电工学教案.

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大学电工学教案

大学电工学教案

课时:2课时教学目标:1. 了解电工学的基本概念、基本原理和基本方法。

2. 掌握电路元件的识别、测量和连接方法。

3. 能够运用电路分析方法解决实际问题。

教学重点:1. 电路元件的识别和连接。

2. 电路分析方法。

教学难点:1. 电路分析方法的应用。

2. 复杂电路的分析。

教学准备:1. 教学课件2. 电路元件(电阻、电容、电感、二极管、晶体管等)3. 电路实验平台4. 电流表、电压表、万用表等测量仪器教学过程:一、导入1. 引导学生回顾初中阶段所学的电路知识,激发学生的学习兴趣。

2. 提出本节课的学习目标,让学生明确学习方向。

二、新课讲授1. 电路元件的识别与连接a. 介绍电路元件的种类和功能。

b. 讲解电路元件的识别方法。

c. 实操演示电路元件的连接方法。

2. 电路分析方法a. 介绍电路分析方法的基本原理。

b. 讲解电路分析方法的应用步骤。

c. 通过实例分析,让学生掌握电路分析方法。

三、实验操作1. 学生分组进行电路实验,验证电路分析方法。

2. 教师巡回指导,解答学生在实验过程中遇到的问题。

四、课堂小结1. 总结本节课所学内容,强调重点和难点。

2. 鼓励学生在课后复习巩固,提高自己的电路分析能力。

五、作业布置1. 完成课后习题,巩固所学知识。

2. 查阅资料,了解电路在实际生活中的应用。

教学反思:本节课通过理论讲解、实验操作和课堂小结等环节,让学生掌握了电路元件的识别、连接和电路分析方法。

在实验操作环节,学生能够积极参与,动手实践,提高了自己的动手能力。

但在教学过程中,部分学生对电路分析方法的应用还不够熟练,需要加强课后复习和练习。

在今后的教学中,我将注重培养学生的实际操作能力,提高他们的电路分析水平。

《电工学》授课教案

《电工学》授课教案

《电工学》授课教案一、教学目标1. 知识与技能:(1)理解电路的基本概念及电路元件;(2)掌握欧姆定律、功率公式及电能的计算;(3)学会使用万用表、电压表、电流表等电工测量工具;(4)能够分析并解决简单的电路问题。

2. 过程与方法:(1)通过实物演示,培养学生的观察能力和动手能力;(2)利用模拟电路,培养学生的电路分析能力;(3)采用小组讨论,培养学生的合作能力和解决问题的能力。

3. 情感态度价值观:(1)培养学生对电工学的兴趣,认识电工学在生产和生活中的重要性;(2)培养学生遵守实验规程,注意安全操作的意识;(3)培养学生勇于探索、积极思考的科学精神。

二、教学内容第1节电路的基本概念及电路元件1. 电路的概念及组成2. 电路元件的分类及作用3. 电路的状态第2节欧姆定律及功率公式1. 欧姆定律的内容及应用2. 功率的概念及计算公式3. 电能的计算第3节电工测量工具的使用1. 万用表的使用方法及注意事项2. 电压表、电流表的使用方法及注意事项3. 电能表的使用方法及注意事项第4节简单电路的分析与实践1. 串并联电路的特点及分析方法2. 串并联电路的实践操作3. 常见故障的排除方法第5节模拟电路的分析与应用1. 模拟电路的基本组成及特点2. 模拟电路的分析方法3. 模拟电路在实际应用中的案例分析三、教学方法1. 采用问题驱动的教学方法,引导学生主动探究电路知识;2. 利用实物演示、模拟电路,让学生直观地理解电路原理;3. 组织小组讨论,培养学生合作解决问题的能力;4. 注重实践操作,培养学生的动手能力;5. 定期进行课堂小测,了解学生掌握情况,及时调整教学策略。

四、教学资源1. 教材:《电工学》及相关辅助教材;2. 实验器材:万用表、电压表、电流表、电路元件等;3. 教学课件:制作相关的教学课件,以便于课堂教学;4. 网络资源:查找与电工学相关的视频、案例等资源,用于课堂拓展。

