电工基础第三章2015版.docx

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1、课 时 授 课 计 划主备人： 杨细芬 审核人： 使用人：杨细芬 年 月 日 星期 课题3.1基尔霍夫定律（一）课时2课时教学目标1了解和基尔霍夫相关的几个专业术语。 2掌握基尔霍夫第一定律的原理。 3. 掌握基尔霍夫第一定律的运用。 教学设想重点难点重点： 1回路和网孔之间的区别。 2电流的方向问题。 难点：独立结点的含义。 教学方法讲练结合、讨论教学流程备 注课前准备：5分新课导入准备好教案，安定学生学习情绪，安装好多媒体投影仪。复习提问：1、电阻串联、并联电路有何特点？2、欧姆定律的内容及表达式是什么？新课导入5分提出问题：比较下列两个电路，分析它们的不同之处。是否所有的电路都可以用我们

2、所学的欧姆定来分析 图一 图二简单的电路可以用等效电路法进行计算，不能用电阻、 串、并联化简求解的电路称为复杂电路。分析复杂电路要应用基尔霍夫定律。新课内容： 60分一、电路的基本术语支路 ：电路中的每一个分支称支路。它由一个或几个相互串联的电路元件所构成。含有电源的支路称有源支路，不含电源的支路称无源支路。 节点 ：3条或3条以上支路所汇成的交点称节点。 回路和网孔：电路中任一闭合路径都称回路。一个回路可能只含一条支路，也可能包含几条支路。其中，最简单的回路又称独立回路或网孔。想一想：如图所示，该电路中有几条支路、几个节点、几个回路、几个网孔？二、基尔霍夫第一定律基尔霍夫第一定律又称节点电流

3、定律。它指出：在任一瞬间，流进某一节点的电流之和恒等于流出该节点的电流之和，即I进 = I出对于节点O有 I1+ I2= I3+ I4 + I5可将上式改写成 I1+ I2 -I3 - I4- I5 = 0因此得到 I = 0即对任一节点来说，流入（或流出）该节点电流的代数和恒等于零。 提问例1：你能写出图中节点A的电流方程吗？如何确定电流的方向？ 分析 流入有：I1、I2 流出有：I 所以根据定律：I = I1+I2 = 3A + 5A = 8A注意：应用基尔霍夫电流定律时必须首先假设电流的参考方向（即假定电流流动的方向，叫做电流的参考方向，通常用“”号表示），若求出电流为负值，则说明该电流

4、实际方向与假设的参考方向相反。例2你能求出下图中的电流I吗？分析：由a点： Iab = I1-I3 = 5A -2A = 3A由b点： Ibc = I2+Iab = 3A +3A = 6A由c点： I = Ibc+I3 = 2A +6A = 8A基尔霍夫电流定律（KCL）的推广应用(1)对于电路中任意假设的封闭面来说，电流定律仍然成立。如图3-3中，对于封闭面S来说，有I1 + I2 = I3 。图3-3(2)对于网络 (电路)之间的电流关系，仍然可由电流定律判定。如图3-4中，流入电路B中的电流必等于从该电路中流出的电流。图3-4若两个网络之间只有一根导线相连，那么这根导线中一定没有电流通过

5、。若一个网络只有一根导线与地相连，那么这根导线中一定没有电流通过。生活常识：电工维修时，要与地面绝缘，且尽量单手操作。三、基尔霍夫电流定律的应用练习1：求电路中的电流I1和I2练习2：如图所示电桥电路，已知I1 = 25 mA，I3 = 16 mA，I4 = 12 A，试求其余电阻中的电流I2、I5、I6。解：在节点a上： I1 = I2 + I3，则I2 = I1- I3 = 25 - 16 = 9 mA在节点d上： I1 = I4 + I5，则I5 = I1 - I4 = 25 - 12 = 13 mA在节点b上： I2 = I6 + I5，则I6 = I2 - I5 = 9 - 13 =

6、 -4 mA电流I2与I5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，I6为负数，表明它的实际方向与图中所标定的参考方向相反。 在应用基尔霍夫第一定律求解未知电流时，可先任意假设支路电流的参考方向，列出节点电流方程。 通常可将流进节点的电流取正，流出节点的电流取负，再根据计算值的正负来确定未知电流的实际方向。 有些支路的电流可能是负，这是由于所假设的电流方向与实际方向相反。 结合图形讲解分析解题过程，注重引导书写规范总结5分布置作业5分1、电路的基本术语2、基尔霍夫第一定律1、巩固练习 1、22、习题册板书设 计3.1 基尔霍夫定律（1）一、电路的基本术语支路 节点回路和网孔二、基

