第一章直流电路.docx

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第一章直流电路

理论课授课教案

课

程

名

称

汽车电工电子技术基础

第一章直流电路

第1节：

电路的组成及工作状态

审批签字

授课时间

年月日

授课班级

计划课时

6课时

实用课时

教学目的与要求

1、概述电的发展，从实际出发，了解电路的三种工作状态

2、正确测量电压，电流及电阻

教学重点与难点

掌握电路的基本物理量，熟悉运用知识解题并计算

授课类型

理论课

教学方法

讲授法

教具

无

参考资料

《汽车电工电子技术基础》

复习提问

电路的三种工作状态是哪些？

教学过程和内容

时间分配

第一章：

直流电路

一．电路及电路图

电路就是电流所流过的路径，它为了实现某种功能由一些电气设备或元构成的。

，就其功能而言，可以分为两大类：

一是实现能量的转换、传送与分配（如电力系统电路等）；二是实现信号的传送和处理（如广播电视系统）。

一般由电源、用电器、导线、开关组成。

1.1电路的概念

电路是指电流的通路，任何一个完整的电路，不论其结构和作用如何，通常是由电源，负载，链接导线和开关组成。

（１）电源。

电源是把其他形式的能量转换成电能的装置。

如发电机，蓄电池等。

（２）负载。

负载是把电能转换成其他形式能量的装置，如汽车灯泡，启动电机等。

（３）连接导线。

连接导线起传输和分配电能的作用。

（４）开关。

开关是接通或断开电路的控制元件。

点名，课程介绍5分钟。

讲授新课

80分钟

教学过程和内容

时间分配

1.2　电路图

电路图是用国家统一规定的电器元件或设备的符号来表示电路连接情况。

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，简称为电路图。

例如，图1-1a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。

图1-1a

图1-1b理想电路元件及其图形符号

二．电路的基本物理量

2.1电流及参考方向

电流是一种物理现象，是带电粒子有规则的定向运动形成的，通常将正电荷移动的方向规定为电流正方向。

电流的大小用电流强度来衡量，其数值等于单位时间内通过导体某一横截面的电荷量。

教学过程和内容

时间分配

直流时，不随时间变化的物理量用大写字母表示，可写成

（1-1）

电流的方向是客观存在的，但在电路分析中，一些较为复杂的电路，有时某段电流的实际方向难以判断，甚至有时电流的实际方向还在随时间不断改变，于是要在电路中标出电流的实际方向较为困难。

