电工基础教案

柳州职业技术学院教案2009~20010学年度上学期课程名称：电工基础授课教师：黎艺华课程所属系（部）：电子电气工程系课程名称：电工基础授课班级：2009应用电子1、2班；20XX级通信技术1班课程类型：理论、实践一体化总学时：72学时（理论教学：50学时；实践教学：30学时）学分：4使用教材：《电路基础》主编王慧玲高等教育出版社20XX年4月第一版教学方法、手段：1、理论教学以面授为主，注意培养学生的应用能力，针对学生的实际情况分阶段学习进行教学，并要求学生做一定量的习题。2、实践教学应与理论教学内容配合，在老师指导下让学生自己动手做有关实验。考核方式：（考试）布置作业6～8次，以书面作业形式为主，结合学生平时的表现及课堂提问考核，其成绩占总成绩20％左右。阶段测试1次，其成绩占总成绩20％左右做7-9个技能实训项目，期末进行操作考核，结合学生做实训的表现及完成实训报告的情况考核，其成绩占总成绩30％左右。期末理论考试，其成绩占总成绩30％左右。主要参考书目：1、《电路基础》王慧玲主编高等教育出版社20XX年2、《电路及磁路》蔡元宇主编高等教育出版社1993年3、《电路基础》于占河主编电子工业出版社20XX年4、《电路基础》王辉主编电子工业出版社20XX年5、《电工基础》叶国泰主编机械工业出版社1991年6、《电工仪表与测量》主编文春帆高等教育出版社课题1：第一章电路的基本概念和基本定律§1-1电路和电路模型§1-2电路的基本物理量教学目的与要求：1、了解本门课程的基本内容及学习方法

2、了解电路模型的概念

3、掌握电压、电流的参考方向的表示方法

4、掌握吸收、发出功率的表达式和计算方法教学重点：电压、电流的参考方向及表示方法；功率的表达式和计算方法授课时数：2学时教学过程及内容：

§1-1电路和电路模型一、电路1.电路：由电路器件（如晶体管）和电路部件（如电阻、电容、电感）相互连接而成的实际电路，具有传输电能、处理信号、测量电能、存贮信息等功能。2.电气图：采用标准图形符号绘出表明各电路器件相互连接关系的图。激励：施加的信号（电源）响应：需要的输出（电压和电流）3.重要假设：电路尺寸远小于电路工作时电磁波的波长。实际电路的尺寸相差甚大。电力系统和通讯系统可能跨越省界、国界、甚至洲际；而集成芯片不大于指甲，有数以万计的晶体管相互连接。4.电路理论：计算电路中各器件的端子电流和端子间电压。二、电路模型1.理想电路元件（集总元件）：具有确定的电磁性质的假想元件，是一种理想化的模型并具有精确的数学定义，是组成电路模型的最小单元。2.电路模型：由理想元件及其组合近似地代替实际的器件构成与实际电路相对应的电路模型。3.建模：用理想电路元件及其组合模拟实际器件。建模时必须考虑工作条件，并按不同精确度的要求把给定情况下的主要物理现象及功能反映出来。电路模型取得恰当，按抽象电路分析计算所得结果与对应的实际电路中测量所得结果基本一致。§1-2电路的基本物理量一、电流的参考方向1.电流：带电粒子有秩序的移动形成电流。电流强度：单位时间内通过导体横截面的电量。2.电流的实际方向:正电荷运动方向。①难以预先判定；②不断改变直流：大小和方向不随时间变化。交流：大小和方向都随时间变化。3.电流的参考方向：事先任意假定的正方向，用箭标表示。，，电流的实际方向与参考方向相同；，，电流的实际方向与参考方向相反；例1-1：每秒10库的正电荷在导线中由转移，1)，若参考方向由，求2)，若参考方向由，求；3)，若电荷改为负电荷，结果又如何？解：实际方向1)：参考方向，；2)：参考方向，；3)：此情形下，即负电荷由等效于正电荷由，实际方向为，如参考方向，；如参考方向，则。二、电压的参考方向1.电压：，两点间的电压表明了单位正电荷由点转移到点所获得或失去的能量。2.电压的实际方向：高电位指向低电位的方向。①不易预先判定；②不断改变3.电压的参考方向：事先假定的电压极性,用“+”“-”符号表示。，,电压的实际极性与参考极性相同；，,电压的实际极性与参考极性相反。例1-2：元件两端电压为1V，正电荷由元件的点移向点，获得能量，试标出电压的真实极性。解：选定参考极性分别如下图中和，则正电荷由，获得能量，电压真实极性应为，，故。三、关联参考方向电压、电流具有相同的正方向。四、国际单位制（SI制）电流：（安培）（毫安）（微安）（纳安）（千安）电压：（伏特）（毫伏）（微伏）（千伏）电荷：（库仑）功率：（瓦特）（毫瓦）（千瓦）能量：（焦耳）词头：（，兆）（k千）(毫)（微）（，纳）五、电功率和能量如果在时间内由有正电荷转移，且为电压降，其值为,失去的电能，则消耗的功率吸收的能量若电压、电流为关联参考方向，则若电压、电流为非关联参考方向，则与P5最下面定义有区别！例1-3：在例1-2中，若电流均为，且均由流向，该元件吸收或产生的功率为何？若元件产生的功率为,求电流.解：①设电流的参考方向由，则，故吸收非关联参考方向吸收关联参考方向②设电流的参考方向由，则实际方向实际方向课堂练习：P81-2-1；1-2-3；1-2-4课后小记：课题2：§1-3电阻元件§1-4电源元件

