电工基础教案设计(5篇)
电工基础教案设计
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电工基础教案设计(5篇)
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电工基础教案设计篇一
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。
rl 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：＞107m
半导体：10-6m＜ ＜107m
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 r2r1 r1(t2t1)
r2r1 [1(t2t1)]
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。
电工基础教案设计篇二
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第一章 电路的基本概念和基本定理
第一节 电路和电路模型
学习目标：掌握电路的作用和构成及电路模型的概念。
1-1手电筒电路
电路和电路模型基本概念 1.电路特点：
电路设备通过各种连接所组成的系统，并提供了电流通过途径。2.电路的作用： 图 1-1 电路模型
(1)实现能量转换和电能传输及分配。(2)信号处理和传递。
3． 电路模型：理想电路元件：突出实际电路元件的主要电磁性能，忽略次要因素的元件；把实际电路的本质特征抽象出来所形成的理想化的电路。即为实际电路的电路模型；
例图 1-1 ：最简单的电路——手电筒电路 ．电路的构成：电路是由某些电气设备和元器件按一定方式连接组成。（1）电源：把其他形式的能转换成电能的装置及向电路提供能量的设备，如干电池、蓄电池、发电机等。
（2）负载：把电能转换成为其它能的装置也就是用电器即各种用电设备，如电灯、电动机、电热器等。
（3）导线：把电源和负载连接成闭合回路，常用的是铜导线和铝导线。（4）控制和保护装置：用来控制电路的通断、保护电路的安全，使电路能够正常工作，如开关，熔断器、继电器等。
第二节、电路的基本物理量
学习目标： http:// 电子发烧友 http:// 电子技术论坛 掌握电路基本物理量的概念、定义及有关表达式，了解参考方向内涵及各物理量的度量及计算方法。
重点：各物理量定义的深刻了解和记忆。一：电流、电压及其参考方向 1．电流
(1)定义：带电粒子的定向运动形成电流，单位时间内通过导体横截面的电量定义为电流强度。
(2)电流单位：安培(a)，1a ＝ 10³ma ＝ 10^6μa，1 ka ＝ 10³ a(3)电流方向：规定正电荷运动的方向为电流的实际方向。电流的大小和方向不随时间的变化而变化为直流电，用i表示，方向和大小随时间的变化而变化为交流电，用i表示。任意假设的电流流向称为电流的参考方向。（4）标定：在连接导线上用箭头表示，或用双下标表示。
约定：当电流的参考方向与实际方向一致时i >0，当电流的参考方向与实际方向相反时i <0，(5)电流的测量：利用安培表，安培表应串联在电路中，直流安培表有正负端子。2.电压
(1)定义：电场力把单位正电荷从电场中a点移到b点所做的功，称其为a点到b点间的电压。用uab表示。或任意两点间的电位差称为电压。
(2)电压单位：伏特（v），1v ＝ 10³mv ＝ 10^6 μ v，1kv ＝ 10³ v(3)电压方向：规定把电位降低的方向作为电压的实际方向。电压的方向不随时间的变化而变化为直流电压 uab，方向和大小都随时间的变化而变化为交流电压u ab。任意假设的电压方向称为电压的参考方向。
（4）标定：可以采用以下几种方式来表示参考方向，可以用“+”高电位端、“－”低电位端来表示；可以用双下标表示；可以用一个箭头表示，当参考方向与实际方向一致时u> 0，当参考方向与实际方向相反时u <0。http:// 电子发烧友 http:// 电子技术论坛
（5）电压的测量：利用伏特表，伏特表应并联在电路中，直流伏特表有正负端子。3.参考方向
（1）定义：任意假设电压、电流的方向称为参考方向。参考方向可任意标定，方向标定后，电流、电压、电动势之值可正可负；计算结果存在两种情况： ①“＋” 说明参考方向与真实方向相同； ②“－” 说明参考方向与真实方向相反。注意：①选定参考方向后，不再更改
