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电工基础教案篇一

第1章电路的基本概念与基本定律 1．1 电路和电路模型

1.2 电路的基本物理量及相互关系 1．3 电阻、电容、电感元件及其特性 1.4 电路中的独立电源 1.5 基尔霍夫定律

1．6 电阻、电感、电容元件的识别与应用 1．1 电路和电路模型

案例1．１ 手电筒电路是大家所熟悉的一种用来照明的最简单的用电器具，如图1.1所示。

它由四部分组成：

(1)干电池，它将化学能转换为电能；(2)小电珠，它将电能转换为光能；

(3)开关，通过它的闭合与断开，能够控制小电珠的发光情况；(4)金属容器、卷线连接器，它相当于传输电能的金属导线，提供了手电筒中其它元件之间的连接 1．1．1 电路

电路是由若干电气设备或元器件按一定方式用导线联接而成的电流通路。通常由电源、负载及中间环节等三部分组成。

电源是将其它形式的能量转换为电能的装臵，如发电机、干电池、蓄电池等。

负载是取用电能的装臵，通常也称为用电器，如白炽灯、电炉、电视机、电动机等。中间环节是传输、控制电能的装臵，如连接导线、变压器、开关、保护电器等。

实际电路的结构形式多种多样，但就其功能而言，可以划分为电力电路（强电电路）、电子电路（弱电电路）两大类。

电力电路主要是实现电能的传输和转换。电子电路主要是实现信号的传递和处理。1．1．2电路模型 1．电路模型

由电路元件构成的电路，称为电路模型。电路元件一般用理想电路元件代替，并用国标规定的图形符号及文字符号表示。

2．电路元件

为了便于对电路进行分析和计算，将实际元器件近似化、理想化，使每一种元器件只集中表现一种主要的电或磁的性能，这种理想化元器件就是实际元器件的模型。

理想化元器件简称电路元件。

实际元器件可用一种或几种电路元件的组合来近似地表示。1.2 电路的基本物理量及相互关系 1． 电流

（1）电流的大小 电荷的有规则的定向运动就形成了电流。

长期以来，人们习惯规定以正电荷运动的方向作为电流的实际方向。电流的大小用电流强度（简称电流）来表示。电流强度

idqdt在数值上等于单位时间内通过导线某一截面的电荷量，用符号i表示。则：

式中dq为时间dt内通过导线某一截面的电荷量。大小和方向都不随时间变化的电流称为恒定电流，简称直流电流，采用大写字母i表示，则

iqt电流的单位是安培（简称安），用符号a表示。

（2）电流的实际方向与参考方向

电流不但有大小，而且还有方向。在简单电路中，如图1．3所示，可以直接判断电流的方向。即在电源内部电流由负极流向正极，而在电源外部电流则由正极流向负极，以形成一闭合回路。

为了分析、计算的需要，引入了电流的参考方向。

在电路分析中，任意选定一个方向作为电流的方向，这个方向就称为电流的参考方向，有时又称为电流的正方向。当电流的参考方向与实际方向相同时，电流为正值。反之，若电流的参考方向与实际方向相反，则电流为负值。这样，电流的值就有正有负，它是一个代数量，其正负可以反映电流的实际方向与参考方向的关系。

电流的参考方向一般用实线箭头表示，如图1．5（a）表示；也可以用双下标表示，如图1．5（b），其中，iab表示电流的参考方向是由a点指向b点。

2、电压

（1）电压的大小

电路中a、b两点间电压，在数值上等于将单位正电荷从电路中a点移到电路中b点时电场力所作的功，用uab表示，则：

uabdwabdq并规定：电压的方向为电场力作功使正电荷移动的方向。

大小和方向都不随时间变化的电压称为恒定电压，简称直流电压，采用大写字母u表示，如a、b两点间的直流电压为：

uabwabq电压的单位为伏特（v），常用的单位为千伏（kv）、毫伏（mv）、微伏（μv）。

（2）电压的实际方向与参考方向

分析、计算电路时，也要预先设定电压的参考方向。当电压的参考方向与实际方向相同时，电压为正值，当电压的参考方向与实际方向相反时，电压为负值。电压的参考方向既可以用正（+）、负（-）极性表示，如图1．6（a），正极性指向负极性的方向就是电压的参考方向；也可以用双下标表示，如图1．6（b），其中，uab表示a、b两点间的电压参考方向由a指向b。

（3）关联参考方向与非关联参考方向 如果电流的参考方向与电压的参考方向一致，则称之为关联参考方向；

如果电流的参考方向与电压的参考方向不一致，则称之为非关联参考方向。3．电功率与电能

单位时间内电场力所作的功称为电功率，简称为功率。

pquuit用上式计算电路吸收的功率时，若电压、电流的参考方向关联，则等式的右边取正号；否则取负号。当p>0，表明元件吸收功率；当p<0，表明该元件释放功率。

电能就等于电场力所作的功，单位是焦耳（j）。

ｗ＝pt

例1．1图1．9中，用方框代表某一电路元件，其电压、电流如图中所示，求图中各元件吸收的功率，并说明该元件实际上是吸收还是发出率？

解：（1）电压、电流的参考方向关联，元件吸收的功率

p= ui= 5×3 = 15w＞0 元件实际上是吸收功率。

（2）电压、电流的参考方向非关联，元件吸收的功率

p=-ui=-5×3 =-15w＜0 元件实际上是发出功率。

（3）电压、电流的参考方向关联，元件吸收的功率

p= ui=（-5）×3 =-15w＜0 元件实际上是发出功率。

（4）电压、电流的参考方向非关联，元件吸收的功率

p=-ui=-（-5）×3 = 15w＞0 元件实际上是吸收功率。

1．3 电阻、电容、电感元件及其特性

案例1．２单相异步电动机属于感性负载，它常用于功率不大的电动工具（如电钻、搅拌器等）和众多的家用电器（如洗衣机、电风扇、抽油烟机等），图1.１１是吊扇的电气原理图。其中，la、lb分别是单相异步电动机（m）的工作绕组、起动绕组；电容c是起动电容，它与起动绕组lb串联；s是开关；电感l是调速电抗器。二端元件：分为无源元件和有源元件。

