《电工基础》教案.docx

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《电工基础》教案

仙游职业中专学校

《电工基础》

陈奇敏

教案

教案

课型

分类

专业课

课程

名称

电工基础

教学

课题

电路和电路图

教学

目标

1、理解电路和电路图的概念

2、掌握电流大小和方向

教学

重点

电路、电流的大小和方向

教学

难点

电流大小和方向的计算

教学

后记

教学过程:

第1章电路的基础知识

§1-1电路和电路图

一.电路的基本组成

1.电路：

电路是电流的流通路径,它是由一些电气设备和元器件按一定方式连接而成的。

复杂的电路呈网状,又称网络。

电路和网络这两个术语是通用的。

2.电路的组成：

电源：

电源是电路中提供电能的设备。

负载：

电路中吸收电能或输出信号的器件

导线和开关：

导线是用来连接电源和负载的元件。

开关是控制电路接通和断开的装置。

二、电路的基本功能

电路的功能有两大类：

一是电路的一种作用是实现能量的传输、分配和转换。

另一种作用是实现信息的传递和处理。

三、电路图

实际电路可以用一个或若干个理想电路元件经理想导体连接起来模拟,这便构成了电路模型。

鼓励学生自己找出日常生活中的电源负载，帮助学生理解电源、负载的定义。

电路图：

用统一规定的图形符号画出电路模型图称为电路图。

1.电路原理图

用电路符号描述电路连接情况的图称为电路原理图，简称电路图或原理图。

2.原理框图

原理框图也简称框图，它是一种用矩形框、箭头和直线等来表示电路工作原理和构成概况的电路图。

3.印制电路图

电路元件的安装图称为印制电路图

四、电路原理图常用图形符号

在一定条件下对实际器件加以理想化，只考虑其中起主要作用，理想电路元件是一种理想化的模型，简称为电路元件。

电阻元件是一种只表示消耗电能的元件；电感元件是表示其周围空间存在着磁场而可以储存磁场能量的元件；电容元件是表示其周围空间存在着电场而可以储存电场能量的元件等。

记忆表1-1常用图形符号

安全教育，白露要到了，天气由热转凉，预防感冒。

作业，教材P52

教案

课型

分类

专业课

课程

名称

电工基础

教学

课题

电流和电压

教学

目标

1.知道电压、电位的概念

2、掌握电压与电位的关系式

教学

重点

电压与电位的关系式

教学

难点

电压、电位的概念

教学

后记

教学过程:

§1-2电流和电压

（一）

复习旧课：

电路的基本组成

讲授新课：

电流和电压

安全教育，上下楼梯，请靠右行，轻声慢步，请勿拥挤。

一、电流

电流的形成，简单阐述电流的本质,从物质内部结构进行分析.电荷的定向运动形成电流

1.电流的方向

电流：

带电粒子（电子、离子等）的定向运动,称为电流。

电流的方向：

习惯上规定正电荷运动方向为电流方向。

2.电流的大小

电流的大小称为电流强度，简称电流，是指单位时间内通过导体横截面积的电荷量，用符号I表示,即

单位：

安［培］,符号为A。

常用的单位有千安（kA）,毫安（mA）,微安（μA）等。

3.直流和交流

直流：

当电流的方向都不随时间变化时,称为直流。

交流：

电流的量值（大小）和方向随着时间而变化的电流,称为交变电流,简称交流。

常用英文小写字母i表示。

在分析与计算电路时,常可任意规定某一方向作为电流的参考方向或正方向。

例题讲解：

教材P101

4.电流的测量

电流表应该串联接到被测量的电路中，每个电流表都有一段的测量范围，称为量程。

作业，教材巩固与练习1题。

教案

课型

分类

专业课

课程

名称

电工基础

教学

课题

电流和电压

教学

目标

1.知道电压、电位的概念

2、掌握电压与电位的关系式

教学

重点

电压与电位的关系式

教学

难点

电压、电位的概念

教学

后记

教学过程:

§1-2电流和电压

（二）

复习旧课：

电流

讲授新课：

电压和电位

安全教育3分钟，眼睛不要距离本子太近，预防近视。

二、电压、电位和电动势

1.电压

电压的概念：

电路中A、B两点间的电压是：

电场力将单位正电荷由A点移动到B点所做的功。

电压的SI单位：

是伏［特］,符号为V。

常用的单位，千伏（kV）、毫伏（mV）、微伏（μV）等。

电压的方向：

若电压的参考方向与实际方向一致，电压为正；若电压的参考方向与实际方向相反，电压为负。

元件的电压参考方向与电流参考方向是一致的,称为关联参考方向。

2.电位

（1）.在电路中任选一点,叫做参考点,则某点的电位就是由该点到参考点的电压。

（2）.如果已知a、b两点的电位，则此两点间的电压

（3）.参考点不同，各点的电位不同，但两点间的电压与参考点的选择无关。

（4）电位与电压的关系

电压等于电场或电路中两点之间的电位差，即：

Uab=Ua--Ub

3.电动势

电源将正电荷从电源的负极经电源内部移动到正极的能力用电动势表示，电动势的符号为E，单位为V。

（可以结合欧姆定律来应用）

1．已知A点的对地电位是65V，B点的对地电位是35V，则VBA为（）A．100VB．30VC．0VD．–30V

2.如图电路中，以C为参考点，则VA=（）,VB=（），UAB=（），UAC=（）；若以B为参考点，则VA=（），VC=（），UAB=（），UAC=（）。

----教材P10

作业：

教材巩固与练习2

教案

课型

分类

专业课

课程

名称

电工基础

教学

课题

电阻

教学

目标

1.理解电阻的概念；

2.掌握电阻定律，并会简单的计算；

3.理解电路短路、开路时的特点

教学

重点

电阻定律及公式

教学

难点

电阻定律的应用

教学

后记

教学过程:

§1-3电阻

（一）

复习旧课：

电流

讲授新课：

电压和电位

安全教育3分钟，眼睛不要距离本子太近，预防近视。

一.电阻与电阻率

1.电阻

电阻:

当电流流过金属导体时,导体对电荷定向运动有阻碍作用

电阻元件是一个二端元件,它的电流和电压的方向总是一致的,它的电流和电压的大小成代数关系。

电流和电压的大小成正比的电阻元件叫线性电阻元件。

元件的电流与电压的关系曲线叫做元件的伏安特性曲线。

线性电阻元件的伏安特性为通过坐标原点的直线,这个关系称为欧姆定律。

图1.6线性电阻的伏安特性曲线

2.电阻定律

导体的电阻R跟它的长度l成正比，跟它的横截面积S成反比。

公式：

⑴ρ是反映材料导电性能的物理量，叫材料的电阻率（反映该材料的性质，不是每根具体的导线的性质）。

单位是Ωm。

⑵纯金属的电阻率小，合金的电阻率大。

二、电阻与温度的关系：

（1）金属的电阻率随温度的升高而增大（可以理解为温度升高时金属原子热运动加剧，对自由电子的定向移动的阻碍增大。

）铂较明显，可用于做温度计；锰铜、镍铜的电阻率几乎不随温度而变。

（2）半导体的电阻率随温度的升高而减小（可以理解为半导体靠自由电子和空穴导电，温度升高时半导体中的自由电子和空穴的数量增大，导电能力提高）。

（3）有些物质当温度接近0K时，电阻率突然减小到零——这种现象叫超导现象。

能够发生超导现象的物体叫超导体。

材料由正常状态转变为超导状态的温度叫超导材料的转变温度TC。

我国科学家在1989年把TC提高到130K。

现在科学家们正努力做到室温超导。

作业，教材巩固与练习1

教案

课型

分类

专业课

课程

名称

电工基础

教学

课题

电阻

教学

目标

1.理解电阻的概念；

2.掌握电阻定律，并会简单的计算；

3.理解电路短路、开路时的特点

教学

重点

电阻定律及公式

教学

难点

电阻定律的应用

教学

后记

教学过程:

§1-3电阻

（二）

复习旧课：

电阻定律

讲授新课：

常用电阻

安全教育3分钟，不要经常弯腰驼背，腰杆挺直。

二、常用电阻

1.按阻值特性分

固定电阻、可调电阻、特种电阻（敏感电阻）

不能调节的,我们称之为定值电阻或固定电阻,而可以调节的,我们称之为可调电阻.常见的可调电阻是滑动变阻器,例如收音机音量调节的装置是个圆形的滑动变阻器,主要应用于电压分配的,我们称之为电位器。

2.按制造材料分

碳膜电阻、金属膜电阻、线绕电阻，无感电阻，薄膜电阻等.

碳膜电阻：

碳膜电阻（碳薄膜电阻）为最早期也最普遍使用的电阻器，利用真空喷涂技术在瓷棒上面喷涂一层碳膜，再将碳膜外层加工切割成螺旋纹状，依照螺旋纹的多寡来定其电阻值，螺旋纹愈多时表示电阻值愈大。

最后在外层涂上环氧树脂密封保护而成。

其阻值误差虽然较金属膜电阻高。

金属膜电阻：

金属膜电阻（金属拍摄电阻）同样利用真空喷涂技术在瓷棒上面喷涂，只是将炭膜换成金属膜（如镍铬），并在金属膜车上螺旋纹做出不同阻值，并且于瓷棒两端度上贵金属。

虽然它较碳膜电阻器贵，但低杂音，稳定，受温度影响小的优点。

绕线电阻：

用高阻合金线绕在绝缘骨架上制成，外面涂有耐热的釉绝缘层或绝缘漆。

绕线电阻具有较低的温度系数，阻值精度高，稳定性好，耐热耐腐蚀，主要做精密大功率电阻使用，缺点是高频性能差，时间常数大。

无感电阻：

无感电阻常用于做负载,用于吸收产品使用过程中产生的不需要的电感。

三、敏感电阻

敏感电阻是指电阻值随温度、电压、湿度、光照强度、气体环境、磁场强度压力等状态的变化而变化的电阻器。

如热敏电阻、压敏电阻、湿敏电阻、光敏电阻。

作业，教材巩固与练习2

1.一根粗细均匀的电阻丝截成长度相等的三段，再将它们并联起来，测得阻值为3Ω，则此电阻丝原来的阻值为多少？

2.在一根长l=5m，横截面积S=3.5×10-4m2的铜质导线两端加2．5×10-3V电压。

己知铜的电阻率ρ=1.75×10-8Ω·m，则该导线中的电流多大

教案

课型

分类

专业课

课程

名称

电工基础

教学

课题

电功和电功率

教学

目标

1.理解电功、电功率和电流的热效应的概念；

2.掌握电功、电功率的计算；

3.了解纯电阻电路和非纯电阻电路的区别。

教学

重点

电功率和电能的概念、公式

教学

难点

电功、电功率的应用计算

教学

后记

教学过程:

§1-4电功和电功率

（一）

复习旧课：

常用电阻

讲授新课：

电功的概念和计算

安全教育3分钟，走路小心，不要跌倒，注意安全。

一、电功

电流所做的功，简称电功（即电能）。

W

电流在一段电路上所做的功等于这段电路两端的电压U、电路中的电流I和通过时间t三者的乘积，即：

W=UIt

公式中W、U、I、t的单位分别是:

J、V、A、s。

电能的计算

二、电功率

定义：

传递转换电能的速率叫电功率，简称功率；电流在单位时间内所做的功。

用P表示。

P=UI

功率的单位为瓦［特］,简称瓦,符号为W,常用的有千瓦（kW）、兆瓦（MW）和毫瓦（mW）等。

（1）.功率的正负

如果电流、电压选用关联参考方向,则所得的p应看成支路接受的功率,计算所得功率为负值时,表示支路实际发出功率。

如果电流、电压选择非关联参考方向,p应看成支路发出的功率,即计算所得功率为正值时,表示支路实际发出功率;计算所得功率为负值时,表示支路接受功率。

（了解）

（2）.直流功率

在直流情况下

三、电流的热效应，焦耳定律

如果电阻元件把接受的电能转换成热能,则从t0到t时间内。

电阻元件的热［量］Q,也就是这段时间内接受的电能W为

Q的单位是J，这种热也叫作焦耳热。

作业：

教材巩固与练习1、2

教案

课型

分类

专业课

课程

名称

电工基础

教学

课题

电功和电功率

教学

目标

1.理解电功、电功率和电流的热效应的概念；

2.掌握电功、电功率的计算；

3.了解纯电阻电路和非纯电阻电路的区别。

教学

重点

电功率和电能的概念、公式

教学

难点

电功、电功率的应用和计算

教学

后记

教学过程:

§1-4电功和电功率

（二）

复习旧课：

电阻定律，

讲授新课：

功率的应用

安全教育3分钟，不要经常弯腰驼背，腰杆挺直。

一、基础知识

电阻、电流、电压的概念，单位。

电功和功率的概念，公式：

W=UItP=UI

二、例题讲解

例题1.已知如图，E=6V，r=4Ω，R1=2Ω，R2的变化范围是0~10Ω。

求：

①电源的最大输出功率；②R1上消耗的最大功率；③R2上消耗的最大功率。

解：

①R2=2Ω时，外电阻等于内电阻，电源输出功率最大为2.25W；

②R1是定植电阻，电流越大功率越大，所以R2=0时R1上消耗的功率最大为2W；

③把R1也看成电源的一部分，等效电源的内阻为6Ω，所以，当R2=6Ω时，R2上消耗的功率最大为1.5W

例题2，如图所示为直流电路,U1=4V,U2=-8V,U3=6V,I=4A,求各元件接受或发出的功率P1、P2和P3,并求整个电路的功率P。

解：

P1的电压参考方向与电流参考方向相关联,

故P1=U1I=4×4=16W（接受16W）

P2和P3的电压参考方向与电流参考方向非关联,故

P2=U2I=（-8）×4=-32W（接受32W）

P3=U3I=6×4=24W（发出24W）

整个电路的功率P,设接受功率为正,发出功率为负,故P=16+32-24=24W

思考题：

有两个电源，一个发出的电能为1000kW.h,另一个发出的电能为500kW.h。

是否可认为前一个电源的功率大，后一个电源的功率小？

教材，巩固与练习4

教案

课型

分类

专业课

课程

名称

电工基础

教学

课题

欧姆定律

教学

目标

1.理解欧姆定律内容的意义；

2.熟练掌握欧姆定律牢记其公式；

3.会应用欧姆定律进行一些简单电路的计算。

教学

重点

欧姆定律及其公式

教学

难点

应用欧姆定律进行电路的计算

教学

后记

教学过程:

§2-1全电路欧姆定律

（一）

复习旧课：

电阻定律

讲授新课：

欧姆定律

安全教育3分钟，走路小心，不要跌倒，注意安全。

一.部分电路欧姆定律

1.部分电路的概念，关键点---包不包括电源在内。

2.部分电路欧姆定律的内容是：

导体中的电流，与导体两端的电压成正比，与导体的电阻成反比。

3.部分电路欧姆定律的公式：

（记住）。

4.伏安特性曲线

结合数学直角坐标系来理解，

电阻的伏安特性曲线：

注意I-U曲线和U-I曲线的区别。

还要注意：

当考虑到电阻率随温度的变化时，电阻的伏安特性曲线不再是过原点的直线。

二、部分电路欧姆定律的应用

例题1一段导体，两端接上1.5V的电压时，通过的电流为0.25A，该导体的电阻是多少？

若接9V的电压时，通过的电流是多少？

例题2实验室用的小灯泡灯丝的I-U特性曲线可用以下哪个图象来表示：

解：

灯丝在通电后一定会发热，当温度达到一定值时才会发出可见光，这时温度能达到很高，因此必须考虑到灯丝的电阻将随温度的变化而变化。

随着电压的升高，电流增大，灯丝的电功率将会增大，温度升高，电阻率也将随之增大，电阻增大，。

U越大I-U曲线上对应点于原点连线的斜率必然越小，选A。

作业，教材巩固与练习1、2

教案

课型

分类

专业课

课程

名称

电工基础

教学

课题

欧姆定律

教学

目标

1.理解欧姆定律内容的意义；

2.熟练掌握欧姆定律牢记其公式；

3.会应用欧姆定律进行一些简单电路的计算。

教学

重点

欧姆定律及其公式

教学

难点

应用欧姆定律进行电路的计算

教学

后记

教学过程:

§2-1全电路欧姆定律

（二）

复习旧课：

欧姆定律

讲授新课：

欧姆定律应用

安全教育3分钟，注意天气变化，预防感冒，小心点。

一、全电路欧姆定律

主要物理量：

研究闭合电路，主要物理量有E、r、R、I、U，前两个是常量，后三个是变量。

1.全电路欧姆定律的内容

闭合电路中的电流与电源的电动势成正比，与电路的总电阻（内电阻与外电阻之和）成反比。

2.全电路欧姆定律的公式

闭合电路欧姆定律的表达形式有：

（1）E=U外+U内

（2）（I、R间关系）

（3）U=E-Ir（U、I间关系）

（4）

（U、R间关系）

二、电路的三种状态

一般情况下，ε、r可认为不变，当R变化将导致I、U的变化变化规律可归纳为

R↑→I↓→U′↓→U↑

R→∞　I=0　　　U′=0　　　U=ε（开路）

R↓→I↑→U′↑→U↓

R→0　I=ε/r　　　U′=ε　U=0（短路）

U随R增大而增大，随R减小而减小。

提示：

为何可以用电压表直接测量开路时两端电压而得电动势值？

因为开路时　R→∞　U=ε

路端电压随电流变化的图象

闭合电路的总电流跟电源电动势成正比跟电路总电阻成反比。

路端电路随外电阻的增大而增大。

电路的三种状态，1是通路，2是开路（断路），3是短路。

思考题：

一根电阻丝，横截面积为S，电阻为R，现均匀拉伸，使其横截面积为，则均匀拉伸后的电阻为原来电阻的多少倍？

（部分电路）电压是原电压的都是倍？

电流是原电流的多少倍？

A．n倍B．

倍

C．

倍D．倍

作业，教材巩固与练习3

教案

课型

分类

专业课

课程

名称

电工基础

教学

课题

电阻的连接

教学

目标

1.理解电阻的串联的概念；

2.掌握电阻串联电路的特点；

3.会电阻的串联简单的计算应用

教学

重点

串联电路的特点

教学

难点

串联电路的应用计算

教学

后记

教学过程:

§2-2电阻的连接

（一）

复习旧课：

集成运算放大器介绍

讲授新课：

理想集成运算放大器

安全教育3分钟，上下楼梯，请靠右行，轻声慢步，请勿拥挤。

一、电阻的串联

1.串联电路的定义

在电路中,把几个电阻元件依次一个一个首尾连接起来,中间没有分支,在电源的作用下流过各电阻的是同一电流。

这种连接方式叫做电阻的串联

2.串联电路特点

（1）.串联电路中，流过美一个电阻的电流都相等，即

I=I1=I2

（2）.串联电路中，电路俩端的总电压等于各分电压之和，

U=U1=U2

（3）.串联电路的总电阻等于各分电阻之和，即

R=R1=R2

（4）.串联电路中，各电阻分配的电压与电阻成正比，即

R1/R2=U1/U2

例2.1如图2.3所示,用一个满刻度偏转电流为50μA,电阻Rg为2kΩ的表头制成100V量程的直流电压表,应串联多大的附加电阻Rf？

解满刻度时表头电压为

附加电阻电压为

代入公式,得

解得

二、串联电路的应用

电阻的串联应用很广泛。

在实际工作中，常常采用几个电阻串联构成分压器，使同一电源能供给几种不同的电压；用多个小电阻的串联来获得较大的电阻；利用串电阻的方法，限制和调节电路中电流的大小；在测量中用串联电阻来扩大电压表的量程，以便获得多量程的电压表。

