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电工电子技术教案授课教师：姚大杰 授课班级：14机制 14机制（对口)20152016第二学期2教 学 内 容注意点手写课前互动：试想如果没有电,会给同学们哪些不便？由问题引出下面内容：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 电路的基本概念与基本定律电路：电流流通的路径.直流电路：由直流电源供电的电路。1.1 电路作用与电路模型一、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.电路三部分组成教 学 内 容注意点手写 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。1.2 电路的物理量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教 学 内 容注意点手写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。参考方向选取教 学 内 容注意点手写（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教 学 内 容注意点手写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 容注意点手写结论：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 容注意点手写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： 小结：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的意义教 学 内 容注意点手写复习： 1、电动势与电压的区别;2、1度电的概念？ 1.3 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教 学 内 容注意点手写【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 容注意点手写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教 学 内 容注意点手写(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 容注意点手写【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15】：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教 学 内 容注意点手写解:等效电阻【例3】：如图，已知,求等效电阻。解： 等效电阻小结：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152、课外选作题：电路等效电阻的求解教 学 内 容注意点手写 教 学 内 容注意点手写再次提醒:1、电阻的串、并联特点；2、分压、分流公式. 1.4 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教 学 内 容注意点手写上式表明：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。教 学 内 容注意点手写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：或教 学 内 容注意点手写复习提问：电路有载工作、开路与短路的特点。 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教 学 内 容注意点手写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: 注意符号规定教 学 内 容注意点手写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18】：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 容注意点手写二、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教 学 内 容注意点手写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的推广应用教 学 内 容注意点手写【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： 小结：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P29 习题8-12提醒何为网孔5教 学 内 容注意点手写复习提问：KCL，KVL？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 容注意点手写复习：1、基本物理量电压2、基本物理量-电动势 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 容注意点手写【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，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.58教 学 内 容注意点手写前面用了大量的课时讲解了直流电路的相关概念，对于具体电路应该如何去分析呢?第二章 线性电路分析方法问题的提出：求图示电路中支路电流i1i6（各支路电压与电流采用关联参考方向），用2b法求解电路。问题：要想求解电路所列方程数多,复杂电路难以下手,如何简化方法？ 2.1 支路电流法概念:以各支路电流为未知量列写电路方程分析电路的方法。以上图为例：支路数 b=6,节点数 n=4(1)取支路电流 i1 i6为独立变量，并在图中标定各支路电流参考方向；支路电压u1 u6的参考方向 与电流的方向一致（图中未标出）。（2)根据KCL列各节点电流方程节点 1 i1 + i2 i6 =0节点 2 i2 + i3 + i4 =0节点 3 i4 i5 + i6 =0节点4 i1 i3 + i5 =0 可以证明：对有n个节点的电路，独立的KCL方程只有n1个 。 