1．3．1 电阻元件及欧姆定律 1．电阻元件的图形、文字符号

电阻器通常就叫电阻，在电路图中用字母“r”或“r”表示。电阻器的si（国际单位制）单位是欧姆，简称欧，通常用符号“ω”表示。

电阻元件是从实际电阻器抽象出来的理想化模型，是代表电路中消耗电能这一物理现象的理想二端元件。

电阻元件的倒数称为电导，用字母g表示，即

g1r电导的si单位为西门子，简称西，通常用符号“s”表示。2．电阻元件的特性

电阻元件的伏安特性，可以用电流为横坐标，电压为纵坐标的直角坐标平面上的曲线来表示，称为电阻元件的伏安特性曲线。在工程上，还有许多电阻元件，其伏安特曲线是一条过原点的曲线，这样的电阻元件称为非线性电阻元件。如图1．1４所示曲线是二极管的伏安特性，所以二极管是一个非线性电阻元件。

3.欧姆定律

无论电压、电流为关联参考方向还是非关联参考方向，电阻元件功率为：

在电阻电路中，当电压与电流为关联参考方向时，欧姆定律可用下式表示：

iur当选定电压与电流为非关联方向时，则欧姆定律可用下式表示：

iur无论电压、电流为关联参考方向还是非关联参考方向，电阻元件功率为：

2urpirr2r上式表明，电阻元件吸收的功率恒为正值，而与电压、电流的参考方向无关。因此，电阻元件又称为耗能元件。1．3．2 电容元件

1.电容元件的图形、文字符号

电容器又名储电器，在电路图中用字母“c”表示，电路图中常用电容器的符号如图1．16所示。

电容器的si单位是法拉，简称法，通常用符号“f”表示。2．电容元件的特性 当电压、电流为关联参考方向时，线性电容元件的特性方程为：

icdudtdudt若电压、电流为非关联参考方向，则电容元件的特性方程为：

icc的单位为法拉，简称法(f)。电容元件有隔直通交的作用。在u、i关联参考方向下，线性电容元件吸收的功率为：

puicududt在t时刻，电容元件储存的电场能量为：

w（ct）12cu（t）2电容元件是一种储能元件。

在选用电容器时，除了选择合适的电容量外，还需注意实际工作电压与电容器的额定电压是否相等。如果实际工作电压过高，介质就会被击穿，电容器就会损坏。1．3．3 电感元件

1.电感元件的图形、文字符号

电感线圈简称线圈，在电路图中用字母“l”表示，电路图中常用线圈的符号如图1．18所示。

在一个线圈中，通过一定数量的变化电流，线圈产生感应电动势大小的能力就称为线圈的电感量，简称电感。电感常用字母“l”表示。

电感的si单位是亨利，简称亨，通常用符号“h”表示。2．电感元件的特性

当电压、电流为关联参考方向时，线性电感元件的特性方程为：

uldidtdidt若电压、电流为非关联参考方向，则电感元件的特性方程为：

ull的单位为亨利，简称亨(h)。

在u、i关联参考方向下，线性电感元件吸收的功率为：

puilididt在t时刻，电感元件储存的磁场能量为：

w（lt）12li（t）21.4 电路中的独立电源

案例１.３蓄电池是一种常见的电源，它多用于汽车、电力机车、应急灯等，图1.20是汽车照明灯的电气原理图。其中，ra、rb是一对汽车照明灯；s是开关；us是12v的蓄电池。凡是向电路提供能量或信号的设备称为电源。

电源有两种类型，其一为电压源，其二为电流源。电压源的电压不随其外电路而变化，电流源的电流不随其外电路而变化，因此，电压源和电流源总称为独立电源，简称独立源。

1.4.1 电压源 1．理想电压源

理想电压源简称为电压源，是一个二端元件，它有两个基本特点：

（1）无论它的外电路如何变化，它两端的输出电压为恒定值us，或为一定时间的函数us(t)。

（2）通过电压源的电流虽是任意的，但仅由它本身是不能决定的，还取决于外电路。

电压源在电路图中的符号如图1．21所示。直流电压源的伏安特性如图1．22所示。

2．实际电压源

实际的直流电压源可用数值等于us的理想电压源和一个内阻ri相串联的模型来表示，如图1．23（a）所示。实际直流电压源的端电压为： u=us-ur=us-iri 例1．4图1．24所示电路，直流电压源的电压us=10v。求：（1）r=∞时的电压u，电流i；