五、教学评价1. 课堂表现:观察学生在课堂上的参与程度、提问回答等情况,了解学生的学习状态;2. 作业完成情况:检查学生作业的完成质量,评估学生对知识点的掌握程度;3. 实验报告:评估学生在实验过程中的操作技能及对电路知识的理解程度;4. 期中期末考试:通过考试全面评估学生的学习成绩。

《电工学》授课教案

《电工学》授课教案

《电工学》授课教案一、教学目标1. 知识与技能:(1)了解电工学的基本概念、原理和电路分析方法;(2)掌握电路元件的特点、使用方法和电路搭建技巧;(3)熟悉电磁场的基本规律和应用。

2. 过程与方法:(1)通过实验和实践,培养学生的动手能力和实验技能;(2)运用案例分析和问题解决,提高学生的分析和解决实际问题的能力;(3)培养学生的团队合作精神和沟通表达能力。

3. 情感态度与价值观:(1)激发学生对电工学的兴趣和热情,培养学生的科学思维;(2)培养学生遵守纪律、安全意识和社会责任感;(3)引导学生关注电工学在生活和科技发展中的应用,认识电工学的重要性。

二、教学内容第1讲:电工学概述1. 电工学的定义和发展历程2. 电工学的基本分支和应用领域3. 电工学的研究方法和学习方法第2讲:电路元件1. 电阻、电容、电感的基本性质2. 电源、开关和导线的作用和选用3. 常用电路符号和电路图的阅读第3讲:电路分析方法1. 串并联电路的特点和分析方法2. 电压、电流的测量和仪表使用3. 欧姆定律、功率计算和电能转换第4讲:电磁场的基本规律1. 磁场和电流的关系2. 法拉第电磁感应定律3. 电磁波的产生和传播第5讲:电路搭建与实验1. 基本电路的搭建与调试2. 实验操作规范和安全注意事项3. 实验数据的采集和处理三、教学方法1. 授课与讲解:通过PPT、教材等资料,结合生动的案例和实际应用,进行授课和讲解;2. 实验与实践:组织学生进行实验和实践,培养学生的动手能力和实际操作技能;3. 问题与讨论:鼓励学生提问和参与讨论,引导学生运用所学知识分析和解决实际问题;4. 考核与评价:采用课堂提问、作业、实验报告和期末考试等多种形式,对学生进行综合评价。

四、教学资源1. 教材:《电工学》教材或相关资料;2. PPT课件:授课用的PPT课件;3. 实验设备:电路实验所需的仪器、设备和材料;4. 网络资源:电工学相关的网站、论文和视频等资源。

电工基础教案模板(共7篇)

电工基础教案模板(共7篇)

电工基础教案模板(共7篇)第1篇:电工基础教案课题1-3电阻教学目标了解电阻的概念和电阻与温度的关系,掌握电阻定律。

教学重点电阻定律教学难点R与U、I无关;温度对导体电阻的影响。

教学过程及内容一.组织教学准备教案,检查出勤情况二.复习提问1、什么是电流?2、电流的计算公式三.新课讲解第三节电阻一、电阻1.导体对电流所呈现出的阻碍作用。

不仅金属导体有电阻,其他物体也有电阻。

2.导体电阻是由它本身的物理条件决定的。

例:金属导体,它的电阻由它的长短、粗细、材料的性质和温度决定。

3.电阻定律:在保持温度不变的条件下,导体的电阻跟导体的长度成正比,跟导体的横截面积成反比,并与导体的材料性质有关。

R = ρ l S4.结论:电阻率的大小反映材料导电性能的好坏,电阻率愈大,导电性能愈差。

导体:ρ < 10-6 Ω⋅m绝缘体:ρ > 107 Ω⋅m半导体:10-6 Ω⋅m < ρ< 107 Ω⋅m二、电阻与温度的关系1.温度对导体电阻的影响:(1)温度升高,自由电子移动受到的阻碍增加;(2)温度升高,使物质中带电质点数目增多,更易导电。