②计算结果的正、负只与图中参考方向结合起来才有物理意义。
（2）关联参考方向：元件上电流和电压的参考方向一致。在进行功率计算时，p＝ui;非关联参考方向：元件上电流和电压的参考方向不一致。在进行功率计算时，p＝-ui。
如果假设u、i参考方向一致，则当计算的p>0时,则说明u、i的实际方向一致，此部分电路消耗电功率，为负载。当计算的p<0时,则说明u、i的实际方向相反，此部分电路发出电功率，为电源。所以，从p的+或-可以区分器件的性质，或是电源，或是负载。二：电位
电位定义：正电荷在电路中某点所具有的能量与电荷所带电量的比称为该点的电位。
电路中的电位是相对的，与参考点的选择有关，某点的电位等于该点与参考点间的电压。电路中a、b两点间的电压等于a、b两点间的电位差。即uab=va-vb。所以电压是绝对的，其大小与参考点的选择无关；但电位是相对的，其大小与参考点的选择有关。三：电动势
定义：电源力把单位正电荷从电源的负极移到正极所做的功，用e表示。电动势与电压有相同的单位。http:// 电子发烧友 http:// 电子技术论坛 按照定义，电动势e及其端纽间的电压u的参考方向选择的相同，则e=-u;如选择的相反，则e=u.四：功率与电能 1.功率
(1)定义 : 单位时间内消耗电能即电场力在单位时间内所做的功。
dw = u(t)dq，dq = i(t)dt ∴ p(t)= u(t)i(t)(w)(2)功率单位：瓦特(w)(3)功率方向：提供、消耗
（4）功率的测量：利用功率表。2.能量
(1)定义：在 t 1 时间内，电路所消耗的电能。
(2)能量单位：焦耳(j)，电能的常用单位为度，１度＝１千瓦×１小时(3)能量方向：吸收、释放功率
例 1-1 ： 有一个电饭锅，额定功率为 1000w，每天使用 2 小时；一台 25 寸电视机，功率为 60w，每天使用 4 小时；一台电冰箱，输入功率为 120w，电冰箱的压缩机每天工作 8 小时。计算每月（30 天）耗电多少度？ 解：（1kw×2h＋0.06kw×4h＋0.12kw×8h）×30天 ＝（2度＋0.24度＋0.96度）×30＝52度 答 : 每月耗电 52度
作业：p6: 1-2-2，1-2-3 1-2-4
第三节 电阻元件和欧姆定律
学习目标：
掌握电阻定律和欧姆定律
重点： 1 ．电阻的特性； 2 ．欧姆定律。http:// 电子发烧友 http:// 电子技术论坛
一、电阻元件
（1）定义：阻碍导体中自由电子运动的物理量，表征消耗电能转换成其它形式能量的物理特征。
（2）电阻单位：欧姆（ω），1m ω＝ 10^3 k w =10^ 6 ω。（3）电阻的分类：根据其特性曲线分为线形电阻和非线形电阻。①线性电阻的伏安特性曲线是一条通过坐标原点的直线。r = 常数； ②非线性电阻的伏安特性曲线是一条曲线。如上图
（4）电阻定律：对于均匀截面的金属导体，它的电阻与导体的长度成正比，与截面积成反比，还与材料的导电能力有关。
或
其中
为电阻率，为电导率。
（5）电导：表示元件的导电能力，是电阻的倒数，用 g 表示，单位为西门子（s）。
（6）电阻与温度的关系：
① ptc 电阻材料：正温度系数较大，具有非常明显的冷导体特性，可用来制作小功率恒温发热器。
② ntc 电阻材料：负温度系数较大，具有非常明显的热导体特性，可用来制作热敏电阻。
二、欧姆定律：反映电阻、元件上电压和电流约束关系 ．描述：对于线形电阻元件，在任何时刻它两端的电压与电流成正比例关系，即
或 http:// 电子发烧友 http:// 电子技术论坛 电阻一定时，电压愈高电流愈大；电压一定，电阻愈大电流就愈小。2 ．功率的计算公式：根据欧姆定律可以推导出功率与电阻的关系式为： ．表达：在电路分析时，如果电流与电压的参考方向不一致，既为非关联参考方向，如图 下图（b）和（c）欧姆定律的表达式为：
或。
例 1-2 ：运用欧姆定理解上图中的电阻为 6 ω，电流为 2a，求电阻两端的电压 u。
解： 图（a）关联 u ＝ i r ＝ 2a × 6 ω＝ 12v 图（b）非关联 u ＝－ i r ＝－ 2a × 6 ω＝－ 12v，图（c）非关联 u ＝－ i r ＝－ 2a × 6 ω＝－ 12v 计算结果图（a）电压是正值，说明图（a）中的电压实际方向与所标的参考方向一致；图（b）、（c）电压为负值，说明图（b）、（c）中的电压实际方向与所标的参考方向相反。
第四节：电压源和电流源
学习目标：