教学目的与要求：

1、熟练掌握电阻元件电压电流关系

2、熟练掌握独立电源元件的特性教学重点与难点：电阻元件电压电流关系

授课时数：2学时教学过程及内容：§1-3电阻元件伏安关系VAR(VOLTAmpereRelation)：元件电压与电流之间的关系，也有称电压电流关系VCR(VoltageCurrentRelation)。1.电阻元件：一种对电流呈现阻力的元件，沿电流流动的方向有电压降，任何时刻其两端的电压与电流的关系服从欧姆定律。欧姆定律(Ohm'slaw)，关联参考方向，电压、电流为非关联参考方向时线性电阻元件的伏安特性曲线在平面（平面）上，是一条经过坐标原点的直线。若某一个二端元件，在任一时刻电压和电流之间存在代数关系，可由平面（或平面）上一条曲线决定，则此二端元件称为电阻元件。（线性电阻直线；非线性电阻曲线）任一时刻，电阻电压（或电流）是由同一时刻的电流（或电压）所决定，故电阻元件也称为“无记忆元件”2.线性电阻的开路和短路1）开路：电阻上不论其电压多大，其电流恒等于零。2）短路：电阻内不论其电流多大，其端电压恒等于零。3.电阻元件的电功率电压、电流为关联参考方向时如果（负电阻），则，产生功率，利用电子电路可实现。无源元件吸收的能量例1-4：电阻元件：为关联参考方向，试绘出伏安特性，并求。4.线性时变电阻、非线性非时变电阻、非线性时变电阻§1-4电压源和电流源一、电压源1.电压源具有两个基本性质（1）电压源的端电压是定值（直流电压源）或是一定的时间函数;（2）电压源的电流可是任意值。2.电压源时刻的伏安特性曲线：是一条平行于轴且纵坐标为的直线，电压源端电压与电流大小无关。a,直流电压源：b,正弦电压源：c,方波电压源：3.电压源的功率电流从电压源低电位处流向高电位处，电压源发出功率；电流从电压源高电位处流向低电位处，电压源吸收功率；如果电压源的电压和流过电压源的电流取非关联参考方向，则4.电压源处于开路:电压源不接外电路，。电压源相当于短路：电压源电压，伏安特性为平面上的电流轴（理想电压源不允许短路）。5.实际的电压源：其端电压会随着电流的增大而减小。二、电流源1.电流源的两个基本性质（1）电流源的电流是定值或是一定的时间函数;（2）电流源的电压可为任意数值。2.电流源时刻的伏安特性曲线：是一条平行于轴且纵坐标为的直线，电流源电流与端电压大小无关。直流电流源：正弦电流源：3.电流源的功率如果电流源电流和电压的参考方向为非关联参考方向，则4.电流源两端短路：端电压，为短路电流。电流源相当于开路：电流源，伏安特性为平面上的电压轴（理想电流源不允许开路）。5.实际的电流源：光电池，恒流源（电子电路实现）。课堂练习：1-4-1;1-4-3课后小记：课题3：§1-5基尔霍夫定律

教学目的与要求：

1、理解并掌握支路、节电、回路、网孔等概念2、牢固掌握基尔霍夫定律并能熟练运用重点与难点：基尔霍夫定律及运用

授课时数：2学时教学过程及内容：§1-5基尔霍夫定律支路(branch)：每一个二端元件（也可将多个元件的串联组合视为支路）；结点(node)：支路的连接点（三条或三条以上支路的连接点）；回路(loop)：由支路构成的闭合路径；网孔(mesh)：回路内部不另含支路的回路；网络(network)：含元件较多的电路。各个支路电流和支路电压受到的两类约束元件特性造成的约束；“拓扑”约束，由基尔霍夫定律体现（取决于元件的相互联接方式）；电荷守恒和能量守恒运用到集总电路可以得到基尔霍夫的两个定律。一、基尔霍夫电流定律（Kirchhoff'scurrentlaw）1.对于任一集总电路中的任一结点，在任一时刻，流出（或流进）该结点的所有支路电流的代数和为零。为流出（或流进）结点的第条支路的电流，为结点处的支路数。2.可推广应用于广义结点（任一假设封闭面包围的一部分电路）。3.是电荷守恒定律的具体体现，反映了电流的连续性。4.表达了支路电流间的约束关系，与电路元件性质无关。例1-9：已知结点处求解：∵或)∴①各项前的正负符号取决于电流参考方向对结点的相对关系；②数值的正负号说明参考方向与实际方向之间的关系。二、基尔霍夫电压定律（Kirchhoff'svoltagelaw）1.对于任一集总电路中的任一回路，在任一时刻，沿着该回路的所有支路电压降的代数和为零为回路中的第条支路电压，为回路中支路数。确定回路绕行方向；凡参考极性所表示的电压降方向与绕行方向一致取“+”，否则取“-”。例1-10：已知图示回路中各元件电压分别为：求。解：确定回路绕行方向：顺时针∴①各项前正负符号取决于该电压降的参考方向与所选绕行方向是否一致；②数值的正负号说明参考方向与实际方向是否一致。2.反映了电路中各支路电压间的约束关系，KVL与电路元件的性质无关。3.可推广应用于假想回路（具体支路与未知电压构成的回路）。例1-11：试求下图中电压，其中。解：回路绕行方向：顺时针∴4.任何两点间的电压与计算时所选择的路径无关。例1-12：试求例1-10中。解：或5.是能量守恒定律在集总电路中的具体反映，反映了电位的单值性。∵ ∴ ∴说明：①是电流约束，是电压约束；②、是“拓扑”约束，是连接方式的约束，与元件性质无关；③、仅适用于集总电路（即不论元件是线性的、非线性的、时变的、非时变的），不适用于分布电路。验证KCL(例1-6P17)。应用、求电压(例1-7P18)。课堂练习：P191-5-1；1-5-4；1-5-5作业：P271-10；1-17课后小记：课题4：§1-6电路的工作状态§1-7电路中电位分析

