电工电子技术基础-.pdf

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1、 郑州航空工业管理学院 智能工程学院教案 2020 2021 学年 第二学期 课 程 名 称 电工电子技术基础 年 级 专 业航 空 航 天 类、计 算 机 类、机 械 类、自 动 化 类、材 料 类 教 师 姓 名 电工电子类课程组 教 师 职 称 教授、副教授、讲师、实验师 教 研 室 电子信息工程 教案编写说明 教案又称课时授课计划，是任课教师的教学实施方案。教案可以按每堂课（指同一主题连续 2 节课）设计编写。根据教学评估要求和教学改革发展趋势，要求教案规范化，现提出以下教案编写要求：1、教师上课必须有完整完善的教案，按施教的顺序标明教案序号；2、课程类型表示所授课程的类型，请在理论课

2、或实践课相应栏内打“”；3、授课日期按照授课周次、课次填写；4、章节名称标明章、节或主题；5、教学方式及手段既教学方法，如：讲授、讨论、示教、指导等；6、教学媒介指教科书、板书、多媒体、模型、标本、挂图、音像等教学工具；7、教学内容：是授课的核心。将授课的内容按逻辑层次，有序设计编排，必要时标以“*”、“#”“？”符号分别表示重点、难点或疑点；8、讨论、思考题和作业：提出若干问题以供讨论，或作为课后复习时思考，亦可要求学生作为作业来完成，以供考核之用；9、课后总结及教学反思：对学生听课情况进行反馈，并针对授课中遇到的问题进行思考，提出改进方法。（见附件）课程代码：MB005A 教师姓名 电 工

3、 电 子 类 课 程 组 课程名称 电工电子技术基础 专业、年级、班级 航空航天类、计算机类、机械类、自动化类、材料类 课程 类型 理论课 学科基础课（）；专业必修课（）；专业选修课（）实践课 上机（）；实验（）；课程设计（）；实习（）授课 方式 课堂讲授（）；实践操作（）考核 方式 考试（）；考查（）总学 时数 64 学时 分配 课堂讲授：56 学时 实验：8 学时 上机：学时 其他：学时 教材 名称 电工电子技术基础 出版社、作者、版次 机械工业出版社、周鹏、第一版 参考书目 作 者 出版社 出版时间 电工学简明教程第3版 电 工 学上 电 工技 术 第7版 电 工 学下 电 工技 术 第

4、7版 模 拟 电子 技 术基 础 第2版 电 子 电路 及 电子 器 件 第2版 电子技术基础实用简明教程 电 子 技 术基 础-模 拟 部分第6版 数字电子技术基础-第6版 秦曾煌 秦曾煌 秦曾煌 陈大钦 郭培源 郭培源 康华光 阎石 高等教育出版社 高等教育出版社 高等教育出版社 高等教育出版社 高等教育出版社 电子工业出版社出版 高等教育出版社 高等教育出版社 2015 2010 2010 2016 2004 2003 2013 2016 第 1 周第 1 次课章节名称第一章电路的基本概念与基本定律1.电路的作用与组成部分2.电路模型3.电压和电流的参考方向4.电源和负载判断及功率计算教

5、学方法及手段讲授法、讨论法、案例引申法PPT+视频+教材教学目的及要求介绍课程性质、课程内容、电工电子技术应用简介，激发学生的学习兴趣及课程思政引例。掌握电路的基本概念和参考方向的概念，理解相关性含义。教学重点及难点掌握电路模型掌握电路基本物理量 U、R、I、P理解相关性掌握电源和负载判断方法及功率计算掌握参考方向定义教学媒介教科书、板书、多媒体教 学 主 要 内 容（可另附页）时间分配备注一、思政引例，导入新课提问：试想如果没有电，生活将会怎样？引申：家用电器电视、洗衣机、电饭煲、微波炉、电磁炉、电冰箱、空调等，这些电器因正常运行需要其内部就有不同交流电路，而家庭手电筒则是最简单的直流电路。

