电路的基本概念和基本定律课件-002

电路的基本概念和基本定律服从真理，就能征服一切事物电路的基本概念和基本定律电路的基本概念和基本定律服从真理，就能征服一切事物电工原理重庆电力教育培训中心房兆源教授第一章电路的基本概念和基本定律§１－１电路电气器件相互联接的整体构成了电流可以流通的路径—电路，也称为电网络。信号的产生和处理电路（传输、变换和使用电能）（如发电机、变压器、输电线、电动机）功率（或能量）的转换与处理电路（放大电路、声音图象文字处理电路）随着国家和各地地方政府对体育事业的重视程度日益加大，各级各类学校对学生体育活动的重视也越来越明显。农村中学在体育大课间活动的开展方面也有了很多新举措，但是因为地处农村，受多种因素的影响，在体育大课间各项活动的开展过程中，还没有充分发挥出体育大课间活动应有的作用与价值，这些需要在实践中得到改进。农村初中体育大课间活动要开展哪些实践活动，如何开展是每位体育老师应该思考的问题之一。鉴于此，笔者有如下几点思考。一、从细处入手，落实体育大课间活动的常规工作（一）学校和体育大课间活动具体负责部门要成立体育大课间活动领导小组，建立科学合理的管理和运行网络从学校层面来看，体育大课间活动是一个系统工程，这个过程的运转牵扯到上上下下很多部门和人员。为了保证体育大课间活动的正常开展，必须通过领导小组和机构做好相关工作的管理、协调和评估等具体工作。为了保证体育大课间活动的良好运转，学校要从一开始就要形成校长带头，教务处或政教处具体负责，体育教和班主任主抓，所有任课教师参与辅助，全体学生人人参与的良好格局。只有做到人尽其责，齐抓共管，才能让体育大课间活动落到实处，做出成效。（二）学校要加大体育大课间活动经费方面的投入国家教育行政管理部门对学校体育活动在经费方面是有相关要求的，为了保证学校体育活动的正常发展，学校必须要落实活动经费，在体育器材的配备和人员的培训方面要不吝惜支出，确保投入到位。另外，还可以考虑社会赞助的办法解决一部分器材的问题，动员体育教师和学生自制教具也可以解决一部分经费方面的投入。总之，学校和体育教师要充分动员各种力量，确保体育大课间活动经费方面的投入及时、到位。（三）学校要加大对体育大课间活动相关教师的培训力度学校体育大课间活动的专业性较强，并不是所有的老师都能够胜任相关工作，因此，学校要加大对体育大课间活动相关教师的培训力度，从技术、安全防护措施、体育活动技巧等各个方面让参与体育大课间活动的老师了解活动的内容及操作的过程，以确保体育大课间活动开展期间各项活动能够正常、有序、有效进行。（四）学校要认可体育大课间活动过程中相关教师的工作量体育大课间活动是学校整体教学工作中的一部分，真正操作起来其中投入的人力物力很多，其中尤以参与其中的体育教师、班主任老师的工作量最大。为了鼓励体育教师和班主任老师投入到这些活动中，将体育大课间活动开展好。学校要把管理、参与、实施体育大课间活动的工作量计入到班主任、体育教师的工作量中，在学期末绩效考核当中予以体现，使体育大课间活动的管理和操作步入正轨。二、从常规工作做起，使体育大课间活动有序进行体育大课间活动要有序进行首先要有详尽具体的活动实施方案，学校和负责体育大课间活动的体育教师要根据学校和学生实际，在体育大课间活动项目、时间安排、活动次数、组织程序等各个方面进行筹划。在各班活动内容和活动区域的安排上要做到合理规划，寓教于乐。教师要能够调动绝大多数学生的参与积极性。同时，在活动的开展过程中，还要根据实际情况进行调整。在场地的使用和器材分配方面，学校要根据各个班级的实际情况进行合理分配。