（2）r=10ω时的电压u，电流i；（3）r→0ω时的电压u，电流i。

解：（1）r=∞时即外电路开路，us为理想电压源，故 u=us=10v 则： iuus0rr（2）r=10ω时，u=us=10v 则：

iuus10a1arr10uusrr（3）r→0ω时，u=us=10v 则：

i1.4.2 电流源

1．理想电流源

理想电流源简称为电流源，是一个二端元件，它有两个基本特点：（1）无论它的外电路如何变化，它的输出电流为恒定值is，或为一定时间的函数is（t）。（2）电流源两端的电压虽是任意的，但仅由它本身是不能决定的，还取决于外电路。

电流源在电路图中的符号如图1．25所示。直流电流源的伏安特性如图1．26所示。2．实际电流源

实际直流电流源的输出电流为：

iis1uri'实际的直流电流源可用数值等于is的理想电流源和一个内阻ri„相并联的模型来表示，如图1．27（a）所示。实际直流电流源的伏安特性，如图1．27（b）所示。

例1．5 图1．28所示电路，直流电流源的电流is=1a。求：（1）r →∞时的电流i，电压u；（2）r=10ω时的电流i，电压u；（3）r=0ω时的电流i，电压u。解：（1）r→∞时即外电路开路，is为理想电流源，故

i=is=1a 则

uir

（2）r=10ω时，i=is=1a则：uirisr110v10v（3）r=0ω时，i=is=1a则:uirisr10v0v 1.4.3 电源的等效变换

电源的电路模型有电压源模型和电流源模型，如图1．29所示。

在图1．29（a）电路中，有：u=us-iri 式中，us为电压源的电压。

在图1．29（b）电路中，有：

iis1u'ri整理得 ： u=isri – iri

式中，is 为电流源的电流。

实际电压源和实际电流源若要等效互换，其伏安特性方程必相同，则其电路参数必须满足条件：

ri= ri ；

us=is ri

在进行等效互换时，电压源的电压极性与电流源的电流方向参考方向要求一致，也就是说电压源的正极对应着电流源电流的流出端。

应用电源等效互换分析电路时还应注意这样几点：（1）电源等效互换是电路等效变换的一种方法。

（2）有内阻ri的实际电源，它的电压源模型与电流源模型之间可以互换等效；理想的电压源与理想的电流源之间不便互换。（3）电源等效互换的方法可以推广运用。例1．6 已知us1=4v，is2=2a，r2=1.2ω，试等效化简图1．30所示电路。

解：在图1．30（a）中，把电流源is2与电阻r2的并联变换为电压源us2与电阻r2的串联，电路变换如图1．30（b），其中

us2r2is2122v24v

在图1．30（b）中，将电压源us2与电压源us1的串联变换为电压源us，电路变换如图1．30（c），其中

us =us2+us1=（24+4）v=28v 1.5 基尔霍夫定律

1、支路

将两个或两个以上的二端元件依次连接称为串联。电路中的每个分支都称作支路。

2、节点

电路中3条或3条以上支路的连接点称为节点。

3、回路

电路中的任一闭合路径称为回路。

4、网孔

平面电路中，如果回路内部不包含其它任何支路，这样的回路称为网孔。因此，网孔一定是回路，但回路不一定是网孔。1.5.1 基尔霍夫电流定律

kcl定律指出：对电路中的任一节点，在任一瞬间，流出或流入该节点电流的代数和为零。即： i(t)0

在直流的情况下，则有：i0 通常把上两式称为节点电流方程，简称为kcl方程。

通常规定，对参考方向背离节点的电流取正号，而对参考方向指向节点的电流取负号。

例如，图1．33所示为某电路中的节点a，连接在节点a的支路共有五条，在所选定的参考方向下有：-i1+i2+i3-i4+i5=0 kcl定律不仅适用于电路中的节点，还可以推广应用于电路中的任一假设的封闭面。即在任一瞬间，通过电路中的任一假设的封闭面的电流的代数和为零。

例1．8已知i1=3a、i2=5a、i3=-18a、i5=9a，计算图1．35所示电路中的电流i6及i4。

解：对节点a，根据kcl定律可知：-i1-i2+i3+i4=0 则：i4=i1+i2-i3=（3+5+18）a=26a

对节点b，根据kcl定律可知：-i4-i5-i6=0 则：i6=-i4-i5=（-26-9）a=-35a 例1．9已知i1=5a、i6=3a、i7=-8a、i5=9a，试计算图1．36所示电路中的电流i8。

解：在电路中选取一个封闭面，如图中虚线所示，根据kcl定律

可知：-i1-i6+i7-i8=0 则：i8=-i1-i6+i7=（-5-3-8）a=-16a 1.5.2 基尔霍夫电压定律

kvl定律指出：对电路中的任一回路，在任一瞬间，沿回路绕行方向，各段电压的代数和为零。即：u(t)0

在直流的情况下，则有：u0

通常把上两式称为回路电压方程，简称为kvl方程。

应当指出：在列写回路电压方程时，首先要对回路选取一个回路“绕行方向”。通常规定，对参考方向与回路“绕行方向”相同的电压取正号，同时对参考方向与回路“绕行方向”相反的电压取负号。

例如，图1．37所示为某电路中的一个回路abcda，各支路的电压在选择的参考方向下为u1、u2、u3、u4，因此，在选定的回路“绕行方向”下有：u1+u2-u3-u4=0 kvl定律不仅适用于电路中的具体回路，还可以推广应用于电路中的任一假想的回路。即在任一瞬间，沿回路绕行方向，电路中假想的回路中各段电压的代数和为零。

