電路的作用與組成；理想電路元件與電路模型。2、電流及共其參考方向；電壓、電位與電動勢及其參考方向：3、關(guān)聯(lián)參考方向；電功率和電能；會利用功率判斷電源、負載。4、電阻元件的電壓、電流關(guān)系及功率的計算。5、電路的負載、開路及短路狀態(tài)。6、電路的基本定律-基爾霍夫定律7、電路的工作狀態(tài)8、用支路電流法求解復(fù)雜電路 9、戴維南定理的內(nèi)容。10 、戴維南定理分析電路。四、本章教學(xué)難點1、電流及共其參考方向；電壓、電位與電動勢及其參考方向：2、關(guān)聯(lián)參考方向；電功率和電能；會利用功率判斷電源、負載。3、電阻元件的電壓、電流關(guān)系及功率的計算。4、電路的負載、開路及短路狀態(tài)。5、電路的基本定律-基爾霍夫定律6、用支路電流法求解復(fù)雜電路 7、戴維南定理的內(nèi)容。8 、戴維南定理分析電路。五、本章課時分配見教學(xué)計劃進度表周次 日期 星期 節(jié)次一、課題：1.1 電路的基本概念（一） 二、教學(xué)目的：1、理解掌握電流及共其參考方向；電壓、電位與電動勢及其參考方向：2、熟知關(guān)聯(lián)參考方向；電功率和電能的概念；會利用功率判斷電源、負載。三、教學(xué)重點：1、電路的基本物理量及電流、電壓參考方向。2、常用電路元件的伏安特性四、教學(xué)難點：1、電路的基本物理量及電流、電壓參考方向五、教學(xué)方法：理論教學(xué)六、教具七、時間分配課題引入 10分鐘 講授 85分鐘 作業(yè)布置 5分鐘 八、作業(yè)布置九、審批十、教學(xué)內(nèi)容1、組織教學(xué)2、課題引入1l 電路的基本概念（一）一、電路的作用與組成1.電路的定義：2.電路的作用： 1）能量的傳輸和轉(zhuǎn)換2）傳遞和處理電信號3.電路的組成：電源、負載、中間環(huán)節(jié)二、理想電路元件與電路模型 1.理想元件：2.電路模型：12電路的基本物理量一、電流及其參考方向（一）電流1電流的定義：電粒子（電子、離子等）的定向運動, 稱為電流。2電流的大?。?電流的方向：當(dāng)電流的量值和方向都不隨時間變化時,稱為直流電流,簡稱直流。直流電流常用英文大寫字母I表示量值和方向隨著時間按周期性變化的電流, 稱為交流電流, 常用英文小寫字母i表示。4電流的單位：單位是安培, 符號為A。常用的有千安（kA）, 毫安（mA）, 微安（A）等。（二）電流的參考方向電流的參考方向為了分析計算的方便而人為任意假設(shè)的方向。利用電流的參考方向和正負值來標(biāo)明電流的實際方向二、電壓、電位與電動勢及其參考方向（一）電壓及其參考方向1電壓的定義：電路中A、 B兩點間的電壓是單位正電荷在電場力的作用下由A點移動到B點所減少的電能, 2電壓的大?。喝绻阎猘、b兩點的電位各為 UaUb,則此兩點間的電壓Uab=Ua-Ub3電壓的方向：電壓的實際方向是使正電荷電能減少的方向4電壓的單位：電壓的SI單位是伏特, 符號為V。 常用的有千伏（kV）、毫伏（mV）、 微伏（V）等。（二）元件的電壓參考方向與電流參考方向是一致的, 稱為關(guān)聯(lián)參考方向。（三）電位1.電路中某點的電位定義為單位正電荷由該點移至參考點電場力所做的功。2.電位與兩點間電壓的關(guān)系 （四）電動勢 1電動勢的定義2電動勢的大小3電動勢的方向（五）電壓、電動勢的參考方向（六）關(guān)聯(lián)參考方向與非關(guān)聯(lián)參考方向:三、電功率1、如果電流、電壓選用關(guān)聯(lián)參考方向,則所得的p應(yīng)看成支路接受的功率,計算所得功率為負值時, 表示支路實際發(fā)出功率。2、如果電流、電壓選擇非關(guān)聯(lián)參考方向,p應(yīng)看成支路發(fā)出的功率,即計算所得功率為正值時,表示支路實際發(fā)出功率; 計算所得功率為負值時, 表示支路接受功率。3.在直流情況下，功率的單位為瓦特, 簡稱瓦, 符號為W,常用的有千瓦（kW）、兆瓦（MW）和毫瓦（mW）等。四、電阻 1.電阻元件是一個二端元件, 它的電流和電壓的方向總是一致的, 它的電流和電壓的大小成代數(shù)關(guān)系。2.電流和電壓的大小成正比的電阻元件叫線性電阻元件。電阻的單位是歐姆, 符號為。電阻的十進倍數(shù)單位有千歐（k）、 兆歐（M）等。 3、電流和電壓的大小不成正比的電阻元件叫非線性電阻元件,五、歐姆定律1、線性電阻元件的伏安特性為通過坐標(biāo)原點的直線, 這個關(guān)系稱為歐姆定律。2、在電流和電壓的關(guān)聯(lián)參考方向下, 歐姆定律的表達式為UIR,3、如果線性電阻元件的電流和電壓的參考方向不關(guān)聯(lián),則歐姆定律的表達式為U-IR十一、課后小結(jié)：1.