电工电子技术教案.doc

教 学 内 容注意点配时提问：试想如果没有电，生活将会怎样？导入新课：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（3）便于控制第1章 直流电路电路：电流流通的路径。直流电路：由直流电源供电的电路。1.1 电路及主要基本物理量一、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号进行传递和处理的作用，如变压器、输电线等。电路三部分组成5 510教 学 内 容注意点配时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。3、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。（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。二、电流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）（“”） 交变电流 （AC）（“”）电路模型电路的作用1020教 学 内 容注意点配时大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。 3、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，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。a） b）4、电流的表示方法（1）箭头： （2）双下标：5、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20教 学 内 容注意点配时（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。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），还有kV（千伏）、mV（毫伏）、V（微伏）等。 2、实际方向：由高电位指向低电位结论：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：电压实际方向参考方向选取10教 学 内 容注意点配时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】电路如图所示，已知，求：解：四、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。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 学 内 容注意点配时结论：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。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。3、电动势（）和电压（）的区别：* 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】电路如图所示，已知电源电动势，求出：解：，。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：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：单位：焦耳（J）或千瓦时（） 教 学 内 容注意点配时1指：1千瓦功率的设备，使用1小时所消耗的电能，俗称1度电。【例1】：1度电可以为20W的电灯供电（ 50 ）小时。【例2】：有一功率为的电灯，每天使用它照明时间为，如果按每月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，则 即每月消耗的电能为7.2度，约合。