1、教 案系 部： 自动化 课 程： 电工技术 班 级：机械自造及自动化 教 师： 刘超 哈尔滨应用职业技术学院教 案章 第一章 电路的基本概念和基本定律 授课时间授课题目节 1.1 电路与电路模型；1.2 电压、电流及参考方向； 检查签字授课时数 2 授课方法 讲授掌握：1、理解电流产生及条件、电压的物理意义2掌握电流、电压、电位的参考方向及简单计算教学目标 了解：1、理解理想元件和电路模型的概念2、了解电路组成、电路三种状态及特点3、了解电路的实际功能和作用教学重点1、电路及各部分的作用2、电流形成条件、电流和电压以及功率的计算3、电流、电压参考方向与实际方向的关系与判断教学难点1、电流、电压
2、的参考方向2、电位的计算方法3、功率的计算以及元件吸收与释放电能的判断教学内容、方法及过程 附记一、实际电路1、电路电路是电流流通的路径,由一些电气器件和设备按一定方式连接而成。复杂的电路是网状，又称网络。电路和网络两个术语是相通的。2、电路的功能（1）实现能量的传输与转换；（2）实现信号的处理与传递。3、电路最基本的组成（1）电源：是提供电能的设备，如：发电机、信号源等；（2）负载：是指用电设备，如：电灯、空调、冰箱等；（3）中间环节：作电源和负载的连接，如：开关、导线等。参考教法：作为新设课程应让学生对学生对学科有初步认识。从生活、学习、国防及科技等方面加以说明。教学内容、方法及过程 附记
3、二、理想电路元件、电路模型1、理想电路元件理想电路元件是对实际电路器件的电磁属性进行科学抽象后得到。（1）电阻元件：是一种只表示消耗电能的理想元件，表示符号：R 单位：欧姆 （2）电容元件：是一种只表示储存电场能量的理想元件，表示符号：C 单位：法拉 F（3 ）电感元件：是一种只表示储存磁场能量的理想元件，表示符号：L 2、实际电路与电路模型（1）实际电路 由实际电路器件构成的电路。（2 ）电路模型 由理想电路器件近似模拟实际电路器件构成的电路三、电流及电流的参考方向1、电流：单位时间内通过某一截面的电荷量称为电流。即： dqit2、电流的单位：安培（A ） 3361010kAmA， ，3、
4、电流的实际方向：规定为正电荷运动的方向4、电流的参考方向：任选(1)电流的参考方向与实际方向相同时，电流取正值。(2)电流的参考方向与实际方向相反时，电流取负值。二、电压、电位及电压的参考方向1 、电压：a,b 两点间的电压为单位正电荷在电场力的作用下由 a 点移动到 b 点所做的功 dA。即 abdAuq2 、电压的单位：伏（V）1kV=103V 1mV=10-3V3、电位：某点相对于参考点的电压称为该点的电位。 (1)参考点:任意选取, 参考点电位为零. (2)工程上选择大地 ,设备外壳或接地点为参考点 .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教学内容、方法及过程 附记
5、4、电压与电位的关系: a,b 两点间的电压等于两点间电位差。即 abUbV5、电压的实际方向规定为高电位指向低电位的方向。6、电压的参考方向：任选(1)计算结果 u0，说明电压实际方向与参考方向一致。(2)计算结果 u0 表明电容元件在吸收电场能量 b、p0 表明电感元件在吸收磁场能量； b、p0,电压源实际吸收功率可作为负载；电压源功率 p0,电压源对外发出功作为电源； 教学内容、方法及过程 附记2、实际电压源模型(1)实际电压源的伏安特性U=Us-RsI (2)实际电压源的电路模型和伏安特性曲线 3、理想电流源（1 ） 、理想电流源: 是另一种理想二端元件，即电流源输出电流的大小和方向与