什么叫電路模型？建立電路模型時應(yīng)注意什么問題？ 2.電工基礎(chǔ)課研究的主要對象是什么？3.PUI：關(guān)聯(lián) P0 接受 P0發(fā)出非關(guān)聯(lián) P0 發(fā)出 P0接受十二、后記 周次 日期 星期 節(jié)次一、課題：1.1電路的基本概念（二） 1.2直流電路的基本分析方法（一） 二、教學(xué)目的： 1、掌握電路的工作狀態(tài)2、掌握理想電壓源、電流源的特性3、掌握實際電源模型的等效變換4、學(xué)會利用電源的等效變換求解復(fù)雜電路三、教學(xué)重點：1、電路的工作狀態(tài)2、掌握理想電壓源、電流源的特性3、掌握實際電源模型的等效變換四、教學(xué)難點：1、掌握實際電源模型的等效變換五、教學(xué)方法：理論教學(xué)六、教具七、時間分配課題引入 10分鐘 講授 85分鐘 作業(yè)布置 5分鐘 八、作業(yè)布置看書 P6P11P18 1-4 1-5 1-13 1-14 九、審批十、教學(xué)內(nèi)容1、組織教學(xué)2、提問復(fù)習(xí)1-1 電路的基本概念（一）一、電路的三種狀態(tài) 當(dāng)電源與負載通過中間環(huán)節(jié)連接成電路后，電路有不同的狀態(tài)，即通路狀態(tài)、斷路狀態(tài)和短路狀態(tài)。1、通路（負載）狀態(tài)S閉合I=Us/(Rs+R) U=IR=UsIRs電路在負載狀態(tài)的功率關(guān)系：Ps=P+P2、開路(斷路)狀態(tài)S打開，或電路中某處已經(jīng)斷開時，電路不通I=0 Uoc=Us P=03、短路狀態(tài)U=0 Isc=Us/Rs Ps=P=I2scRs P=04、舉例 例1-4 二、電壓源（一）電壓源是一個理想二端元件。它具有兩個特點: 1.電壓源對外提供的電壓u(t)是某種確定的時間函數(shù),不會因所接的外電路不同而改變,即u(t)=us(t)。 2.通過電壓源的電流i（t）隨外接電路不同而不同。常見的電壓源有直流電壓源和正弦交流電壓源。（二）（三）圖是直流電壓源的伏安特性。（四）特性1.電壓為零的電壓源相當(dāng)于短路。2.電壓源發(fā)出的功率為： p0時, 電壓源實際上是發(fā)出功率；p0時, 電壓源實際上是接受功率。三、電流源（一）1.電流源也是一個理想二端元件,它有以下兩個特點:(1)電流源向外電路提供的電流i(t)是某種確定的時間函數(shù),不會因外電路不同而改變, 即i(t)=is, is是電流源的電流。 (2) 電流源的端電壓u(t)隨外接的電路不同而不同。 2.如果電流源的電流is=Is (Is是常數(shù)),則為直流電流源。（二）電流源（三）電流源特性1.電流為零的電流源相當(dāng)與開路。2.電流源發(fā)出的功率為 p0, 電流源實際是發(fā)出功率; p0, 電流源實際是接受功率。3.電壓源和電流源,稱為獨立源。在電子電路的模型中還常常遇到另一種電源, 它們的源電壓和源電流不是獨立的, 是受電路中另一處的電壓或電流控制, 稱為受控源或非獨立源四、實際電壓源模型（一）電壓源和電阻R的串聯(lián)組合電壓源和電阻串聯(lián)組合1 .實際電壓源模型其外特性方程為：2.實際電流源的模型（1）電流源和電導(dǎo)G的并聯(lián)。（2）實際電流源的模型其外特性為3.兩種實際電源模型的等效變換比較上式只要滿足實際電壓源和實際電流源間就可以等效變換。注意：的參考方向是由的負極指向其正極。思考題1.直流電壓源的電流是怎樣變化的？2 .直流電流源的端電壓怎樣確定？舉例說明。3.用一個等效電源替代下列各有源二端網(wǎng)絡(luò)。十一、小結(jié)1、理想電源的概念。 2、實際電壓源、電流源間的等效變換。3、電路的三種工作狀態(tài)：通路、開路、短路。十二、后記周次 日期 星期 節(jié)次一、課題： 1.2直流電路的基本分析方法（二） 二、教學(xué)目的：1、掌握電路的基本定律的內(nèi)容-基爾霍夫定律2、了解支路電流法的解題方法三、教學(xué)重點：1、基爾霍夫定律的應(yīng)用 四、教學(xué)難點：基爾霍夫電壓定律五、教學(xué)方法：理論教學(xué)六、教具七、時間分配課題引入 10分鐘 講授 85分鐘 作業(yè)布置 5分鐘 八、作業(yè)布置看書 P11P14P38 1-6 1-7 1-8 1-12 九、審批十、教學(xué)內(nèi)容1、組織教學(xué)2、提問復(fù)習(xí)1.2直流電路的基本分析方法（二） 一、相關(guān)名詞1）支路: 電路中流過同一電流的一個分支稱為一條支路。2）節(jié)點: 三條或三條以上支路的聯(lián)接點稱為節(jié)點。