随着温度的升高,导体的电阻是增大还是减小,看哪一种因素的作用占主要地位。

2.一般金属导体,温度升高,其电阻增大。

少数合金电阻,几乎不受温度影响,用于制造标准电阻器。

3.超导现象:在极低温(接近于热力学零度)状态下,有些金属(一些合金和金属的化合物)电阻突然变为零,这种现象叫超导现象。

ο4.电阻的温度系数:温度每升高1C时,电阻所变动的数值与原来电阻值的比。

若温度为t1时,导体电阻为R1,温度为t2时,导体电阻为R2,则α =即 R2-R1 R1(t2-t1)R2 = R1 [ 1 + α ( t2 - t1 ) ]οο例:一漆包线(铜线)绕成的线圈,15C时阻值为20 Ω,问30C时此线圈的阻值R为多少?四.课堂练习五.课堂小结六.布置作业教材习题第4大题第(3)题。

第2篇:电工基础教案第8章线性电路中的过渡过程 8.1 换路定律与初始条件各位评委:大家下午好!今天我说课的题目是《换路定律与初始条件》,我将从教材分析,教学目标、教学重难点、教学策略、教学程序等方面对本节课进行阐述。

电工学第六版教案

电工学第六版教案

电工学第六版教案《电工学第六版》教案一、课程简介《电工学第六版》是电气工程学科的一门基础课程,主要介绍电工技术的基本原理和应用。

通过本课程的学习,学生将掌握基本的电路理论和电机学知识,了解电力系统、电子技术和控制理论的相关内容。

二、教学目标1. 知识目标:掌握电路分析的基本方法,理解电机、电力电子和控制系统的工作原理。

2. 能力目标:培养学生分析、计算和设计电工系统的能力,提高实践操作技能。

3. 情感态度与价值观:培养学生对电工学的兴趣,树立严谨的科学态度,增强安全意识。

三、教学内容与安排1. 电路分析基础(8学时)- 电路元件与电路定律- 电路分析方法- 正弦交流电路2. 电机与变压器(12学时)- 变压器- 电机概述- 异步电机- 同步电机- 直流电机3. 电力系统与电力电子(8学时)- 电力系统概述- 电力电子技术基础- 整流器与逆变器4. 电子技术与计算机基础(12学时)- 模拟电子技术基础- 数字电子技术基础- 计算机组成与原理5. 控制理论与应用(8学时)- 控制理论概述- 控制系统的分析与设计- 常用控制系统四、教学方法与手段1. 采用讲授、实验、讨论等多种教学方法,注重理论与实践相结合。

2. 利用多媒体课件、实验设备和网络资源等教学手段,提高教学效果。

3. 加强课堂互动,鼓励学生提问和讨论,提高学习积极性。

五、作业与要求1. 布置适量的课后作业,巩固课堂所学知识。

2. 要求学生认真完成实验报告,培养实验技能和数据处理能力。

电工学教案

电工学教案

电工学教案电工学教案一、基本信息课程名称:电工学授课对象:电气工程专业学生教授学时:40学时授课方式:理论授课 + 实践操作教材:《电工学》二、教学目标1. 理解电工学的基本概念和原理;2. 掌握电路的基本分析方法;3. 学习电路元件的特性和使用;4. 能够进行简单电路的设计和调试。

三、教学内容1. 电路基本概念(1)电流、电压、电阻的定义和单位;(2)电路的分类;(3)基础电路定律(欧姆定律、基尔霍夫定律)。

2. 电路分析方法(1)串并联电路的分析方法;(2)戴维南定理和诺顿定理;(3)电压、电流分压与分流原理。

3. 电路元件特性与使用(1)电阻器的特性和应用;(2)电感与电容的特性和应用;(3)二极管和三极管的特性和应用;(4)集成电路的特性和应用。

4. 电路的设计与调试(1)安全用电知识;(2)电路的设计步骤和流程;(3)实际电路的调试和故障排除。

四、教学方法1. 理论授课通过讲解电工学的基本概念和原理,帮助学生全面理解电路的基本知识,培养学生的抽象思维能力。

2. 实践操作通过实验室实践,让学生亲自动手操作和调试电路,培养学生的动手能力和解决实际问题的能力。

3. 讨论交流鼓励学生在课堂上进行思路交流和问题讨论,激发学生的学习兴趣和学习激情。

五、教学评价1. 期末考试通过笔试的方式测试学生对电工学的理论知识的掌握情况。

2. 实验报告要求学生完成实验报告,测试学生对电路实验的操作和结果分析的能力。

3. 课堂表现根据学生在课堂上的参与度、提问和回答问题的表现,评价学生的学习态度和学习能力。

六、教学进度安排第一周(1)课程介绍和教学目标的讲解;(2)电路基本概念的讲解和学生互动。

第二周(1)电路基本分析方法的讲解;(2)串并联电路的分析方法的讲解。

第三周(1)戴维南定理和诺顿定理的讲解;(2)电压和电流分压与分流原理的讲解。

第四周(1)电阻器的特性和应用的讲解;(2)电感与电容的特性和应用的讲解。

(完整版)电工基础教案.