7、尔霍夫第一定律I进 = I出教学反思基尔霍夫第一定律是本节课的重点，但是在学习复杂电路之前应该先学习他们的基本用语，：支路、节点、回路和网孔。为了加深学生对这些概念的理解，在自习之余增加微课视频。对于第一定律的推导是本课的重点，教学生从实验中推导结论，并将该结论进行推广应用。 课 时 授 课 计 划主备人： 杨细芬 审核人： 使用人：杨细芬 年 月 日 星期 课题3.1基尔霍夫定律（二）课时2课时教学目标1了解基尔霍夫第二定律的内容。 2了解基尔霍夫第二定律的正负极确定。 3. 学会用支路电流法分析复杂电路。教学设想重点难点重点： 1掌握基尔霍夫第二定律中的虚拟电流绕向。 2掌握基尔霍夫第二定

8、律的运用。 难点： 学习支路电流法。 教学方法讲练结合、讨论教学流程备 注课前准备：5分新课导入准备好教案，安定学生学习情绪，安装好多媒体投影仪。新课导入5分1、基尔霍夫第一定律的内容？2、板书第一定律的公式。 3、回顾电路的基本术语。新课内容： 65分总结3分三、基尔霍夫第二定律基尔霍夫第二定律又称回路电压定律。它指出：在任一闭合回路中，各段电路电压降的代数和恒等于零。用公式表示为U = 0电源电动势之和 = 电路电压降之和 按虚线方向循环一周，根据电压与电流的参考方向可列出： UAB + UBC + UCD + UDA = 0 即： E1I1R1 E2I2R2 = 0或 E1 + E2 =

9、 I1R1 + I2R2 由此，可得到基尔霍夫第二定律的另一种表示形式E = IR 即在任一回路循环方向上，回路中电动势的代数和恒等于电阻上电压降的代数和。在用式U = 0时，凡电流的参考方向与回路循环方向一致者，该电流在电阻上所产生的电压降取正，反之取负。电动势也作为电压来处理，即从电源的正极到负极电压取正，反之取负。 在用式E = IR时，电阻上电压的规定与用式U = 0时相同，而电动势的正负号则恰好相反。四、支路电流法以支路电流为未知量，依据基尔霍夫定律列出节点电流方程和回路电压方程，然后联立求解的方法称为支路电流法。支路电流参考方向和独立回路绕行方向可以任意假设，绕行方向一般取与电动势

10、方向一致，对具有两个以上电动势的回路，则取电动势大的为绕行方向。 五、例题 下图电路中，E1 = E2 = 17V，R1 = 2，R2 = 1，R3 = 5，求各支路电流。、1.标出各支路电流参考方向和独立回路的绕行方向，应用基尔霍夫第一定律列出节点电流方程I1 + I2 = I32. 应用基尔霍夫第二定律列出回路电压方程 对于回路1有 E1 = I1R1 + I3R3对于回路2有 E2 = I2R2 + I3 R3 整理得联立方程 I2= I3 I12I1 + 5I3 = 17 I2 + 5I3 = 173. 解联立方程得 I1 = 1A I2 = 2A I3 = 3A 电流方向都和假设方向

11、相同。 本次课在基尔霍夫第一定律的基础上，讲解了基尔霍夫第二定律，主要包括了以下几个方面：1、 基尔霍夫第二定律的工作原理。2、 计算时的方向问题。3、 和第一定律配合使用，即支路电流法。结合图形讲解分析解题过程，注重引导书写规范布置作业2分1、 巩固练习 32、 习题册板书设 计3.1 基尔霍夫定律（2）三、基尔霍夫第二定律电源电动势之和 = 电路电压降之和四、支路电流法五、例题教学反思本节课的重点基尔霍夫第二定律和支路电流法，难点是支路电流法求各支路的电流，学生在解题过程中存在的问题是：方向的判断、解题的能力等，课堂中精讲多练。让学生至少解题的方法掌握好，列方程要正确。 课 时 授 课 计