6、无论是由交流电路还是直流电路构成的电器入们都会操作，都能够正常使用。但是若要弄清工作原理，必须从电路原理上进行分析，需要具备一定电路基础知识。导入新课：飞机系统中，从简单的飞机照明电路，到复杂的飞机供电系统；从单个的机载通话设备，到卫星通信网络，它们都是由电路元器件构成的，如电源电阻、电容、电感、变压器、集成电路等。可以说，只要在涉及电的地方就离不开电路理论的支持。电路分析不是分析实际电路，而是分析由理想电路元件组成的电路模型。课程性质：电工电子技术基础是我校计算机类、航空类、机械类及材料类专业基础必修课，通过本课程的学习，要求学生具备以下知识和能力：知识目标（1）正确理解电工学基本概念和电子

7、技术在电子产品开发过程中的重要作用和地位；（2）掌握电工学及电子技术测试的过程与准则；（3）掌握电流表、电压表、功率表、示波器、函数信号发生器、直流稳压电源、交流毫伏表等仪器的正确使用方法；（4）掌握和验证三极管放大、集成放大、数字电路和稳压电源原理和调试方法。技能目标（1）对电子器件内部的物理过程，以能解释外部特性为准，把主要精力放在对电子电路和器件功能的分析上；（2）增加集成电路方面的内容，培养学生的创新能力和逻辑思维能力，初步建立实用性、稳定性、经济性的工程观念；（3）掌握模拟数字电子线路的基本分析方法、工作原理，具备一定对电子线路的读图能力；（4）掌握正确运用电工电子技术测试技术解决实

8、际电子线路测试问题；（5）通过实验提高学生的实践能力，加深对理论的理解，提高实践动手能力和创新能力。先修课程：大学物理，高等数学后续课程：数字逻辑、计算机组成原理、单片机原理与应用、微机原理与接口技术课程内容：教学内容包括三个模块十一章内容：第一-五章是电路模块 26 学时，第六-九章是模拟电子技术模块 20 学时，第十-十一章是数字电子技术模块 18 学时，共计 64 学时，4 学分。课程成绩评定方式：电工电子技术基础课程实行线上与线下相融合、过程评价与结果评价相统一的多元化考核评价体系，以电工电子技术基础课程网络平台任务点的完成情况、各章测试平均成绩、作业提交情况、主题讨论参与度、课程考试

9、成绩等作为评价学生平时学习过程及学习结果、检验教学活动效果的主要方式，从 2019-2020 学年第二学期的电工电子技术基础在线课程考核采用线上线下综合评价方法。最终成绩=线上成绩 40%+实验成绩 10%+期末考试成绩 50%，其中其中，期末考试采用闭卷笔试形式。考核项目权重备注课程视频10%全部完成任务点视频观看，满分线上考试20%考完系统直接出成绩在线签到15%签到一次+1，签到 15 次为满分线上作业15%线上作业成绩由系统直接给出课堂互动20%参与投票、问卷、讨论、抢答、选人等，100 分为满分单元测试10%取单元测试平均分，未作单元测试的章节按 0 分处理在线讨论10%发表或回复一

10、个讨论 2 分，最高 100 分100说明：线上成绩构成的任何一个观测点为 0 分，则线上学习总成绩为 0 分；完成线上所有任务点 100%后可进行线上考试。二、教学设计思政引例问题导入启发思考知识点解析例题分析及互动构建知识总结及拓展第一章电路的基本概念与基本定律电路的基本概念及其分析方法是电工技术和电子技术的基础。本章首先讨论电路的基本概念和基本定律，如电路模型、电压和电流的参考方向、基尔霍夫定律、电源的工作状态以及电路中电位的计算等。（一）电路的作用与组成部分（手电筒实例，引入电路图的概念）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

11、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。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

12、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。RLCELRoRS3、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tQI（DC）（“”）交变电流tqi（AC）（“”）大小和方向都不随时间变化的电流称为恒定电流，

13、也称为直流电流，用I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。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，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，

14、如图所示。IIaabba）0I b）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。（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。IabUEab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，

15、用abU表示。电压的单位为 V（伏特），还有 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：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：abU5、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

16、时不能接错。（4）选择正确的量程。【例】电路如图所示，已知16VU ，24VU，求：ab?U1U2Uab解：ab12()6V(4V)10VUUU （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abU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E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）。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