还要加强区域管理，尽可能将学校所有场地和器材都利用起来并且鼓励学生充分利用。三、在活动内容上重新，调动学生参加体育大课间活动的兴趣（一）体育大课间活动内容要多样化农村学校学生常见的活动都可以引入进来。像跳长绳、短绳、踢毽子、跳皮筋等活动，既能锻炼身体，增强学生体质，又能培养学生体育意识和健康观念。像乒乓球、足球、篮球等球类运动能够使孩子在争抢奔跑愉快玩耍的同时促进身体和心理的和谐健康发展。还有一些乡土气息浓厚的民间活动像打陀螺、滚铁环等让学生在运动过程中回归自然、贴近生活，很受学生的喜欢。学校要根据学生活动的实际情况组织教师进行校本课程的开放，不断在内容上进行改进，努力适应学生的兴趣和需求。（二）在活动形式上要不断变化传统的大课间活动是做课间操，每天、每月、每学期一成不变，学生厌烦老师麻木，效果可想而知。因此，学校要根据学生实际在调查研究的基础上采纳合理性的建议和意见，不断进行调整、完善、改进和创新，让体育大课间活动真正成为学生喜欢的一个项目。四、树立“安全第一”的意识，确保体育大课间活动安全有序校园安全事关重大，体育大课间活动的开展也要树立“安全第一”的意识。学校在决定开展活动之前就应该将安全排查和宣传、防护等各项工作做到位。在活动开展的过程中，要加强安全管理。体育教师和班主任老师要时刻关注学生活动状态，加强对学生的安全教育和纪律约束，严禁活动过程中出现违规和违禁动作，确保学生活动安全有效。每次活动前后都要组织人员对体育场地和活动器材进行检查，确保学生使用过程中的安全，减少和避免不必要的意外发生。五、通过家校互动，让体育大课间活动延伸学校教育的开展离不开社会和家庭的支持，学校体育大课间活动的开展也需要在往校外延伸的过程中得到家长支持，通过家校互动，让孩子在家保持校园活动时的习惯，促使孩子坚持锻炼身体。体育大课间活动的开展是一个系统的工程，需要学校、家庭各方的大力支持，学校、体育老师、班主任都要认真细致地对待此项工作，才能保证体育大课间活动有序有效开展。注：本文为甘肃省教育科学“十二五”规划课题《农村初中体育大课间活动实效性研究》阶段性研究成果，课题编号为GS[2015]GHB0714。我国的基础教育课程改革目标的理念是要打破以讲授、灌输为主的教学方式，构建以学生主动参与、师生双向互动、探究创新为主的教学模式，努力培养新世纪的创造型人才。因此，教师要改变教育观念，明确教师是学生的引导者、组织者、合作者，学生是学习的主人，教师要以学生发展为本的观念。在继续重视基础知识、基本技能教学的同时，注重培养学生的活动与探究能力，组织好课内外的学生探究活动，才能实现新课程的目标。一、创设问题情境，激发探究欲望问题情境是特殊的学习情景，创设良好的问题情境是激发探究欲望的前提。问题情境的设置就是要促使学生在原有知识与必须掌握的新知识之间发生激烈冲突，激化学生意识中的矛盾。创设良好的问题情境，应使课堂气氛活跃、师生关系和谐、学生求知欲旺盛。其过程应生动直观、富有启发性，要善于运用直观演示、实验探索、多媒体动画、趣味实验等手段，努力使抽象问题具体化、深奥原理形象化、枯燥知识趣味化，从而大大激发学生探究问题的欲望。二、加强实验教学，培养探究能力1.加强实验基本操作的示范与练习掌握规范的实验基本操作技能是进行活动探究的前提，实验操作技能形成的过程，一般有三个阶段，即操作的定向、操作的模仿和操作的熟练。操作的定向，是指学生对操作方式的了解，从而在头脑中形成关于操作印象的过程。在化学实验操作技能中的定向，主要是指学生知道各项操作“怎样做”，“为什么要这样做”，这是操作技能掌握的重要阶段。实现操作的定向需要注意教师的示范性操作；培养学生观察能力；培养学生掌握操作要领和操作的原理。