例1．10 试求图1．39所示电路中元件3、4、5、6的电压。

解：在回路cdec中，u5=ucd+ude=[-（-5）-1]v=4v 在回路bedcb中，u3=ube+ued+udc =[3+1+（-5）]v=-1v 在回路debad中，u6=ude+ueb+uba=[-1-3-4]v=-8v 在回路abea中，u4=uab+ube=（4+3）v=7v 1.5.3 支路电流法

支路电流法是以支路电流变量为未知量，利用基尔霍夫定律和欧姆定律所决定的两类约束关系，建立数目足够且相互独立的方程组，解出各支路电流，进而再根据电路有关的基本概念求解电路其它响应的一种电路分析计算方法。例如，图1．40所示电路有6条支路、4个节点，选定的各支路电流的参考方向均标注在图中，且各支路电流变量分别用i1、i2、i3、i4、i5、i6表示。由kcl定律，可以列写出三个独立节点电流方程：

节点a： i1-i3+i4=0 节点b：-i1-i2+i5=0 节点c： i2+i3-i6=0 由kvl定律，可以列写出独立回路电压方程： 网孔abda-us1+r1i1+r5i5-r4i4=0 网孔dbcd-r5i5-r2i2+us2-r6i6+us6=0 网孔adca r4i4-us6+r6i6+r3i3+us3=0 由此就可以求解出6条支路的电流，从而可以获得电路中的其它响应。

对于一个具有n个节点，b条支路的电路，利用支路电流法分析计算电路的一般步骤如下：

(1)在电路中假设出各支路（b条）电流的变量，且选定其的参考方向，并标示于电路中。

(2)根据kcl定律，列写出（n-1）个独立的节点电流方程。(3)根据kvl定律，列写出l=b-（n-1）个独立回路电压方程。(4)联立求解上述所列写的b个方程，从而求解出各支路电流变量，进而求解出电路中其它响应。

例1．11图1．41电路中，us1=130v、us2=117v、r1=1ω、r2=0.6ω、r=24ω，试用支路法求各支路电流。

解：这个电路的支路数b=

3、节点数n=

2、网孔数l=2，选定各支路电流参考方向标在图中，并设各为i1、i2、i。列一个节点的kcl方程和两个网孔的kvl方程：

解：这个电路的支路数b=

3、节点数n=

2、网孔数l=2，选定各支路电流参考方向标在图中，并设各为i1、i2、i。列一个节点的kcl方程和两个网孔的kvl方程： 对节点a：-i1-i2+i=0 对回路ⅰ：i1-0.6i2=-117+130 对回路ⅱ：0.6i2+24i=117 解之得：i1=10a，i2=-5a，i=5a 1．6电阻、电感、电容元件的识别与应用 1．6．1电阻元件的识别与应用 1．电阻元件的识别

(1)电阻的分类、特点及用途

电阻的种类较多，按制作的材料不同，可分为绕线电阻和非绕线电阻两大类。

另外还有一类特殊用途的电阻，如热敏电阻、压敏电阻等。(2)电阻的类别和型号随着电子工业的迅速发展，电阻的种类也越来越多，为了区别电阻的类别，在电阻上可用字母符号来标明，如图1．43所示。

(3)电阻的主要参数电阻的主要参数是指电阻标称阻值、误差和额定功率。

1）标称阻值和误差

国家规定出一系列的阻值做为产品的标准，这一系列阻值就叫做电阻的标称阻值。

最大允许偏差值除以该电阻的标称值所得的百分数就叫做电阻的误差。

2）电阻的额定功率

这个不致于将电阻烧坏的最大功率值就称为电阻的额定功率。

(4)电阻的规格标注方法

1）直标法直标法是将电阻的类别及主要技术参数直接标注在它的表面上，如图1．45(a)所示。

2）色标法色标法是将电阻的类别及主要技术参数用颜色(色环或色点)标注在它的表面上，如图1．45(b)所示。

色标法是在电阻元件的一端上画有三道或四道色环(图)，紧靠电阻端的为第一色环，其余依次为第二、三、四色环。第一道色环表示阻值第一位数字，第二道色环表示阻值第二位数字，第三道色环表示阻值倍率的数字，第四道色环表示阻值的允许误差。