17、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（E）和电压（abU）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】如图所示，已知电源电动势10VE，求出：ab?Uba?UabE解：ab10VUE，baab10VUU 。（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：22WUPUII RtR单位：W、kW、mW其中：“W”为电功，指电流

18、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）1kW h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。61kW h=3.6 10 J在电压和电流关联参考方向下，计算功率PUI为正值，表示该元件吸收功率是负载；若功率为负值，表示该元件发出功率是电源。若在非关联参考方向下，计算功率PUI 为正值，表示该元件吸收功率是负载；若功率为负值，表示该元件发出功率是电源。功率定义可推广到任何一段（部分）电路，而不局限于一个元件。分析电路，判断电源和负载另外一种方法：电源的U和I实际方向相反，电

19、流从“+”端流出，发出功率。负载的U和I实际方向相同，电流从“+”端流入，吸收功率。【例 1】有一功率为60W的电灯，每天使用它照明时间为4h，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 2】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 h129.6129.6 0.564.

20、8WPt 度元【例 3】如图已知电流源1 ASI，电压源6 VSU，电阻10 R，试求电流源的端电压U以及电压源和电流源发出功率分别为多少？解：由图示可知，流过电阻R电流等于SI，故电流源电压16 VSSURIU。流过电压源SU电流也是SI，它与电压源的端电压方向一致，关联参考方向下，所以电压源SU的6 W0SUSSPU I，说明电压源实际消耗功率（吸收功率），而本题要求电压源SU发出功率为6 W。电流源电流SI与端电压方向U相反，非关联参考方向下，所以有16 WRRR、，当12RR时，1RR（大）（2）流经各电阻的电流相等。（3）串联总电压等于各电阻上电压之和，即123nUUUUU；（4）分

21、压关系为：12n12nUUUUIRRRR当两只电阻R1、R2串联时，总电阻12RRR，则有分压公式1112RUURR，2212RUURR2.电阻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。1RIURIU2R1I2I并联电路特点（1）等效电阻：12n1111RRRR；121212R RRR/RRR12XC，为正，电路中电压超前电流，电路呈电感性当XLR时，UL和UC都高于电源电压U。如果电压过高，可能会击穿线圈和电容的绝缘。因此，在电力系统中应避免发生串联谐振。而在无线电工程中则用串联谐

22、振以获得较高电压。但是串联谐振可以应用到天线上，接收无线信号。讲解利用串联谐振得到大电压。所以串联谐振也叫做电压谐振。2.并联谐振写出等效阻抗，把分子上的R消掉，推导出最终表达式。课堂提问：为什么分母上的R不能消掉？因为分母上的其余部分是相减的关系。由相量图可得：CII11sin由于222212)(LfRUXRUIL2222122)(sinLfRLfXRXLLCUfXUICC2并联谐振具有下列特征：(1)由于LfR02 901故CII1,IIIC1,0I(2)电路对电源呈电阻性。(3)支路电流可能会大于总电流。所以并联谐振又称电流谐振。通常线圈电阻R很小，一般谐振时，2f0LR于是简化上式，得

23、到谐振频率LCff210【例 1】R、L、C组成串联回路，已知30 R，127 HLm，40 FC，电源电压220 2sin(31430)Vut。分别求下列问题：（1）感抗、容抗、阻抗；（2）电流的有效值I与瞬时值()i t；（3）各部分电压的有效值与瞬时值的表示式；（4）做相量图；（5）功率P、Q和S。解：（1）3314 127 1040 LXL61180 31440 10CXC()3040=5053 LCZRj XXj（2）220 04.4 73 5053UIAZ()4.4 2sin(31470)i ttA（3）30 4.4 73 =132 73 VRURI132 2sin(31473)V

