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：

图 1-1 电路模型

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

引入新课：

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 ＝ 10^6μA ， 1 kA ＝ 103 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。

约定：当电流的参考方向与实际方向一致时i >0，当电流的参考方向与实际方向相反时

i <0，

(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B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。

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

（1）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（Ω），1M Ω＝ 10^3 K W =10^ 6 Ω。

（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。R = 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。

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：

① PTC 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。

② NTC 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

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：

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：

或。

课外作业：

电阻中的电流随两端电压而变化。如果电阻为5Ω，作出电流随电压变化的曲线。电阻增大时，如增大到10Ω，曲线将如何变化?电阻减少时，如减小到2.5Ω，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）

（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 1-5:U S =10V

解：如图 1-5 电压源

则当R 1 接入时：I =5A

当R 1 、 R 2 同时接入时：I =10A

(3) 特性曲线

2．实际电压源

（1）符号：

（2）特点：由理想电压源串联一个电阻组成，R S称为电源的内阻或输出电阻，负载的电压 U =US–IRS，当RS=0时，电压源模型就变成恒压源模型。

（3）特性曲线

二、电流源

1．理想电流源（恒流源）

(1)符号:

(2)特点：无论负载电阻如何变化，总保持给定的Is 或i s (t) ，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 = I S – U ab / R S ，当内阻R S = ∞时，电流源模型就变成恒流源模型。

（3）特性曲线：

3．恒压源和恒流源的比较

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I S 和一个电阻R S 的并联，电流源可以等效转换为一个理想电压源U S 和一个电阻R S 的串联。即转换公式：U S =R S *I S

2．注意：

（1）转换前后U S 与I s 的方向，I s 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，R S 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

一．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 、 b 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 、d 4 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：Σ流入=Σ流出，ΣI= 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

I 1 + I 3 = I 2 + I 4 + I 5

或I 1 + ( -I 2 ) + I 3 + ( -I 4 ) + ( -I 5 ) = 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 1-14 ：或

又如图 1-14 ：I 1 + I 2 - I 3 =0 或I 1 + I 2 = I 3

图 1-15

例 1-8 ：已知图 1-15 中的I C ＝ 1.5mA ，I E ＝ 1.54 mA ，求I B ＝ ? 解：根据 KCL 可得

I B ＋I C ＝I E

I B ＝I E －I C ＝ 1.54 mA － 1.5 mA ＝ 0.04 mA ＝40 μ A

例 1-9 ：如图 1-16 所示的电桥电路，已知I 1 = 25A, I 3 = 16mA,

I 4 =12mA, 求其余各电阻中的电流。

1.先任意标定未知电流I 2 、I 5 、和I 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：

图1-16

a 点：I 1 = I 2 + I 3 I 2 = I 1 - I 3 = 25 -16 = 9mA

b 点：I 2 = I 5 + I 6 I 5 = I 2 -I 6 = [9-(-4)] = 13mA

c 点：I 4 = I 3 + I 6 I 6 = I 4 - I 3 = 12-16 = - 4mA

结果得出I 6 的值是负的，表示I 6 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：Σ U ＝ 0 或Σ RI= Σ U S

图 1-17

3 ．注意：常用公式Σ RI= Σ U 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1-17

（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1-17各回路的电压方程。对回路 1 ：

对回路 2 ：

对回路 3 ：

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

图2-1

电阻串联电路的特点：

1．各元件流过同一电流

2．外加电压等于各个电阻上的电压降之和。

分压公式：；。

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，

即：

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。

二、电阻的并联

图2-2 电阻的并联

图2-2

电阻并联电路的特点：

(a) 各电阻上电压相同；

(b) 各分支电流之和等于等效后的电流，即；

(c) 几个电阻并联后的电路，可以用一个等效电阻 R 替代，即；

※ 特殊：两个电阻并联时，，，

(d) 分流公式：，

(e) 功率分配：

负载增加，是指并联的电阻越来越多， R 并越小，电源供给的电流和功率增加了。

例：有三盏电灯并联接在 110V 电源上， UN 分别为 110V ， 100W 、 110V ， 60W 、110V ， 40W ，求 P 总和 I 总，以及通过各灯泡的电流、等效电阻，各灯泡电阻。

解：P 总 = =200W ； I 总 =

，，

或

，，

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）

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=2Ω，R1=4Ω）。

小结

例：如图所示电路，两个实际电压源并联后给负载供电，已知，，，，，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。

（ 2 ）结点间电压为

（ 3 ）功率为：（供能）

（耗能）

（耗能），（耗能）

（耗能）

课外作业：

小结