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第一章电路的基本概念和基本定律第一节电路基本知识一、电路的基本组成1、电路的概念电路是电流流通的路径,也就是由各种元器件(或电工设备)按一定方式联接起来的总体,它为电流的流通提供了路径。

电路的作用是能够是实现电能的传输与变换,能够实现信号的传递与处理。

2、电路的基本组成电路的基本组成包括以下四个部分:(图1-1-1)图1-1-1 电路的基本组成(1)电源(供能元件):为电路提供电能的设备和器件,将非电能(如化学能、光能、机械能等)转化为电能的设备。

(如电池<化学能>、发电机<机械能>等)。

(2)负载(耗能元件):使用(消耗)电能的设备和器件(如灯泡等用电器)。

将电能转化成其他形式的能量。

(3) 控制元件:控制电路工作状态的器件或设备(如开关等)。

起着接通、断开、保护、测量的作用。

(4) 联接导线:连接电源和负载的导体,为电能提供通路并传输电能。

将电器设备和元器件按一定方式联接起来(如各种铜、铝电缆线等)。

3、电路的状态(1) 通路(闭路):电源与负载接通,电路中有电流通过,电气设备或元器件获得一定的电压和电功率,进行能量转换。

根据负载的情况,又分为满载、轻载、过载三种情况。

(图1-1-2a)(2) 短路(捷路):电源两端的导线直接相连接,输出电流过大对电源来说属于严重过载,如没有保护措施,电源或电器会被烧毁或发生火灾,所以通常要在电路或电气设备中安装熔断器、保险丝等保险装置,以避免发生短路时出现不良后果。

(图1-1-2b)(3) 开路(断路):电路中没有电流通过,又称为空载状态。

(图1-1-2c)图1-1-2 电路状态二、电路模型(电路图)由理想元件构成的电路叫做实际电路的电路模型,也叫做实际电路的电路原理图,用规定的符号表示电路连接情况的图称为电路图。

例如,图1-1-3所示的手电筒电路。

理想元件:电路是由电特性相当复杂的元器件组成的,为了便于使用数学方法对电路进行分析,可将电路实体中的各种电器设备和元器件用 图1-1-3手电筒电路一些能够表征它们主要电磁特性的理想元件(模型)来代替,而对它的实际上的结构、材料、形状等非电磁特性不予考虑。

电工培训教案[五篇]

电工培训教案[五篇]

电工培训教案[五篇]第一篇:电工培训教案常用低压电器元件介绍一、熔断器 FU1、是电网和用电设备的安全保护电器之一,其主体是用低熔点金属丝或金属薄片制成的熔体,串联在被保护的电路中。

它是作为保护电器,在电路中具有结构简单,价格低廉,使用方便等优点应用极为广泛。

1)熔断器的结构它是由熔体和绝缘底座组成。

熔体为丝状或片状。

熔体材料通常有两种:一种由铅锡合金和锌低熔点金属制成,因为不易灭弧多用于小电流的电路;另一种由银铜等较高熔的金属制成易于灭弧,多用于大电流的电路.正常工作时,流过熔体的电流小于或等于它的额定电流。

