电工电子技术教案教材资料.doc
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1、#*电工电子技术电工电子技术教案教案授课教师:姚大杰授课教师:姚大杰授课班级:授课班级:1414 机制机制1414 机制(对口)机制(对口)#*2015201520162016 第二学期第二学期#*教教 学学 内内 容容注意点注意点手写手写课前互动:试想如果没有电,会给同学们哪些不便?课前互动:试想如果没有电,会给同学们哪些不便?由问题引出下面内容:由问题引出下面内容:电工学是非电专业的技术基础课,通过本课程的学习,使学生具备 电工技术与电子技术的基础知识,为升学以及后续课程打下一定的基础。1、电工学课程研究的对象“电” 2、电工学课程的发展 3、电能的优越性 (1)便于转换 (2)便于输送
2、(3)便于控制第第 1 1 章章 电路的基本概念与基本定律电路的基本概念与基本定律电路:电流流通的路径。 直流电路:由直流电源供电的电路。1.1 电路作用与电路模型一、电路的组成及作用 电路就是电流通过的闭合路径,它是由各种电气器件按一定方式用 导线连接组成的总体。电路的结构形式和所能完成的任务是多种多样的, 从日常生活中使用的用电设备到工、农业生产中用到的各种生产机械的 电器控制部分及计算机、各种测试仪表等,从广义说,都是电路。最简 单的电路如图所示的手电筒电路。1、组成:电路主要由三部分组成。 (1)电源 是供应电能的设备。在发电厂内将化学能或机械能等非 电能转换为电能,如电池、蓄电池、发
3、电机等。 (2)负载 是使用电能的设备,又称用电器。作用是将电能转换成 其它形式的能量,如电灯、电炉、扬声器、电动机等。 (3)中间环节 用于连接电源和负载。起传输和分配电能或对电信电路三 部分组 成#*号进行传递和处理的作用,如变压器、输电线等。教教 学学 内内 容容注意点注意点手写手写#*2、电路模型和电路图 实际电路元件电磁性质较为复杂。为便于对实际电路进行分析,需 用能够代表其主要电磁特性的理想电路元件或它们的组合来表示。理想 电路元件就是指只反映某一个物理过程的电路元件,包括电阻、电感、电 容、电源等。用理想电路元件所组成的电路即为电路模型,手电筒电路 的电路模型如图所示。RLC干
4、电 池电 源开关导线中间环节白 炽 灯负 载ELRoRS3、作用 (1)进行电能的传输和转换,如照明电路、动力电路等。典型电路 是电力系统。发电机升压变压器降压变压器输电线电动机 电灯 电炉负载电源中间环节 (2)实现信息的传输和处理,如测量电路、扩音机电路、计算机电 路等。典型电路是扩音机。晶体管放大电路扬 声 器 中间环节电源负载1.2 电路的物理量 1、电流的形成 电荷的定向移动形成电流。 2、电流的大小 电流的大小是指单位时间内通过导体横截面的电荷量。恒定电流 (DC)(“”)tQI 交变电流 (AC)(“”)tqi电路模 型电路的 作用教教 学学 内内 容容注意点注意点手写手写#*大
5、小和方向都不随时间变化的电流称为恒定电流,也称为直流电 流,用表示。大小和方向随时间变化的电流称为交变电流,简称交I 流电流,用 i 表示。 电流的单位为 A(安培),还有 kA(千安)、mA(毫安)、 A(微安)等。31kA10 A361A10 mA10A3、电流的方向 (1)实际方向 习惯上规定正电荷移动的方向或负电荷移动的反方向为电流的实 际方向。 (2)参考方向:可以任意选取 在分析电路时,常常要知道电流的方向,但有时电路中电流的实 际方向难于判断,此时常可任意选定某一方向作为电流的“参考方向 (也称正方向)”。 所选的参考方向不一定与实际方向一致。 当电流的实际方向与其参考方向一致时
6、,则电流为正值;反之, 当电流的实际方向与其参考方向相反时,则电流为负值,如图所示。II实际方向实际方向参考方向参考方向aabba) b)0I 0I 4、电流的表示方法 (1)箭头: (2)双下标:abI5、电流的测量用电流表(安培表)来测量。测量时注意: (1)交、直流电流用不同表测量。 (2)电流表应串联在电路中。参考方 向选取教教 学学 内内 容容注意点注意点手写手写#*(3)直流电流表有正负端子,即:“+”、“-”记号,接线时不 能接错。 (4)选择正确的量程。三、电压(电位差) 1、物理意义 在图中,极板 a 带正电,极板 b 带负电,a、b 间存在电场。正极 板 a 上的正电荷在电