作业，教材巩固与练习1、2

教案

课型

分类

专业课

课程

名称

电工基础

教学

课题

电阻的连接

教学

目标

1.理解电阻的并联的概念；

2.掌握电阻并联电路的特点；

3.会电阻的并联简单的计算应用。

教学

重点

并联电路的特点

教学

难点

并联电路的应用计算

教学

后记

教学过程:

§2-2电阻的连接

（二）

复习旧课：

串联电路及特点

讲授新课：

并联电路及特点

安全教育3分钟，不要长时间吹冷风，注意安全。

一、电阻的并联

1.电阻并联的定义：

两个或两个以上电阻并列地接在电路中相同的两点之间，承受同一电压，这种连接方式叫做电阻的并联。

举例说明上述概念，并联电路的连接特征：

有分支。

2.电阻并联的特点

学习电阻并联的特点之前复习重要基础知识：

两点（提问由学生回答）其一、电学中最基本的三个物理量，电流I，电压U，电阻R

其二、欧姆定律，I=

（1）.并联电路各电阻两端的电压相等。

公式U=U1=U2=U3

（2）.并联电路总电流等于各支路电阻的电流之和。

公式I=I1+I2+I3

（注：

总电流大于任一分电流）

（3）.并联电路的总电阻的倒数，等于各支路电阻倒数之和。

公式1/R=1/R1+1/R2+1/R3

（注：

总电阻小于任一分电阻）常用：

R=R1//R2=

举例

（4）.并联电路流过每个电阻的电流与电阻成反比。

公式I1/I2=R2/R1

会举一反三，切忌生搬硬套。

知识小结，强调重难点，学生记忆。

二、电阻并联电路的应用

例2.4有一表头，满刻度电流为Ig=50μA,内阻rg=3KΩ。

若把它改装成量程为550μA的电流表，问应并联多大的分流电阻?

解：

由题意得,I1=Ig=50μA,R1=rg=3000Ω,I=550μA,

U1=I1R1=Igrg=50×10-6×3000=0.15（V）

I2=I–I1=550–50=500（μA）=5×10-4（A）

R2==

==300（Ω）

（有没有其它解题方法？

提出让学生思考。

）作业P37题3

教案

课型

分类

专业课

课程

名称

电工基础

教学

课题

直流电桥

教学

目标

1.认识直流电桥电路

2.掌握直流电桥平衡及负载获得最大功率的条件

教学

重点

负载获得最大功率的条件

教学

难点

直流电桥电路

教学

后记

教学过程:

§2-4直流电桥

复习旧课：

串联和并联电路及特点

讲授新课：

直流电桥

安全教育3分钟，眼睛不要距离书面太近，预防近视。

一.直流电桥电路

如图所示,R1,R2,R3,R4是电桥的四个桥臂.

二.直流电桥平衡条件

1.什么叫电桥的平衡状态

电桥电路的主要特点就是当四个桥臂电阻的阻值满足一定关系时,接在对角线a,b间的电阻R中没有电流通过.这种情况称为电桥的平衡状态

推导出电桥的平衡状态条件的公式

R1、R2、R3、为可调电阻，并且是阻值已知的标准精密电阻。

R4为被测电阻，当检流计的指针指示到零位置时，称为电桥平衡。

此时，B、D两点为等电位。

惠斯通电桥有多种形式，常见的是一种滑线式电桥。

R1R4=R2R3

三.直流电桥电路应用举例

直流电桥电路应用较多,可以用直流电桥电路来测量电阻

被测电阻为：

四.负载获得最大功率的条件

由于电源有内阻,所以电源提供的总功率为内阻上消耗的功率与负载上消耗的功率之和.若内阻上消耗的功率增大,则负载上消耗的功率势必减小.那么,什么条件下负载才能从电源获得最大的功率呢?

根据图2-12

P的最大值为：

所以，负载获得最大功率的条件是：

负载电阻等于电源内阻。

这一条件也是电源输出的