教学目的与要求：

1、掌握电路在开路、短路和额定工作状态时的特征

2、熟练掌握电路中电位的分析及计算方法教学重点：电路中电位的分析及计算授课时数：2学时教学过程及内容：§1-6电路的工作状态

电路的几种状态：电路在工作时有三种工作状态，分别是通路、短路、断路。1.通路（有载工作状态）如图1-12所示，当开关S闭合，使电源与负载接成闭合回路，电路便处于通路状态。在实际电路中，负载都是并联的，用RL代表等效负载电阻。电路中的用电器是由用户控制的，而且是经常变动的。当并联的用电器增多时，等效电阻RL就会减小，而电源电动势E通常为一恒定值，且内阻R0很小，电源端电压U变化很小，则电源输出的电流和功率将随之增大，这时称为电路的负载增大。当并联的用电器减少时，等效负载电阻RL增大，电源输出的电流和功率将随之减小，这种情况称为负载减小。可见，所谓负载增大或负载减小，是指增大或减小负载电流，而不是增大或减小电阻值。电路中的负载是变动的，所以，电源端电压的大小也随之改变。电源端电压U随电源输出电流I的变化关系，即U=f（I）称为电源的外特性，外特性曲线如图1-13所示。根据负载大小，电路在通路时又分为三种工作状态：当电气设备的电流等于额定电流时称为满载工作状态；当电气设备的电流小于额定电流时，称为轻载工作状态；当电气设备的电流大于额定电流时，称为过载工作状态。P21例1-92.断路所谓断路，就是电源与负载没有构成闭合回路。在图1-12所示电路中，当S断开时，电路即处于断路状态。断路状态的特征是：负载电流I=0P20例1-83.短路所谓短路，就是电源未经负载而直接由导线接通成闭合回路，如图1-14所示。图中折线是指明短路点的符号。短路的特征是：R=0，U=0PL=0PE=I2SR0(电源内阻消耗功率)因为电源内阻R0一般都很小，所以短路电流IS总是很大。如果电源短路事故未迅速排除，很大的短路电流将会烧毁电源、导线及电气设备，所以,电源短路是一种严重事故,应严加防止。为了防止发生短路事故，以免损坏电源，常在电路中串接熔断器。熔断器中装有熔丝。熔丝是由低熔点的铅锡合金丝或铅锡合金片做成的。一旦短路，串联在电路中的熔丝将因发热而熔断，从而保护电源免于烧坏。§1-7电路中电位分析

在电路中要求得某点的电位值，也必须在电路中选择一个参考点，这个参考点叫零电位点。零电位点可以任意选择。在电工技术中，为了工作安全，通常把电路的某一点与大地连接，称为接地。这时，电路的接地点就是电位等于零的参考点。它是分析线路中其余各点电位高低的比较标准，用符号“⊥”表示。电路中某点的电位，就是从该点出发，沿任选的一条路径“走”到参考点所经过的全部电位降的代数和。计算电位的方法和步骤如下：(1)选择一个零电位点，即参考点。(2)标出电源和负载的极性：按E的方向是由负极指向正极的原则，标出电源的正负极性，设电流方向，将电流流入端标为正极，流出端为负。(3)求点A的电位时，选定一条从点A到零电位点的路径，从点A出发沿此路径“走”到零电位点，不论一路经过的是电源，还是负载，只要是从正极到负极，就取该电位降为正，反之就取负值，然后，求代数和。以图1-25电路为例，点D是参考点，各电源的极性和I的方向如图所示，求点A的电位时有三条路径沿AE1D路径：VA=E1沿ABD路径：VA=I1R1+I3R3+E3沿ABCD路径：VA=I1R1+I2R2-E2显然，沿AE1D路径计算点A电位最简单，但三种计算方法的结果是完全相同的。例1.5在图1-26所示电路中，若R1=5Ω，R2=10Ω，R3=15Ω，E1=180V，E2=80V，若以点B为参考点，试求A、B、C、D四点的电位VA、VB、VC、VD，同时求出C、D两点之间的电压UCD，若改用点D作为参考点再求VA、VB、VC、VD和UCD。解①根据基尔霍夫定律列方程:I1+I2－I3=0(节点A)I1R1+I3R3=E1(回路CABC)I2R2+I3R3=E2(回路DABD)解方程组得：I1=12A,I2=－4A,I3=8A②若以点B为参考点，则VB=0VA=I3R3=8×15=120VVC=E1=180VVD=E2=80VUCD=VC－VD=180－80=100V③若以点D为参考点，则VD=0VA=-I2R2=-(-4)×10=40VVB=－E2=－80VVC=I1R1-I2R2=12×5-(-4)×10=100VUCD=VC－VD=100-0=100V课堂练习：P221-6-4；P241-7-1；1-7-2；1-7-3作业：P251-2；1-23课后小记：课题5：第二章直流电阻电路的分析§2-1电阻的串联、并联和混联电路§2-2电阻的星形与三角形联结及等效变换教学目的与要求：1.正确理解电路等效变换的概念2.熟练掌握电阻的串联、并联和混联电路的分析计算3.了解电阻的星形与三角形联结及等效变换