为了解决这一问题，在电路分析时，常采用电流的“参考方向”这一概念。

电流的参考方向可以任意选定，在电路图中用箭头表示。

当然，所选的参考方向不一定就是电流的实际方向。

当参考方向与电流的实际方向一致时，电流为正值（i>0）；当参考方向与电流的实际方向相反时，电流为负值（i<0）。

这样，在选定的参考方向下，根据电流的正负，就可以确定电流的实际方向。

在分析电路时，先假定电流的参考方向，并以此去分析计算，最后用求得答案的正负值来确定电流的实际方向。

2.2电压及参考方向

（1）定义：

单位正电荷在电场力作用下，由a运动到b电场力所做的功，称为电路中a到b间的电压，即

（1-2）

式中，uab的电压，电压的单位为伏特（V）；wab正电荷从a运到b所做的功，功的单位为焦耳（J）。

（2）单位：

1千伏特（KV）=1000伏（V）

1伏特（KV）=1000毫伏（mV）

1毫伏（mV）=1000微伏（μV）

（3）实际方向：

高电位指向低电位

（4）参考方向：

任意选定某一方向作为电压的正方向，也称参考方向。

（5）电压参考方向的表示方法

在电路分析时，也需选取电压的参考方向，当电压的参考方向与实际方向一致时，电压为正（u>0）；相反时，电压为负（u<0）。

电压的参考方向可用箭头表示，也可用正（+）、负（-）极性表示

2.3电动势

电动势：

在电源内部，电源力将单位正电荷从电源负极移

到电源正极所做的功，用字母E表示。

电动势的大小可表示为

E=WE/q（1-3）

教学过程和内容

时间分配

电动势的方向是由电源负极经电源内部指向电源正极。

单位与电压单位相同。

2.4电阻

电阻：

导体对电流的阻碍作用。

用字母R或r表示。

电阻R的单位是

。

常用的电阻单位还有行千欧（k

）和兆欧（M

）他们之间的关系为

1M

=103k

=106

值得注意的是，导体的电阻不随其端电压的大小变化，是客观存在的。

当温度一定时，导体的电阻与导体的长度l成正比，与导体的横截面积S成反比，还与导体的材料性质（电阻率

）有关，即

（1-4）

式中，R的单位是

，

的单位是

m，l的单位是m，S的单位是m2。

若令G=1/R，则G称为电阻元件的电导，电导的单位是西[门子]（S）。

在（1-4）式中，当电压与电流的参考方向一致时，电压为正值。

反之，则电压为负值。

三．直流电路的三种工作状态

电路通常有三种状态：

通路、开路和短路。

3.1　有载工作状态

通路：

电路连成闭合回路，电路中有电流通过。

有载工作状态，符合欧姆定律。

E=I（R0+RL）=IR0+UL

3.2　断路状态

开路：

指电路中某处断开，不构成通路的电路。

I=0U0=ERL=无穷大

３.3　短路状态

短路：

把电源两端的导线直接相连时，电源输出的电流不经负载只经

教学过程和内容

时间分配

连接导线而直接流回电源的状态。

即，是指电源两输出端或负载由于某种原因接触时电路的工作状态。

一般电路中加装熔断器等进行短路保护

I=E/R0=无穷大

U0=UL=0

小结、作业及课后回顾5分钟

小结

掌握电路基本物理量，电路图、电阻、电压、电流等知识，掌握三种工作状态，了解电压,电流,电阻概念，学会电路的最基础工作原理。

作业

练习册

课后

教学

回顾

理论课授课教案

课

程

名

称

汽车电工电子技术基础

第一章直流电路

第2节：

欧姆定律

审批签字

授课时间

2013年月日

授课班级

2012级汽修1，2班

计划课时

6课时

实用课时

教学目的与要求

1、了解欧姆定律，能分析电路，电压，电阻之间关系

2、了解电阻的三个重要参数，会测量和选用电阻

教学重点与难点

了解欧姆定律，熟悉运用知识解题并计算

授课类型

理论课

教学方法

讲授法

教具

无

参考资料

《汽车电工电子技术基础》

复习提问

讲述全电路欧姆定律？

教学过程和内容

时间分配

第一章：

直流电路

一．部分电路欧姆定律

1.1部分电路：

不含电源的电路。

（控制变量法）：

在研究电流与电压关系时，保持电阻不变，通过改变电压，观察电流是如何变化的。

在研究电流与电阻关系时，保持电压不变，通过改变电阻，观察电流是如何变化的。

1.2内容：

流过电阻的电流I与电阻两端的电压U成正比，与电阻R成反比。

1.3表达式：

I=

该定律表达式还可变形成：

U=IR、R=

公式R=

只是欧姆定律的导出公式

点名，课程介绍5分钟。

讲授新课

80分钟

教学过程和内容

时间分配

二．全电路欧姆定律

2.1全电路：

指含有电源的闭合电路。

普通干电池电动势是1.5V。

那么把一节电压为1.5V的

1号电池接入到如右图所示

电路中，它两极间的电压是

否还是1.5V呢？

例：

把一节电压为1.5V的1号电池接入如图电路中，开关闭合前，电压表示数是1.5V，开关闭合后，电压表示数变为1.4V。

实验表明，电路中有了电流后，电源两极间的电压减少了。

电源的内部一般都是有电阻的，这个电阻称为电源的内电阻，简称内阻，用字母r表示。

内电阻在电路图中的表示法。

实验中为何电压减少了？

这是因为电流流过电源内部时，在内电阻上产生了电压降Ur，Ur=Ir。

可见电路闭合时，U=E-Ur=E-Ir

即I=

2.2内容：

在一个闭合电路中，电流强度与电源的电动势成正比，与电路中内电阻和外电阻之和成反比。

这个规律称为全电路欧姆定律。

2.3表达式：

I=

2.4公式其他形式：

U=E-Ur=E-Ir

●几个名词的含义

在有负载的闭合电路中，

Ur=电源内阻上的电压（电压降）=内压降

U=外电阻（负载）上的电压（电压降）=电源的端电压=电源的输出电压

例2如图所示，已知电源电动势E=220V，R=100

，r=10

，求：

（1）电路中的电流；

（2）电源内阻上电压降；（3）电源端电压；（4）负载上的电压降；（5）电源的输出电压。

教学过程和内容

时间分配

解：

（1）I=

=

=2A

（2）Ur=Ir=2×10=20A

（3）U=E-Ur=220-20=200V

（4）U=IR=2×100=200V

（5）U=E-Ur=220-20=200V

或U=IR=2×100=200V

三．电功和电功率

1、电功：

电流所做的功，即电能，用字母W表示。

单位是焦耳（J），或者千瓦时（kW·h）即通常所说的度。

注意：

1kW·h=3.6×106J

电功的计算公式：

W=UIt

2、电功率：

电流在单位时间内所做的功，用字母P表示，单位是瓦特（W）。

计算公式为：

P=W/t=UI=I2R=U2/R

3、电流的热效应：

电流通过导体时使导体发热的现象称为电流的热效应。

电流热效应就是电能转换成热能的效应。

焦耳定律：

Q=I2Rt

4、负载的额定值和最大功率

1、额定值:

电气设备安全工作时所允许的最大电流、最大电压和最大功率分别称为额定电流、额定电压和额定功率。

2、负载获得最大功率的条件：

负载电阻与电源内阻相等，即R=r。

此时负载获得最大功率为Pm=E2/4r

教学过程和内容

时间分配

电烙铁的使用

一．电烙铁的使用和分类

1、外热式电烙铁2、内热式电烙铁3、恒温电烙铁4、吸锡电烙铁

二、电烙铁的选用

（1）烙铁头的形状要适应被焊物面的要求

常用的外热式电烙铁的头部大多制成錾子式样，而且根据被焊物面要求，錾式烙铁头头部角度有45°、10°～25°等，錾口的宽度也各不相同，如图1（a）、（b）所示。

对焊接密度较大的产品，可用如图1（c）、（d）所示烙铁头。

内热式电烙铁常用圆斜面烙铁头，适合于焊接印制线路板和一般焊点，如图1（e）所示。

在印制线路板的焊接中，采用如图1（f）所示的凹口烙铁头和图1（g）所示的空芯铁头有时更为方便，但这两种烙铁头的修理较麻烦。

（2）烙铁头顶端温度应能适应焊锡的熔点

通常这个温度应比焊锡熔点高30～80℃，而且不应包括烙铁头接触焊点时下降的温度。

热容量、烙铁头形状、长短等适合的电烙铁。

教学过程和内容

时间分配

（3）电烙铁的热容量应能满足被焊件的要求

热容量太小，温度下降快，使焊锡熔化不充分，焊点强度低，表面发暗而无光泽，焊锡颗粒粗糙，甚至成虚焊。

热容量过大，会导致元器件和焊锡温度过高，不仅会损坏元器件和导线绝缘层，还可能使印制线路板铜箔起泡，焊锡流动性太大而难以控制。

（4）烙铁头的温度恢复时间能满足被焊件的热要求

所谓温度恢复时间，是指烙铁头接触焊点温度降低后，重新恢复到原有最高温度所需要的时间。

要使这个恢复时间适当，必须选择功率、

（5）对电烙铁功率的选择

①焊接较精密的元器件和小型元器件，宜选用20W内热式电烙铁或25～45W外热式电烙铁。

②焊接连续焊点，应选用功率偏大的电烙铁。

③对大型焊点及金属底板的接地焊片，宜选用100W及以上的外热式电烙铁。

三、使用电烙铁的注意事项：

①使用前必须检查两股电源线和保护接地线的接头是否正确，否则会导致元器件损伤，严重时还会引起操作人员触电。

②新电烙铁初次使用，应先对烙铁头搪锡。

其方法是将烙铁头加热到适当温度后，用砂布（纸）擦去或用锉刀挫去氧化层，蘸上松香，然后浸在焊锡中来回摩擦，称为搪锡。

电烙铁使用一段时间后，应取下烙铁头，去掉烙铁头与传热筒接触部分的氧化层，再装回，避免以后取不下烙铁头。

电烙铁发热器电阻丝由于多次发热，易碎易断，应轻拿轻放，不可敲③焊接时，宜用松香或中性焊剂，因酸性焊剂易腐蚀元器件、印制线路板、烙铁头及发热器。

④烙铁头应经常保持清洁。

使用中若发现烙铁头工作表面有氧化层或污物，应在石棉毡等织物上擦去，否则影响焊接质量。

烙铁头工作一段时间后，还会出现因氧化不能上锡的现象，应用锉刀或刮刀去掉烙铁头工作面黑灰色的氧化层，重新搪锡。

烙铁头使用过久，还会出现腐蚀凹坑，影响正常焊接，应用榔头，锉刀对其整形，再重新搪锡。

⑤电烙铁工作时要放在特制的烙铁架上，烙铁架一般应置于工作台右上方，烙铁头部不能超出工作台，以免烫伤工作人员或其他物品。

常用烙铁架如图2所示。

底板由木板制成，烙铁架由铁丝弯制，松香、焊锡槽内盛松香和焊锡，槽的斜面可用来摩擦烙铁头，去除氧化层，以便对烙铁头上锡。

这种烙铁架材料易得，制作简便，可以自制。

⑥电烙铁的拆装与故障处理：

以20W内热式电烙铁为例来说明它的拆装步骤。

图2烙铁架

拆卸时，首先拧松手柄上顶紧导线的螺钉，旋下手柄，然后从接线桩上取下电源线和电烙铁芯引线，取出烙铁芯，最后拔下烙铁头。

安装

教学过程和内容

时间分配

顺序与拆卸刚好相反，只是在旋紧手柄时，勿使电源线随手柄扭动，以免将电源接头部位绞坏，造成短路。

电烙铁的电路故障一般有短路和开路两种。

如果是短路，一接通电源就会熔断熔体。

短路点通常在手柄内的接头处和插头中的接线处，这时如果用万用表检查电源插头两插脚之间的电阻，阻值将趋于零。

如果接上电源几分钟后，电烙铁还不发热，一定是电路不通。

如电源供电正常，通常是电烙铁的发热器、电源线及有关接头部位有开路现象。