6、其端电压无关。（2 ） 、理想电流源的电路模型及伏安特性曲线二、实际电源的等效变换1、实际电源模型（a ）实际电压源模型：可看作一理想电压源与一个电阻串联的模型。（b）实际电流源模型：可看作一理想电流源与一个电阻并联的模型。教学内容、方法及过程 附记（1 ）实际电压源等效变换成实际电流源 1SSuGIR，（2 ）实际电流源等效变换成实际电压源 SSI，注意：1、理想电压源与理想电流源不能等效；2、电源等效变换只是对外部作用等效，电源内部不等效；3、变换前后保持端口对应，即 Is 的参考方向应由 Us 的负极指向正极。小结：1、理想的电压元件和电流元件。2、实际电源的模型以及二者等效变换条件后记
7、：教 案章 第二章 电路的分析方法 授课时间授课题目节 2.1 支路电流法 检查签字授课时数 2 授课方法 讲授掌握：支路电流法的基本过程教学目标了解：无教学重点 支路电流法的分析过程的方法教学难点 无教学内容、方法及过程 附记前提：在电路的计算过程中，求解电路中电压和电流等基本的物理参量是电路分析的第一步骤，也往往是电路分析过程中最重要的一步。一、独立节点、独立回路：结合右图：说明独立节点、独立回路概念：1独立节点：对电路中每一节点均可写出对应电流须遵循的 KCL 方程形式，其中必有一个可由其他方程推导出，而不能由其他节点 KCL 方程导出的 KCL 方程，称独立节点方程，对应节点为独立节点
8、。独立节点数：为 n - 12独立回路：对电路中每一回路均可写出对应电压须遵循的 KVL 方程形式，其中必有一部分可由其他回路方程推导出，而不能由其他回路 KVL 方程导出的 KVL 方程，称独立回路方程，对应回路为独立回路。教学内容、方法及过程 附记独立回路数等于网孔数：m = b n + 1结合上图，在理解概念要领基础上提问独立节点及独立回路二、支路分析法：1定义：以各支路电流为未知量，在已知电路结构及元件参数前提下，应用基尔霍夫定律列出独立节点电流方程和独立回路电压方程，联列方程组求解出各支路电流，进而可确定各支路(或各元件)的电压及功率，这种解决电路问题的方法叫做支路电流法。说明：对于
9、具有 b 条支路、n 个节点的电路，可列出(n 1)个独立的电流方程和 m = b (n 1)个独立的电压方程。独立节点的确定可根据：在电路分析中选取一参考点，余下的则为独立节点，数目 n 1。求解 n 条支路电流，须补充 m 个独立网孔电压方程。三、方法及步骤：1选定各支路参考电流方向及回路环绕方向（一般多电源选取大电动势方向为环绕方向，电流方向亦参照） 。2伏先列写 n 1 个独立节点电流方程，解 b 个电流缺 b (n 1)个方程，不足补 KVL 独立方程。3列写 m 个网孔的 KVL 方程4联列方程组求电流5结合所求电流确定所需电压或功率。例 1：已知 E1 = 40 V，E2 = 5
10、 V，E2 = 25 V， R1 = 5 ，R2 = R3 = 10 ，试求：各支路电流 I1、I2、I3分析：该电路支路数 b = 3、节点数 n = 2，所以应列出 1 个节点电流方程和 2 个网孔电压方程，并按照 RI = E 列回路电压方程的方法 ：解 (1) I1 = I2 + I3 (任一节点)(2) R1I1 + R2I2 = E1 + E2 (网孔 1)(3) R3I3 R2I2 = E2 (网孔 2)代入已知数据，解得： I1 = 4 A， I2 = 5 A， I3 = 1 A。电流 I1与 I2均为正数，表明它们的实际方向与图中所标定的参考方向相同， I3为负数，表明它们的