7、场力的作用下从 a 经过负载移到负极板 b,从而 形成了电流。这说明电场力做功产生了电流。I负载abUEab规定:电场力把单位正电荷从 a 点移动到 b 点所做的功称为a、b 两点之间的电压,用表示。电压的单位为 V(伏特),还abU有 kV(千伏)、mV(毫伏)、V(微伏)等。31kV10 V361V10 mV10V2、实际方向:由高电位指向低电位 结论:结论: 对于电阻性负载来说,没有电流就没有电压,有电压就一定有电对于电阻性负载来说,没有电流就没有电压,有电压就一定有电 流。电阻两端的电压常叫做电压降(压降)。流。电阻两端的电压常叫做电压降(压降)。 而对于电源来说,其端电压的实际方向是
8、正极指向负极。而对于电源来说,其端电压的实际方向是正极指向负极。 3、参考方向:可以任意选取,同电流参考方向的选取 4、电压的表示方法 (1)箭头: (2)正负号:、(3)双下标:abU电压实 际方向参考方 向选取#*教教 学学 内内 容容注意点注意点手写手写5、电压的测量 用电压表(伏特表)来测量。测量时注意: (1)交、直流电压用不同表测量。 (2)电压表应并联在被测电路两端。 (3)直流电压表有正负端子,即:“+”、“-”记号,接线时不能 接错。 (4)选择正确的量程。【例例】电路如图所示,已知,求:16VU 24VU ab?U1U2Uab 解:ab12()6V( 4V)10VUUU 四
9、、电动势 1、物理意义 为维持电路中的电流流通,则必须保持电路 a、b 两端间的电压恒定不变,这就需要电源力源源不断地把正电荷从负极板 b 移回正极abU板 a 上。 规定:电源力克服电场力把单位正电荷从 b 点(负极)经电源内部 移回到 a 点(正极)所做的功,叫电动势,用表示。E 2、电动势的实际方向 电动势的实际方向规定:在电源内部由负极指向正极,即电位升, 其单位与电压单位相同,也是伏特(V)。电动势 的实际 方向#*教教 学学 内内 容容注意点注意点手写手写结论:结论: 对于一个电源来说,既有电动势,又有端电压。电动势只存在于电对于一个电源来说,既有电动势,又有端电压。电动势只存在于
10、电 源内部,方向由负极指向正极;而端电压只存在于电源外部,其方向由源内部,方向由负极指向正极;而端电压只存在于电源外部,其方向由 正极指向负极。正极指向负极。 一般情况下,电源的端电压总是低于电源内部的电动势,只有当电一般情况下,电源的端电压总是低于电源内部的电动势,只有当电 源开路或者电源的内阻忽略不计时,电源的端电压才与其电动势相等。源开路或者电源的内阻忽略不计时,电源的端电压才与其电动势相等。3、电动势()和电压()的区别:EabU* 物理意义不同; * 实际方向不同; * 电动势只表示电源,而电压既可表电源,也可表负载。 4、直流电动势的两种图形符号【例例】电路如图所示,已知电源电动势
11、,求出:10VE ab?Uba?UabE解:,。ab10VUEbaab10VUU 五、功率 把单位时间内电场力所做的功称为电功率。用“P”表示。定义式:2 2WUPUII RtR单位:W、kW、mW 其中:“W”为电功,指电流所做的功,简称“电功”(电能)。 电流做功的过程,实质上就是把电能转换为其他形式的能的过程。表达式:WUIt 单位:焦耳(J)或千瓦时()kW h#*教教 学学 内内 容容注意点注意点手写手写#*1指:1 千瓦功率的设备,使用 1 小时所消耗的电能,俗称 1kW h度电。61kW h=3.6 10 J【例例 1】:1 度电可以为 20W 的电灯供电( 50 )小时。【例例
12、 2】:有一功率为的电灯,每天使用它照明时间为,如果按60W4h每月 30 天计算,那么每月消耗的电能为多少度?合多少焦耳?解:该电灯平均每月工作实际,4h30120ht 天则 60W 120h7200W h7.2kW hWPt即每月消耗的电能为 7.2 度,约合。673.6 10 J7.22.6 10 J度【例例 3】:某 19 寸彩电功率 180W,平均每天开机 2h,若每度电费 0.5 元,则一年(以 360 天计算)要缴纳多少钱电费?解: 0.18 2 360129.6kW h129.6 129.6 0.564.8WPt 度 元小结:小结:讲解了组成电路的三要素,电流这个主要物理量的物
13、理意讲解了组成电路的三要素,电流这个主要物理量的物理意义及实际方向与参考方向的含义,要求学生掌握电压、电动势义及实际方向与参考方向的含义,要求学生掌握电压、电动势和功率三个基本物理量,并知道电压与电动势间的区别。和功率三个基本物理量,并知道电压与电动势间的区别。1kW h的意义教教 学学 内内 容容注意点注意点手写手写#*复习:复习: 1 1、电动势与电压的区别;、电动势与电压的区别;2、1 度电的概念?度电的概念?1.3 欧姆定律一、电阻与电阻率 1、电阻:导体对电流的阻碍作用称为电阻,用符号 R 表示。电阻元 件是耗能元件,其单位为(欧姆)。常用的电阻单位还有、。kM361k101M10
