电工学教案.doc
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成都电子机械高等专科学校
教案
课程名称电工学
任课教师王超
任课系机电工程系
教研室工业控制教研室
授课计划
课次
授课内容
授课时数
重点、难点
作业、实验
课后记录
讲课
习题
实验
1
电路及其基本物理量
2
电路及其基本物理量概念
2
电路模型；电路的有载工作状态、空载与短路；电路中电位的计算
2
电路模型；电路中电位的计算
3
基尔霍夫定律；叠加原理；
2
基尔霍夫定律应用
4
戴维南定理
2
戴维南定理的应用
5
电路暂态分析：
换路定则，RC电路的充放电过程
2
电路暂态分析：
换路定则，
6
一阶电路暂态过程的三要素法
2
2
一阶电路暂态过程的三要素法应用
课次
授课内容
授课时数
重点、难点
作业、实验
课后记录
讲课
习题
实验
7
正弦量电压和电流；正弦量的相量表示
2
正弦量电压和电流；正弦量的相量表示
8
单一参数电路元件的交流电路；电阻、电容与电感元件串联的交流电路
2
交流电路参数分析
9
基尔霍夫定律的向量形式
2
基尔霍夫定律的向量形式
10
简单正弦交流电路的分析
2
简单正弦交流电路的分析
11
功率因数的提高
2
2
功率因数的提高应用
12
三相电源
2
三相电源
课次
授课内容
授课时数
重点、难点
作业、实验
课后记录
讲课
习题
实验
13
三相负载的联接；三相负载的功率
2
2
三相负载的联接；三相负载的功率
14
磁路的基本概念；铁心线圈
2
磁路的基本概念；铁心线圈
15
变压器的用途、分类和基本结构
2
变压器的用途、分类和基本结构
16
变压器的工作原理以及运行特性等
2
变压器的工作原理以及运行特性等
17
异步电动机的基本结构、工作原理
异步电动机的基本结构、工作原理
18
异步电动机的机械特性与使用
异步电动机的机械特性与使用
课次
授课内容
授课时数
重点、难点
作业、实验
课后记录
讲课
习题
实验
19
半导体二极管
2
半导体二极管基本概念
20
整流电路
2
整流电路应用
21
晶体管基本放大电路
2
晶体管基本放大电路应用，分析
22
互补对称功率放大电路；多级放大电路及其级间耦合方式
2
2
互补对称功率放大电路；多级放大电路及其级间耦合方式
23
集成运算放大器及其应用
2
2
集成运算放大器及其应用
24
门电路，组合逻辑电路
2
门电路应用，组合逻辑电路
课次
授课内容
授课时数
重点、难点
作业、实验
课后记录
讲课
习题
实验
25
双稳态触发器
2
双稳态触发器分析
26
计数器
2
2
计数器分析
第1次课日期________周次星期____学时_____
内容提要：
第一章直流电路
第一节电路及其基本物理量
一、电路的组成和作用
二、电路的主要物理量
目的要求：
掌握电路及其基本物理量的基本概念
重点难点：
基本物理量的理解分析
教学内容：
一概述
1．电路是由电路器件（例如晶体管）和电路元件（例如电容、电感、电阻等）相互连接而成，具有传输电能、处理信号、测量、控制、计算等功能。
2．电路理论中涉及的电路变量通常有：
电流、电压、功和功率
a.电流
几种电流图形
（a）直流；（b）正弦电流；（c）锯齿波
电流的单位是安培（ampere），SI符号为A。
它表示1秒（s）内通过导体横截面的电荷为1库仑（C）。
有时也会用到千安（kA）、毫安（mA）或微安（μA）等，其关系如下：
在分析电路时，对复杂电路中某一段电路里电流的实际方向很难立即判断出来，有时电流的实际方向还会不断改变，因此在电路中很难标明电流的实际方向。
为分析方便，在这里，我们引入电流的“参考方向”（referencedirection）这一概念。
b.电压
电场力把单位正电荷由A搬到B所做的功
电压的单位是伏特（volt），简称伏，用符号V表示，即电场力将1库仑（C）正电荷由a点移至b点所做的功为1焦耳（J）时，a、b两点间的电压为1V。
有时也需用千伏（kV）、毫伏（mV）或微伏（μV）作单位。
c.电功率
电功率与电压和电流密切相关。
当正电荷从元件上电压的“+”极经元件移至“-”极时，电场力要对电荷作功，这时，元件吸收能量；反之，正电荷从“-”极到“+”极时，电场力作负功，元件向外释放能量。
从t0到t的时间内，元件吸收的电能可根据电压的定义（a、b两点的电压在量值上等于电场力将单位正电荷由a点移动到b点时所做的功）求得，即
由于i=dq/dt，因此
在直流电路中，电流、电压均为恒值，在0～t段时间内电路消耗的电能为
W=UIt
电路消耗（或吸收）的功率等于单位时间内电路消耗（或吸收）的能量。
由此可定义
在直流电路中，电流、电压均为常量,故
P＝UI
根据实际，电路消耗的功率有以下几种情况：
（1）p>0，说明该段电路消耗功率为p；
（2）p=0，说明该段电路不消耗功率；
（3）p<0，说明该段电路消耗功率为-p，实际上是发出（或提供）功率。
例1.1试求图1.1中元件的功率
解（a）电流和电压为关联参考方向，元件吸收的功率为
P＝UI＝6×2=12W
此时元件消耗的功率为12W。
（b）电流和电压为非关联参考方向，元件吸收的功率为
P＝-UI＝-6×2=-12W
此时元件发出的功率为12W。
（c）电流和电压为非关联参考方向，元件吸收的功率为
P＝-UI＝-（-2）×2=4W
作业：
1.11.21.4
第2次课日期________周次星期____学时_____
内容提要：
第一章直流电路
第二节电路模型
一、电路模型和理想电路元件
二、实际电源的两种电路模型
第三节电路的有载工作状态、空载和短路
一、有载工作状态
二、空载
三、短路
目的要求：
掌握电路模型和理想电路元件的基本概念
重点难点：
电路模型和理想电路元件分析
教学内容：
1．电路模型：
它是从复杂实际电路等效而来,是由电路元件构成的。
2．理想电路元件通常有：
电阻、电容、电感（无源电路元件）、电压源、电流源（有源电路元件）
a.电阻
伏安关系：
u=RI（灯泡、电炉等均可视为电阻）
功率情况：
p=ui
当电压和电流取关联参考方向时，任何时刻它两端的电压和电流关系服从欧姆定律!