11、实际方向与图中所标定的参考方向相反。教学内容、方法及过程 附记例 2：电路中，已知 E1 = 40 V， E2 = 5 V， E2 = 25 V， R1 = 5 ， R2 = R3 = 10 ，试求：各支路电流 I1、 I2、 I3画图分析：首先确定各支路电流参考方向分析独立节点及独立回路，确定节点方程及网孔方程I1 + I2 = I3 (任一节点)R1I1 - R2I2 = E1 - E2 (网孔 1)R3I3 +R2I2 = E2 E3解方程组，求解结果。小结：1、学会判定独立节点、网孔2、掌握支路分析法解题思路及方法，并能熟练应用后记：教 案章 第二章 电路的分析方法 授课时间授课题目节
12、 2.2 叠加定理 检查签字授课时数 2 授课方法 讲授掌握：1、线性电路的概念2、叠加定理的表示及应用教学目标 了解：替代定理的表述教学重点 1、叠加定理的表述2、应用叠加定理解决实际电路教学难点 利用叠加定理分析和计算电路教学内容、方法及过程 附记复习：支路电流法的解题过程导入：多电源电路和梯形电路的处理解决方法一、叠加定理1、叠加定理：在线性电路中，当有两个或两个以上的独立源作用时，则任意支路的电流或电压响应，等于各个独立源单独作用时在该电路产生的电流或电压响应的代数和。独立源单独作用意味着：（1）不作用的电压源的电动势为零，相当于短路。（2 ）不作用的电流源的电流为零，相当与开路。2、
13、运用叠加定理求解的步骤（1）在电路中标明代求支路电流和电压的参考方向。（2）分别作出每一电源单独作用时的电路，用分析简单电路的方法求解各支路电流或电压。（3）将各电源单独作用于电路使计算出的电流或电压分量进行叠加，求出原教学内容、方法及过程 附记电路中待求的电流和电压。例 1：如图所示电路，试用叠加定理求 4V 电压源发出的功率。解：功率不可叠加，可先求出元件上的电流，再由 UI 求出功率。用叠加定理，将原图分解为 b、c 两个图（1 ）对图 b（2 ）对图 a由叠加定理可得两电源共同作用时：4V 电压源发出的功率：3、叠加定理应用需注意以下几点：（1 ）叠加定理只适用于线性电路。（2 ）叠加
14、定理实质上包含“ 叠加性”和“齐次性”双重含义。所谓 “齐次性”是指某一独立电源扩大或缩小 K 陪时，该独立源单独作用所产生的响应分量亦扩大或缩小 K 陪。（3 ）注意各电源单独作用时所得各支路电流和电压分量的参考方向与原电路各支路电流和电压的参考方向相同取正，相反取负叠加。（4）叠加定理只对独立电源产生的响应叠加，受控源只相当于电阻。叠加原理同样具有局限性，电源不能太多，否则复杂教学内容、方法及过程 附记32IxAy()3II42IxA24IxyA()6Iy3412PW例 2：如图所示电路，已知 E1 = 17 V，E2 = 17 V，R1 = 2 ，R2 = 1 ，R3 = 5 ，试应用叠
15、加定理求各支路电流 I1、I2 、I3 。解：(1) 当电源 E1 单独作用时，将 E2 视为短路，设R23 = R2R3 = 0.83 则 A15683.2173231IRIEI(2) 当电源 E2 单独作用时，将 E1 视为短路，设R13 =R1R3 = 1.43 则 (3) 当电源 E1、E2 共同作用时(叠加) ，若各电流分量与原电路电流参考方向相同时，在电流分量前面选取“+”号，反之，则选取“”号：I1 = I1 I1 = 1 A， I2 = I2 + I2 = 1 A， I3 = I3 + I3 = 3 A该题亦可用支路电流法求解，要求学生列支路法方程组，比较两种方法简易小结：叠加
16、定理本质上是线性电路的叠加，非线性电路并不适用，在应用叠加定理处理电路时应注意电路中电源和负载元件的电压参考方向。后记：教 案章 第二章 电路的分析方法 授课时间授课题目节 2.3 网络的化简 检查签字授课时数 2 授课方法 讲授掌握：1、二端线性电阻网络的等效化简2、电源互换原理化简二端线性电路教学目标 了解：电路化简的基本思想方法教学重点 1、电阻网络的化简2、电源等效变换化简教学难点 1、混联电路的分析方法2、电源互换原则的应用教学内容、方法及过程 附记一、二端线性电阻网络的等效化简1、二端网络的端口电阻定义串联电路： 123nkURRRI并联电路： 1nkI例题 1： 已知 R1 =