1．掌握电压源和电流源的概念。2．掌握电压源和电流源的等效转换。重点： 电压源和电流源的等效转换。难点： 电压源和电流源的等效转换。
把其它形式的能转换成电能的装置称为有源元件，可以采用两种模型表示，即电压源模型和电流源模型。
一、电压源 http:// 电子发烧友 http:// 电子技术论坛 1．理想电压源（恒压源）
（1）符号：
（2）特点：无论负载电阻如何变化，输出电压即电源端电压总保持为给定的us或us(t)不变，电源中的电流由外电路决定，输出功率可以无穷大，其内阻为 0。
例 1-3 ： 如图 1-5:u s =10v 解：如图 1-5 电压源 则当 r 1 接入时 ： i =5a
当 r 1、r 2 同时接入时： i =10a(3)特性曲线
2．实际电压源
（1）符号： http:// 电子发烧友 http:// 电子技术论坛（2）特点：由理想电压源串联一个电阻组成，r s称为电源的内阻或输出电阻，负载的电压 u =us–irs，当rs=0时，电压源模型就变成恒压源模型。
（3）特性曲线
二、电流源
1．理想电流源（恒流源）
(1)符号:
(2)特点：无论负载电阻如何变化，总保持给定的is 或i s(t)，电流源的端电压由外电路决定，输出功率可以无穷大，其内阻无穷大。例 1-4 ： 如图 1-6:i s =1a 则:当r =1ω 时，u =1v，r =10ω时，u =10v（3）特性曲线 图1-6 电流源
2．实际电流源 http:// 电子发烧友 http:// 电子技术论坛（1）符号：
（2）特点：由理想电流源并联一个电阻组成，负载的电流为 i = i s – u ab / r s，当 内阻 r s = ∞ 时，电流源模型就变成恒流源模型。（3）特性曲线：
3．恒压源和恒流源的比较
三、电压源与电流源的转换
1．特性：电压源可以等效转换为一个理想的电流源i s 和一个电阻r s 的并联，电流源可以等效转换为一个理想电压源u s 和一个电阻r s 的串联。即转换公式：u s =r s *i s 2．注意：
（1）转换前后u s 与i s 的方向，i s 应该从电压源的正极流出。http:// 电子发烧友 http:// 电子技术论坛
（2）进行电路计算时，恒压源串电阻和恒电流源并电阻两者之间均可等效变换，r s 不一定是电源内阻。
（3）恒压源和恒流源不能等效互换。
（4）恒压源和恒流源并联，恒流源不起作用，对外电路提供的电压不变。恒压源和恒流源串联，恒压源不起作用，对外电路提供的电流不变。
（5）与恒压源并联的电阻不影响恒压源的电压，电阻可除去，不影响其它电路的计算结果；与恒流源串联的电阻不影响恒流源的电流，电阻可除去，不影响其它电路的计算结果；但在计算功率时电阻的功率必须考虑。（6）等效转换只适用于外电路，对内电路不等效。例 1-5 ：如图 1-7 图 1-7 电流源的转换
例 1-6 ： 如图 1-8
图 1-8 电压源的转换
i= 1a http:// 电子发烧友 http:// 电子技术论坛 例 1-7 ： 如图 1-9
图 1-9 电压源的转换
第五节：电路的工作状态
学习目标：了解电路的工作状态：有载（满载、轻载、过载）、开路、短路 重点和难点：各状态特点和电路各物理量所表现的特性。一．开路
电源与负载断开，称为开路状态 , 又称空载状态。
特点：开路状态电流为零，负载不工作 u ＝ ir ＝ 0，而开路处的端电压 u 0 ＝ e。二．短路：
电源两端没有经过负载而直接连在一起时,称为短路状态。
特点：u=0,i s =u s /r s ,p rs =i 2 r s，p =0。短路电流 i s ＝ u s / r s 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。三．额定工作状态：
电源与负载接通，构成回路，称为有载状态。当电路工作在额定情况下时的电路有载工作状态称为额定工作状态。
特点 u ＝ ir ＝ e － ir 0，有载状态时的功率平衡关系为：电源电动势输出的功率 p s ＝ u s i s，电源内阻损耗的功率 p rs ＝ i²r s http:// 电子发烧友 http:// 电子技术论坛 负载吸收的功率 p ＝ i 2 r ＝ p s － p rs，功率平衡关系 p s ＝ p ＋ p rs。
用电设备都有限定的工作条件和能力，产品在给定的工作条件下正常运行而规定的正常容许值称为额定值。电源设备的额定值一般包括额定电压un、额定电流in和额定容量s n。使用值等于额定值为额定状态；实际电流或功率大于额定值为过载；小于额定值为欠载。