而操作的模仿，就是要求学生按照教师的示范进行模仿，然后再转变成规范的操作，这是操作技能掌握的开端。要实现操作的模仿，必须采用多种练习方式相结合的方法，而且操作动作要正确、规范，并应适时地反复强化和训练。至于操作的熟练，则是指形成起来的操作技能具有广泛的适应性和动作的完善性，即能规范操作、运用自如。2.变验证性实验为探究性实验传统的学生分组实验课，一般安排在相关化学知识的讲授完成之后进行，目的是验证或巩固这一知识。而由于刚学过相关化学知识，所以学生对要做的实验的结果早已“胸有成竹”，提前会按教材要求写好实验的预习报告，有的学生连实验的现象和结论都填好了。学生做分组实验，变成了“按部就班”，学生用不着多动脑筋就可以完成任务。要想把新课程的目标落到实处，教师就应在具体教学环节上时时提醒自己；真正关注学生，想他们所想，给他们所需；给学生思考的时间和空间，引导学生去完成知识的建构过程，为学生走近科学提供一种独特的形式，即通过亲身的观察、操作和体验，去感受和领悟科学的理念，因此要加强实验的探究性而不是简单的验证。在学习某一课题知识之前，先安排学生设计有关实验，然后在实验室完成分组实验。注意课前要强调安全问题，以防发生事故。实验报告设计应要求学生根据实验目的，明确实验原理；精心构思，设计实验步骤；根据实验步骤，选择仪器和药品；做完实验后，如实记录现象、数据；根据实验记录，进行分析、推理，得出结论，写实验心得。通过课堂上不断引导、探究，学生的活动探究能力逐渐得到了培养，并领悟到了科学探究的基本步骤和方法。三、鼓励学生大胆猜想，提高探究能力猜想并提出可能出现的结论，验证猜想结果的过程并不是一个简单的过程，而是一个动脑的过程，猜想必须符合逻辑。在开始学习化学阶段，要多鼓励学生敢于猜想，敢于突破教师没讲过的束缚。课堂上教师要留出较多的时间让学生思考、讨论、提问题，并猜想可能出现的结果及通过实验等活动探究，然后教师再引导学生进行讨论、分析、归纳、得出结论。这样可以帮助学生增强处理信息的能力，学会从大量的信息中筛选出有用信息，并增强提出合理的猜想加以论证的能力。学习质量守恒定律后，针对教材内容的局限性，可向学生提出问题；能否找到一种物质与空气中的物质反应，使生成物质量比这种物质质量大？学生通过讨论后，提出了多种猜想：铝箔在空气中加热生成氧化铝；铁钉在空气中生锈；铜丝在空气中加热生成氧化铜；澄清石灰水在空气中产生白膜；绿色植物在空气中发生光合作用，等等。教师可针对实验操作的可行性，筛选出两种探究方案，让学生利用课余时间设计出实验方案，并利用习题课让学生动手实验，验证自己的猜想，得出结论，使学生对质量守恒定律的理解更加深刻。学生不仅敢于猜想也敢于动手做，实验基本操作技能不仅得到巩固，而且创新思维也得到了锻炼，理论指导实验、实验结论上升为新的理论，理论、实验反复循环，从而提高了学生的探究能力。在课堂教学中，教师要注意学科体系、学生的心理发展和认识规律，使用好新教材，实现教学理念的转变，走到学生中，以学生为中心，努力创设教学情景，加强实验教学，鼓励学生大胆猜想，从而促使学生逐步形成科学探究的学习方法。原因：一个实际的电器设备和器件，其物理过程十分复杂例如：实际的日光灯镇流器的线圈周围不但存在着磁场，而且存在着电场且要发热，即具有电感、电容电阻的特性。因此很难用一个简单数学式来表达。处理：对实际的部件进行化简（即理想化）忽略次要性质得到的只有某种单一电磁性能的元件即：理想的电路元件—具有某种单一电磁性能的元件。电路模型——由规定的电路图形符号代表电路中的具体元器件（理想的电路元件和理想的导线组成的电路图。