17、R2 = 8 ， R3 = R4 = 6 ， R5 = R6 = 4 ， R7 = R8 = 24 ， R9 = 16 ；电压 U = 224 V。试求：（1）电路总的等效电阻 RAB与总电流 I；(2) 电阻 R9两端的电压 U9与通过它的电流 I9。教学内容、方法及过程 附记解：(1) R5、 R6、 R9三者串联后，再与 R8并联，E、F 两端等效电阻为：REF = (R5 R6 R9) R8 = 24 24 = 12 REF、 R3、 R4三者电阻串联后，再与 R7并联，C、D 两端等效电阻为：RCD= (R3 REF R4) R7 = 24 24 = 12 总的等效电阻 ： RAB
18、=R1 RCD R2 = 28 总电流 ： I = U/RAB =224/28 = 8 A利用分压关系求各部分电压： UCD =RCD I = 96V，EFEFCD349 956964V2 3I IR，例 2：已知 R = 10 ，电源电动势 E = 6 V，内阻 r = 0.5 ，试求电路中的总电流 I。二、利用“电源互换原理”化简有源二端线性网络1、等效原理：实际电源可用一个理想电压源 E 和一个电阻 r0串联的电路模型表示，其输出电压 U 与输出电流 I 之间关系为U = E r0I实际电源也可用一个理想电流源 IS和一个电阻 rS并联的电路模型表示，其输出电压 U 与输出电流 I之间关
19、系为U = rSIS rSI对外电路来说，实际电压源和实际电流源是相互等效的教学内容、方法及过程 附记等效节点例题 3：如图所示的电路，已知：E 1 = 12 V，E 2 = 6 V，R 1 = 3 ，R 2 = 6 ，R 3 = 10 ，试应用电源等效变换法求电阻 R3 中的电流。解：(1) 先将两个电压源等效变换成两个电流源，如图 2 所示，两个电流源的电流分别为： IS1 = E1/R1 = 4 A，I S2 = E2/R2 = 1 A(2) 将两个电流源合并为一个电流源，得到最简等效电路，如图 3 所示。等效电流源的电流：IS = IS1 IS2 = 3 A其等效内阻为：R = R1R
20、 2 = 2 (3) 求出 R3 中的电流为3S0.5AII小结：1、电阻电路的分析和化简2、有源二端线性网络的化简和计算后记：教 案章 第三章 电路分析方法 授课时间授课题目节 2.4 戴维宁及诺顿等效网络定理 检查签字授课时数 2 授课方法 讲授掌握：1、二端口网络的定义2、戴维宁定理的表述教学目标 了解：诺顿定理的应用以及诺顿定理与戴维宁定理之间的关系教学重点 1、戴维宁定理的表述和应用教学难点 1、端口电压和等效电阻的求解2、端口电流和等效电阻的求解教学内容、方法及过程 附记复习：（1）无源网络的化简方法（2）有源二端网络的化简方法一、二端口网络理论简介（单口网络）1.单口网络：是指一
21、个网络对外引出两个端钮，构成一个端口，此网络及其引出的一个端口共同称为单口网络2.单口网络的等级（1 ）不含独立电源的单口网络电阻 R0（2 ）含有独立电源的单口网络，这就是戴维宁定理和诺顿定理要解决的问题。 二、戴维宁定理：1.戴维宁定理内容任一线性含独立电源的单口网络对外而言，总可以等效为一理想电压源与电阻串联构成的实际电源的电压源模型。教学内容、方法及过程 附记（1 ）电压源的电压 uoc 等于该网络的端口开路电压。（2）串联电阻 R0 等于去掉内部独立源（几个个独立电源置零，电压源短路，电流源开路） ，从端口看进去的等效电阻。2.戴维宁定理的图形描述。(1)将外电路去掉，端口 ab 处