24、Rut40 4.4 73 =176 163 VLLUjX Ij176 2sin(314163)VLut80 4.4 73 =35217 VCCUjXIj 352 2sin(31417)VCutRLCRLCUUUUUUUU（4）相量图三、小结与讨论1.串联交流电路的分析方法。2.电路谐振讨论：（1）在n个阻抗串联电路中，每个阻抗电压是否一定小于总电压？（2）正弦交流电路中所有元件是否满足功率平衡？讨论、思考题及作业（1）如何用欧姆定律、基尔霍夫定律分析计算简单的交流电路。（2）分析交流电路时需要用到那些定律？哪些方法？用这些方法和定律时需要注意哪些问题？（3）电路谐振的条件、原因和特征是什么？如

25、何避免电路谐振？课后总结及教学反思（1）RLC串联电路中阻抗、阻抗角的概念。（2）电路的电容性与电感性的意义。（3）功率因数、有功功率和视在功率在交流电路中的概念。第 5 周第 2 次课章节名称第四章三相交流电路1.三相电源2.三相负载的联结教学方法及手段讲授法、讨论法、问答法PPT+教材+黑板板书教学目的及要求1.掌握三相功率的基本概念。2.掌握相电压、线电压、相电流、线电流之间的关系。3.掌握星型联结和三角形联结关系。教学重点及难点1.相序和三相对称电压。2.相电压、线电压、相电流、线电流的关系。3.星型联结和三角形联结。教学媒介教科书、板书、多媒体教 学 主 要 内 容（可另附页）时间分

26、配备注一、复习提问，导入新课常识提问：我国民用电电压等级、动力用电电压等级等相关知识，了解学生常识掌握情况。通过思政引例，导入新课。本节课主要内容：1、三相电源2、三相负载的联结二、教学设计思政引例问题导入启发思考知识点解析例题分析及互动构建知识总结及拓展第四章三相交流电路（一）三相电源1.三相电压三相电路在生产上应用最为广泛。发电和输配电一般都采用三相制。在用电方面，最主要的负载是三相电动机。三相电路的分析方法与之前的电路类似，并没有新的分析方法，只不过要结合三相电路的特点进行分析。本节主要讨论负载在三相电路中的连接使用问题讲解三相交流发电机的原理，解释励磁，转子和定子，为发电机等（利用电磁

27、感应原理工作的电气设备）提供工作磁场叫励磁。有时向发电机转子提供转子电源的装置也叫励磁。励磁系统的主要作用是维持发电机的端电压和控制无功功率的分配。发电机由两大部分组成：转子和定子。转子：转子绕组通以直流，用以产生发电机的磁场。定子：定子绕组被磁场之磁力线切割，在定子绕组中产生（发出）电流。对于交流发电机，发电机转子被原动机（水轮机、汽轮机、柴油机等）拖动转动，因而转子绕组产生的磁场是旋转的，静止的定子绕组相对运动切割磁力线。换向器（整流器）是直流电机特有的关键部件。三相电压是由三相发电机产生的频率相同、幅值相等、相位互差 120的三相对称正弦电压，若以u1为参考正弦量则u1=Umsint，u

28、2=Umsin(t120)，u3=Umsin(t240)=Umsin(t+120)对称三相电压的波形图,以u1为参考正弦量，则有：对称三相电压相量图三相交流电压出现正幅值(或相应零值)的顺序称为相序。在此相序为u1u2u3分析问题时一般都采用这种相序。相序很重要，接电动机时如果相序接反，电动机会反转。用相序指示仪测电路相序。电容器接1，两个灯泡接 2 和 3，较亮的灯泡就是 2 相，较暗的就是 3 相。容抗和电阻值相等。三相电源的星形联结上图为星型联结，又因可引出四根导线，故又称为三相四线制。N称为中性线或零线，L称为相线、端线或火线。始端与末端之间的电压称为相电压；其有效值用U1、U2、U3

29、表示或一般用Up表示。两始端间的电压称为线电压。其有效值用U12、U23、U31表示或一般用Ul表示。线、相电压之间的关系：u12=u1u2，u23=u2u3，u31=u3u1pUUl32.三相电路中负载的连接方法三相负载采用何种连接方式由负载的额定电压决定。当负载额定电压等于电源相电压时采用星形联结。当负载额定电压等于电源线电压时采用三角形联结。（1）星形联结每相负载中的电流称为相电流，每根相线中的电流称为线电流。星型联结时相电流等于线电流。推到相电流和中性线上的电流的表达式。当负载对称时，由于中性线上电流为零，故变为三相三线制。讲解例题，说明为什么三相负载相电压必须对称以及中性线作用。（2