【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： 本次课小结：本次课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、电动势和功率三个基本物理量，并知道电压与电动势间的区别。1的意义5 5教 学 内 容注意点配时复习提问：1、电动势与电压的区别；2、1度电的概念？导入新课： 1.2 电阻元件和欧姆定律一、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、。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：式中：制成电阻的材料的电阻率，国际单位制单位为；绕制成电阻的导线长度，国际单位制单位为m；绕制成电阻的导线横截面积，国际单位制单位为；电阻值，国际单位制单位为。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，与电阻值成反比，称为部分电路欧姆定律。3、表达式：（、参考方向一致）（、参考方向不一致） a）、参考方向一致 b）、参考方向不一致单位换算注意表达式的符号5 5 10 10 教 学 内 容注意点配时【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，对图(b)有，【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： 【例3】：有一个量程为 300V（即测量范围是0300V）的电压表，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？解： 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。外电阻：外电路的电阻。用表示。 教 学 内 容注意点配时2、内容：闭合电路中的电流与电源的电动势成正比，与电路的总电阻，即内电阻和外负载电阻之和（）成反比。3、表达式：是内阻上的压降；既是外阻上的压降，又是电源两端的电压（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。1、串联电路的特点（1）等效电阻：* * 当时，（大）（2）流经各电阻的电流相等。全电路欧姆定律表达式 20教 学 内 容注意点配时（3）串联总电压等于各电阻上电压之和，即；（4）分压关系为：当两只电阻R1、R2串联时，总电阻，则有分压公式，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。1、并联电路的特点（1）等效电阻：；* * 当时，（小）（2）各电阻电压相等。（3）并联总电流等于各电阻上电流之和，即；（4）分流公式为：，注意分压公式的使用教 学 内 容注意点配时【例1】：图所示的并联电路中，求等效电阻、总电流、各负载电阻上的电压、各负载电阻中的电流。解：等效电阻总电流各负载上的电压各负载上的电流六、电阻的混联既有串联又有并联的电路称为混联。混联电路形式多种多样，但可以利用电阻串、并联关系进行逐步化简。【例1-5】：教材P6 略【例2】：（选作）如图，已知，求等效电阻。等效电阻的求解注意分流公式的使用 20教 学 内 容注意点配时解：等效电阻【例3】：（选作）如图，已知，求等效电阻。解： 等效电阻本次课小结：本次课讲解了电阻元件和欧姆定律，要求学生了解电阻定律，熟练掌握部分电路和全电路欧姆定律，熟练掌握电阻串、并联的特点及混联电阻的等效变换。布置作业：1、教材P31 习题15（2）2、课外选作题：电路等效电阻的求解15 5教 学 内 容注意点配时 教 学 内 容注意点配时复习提问：1、电阻的串、并联特点；2、分压、分流公式。导入新课： 1.3 电路的三种工作状态一、负载的额定值1、额定电流、额定电压和额定功率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。2、铭牌数据通常电气设备或元件的额定值标在产品的铭牌上，故额定值也称铭牌数据。如一白炽灯标有“220V/40W”，表示它的额定电压为220V，额定功率为40W。