2．电阻元件的应用

（1）电阻器、电位器的检测

电阻器的主要故障是：过流烧毁，变值，断裂，引脚脱焊等。电位器还经常发生滑动触头与电阻片接触不良等情况。1）外观检查

对于电阻器，通过目测可以看出引线是否松动、折断或电阻体烧坏等外观故障。

对于电位器，应检查引出端子是否松动，接触是否良好，转动转轴时应感觉平滑，不应有过松过紧等情况。

2）阻值测量

通常可用万用表欧姆档对电阻器进行测量，需要精确测量阻值可以通过电桥进行。

（2）电阻器和电位器的选用方法

1）电阻器的选用

应从类型、阻值及误差、额定功率三个方面进行选取。2）电位器的选用

电位器结构和尺寸以及阻值变化规律两个方面进行选择。1．6．2电容元件的识别与应用 1.电容元件的识别

（1）电容的分类、特点及用途 电容器是电信器材的主要元件之一，在电信方面采用的电容器以小体积为主，大体积的电容器常用于电力方面。

电容器基本上分为固定的和可变的两大类。（2）电容的类别和型号

电容的类别，可在电容上用字母符号来标明，如图1．46所示。

（3）电容的主要参数

电容的主要参数是指额定工作电压、标称容量和允许误差范围、绝缘电阻。

1）额定工作电压

在规定的温度范围内，电容器在线路中能够长期可靠地工作而不致被击穿所能承受的最大电压(又称耐压)。

有时又分为直流工作电压和交流工作电压（指有效值）。2）标称容量和允许误差范围

为了生产和选用的方便，国家规定了各种电容器的电容量的一系列标准值，称为标称容量，也就是在电容器上所标出的容量。

根据不同的允许误差范围，规定电容器的精度等级。电容器的电容量允许误差分为五个等级：00级、0级、ⅰ级、ⅱ级、ⅲ级。

3）绝缘电阻

电容器绝缘电阻的大小，说明其绝缘性能的好坏。当电容器加上直流电压u长时间充电之后，其电流最终仍保留一定的值，称为电容器的漏电电流i，这时绝缘电阻r为

rui（4）电容的规格标注方法 电容的规格标注方法，同电阻元件一样，有直标法和色标法两种。

1）直标法将主要参数和技术指标直接标注在电容器表面上。2）色标法与电阻元件的色标法相同。2．电容元件的应用（1）电容器的检测

电容器的主要故障是：击穿、短路、漏电、容量减小、变质及破损等。

1）外观检查

观察外表应完好无损，表面无裂口、污垢和腐蚀，标志清晰，引出电极无折伤；对可调电容器应转动灵活，动定片间无碰、擦现象，各联间转动应同步等。

2）测试漏电电阻

用万用表欧姆档（r×100或r×1k档），将表笔接触电容的两引线。刚搭上时，表头指针将发生摆动，然后再逐渐返回趋向r＝∞处，这就是电容的充放电现象（对0.1μf以下的电容器观察不到此现象）。指针的摆动越大容量越大，指针稳定后所指示的值就是漏电电阻值。

3）电解电容器的极性检测

电解电容器的极性标记无法辨认时，可根据正向联接时漏电电阻大，反向联接时漏电电阻小的特点来检测判断。交换表笔前后两次测量漏电电阻值，测出电阻值大的一次时，黑表笔接触的是正极。

4）可变电容器碰片或漏电的检测 万用表拨到r×10档，两表笔分别搭在可变电容器的动片和定片上，缓慢旋动动片，若表头指针始终静止不动，则无碰片现象，也不漏电；若旋转至某一角度，表头指针指到0ω，则说明此处碰片，若表头指针有一定指示或细微摆动，说明有漏电现象。（2）电容器的选用方法

1）选择合适的型号根据电路要求进行选择。2）合理确定电容器的容量和误差

电容器容量的数值，必须按规定的标称值来选择。3）耐压值的选择

电容器耐压值一般选用为实际工作电压两倍以上。4）注意电容器的温度系数，高频特性等参数 1．6．3电感元件的识别与应用 1．电感元件的识别（1）电感的分类、特点及用途

按功能来分，有高频阻流圈、低频阻流圈、调谐线圈、滤波线圈、提升线圈、稳频线圈、补偿线圈、天线线圈、振荡线圈及陷波线圈等。

按结构来分，有单层螺旋管线圈、蜂房式线圈、铁粉芯或铁氧体芯线圈、铜芯线圈等。（2）电感线圈的主要参数

电感线圈的主要参数有两项：电感量l品质因数q。1）电感量l 线圈的电感量l也称为自感系数或自感，是表示线圈产生自感应能力的一个物理量。当线圈中及其周围不存在铁磁物质时，通过线圈的磁通量与其中流过的电流成正比，其比值称为电感量。

2）品质因数q 线圈的品质因数q是表示线圈质量的一个物理量。它是指线圈在某一频率的交流电压下工作时，所呈现的感抗与其等效损耗电阻之比。即

qlr2flr3）分布电容

线圈的匝与匝间、线圈与屏蔽罩（有屏蔽罩时）间、线圈与磁芯、底板间存在的电容，均称为分布电容。

分布电容的存在使线圈的q值减小，稳定性变差，因而线圈的分布电容越小越好。2．电感元件的应用

（1）在使用线圈时应注意不要随便改变线圈的形状、大小和线圈间的距离，否则会影响线圈原来的电感量。尤其是频率越高，圈数越少的线圈。

（2）线圈在装配时互相之间的位臵和其它元件的位臵，要特别注意，应符合规定要求，以免互相影响而导致整机不能正常工作。

（3）可调线圈应安装在机器的易于调节的地方，以便调整线圈的电感量达到最理想的工作状态。

电工基础教案篇二

第8章 线性电路中的过渡过程 8.1 换路定律与初始条件

各位评委：

大家下午好！今天我说课的题目是《换路定律与初始条件》，我将从教材分析，教学目标、教学重难点、教学策略、教学程序等方面对本节课进行阐述。

一、教材分析

（一）本节内容在教材中的地位和作用

《换路定律与初始条件》是高等职业技术教育电子电工类职业规划教材《电工基础》第八章第一节的内容，是本章的重点内容。本节内容是在学习了线性电路在直流、正弦交流电路的基础上而编排的，是信号在激励源作用下的稳态响应过程。在实际的应用电路中，由于l、c元件的储能与放能过程是渐变过程，其上的电流、电压是微分、积分关系，所以电路的工作状态处于动态过程。可见，电路的稳态是电路工作的全过程的一个阶段。本节课结合以前所学的基尔霍夫电流、电压定律以及元件var的特点，应用欧姆定律，求解动态电路的全过程，既是对以前所学知识和方法的综合运用，又为以后学习动态电路全响应奠定基础。本节求解动态电路全过程是以时间t为自变量，即在时域内进行，故称为时域分析。此外，线性电路过渡过程还与人们的生产技术、科学研究有密切的联系。因此，学习这节课还具有广泛的现实意义。