30、）三角形联结(a)负载线、相电压之间的关系线、相电压对应相等：U12=U23=U31=Ul=Up(b)负载线、相电流之间的关系。三、小结与讨论1.三相电源2.三相负载的联结方式讨论：发电机的三相绕组连成星形时，如将1U、1V、1W连成一点（作为中性点），是否也可产生对称三相电源?如误将1U、1V、1W连成一点，是否也可产生对称三相电压?讨论、思考题及作业（1）三相四线制电路中，中性线对星形联结不对称三相负载的作用是什么？（2）对称三相负载条件下的星形联结和三角形联结有什么区别？课 后 总 结 及教学反思（1）星形联结的不对称三相负载电压电流的计算。（2）无中性线时负载各电压电流的计算。第 6

31、周第 1 次课章节名称第 4 章三相交流电路1.三相功率2.安全用电教学方法及手段讲授法、讨论法、问答法PPT+教材+黑板板书教学目的及要求掌握三相功率的定义和计算方法。了解安全用电的基本知识。教学重点及难点三相功率的定义和计算教学媒介教科书、板书、多媒体教 学 主 要 内 容（可另附页）时间分配备注一、复习提问，导入新课提问回顾上节课内容。中性线对星形联结不对称三相负载的作用以及星形联结和三角形联结的区别。提问了解学生对安全用电知识的了解，导入新课。本节主要内容：1.三相功率2.安全用电二、教学设计思政引例问题导入启发思考知识点解析例题分析及互动构建知识总结及拓展第四章三相交流电路（一）三相

32、功率不论负载是何种连接方式，总有功功率必定等于各相功率之和。当负载对称时，三相总功率为P=3Pp=3UpIpcos注意是相电压与相电流的相位差角。当对称负载是星形联结时，ppIIUUll3当对称负载是三角形联结时，ppIIUUll3由上述关系可得对称负载的三相功率为cosllIUP3注意仍是相电压与相电流的相位差角。同理，可得sinsinppllIUIUQ33，llIUIUS33pp（二）安全用电常识当人体触及带电体承受过高的电压而导致死亡或局部受伤的现象称为触电。1.触电方式（1）单相触电人体处于 220V 相电压下，危险较大。（2）两相触电人体处于 380V 线电压下，通过人体电流很大，触

33、电后果更为严重。（3）跨步电压触电在高压输电线断线落地时，有强大的电流流入大地，在接地点周围产生电压降。当人体接近接地点时，两脚之间承受跨步电压而触电。跨步电压的大小与人和接地点距离，两脚之间的跨距，接地电流大小等因素有关。一般在20m之外，跨步电压就降为零。如果误入接地点附近，应双脚并拢或单脚跳出危险区。（4）电流对人体的伤害人体是导体，当人体上加有电压时，就会有电流通过人体。通过人体的电流达到10mA会使人感到麻痹或剧痛，难以摆脱电源，达到30mA以上且持续时间超过 1s，就可能危及人的生命。触电程度取决于通过人体电流的大小、持续时间、电流的频率以及电流通过人体的途径等。电流通过人体的时间

34、愈长，则伤害愈大。电流的路径通过心脏会导致神经失常、心跳停止、血液循环中断，危险性最大。其中电流的从左手经前胸到脚、从一侧手到另一侧脚最危险。工频 50Hz 交流电流对人体的伤害最大。（5）安全电压加在人体上一定时间内不致造成伤害的电压称为安全电压。通常规定交流 36V 以下及直流 48V 以下的电压为安全电压。工厂进行设备检修使用的手灯及机床照明都采用安全电压。2.安全用电措施（1）建立健全各种操作规程和安全管理制度（2）技术防护措施（3）保护接地和保护接零。三、小结与讨论1.三相功率的定义和计算2.安全用电的基本常识讨论：（1）对称三相电路功率如何计算，式中是由什么决定的？（2）计算三相功