当流过熔体电流等于额定电流的1.3~2倍时熔体缓慢熔断。

当等于额定电流的确良8~10倍时熔体迅速熔断。

2)种类插入式 RC1;螺旋式 RL1;填料封闭管式 RTO;快速熔断器 RS等。

这里主要介绍RC1;RL1。

3)熔断器的选择熔断器的额定电压和电流应不小于线路的额定电压和所装熔体的额定电流。

型式根据线路要求和安装条件而定。

对单台电机:熔体额定电流大于等于负载额定电流的1.5~2.5倍。

对多台电机:熔体额定电流大于等于最大负载额定电流加其余负载之和。

二、刀开关(闸刀开关)QS 它是一种结构最简单且应用最广泛的一捉电器。

刀开关的种类很多,按刀的极数可分为单极、双极、三极。

按灭弧装置情况可分为带灭弧罩和不带灭弧罩等。

这里只介绍开启式负荷开关。

1)基本结构它由刀开关和熔断器组合而成。

瓷底板上装有进线座、静触点、熔丝、出线痤、刀片式动触点。

上面还罩有两块胶盖。

2)刀开关的选择对于普通负载可根据额定电流来选择,而对于电机、开关额定电流的三倍左右。

3)安装和使用时应注意下列事项(1)电源进线应接在静点一边的进线端用电设备应接在动触点一边的出线端。

(2)安装时刀开关在合闸状态下手柄应该向上,不能倒装和平装,以防止闸三、转换开关(组合开关)QS 与刀开关不同之处是转换开关用动触片代替闸刀。

操作手柄在平行于安装面的平面内左右转动,且结构更紧凑体积较小可作~50HZ、380V—220V以下的电源引入开关。

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《电工学(唐介)》教案孙艳机械与电子工程系目录课题:第1章直流电路 (1)课题:第2章电路的瞬态分析 (4)课题:第3章交流电路 (7)课题:第4章供电与用电 (10)课题:第5章变压器 (13)课题:第6章电动机 (16)课题:第7章电气自动控制 (19)课 题:第1章 直流电路教学目的:1.理解电压与电流参考方向的意义;2.理解电路的基本定律并能正确应用;3.掌握支路电流法、叠加原理和戴维宁定理等电路的基本分析方法;4.了解实际电源的两种模型及其等效变换;5.了解非线性电阻元件的伏安特性。