3、电气设备的工作状态（1）额定工作状态：电气设备或元件在额定功率下工作的状态，也称为满载状态。电气设备满载工作时经济合理、安全可靠。（2）轻载状态：电气设备或元件低于额定功率运行的工作状态，也称为欠载状态。电气设备轻载工作时不经济。（3）过载状态：电气设备或元件高于额定功率运行的工作状态，也称为超载状态。电气设备超载工作时容易损坏或造成严重事故，一般不允许出现。二、电路的三种状态1、通路电源的有载工作将电路中的开关S闭合，电源与负载接通，构成回路，电源处于有载工作状态。a）电源的有载工作 b）电源开路 c）电源短路电路中的电流为：端电压与输出电流的关系为：电气设备的工作状态电路的三种状态的特点53030教 学 内 容注意点配时上式表明：当电源具有一定值的内阻时，端电压总是小于电源电动势；当电源电动势和内阻一定时，端电压随输出电流的增大而下降。电源产生的功率=负载取用的功率+内阻及线路损耗的功率。2、开路（断路）将图中的开关S断开，电源处于开路状态，也称为电源的空载运行，相当于。此时负载上的电流、电压和功率均为零。即：电源的开路电压等于电源的电动势。，3、短路电源两端由于某种原因直接接触时，电源就被短路，电路处于短路运行状态。其特点是：被短路元件两端电压为0。电路中电流称为短路电流，且有，电源输出电压为。短路电流很大，如果没有短路保护，会发生火灾。短路是电路最严重、最危险的事故，是禁止的状态。产生短路的原因主要是接线不当，线路绝缘老化损坏等。应在电路中接入过载和短路保护。【例1】：如图所示，不计电压表和电流表内阻对电路的影响，求开关在不同位置时，电压表和电流表的读数各为多少？解：开关接“1”号位置，电路短路。电压表读数为0；电流表中的短路电流为：。开关接“2”号位置，电路断路。 20 教 学 内 容注意点配时电压表读数为电源电动势的数值，即2V；电流表中无电流通过，。开关接“3”号位置，电路处于通路状态。电流表读数：电压表读数：或本次课小结：通过本次课讲解，要求学生了解用电设备的几种工作状态，掌握电路有载工作、开路与短路的特点。布置作业：教材P30 习题14（4）、（5）5教 学 内 容注意点配时复习提问：电路有载工作、开路与短路的特点。导入新课： 1.5 基尔霍夫定律电路有简单电路和复杂电路之分，不能用电阻串、并联关系化简的电路叫做复杂电路。分析电路的方法很多，但它们的依据是电路的两条基本定律欧姆定律和基尔霍夫定律。基尔霍夫定律既适用于直流电路，又适用于交流电路。它包括基尔霍夫电流定律和基尔霍夫电压定律两个定律。基尔霍夫电流定律应用于节点，基尔霍夫电压定律应用于回路。为了阐明该定律，先介绍电路的几个基本术语。（1）支路：电路中的每一个分支称为支路。它由一个或几个相互串联的电路元件构成。在同一支路内，流过所有元件的电流相等。如图所示电路中有3条支路，分别是ab、acb、adb。其中，含有电源的支路称有源支路，不含电源的支路称无源支路。（2）节点：三条或三条以上支路所汇成的交点叫节点。图中共有2个节点，分别是节点a和节点b。（3）回路：电路中任意由支路组成的闭合路径叫回路。图中共有3个回路，分别是abca、abda、adbca。（4）网孔：中间无支路穿过的最简单回路叫网孔或独立回路。图中共有2个网孔，分别是abca、abda。一、基尔霍夫电流定律（第一定律，简称KCL）节点1、内容1：在任一瞬间，流入某一节点的电流之和等于流出该节点的电流之和。表达式为如上图，对于节点a有： 明确基本概念节点电流方程的列写51520教 学 内 容注意点配时将上式改写成因此得到2、内容2：在任一瞬间，流入（或流出）该节点的电流代数和恒等于零。符号的规定，流入节点的电流取“”号；流出节点的电流取“”号。表达式为【例1-7】：如图所示电路，已知：，求：（1）AB支路的电流（2）交于B点的另一支路电流解：（1）对于节点A，有（2）对于节点B，有【例】：已知：，求。解： 注意符号规定 10教 学 内 容注意点配时3、推广应用不仅适用于结点，还适用于任一假设的闭合面。把该闭合面看成广义大节点，还可以列写电流方程。若把虚线所围的闭合面看成是一个节点，应有【例1-8】：已知：，求：、和。