线性电感元件（储存磁场能量）线性电容元件（储存电场能量）线性电阻元件（消耗电能的元件）关于电路的一些名词节点——电路中有三个或三个以上元件的连接点称为节点。支路——两相邻节点间的无分支电路二端元件称为支路。回路——电路中由支路组成的不重复的闭合路径网孔——平面网络中内部不含支路的回路。平面网络——可以画在一个平面，在节点以外的地方而不出现有支路相交叉的情况的电路。

R1R1abRab结点321456879123支路网孔回路§1－２电路的主要物理量一、电流及其参考方向电流是电路中重要的基本物理量，它的大小用电流强度表示。电流强度定义：单位时间内通过导体横截面的电量。（或电流强度是电荷对时间的变化率）（规定）方向：正电荷运动的方向为电流的方向。国际单位：安培（A）1KA=103A1A=103mA1mA=103μA提问：1．对于任意一个给定的电路我们是否都预先知道导线中电流的流向呢？2．是否需要先弄清电流的流向再进行计算呢？1Ω2Ω3Ω4Ω5Ω6Ω7Ω3V2V1V?1Ω2Ω3Ω4Ω5Ω6Ω7Ω3V2V1V1Ω3V1V采取方法：1．假定电流的参考方向（正方向）（用尖头表示）2．根据假定进行计算：若表示电流的真实方向与参考方向一致；若表示电流的真实方向与参考方向一致；例：图中方框用来泛指元件，试分别指出图（a）（b）、（c）中电流的真实方向。二、电压电位电动势及其参考方向电压的定义：电场中ab两点间的电位差定义为单位正电荷由a点经任意路径移到b点时电场力所作的功。在电路理论中，将作如下表达：在电路中ab两点间的电压定义为单位正电荷在电场力的作用下由a点经任意路径运动到b点时，该电荷所失去（转换）的能量或说该段电路所吸收的能量。dq——通过该段电路的电荷量。dwAB——为该电荷所失去的能量或该段电路吸收的能量。国际单位：伏特（V）单位换算：1KV=103V1V=103mV1mV=103μV电位的定义：电场中某点a的电位是单位正电荷由该点经任意路径移至无穷远处时电场力所作的功。（理论上）将单位正电荷由某点a经任意路径移至参考点时电场力所作的功。注意：1．电位的值与参考点选择有关，电位差与参考点的选择无关。2．理论上V∞=0，实际V大地（设备外壳）=03．表示A点电位高于零电位点表示A点电位低于零电位点提问：在电路中，每个元件两端的电压极性是否已知？采取方法：1．假定电压的参考方向（参考极性）（有几种表示方法）2．根据假定进行计算若:表示电压的真实方向与参考方向一致表示电压的真实方向与参考方向相反电压参考方向的三种表示法：1．箭头表示2．正负号表示3．双下标表示uab+_++++++_______K+++F____静电力(阻碍电荷向正极板运动F静电力F′非静电力F′____非静电力(移送电荷向正极板运动电动势在电场力的作用下正电荷一般总是从高电位向低电位运动，为了形成连续的电流，电源中正电荷必须从低电位移向高电位，将正电荷从低电位移向高电位非静电力能完成，只有非静电力才能完成。电源就是提供非静电力的装置非静电力的产生：1．在电池中的非静电力由化学作用产生2．在发电机中非静电力由电磁感应产生定义：非静电力将单位正电荷从电源内部负极端移向正极端所作的功为电源电动势关于电压电位电动势极其参考方向问题+—

uueeu(a)(b)(c)三、电功率和电能问题的引入：在许多电气设备中，所需要的并不是电流本身，而是伴随着电流电压的电场能量因为电能可以转化为热、机械能、光能、化学能等。若正电荷从a到b时若电场力作正功为：单位时间内这部分电路所吸收的电能叫做这部分电路吸收的电功率（此时Uab与i为关联参考方向）功率的计算>0表示该电路或元件吸收（消耗）能量<0表示该电路或元件释放（产生）能量注意：1．正负号问题2．对计算结果的解释例题：求图示电路吸收的功率（a）当U=10V，I=3A时（b）当U=4V，I=－4A时（c）当U=－4V，I=2A时（d）当U=－6V，I=－4A时元件+UI_解：(a)(b)(c)(d)例题2：求图示电路中电流大小和方向（A）吸收功率72W；（B）提供功率100W；（C）吸收功率60W；（D）提供功率30W。ABCD++++----U=12VU=20VU=－12VU=－6VIIII(a)(b)(c)(d)解：(A)(B)(C)(D)实际方向与参考方向相同实际方向与参考方向相同实际方向与参考方向相反实际方向与参考方向相反电能的计算对直流：W=UabI（t2-t1）1-4电阻和欧姆定律§1-3电阻元件问题的引入：电阻元件是电路中最重要的元件之一，它是从实际的电阻器抽象出来的，它是一个耗能元件。碳膜电阻器金属膜电阻器线绕电阻器半导体器件电阻元件一、电阻元件1.电阻是表示导体对电流的阻碍能力。2.电阻的单位：1欧姆(Ω)=1伏特(V)/1安培(A)1千欧(KΩ)=1000欧(Ω)=103Ω