重难点:1.正确应用电路的基本定律;2.支路电流法、叠加原理和戴维宁定理;3.实际电源的两种模型及其等效变换。

教学方法:讲授法学 时:4学时。

教学过程:1.1 电路的作用和组成一、什么是电路?电路就是电流流通的路径;是由某些元器件为完成一定功能、按一定方式组合后的总称。

二、电路的作用一是实现能量的输送和转换;二是实现信号的传递和处理。

三、电路的组成电源:将非电形态的能量转换为电能。

负载:将电能转换为非电形态的能量。

导线等:起沟通电路和输送电能的作用。

从电源来看,电源本身的电流通路为内电路,电源以外的电流通路称为外电路。

当电路中的电流是不随时间变化的直流电流时,这种电路称为直流电路。

当电路中的电流是随时间按正弦规律变化的交流电流时,这种电路称为交流电路。

1.2 电路的基本物理量1. 电流:()d A d q i t= 直流电路中:Q I t= 电流的实际方向:规定为正电荷运动的方向。

2. 电位:电场力将单位正电荷从电路的某一点移至参考点时所消耗的电能。

参考点的电位为零。

直流电路中电位用V 表示,单位为伏特(V )。

参考点的选择:①选大地为参考点。

②选元件汇集的公共端或公共线为参考点。

3. 电压:电场力将单位正电荷从电路的某一点移至另一点时所消耗的电能。

电压就是电位差。

直流电路中电压用U 表示,单位为伏特(V )。

U S 是电源两端的电压,U L 是负载两端的电压。

4. 电动势:电源中的局外力(非电场力)将单位正电荷从电源负极移至电源正极时所转换而来的电能称为电源的电动势。

符号:E 或e ,单位:V 。

电动势的实际方向:由低电位指向高电位。

5.电功率:定义:单位时间内所转换的电能。

符号:P(直流电路)。

单位:W(瓦特)。

6.电能:定义:在时间t内转换的电功率称为电能:W Pt=。

符号:W(直流电路)。

单位:J(焦耳)。

1.3 电路的状态一、通路:当电源与负载接通,电路中有了电流及能量的输送和转换。

电路的这一状态称为通路。

通路时,电源向负载输出电功率,电源这时的状态称为有载或称电源处于负载状态。

各种电气设备在工作时,其电压、电流和功率都有一定的限额,这些限额是用来表示它们的正常工作条件和工作能力的,称为电气设备的额定值。

二、开路:当某一部分电路与电源断开,该部分电路中没有电流,亦无能量的输送和转换,这部分电路所处的状态称为开路。

电源既不产生也不输出电功率,电源这时的状态称为空载。

开路的特点:开路处的电流等于零;开路处的电压应视电路情况而定。

三、短路:当某一部分电路的两端用电阻可以忽略不计的导线或开关连接起来,使得该部分电路中的电流全部被导线或开关所旁路,这一部分电路所处的状态称为短路或短接。

短路的特点:短路处的电压等于零;短路处的电流应视电路情况而定。

1.4 电路中的参考方向原则上参考方向可任意选择。

在分析某一个电路元件的电压与电流的关系时,需要将它们联系起来选择,这样设定的参考方向称为关联参考方向。

1.5 理想电路元件一、理想有源元件:1.电压源:可提供一个固定的电压U S,称为源电压。

电压源的特点:输出电压U等于源电压U S,是由其本身所确定的定值,与输出电流和外电路的情况无关。

输出电流I不是定值,与输出电压和外电路的情况有关。

2.电流源:可提供一个固定的电流IS,称为源电流。

电流源的特点:输出电流I等于源电流IS,是由其本身所确定的定值,与输出电压和外电路的情况无关。

输出电压U不是定值,与输出电流和外电路的情况有关。

当电压源和电流源的电压和电流实际方向不同时,它们的作用也是不一样,可以起电源作用也可以起负载作用。

二、理想无源元件:1.电阻元件:当电路的某一部分只存在电能的消耗而没有电场能和磁场能的储存,这一部分电路可用电阻元件来代替。

2.线性电阻与非线性电阻:3.电阻消耗的功率:22UP UI RIR===1.6 基尔霍夫定律一、基尔霍夫电流定律(KCL):电路中3个或3各以上电路元件的连接点称为结点。

两结点之间的每一条分支电路称为支路。

由于电流的连续性,流入任一结点的电流之和等于流出该结点的电流之和。

即,在电路的任何一个结点上,同一瞬间电流的代数和为零。

基尔霍夫电流定律不仅适用于电路中任意结点,而且还可以推广应用于电路中任何一个假定的闭合面——广义结点。

二、基尔霍夫电压定律(KVL):由电路元件组成的闭合路径称为回路。

在电路的任何一个回路中,沿同一方向绕行,同一瞬间电压的代数和为零。

基尔霍夫电压定律不仅适用于电路中任一闭合的回路,而且还可以推广应用于任何一个假想闭合的一段电路。

1.7 支路电流法支路电流法解题的一般步骤:(1)确定支路数,选择各支路电流的参考方向。

(2)确定结点数,列出独立的结点电流方程式。

(3)确定余下所需的方程式数,列出独立的回路电压方程式。

(4)解联立方程式,求出各支路电流的数值。

1.8 叠加定理叠加定理是分析线性电路最基本的方法之一。

在含有多个有源元件的线性电路中,任一支路的电流和电压等于电路中各个有源元件分别单独作用时在该支路产生的电流和电压的代数和。

应用叠加定理时应注意:(1)在考虑某一有源元件单独作用时,应令其他有源元件中的US=0,IS=0。

即应将其他电压源代之以短路,将其他电流源代之以开路。

(2)最后叠加时,一定要注意各个有源元件单独作用时的电流和电压分量的参考方向是否与总电流和电压的参考方向一致,一致时前面取正号,不一致时前面取负号。

(3)叠加定理只适用于线性电路。

(4)叠加定理只能用来分析和计算电流和电压,不能用来计算功率。

1.9 等效电源定理等效电源定理是将有源二端网络用一个等效电源代替的定理。

一、戴维宁定理:一有源二端网络对于外电路来说,可以等效成一个理想电压源和电阻串联的电路。

其中电压源电压大小等于此二端网络的开路电压,电阻等于此二端网络的等效电阻。

二、诺顿定理:一有源二端网络对于外电路来说,可以等效成一个理想电流源和电阻并联的电路。

其中电流源电流大小等于此二端网络的短路电流,电阻等于此二端网络的等效电阻。

戴维宁等效电源和诺顿等效电源既然都可以用来等效代替同一个有源二端网络,因而在对外等效的条件下,相互之间可以等效变换。

1.10 非线性电阻电路线性电阻的电阻值是一常数,线性电阻两端的电压和通过它的电流成正比。

非线性电阻的电阻值不是常数,随电压或电流值的变化而变化,电压与电流不成正比。

求解含有非线性电阻的电路时,常采用图解分析法。

课后习题:1.7.1,1.8.1,1.8.2,1.9.2。

课题:第2章电路的瞬态分析教学目的:1.了解瞬态分析的基本概念;2.了解储能元件电容和电感的特征;3.掌握换路定则及初始值的求法;4.了解RC电路和RL电路的瞬态分析;5.掌握一阶电路瞬态分析的三要素法。