解：，或用基尔霍夫电流定律的推广形式，将中间三条支路看成一个广义节点，则有，。两种结果完全相同。KCL的推广应用教 学 内 容注意点配时二、基尔霍夫电压定律（第二定律，简称KVL）回路1、内容：在任一闭合回路中，沿某循环方向各部分电压降的代数和等于零。其数学表达式为：，符号的规定：电源正极指向负极的方向与循环方向一致，取“E”号；正极指向负极的方向与循环方向不一致，取“E”号。负载电流的参考方向与循环方向一致，电阻上的压降取“IR”号；电流的参考方向与循环方向不一致，电阻上的压降取“IR”号。下图中，对于回路abca，按顺时针循环一周，根据电压和电流的参考方向可列出。【例1-9】：如图所示电路，列出相应的回路电压方程。解：对于回路，电压方程为对于回路，电压方程为回路电压方程的列写及符号的规定20教 学 内 容注意点配时2、推广应用基尔霍夫电压定律不仅适用于电阻、电源等实际元件构成的回路，也适用于假想的回路。电路中a、b两点间开路无电流，设其间电压为，对假想回路abdca，其循环方向为顺时针方向，列出电压方程因此可求出：【例1-10】：如图示电路，已知电压，求。解：图示电路右侧可以假想为闭合回路，按顺时针循环方向可得方程对于整个回路，按顺时针循环方向列电压方程：KVL的推广应用15教 学 内 容注意点配时【例】：（选讲）如图示电路，已知：，求各支路电流。解：节点个数，支路条数对节点a有：，即 对于网孔，按顺时针循环一周，根据电压和电流的参考方向可列出：，即对于网孔，按逆时针循环一周，根据电压和电流的参考方向可列出：，即3个方程联立求解：解得： 本次课小结：本次课讲解了基尔霍夫电压定律、基尔霍夫电流定律，要求学生熟练掌握基尔霍夫电压定律(KVL): U0、基尔霍夫电流定律(KCL):I入I出、I0及其推广应用的灵活使用。布置作业：教材P31 习题15（1）、（2）5教 学 内 容注意点配时复习提问：导入新课：二、电压源与电流源1、电压源 (是对外提供电压的电源，开路状态时，两端有电压，电流为零；当接成闭合回路后，电压源上有电流流过)电压源按其内阻是否考虑可分为两类：一类是忽略内阻或内阻为零的电压源，称为理想电压源，或称恒压源；一类是考虑内阻，内阻不为零的电压源，称为实际电压源。（1）理想电压源（恒压源）：内阻为0* 输出电压恒定不变，U = E * 输出电流由外负载决定， （a）理想电压源 （b）实际电压源 （c）外特性曲线 （2）实际电压源（理想电压源实际上是不存在的。一个实际电源总是有内阻的，当电源通过电流时，存在着能量损耗。一个实际电压源可等效成一个理想电压源E与内阻RO串联的模型。）当接上负载时，电源端电压（负载RL上的电压和电流的关系）2、电流源 (是对外提供电流的电源，开路状态时，有电流存在，无端电压；当接成闭合回路后，电流源两端有电压存在)电流源按其内阻是否考虑可分为两类：一类是不考虑内阻或内阻为无穷大的电流源，称为理想电流源，或称为恒流源；一类是考虑内阻，内阻不为无穷大的电流源，称为实际电流源。（1）理想电流源（恒流源）：内阻为 * 输出电流恒定不变，I = IS * 其端电压由外负载决定，指针式万用表的使用教 学 内 容注意点配时笔应接在什么位置上。红色表笔的连线应接到标有“”符号的插孔内，黑色表笔应接到标有“”或“*”符号的插孔内。有些万用表针对特殊量设有专用插孔（如MF500型万用表面板上设有“5A”和“2500V”两个专用插孔），在测量这些特殊量时，应把红色表笔改接到相应的专用插孔内，而黑色表笔的位置不变。（2）测量档位的选择 使用万用表时，应根据测量的对象将转换开关旋至相应的位置上。例如，当测量交流电压时，应把转换开关旋至标有“”的范围内。有的万用表面板上设有两个转换开关旋钮，使用时需要互相配合来完成测量工作。在进行档位的选择时应特别小心，稍有不慎就有可能损坏仪表。特别是在测量电压时，如果误选了电流档或电阻档，将会使表头遭受严重损伤，甚至可能烧毁表头。所以，选择好测量种类后，应仔细核对无误后才能进行测量。（3）量程选择 用万用表测量交直流电流或电压时，其量程选择的要尽量使指针工作在满刻度值的2/3以上的区域，以保证测量结果的准确度。用万用表测量电阻时，则应尽量使指针在中心刻度值的（1/1010）倍之间。