1兆欧(MΩ)=106Ω金属导体的电阻式中L—导体的长度(米)；S—导体的截面积(平方毫米)；ρ—电阻率(欧.平方毫米/米)。金属导体的电阻与温度的关系R2=R1+αR1(t2-t1）式中R1—温度为t1时的电阻值；)）R2—温度为t2时的电阻值；α—温度系数。

表示元件特性的数学关系——元件约束电路中电阻元件的特性可以用元件中的电流和端电压表示的关系来表示（即：电压电流的关系VCR或VAR）定义：如果一个二端元件，通过它的电流与端电压的关系即伏安关系（VCR|在ui平面上是通过坐标原点的一条直线，直线的斜率就是元件的参数电阻R，这种元件称为线性电阻元件。非线性电阻OiuR线性电阻电阻的分类线性非线性时变（VCR随t变化）非时变（VCR不随t变化）R线性电阻线性电阻非线性电阻压敏电阻避雷器二、欧姆定律

欧姆定律是1827年物理学家通过实验发现了线性电阻元件的端电压与通过电流之间的关系（其比值为常数）

由于在电阻中电流电压的方向总是一致的即：电流总是从高电位点流向低电位点当u、i为关联参考方向时：i+—u若：i>0则有u>0(合符实际）若：i＜0则有u＜0(合符实际）当u、i为非关联参考方向时若：i<0则有u>0i+—u若：i>0则有u<0i+—u真实方向i+—u+—u真实极性故：注意的问题：1.公式前面的正负号取决于电压电流的参考方向是否关联2.电压u、电流i本身可正可负表示导体的导电性能。单位：西门子（S）伏安关系的另一种表示：电导：三、全电路的欧姆定律E＝U+U内＝IR+Ir内四、电路的三种工作状态1.开路工作状态2.负载状态3.短路状态§1-5基尔霍夫定律电路综合（根据对电路性能的要求确定电路的结构和元件应具备的特性）电路分析（已知电路的结构及内部参数，求解各部分的电压和电流及功率）怎样求出各部分电压和电流呢？

求解电路有很多方法，但是所有的电路分析的方法的基本依据都来源于电路两个方面的规律元件约束（组成电路的各元件各方面的规律即元件端钮ui关系，该规律只决定于元件本身的性质，与电路的连接状态无关（欧姆定律）拓扑约束（与各元件的连接状况有关，与组成电路的各元件的性质无关即（基尔霍夫定律)1．基尔霍夫电流定律KCL（Kirchhoff’scurrentLaw）基尔霍夫定律是反映电路中汇集于任一节点的各支路电流之间的相互关系的规律。对于任一电路中任一结点，在任时刻流入（或流出）该结点上各支路电流的代数和恒等于零数学表达式：i1i2i3i4A（约定出为正，入为负）另一种表述：流入该节点电流的总和等于流出该节点电流的总和物理实质：电流的连续性原理i1i2i3i4A由KCL：表示：i4的真实方向与参考方向相反。注意运用KCL时要涉及两套符号一套：KCL方程中各项电流i前面的正负号，取决于选定的电流是流出还是流入节点。（出、入符号相反）另一套：电流I本身数值的正负号，取决于实际的电流方向与其参考方向是否一致。推广：KCL适用于任何封闭面已知：i1、i2、i3求：i4元件i1i2i3i4i5封闭面思考：I1=？，I2=？设备1设备2I1I22．基尔霍夫电压定律KVL（Kirchhoff’sVoltageLaw）基尔霍夫电压定律是反映电路任一回路中各支路电压之间相互关系的规律。任一时刻，沿任一回路的各支路电压的代数和恒等于零。数学表达式物理实质：能量守恒由KVL黄绕向红绕向（实质相同）u1u2u3u44213++++----ABCD总原则电压降取正，电压升取负由VCR：++++——