22、开路，由 N 网络计算开路电压 uoc (2)试验测得，将 ab 端口开路，用电压表测得开路处的电压 uoc 3.等效电阻 R0 的求解方法（1 ）等效法:去掉 N 网络的独立电源，用串、并联简化和 Y-变换等方法计算出a、 b 端口看去的等效电阻 R0（2 ）短路电流法：在计算出 a、b 端口开路电压 uoc 后，将 ab 端口短接，求短接处的短路电流 Isc,从而得 0ocsuI(3)外加电压法：去掉 N 网络内部的独立电源，在 ab 端口处家电压源 u，求端口处的电流 I，则 0RI(4)外加电流法：去掉 N 网络内部的独立电源，在 ab 端口出加电流源 I，求出端口电压 u，则 0I三
23、、诺顿定理1.诺顿定理的内容任一线性含源单口网络，对外而言，总可以等效为一电流源与一电导并联的实际电源的电流源模型。（1）电流源的电流 Isc 等于该网络的端口端路电流（2）等效并联电导 G0 为该网络去掉内部独立电源后，从端口处得到的等效电导。2.诺顿定理的图形描述教学内容、方法及过程 附记例如图所示电路，求图示电路的戴维宁等效电路。解： 0.267OCUV0.53URI小结：1、二端口网络的概念2、戴维宁定理和诺顿定理的表述和应用后记：教 案章 第三章 正弦交流电路 授课时间授课题目节 3.1 正弦量的基本概念 检查签字授课时数 2 授课方法 讲授掌握：1、正弦信号的波形2、正弦量的三要素
24、3、相位差的定义教学目标 了解：相位差的特点教学重点 1、正弦量的三要素2、相位差的计算和判断教学难点 1、正弦信号的波形及三要素2、相位差的概念及计算教学内容、方法及过程 附记一、正弦量1、时变电流和时变电压随时间变化的电流或电压，称为时变电流或电压。常见的时变信号：2、周期电流和周期电压：随时间做周期变化的电流或电压称为周期电流或电压。以周期电流为例，可表示为：，T表示周期。()itkT教学内容、方法及过程 附记3 正弦量（1 ）正弦交流电压或电流随时间按正弦规律变化的交流电流或电压称为正弦电流或电压。（2 ）正弦量正弦电压、电流统称为正弦量或正弦交流电二、正弦量的三要素1.正弦电流 mI
25、cos()iit， 和 分别称为振幅，角频率和初相位。此三个量称为正弦量的三要素。波形如图所示。2. 振幅正弦量在一个周期内的最大值称为振幅。用 Am 表示（） Im 为电流 i 的振幅（） 为电压 u 的振幅3.周期，频率和角频率（1）周期正弦量变化一次所用的时间称为周期，用 T 表示单位为秒（s） 。（2 ）频率正弦量单位时间内变化的周期数称为频率。用 f 表示，单位为赫兹（ Hz）.周期与频率的关系： 频率的单位：我国工频为： （3 ）角频率单位时间内相位的变化，称为角频率，用 表示，单位为弧度秒。 的含义Tf、 、三者均用来表示正弦量变化的快慢。 三者的关系： Tf、 、 12Tff4
26、、相位和初相（1 ）相位mIi36910ZZkHMG50ZH1fT教学内容、方法及过程 附记正弦电流表示式中 称为正弦电流的相位，相位表示正弦量变化的进程，it表示正弦量某时刻的状态（2 ）初相正弦量在 t=0 时的相位，称为初相。如 ， 的取值范围为 0iitii ，正弦量离原点最近的最大值出现在原点之前。i ，正弦量离原点最近的最大值出现在原点之后i三、 正弦量的相位差设任意两个同频率的正弦量， ，u 和 i 的频率相同而振幅、初相mcos()IiuUti不同，二者的步调不一致，我们用相位差表示“步调”的不一致。1. 相位差两正弦量相位之差称为相位差，即 u 与 i 的相位差为 ，iitt规定 的取值范围是 。强调：同频率正弦量的相位差与计时起点的选择无关。计时的起点不同，各同频率正弦量的初相不同，但它们之间的相位差是不变的。讨论 的值的具体含义小结：后记：