3) 回路: 由若干支路組成的閉合路徑,其中每個節(jié)點只經(jīng)過一次, 這條閉合路徑稱為回路。4) 網(wǎng)孔: 網(wǎng)孔是回路的一種。將電路畫在平面上, 在回路內(nèi)部不另含有支路的回路稱為網(wǎng)孔。二、基爾霍夫電流定律（KCL）（一）在集中參數(shù)電路中,任何時刻,流出（或流入）一個節(jié)點的所有支路電流的代數(shù)和恒等于零, 這就是基爾霍夫電流定律, 簡寫為KCL。寫出一般式子,為i=0，對圖 1.11 中的節(jié)點a, 應(yīng)用KCL則有把上式改寫成下式, 即i1=i3+i4（二）在集中參數(shù)電路中, 任何時刻, 流入一個節(jié)點電流之和等于流出該節(jié)點電流之和。（三）KCL原是適用于節(jié)點的, 也可以把它推廣運用于電路的任一假設(shè)的封閉面。例如圖1.11所示封閉面S所包圍的電路。三、基爾霍夫電壓定律（KVL）（一）定義：在集中參數(shù)電路中, 任何時刻, 沿著任一個回路繞行一周, 所有支路電壓的代數(shù)和恒等于零, 這就是基爾霍夫電壓定律, 簡寫為KVL。用數(shù)學(xué)表達式表示為（二）在集中參數(shù)電路中, 任何時刻, 沿著任一個回路繞行一周, 所有支路電壓的代數(shù)和恒等于零, 這就是基爾霍夫電壓定律,先要任意規(guī)定回路繞行的方向, 凡支路電壓的參考方向與回路繞行方向一致者, 此電壓前面取“+”號, 支路電壓的參考方向與回路繞行方向相反者, 則電壓前面取“-”號。（三）如果一個閉合節(jié)點序列不構(gòu)成回路, 例如圖1.11中的節(jié)點序列acga,在節(jié)點ac之間沒有支路, 但節(jié)點ac之間有開路電壓uac, KVL同樣適用于這樣的閉合節(jié)點序列在圖1.11中, 對回路abcga 應(yīng)用KVL, 有如果一個閉合節(jié)點序列不構(gòu)成回路, 例如圖1.11中的節(jié)點序列acga,在節(jié)點ac之間沒有支路, 但節(jié)點ac之間有開路電壓uac, KVL同樣適用于這樣的閉合節(jié)點序列, 即有將上式改寫為電路中任意兩點間的電壓是與計算路徑無關(guān)的,是單值的。所以,基爾霍夫電壓定律實質(zhì)是兩點間電壓與計算路徑無關(guān)這一性質(zhì)的具體表現(xiàn)。不論元件是線性的還是非線性的, 電流、電壓是直流的還是交流的, 只要是集中參數(shù)電路,KCL和KVL總是成立的。 四、支路電流法定義支路電流法以每個支路的電流為求解的未知量。（一）、KCL方程的列寫1.以圖中所示的電路為例來說明支路電流法的應(yīng)用。對節(jié)點a列寫KCL方程：=0對節(jié)點b列寫KCL方程：節(jié)點數(shù)為n的電路中,按KCL列出的節(jié)點電流方程只有(n-1)個是獨立的。2.KvL方程的列寫（1）按順時針方向繞行, 對左面的網(wǎng)孔列寫KVL方程:（2）按順時針方向繞行對右面的網(wǎng)孔列寫KVL方程:3、支路電流法分析計算電路的一般步驟（1）在電路圖中選定各支路（b個）電流的參考方向,設(shè)出各支路電流。 （2）對獨立節(jié)點列出(n-1)個KCL方程。 （3）通常取網(wǎng)孔列寫KVL方程,設(shè)定各網(wǎng)孔繞行方向,列出b-(n-1)個KVL方程。 （4）聯(lián)立求解上述b個獨立方程, 便得出待求的各支路電流。 十一、小結(jié)1、基爾霍夫定律：KCL KVL2、支路電流法解復(fù)雜電路十二、后記周次 日期 星期 節(jié)次一、課題： 1.2直流電路的基本分析方法（三） 二、教學(xué)目的1、掌握理解戴維南定理的內(nèi)容。2 、會用戴維南定理分析電路。3、熟知電位的計算三、教學(xué)重點1、戴維南定理的內(nèi)容2、電位的計算四、教學(xué)難點：1、戴維南定理的應(yīng)用五、教學(xué)方法： 理論教學(xué)六、教具七、時間分配課題引入 10分鐘 講授 85分鐘 作業(yè)布置 5分鐘 八、作業(yè)布置看書 P14P16P19 1-15 1-9 1-10 1-11 九、審批十、教學(xué)內(nèi)容1、組織教學(xué)2、提問復(fù)習(xí)1.2直流電路的基本分析方法（三） 一、戴維南定理內(nèi)容戴維南定理指出: 含獨立源的線性二端電阻網(wǎng)絡(luò), 對其外部而言, 都可以用電壓源和電阻串聯(lián)組合等效代替(1)該電壓源的電壓等于網(wǎng)絡(luò)的開路電壓(2)該電阻等于網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部所有獨立源作用為零情況下的網(wǎng)絡(luò)的等效電阻二、證明（一）下面我們對戴維南定理給出一般證明證明（二）三、等效電阻的計算方法（一）等效電阻的計算方法有以下三種：（1） 設(shè)網(wǎng)絡(luò)內(nèi)所有電源為零, 用電阻串并聯(lián)或三角形與星形網(wǎng)絡(luò)變換加以化簡, 計算端口ab的等效電阻。 （2） 設(shè)網(wǎng)絡(luò)內(nèi)所有電源為零, 在端口a、 b處施加一電壓U, 計算或測量輸入端口的電流I, 則等效電阻Ri=U/I。 （3）用實驗方法測量, 或用計算方法求得該有源二端網(wǎng)絡(luò)開路電壓Uoc和短路電流Isc, 則等效電阻Ri=Uoc/Isc。 例2：求圖（a）所示電路的戴維南等效電路。 解：先求開路電壓Uoc(如圖(a)所示)然后求等效電阻Ri其中四、電位電路中某點到參考點的電壓，稱電位。參考點： 選擇電路中任意一點為參考點，并規(guī)定參考點的電位為零。如圖：如果選擇a點為參考點：Ua=0Ub=Uba= 60vUc=Uca=80vUd=Uda=30v如果選擇b點為參考點：Ub=0Ua=Uab=60vUc=Ucb=140vUd=Udb=90v由上面結(jié)果可看出：1、電路中某點的電位等于該點與參考點之間的電壓。2、參考點選的不同，電路中各點的電位值隨著改變，但是任意兩點間的電壓值時保持不變的。所以各點電位的高低是相對的，而兩點間的電壓值是絕對的。思考題1.一個無源二端網(wǎng)絡(luò)的戴維南等效電路是什？如何求有源二端網(wǎng)絡(luò)的戴維南等效電路？2.在什么條件下有源二端網(wǎng)絡(luò)傳輸給負載電阻功率最大？這時功率傳輸?shù)男适嵌嗌?？十一、課后小結(jié)：1、 戴維南定律的內(nèi)容。2、 戴維南定律的應(yīng)用。十二、后記周次 日期 星期 節(jié)次實訓(xùn)1、 電位與電壓的測量 一、實訓(xùn)目的 (1) 通過實訓(xùn)熟悉本實訓(xùn)所用的儀器、儀表的使用方法。 (2) 學(xué)會測量直流電路中電位、電壓的測量方法。 (3) 驗證電位與電壓的關(guān)系。 二、實訓(xùn)器材 (1) 萬用表(500型) 一塊 (2) 直流電源 一臺 (3) 直流實驗電路 一塊 (4) 1/2W，500、150電阻，100電位器 各一只 (5) 連接導(dǎo)線 三、萬用表的使用 ( l ）交流電壓的測量 將紅、黑試筆分別插入標(biāo)有“ + ”、“一”號插孔中，將旋鈕旋至“V”的四擋范圍內(nèi)，如果不能確定被測電壓的大小數(shù)值時，應(yīng)先將旋鈕旋至最大量程上，根據(jù)指示的大約數(shù)值，再選擇合適的“V”的位置使指針擺到最大的偏轉(zhuǎn)度。例如被測電壓為 220V ，在沒有確定數(shù)值之前可以將旋鈕旋至 500V 位置，知道它的大概數(shù)值之后即可將擋旋至 250V 擋即能測出準(zhǔn)確的電壓值。因為儀表的誤差是按滿刻值的百分數(shù)計算的，因此，指針越接近滿度，誤差越小。測量 10V 以下交流電壓時，用第三條“10V”專用刻度數(shù)， 10V 以上交流電壓用第二條刻度數(shù)。 ( 2 ）直流電壓的測量測量方法與交流電壓相似，只需將范圍開關(guān)旋至“”，紅表筆接高位端，黑表筆接低位端，按第二條刻度數(shù)讀取即可。 ( 3 ）直流電流測量將旋鈕旋至“”范圍內(nèi)，測量時將萬用表筆串接在被測電路中。電流從紅筆進黑筆出。注意測電流時，切勿將表筆并接在直流電壓的兩端，否則電表就會因過載而燒壞。 ( 4 ）電阻的測量，將旋鈕旋至“ ”擋范圍內(nèi)，并將表筆兩端短接，使指針向滿度偏轉(zhuǎn)，如果指針不指零位，調(diào)節(jié)“”的調(diào)節(jié)旋鈕使指針指到零位，分開表筆，進行測量未知電阻的數(shù)值。為了提高準(zhǔn)確度，指針?biāo)傅臄?shù)值希望在刻度的中間一段上，即全刻度的 20 -80 % 范圍內(nèi)。表內(nèi)附有1.5 干電池供電阻擋使用，若短接表筆指針不指零位時，表示電池電壓不足，應(yīng)更換新電池。（5）使用萬用表注意事項 每次測量前，應(yīng)預(yù)先選好待測的量限擋級。 測量直流電壓時，應(yīng)把紅表筆接高電位，黑表筆接低電位。 測直流電流時，應(yīng)把表筆先串入待測支路，然后接通待測電路的電源；測量完畢應(yīng)斷開待測支路電源，然后才能斷開表筆，否則會有電弧甚至燒壞表頭。 測電阻時，均應(yīng)選一個合適的測量檔，每換一測量檔均要調(diào)零，當(dāng)不能估算待電阻的阻值范圍時，應(yīng)將測量檔從大檔位開始逐漸往下調(diào)整選擇。讀數(shù)時盡量使指針在刻度中間一段范圍內(nèi)，絕不允許帶電測電阻，否則會燒毀電表。 