电工基础电子教案原版

1电路的基本概念和基本定律1.1电路设计课时2课时教学目的：授课形式：1．理解电能应用及优越性2．理解理想元件和电路模型的概念讨论、讲授3．了解电路组成、电路三种状态及特点教学重点：授课对象1．电路及各部分的作用2．电路的三种状态教学难点：理解理想元件及电路模型的概念教学内容参考教法课程介绍：作为新设课程应让学生对学生对学科有初步认识电路基础（电路理论）是研究电路组成及所需遵循规律的科学。而电工基础是一门实践性较强的专业技术基础课程，其目的和任务是使学生获得电工技术方面的基本理论、基本知识和基本技能，为后继课程学习打下基础。学习意义：电能应用的广泛性并具有无可比拟优越性从生活、学习、国防及科技等方面加以说明优越性体现在：[1]便于转换；[2]便于传输和分配；[3]便于控制学习方法：[1]理解物理概念、基本理论、工作原理和分析方法[2]通过习题巩固和加深对所学理论的理解。培养分析和应用能力；[3]通过实验巩固所学理论、训练操作技能、培养实践能力和严谨科学作风。可结合投影加以说明由简单的手电筒为例引入课题：电路板书一．电路的组成：[1]电路：由实际元件按一定方式连接，以形成电流的通路。一般电路由电源、用电器、导线和开关等组成的闭合回路分类：一类是对信号的变换、传输和处理电路（一般意义下弱电）例：测量、放大电路一类是对能量的转换与传输及分配电路（强电）例：变压器、发电设备结合实用手电电路说明：实物结构图投影电路组成：电源、连接导线、控制器件和负载，均为实际元件{1}电源：其它形式能转化为电能的装置，简介含交流电源的交流电路、只含直流电源的直流电路。{2}用电器：（负载）电能转化为其它形式能的设备，例白炽灯、电吹风等{3}导线：由金属线，铜或铝等材料制成，起连接电路、输送和分配电能作用{4}控制设备—开关：用来接通或断开电路在电路中往往还存在保护设施，起到电路异常时保证电路安全。[2]理想模型意义：电路理论内容包括分析和研究电路中所发生的电磁现象与过可简介电源的分类:交流、直流电源常见直流电源：干电池、蓄电池及稳压电源等2程，探讨电路的基本规律和计算方法。实际器件的物理过程十分复杂且与电磁有关，性能方程相当复杂；在分析中常略去元件的次要物理因素，突出重点抓主要矛盾，把实际元件视作只具有主要物理性质的理想元件。把实际电路抽象成是全部由理想元件的组合称理想电路（或电路模型），是对实际电路的近似等效。常见理想元件：电阻、电容、电感元件，电压源、电流源、受控源元件和耦合电感元件等（包括导线）可结合实物：（１）绕线电阻存在电感及线匝间的分布电容，而主要性质电阻（２）电感线圈：线匝间分布电容及导线的体电阻此处宜简不宜复杂，简要说明即可说明：本课程后续内容无特殊说明所涉及到的电路均为理想模型二、电路图定义：用电路元件规定的符号来表示电路连接情况的图称电路图；或称电路原理图强调符号及画法要遵循国家颁布的相关标准结合表1.1简介常见元件或表示连接的符号,要求学生能够认识.不熟悉的在应用和学习中掌握.三、电路的三种状态：分别为：有载状态、短路状态及开路状态。结合P3图1-2说明{1}有载状态（通路或闭路）：电路各部分连接成闭合回路，有电流通过负载，能正常工作。{2}开路状态（断路）：电路断开，无电流通过。特点：I=0{3}短路状态（捷路）：未经用电器，直接由导线将电源正负极连接，称短路；由于电流过大，损坏电源不允许。上述特点有待后续进一步补充。总结：通过本节学习[1]能对电能的运用和学习方法有个初步的认识[2]理解电路分析研究的对象理想元件及构成的电路模型[3]熟悉常用电路符号及电路的三种状态板书画简单手电筒对应的电路图说明可采用投影方式节省时间注意电位器用法无铁芯、有铁芯电感；交叉、不交叉连接的区别。教学中强调画图的规范，铅笔及工具必备投影电路可结合实际说明实践中检测需要，部分电路被导线短接，常称部分电路短路部分电路短路图作业：page3No1,2,3实践性作业：No43电路的基本概念和基本定律1.2电路中的基本物理量{1}设计课时2课时教学目的：授课形式：1．