教学难点：电路等效变换的概念授课时数：2学时教学过程及内容：

§2-1电阻的串联、并联和混联电路一、电路的等效变换1.简化电路：用一个较为简单的电路替代原电路。等效电阻：其值决定于原电路中各阻值及其连接方式。2.替代条件：简单电路与原电路应有相同的伏安特性。3.等效：如果一个单口网络的伏安特性和另一个单口网络的伏安特性完全相同，则这两个单口网络N和是等效的。4.对外等效：两个网络可以具有完全不同的结构，但对任一外电路M来说，它们却具有完全相同的影响。例2-1：试简化含受控源的单口网络。解：∵∴①一个含受控源及电阻的单口网络和一个只含电阻的单口网络，一样可以等效为一个电阻（含受控源时，等效电阻可能为负值）；②含受控源、电阻及独立源的单口网络和含电阻及独立源的单口网络一样，可等效为电压源—串联电阻组合(戴维南定理)或电流源—并联电阻组合（诺顿定理）。二、电阻的串联和并联1．电阻串联直流电压表电路P31例2-12．电阻并联直流电流表电路P31例2-23.电阻的混联既有电阻串联又有电阻并联的电路称为电阻混联电路。对于电阻混联电路，可以应用等效的概念，逐次求出各串、并联部分的等效电路，从而最终将其简化成一个无分支的等效电路，通常称这类电路为简单电路；若不能用串、并联的方法简化的电路，则称为复杂电路。P34例2-4；2-5；对此种电路的处理方法可以归纳为三步：设电位点；画直观图；利用串、并联方法求等效电阻。§2-2电阻的星形与三角形联结及等效变换等效变换1.两个三端网络的等效如果和的关系完全相同，则三端网络和是等效的。2.型（型）网络的等效左侧形网络的伏安关系右侧形网络的伏安关系比较两式，可得若则；若则。例2-2：求下图所示电桥电路中电流I。解：利用等效变换公式可得最后等效电路如右上图，则利用等效变换求总电阻（例2-6P37）。课堂练习：P352-1-1作业：P702-4；2-5课后小记：课题6：§2-3电源的联结及两种实际电源模型的等效变换教学目的与要求：1.掌握电压源、电流源的串联和并联的概念2.熟悉电源的等效变换的应用教学重点：电源的等效变换的应用授课时数：2学时教学过程及内容：§2-3电源的联结及两种实际电源模型的等效变换一、电压源串联当个电压源串联时，可用一个电压源等效替代。 与同向取正，反之取负二、电流源并联当个电流源并联时，可用一个电流源等效替代。 与同向取正，反之取负注意：说明：①与电压源并联的任何一条支路(,和一般支路),均可仅用替代；与电流源串联的任何一条支路(,和一般支路),均可仅用替代；三、实际电源的两种模型及其等效变换1.实际电源的伏安特性2.实际电源的两种电路模型3.两种电源模型的等效变换欲使电压源模型的方程与电流源模型的方程具有完全相同的伏安特性，则应有;或，互换时，电压源电压的极性与电流源电流的方向要一致（保证对外部电路的影响相同，即要求VAR一致）。等效变换仅保证端子以外的电压、电流和功率相同,对内部并无等效可言!利用电源等效变换求电流（P40例2-7;2-8;2-9）。课堂练习：P432-3-2;2-3-3;2-3-4;P722-9作业:P722-10课后小记：课题7：§2-4支路电流法§2-6结点电压法教学目的与要求：掌握支路电流法及其应用掌握结点电压法及其应用教学重点：结点电压法及其应用授课时数:2学时教学过程及内容:§2-4支路电流法1.法以支路电压和电流为电路变量，共有个未知量。按KCL列出（）个独立电流方程；按KVL列出（）个独立电压方程；按支路的电压、电流关系（VAR）列出个VAR方程；由个方程求解个未知量。2.支路电流法将个支路电压、电流关系（VAR）方程代入（）个KVL方程；消去支路电压变量，得到()个以支路电流表示的KVL方程，加上原有的（）个独立的结点电流方程；个方程求解个支路电流。将式（3）代入式（2）得式（1）和式（4）联立求解可得支路电流。3.KVL方程的一般形式1）为回路中第个支路电阻上的电压，参考方向与回路方向一致时，取“+”，否则，取“-”；2）为回路中第支路的电源电压（既包括电压源电压，也包括电流源引起的电压），当与回路方向一致时取“-”（因移到等号另一侧），否则取“+”。4.列写支路电流法电路方程的步骤选定各支路电流的参考方向；根据KCL对个独立结点列写电流方程；3）选取个独立回路（平面电路取网孔），指定回路的绕行方向，列出方程。应用举例P45例2-10;2-11§2-6结点电压法1.结点电压是一组完备的独立电压变量任选一个结点为参考点，其他结点到参考点的电压降，称为该结点的结点电压，共个；完备性：一旦求出了个结点电压，全部b条支路电压均可根据KVL随之确定，因一条支路必然关联两个结点。独立性：因沿任一回路的各支路电压如以结点电压表示，列写的KVL方程恒等于零，因此，就KVL来说，各结点电压彼此独立无关。图中所示回路：求结点电压需要根据及来列方程。2.求解过程及结点电压方程的普遍形式整理可得概括为一般形式或推广到个结点的电路，其结点方程的普遍形式为这里：①自电导连接到第个结点的全部电导之和；②互电导连接在结点和结点之间的电导之和的负值；③注入电流注入到第个结点的电流源电流的代数和；例：列出下图的结点电压方程。解：结点编号如图所示，则有用结点电压法求各支路电流（P50例2-14;2-15;2-16）4.电路中含有无伴电压源的情况：1）选无伴电压源的一端连接点作为参考点，则关于另一端的结点电压已知，无需再列方程！2）把无伴电压源的电流作为附加变量列入方程，增加结点电压与无伴电压源电压之间的关系。5.结点电压法的步骤①指定参考结点，其余结点对参考结点之间的电压就是结点电压；②列出结点电压方程（按普遍形式）。注意，自电导总为正，互电导总为负，另要注意注入电流前面的“+”、“-”号；③当电路中含有无伴电压源或受控源时按前述方法处理。课堂练习:P532-6-1作业：P732-17;2-18课后小记:课题8：§2-7叠加定理教学目的与要求：1、了解线性电路特点