如果测量前无法估计出被测量的大致范围，则应先把转换开关旋至量限最大的位置进行粗测，然后再选择适当的量限进行精确测量。（4）正确读数 万用表的表盘上有很多条标度尺，每一条标度尺上都标有被测量的标志符号，测量读数时，应根据被测量及量程在相应的标度尺上读出指针指示的数值。另外，读数时应尽量使视线与表面垂直；对装有反射镜的万用表，应使镜中指针的像与指针重合后再进行读数。（5）欧姆档的使用 使用欧姆档时，要注意以下几个问题：1）每一次测量电阻时都必须调零，即将两支表笔短接，旋动“零欧姆调整器旋钮”指针指示在“”标度尺的“0”刻度线上。特别是改变了欧姆倍率档后，必须重新进行调零。当调零无法使指针达到欧姆零位时，则说明电池的电压太低，应更换新电池。2）测量电阻时被测电路不允许带电，否则，不仅使测量结果不准确，而且很有可能烧坏表头。3）被测电阻不能有并联支路，否则其测量结果是被测电阻与并联电阻并联后的等效电阻，而不是被测电阻的阻值。由于这一原因，测量电阻时，不能用手去接触表笔的金属部分，避免因人体并联于被测电阻两端而造成不必要的误差。4）用欧姆档测量晶体管参数时，考虑到晶体管所能受的电压比较小和容许通过的电流较小，一般应选择或的倍率档。另外要注意，红色表笔与表内电池的负极相接，而黑色表笔与表内电池的正指针式万用表的使用注意事项使用欧姆档时注意事项 教 学 内 容注意点配时极连接。5）在使用的间歇中，不要让两根表笔短接，以免浪费电池。（6）注意操作安全 在万用表的使用过程中，必须十分重视人身和仪表安全，要注意：1）决不允许用手接触表笔的金属部分，否则会发生触电或影响测量准确度。2）不允许带电转动转换开关，尤其是当测量高电压和大电流时，否则在转换开关的刀及触点分离和接触的瞬间会产生电弧，使刀和触点氧化，甚至烧毁。3）测量叠加有交流电压的电压时，要充分考虑转换开关的最高耐压值，否则会因为电压幅度过大而使转换开关中的绝缘材料被击穿。4）万用表使用完毕后，应该把转换开关旋至交流电压的最大量限档，或旋至“OFF”档。二、实验1、实验目的（1）学习万用表的使用；（2）学习电阻的测量。2、实验设备序 号名 称型号与规格数 量1指针式万用表MF30型1块2电阻若干3、实验内容1）万用表红表笔插入标有“+”的孔中，黑表笔插入标有“”的孔中；2）将指针式万用表的转换开关拨到欧姆档，将两表笔短接调零；3）测量电阻值，将结果填入表中。单位：物理量测量值布置作业：写实训报告测量电阻教 学 内 容注意点配时复习：1、基本物理量电压2、基本物理量电动势导入新课： 1.6 电路中电位的计算一、概念：是描述某一点性质的物理量。电位是分析电路常用的物理量，用“”表示。从物理学可知，电压就是电位的差值，即：在进行电路研究时，常常要分析电路中各点电位的高低。为了确定电路中各点的电位值，必须选择电位的零点，即参考点，在电路图中用符号“”来表示，又称零电位。若电路中O点为参考点，则。其他各点的电位都同它相比较，比它高的电位为正，比它低的电位为负。电路中某一点的电位等于该点到参考点之间的电压。根据定义，电路中a点的电位为：【例1】：求各点电位 二、电位和电压的区别A、电位针对一点 电压针对两点 B、电位是相对的 电压是绝对的三、电位的意义* 相对的* 参考点不同，同一点电位不同* 一旦参考点选定，同一点的电位唯一两个公式电位和电压的区别电位的意义 教 学 内 容注意点配时【例1-11】：如图示电路，已知，若c为参考点，求、和若b为参考点，再求、和解：若c为参考点，即，则，若b为参考点，即，则，本次课小结：本次课讲解了基尔霍夫电压定律，要求学生熟练掌握基尔霍夫电压定律(KVL): U0及其推广应用的灵活使用。布置作业：教材P31 习题15（4）、（5） 教 学 内 容注意点配时复习提问：正弦函数的波形导入新课：第二章 正弦交流电路2.1 正弦交流电的基本概念一、什么是交流电直流电量：大小和方向均不随时间变化而变化的电量。交流电量：大小和方向均随时间作周期性的变化，且在一个周期内平均值为零。正弦交流电量：大小和方向随时间按正弦函数规律变化的电流、电压或电动势称为正弦交流电流、正弦交流电压或正弦电动势，统称为正弦交流电或正弦量。