重难点:1.换路定则及初始值的求法;2.一阶电路瞬态分析的三要素法。

教学方法:讲授法学时:4学时。

教学过程:2.1 瞬态分析的基本概念一、稳态和瞬态:电路的结构和元件的参数一定时,电路的工作状态一定,电压和电流不改变。

这时电路所处的状态称为稳定状态,简称稳态。

换路:当电路在接通、断开、改接以及参数和电源发生突变时,都会引起电路工作状态的变化。

换路后,旧的工作状态被破坏、新的工作状态在建立,电路将从一个稳态变化到另一个稳态,这种变化往往不能瞬间完成,而是有一个瞬态过程。

电路在瞬态过程中所处的状态称为瞬态状态,简称瞬态。

换路后为什么会有瞬态过程?换路是引起瞬态过程的外因;电容中的电场能和电感中的磁场能的不能突变是引起瞬态过程的内因。

二、激励和响应:电路从电源(包括信号源)输入的信号统称为激励。

激励有时又称输入。

电路在外部激励的作用下,或者在内部储能的作用下产生的电压和电流统称为响应。

响应有时又称输出。

按在产生响应原因的不同,响应可分为:(1)零输入响应:电路在无外部激励的情况下,仅由内部储能元件中所储存的能量引起的响应。

(2)零状态响应:在换路时储能元件未储存能量的情况下,由激励所引起的响应。

(3)全响应:在储能元件已储有能量的情况下,再加上外部激励所引起的响应。

在线性电路中:全响应=零输入响应+零状态响应。

按照激励波形的不同,零状态响应和全响应可分为阶跃响应、正弦响应和脉冲响应等。

阶跃响应即在直流电源作用下的响应。

在阶跃激励作用下的响应称为阶跃响应。

2.2 储能元件一、电容:电容是用来表征电路中电场能量储存这一物理性质的理想元件。

qCu=,dui Cdt=,电容的瞬时功率dup ui Cudt==。

u的绝对值增大时,电容从外部输入功率,把电能转换成电场能;u绝对值减小时,电容向外部输出功率,电场能又转换成了电能。

若外部不能向电容提供无穷大的功率,电场能就不可能发生突变。

因此,电容的电压u不可能发生突变。

两个电容串联时,等效电容为12111C C C =+;两个电容并联时,等效电容为12C C C =+。

二、电感: 电感是用来表征电路中磁场能量储存这一物理性质的理想元件。

N ϕψ=,L i ψ=,di u L dt =,电感的瞬时功率di p ui Li dt==。

i 的绝对值增大时,电感从外部输入功率,把电能转换成磁场能;i 的绝对值减小时,电感向外部输出功率,磁场能又转换成电能。

若外部不能向电感提供无穷大的功率,磁场能就不可能发生突变。

因此,电感的电流i 不可能发生突变。

无互感存在的两电感线圈串联时,等效电感为12L L L =+;并联时等效电感为12111L L L =+。

2.3 换路定则由于电容中的电场能和电感中的磁场能不能突变,所以换路瞬间,电容上的电压和电感上的电流不可能突变。

换路定则:电容电压和电感电流在换路后的初始值应等于换路前的终了值。

()()00C C u u +-=,()()00L L i i +-=。

换路定则仅适用于换路瞬间。

2.4 RC 电路的瞬态分析一、RC 电路的零输入响应:换路后外部激励为零,在内部储能作用下电容经电阻放电。

二、RC 电路的零状态响应:阶跃零状态响应:换路前电容中无储能,换路后RC 两端输入一阶跃电压,电容开始充电。

三、RC 电路的全响应:阶跃全响应:换路时电容以充电,已有储能,换路后输入阶跃电压。

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