12、 划主备人： 杨细芬 审核人： 使用人：杨细芬 年 月 日 星期 课题3.2电压源与电流源的等效变换课时2课时教学目标1了解电压源和电流源的基础知识。 2了解电源之间的转换要求。 3. 掌握电源转换在题目中的运用。 教学设想重点难点重点： 1电压源的电路构成及工作原理。 2电流源的电路构成及工作原理。 难点：电流源与电压源之间的转换关系。 教学方法讲练结合、教学流程备 注课前准备：5分新课导入准备好教案，安定学生学习情绪，安装好多媒体投影仪。新课导入5分复习：请写出基尔霍夫第一和第二定律的公式表达。引入：电压源和电流源是是电路中运用最广泛和必不可少的元器件，实际电源可以看成电压源或电流源，并且

13、在一定条件下二者可以进行等效转换。新课内容： 65分总结3分一、电压源、电流源的基本知识电路中的电源既提供电压，也提供电流。 将电源看作是电压源或是电流源，主要是依据电源内阻的大小。为了分析电路的方便，在一定条件下电压源和电流源可以等效变换。二、电压源具有较低内阻的电源输出的电压较为恒定，常用电压源来表征。电压源可分为直流电压源和交流电压源。实际电压源可以用恒定电动势E和内阻r串联起来表示。 实际电压源以输出电压的形式向负载供电，输出电压（端电压）的大小为U = EIr，在输出相同电流的条件下，电源内阻r越大，输出电压越小。若电源内阻r = 0，则端电压U = E，而与输出电流的大小无关。理想

14、电压源：r0三、电流源 具有较高内阻的电源输出的电流较为恒定，常用电流源来表征。 实际使用的稳流电源、光电池等可视为电流源。 内阻无穷大的电源称为理想电流源，又称恒流源。实际电流源简称电流源。电流源以输出电流的形式向负载供电，电源输出电流IS在内阻上分流为I0，在负载RL上的分流为IL。 四、电压源与电流源的等效变换实际电源既可用电压源表示，也可用电流源表示。在满足一定条件时，电压源与电流源可以等效变换。电压源与电流源等效变换时，应注意：1. 电压源正负极参考方向与电流源电流的参考方向在变换前后应保持一致。2. 两种实际电源模型等效变换是指外部等效，对外部电路各部分的计算是等效的，但对电源内部

15、的计算是不等效的。3. 理想电压源与理想电流源不能进行等效变换。例3-5 试将图3-20a的电压源转换为电流源，b图中的电流源转换为电压源。例3-6如图所示，用电源变换的方法求R3支路的电流。练习巩固：P53 1-5首先电压源、电流源的基本概念，即什么是电压源什么是电流源。接着重点说明了：电流源和电压源的结构特点。最后说明了两者之间的转换关系。结合图形讲解分析解题过程，注重引导书写规范布置作业2分习题册板书设 计3.2电压源与电流源的等效变换一、电压源电流源的基本知识电路中的电源既提供电压，也提供电流。 将电源看作是电压源或是电流源，主要是依据电源内阻的大小。 在一定条件下电压源和电流源可以等

16、效变换。二、电压源三、电流源 四、电压源与电流源的等效变换教学反思本次课主要学习电压源和电流源的等效变换，重点是电压源和电流源的概念以及他们之间相互转换的条件，难点是利用电压源和电流源的等效变换来分析复杂电路的计算。课堂上应详细分析电压源和电流源怎么等效变换并及时练习巩固。通过例题具体分析怎样利用电源的等效变化来解复杂电路。课 时 授 课 计 划主备人：魏金灵 审核人： 使用人：杨细芬 年 月 日 星期 课题3-3 戴维南定理（1）学 时 2 课时教学目标1、 能说出戴维南定理的内容。 2、 能应用戴维南定理分析计算复杂电路。教学设想重 点难 点重点： 戴维南定理及应用难点： 求有源二端网络的

17、开路电压教学策略与主要方法讲练结合教具多媒体多媒体教学流程内容要点与教学设计备注复习回顾2分新课导入：5分新课内容： 50分4课堂总结5分钟5布置作业5分钟 准备好教案，点名安定学生学习情绪。教师出示上节例题36电路图，请学生将图中的两个电压源变换成一个电压源，来解题 学生作答：如果一个复杂电路，并不需要求所有支路的电流，而只求某一支路的电流，达种情况下，可以先把待求支路移开，而把其余部分等效成一个电压源，这样计算就很简便了。引出本次课的主题。 33 戴维南定理一、戴维南定理1.任何具有两个出线端的部分电路都称为二端网络。教学流程内容要点与教学设计备注新课内容：有源二端网络：含有电源的二端网络