!
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直流电路中：
b.电感
电感元件是实际电路中储存磁场能量这一物理性质的科学抽象，凡是电流及其
磁场存在的场合总可以用电感元件来加以描述。
电感元件是反应电流周围存在磁场,储存磁场能量这一物理学现象的理想电路元件,相当于一个电阻为零的线圈。
电感元件电压与电流的关系
当磁链Ψ随时间变化时，在线圈的两端将产生感应电压。
如果感应电压的参考方向与磁链满足右手螺旋定则，则根据电磁感应定律，有
若电感上电流的参考方向与磁链满足右手螺旋定则，
则Ψ＝Li，代入上式,得
由上式可知，当电流i为直流稳态电流时，di/dt=0，故u=0，说明电感在直流稳态电路中相当于短路，有通直流的作用。
若电感上电压u与电流i为非关联参考方向，则
电感元件储存的能量
在电压和电流的关联参考方向下，线性电感元件吸收的功率为
从-∞到t的时间段内电感吸收的磁场能量为
由于在t=-∞时，I（-∞）=0，则
这就是线性电感元件在任何时刻的磁场能量表达式。
从t1到t2时刻，线性电感元件吸收的磁场能量为
当电流｜i｜增加时，WL>0，元件吸收能量；
当电流｜i｜减小时，WL<0，元件释放能量。
结论:
可见电感元件并不是把吸收的能量消耗掉，而是以磁场能量的形式储存在磁场中。
所以，电感元件是一种储能元件。
同时，它不会释放出多于它所吸收或储存的能量，因此它也是一种无源元件.
c.电容
概念:
任何两个彼此靠近而且又相互绝缘的导体都可以构成电容器。
在电容器的两个极板间加上电源后,极板上分别积聚起等量的异性电荷,在介质中建立起电场,并且储存电场能量,电源移去后,由于介质绝缘,电荷仍然可以聚集在极板上,电场继续存在。
所以,电容器是一种能够储存能量的器件,这就是电容器的基本电磁性能。
其中C是用以衡量电容元件容纳电荷本领大小的一个物理量,叫做电容元件的
电容量,简称电容。
它是一个与电荷q、电压u无关的正实数,但在数值上等于电容元件的电压每升高一个单位所容纳的电荷量。
任何时刻,线性电容元件的电流与该时刻电压的变化率成正比,只有当极板上的电荷量发生变化时,极板间的电压才发生变化,电容支路才形成电流。
因
此,电容元件也叫动态元件。
如果极板间的电压不随时间变化,则电流为零,这时电容元件相当于开路。
故电容元件有隔断直流（简称隔直）的作用。
电容元件的储能
如前所述,电容器两极板间加上电源后,极板间产生电压,介质中建立起电场,并储存电场能量,因此,电容元件是一种储能元件。
在电压和电流关联的参考方向下,电容元件吸收的功率为
从t0到t的时间内,电容元件吸收的电能为
若选取t0为电压等于零的时刻,即u（t0）=０,经过时间t电压升至u（t）,则电容元件吸收的电能以电场能量的形式储存在电场中,此时它吸收的电能可写为
从时间t1到t2,电容元件吸收的能量为
二实际电源的两种电路模型
1电压源:
端电压可以按照某给定规律变化而与其电流无关的二端元件
电压源具有以下特点：
（1）电压源的端电压是一个固定的函数，与所连接的外电路无关；
（2）通过电压源的电流随外接电路的不同而改变.
电压源连接外电路时有以下几种工作情况:
a.当外电路的电阻R=∞时，电压源处于开路状态，I＝0，其对外提供的功率为P=UsI=0。
b.当外电路的电阻R＝0时，电压源处于短路状态，I=∞，其
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