（二）教学内容

本节课的教学内容包括：过渡过程的概念、换路定律、初始条件的概念以及拓展和应用。

二、教学目标

根据大纲要求及学生的认知特点，特制定以下教学目标

1、知识目标

（1）掌握过渡过程的概念。

(2)能运用换路定律来解决相关的一阶电路响应。

2、能力目标

（1）提高学生的理论推导能力及自学能力。（2）培养学生的逻辑思维能力。

3、情感目标

通过学生在学习过程中的互助、合作，培养学生的团结协作意识，充分发挥学生的主观能动性。

三、教学重点、难点 本节重点：

1、过渡过程概念的理解

2、理解换路定律会计算初始值 本节难点：

l、电感电路的换路定律

2、电容电路的换路定律。

【设计意图】只有掌握了过渡过程概念，才能为以后电路的分析、计算奠定基础，因此将其确定为本节课的重点。由于学生的逻辑思维能力还不是很强，对换路定律的理解及以后电路的分析有一定的难度，因此将此确定为难点。

四、教学策略

（一）学情分析

进入大学的学生已在高中学了三年的物理，对电学知识，尤其是对直流电路分析有了初步的了解，也同时具备了一定的理论推导能力。但是，由于学生的基础知识普遍较差，而且认知层次不尽相同。

（二）学法指导

知识是认识主体，是学生主动建构的。学生不是把知识从外界搬进大脑中，而是通过与外界的相互作用来获取，建构新知识。根据本节课的特点，让学生通过小组合作的方式，在教师的引导下，积极动手，互帮互助，综合运用以前所学知识进行理论推导新知识，并将新知识进行拓展运用，充分调动学生学习的积极性，引导学生主动建构新知识。

（三）教学方法

本节课我综合运用趣味教学法、直观教学法、演示法、启发教学等教学法，让学生更好的理解和掌握本节课知识。

【设计意图】通过创设情景演示实验、动手操作、理论推导、拓展运用等探究性活动，引发学生对电路设计的好奇心，鼓励他们进行思考，培养他们的创新精神及自主学习能力。

五、教学过程

根据本节课的内容特点，我把本节课分为：激趣导入（5分钟）、探求新知（17分钟）、难点突破（8分钟）、课堂巩固（8分钟）、课堂小结（5分钟）、作业布置（2分钟）六个环节来进行课堂教学。

（一）激趣导入

通过一个简单的实验现象的对比，直观形象的引出本节课的课题——“过渡过程”，导入新课。同时，让学生梳理一下直流电路的知识。

【设计意图】通过实验演示，激发学生的学习兴趣和求知欲，调动学生的积极性，直观形象的引入本课。通过知识的梳理，为接下来的新知识的学习做好准备。

（二）探求新知

探求新知着重于培养学生运用所学知识分析、解决实际问题的能力。着重于提高学生对知识分析，归纳，总结的能力，着重于提高学生的自学能力。

电工基础教案篇三

课题1－3电阻

教学目标了解电阻的概念和电阻与温度的关系，掌握电阻定律。

教学重点电阻定律

教学难点r与u、i无关；温度对导体电阻的影响。

教学过程及内容

一． 组织教学准备教案，检查出勤情况

二．复习提问

1、什么是电流？

2、电流的计算公式

三．新课讲解

第三节 电阻

一、电阻

1．导体对电流所呈现出的阻碍作用。不仅金属导体有电阻，其他物体也有电阻。

2．导体电阻是由它本身的物理条件决定的。

例：金属导体，它的电阻由它的长短、粗细、材料的性质和温度决定。

3．电阻定律：在保持温度不变的条件下，导体的电阻跟导体的长度成正比，跟导体的横截面积成反比，并与导体的材料性质有关。

rl s

4． 结论：电阻率的大小反映材料导电性能的好坏，电阻率愈大，导电性能愈差。

导体：＜10-6 m

绝缘体：＞107m

半导体：10-6m＜ ＜107m

二、电阻与温度的关系

1．温度对导体电阻的影响：

(1)温度升高，自由电子移动受到的阻碍增加；

(2)温度升高，使物质中带电质点数目增多，更易导电。随着温度的升高，导体的电阻是增大还是减小，看哪一种因素的作用占主要地位。

2．一般金属导体，温度升高，其电阻增大。少数合金电阻，几乎不受温度影响，用于制造标准电阻器。

3．超导现象：在极低温（接近于热力学零度）状态下，有些金属（一些合金和金属的化合物）电阻突然变为零，这种现象叫超导现象。

ο4．电阻的温度系数：温度每升高1c时，电阻所变动的数值与原来电阻值的比。若温

度为t1时，导体电阻为r1，温度为t2时，导体电阻为r2，则



即 r2r1 r1(t2t1)

r2r1 [1(t2t1)]