2、熟练掌握叠加定理的应用教学重点：叠加定理的应用授课时数：2学时教学过程及内容：§2-7叠加定理1.线性电路线性元件+独立电源=线性电路独立电源是非线性单口元件，因其伏安特性曲线不是过原点的直线。独立电源是电路的输入，起着激励的作用，可使线性元件中出现电压和电流（响应），并且响应与激励之间存在线性关系。1）每个支路电流或支路电压都是多个激励共同作用产生的结果；2）每一项只与一个激励成比例，其比例系数为该激励单独作用，其余激励全部置零求出的比例系数；3）电流源置零时相当于开路，电压源置零时相当于短路。2.叠加定理线性电阻电路中，任一电压或电流都是电路中各个独立电源单独作用时，在该处产生的电压或电流的叠加。1)叠加定理仅适用于线性电路，不适用于非线性电路；2)叠加定理在线性电路分析中起着重要作用，线性电路中很多定理都与叠加定理有关；3)运用叠加定理计算电路时，如果有多个电源，可分组置零，不必单个置零；例：试用叠加定理求下图中Ix。解：电路中含有受控源时，受控源要始终保留，单独作用只能是独立电源。4)元件的功率不等于各电源单独作用时在该元件上所产生的功率之和，直接用叠加定理计算功率将失去“交叉乘积”项，因功率p不是电压u或电流i的线性函数；5)电路中存在受控源时，应用叠加定理计算各分电路时，要始终把受控源保留在各分电路中。6)叠加时各分电路中的电压和电流的参考方向可以取得与原电路中的相同。取和时，应注意各分量前的“+”“-”号。P55例2-18;2-19课堂练习：P562-7-2作业:P742-21课后小记：课题9：§2-8戴维南定理和诺顿定理§2-9最大功率传输定理教学目的与要求：练掌握戴维南定理及其应用了解诺顿定理掌握最大功率传输定理及其应用教学重点：戴维南定理及其应用授课时数：2学时教学过程及内容：§2-8戴维南定理和诺顿定理一、戴维南定理1.戴维南定理线性含源单口网络N，可等效为一个电压源串联电阻支路，电压源电压等于该网络N的开路电压,串联电阻等于该网络中所有独立源置为零值时所得网络的等效电阻。若线性含源单口网络的端口电压u和电流i为非关联参考方向，则其VAR可表示为2.戴维南定理的证明证明：根据替代定理，将M用电流源替代，再据叠加定理，端口处电压u和电流可叠加得到因此，从网络N的两个端钮a,b来看，含源单口网络可等效为一个电压源串联电阻的支路，其电压源电压为，串联电阻为。例1:试求下图中12k电阻的电流I。解：据戴维南定理，除12k电阻以外的部分可等效为电压源Uoc与电阻Req的串联组合例2:试用戴维南定理求下图RL的电流I。解：S1.求uoc（断开RL）S2.求Req（将电压源置零）例3：求下图所示电路的戴维南等效电路解：①只要得到线性含源单口网络的两个数据，开路电压uoc和短路电流isc，即可确定戴维南等效电路；②求含受控源的戴维南等效电路时，为了计及受控源的作用,通常采用先算开路电压uoc，再算短路电流isc的方法获得Req；③求含受控源电路的等效电阻Req时，也可采用§2-7中外加电压源求电流和外加电流源求电压的一般方法来解决；④对电路的某一元件感兴趣时（求其电压，电流，功率等）应用戴维南定理会带来很大方便。求戴维南等效电路（P59例2-20;2-21）二、诺顿定理诺顿定理：线性含源单口网络N，可以等效为一个电流源并联电阻的组合，电流源的电流等于该网络N的短路电流iSC，并联电阻Req等于该网络中所有独立源为零值时所得网络N0的等效电阻Rab。根据诺顿定理，线性含源单口网络的端口电压u和为非关联参考方向时，则其VAR可表示为①诺顿定理可由戴维南定理和等效电源定理推导出来；②只能等效为一个电流源的单口网络（Req=∞或Geq=0），只能用诺顿定理等效，不能用戴维南定理等效；同理，只能等效为一个电压源的单口网络（Req=0或Geq=∞），只能用戴维南定理等效，不能用诺顿定理等效。求诺顿定理等效电路（P61例2-22）§2-9最大功率传输定理令p有极值p取得极大值用戴维南等效电路或用诺顿等效电路最大功率传递定理：由线性单口网络传递给可变负载RL的功率为最大的条件是：负载RL应与戴维南（或诺顿）等效电阻相等。单口网络和它的等效电路，就其内部功率而言是不等效的，由等效电阻Req算得的功率一般不等于网络内部消耗的功率，因此，实际上当负载得到最大功率时，其功率传递效率未必是50%。例5:求下图中R为何值时能从电路中获得最大功率?解：可求出：uoc=4V,Req=20k,故R=Req=20k,可获得最大功率思考题：P622-8-2；P652-9-3课堂练习：P762-27课后小记：课题10：第三章正弦交流电路§3-1正弦交流电的基本概念教学目的与要求：1、掌握正弦量的概念2、掌握正弦量三要素的概念及求解方法3、掌握正弦量有效值的含义和计算教学重点：正弦量三要素的概念及求解方法授课时数：2学时教学过程及内容：§3-1正弦交流电的基本概念一、正弦量时变电压和电流：随时间变化的电压和电流。根据电压和电流瞬时值的正负号，结合参考方向便可确定电压或电流的真实方向。周期电压和电流：时变电压和电流的每个值在经过相等的时间后重复出现。周期T：波形（函数）重复出现所需的最短时间间隔，单位：秒(s)。频率f：单位时间内的循环（周期）数，单位：赫兹(Hz)。如果周期电压、电流的大小和方向都随时间变化，这种周期电压、电流便是交变的，称为交变电压、交变电流，亦称交流电流。正弦量：换时间按正弦规律变化的电压、电流等。也可用sin函数表示二、正弦量的三要素1.振幅：常量、最大瞬时值。2.角频率：每秒变化的弧度数，市电：3.初相位：初始相位角，一般情况下，时间的起点不一定恰好选在正弦波为正最大值的瞬间，则正弦电压应表示为初相反映了正弦波初始值的大小,正峰值位于纵轴左方，，正峰值位于纵轴右方，相位角表示了正弦波变化的进程。正弦波的三要素（振幅、频率、初相）是正弦量之间进行比较和区分的依据。例1：正弦交流电路中，，，试求：；；电流的大小及实际方向。解：例2：电压波形如下图所示，（1）试求；（2）用cos函数写出的表示式，（3）用sin函数写出的表示式。解：(1)(2)由坐标原点（即时间起点）到第一个正最大值所需时间2.5ms,所对应的角度为或三、有效值周期电流（电压）的有效值等于与其热效应相等的直流电流（电压）值。周期电流的有效值等于它的瞬时值的平方在一个周期内积分的平均值，再取平方根。正弦电流类似地；四、相位差两个同频率的正弦量的相角或相位之差。初相不同，表明它们随时间变化“步调”不可能一致。相位差等于初相之差，与时间无关，是区分两个同频率正弦量相角的重要标志。①；②；③；④；⑤。两个同频率正弦量的计时起点改变时，它们的初相也改变，但两者的相位差仍保持不变，相位差与计时起点的选择无关。例3：设有两个正弦电流，，问哪一电流滞后，滞后的角度是多少？解：P79例3-1；3-2；3-3课堂练习：P813-1-1；3-1-2；3-1-3课后小记：课题11：§3-2正弦量的相量表示法教学目的与要求：掌握复数的概念及计算方法掌握正弦量的相量表示法及计算方法教学重点：正弦量的相量表示法及计算方法授课时数：2学时教学过程及内容：§3-2正弦量的相量表示法一、复数的几种表示形式1.代数形式：2.三角形式：欧拉公式3.指数形式：4.极坐标形式：二、复数的运算1.相等若两复数的实部和虚部分别相等，则这两复数相等；若它们的模相等，辐角相等，则这两复数相等。2.加减运算复数的加减运算可以在复平面上用图形来表示。求复数之和的运算在复平面上符合平行四边形求和法则。3.乘法运算复数相乘时，其模相乘，其辐角相加。4.除法运算复数相除时，其模相除，其辐角相减。5.旋转因子①②例1：设。解：三、相量法的基础1.相量：表征正弦时间函数的复值常数。其中，，是一个与时间无关的复值常数，其模为该正弦电压的振幅，辐角为该正弦电压的初相。2)相量只能表征或代表正弦波,并不等于正弦波！3)相量图：相量在复平面上可用有向线段表示，相量在复平面上的图示称为相量图。2.旋转相量：1)是一个随着时间推移而旋转的因子，它在复平面上是以原点为中心，以角速度不断逆时针旋转的复数（模为1）。2)相量与的乘积，则是时间t的复值函数，在复平面上可用以恒定角速度逆时针方向旋转的相量表示。3）旋转相量在实轴上的投影，即为同一时刻正弦量的瞬时值。例2：试写出代表下列三个正弦电流的相量并绘相量图，，。解：例3：已知，试写出它们所代表的正弦电压。解：4）有效值相量：，复值常数的模表示有效值。类似地例8-6中若为有效值相量，再写出它们所代表的正弦电压。3.相量运算①同频率正弦量的代数和②正弦量的微分设，对求导，有正弦量的导数是一个同频率正弦量，其相量等于原正弦量的相量乘以。③正弦量的积分设，则正弦量的积分结果为同频率正弦量，其相量等于原正弦量的相量除以。例4:已知正弦电流分别为，试求：。解：的相量P83例3-4；3-5；3-6课堂练习：P853-2-1；3-2-2；3-2-5作业：P1093-7；3-10课后小记：课题12：§3-3单一参数正弦交流电路的分析教学目的与要求：掌握正弦交流电路中电阻、电容、电感元件的特性掌握三种基本电路元件伏安关系的相量形式教学重点：三种基本电路元件伏安关系的相量形式授课时数：4学时