第六节 基尔霍夫定理
学习目标： 1 ．掌握 基尔霍夫的两个定律。重点和难点： 基尔霍夫的电压定律和电流定律。
一． 与拓扑约束有关的几个名词
支路 : 电路中没有分支的一段电路。
节点 : 三条或三条以上支路的汇集点，也叫节点。在同一支路内，流过所有元件的电流相等。
回路 : 电路中任一闭合路径都称回路。
图1-10 网孔 : 回路平面内不含有其它支路的回路叫做网孔。
如图 1-10 ：支路有 3 条，结点有 a、b 共 2 个，回路有 3 个，网孔有 2 个。如图 1-11 ：支路有 6 条，结点有 a、b、c、d 4 个，回路有 8 个，网孔有 3 个。http:// 电子发烧友 http:// 电子技术论坛
图1-11 图1-12
二、基尔霍夫电流定律： 又叫节点电流定律，简称 kcl
1．描述：电路中任意一个节点上，在任一时刻，流入节点的电流之和，等于流出节点的电流之和。或：在任一电路的任一节点上，电流的代数和永远等于零。基尔霍夫电流定律依据的是电流的连续性原理。如图 1-12 2．公式表达：σ流入=σ流出，σi= 0。当用第二个公式时，规定流入结点电流为正，流出结点电流为负。
例图1-12 ：对于节点 a，一共有五个电流经过：可以表示为
i 1 + i 3 = i 2 + i 4 + i 5
或 i 1 +(-i 2)+ i 3 +(-i 4)+(-i 5)= 0 3．广义结点：基尔霍夫电流定律可以推广应用于任意假定的封闭面。对虚线所包围的闭合面可视为一个结点，该结点称为广义结点。即流进封闭面的电流等于流出封闭面的电流。如图1-13
图 1-13 图1-14 如图 1-14 ：
或
又如图 1-14 ： i 1 + i 2i 3 = 25-16 = 9ma b 点： i 2 = i 5 + i 6 i 5 = i 2-i 6 = [9-(-4)] = 13ma c 点： i 4 = i 3 + i 6 i 6 = i 44ma 结果得出 i 6 的值是负的，表示 i 6 的实际方向与标定的参考方向相反。
三、基尔霍夫电压定律：又叫回路电压定律，简称kvl
1．描述：在任一瞬间沿任一回路绕行一周，回路中各个元件上电压的代数和等于零。或各段电阻上电压降的代数和等于各电源电动势的代数和。2．公式表达：σ u ＝ 0 或σ ri= σ u s http:// 电子发烧友 http:// 电子技术论坛
图 1-17 3 ．注意：常用公式σ ri= σ u s 列回路的电压方程：（1）先设定一个回路的绕行方向和电流的参考方向 看图1-17（2）沿回路的绕行方向顺次求电阻上的电压降，当绕行方向与电阻上的电流参考方向一致时，该电压方向取正号，相反取负号。
（3）当回路的绕行方向从电源的负极指向正极时，等号右边的电源电压取正，否则取负。
例 1-9 ：试列写图1-17各回路的电压方程。对回路 1 ： 对回路 2 ： 对回路 3 ：
图 1-18 4 ．基尔霍夫电压定律的推广：基尔霍夫电压定律不仅可以用在网络中任一闭合回路，还可以推广到任一不闭合回路中。如对于图1-18 网孔1即是一个不闭合的回路，把不闭合两端点间的电压列入回路电压方程，则其电压方程可以写为：，则 , 由此总结出任意两点之间的电压，其中r 上的电压和 u s 上的电压的规定与前面的规定是http:// 电子发烧友 http:// 电子技术论坛 一样的。对于网孔2这个不闭合的回路来求，则
注意：电路中任意两点间的电压是与计算路径无关的 ,是单值的，所以,基尔霍夫电压定律实质是两点间电压与计算路径无关这一性质的具体表现。
例 1-10 ： 如图 1-19 已知 u 1 =1v，i 1 =2a，u 2 =-3v，i 2 =1a，u 3 =8v，i 3 =-1a，u 4 =-4v，u 5 =7v，u 6 =-3v 求 u ab 和 u ad 及各段电路的功率并指明吸收发出功率。
图1-19 解： u ab =u ac + u cb =-u 1 +u 2 =６ w<0（产生）p 3 =u 3 i 1 =16w>0（吸收）p 4 =u 4 i 2 =” ；方程右边为独立电流源的代数和，当电流源的正方向指向该节点时取 “+”，反之取 “ － ”。节点电压方程的一般表达形式为： 自导 ×本节点电压 + 电流之和。
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