οο例：一漆包线（铜线）绕成的线圈，15c时阻值为20，问30c时此线圈的阻值r

为多少？

四．课堂练习

五．课堂小结

六．布置作业 教材习题第4大题第(3)题。

电工基础教案篇四

电工基础概念

一、物质结构

自然界的一切物质都是由分子组成.原子核（带正点荷）即：分子-----原子电子（带负电荷）自由电子--------在原子之间自由运动的电子。

二、物体的带电

电 荷 有 两 种：

1、正电荷

2、负电荷

电 荷 的 性 质: 同性电荷相排斥,异性电荷相吸引。

电荷的分离方法：摩擦生电，静电感应，电磁感应，光电感应，热电感应，化学效应等。

三、电场、电场强度

我们知道相排斥或吸引使物体之间有力的作用。电 场--------带电体周围存在着斥力或引力的范围。

电 场 的 特 性--------对处于电场中的电荷产生作用力。▪▪▪▪▪▪▪▪ 电 场 力--------电场的作用力。

电 场 强 度---------电荷在电场中受力大小和带电体所带电荷多少成正比。

电场强度方向--------正电荷所受的方向。电位：n/c v/m

四、电 流 电流--------电流方向--------规定以正电荷运动的方向。

电流强度--------每秒钟通过导线中某一截面的电荷量。

公式： i = q/t（a）q---电荷量（库仑）t---时间（秒）单位换

五、电位和电位差（电压）

电位------电场中某点和参考点。（零电位点）之间的电压。

电位差------电路中任意两点之间的电位之差叫电位差，或叫电压。用u表示，单位：伏特（v）

区别：电位与零电位选择有关、电压与零电位选择有关。

六、电 阻

电阻------导体对电流的阻碍作用，用r或r表示。电位: 单位换算： 1（kω）= 103(ω)1(mω)= 103(kω)= 106(ω)

公式： r =ρ式中：r-------电阻 ω ρ-----电阻率 2/m l------导体长度 m s-----导体截面积 mm 直流电路

一、电路的组成： 由电源、负载、导线和开关等组成。

二、电路定律； u e 部分：；全电路： r r + r

2、基尔霍夫定律：

(1)第一定律（节点电流定律）支 路每条分支。

节 点三条或三条以上支路的汇交点。网 孔最简的回路。回 路任何一个闭合的通路。

节点电流定律：流入节点的电流之和恒等于流出该节点的电流之和。即： ∑i入＝ ∑i出 如图： 1 + i2 = i3 e或 i1 + i2 – i3 = 0规定： 流入节点的电流为正，流出的为负。

2（3）第二定律（电压回路定律）

电压回路定律：在任意回路中，电动势的代数和恒等于各电阻上电 压降的代数和。即：∑e = ∑ir

注意：与绕行方向相同的电动势和电压降为正。与绕行方向相反的电动势和电压降为负。

三、电阻的串联、并联电路(有分压作用)

1、电阻的串联电路：将几个电阻首尾依次相联接所构成的电路。特点： i = i 1 = i2--------= in i r = r1 + r2-----= rn u = u 1+ u 2-----= un

2、电阻的并联电路： 将几个电阻首与首、尾与尾联接起来构成的电路。特点：u = u1 = u2----= un i = i1 + i2----= in 1 1 1 r1.r2 1 + r2 两个电阻串联r1 + r2

3、电阻的混联电路: 即有电阻的串联又有电阻的并联的电路。计算步骤:(1)简化电路.求总电阻(等效电阻)。(2)用欧姆定律求总电流。(3)根据总电流,求出各支路电流。

四、电功和电功率：

1、电功——电流所作的功。——电压（v）ui——电流（a）

公式： w = uit =i2 rt = ——.t t——时间（s）

——电功（j）或w.s 电功的实用单位： 1千瓦.小时 = 1度

2、电功率——单位时间内所消耗的电能。公式： 直流电： p = e.i u2 3 交流电： p =w.t = ui =i2r单位换算：1kw = 10 3 w 1mw = 10 3 kw = 10 6 w 1mw = 10-3 w §1——3 电 与 磁

一、磁 场：

磁 场 —— 有磁力存在的空间。磁场的强弱用磁力线表示。磁场的方向 —— 磁力线上每一点的切线方向。

磁 极 —— 磁力线最密的地方。南极：s 北极：n 磁 极性 质 —— 通同性磁极相排斥、异性磁极相吸引。

磁力线方向 ——外部由n极指向s极、内部由s极指向n极。是闭合的。

一、通电导线的磁场：

1、通电导线的磁场方向 ：（右手定则）

2、通电线圈的磁场方向：（右手定则）

3、磁场对载流导线的作用力：（电动机原理）（左手定则）

1、当f垂直b时； 电磁力：f = bi l（n）

2、当f不垂直b时； 电磁力：f = bi α 式中: i------(a)

二、电磁感应

1、感应电动势的产生；

当导线周围的磁场发生变化时，导线中将产生 感应电动势。

2、感应电动势的方向：（发电机原理）右手定则

3、楞次定律： 感应电流产生的磁场总是阻碍原来磁场的变化。

4、感应电动势的大小：

（1）当v垂直b时； e = blv 4（2）当v不垂直b时； e = blv．sinα（3）当v平行b时； e = blv．sin00 = 0 式中2)

三、自感和互感： 自感----由于线圈本身的电流变化而在线圈内部产

生的电磁感应现象，叫自感现象。

互感----由于一个线圈中电流发生变化,而在相邻的 另一个线圈中引起的电磁感应的现象。§1——4 单相交流电路

一、频率和周期的关系： f = ——（hz）表达式； e = e m shi(ωt +φ)u = um shi(ωt +φ)i = i m shi(ωt +φ)

二、正眩交流电的三要素： 最大值、角频率、初相角

三、相位： １、当两个相位差为零时，称为同相位。相位差为９０o时，称为正交。

３、当两个相位差为１８０o时，称为反相位。

四、交流电的有效值； im i = —— = 0.707 im √2 um u = —— = 0.707 um √2 em e = —— = 0.707 em √2