教学过程及内容：§3-3单一参数正弦交流电路的分析纯电阻元件1、电阻元件伏安特性又u=Ri例1：4电阻两端电压为求。解：例2：P87例3-72、功率（1）瞬间功率关联参考方向下电阻元件吸收的瞬时功率p=ui，为了计算方便其波形如图所示（2）平均功率平均功率定义为瞬时功率p在一个周期T内的平均值，用大写字母P表示。即又称为有功功率，其单位是瓦(W)或千瓦(kW)二、纯电感元件1、电感元件电感元件是实际电感线圈的理想化模型。其符号如图所示。电感元件的电感为一常数，磁链Ψ总是与产生它的电流i成线性关系在SI中，电感的单位为亨(利)，符号为H，常用的单位有毫亨(mH)、微亨(μH)。电感元件磁链与产生它的电流之间的约束关系称为线性电感的韦安特性,是过坐标原点的一条直线。如图(c)所示为电感元件的伏安特性。2、电感元件的伏安特性根据电磁感应定律，感应电压等于磁链的变化率。当电压的参考极性与磁通的参考方向符合右手螺旋定则时当电感元件中的电流和电压取关联参考方向时有当u、i为非关联参考方向时，有3、电感元件的磁场能关联参考方向下，电感吸收的功率电感电流从i(0)=0增大到i(t)时，总共吸收的能量，即t时刻电感的磁场能量当电感的电流从某一值减小到零时，释放的磁场能量也可按上式计算。在动态电路中，电感元件和外电路进行着磁场能与其它能相互转换，本身不消耗能量。4、电感元件的电压、电流相量关系式称为感抗，单位为欧姆。感抗的倒数称为感纳，单位为西门子(S)。例1：4H电感两端电压为,求流过电感的电流。解：1)2)3)例2：P89例3-8例3：P90例3-95、功率（1）瞬时功率在关联参考方向下，当φi=0时,电感吸收的瞬时功率为电感元件的i，u，p波形如图所示（2）平均功率为了衡量电感与外部交换能量的规模，引入无功功率QL，三、纯电容元件1、电容元件：电容元件是各种实际电容器的理想化模型，其符号如图（a）所示。电荷量与端电压的比值叫做电容元件的电容，理想电容器的电容为一常数，电荷量q总是与端电压u成线性关系，即Q=CUSI中电容的单位为法拉，简称法，符号为F。常用单位有，微法(μF)，皮法(pF)。电容元件电荷量与电压之间的约束关系，称为线性电容的库伏特性，它是过坐标原点的一条直线。如图(b)所示。2、电容元件的伏安特性对于图(a)，当u、i取关联参考方向时有电容的伏安特性说明：任一瞬间，电容电流的大小与该瞬间电压变化率成正比，而与这一瞬间电压大小无关。3、电容元件的电场能电容元件从u(0)=0(电场能为零)增大到u(t)时，总共吸收的能量，即t时刻电容的电场能量。4、电容元件的电压、电流相量关系式若若P92例3-10例1：流过0.5F电容的电流为，试求电容电压。解：1)2)3)例2：P92例3-10例3：P92例3-115、功率（1）瞬时功率为电容元件的u、i、p波形（2）平均功率（3）无功功率电容的无功功率的单位与电感的无功功率的单位相同。6、电容的串并联（1）电容的并联如图所示。当电容器的耐压值符合要求，但容量不够时，可将几个电容并联。（2)电容的串联如图所示电容串联的等效电容的倒数等于各电容倒数之和。电容的串联使总电容值减少。例：P94例3-12课堂练习：P953-3-1；3-3-2；3-3-3作业：P1093-13；3-16；3-19课后小记：课题13：§3-4基尔霍夫定理的相量形式§3-5RLC串联电路的分析教学目的与要求：1、熟练掌握基尔霍夫定理的相量形式及应用2、掌握RLC串联电路的分析及计算方法教学重点：RLC串联电路的分析及计算方法授课时数：2学时