14、, 2、电阻率:导体的电阻是导体本身的一种性质。它的大小决定于导体的材料、长度和横截面积:lRS式中:制成电阻的材料的电阻率,国际单位制单位为;m绕制成电阻的导线长度,国际单位制单位为 m;绕制成电阻的导lS线横截面积,国际单位制单位为;电阻值,国际单位制单位为。2mR纯金属的电阻率很小,绝缘体的电阻率很大。银是最好的导体,但 价格昂贵而很少采用,目前电气设备中常采用导电性能良好的铜、铝作 导线。 二、部分电路欧姆定律 1、部分电路:只含有负载而不包含电源的一段电路。 2、内容:流过电阻的电流与电阻两端的电压成正比,与电阻值IU 成反比,称为部分电路欧姆定律。R3、表达式:(、参考方向一致)U
15、IRUI(、参考方向不一致) UIR UIRRIIUURRIIUUa)、参考方向一致 b)、参考方向不一致UIUI单位换 算注意表 达式的 符号教教 学学 内内 容容注意点注意点手写手写#*【例例 1】:应用欧姆定律对下图电路列出式子,并求电阻 R。RU6V+2AR+U6VI(a)(b)I2A解:对图(a)有,UIR632URI对图(b)有,UIR 632URI 【例例 2】:已知某 100W 的白炽灯在电压 220V 时正常发光,此时通过的 电流是 0.455A,试求该灯泡工作时的电阻。解: 2204840.455URI【例例 3】:有一个量程为 300V(即测量范围是 0300V)的电压表
16、,它的内阻为 40k 。用它测量电压时,允许流过的最大电流是多少?OR解: 3 O3000.0075A7.5mA40 10UIR三、全电路欧姆定律 1、概念 (1)全电路:含有电源的闭合电路。 (2)内电路:电源内部的电路。 外电路:电源外部的电路。#*(3)内电阻:电源内部的电阻,简称内阻。用表示。SR外电阻:外电路的电阻。用表示。LR教教 学学 内内 容容注意点注意点手写手写#*2、内容:闭合电路中的电流与电源的电动势成正比,与电路的IE总电阻,即内电阻和外负载电阻之和()成反比。SLRREIU LRSR3、表达式:SLEIRRSLIRIREUU外内是内阻上的压降;既是外阻上的压降,又是电
17、源两端的电压U内U外(路端电压或端电压)。 四、电阻的串联 多个元件逐个顺次连接起来,就组成了串联电路。 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。1RIURIU2R1U2U1、串联电路的特点(1)等效电阻:123nRRRRR* 12RRR、* 当时,(大)12RR?1RR(2)流经各电阻的电流相等。全电路 欧姆定 律表达 式教教 学学 内内 容容注意点注意点手写手写#*(3)串联总电压等于各电阻上电压之和,即;123nUUUUU(4)分压关系为:12n12nUUUUIRRRR当两只电阻 R1、R2串联时,总电阻,则有分压公式12RRR,1 112RUU
18、RR2 212RUURR五、电阻的并联 把多个元件并列地连接起来,由同一电压供电,就组成了并联电路。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。1RIURIU2R1I2I1、并联电路的特点(1)等效电阻:;12n1111RRRR12 12 12R RRR /RRR* 12090性。当时,为纯电感电路。902、若,则,电压滞后电流角,电路呈电容LCXX900性。当时,为纯电容电路。90 3、若,则,电压与电流同相位,电路呈电阻性,此LCXX0时电路发生串联谐振现象。 三、功率关系 1、瞬时功率 把电路中电压的瞬时值与电流的瞬时值的乘积叫做瞬时功率,
19、即CLRpppuip2、有功功率(平均功率) 有功功率是电路所消耗的功率。在 RLC 串联电路中,只有电阻消耗功率。所以,电路的有功功率为,即:, 2 RRPPU II RcosPUI其中称为功率因数,因而角又叫功率因数角。cos电路性 质的讨 论功率的 计算#*教教 学学 内内 容容注意点注意点手写手写3、无功功率 电感元件和电容元件均为储能元件,与电源进行能量交换,其交换的无功功率为: ()sinLCLCQQQUUIUI在串联电路中,因为电流相同,与反相,所以,当电RLCILUCU感储存能量时,电容必定在释放能量;反之亦然。说明电感与电容的无 功功率具有互相补偿的作用,而电源只与电路交换补
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