35、率时是负载相电压和相电流之间的相位差，即阻抗角或功率因数角，而不是线电压和线电流之间的相位差，对吗？讨论、思考题及作业（1）当连接方式不同时，三相功率的计算方法是否相同?（2）如何采取保护接地和保护接零措施？（3）电流对人体的危害有哪些？课后总结及教学反思（1）三相功率的定义和计算。（2）保护接地和保护接零的方法（3）安全用电的基本常识。第 6 周第 2 次课章节名称第五章一阶电路的暂态分析1.暂态过程与换路定则2.RC 零输入响应3.RC 零状态响应教学方法及手段讲授法、讨论法、问答法PPT+教材+黑板板书教学目的及要求1.掌握电阻、电感、电容暂态的伏安特性2.掌握换路规则3.理解掌握并会对

36、 RC 电路进行暂态分析4.理解并掌握零输入响应和零状态响应概念及求解方法教学重点及难点1.换路规则2.RC 电路的暂态分析3.零输入响应和零状态响应的求解方法教学媒介教科书、板书、多媒体教 学 主 要 内 容（可另附页）时间分配备注一、复习提问，导入新课回顾高中阶段电感的自感现象对小灯泡亮灭的影响，引入暂态过程的概念，导入新课。本节课主要内容：1.暂态过程与换路定则2.RC 零输入响应3.RC零状态响应二、教学设计思政引例问题导入启发思考知识点解析例题分析及互动构建知识总结及拓展第四章一阶电路的暂态分析（一）暂态过程与换路定则1.电路的暂态分析电阻性电路中，当接通电源或断开电源时电路立即进入

37、稳定状态(稳态)。所谓稳态是指电路的结构和参数一定时，电路中电压、电流不变。但是，当电路中含有储能元件(电感或电容)时，由于物质所具有的能量不能跃变，所以在发生换路时(指电路接通、断开或结构和参数发生变化)，电路从一个稳定状态变化到另一个稳定状态一般需要经过过渡状态才能到达。由于过渡状态所经历的时间往往很短，故又称暂态过程。本节先讨论R、L、C 的特征和暂态过程产生的原因，而后讨论暂态过程中电压、电流随时间变化的规律。（1）电阻元件电阻将全部电能消耗掉，转换成热能。R是耗能元件（2）电感元件线圈中产生感应电动势为tiLtNeLdddd电压电流关系u+eL=0，tiLeuLdd在直流稳态时，电感

38、相当于短路。瞬时功率tiLiuipddp0，L把电能转换为磁场能，吸收功率。p0，L把磁场能转换为电能，放出功率。储存的磁场能20021ddLitLituitt，L是储能元件（3）电容元件uqC，1pF=1012F当通过电容的电荷量或电压发生变化时，则在电容中引起电流tuCtqidddd在直流稳态时，I=0，电容隔直流。储存的电场能20021CuCuduuidtut，C是储能元件2.储能元件和换路定则换路：引起电路工作状态变化的各种因素。如：电路接通、断开或结构和参数发生变化等。电路中含有储能元件(电感或电容)，在换路瞬间储能元件的能量不能跃变，即电感元件的储能221LLLiW 不能跃变，电容

39、元件的储能221CCCuW 不能跃变，否则将使功率达到无穷大。电路的暂态过程就是由于储能元件的能量不能跃变而产生的。设t=0为换路瞬间，而以t=0表示换路前的终了瞬间，t=0+表示换路后的初始瞬间。换路定则用公式表示为：iL(0+)=iL(0)，uC(0+)=uC(0)【例 1】如图所示。10 ASIm，131 kRR，22 kR。当0t 时将开关S闭合，求换路后瞬间各元件上的电压及各支路电流值（设换路前电路已处于稳态）。解：由题意在0t时电路已处于稳态，电容不能通过直流电流可视为断路，而电感两端不存在直流电压可视为短路。由此可画出0t时电路如图（a）所示。由图（a）所示电路可算出1313(0