和直流电相比，交流电具有以下优点：（1）交流电比直流电输送方便、使用安全。（2）交流电机结构比直流电机简单，成本也较低，使用维护方便、运行可靠。（3）可以应用整流装置，将交流电变换成所需的直流电。二、交流电的产生由交流发电机提供，也可由振荡器产生。三、正弦交流电的三要素 瞬时值表达式或解析式为：由上式可知，正弦交流电的特征具体表现在变化的快慢、振幅的大小和计时时刻的状态三个方面，这三个量称为正弦量的“三要素”，它们分别用角频率（或频率、周期）、最大值（或有效值）和初相位来表示。1、周期、频率与角频率周期：正弦交流量变化一次所需要的时间，用表示，它的单位是秒（）。正弦量的“三要素”教 学 内 容注意点配时频率：正弦量每秒内变化的次数，用表示，单位是赫兹（）。根据定义，频率与周期互为倒数，即： 或 角频率：表示正弦量每秒变化的弧度数，用表示，单位是弧度每秒（）。T、三者之间的关系为：常识：在我国工农业及生活中使用的交流电频率为，周期为，角频率为或，习惯上称为工频。2、瞬时值、最大值与有效值瞬时值：指正弦量在任意瞬时对应的值。用小写字母表示，如、。最大值：表示瞬时值中最大的值，又叫振幅值、峰值，用带有下标“”的大写字母表示，如、。工程上常采用有效值来衡量交流电能量转换的实际效果。有效值是根据交流电流和直流电流的热效应相等的原则来定义的。 经数学推算可以得出正弦交流电的有效值和最大值之间的关系： 注意：符号不可以乱用。（1）如无特别说明，本书中所说的交流电流、电压的大小，均指有效值。（2）电气设备铭牌标注的额定值也是指有效值。（3）用交流电表测得的值为交流电量的有效值。（4）市用照明电压为,指的是有效值，最大值为工频含义最大值与有效值关系教 学 内 容注意点配时3、相位和初相位正弦量在任意时刻的点角度称为相位角，简称相位或相角，用表示。时的相位称为初相位或初相角，简称初相。习惯上初相的取值范围在到之间，即：。本次课小结：本次课要求学生了解正弦电量的特点，掌握正弦交流电的三要素，以及相关概念的计算。布置作业：教材P70 习题24（2）、（3）、（4）初相范围教 学 内 容注意点配时导入新课：实验二：直流电路的基本测量一、实验目的（1）学习电流、电压和电位的测量；（2）验证基尔霍夫电流定律和电压定律。二、实验设备序 号名 称型号与规格数 量1直流可调稳压电源0-30V两路2指针式万用表MF30型1块3数字万用表DT890A1块4电阻若干5导线若干三、实验原理（1）电压与电位在电路中，某一点电位是指该点到参考点之间的电压值。各点电位的高低视所选的电位参考点的不同而变，参考点的电位为零，比参考点电位高者为正，低者为负。电位是相对的，参考点选取的不同，同一点的电位值不同。但电压是任意两点间的电位差，它是绝对的。（2）基尔霍夫定律基尔霍夫定律分为电流定律（KCL）和电压定律（KVL）。KCL应用于节点，KVL应用于回路。KCL内容：对于电路的任意一个节点，任意时刻，流入节点的电流的代数和等于零。其表达式为：。KVL内容：对于电路中的任意一个回路，任意时刻，沿回路循环方向各部分电压的代数和等于零。其数学表达式为：。四、实验内容1、电流的测量按图示连接电路。测量电流可以用指针式万用表，也可用数字式万用表。为保证测量读数的精确，选用数字式万用表测量，将量程转换开关转电压与电位区别基尔霍夫定律教 学 内 容注意点配时到DCA位置20mA档位，断开被测支路，将万用表串联进相应支路，将测量结果记入表1中。图 直流电路基本测量实验电路表1 单位：mA物理量测量值2、电压的测量测量电压可以用指针式万用表，也可用数字式万用表。为保证测量读数的精确，选用数字式万用表测量，将量程转换开关转到DCV位置20V档位，断开被测支路，将万用表并联在被测元件两端进行测量，将测量结果记入表2中。表2 单位：V物理量测量值3、电位的测量选取A、D点为参考点，分别测量B、C、D、E、F各点的电位，将测量结果记入表3中。表3 单位：V物理量电位参考点测量值AD教 学 内 容注意点配时四、注意事项（1）防止稳压电源两个输出端碰线短路。（2）测量电阻时要在不带电的情况下测量。（3）用指针式万用表测量电压或电流时，指针正偏，可读取电压或电流值。