２、当两个

五、单相交流电路：

1、纯电阻电路----电阻起主要作用的电路。（1）电压与电流的关系： u = um sinωt u um sinωt i = — = r r 则： um u i = ——;i = —— r r（2）波形图：（3）矢量图： u i(4)电功 ： 瞬时功率 p = u i = i 2 r u2平均功率 p = u i = i 2 r = ——

三相交流电动势的产生： e u = e m sin ωt e v = e m sin（ωt —1200）e w = e m sin（ωt + 1200）

相序 —— 三相电动势达到最大值先后次序。正相序 ——

（黄、绿、红色线）负相序 ——（绿、黄、红色线）

二、相电源的接法：

1、三角形接法（△）u 线 = u 相 i线 = √3 i 相 b

2、星形接法

i 线 = i 相 u线 = √3 u 相 三、三相功率： 总 功 率 p 总 = 3 u相.i相 cosφ相 或

p 总 =√ 3 u线.i线 cosφ相

无功功率 q = 3 u相.i相 sinφ相 = √ 3 u线.i线 sinφ相

φ相 是指 i相与u相之间的相位差。视在功率： s = √ p + q = √ 3 u线.i线

四、相交流感应异步电动机的工作原理：(左手定则)三相定子绕组通人三相对称的正弦交流电时，在电动机的定子和转子之间气隙中，就形成旋转磁场。在定子旋转磁场的作用下，转子导体导条或绕组因电磁感应作用而产生感应电流，这样转子导体在旋转磁场中受到电磁力的作用，产生电磁力矩，驱动转子按旋转磁场的转向转动。

ωt = 00 ωt = 600 ωt =1200

1——6 晶体管基础知识 ωt = 1800 §

一、半导体pn结二极管

1、半导体—— 锗、硅、砷和大多数的金属氧化物以及金属流化物都是半 导体。

2、pn结的形成—— 单纯的p型或n型半导体的导电能力虽强，但不能直

接做晶体管。我们设法使这 块半导体一半是p型、一半是 n型，它们的交界处就会形成pn结。如图： 符号；

3、特 点； pn结具有单向导电性。

4、用 途： 整流。

5、注意事项：（1）电流应小于最大的正向电流。（2）电压应小于最高反向电压。（3）焊接速度要快，不能过热。（4）极性必须判别正确。

二、晶体三极管：

1.结 成 —— 由两个pn结构成。如图： 或

2、型 号 ——型（锗管）型（硅管）

3、作 用： 放大

4、发射极电流 == 基极电流 + 集电极电流（ie =ib + ic）

5、应注意 ：（1）必须有足够的放大倍数，但也不能过大，否则稳定性 差。

（2）ie与 ic之间的反向电流要小（iceo 小）（3）电流、电压、功率不能超过管子的最大允许值。（4）正确判断三极管的三个极性。（用万用表测）

三、晶闸管（可控硅）： k（阴极）第二章 电气故障

§2——1 触电事故的种类及电流对人体的危害 一，电气故障主要包括： １ 电流伤害事故

是电流流经人体所发生的事故,在高压触电事故中,往往不是人体触及带电体,而是接近接近带电体至一定距离时,空气等介子被击穿放电造成的。

２ 电磁场伤害事故

人体在电磁场下，吸收辐射能量，会受到不同程度的伤害。３ 雷击事故 雷击时一种自然灾害。电气设备应由完善放雷措施。４ 静电事故

静电事故是指生产过程中产生的 有害静电酿成的事故。５ 电路事故

电路事故属于设备事故，可造成设备损坏及火灾爆炸。

二、触电事故的种类 及方式§3——1 电流对人体的影响

一、电流的生物效应

电流流入人体产生的效应 ：热效应 化学效应 刺激

二、电流对人体伤害的因素：

1、电流强度 ：热效应和化学效应与电流强度成 正比。几十（ma）的电流可引起生命危险。

2、电流的性质：（1）28——300hz对人体影响最大。40——60hz 对人体伤害最严重。

（2）f增高对人体危害较小，当f ＞20000hz 对人体危害明显减小。（3）交流电比直流电危害大。

3、电流的路径： 当电流经过心脏、肺和中枢神经系统时，对人的伤害最大。

§3——2 人体电阻几安全电压：

1、人体阻抗： r≈ 500ω 2.人体耐压： u＜ 50 v 3.安全电压： 是由专门供电系统供给的电压。将人身上的电压限 制在某一范围之内，使电压通过人体的电流不超过 允许的范围。我国安全电压共有五种：42v、36v、9 24v、12v和6v。

如； 特别危险环境中使用的手动电动工具应采用42v。有电击危险环境中使用的手持灯具应采用36或24v。

金属容器内、特别潮湿处等特别危险环境中使用的手持灯具应采用12v。水下作业等因采用6v。

注意；当电气设备采用24v以上安全电压时，必须采用直接接地。

4、电源和回路配置：

(1)安全电源： 通常采用安全隔离变压器作为安全电压的电源。还有同等隔离能力的发电机、蓄电池、电子装置 等均可做成安全电源。但不管采用什么电源，安 全电压边均应与高压边保持加强绝缘 第四章 ：防触电的安全措施

为了搞好安全用电，必须采取措施防止直接接触带电体。

如：绝缘、遮拦和阻挡物、电气间隙和安全距离、安全电压和安全电源、漏电

保护等都是防止直接接触电击的防护措施。