為了防止誤用“”擋和“ ”擋測電壓，測量完畢后應(yīng)將轉(zhuǎn)換開關(guān)旋至“ 500 ”擋位、空擋上或“”檔。 四、實訓(xùn)內(nèi)容與步驟 ( 1 ）按圖1-42 接線， g 和 h 點間暫不連接，電池電壓 =1.5 ，穩(wěn)壓電源電壓 =8, RP 為100可變電阻器，電阻 = 5001SU2SU1R , = 150。 2R( 2 ）測量電流：閉合開關(guān) S ，用萬用表直流電流檔測量回路電流的值 I , 記人表 1 -1 中。 ( 3 ）選擇a點為參考點，即電位=0 ，測量表1-1中所列各點電位和各段電壓，并記人表1-1 中（測量時注意電位和電壓的正負）。 aV( 4 ）選擇 b 點為參考點，即 =0，重復(fù)上述測量，數(shù)據(jù)記入 圖1-42 電壓與測量訓(xùn)練電路 bV表1-1 中。 ( 5 ）測定等電位點。選擇 g 點為參考點，把電壓表接至 g 與 h 之間，調(diào)節(jié)可變電阻器的滑動觸點 h ，使電壓表指示為零值（或 g 與 h 間接人電流表，使電流為零值） , g 與 h 兩點即為等電位點。再用導(dǎo)線連接 g 和 h 兩點，分別測量表1-1中的所列各點電位和各段電壓值，并記人表 l-1中。 五、實訓(xùn)思考 (1) 根據(jù)實驗測得的數(shù)據(jù)證實電位的單值性、相對性及電壓的絕對性。 (2) 分析誤差存在的原因 (3)有能力的同學(xué)可進行簡單的電位、電壓測量線路及參數(shù)記錄表格設(shè)計，老師檢查合格進行試驗。 六、實訓(xùn)報告七、審批八、后記第二章 正弦交流電路一、本章教學(xué)內(nèi)容：本章介紹正弦交流電的基本概念及其表示方法，并確定不同參數(shù)和不同結(jié)構(gòu)電路中的電壓與電流的關(guān)系和功率。以及三相電源供電電路中，對稱負載不同連接時電流和電壓的關(guān)系和功率。對本章學(xué)習(xí)的基本概念、基本理論和基本分析方法應(yīng)很好地掌握，并能應(yīng)用。為今后學(xué)習(xí)電機、電器及電子技術(shù)打好基礎(chǔ)。二、本章教學(xué)目的1、電路的作用與組成；理想電路元件與電路模型。2、電流及共其參考方向；電壓、電位與電動勢及其參考方向：3、關(guān)聯(lián)參考方向；電功率和電能；會利用功率判斷電源、負載。4、了解電阻元件的特性。 5、掌握電阻元件的電壓、電流關(guān)系及功率的計算。6、了解電路的負載、開路及短路狀態(tài)。7、理解電容、電感元件上的u-i關(guān)系。8、掌握電路的基本定律-基爾霍夫定律9、了解電路的工作狀態(tài)10、掌握用支路電流法求解復(fù)雜電路 11、掌握理解戴維南定理的內(nèi)容。12 、會用戴維南定理分析電路。三、本章教學(xué)重點1、電路的作用與組成；理想電路元件與電路模型。2、電流及共其參考方向；電壓、電位與電動勢及其參考方向：3、關(guān)聯(lián)參考方向；電功率和電能；會利用功率判斷電源、負載。4、電阻元件的電壓、電流關(guān)系及功率的計算。5、電路的負載、開路及短路狀態(tài)。6、電路的基本定律-基爾霍夫定律7、電路的工作狀態(tài)8、用支路電流法求解復(fù)雜電路 9、戴維南定理的內(nèi)容。10 、戴維南定理分析電路。四、本章教學(xué)難點1、電流及共其參考方向；電壓、電位與電動勢及其參考方向：2、關(guān)聯(lián)參考方向；電功率和電能；會利用功率判斷電源、負載。3、電阻元件的電壓、電流關(guān)系及功率的計算。4、電路的負載、開路及短路狀態(tài)。5、電路的基本定律-基爾霍夫定律6、用支路電流法求解復(fù)雜電路 7、戴維南定理的內(nèi)容。8 、戴維南定理分析電路。五、本章課時分配見教學(xué)計劃進度表周次 日期 星期 節(jié)次一、課題：2.1正弦交流電的基本概念及表述方法2.2正弦量的相量表示法二、教學(xué)目的1、掌握正弦量的三要素的概念;2、 掌握正弦量的有效值概念;3、掌握同頻率正弦量的相位差且能根據(jù)三要素確定正弦量的解析式;能正確判斷正弦量的相位關(guān)系三、教學(xué)重點1、正弦量的三要素的概念;2、 正弦量的有效值概念;3、同頻率正弦量的相位差四、教學(xué)難點：1、掌握同頻率正弦量的相位差2、根據(jù)三要素確定正弦量的解析式;能正確判斷正弦量的相位關(guān)系五、教學(xué)方法： 理論教學(xué)六、教具七、時間分配課題引入 10分鐘 講授 85分鐘 作業(yè)布置 5分鐘 八、作業(yè)布置看書 P23P28P38 2-1 2-2 2-3 2-4 2-5 九、審批十、教學(xué)內(nèi)容1、組織教學(xué)2、提問復(fù)習(xí)一、正弦交流電的基本概念直流電路中的電動勢、電壓、和電流是不隨時間改變的，如圖2.1所示。