理解电流产生及条件、电压的物理意义2．掌握电流、电压参考方向讨论、讲授3．掌握电流、电压的简单计算教学重点：授课对象1．电流、电压参考方向2．电流形成条件、电流和电压的计算教学难点：电流、电压的参考方向教学内容参考教法复习及引题：电路的三种状态，重点短路状态的危害性和防止措施：加装熔断器，实物讲解熔断器结构，结合已学知识讨论其工作原理总结:电流大，产生热量使其温度达到熔点，熔断保护电路作用引导电路中电流如何产生及影响因素引入课题结合上节实践性作业，展开讨论加深对电路状态及熔断器的深刻理解一、电流[1]电流现象：定义：带电粒子（自由电荷）的定向移动形成电流形成原因：投影P4图1-3：自由电荷在无电场区域，自由无规则热运动；在电场中受电场力作用，同种电荷受同向电场力，向同一方向运动。进一步说明电流的条件：[1]存在自由电荷{内因}[2]导体两端保持一定电压（电位差）{外因}电流在电路的表现：热、磁、化学效应。[2]电流强度：简称电流定义：单位时间通过导体横载面的电荷量定义式：I=q/t单位及换算：电量单位：库仑-C;时间：秒-s;电流单位：安培-A安培的定义：若1秒内通过导体横截面的电荷量为1库仑，则电流为1安培。表示A介绍：毫安（mA）微安(uA)：结合匀强电场，说明电场及不同电荷爱电场力方向可细述金属、酸等溶液自由电荷形态及电场中运动方式简要说明电路中电流既表示电流现象又表示衡量电流强弱的物理量板书换算关系并举例讲解注意科学计数法的运用[3]电流的方向：规定：电路中正电荷定向移动的方向。简述金属导体、酸、碱、盐等溶液形成电流的方向（讨论）可叙述原因是正、负电荷向不同方向运动参考方向：必要性，研究具体电路，往往难以判断电流的实际方向，采用选取参考方向的方法：碱地步骤：[1]分析电路时，任选一个参考方向[2]实际电流可能和参考电流同向或反向，电流引入代数量表示：分析计算结果为正，表明实际方向同参考方向，为负，反向。注意：[1]未选参考方向，正负无意义板图说明参考方向标注方法[2]今后相关电路电流均为参考方向，不一定是实际方向4结合右图：I参考方向，若电流分别为I=-3A及I=12A时电流大小和实际方向。学生练习：投影P5图1-6，学生练习，讲解共性错误[4]电流分类及表示：投影图1-5，说明电流分类直流电流：强调大写字母I的表示交流电流:小写字母表示:I[5]电流计算实例：简介图像法表示是电工分析的一种手段为考虑电子技术有必要简介脉动直流电流；交直流电流及表示{区别交流电流在于下标的大小写}举例：5秒种内通过导体横截面的电量为0.05库仑求电流大小，折合多少mA解:I=q/t=0.05C/5S=0.01A=10mA二、电压物理意义：电荷在运动过程中能量的得失是因为电场力的作用，为衡量电场力做功的能力引入电压（又名电位差）板书：电压、电位差[1]定义：把单位正电荷由A点经任意路径运动到B点时，该电荷获得或失去的能量定义为电压，符号U定义式：UAB=W/Q分类：直流U、交流u、交直流(小写符号大下标)强调：电场力简介单位：千伏、伏特、毫伏[2]电压方向：说明：+e由A点运动到B点时，该电荷失去能量，A点高电位，B点低电位，即电压降；+e由A点运动到B点时，该电荷获得能量，则A点低电位，B点高电位，即电压升。简要提及电位概念电压的方向，习惯上规定：电压的实际方向是高电位指向低电位方向，即电压降方向。类比电流,电压亦采用参考方向表示：三种表示形式{1}箭头；{2}+高电位、-低电位{3}形同UAB下标形式同样用代数量表示实际电压方向与参考方向间关系例：若右图(A)中U=-12V则实际电压方向与参考电压相反[3]关联参考方向：电压参考方向与电流参考方向相一致称关联参考方向。举例画图说明可根据需要说明关联参考方向所有物理定律为定义式形式，例V=I*R而非关联参考方向加负号：V=-I*R否则为非关联参考方向[4]应用：例[1]电压参考极性见右图，若U1=5V，UAB=-3V，说明实际电压极性。