这时旋开手柄，用万用表R×l00Ω挡测烙铁芯两接线桩间的电阻值，如果在2kΩ左右，一定是电源线断或接头脱焊，应更换电源线或重新连接；如果两接线桩间电阻无穷大，当烙铁芯引线与接线桩接触良好时，一定是烙铁芯电阻丝断路，应更换烙铁芯。

小结、作业及课后回顾5分钟

小结

1．部分电路欧姆定律的内容及其表达式。

2．全电路欧姆定律的内容及其表达式。

作业

练习册

课后

教学

回顾

理论课授课教案

课

程

名

称

汽车电工电子技术基础

第一章直流电路

第3节：

简单直流电路的计算

审批签字

授课时间

2013年月日

授课班级

2012级汽修1，2班

计划课时

4课时

实用课时

教学目的与要求

1、了解串联，并联电路的定义和特点

2、能计算，分析简单直流电路

教学重点与难点

掌握电路的串并联，熟悉运用知识解题并计算

授课类型

理论课

教学方法

讲授法

教具

无

参考资料

《汽车电工电子技术基础》

复习提问

电阻有哪些连接方式？

教学过程和内容

时间分配

第一章：

直流电路

一．电阻的串联电路

1、电阻串联概念：

如图所示，把两

个或两个以上的电阻依次连接，组成一

条无分支电路，这样的连接方式叫做电

阻的串联。

2、电阻串联的性质：

①串联电路中流过每个电阻的电流都相等。

②串联电路两端总电压等于各电阻两端分电压之和，即U=U1+U2+…+Un

点名，课程介绍5分钟。

讲授新课

80分钟

教学过程和内容

时间分配

③串联电路等效电阻（即总电阻）等于各串联电阻值之和，

即：

R=R1+R2+…+Rn

④电路中各个电阻两端的电压与它的阻值成正比，即

U1/R1=U2/R2=…=Un/Rn或U1/U2=R1/R2；U1/U3=R1/R3；U2/U3=R2/R3…

3、电阻串联的应用：

①用几个电阻串联以获得较大的电阻。

②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。

③扩大电压表的量程。

④限制和调节电路中电流的大小。

⑤当负载的额定电压低于电源电压时，可用串联电阻的方法将负载接入电源。

二、电阻的并联电路

1、并联电路的概念：

如图所示，把两个或两个以上的电阻接在电路中相同的两点之间，承受同一电压，这样的连接方式叫做电阻的并联。

2、电阻并联的性质：

①并联电路中各电阻的电压相等，且等于电源电压即:

U1=U2=…=U

②并联电路的总电流等于流过各电阻的电流之和，即:

I=I1+I2+…+In

③并联电路的等效电阻（即总电阻）的倒数等于各并联电阻的倒数之和，即1/R=1/R1+1/R2+…+1/Rn

注意：

若只有两电阻并联,则其总电阻计算公式为R=R1R2/（R1+R2）

④并联电路电流性质：

I1/I2=R2/R1；I2/I3=R3/R2；I1/I3=R3/R1…

3、电阻并联的应用：

（1）凡是额定工作电压相同的负载都采用并联的工作方式；

教学过程和内容

时间分配

2）获得较小的电阻；（3）扩大电流表的量程。

举例：

如图所示的并联电路中，求等效电阻RAB、总电流I、各负载电阻上的电压、各负载电阻中的电流。

解：

等效电阻RAB为：

RAB=R1R2/（R1+R2）=6×3/（6+3）=2Ω

总电流I为：

I=U/RAB=12/2=6A

各负载上的电压：

U1=U2=U=12V

各负载的电流：

I1=U1/R1=12/6=2A；I2=U2/R2=12/3=4A

三、混联

既有电阻串联又有电阻并联的电路称为电阻混联电路。

如图a）

例如图a）中R1=R2=R3=R4=R5=1Ω，求A、B间等效电阻RAB等于多少？

解：

a）图等效于b）图，b）图等效于c）图，c）图等效于d）图，如图所示，则：

R34=R3+R4=2Ω；

R345=R34R5/（R34+R5）=2×1/（2+1）=2/3Ω；

R2345=R2+R345=1+2/3=5/3Ω；

RAB=R2345R1/（R2345+R1）=5/8Ω

小结、作业及课后回顾5分钟

小结

掌握电阻的串联，并联，混联方式，会分析，计算。

作业

练习册

课后

教学

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