18、称为有源二端网络，否则，叫做无源二端网络。2.戴维南定理的内容任何一个含源二端线性网络都可以用一个等效电源来代替，这个等效电源的电动势E等于该网络的开路电压U0，内阻r等于该网络内所有电源不作用，仅保留其内阻时，网络两端的输入电阻（等效电阻）Ri。3.戴维南定理求支路电流的步骤。（1）把电路分为待求支路和含源二端网络两部分。（2） 断开待求支路，求出含源二端网络开路电压U0，即为等效电源的电动势E。（3）将网络内各电源置零（即将电压源短路，电流源开路），仅保留电源内阻，求出网络两端的输入电阻Ri，即为等效电源的内阻r。（4） 画出含源二端网络的等效电路，然后接入待求支路，则待求支路的电流为：

19、二、应用举例例1. 电桥电路如图所示，已知R1 = 10，R2 = 2.5，R3 = 5，R4=20，E = 2.5V（内阻不计），R5 = 69，试求电阻R5上通过的电流。 教学流程内容要点与教学设计备注新课内容：课堂练习解：（1）断开待求支路R5，计算开路电压UAB。（2）将有源二端网络中电源置零，再求等效电阻RAB 。（3）画出等效电路，并将R5接入，则 P58巩固练习;应用戴维南定理将图328所示两个电路变换为等效电压源。教学流程内容要点与教学设计备注课堂总结作业布置一、戴维南定理1、 内容 任何一个含源二端线性网络都可以用一个等效电源来代替，这个等效电源的电动势E等于该网络的开路电压

20、U0，内阻r等于该网络内所有电源不作用，仅保留其内阻时，网络两端的输入电阻（等效电阻）Ri。2、 解题步骤（1） 断开待求支路（2） 求开路电压（3） 求等效电阻（4） 画出等效电路习题册板书设 计3-3 戴维南定理一、戴维南定理1、内容 3、例题2、解题步骤教学反思课 时 授 课 计 划主备人：魏金灵 审核人： 使用人： 杨细芬 年 月 日 星期 课题3-3 戴维南定理（2）学 时 2 课时教学目标1、 理解负载获得最大功率的条件2、 会计算负载获得的最大功率3、 了解功率匹配的概念。教学设想重 点难 点重点：1、负载获得最大功率的条件。 2、负载获得的最大功率的计算难点：负载获得最大功率的

21、条件的推导教学策略与主要方法讨论、讲授教具多媒体课 件教学流程内容要点与教学设计备 注复习回顾2分新课导入：5分3新课内容： 50分1、 戴维南定理的内容2、 应用戴维南解题的步骤电源接上负载后，电源要向负载输送功率，负载要从电源吸收功率。由于电源内阻的存在，电源输出的总功率由电源内阻消耗的功率与外接负载获得的功率两部分组成。如果内阻上的功率较大，负载上获得的功率就较小。那么，在什么情况下，负载才能获得最大功率呢？引出本次课的主题。3-3 戴维南定理二、电源向负载输出的功率设电源电动势为E，内阻为r，负载为纯电阻R，则有提问提问学生引入教学流程内容要点与教学设计备 注新课内容利用（R+r）2

22、= （Rr）2+4Rr，上式可写成当R = r 时，上式分母值最小，P值最大，所以负载获得最大功率的条件是：负载电阻与电源的内阻相等，即R=r0，这时负载获得的最大功率为：由于负载获得最大功率也就是电源输出最大功率，因而这一条件也是电源输出最大功率的条件。 当电动势和内阻均为恒定时，负载功率P随负载电阻R变化的关系曲线如右图所示。以上结论并不仅限于实际电源，而且适用于有源二端网络变换而来的等效电压源。 例题2：下图电路中，电源电动势E = 6V，内阻r = 10，电阻R1 = 10，要使R2获得最大功率，R2应为多大？这时R2获得的功率是多少？解:（1）移开R2支路，将左边电路看成有源二端网络

23、。（2）将有源二端网络等效变换成电压源。重点讲解结合图形讲解板书相关公式提问教学流程内容要点与教学设计备 注新课内容课堂练习课堂总结布置作业(3)R2=r0=5时，R2可获得最大功率： 当负载电阻与电源内阻相等时，称为负载与电源匹配。这时负载上和电源内阻上消耗的功率相等，电源的效率即负载功率与电源输出总功率之比只有50%。在电子电路中，因为信号一般很弱，常要求从信号源获得最大功率，因而必须满足匹配条件。但在电力系统中，输送功率很大，如何提高效率就显得非常重要，必须使电源内阻远小于负载电阻，以减小损耗，提高效率。P58巩固练习2、在图335所示电路中，已知E12V，r0.2，R14.8，R37，