交變電動勢、交變電壓、交變電流統(tǒng)稱為交流電，其大小與方向隨時間作周期性的變化。 正弦交流電可用正弦曲線表示，如圖2.2所示。1、正弦量的三要素 圖3.3畫出了正弦量（以電流i為例）的一般變化曲線。電流i隨時間的變化關(guān)系可用正弦函數(shù)表達，為 式（3.2）稱為正弦量的解析式。式中i為正弦交流電的瞬時值， 為正弦交變電流的最大值，稱為正弦量角頻率， 稱為初相位，t為時間。因此最大值、角頻率、初相位稱為正弦量的三要素。最大值 為電流的最大值，也稱幅值。正弦量的最大值用帶下標(biāo)m的大寫英文字母表示，如 、 、 分別表示正弦電流、正弦電壓、正弦電動勢的最大值。角頻率在數(shù)值上等于單位時間內(nèi)正弦函數(shù)幅角的增長值，稱為角頻率。它的單位、為弧度每秒（rad/s）由于在一個周期T秒內(nèi)幅角增長2弧度。故 相位角與初相（ ）是正弦交流電隨時間變化的（電）角度。稱為該正弦交流電的相位角，簡稱相位，單位是弧度（rad）,為了方便也可用度。在t=0時的相位稱為初相。2、相位差兩個同頻率正弦量初相位之差稱為它們之間的相位差。用 表示。相位差的取值范圍通常是： 。它反映了這兩個正弦量“步調(diào)”上的關(guān)系。在例3.1中電壓與電流的相位差為 其數(shù)值為 即兩個同頻率正弦量的相位差等于它們的初相差。若 0，表示 ，表明u的相位導(dǎo)前于i，或i的相位滯后于u.。若 0，即 ，這表明u滯后i，或i導(dǎo)前于u。若 =0，即 = ，這種情況稱為u與i同相位，簡稱同相。若 ，這表明u與i在相位上相差角，這種情況稱為u與i反相。3、正弦交流電的有效值規(guī)定：如果一個交流電流，流過一個電阻，在一周期時間內(nèi)產(chǎn)生的熱量和某一直流電流，流過同一電阻，在相同時間內(nèi)所產(chǎn)生的熱量相同，那么這個直流電流的量值就稱為交流電流的有效值。交流電的有效值用大寫英文字母I、U、E表示。正弦量的有效值等于它最大值的 倍。二、正弦交流電的表示法（相量圖表示、相量復(fù)數(shù)表示）1相量用大寫英文字母上加一點來表示，如 、 表示幅值相量。I、U、E表示有效值相量圖3.6 正弦量用旋轉(zhuǎn)相量來表示在交流電路得中，若計算同頻率的正弦量的相加或相減，先畫相量圖，再用平行四邊形法則進行分析計算。2、相量復(fù)數(shù)表示法可以用一個有向線段（相量）表示一個正弦量。而有向線段可以在復(fù)平面內(nèi)用復(fù)數(shù)表示。表示正弦電流 的相量的復(fù)數(shù)形式為 是電流幅值相量， 是電流有效值相量。復(fù)數(shù)的模表示正弦量的最大值（或有效值），幅角表示正弦量的初相角。十一、小結(jié)：1隨時間按正弦規(guī)律變化的電壓和電流統(tǒng)稱為正弦電量，或稱正弦交流電。若知正弦量的三要素，即最大值Im（或有效值 ）、頻率f（或周期T=1f，或角頻率 ）和初相位 ，就可以寫出它的瞬時值表達式，也可畫出它的波形圖。2正弦量可用解析式式、波形圖和相量三種方法來表示。三角函數(shù)式和波形圖是兩種基本的表示方法，能將正弦量的三要素全面表示出來，但不便于計算；相量表示法是分析和計算交流電路的一種重要工具，它用相量圖或復(fù)數(shù)式表示正弦量的量值和相位關(guān)系，通過簡單的幾何或代數(shù)方法對同頻率的正弦交流電進行分析計算，十分方便。十二、后記周次 日期 星期 節(jié)次一、課題：2.3 正弦交流電中的基本元件二、教學(xué)目的1、掌握正弦交流電路中的電阻元件、電容元件、電感元件的電壓電流的關(guān)系;2、掌握平均功率和無功功率的概念3、根據(jù)元件的電壓電流關(guān)系對電路進行計算分析三、教學(xué)重點1、理想元件的電壓電流的關(guān)系四、教學(xué)難點：1、理想元件電壓電流的相量關(guān)系;電容元件電感元件的無功功率的概念五、教學(xué)方法： 理論教學(xué)六、教具七、時間分配課題引入 10分鐘 講授 85分鐘 作業(yè)布置 5分鐘 八、作業(yè)布置看書 P28P33P92 2-6 2-7 九、審批十、教學(xué)內(nèi)容1、組織教學(xué)2、提問復(fù)習(xí)2.3 正弦交流電中的基本元件一、電阻元件電路1、純電阻電路中電壓與電流的相量關(guān)系圖2.9所示為僅有電阻參數(shù)的交流電路。圖中標(biāo)出了電流、電壓的參考方向。-+Rooui-+Roo(a)(b)圖2.9 電阻電路設(shè)根據(jù)歐姆定律 由此可知，通過電阻中的電流i與它的端電壓u是同頻率、同相位的兩個正弦量?？