40、)5 VCSR RuIRR113(0)5 mALSRiIRR根据换路定律，可得(0)(0)5 VCCuu(0)(0)5 mALLii据此可画出0t时的等效电路，如图（b）所示。根据KCL、KVL和欧姆定律，由图（b）计算出其他初始值，数据列于表中。表初始值（二）RC电路的暂态分析零状态响应：所谓RC电路的零状态，是指换路前电容元件未储有能量，即uC(0-)=0。在此条件下，由电源激励所产生的电路的响应，称为零状态响应。零输入响应：所谓RC电路的零输入，是指无电源激励，输入信号为零。在此条件下，由电容元件的初始状态uC(0+)所产生的电路的响应，称为零输入响应。全响应：所谓RC电路的全响应，是指

41、电源激励和电容元件的初始状态uC(0+)均不为零时电路响应，也就是零状态响应与零输入响应两者叠加。（1）零状态响应CCCutuRCuRiUdd上式通解有两个部分，特解Cu和补函数Cu。特解取电路的稳态值，即UuuCC)(。补函数是齐次微分方程0ddCCutuRC通解，其形式为ptCAue 代入上式，得特征方程01RCp，其根为11RCp。通解由于换路前电容元件未储能，即uC(0+)=0，则A=-U，于是得uC零状态响应表达式。时间常数决定电路暂态过程变化的快慢物理意义：当t=时uC=U(1e-1)=U(10.368)=0.632U所以时间常数等于电压uC增长到稳态值U的63.2%所需的时间。（

42、2）零输入响应实质：RC电路的放电过程换路前电路已处于稳态UuC)0(t=0时，电容C经电阻R放电0ddCCutuRC通解形式为ptAuCe其特征方程是RCp+1=0解得RCp1所以RCtCAue，然后由初始值确定积分常数A，uC(0+)=uC(0)=U，uC()=0，则A=U。故零输入响应表达式为：tCRCtCuUue)0(e，t0当t=时，uC=36.8%U电容电压uC从初始值按指数规律衰减，衰减的快慢由RC决定。越大，曲线变化越慢，uC达到稳态所需要时间越长。暂态时间理论上认为t、uC0电路达稳态工程上认为t=(3-5)、uC0电容放电基本结束，uC达到稳态值三、小结与讨论1.暂态过程与

43、换路定则2.RC零输入响应3.RC零状态响应讨论：（1）在RC电路中，欲使瞬态过程进行速度不变而又要使初始电流小些，电容和电阻应该怎样选择？（2）理论上瞬态过程需要多长时间？而在工程实际中，通常认为瞬态过程大约为多长时间？（3）时间常数的大小对瞬态过程有什么影响？为什么？讨论、思考题及作业（1）电路暂态过程产生的原因是什么？（2）换路定则的理论依据是什么？（3）如果一个电感元件两端电压为零，其储能是否一定等于零？电容元件的电流为零，其储能是否一定为零？课后总结及教学反思（1）换路定则、初始值与稳态值的计算（2）零状态响应的求解方法。（3）零输入响应的求解方法。第 7 周第 1 次课章节名称第五

44、章一阶电路的暂态分析1.RC电路的全响应2.一阶电路的三要素法3.RL电路的响应教学方法及手段讲授法、讨论法、问答法PPT+教材+黑板板书教学目的及要求1.理解掌握全响应概念和求解方法。2.掌握三要素法求解一阶电路的全相应3.掌握 RL 电路暂态分析方法教学重点及难点1.全响应概念和求解。2.三要素法求解一阶电路的全相应教学媒介教科书、板书、多媒体教 学 主 要 内 容（可另附页）时间分配备注一、复习提问，导入新课提问回顾上节课内容。电路的暂态过程有哪些现象,换路定则适用于求解那些物理量。如何求解电路零状态响应与零输入响应。导入新课。本节主要内容：1.RC电路的全响应2.一阶电路的三要素法3.