节点 1 i1 + i2 i6 =0节点 2 i2 + i3 + i4 =0节点 3 i4 i5 + i6 =0节点4为参考节点.理解概念教 学 内 容注意点手写(3） 选定bn+1个独立回路， 根据KVL列写回路电压方程。 回路1 u1 + u2 + u3 = 0回路2 u3 + u4 u5 = 0回路3 u1 + u5 + u6 = 0用支路电流表出支路电压u1 =R1i1, u4 =R4i4，u2 =R2i2， u5 =R5i5，u3 =R3i3，u6 = uS+R6i6代入可得:R1 i1 + R2 i2 + R3 i3 = 0;R3 i3 + R4 i4 R5 i5 = 0； R1 i1 + R5 i5 + R6 i6 uS = 0 总结：支路法的一般步骤: （1） 标定各支路电流(电压)的参考方向; (2） 选定（n1)个独立节点，列写KCL方程；（3） 选定b（n1）个独立回路,列写KVL方程；（4）求解上述方程,得到b个支路电流。 2。2 节点电压法节点电压法:以节点电压为未知变量列写电路方程分析电路的方法.举例说明：（1） 选定参考节点，标明其余n1个独立节点的电压。（2）列KCL方程：i1+i2+i3+i4=iS1iS2+iS3,-i3i4+i5=iS3 （1） 将支路电流用节点电压表出：，将5式代入（1)着重支路法的步骤教 学 内 容注意点手写进一步整理得： （2）（3） 求解上述方程得节点电压。式（2)可化为： 该式为标准形式的节点电压方程总结：节点电压求解电路的一般步骤：（1）选定参考节点,标定n-1个独立节点；（2)对n-1个独立节点，以节点电压为未知量，列写其KCL方程;（3）求解上述方程，得到n1个节点电压；（4）求各支路电流.2.3 叠加定理叠加定理：在线性电路中，任一支路电流（或电压）都是电路 中各个独立电源单独作用时，在该支路产生的电流（或 电压）的代数和。单独作用：一个电源作用，其余电源不作用.例：用叠加定理求图中电压u。教 学 内 容注意点手写（1) 10V电压源单独作用,4A电流源开路 u =4V （2） 4A电流源单独作用,10V电压源短路 u= 42。4= 9.6V 共同作用:u=u +u= 4+( 9.6）= 5.6V 应用叠加定理时注意以下几点：1. 叠加定理只适用于线性电路求电压和电流；不能用叠加定理求功率（功率为电源的二次函数);不适用于非线性电路。2. 应用时电路的结构参数必须前后一致.3。 不作用的电压源短路；不作用的电流源开路。4。 含受控源（线性)电路亦可用叠加，受控源应始终保留。5. 叠加时注意参考方向下求代数和。2.4戴维南定理1、 几个名词：（1） 端口 端口指电路引出的一对端钮,其中 从一个端钮（如 a a）流入的电流一定等于从另一端钮(如b）流出的电流。 （2） 一端口网络网络与外部电路只有一对端钮的连接。2、 戴维南定理:任何一个含有独立电源、线性电阻和线性受控源的一端口,对外电路来说，可以用一个电压源（Uoc) 和电阻Ri的串联组合来等效替代；此电压源的电压等于外电路断开时端口处的开路电压，而电阻等于一端口中全部独立电源置零后的端口等效电阻。 掌握节点电压法、叠加法、戴维南定理分析方法教 学 内 容注意点手写小结：（1）戴维南等效电路中电压源电压等于将外电路断开时的开路电压Uoc，电压源方向与所求开路电压方向相同。（2）串联电阻为将一端口内部独立电源全部置零（电压源短路,电流源开路）后，所得一端口网络的等效电阻。等效电阻的计算方法：a。 当网络内部不含有受控源时可采用电阻串并联的方法计算；b。 端口加电压求电流法或加电流求电压法（内部独立电源置零)。c。 等效电阻等于端口的开路电压与短路电流的比（内部独立电源保留). （3） 当一端口内部含有受控源时，控制支路与受控源 支路必须包含在被等效变换的同一部分电路中.例：电路如下图所示,求电压UR化简为：（1） 求开路电压UocUoc=6I+3I ，I=9/9=1A ,从而求出Uoc=9V布置作业：教材P37习题5-10教 学 内 容注意点手写复习提问：正弦函数的波形导入新课：第三章 正弦交流电路3。1 正弦量的基本概念一、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 容注意点手写频率：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 容注意点手写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：。小结：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。初相范围教 学 内 容注意点手写提问：1、正弦交流电的三要素；2、瞬时值表达式的书写。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 容注意点手写【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 容注意点手写【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，。小结：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P69习题2-8正弦量的相量图表示法教 学 内 容注意点手写复习提问: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:3.2 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 容注意点手写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 容注意点手写解：【例】:已知某白炽灯额定值为，其两端所加电压为，求、和.解：教 学 内 容注意点手写3、无功功率电容与电源之间只是进行能量的交换而不消耗功率，其能量的交换也用无功功率来衡量.无功功率用表示,单位为(乏）。【例】：一个电容量的电容接到的交流电源上，试求：（1）容抗；(2）电流有效值；(3）电流的瞬时值表达式；(4）电路的无功功率. 解：（1）（2)(3）(4)无功功率的求解教 学 内 容注意点手写复习提问：1、纯电阻电路电压、电流的关系和功率的求解公式；2、纯电感电路电压、电流的关系和功率的求解公式；3、纯电容电路电压、电流