如果仪表指针反偏，则必须调换仪表极性重新测量。若用数字式万用表测量电压或电流时，则可直接读出电压或电流值。但应注意：所读电压或电流值的正、负号应根据设定的电压或电流参考方向来判断。五、实验总结（1）用实验中测量的数据说明电压的绝对性和电位的相对性。（2）用实验中测量的数据验证图1-38电路中电流、电压之间的关系是否符合基尔霍夫定律。布置作业：写实训报告教 学 内 容注意点配时复习提问：1、正弦交流电的三要素；2、瞬时值表达式的书写。导入新课：四、同频率正弦电量的相位关系一个正弦交流电路中，电压和电流的频率是相同的，但它们的初相位有可能不同，进行加减运算时，常常要考查它们之间的相位关系。相位差是一个关键参数。两个同频率的正弦量的相位角之差称相位差，用表示。设两个同频率的正弦电压和电流分别为： 它们的相位差为： 即：同频率的两个正弦量，其相位差等于它们的初相位之差。a）超前、滞后 b）同相 c）反相 d）正交在图a中，称为比超前角，或称为比滞后角；在图b中，称为和同相；在图c中，称为和反相；在图d中，称为和正交。同频率正弦电量的相位关系教 学 内 容注意点配时【例1】：已知一正弦电动势最大值为380V，频率为50HZ，初相为，写出瞬时表达式。解：【例2】：正弦电压，求：，U，T，f，解：，。【例3-1】：已知两正弦电动势分别是：，求：各电动势的最大值、有效值、频率、周期、初相位和相位差。解：，超前。五、正弦交流电的相量图表示法任何一个正弦量，都可以找到一个与之对应的空间矢量。一个正弦量有三大要素，即角频率、最大值和初相。正弦交流电路计算时只要兼顾有效值和初相这两个要素即可。而空间矢量正好有两个要素，即模与幅角（指极坐标式）。若用它的模代表正弦量的最大值或有效值，用幅角代表正弦量的初相，那么就可以用一个空间矢量表示正弦量了。为了与一般的矢量有所区别，把表示正弦量的矢量称为相量。规定正弦量的相量用大写字母上方加“ ”来表示。教 学 内 容注意点配时【例2-1】：设两个正弦交流电流表达式分别为：A，A，试用相量图来表示。解：有效值A ，初相，。本次课小结：本次课要求学生掌握同频率正弦电量的相位关系，并学会正弦电量的相量表示法。布置作业：教材P70 习题24（5）、5（2）正弦量的相量图表示法教 学 内 容注意点配时复习提问：1、正弦交流电的瞬时值表达式的书写；2、正弦量的相量表示法。导入新课：2.2 单一元件正弦交流电路一、纯电阻交流电路（一）电阻元件交流电路中如果只有线性电阻，这种电路叫做纯电阻电路。我们日常生活中接触到的白炽灯、电炉、电熨斗等都属于电阻性负载，在这类电路中影响电流大小的主要是负载电阻。 （二）电压与电流关系当u和i的参考方向相同时，根据欧姆定律得出： ，即电阻元件上的电压与通过的电流成线性关系。若通过电阻的电流为时，电阻两端的电压则为 比较两式可得如下结论：1、电阻元件上的电压u和电流i是同频率的正弦电量；电阻是耗能元件教 学 内 容注意点配时2、电压和电流的相位差0，即u和i同相位；3、电压和电流的最大值、有效值的关系仍符合欧姆定律：；4、波形图和相量图如图所示。（三）功率1、瞬时功率在交流电路中，电路元件上的瞬时电压与瞬时电流之积为该元件的瞬时功率，用p表示，单位为W（瓦特）。电阻元件上的瞬时功率为说明电阻是耗能元件。2、有功功率（平均功率） 电阻是耗能元件，为了反映电阻所消耗功率的大小，在工程上常用平均功率（也叫有功功率）来表示。所谓平均功率就是瞬时功率在一个周期内的平均值，用大写字母P表示。用数学表达式表示为 计算公式和直流电路中计算电阻功率的公式相同，单位也相同，但要注意这里的P是平均功率，电压和电流都是有效值。【例2-3】：把一个的电阻接到的电源上，求：，。有功功率（平均功率）的求解教 学 内 容注意点配时解： 【例】：已知某白炽灯额定值为，其两端所加电压为，求、和。解： 本次课小结：要求学生熟练掌握纯电阻正弦交流电路电压、电流的关系及功率的求解。教 学 内 容注意点配时复习提问：1、纯电阻正弦交流电路电压、电流的关系；2、功率的求解公式。导入新课：2.2 单一元件正弦交流电路二、纯电感交流电路（一）电感元件在电子技术和电气工程中，