分析解答：略例[2]设一正电荷的电荷量为0.003C,它在电场中由a点移到b点时,电场力所做的功为0.06J,试求a和b点间的电压?另有一正电荷的电荷量为0.04C,同样在电场中由a点移到b点时,电场力所做的功多大?解:(1)UAB=WAB/Q=20V(2)WAB=Q.UAB=0.8J总结：[1]正确理解电压、电流方向，并能结合参考方向判定实际方向[2]要求能熟练进行运用电流、电压定义式的计算作业：Page26No1,2,35第一章电路的基本概念和基本定律1.2电路中基本物理量{2}设计课时2课时教学目的：授课方式理解零电位点及电位的概念掌握电位的计算方法多媒体教学教学重点：授课对象电位的概念电位的计算方法教学难点：电位的计算方法教学内容参考教法复习[1]电流定义,计算公式[2]电压定义、定义公式、表示及参考方向[3]判断关联与非关联参考方向在复习电压基础上结合右图投影说明：在简单电路电路工作状态用U、I表示非常明显、直观，但是对于复杂电路如图，用电压、电流表示则存在繁杂的缺点，需要众多电压、电流符号。在复杂电路特别是电子电路中采用电位表示。新授内容：一、电位电位的表示：和研究液体内部一样，电路分析中，我们常指定电路中的某一点为参考点，其它各点相对于该参考点的电压降，称为该点相对于参考点的电位。一复习提问：电子投影：复杂电路图分析：十二个元件用电压表示至少需要12个电压可类比水位、高度表示2．零电位点：上述所选定的参考点，称为零电位点，也就是规定该点的电位为零，即VA=0。强调电位也是电压，但为相对于参考点电压注意说明：[1]由于是参考点，故可以任意选择；[2]一般常见选取方法：(1)在工程中常选大地作为电位参考点；(2)在电子线路中，常选公共线或机壳作为电位参考点。（3）电路分析中常选择电源的两极之一，最常见是负极。[3]在电路图中通常用符号“⊥”表示零电位点。解释公共线：因电子电路元件的联结常汇集于一公共端机壳：一般要求接地处理。3．电位定义：在确定了零电位点后我们可进一步明确电位的定义：电路中某一点M的电位UM就是该点到电位参考点A的电压，也即M、A两点间的电位差（即电压），即UM=UMA说明：[1]电位是代数量、有正负值之分，正值表明电位高于零电位，反之低于0，等于0则两点等电位。[2]单位同电压一样为伏特。[3]任意两点间电压也即为两点间电位差：即Uab=Va-Vb4．采用电位的分析方法优点：结合Uab三种取值0、0、=0的说明6[1]简洁方便，所以在复杂电路中和工程上和分析广泛应用。[2]测量方便，工程中可用万用电表电压档即可测定，方法是黑表棒接于选定的零电位点，红表棒接触待测点。根据指针偏转方向确定电位正、负值，读数为电位大小。5．电位与零电位的关系{结合实例说明}【例题】如图电路，已知：R1=R2=6，R3=2，I1=1.5A,I3=0.5A,I2=1A。求a,b,c三点的电位Va、Vb、Vc、Uab。结合上图比较用电压描述至少需要12个，而采用电位表示则仅需8个，且可方便转换成所有电压，可采用演示实验或多媒体示教为进一步巩固可安排实验解:选d点为零电位点，a点电位：Va=Uad=R1I1+R3I3=10V，b点电位：Vb=Uba=R3I3=2×0.5A=1Vc点电位：Vc=Ucd=-R2I2+R3I3=－5V电压Uab=Va－Vb=10V–1V=9V改选b点为零电位点，Vb=0a点电位：Va=Uab=R1I1=9V，c点电位：Vc=Ucb=-R2I2=－6V电压Uab=Va－Vb=9V–0V=9V分析：参考点因人而异，不同的零电位点，相应点电位会不相同，与零电位点有关；而任意两点间电压值即两点间的电位差不应发生改变。结论：[1]电位是相对的，相对于参考点，[2]电压是绝对的与参考点选取无关.通过实例说明但只要初步了解，具体计算方法后继课程介绍二、电能：1．电功的计算公式电能即电功