45、RL电路的暂态分析二、教学设计思政引例问题导入启发思考知识点解析例题分析及互动构建知识总结及拓展第四章一阶电路的暂态分析（一）一阶RC电路的全响应电源激励、储能元件的初始能量均不为零时，电路中的响应。根据叠加定理：全响应=零输入响应+零状态响应全响应=稳态分量+暂态分量，t0（二）三要素法在直流电源激励的情况下，一阶线性电路微分方程解的通用表达式：tffftfe)()0()()(利用求三要素的方法求解暂态过程，称为三要素法。一阶电路都可以应用三要素法求解，在求得f(0+)、f()和的基础上，可直接写出电路的响应(电压或电流)。一阶电路的概念：仅含一个储能元件或可等效为一个储能元件的线性电路，且

46、由一阶微分方程描述，称为一阶线性电路。求解方法：（1）经典法：根据激励(电源电压或电流)，通过求解电路的微分方程得出电路的响应(电压和电流)。（2）三要素法响应中“三要素”的确定(1)稳态值f()的计算求换路后电路中的电压和电流，其中电容C视为开路，电感L视为短路，即求解直流电阻性电路中的电压和电流。(2)初始值f(0+)的计算1)由t=0电路求uC(0)、iL(0)2)根据换路定则求出)0()0()0()0(LLCCiiuu3)由t=0+时的电路，求所需其他各量的u(0+)或i(0+)在换路瞬间t=(0+)的等效电路中：(1)若uC(0)=U00，电容元件用恒压源代替，其值等于U0；若uC(

47、0)=0，电容元件视为短路。(2)若iL(0)=I00电感元件用恒流源代替，其值等于I0；若iL(0)=0，电感元件视为开路。若不画t=(0+)的等效电路，则在所列t=0+时的方程中应有uC=uC(0+)、iL=iL(0+)。（3）时间常数的计算（4）对于一阶RC电路CR0，对于一阶RL电路0RLR0为换路后的电路除去电源和储能元件后，在储能元件两端所求得的无源二端网络的等效电阻。（三）RL电路的暂态分析1.零状态响应tiLRiUdd通解为tLRARUiii e，在t=0+时，初始值i(0+)=0，则A=-U/R所以)e1(ettRURURUi，其中RL2.零输入响应tIie0【例 1】如图所

48、示。开关S合在1端，电路已处于稳定状态。已知11 kR，22 kR，35 kR，1 FC，电流源5 mASI。当t=0时，将开关S从1端合向2，求换路后（0t）电容器上电压Cu及电流i。解：（1）求初始值。换路前，电路已处于稳定状态，电容相当于断路，所以，电容电压就等于电阻2R两端的电压，即2(0)10 VCSuI R根据换路定律(0)=(0)10 VCCuu（2）求稳态值。换路后，电容通过电阻3R放电，最后到达稳态（t ）时，电容上的电压全部放完，即()0Cu（3）求电路的时间常数。电路的时问常数由换路后的电路确定，即335 10 sR C根据三要素法的公式，可求得200=()(0)()10

49、 VttCCCCutuuuee()200C2 mAtduiCedt【例 2】图示电路，已知118 VU，28 VU，124 kRR，50 FC，0t 时开关S在1的位置且电路已处于稳态，0t 时，开关由1合到2的位置，用三要素法求换路后（0t）电容器上电压Cu。解：（1）确定初始值。先根据换路定律求(0)Cu。由题意，0t 时开关S在1的位置且电路已处于稳态，故有2112(0)9 VCRuURR，根据换路定律，得(0)=(0)9 VCCuu（2）确定稳态值。当0t 开关由1合到2的位置，电路达到稳态时，电容器相当于断路，所以2212()4 VCRuURR（3）确定时间常数。电路的时间常数由换路

50、后的电路确定。对于RC电路，RC，它由储能元件参数C和电阻R决定。121212(/)0.1 sR RRR CCRR（4）将以上求出的三要素值代入快速公式（5.3.2），得10(45)VtCue【例 3】图示电路，已知6 VU，110 kR，220 kR，1000 pFC，开关S已打开很久，在0t 时将开关S合上，求0t 时Cu、Ou及电流i。解：（1）确定初始值。先根据换路定律求(0)Cu。由题意，开关S已打开很久，故有(0)0Cu，根据换路定律，得(0)=(0)0CCuu再根据(0)Cu来求(0)Ou和(0)i。因为(0)=0Cu，即换路后电容器相当于短路，所以(0)=6 VOuU2(0)0