24、求电阻R2多大时可以从获得最大的功率？最大功率是多少?二、电源向负载输出的功率1、负载获得最大功率的条件：2、负载获得的最大功率：习题册板书设计3-3 戴维南定理（2）二、电源向负载输出的功率 例题2：1、负载获得最大功率的条件：2、负载获得的最大功率：教学反思 时 授 课 计 划主备人：魏金灵 审核人： 使用人：杨细芬 年 月 日 星期 课题3-4 叠加原理 学 时 2 课时教学目标1、了解叠加原理的内容和适用条件。 2、能正确使用叠加原理分析计算电路。教学设想重 点难 点重点：1叠加原理的内容。 2用叠加原理分析计算电路。难点：叠加时注意电流或电压的参考方向。教学策略与主要方法讨论、讲练结

25、合教具多媒体课 件教学流程内容要点与教学设计备 注课前准备：2分新课导入：5分新课内容： 50分准备好教案，学生开学点名，安定学生学习情绪。教师首先提示一个简单直流电路问题（见教案），让学生复习回顾之前学过的欧姆定律。教师提出求解含有两个电源的电路中的电流问题，学生思考，并根据刚才复习的简单直流电路提出设想，将电路拆解开。引出本次课的主题。3-4 叠加原理一、叠加原理:在线性电路中如果有两个或两个以上的电源作用时，任一支路的电流（或电压）等于每个电源单独作用是产生的电流（或电压）代数和。 提问学生引入教学流程内容要点与教学设计备 注新课内容解含有几个独立源的复杂电路时，可将其分解为几个独立源单

26、独作用的简单电路来研究，最后将计算结果叠加，求得原电路的实际电流。1、线性电路，由线性原件构成的电路，各元件的电阻不会随着外界环境的变化而变化。2、怎样拆分：当某一独立源起作用时，其它独立源都不起作用。独立恒压源有短路代替，独立恒流源用开路代替。3、求解上面留下的那个问题：含有两个电压源的电流求解。I1=E1(R1+R2+R3)=18(2+4+6)=1.5A I2=E2(R1+R2+R3)=6(2+4+6)=0.5A 电路中的实际电流为两个电源共同作用的结果： I=I1-I2=1.5-0.5=1A（方向与I1相同）4、解题步骤讲解分析教学流程内容要点与教学设计备 注二、叠加原理的适用范围。例题

27、：用叠加原理求各支路电流，并计算R3上的消耗功率。第一步：做出分图，将原电路，分解成两个简单的电路。第二步：计算各电源单独作用时的各支路电流（1）E1单独作用I1=E1 (R1+R2/R3) =E1 (R1+R2R3/(R2+R3) =18 (1+14 (1+4) =10AI2=R3 (R2+R3) I1 =4 (1+4) 10=8A I3=R2 (R2+R3) I1 =1 (1+4) 10=2A（2）E2单独作用I2”=E1 (R2+R1/R3)=E1 (R2+R1R3 (R1+R3)=9 (1+14 (1+4)=5AI1”=R3 (R1+R3) I1” =4 (1+4) 5=4AI3”=R

28、1 (R1+R3) I1”=1 (1+4) 5=1A教学流程内容要点与教学设计备 注第三步：将各支路电流叠加 I1=I1-I1”=10-4=6A(方向与I1相同) I2=I2”-I2=5-8=-3A(方向与I2相同) I3=I3+I3”=2+1=3A(方向与I3和I3”均相同) 计算R3上消耗的功率：P=UI=IRP3=334=36W如果利用叠加原理计算功率：P3=I3R3=224=16W P3”=I3”R3=114=4W P3 P3+P3” 结论：功率不能采用叠加原理直接叠加。使用叠加原理应该注意下面几条:1.叠加定理只能用于线性电路。2.电路功率不可叠加。3不作用电源的处理电压源短路（Us=0）；电流源开路（Is=0）。4.叠加时，应注意电源单独作用时电路各处电压,电流的参考方向是否一致。板书设 计3-4 叠加原理一、叠加原理:1、内容 例题1：2、线性电路3、拆分工具4、解题步骤二、叠加原理的适用范围1、叠加定理只能用于线性电路。 例题2：2、电路功率不可叠加。 教学反思