教学过程及内容：§3-4基尔霍夫定理的相量形式基尔霍夫节点电流定律的相量形式：根据正弦量的和差与它们相量和差的对应关系，可以推出：正弦电路中任一节点，与它相连接的各支路电流的相量代数和为零，即该式就是基尔霍夫节点电流定律的相量形式，简称KCL的相量形式。回路电压定律的相量形式：同理可以推出正弦电路中，任一闭合回路，各段电压的相量代数和为零，即该式就是基尔霍夫回路电压定律的相量形式，简称KVL的相量形式。综上所述，正弦电路的电流、电压的瞬时值关系，相量关系都满足KCL和KVL，而有效值的关系一般不满足，要由相量的关系决定。因此正弦电路的某些结论不能从直流电路的角度去考虑。例：正弦电路中，与某一个节点相连的三个支路电流为i1、i2、i3。已知i1、i2流入，i3流出，求i3解先写出i1和i2的相量(注意，i1的初相应为60°+90°=150°)应用举例：P96例3-13；3-14§3-5RLC串联电路的分析一、电压与电流的关系1.电压三角形R、L、C串联电路的相量模型如图4.27(b)所示。电流的相量为参考相量作出相量图，如图4.28(a)所示，图中设UL>UC

图4.27RLC串联电路的相量图4.28RLC串联电路的相量图显然，组成一个直角三角形，称为电压三角形，由电压三角形可得U也可以写成相量形式，即2.阻抗三角形其中X=XL—XC称为电抗，|Z|和φ分别称为复阻抗的模和阻抗角，其关系为