傻贸鏊鼈兊牟ㄐ螆D及相量圖，如圖 圖2.11 電阻電路的相量圖電壓、電流有效值之間的關(guān)系或 電壓的相量為 電流 故電流的相量為： 或 2、功率計算瞬時功率p包含兩項：一項是常量UI，另一項是正弦函數(shù)。瞬時功率p的變化曲線可以看圖，由圖可以看出，瞬時功率始終為正值，瞬時功率的實用意義不大。平均功率P（有功功率）瞬時功率在一周期的平均值，稱平均功率或有功功率?；蚝喎Q功率，用大寫英文字母P表示。即 （二）純電感電路jXL=jLoo1、純電感電路中電壓與電流的相量關(guān)系LooueLi可知或式中 稱為電感電抗，簡稱感抗，與頻率成正比，單位是歐姆90o圖2.14 電感電路的波形圖2.13 電感電路的相量圖圖2.13 得： 2、功率計算瞬時功率p 平均功率P在一周期內(nèi)，純電感線圈從電源吸收的能量與返回電源的能量相等，線圈本身并沒有消耗能量，所以無功功率QL我們把儲能元件中瞬時功率的振幅稱為無功功率，用字母QL來表示。即 （三）電容電路電容器極板上儲存的電量q，與外加電壓u成正比，即q=Cu 式中比例系數(shù)C稱為電容，電容的單位是法拉（F）。微法（F）或皮法（pF）u+iC-oo1、電容電路中電壓與電流的相量關(guān)系在圖中標(biāo)出了電壓、電流的參考方向，設(shè) 可知 或 式中 90o圖2.17 電容電路的相量圖圖圖2.16 電容電路的波形圖稱為電容的電抗，簡稱容抗，與頻率成反比，單位是歐姆（）。用相量分析。設(shè)，則電壓的相量為 這就是電容電路中歐姆定律的相量形式。它既表達了電壓與電流有效值之間的關(guān)系U=XCI，又表達了電壓相位落后于電流相位90o。2、功率計算瞬時功率電容總是與電源不斷交換能量，因而它是一個儲能元件。平均功率P由以上分析可知，電容元件也是不消耗功率的，平均功率也為零。無功功率QC與電感元件的無功功率相似，也定義電容元件瞬時功率最大值為它的無功功率，單位也用Var。十一、小結(jié)：1、單一參數(shù)電路元件的電路是理想化（模型化）的電路。R是耗能元件，L、C是儲能元件實際電路可由這些元件和電源的不同組合構(gòu)成。2、單一參數(shù)電路歐姆定律的相量形式是： 。它們反映了電壓與電流的量值關(guān)系和相位關(guān)系，其中感抗，容抗十二、后記周次 日期 星期 節(jié)次一、課題：2.4 簡單正弦交流電路分析（一）二、教學(xué)目的 1、熟知正弦交流電路相量形式的歐姆定律。2、掌握RLC串聯(lián)電路的電壓電流的關(guān)系及阻抗。 3、掌握RLC并聯(lián)電路電壓電流的關(guān)系及阻抗。三、教學(xué)重點1、RLC串聯(lián)電路的電壓電流的關(guān)系及阻抗。 2、RLC并聯(lián)電路電壓電流的關(guān)系及阻抗。四、教學(xué)難點：1、RLC串聯(lián)電路的電壓電流的關(guān)系及阻抗。 五、教學(xué)方法： 理論教學(xué)六、教具七、時間分配課題引入 10分鐘 講授 85分鐘 作業(yè)布置 5分鐘 八、作業(yè)布置看書 P33P37P93 2-8 2-9 2-10 3-18 3-19九、審批十、教學(xué)內(nèi)容1、組織教學(xué)2、提問復(fù)習(xí)2.4 簡單正弦交流電路分析一、相量形式的基爾霍夫定律KCL: KVL: 二、RLC串聯(lián)電路及復(fù)阻抗1.電路電壓電流的關(guān)系 2復(fù)阻抗的概念 = 、3.串聯(lián)電路分析：電路的三種情況:(1)電感性電路 (2)電容性電路 (3)電阻性電路 三、RLC并聯(lián)電路及復(fù)導(dǎo)納1.電路電壓電流的關(guān)系 2復(fù)導(dǎo)納的概念 電導(dǎo)、容納、感納、復(fù)導(dǎo)納的單位均為西門子，用S表示。 Y= 或 Z=說明導(dǎo)納與阻抗在數(shù)值上互為倒數(shù)，復(fù)角大小相同，符號相反。三、舉例P34 例2-7 2-8 2-9十一、小結(jié)1、 RLC串聯(lián)電路的分析。2、 RLC并聯(lián)電路的分析。十二、后記周次 日期 星期 節(jié)次一、課題：2.4 簡單正弦交流電路分析（二）二、教學(xué)目的1、理解掌握瞬時功率，平均功率、功率因素和復(fù)功率的定義和計算； 2、理解提高功率因數(shù)的意義。 3、了解教流電路的頻率特性。三、教學(xué)重點1、瞬時功率，平均功率、功率因素和復(fù)功率的計算； 2、功率三角形的應(yīng)用。