显然|Z|、R、X也组成一个直角三角形，称为阻抗三角形，与电压三角形相似。设端口电压电流的相量分别为由上式可得 二、电路的三种性质根据RLC串联电路的电抗RLC串联电路有以下三种不同性质：(1)当ωL>1/ωC时，X>0，φ>0，UL>UC。UX超前电流90°，端口电压超前电流；电路呈感性，相量图如图4.28(a)所示。(2)当ωL<1/ωC时，X<0，φ<0，UL<UC，Ux滞后电流90°，端口电压滞后电流；电路呈容性，相量图如图4.28(b)所示。(3)当ωL=1/ωC时，X=0，φ=0，UL=UC。Z=R。端口电压与电流同相，电路呈阻性。这是一种特殊状态，称为谐振，相量图如图4.28(c)所示。RL串联电路、RC串联电路、LC串联电路、电阻元件、电感元件、电容元件都可以看成RLC串联电路的特例。R、L、C的复阻抗Z分别为R、jXL－jXC，φ分别为0、90°、90°RL串联RC串联例如图(a)所示为RC串联移相电路,u为输入正弦电压,以uC为输出电压。已知，C=0.01μF，u的频率为6000Hz，有效值为1V。欲使输出电压比输入电压滞后60°，试问应选配多大的电阻R?在此情况下，输出电压多大?解作出相量图，如图(b)所示。容性电路的阻抗角为负值，根据已知有在此情况下，输出电压课堂练习：P1003-5-1；3-5-2作业：P1113-29；3-30课后小记：课题14：第四章三相正弦电路§4-1三相电源及其联接教学目的与要求：1、熟练掌握三相电源的特征及联接方式3、掌握相电压、线电压的概念及计算方法教学重点：三相电源的特征及联接方式授课时数：2学时教学过程及内容：§4-1三相电源及其联接一、对称三相电源3个频率相同、幅值相等、相位依次相差的正弦电压连接成星形(Y)或三角形(△)组成的电源———三相对称电源。a.正序（顺序）：a、b、c相序；b.或，对称三相电压的电压瞬时值的和为零；c.对称三相电压是由三相交流发电机提供的。二、Y形电源与三角形电源1、Y形电源将三相发电机三个定子绕组的末端连在一起，作为公共端点N点，另外三个首端负载。a.端线（火线）：正极性、、向外引出的输出线；b.中线：中点引出的导线；c.线电压：端线A、B、C之间（即端线之间）的电压；d.相电压：电源每一相的电压（端线与中线之间的电压）。2、三角形电源把三相电压源依次连接成一个回路，再从端子A、B、C引出端线。a.三角形电源的线电压、相电压、线电流和相电流的概念与Y形电源相同；b.三角形电源不能引出中线；c.三角形电源不常用（会出现环流）。三、线电压（电流）与相电压（电流）的关系1.对称Y形电源线电压与相电压的关系线电压相电压且①如果相电压对称时，线电压也一定依序对称；并且线电压是相电压的倍，相位均依次超前；②只需算出，可以依序写出；③三角形电源中（见前图），。2.对称△形负载线电流与相电流的关系①对于Y形连接负载，线电流=相电流；②对于△形连接负载（见前图）：对称相电流、、且a.对称△形负载中，相电压对称时，线电流也一定对称，它是相电流的倍，依次滞后、、的相位为；b.实际计算时，只需算出，可以依次写出课堂练习：P1164-1-1；4-1-2；4-1-3课后小记：课题15：第四章三相正弦电路§4-2负载星形联结的三相电路教学目的与要求：1、熟练掌握负载星形联结的三相电路的特征2、掌握负载星形联结的三相电路计算方法教学重点：负载星形联结的三相电路计算方法授课时数：2学时教学过程及内容：§4-2负载星形联结的三相电路一、对称三相电路1、对称Y-Y连接a.对称三相负载：3个阻抗相等；b.三相负载的相电压和相电流：各相阻抗的电压和电流；c.负载的线电流：三相负载3个端子、、向外引出的导线中的电流；d.负载的线电压:、、之间任两个端子之间的电压；e.对称三相电路：对称三相电源+对称三相负载；f.对称Y-Y连接：Y形电源+对称Y形负载；g.三相四线制：Y形电源的点与Y形负载的点之间用中线连接起来（如无中线，则为三相三线制）。2、对称Y-△连接：Y形电源+对称△形负载。二、对称三相电路的计算分析正弦电路的相量法完全适用于三相电路。分析对称三相电路时要注意由于电路的对称性而引起的一些特殊规律。对称三相四线制电路（对称Y-Y系统）:端线阻抗:中线阻抗、:中性点∵∴①因,各相电流相互独立，彼此无关；②因三相电源对称，三相负载对称，相电流构成对称组；③对称Y-Y系统，只需分析计算其中一相，按对称关系写出其它两相的电压、电流；④因,对称Y-Y系统中，中线如同开路！⑤负载端线电压也对称例：对称Y-Y电路中,，求负载中各电流相量。解：∵∴课堂练习：P1164-2-1；4-2-2；4-2-3；4-2-4课后小记：课题16：§4-3负载三角形联结的三相电路§4-4三相电路的功率教学目的与要求：1、熟练掌握负载三角形联结的三相电路的特征2、掌握负载三角形联结的三相电路计算方法3、掌握三相电路功率的计算方法教学重点：负载三角形联结的三相电路计算方法授课时数：2学时教学过程及内容：§4-3负载三角形联结的三相电路一、对称△形连接负载与对称三相电源组成的三相电路不管三相电源是Y形连接还是△形连接，只需知道线电压就行了。1、三个相电流2、三个线电流、、与三个相电流、、的关系若负载对称，电源对称，则三个相电流、、对称，此时，三个线电流、、也对称。二、其它连接方式的对称三相电路，可以根据星形和三角形的等效互换，化成Y-Y三相电路，然后使用归结为一相的计算方法。例：对称Y-△电路中，，对称线电压，求负载端线电压和线电流。解：利用Y-△变换将原电路化为Y-Y系统计算利用Y-△变换化为Y-Y系统，计算其中一相，写出另两相。三、不对称三相电路的概念对称三相电路的某一条端线断开，或某一相负载发生短路或开路，成为不对称三相电路。1.负载不对称，无中线（开关打开）①，点和点在相量图上不重合，中性点位移；②当中性点的位移较大时，造成负载端相电压严重不对称，使负载不能正常工作；③负载变动，各相的工作相互关联，互有影响。2.负载不对称，有中线（开关闭合）①如果，合上开关，可强使，尽管电路不对称，中线可使各相保持独立，各相状态互不影响，各相可以分别计算；②因相电流不对称，中线电流一般不为零，。例：相序指示器（决定相序的仪器），当时，试说明在线电压对称的情况下，根据两个灯泡的亮度确定电源的相序。解：∵相电压、、是对称的∴又，故①若电容所在的那一相设为相，则灯泡较亮的一相为相，灯泡较暗一相为相；②根据可直接判断。§4-4三相电路的功率一、三相负载所吸收的复功率等于各相复功率之和①对称三相电路中，②对称三相电路的瞬时功率为一常量，其值等于平均功率。瞬时功率为常量是对称三相制的一个优越性能，称为瞬时功率平衡。二、三相功率的测量①三相三线制电路不论对称与否，可使用两个功率表测量三相功率。a,接法：两个功率表的电流线圈分别串入任意两端线中（如线），电压线圈的非电源端（无*端）共同接到第三条端线上（线）；b,结果：两个功率表的读数的代数和等于要测的三相功率，称为二瓦特表法；c,这种测量方法中功率表的接线只触及端线，与负载和电源的连接方式无关。∵∴又因，故有②对称三相制电路为负载的阻抗角，在一定条件下，两个功率表之一的读数可能为负，求代数和时读数亦应取负值。③三相四线制电路三相四线制电路中常用三瓦特表测量。因，不能用二瓦特表测量三相功率。例：利用二瓦特表测量对称三相电路的功率，已知对称三相负载吸收的功率为，功率因数（感性），线电压为，求上图中两个功率表的读数。解：要求功率表的读数，只要求出它们相关联的电压、电流相量。∵(感性)∴令，则有，∴课堂练习：P1244-3-1；4-3-2；4-3-3；P264-4-1；4-4-2；4-4-3作业：P1294-5；4-9；4-13课后小记：课题17：§5-1互感§6-1串联谐振电路教学目的与要求：1、了解互感现象、掌握同名端的概念2、掌握串联谐振电路的特征及有关计算方法教学重点：同名端的概念、串联谐振电路的特征授课时数：2学时教学过程及内容：§5-1互感一、互感1、磁耦合：载流线圈之间通过彼此的磁场相互联系的物理现象。可以证明，(两个线圈耦合时的互感系数)2、两个线圈耦合时的磁通链：①磁通链与施感电流成线性关系，是各施感电流独立产生的磁通链叠加的结果。②M前“+”号表示互感磁通与自感磁通方向一致，称为互感的“增助”作用；“-”号则相反，表示互感的“削弱”作用。二、同名端：在两个耦合的线圈中各取一端子，并用“·”或“*”表示，且当一对施感电流和从同名端流进（出）各自的线圈时，互感起增助作用。a,根据它们的绕向和相对位置判断；P136例5-1b,实验方法判断——直流判别法；交流判别法。（P137）§6-1串联谐振电路一、串联谐振的条件如图电路中的阻抗为RLC串联电路由谐振的一般条件可得出串联谐振条件是当电路L、C一定时，有ω0和f0称为固有角频率二、串联谐振的特点1、电路的阻抗最小由于谐振时，X=0，所以网络的复阻抗为一实数，即2.电感电压和电容电压远大于端口电压串联谐振时，网络的感抗和容抗相等，为ρ只与网络的L、C有关，叫做特性阻抗，单位为(Ω)。联谐振时电感电压和电容电压的有效值相等，为反相而相互“抵消”，所以网络的端口电压就等于电阻电压，即Q叫做网络的品质因数(与无功功率Q不要混淆)，只和网络R、L、C的参数有关。在电子工程中Q值一般在10~500之间。由于Q»1时，UL0=UC0=QU»U。所以把串联谐振又叫电压谐振。例：串联谐振电路中，U=25mV，R=5Ω，L=4mH，C=160pF。求电路的f0、I0、ρ、Q和UC0。解谐振频率端口电流、特性阻抗、品质因数分别为：课堂练习：P1516-1-1；6-1-2；6-1-4课后小记：课题18：§6-2并联谐振电路§6-4谐振电路的应用教学目的与要求：1、掌握并联谐振电路的特征及有关计算方法2、了解谐振电路在电子技术中的应用教学重点：并联谐振电路的特征及有关计算方法授课时数：2学时教学过程及内容：§6-2并联谐振电路本节仅讨论实用中最常见的电感线圈与电容器并联的谐振电路。其相量模型如图所示。线圈的品质因数ＱＬ＝ω0Ｌ/Ｒ。一、并联谐振条件由图(a)可知，电路的导纳为二、并联谐振的特点1．网络的阻抗最大或接近最大并联谐振时，网络的导纳为实数，即由于在电子工程实际中总能满足Q»1，ω0很高，ω且在ω0附近变化，故有ωL»R，所以Y0的实际数值可认为很小，而且Q的值越大，Y0越小。因此，并联