四、教學(xué)難點1、功率的計算；五、教學(xué)方法： 理論教學(xué)，講授六、教具七、時間分配課題引入 10分鐘 講授 85分鐘 作業(yè)布置 5分鐘 八、作業(yè)布置看書 P37P42P50 2-10 九、審批十、教學(xué)內(nèi)容1、組織教學(xué)2、提問復(fù)習(xí)一、正弦交流電路中的功率（一）、瞬時功率1定義：如果單口電壓、電流采用關(guān)聯(lián)參考方向，則它吸收的瞬時功率為，在正弦電流電路中可以分別假設(shè)電壓和電流即可以算出瞬時功率。2正弦電流電路中的瞬時功率一般分為正弦分量和恒定分量兩大類；正弦分量的頻率電流頻率的兩倍；在的情況下會出現(xiàn)負值，在此期間，單口向外部輸出能量； 、電阻電路：電阻始終消耗電能；、電感電路：增長的期間，電感由外部吸收能量儲存于磁場中；減少的期間，電感向外輸出能量，磁場能在減少。 、電容電路：增長的期間，PC0；減少的期間，PC0。（二）、有功功率、無功功率、視在功率 1有功功率：瞬時功率在一個周期里的平均值，以P表示； 有功功率不僅與電壓電流的有效值的乘積有關(guān)，還與它們之間的的相位差有關(guān)。2無功功率：無功功率是用來表征電源與阻抗中的電抗分量進行能量交換的規(guī)模大小的物理量。當(dāng) Q 0時，表示電抗從電源吸收能量，并轉(zhuǎn)化為電場能或電磁能存儲起來；當(dāng) Q 0 時，表示電抗向電源發(fā)出能量，將存儲的電場能或電磁能釋放出來。 Q=UIsin3.視在功率： 二、功率因數(shù)的提高1、 提高功率因數(shù)的意義（1）功率因數(shù)低使電源的容量得不到充分利用。（2）功率因數(shù)低使供電線路上的功率損耗增加。2、提高功率因數(shù)的方法提高功率因數(shù)的方法除了提高用電設(shè)備本身的功率因數(shù)，例如正確選用異步電動機的容量，減少輕載和空載外，主要采用在感性負載兩端并聯(lián)電容器的方法對無功功率進行補償。(b) 相量圖圖2.26 感性負載并聯(lián)電容器提高功率因數(shù)(a) 電路圖電路如圖2.26（a）所示，設(shè)負載的端電壓為，在未并聯(lián)電容前，感性負載中的電流，功率因數(shù)為當(dāng)并聯(lián)電容后，不變，而電容支路有電流故線路電流 相量圖如圖2.26（b）所示。從相量圖上可看出，感性負載的兩端并聯(lián)適當(dāng)?shù)碾娙?，可使電壓與電流的相位差減小，功率因數(shù)提高，同時線路電流由減小為I。這時部分能量互換發(fā)生在感性負載與電容之間，因而使電源設(shè)備的容量得到充分利用，線路上的能耗和壓降減小。對于感性負載，只要并聯(lián)恰當(dāng)?shù)碾娙萜骶涂梢蕴岣吖β室驍?shù)。但要強調(diào)的是，在并聯(lián)電容器后，感性負載本身功率因數(shù)并沒有提高，所提高的是包括電容器在內(nèi)的整個電路的功率因數(shù)。從理論上講，將負載的提高到1為最好，但無此必要，一般通過電容器補償提高到0.9左右就可以了。因為達到0.9以后再提高，經(jīng)濟效益的增加并不十分顯著，但所需電容器的電容量增大反而增加了設(shè)備投資。設(shè)感性負載有功功率為P，功率因數(shù)為，電源電壓為U，其角頻率為?，F(xiàn)在要將其功率因數(shù)提高到，可推導(dǎo)所需并聯(lián)電容C的計算公式如下：由圖2.26（b）可知于是 又有 所以 （3.39）這就是所需并聯(lián)的電容器的電容量。三、交流電路的頻率特性1、串聯(lián)諧振：由電阻、電感、電容組成的電路中，若電路中的總電壓與總電流同相位，電路呈電阻性，通常把此時電路的工作狀態(tài)稱為諧振。諧振現(xiàn)象分為串聯(lián)諧振和并聯(lián)諧振。RLC串聯(lián)諧振電路電路的阻抗為：；諧振條件： 2、諧振時的電壓和電流的分析 RLC串聯(lián)電路發(fā)生諧振時，阻抗的電抗分量x=0 ，導(dǎo)致呈現(xiàn)純電阻，達到最小值。若在單口上外加電壓源，則電路諧振時的電流為：電阻、電容、電感上的電壓分別為：；從相量可知：串聯(lián)諧振電路的特點：1電路阻抗最小，當(dāng)電源電壓一定時，電路中電流最大。2諧振時阻抗角=0，電流、電壓同相位，整個電路呈電阻性，功率因數(shù)=1。3串聯(lián)諧振時，雖然與的相量和為零，但它們各自的值可能大大超過電源電壓，且為電源電壓的Q倍。2、并聯(lián)諧振用電阻R和電感L的串聯(lián)來表示實際線圈，與電容器組成并聯(lián)諧振電路。線圈和電容的復(fù)阻抗分別為電路的復(fù)阻抗在一般情況下，線圈本身的電阻很小，特別是在頻率較高時，有諧振時，復(fù)阻抗的虛部為零，得到在情況下，得到與串聯(lián)諧振電路相同的諧振頻率表達式。并聯(lián)諧振時，電壓、電流同相位，阻抗最大。阻抗為 Z0=L/（RC），電路的總電流I0最小（外施電壓U一定）。在諧振時，通過線圈和電容的電流大于電路的總電流。并聯(lián)諧