电工电子技术-项目一 直流电路

PAGE18PAGE18PAGE19PAGE19《电工电子技术》

教案课时分配表章序课程内容课时备注1直流电路42正弦交流电路43磁路与变压器44异步电动机65继电接触器控制系统46二极管的认知与应用67三极管的认知与应用68集成运算放大电路49逻辑门电路410组合逻辑电路411触发器与时序逻辑电路6合计52文旌课堂APP

课题简单直流电路的分析与测量课时2课时（90min）教学目标知识技能目标：（1）理解电路的组成及电路模型的概念（2）掌握电路的基本物理量（3）掌握电路的三种工作状态（4）理解电阻元件、电感元件及电容元件的相关知识思政育人目标：（1）树立用电安全意识（2）养成脚踏实地、开拓进取的工作作风（3）发扬服务集体、团结协作的团队精神教学重难点教学重点：电路的组成、电路的三种工作状态、电路元件（电阻、电感、电容）教学难点：电感、电容和串并联电路教学方法案例分析法、问答法、讨论法、讲授法教学用具电脑、投影仪、多媒体课件、教材、万用表教学设计→→→→传授新知（45min）→实操练习（20min）→课堂小结（6min）→作业布置（2min）教学过程主要教学内容及步骤设计意图第一节课课前任务【教师】布置课前任务，和学生负责人取得联系，让其提醒同学通过文旌课堂APP或其他学习软件，完成课前任务请大家了解电工电子技术，查找资料，讨论本课程在专业中的作用。【学生】完成课前任务通过课前任务，使学生了解所学课程的重要性，增加学生的学习兴趣考勤

（2min）【教师】通过文旌课堂APP让学生签到【学生】签到，班干部交假条培养学生的组织纪律性，掌握学生的出勤情况新课预热

（10min）【教师】自我介绍，与学生简单互动，介绍课程内容、考核标准等【学生】聆听、互动【教师】通过图片或视频讲生活中电工电子技术的应用【学生】聆听、记录、理解通过老师自我介绍，与学生相互熟悉，并让学生了解这门课的大致要求课堂导入（5min）【教师】通过实物或图片讲解手电筒是生活中常见的照明工具，具有结构简单、体积小、质量轻等特点，被广泛应用于日常生活中。大家都知道，典型的手电筒都是由一个经电池供电的灯泡、聚焦反射镜和供手持用的手把持外壳组成，外形非常简单。【教师】提出以下问题：手电筒为什么能照明？手电筒的实际电路是什么样？我们又该如何分析该电路？【学生】讨论、举手回答【教师】通过学生的回答引入要讲的知识通过情境和问题导入的方法，引导学生主动思考，激发学生的学习兴趣传授新知

（45min）一、电路的组成及功能【教师】通过ppt讲解电路的知识电路是电流的通路，它是由电源、负载和中间环节三部分按一定方式组合而成的。【教师提问】手电筒中哪个是电源？哪个是负载？有哪些中间环节？【学生】讨论、举手回答【教师提问】电源、负载和中间环节的作用分别是什么呢？引出电路的主要功能。（1）实现电能的传输、分配和转换；（2）实现信号的传递和处理。二、电路的基本物理量【教师】通过ppt讲解电路的基本物理量1.电流（1）电流的概念电流：在电场力的作用下，电荷有规则地定向移动。（2）电流的大小电流强度（简称电流）：单位时间内通过导体横截面的电量。随时间变化的电流用小写字母i表示。其中，dq为dt时间内通过导体横截面的电量，单位为C。直流电流：大小和方向都不随时间变化的电流，用大写字母I表示。电流单位：千安（kA）、安培（A）、毫安（mA）和微安（μA），相邻单位间差3个数量级，即1KA=1000A。（3）电流的方向正电荷运动的方向或负电荷运动的反方向。在分析简单电路时，可以直观地确定电流的实际方向，但在分析复杂电路时，往往很难判断电流的实际方向。因此，为了方便分析和计算，可以任意选定一个方向作为电流的参考方向，若电流的实际方向与参考方向一致，则电流为正值；若电流的实际方向与参考方向相反，则电流为负值。电流的参考方向可以用箭头表示，也可以用双下标表示。例如，表示电流的参考方向是从a指向b的。如图所示。2.电压（1）电压的概念电位：在电路中任选一点作为参考点，则电场力把单位正电荷从某点移动到参考点所做的功，用v（V）表示。（2）电压的大小a，b两点间的电压：电场力把单位正电荷从a点移动到b点所做的功，用（）表示。式中，dw为电场力将dq的正电荷从a点移动到b点所做的功，单位为J。a，b两点间的电压：两点间的电位差。即。电压的单位：千伏（kV）、伏特（V）、毫伏（mV）和微伏（μV）。相邻单位差3个数量级，即1KV=1000V。【教师】重点强调如下问题电路中两点间的电压是不变的，而各点的电位则随参考点的不同而不同。因此，在研究同一电路系统时，只能选取一个电位参考点。（3）电压方向由高电位（“”极性）端指向低电位（“”极性）端，即电位降低的方向。分析电路时，也需先任意选定一个方向作为电压的参考方向，若电压的实际方向与参考方向一致，则电压为正值；若电压的实际方向与参考方向相反，则电压为负值。电压的参考方向可以用箭头表示，也可以用“+”“-”表示，还可以用双下标（）表示。【教师】重点强调如下问题在分析计算电路时，必须首先标出电流、电压的参考方向。一般来说，同一段电路上电流和电压的参考方向彼此独立无关，可以各自选定。但为了方便分析，通常将电流和电压的参考方向选得一致，称为关联参考方向（否则，称为非关联参考方向）。这时，只需标出电流或电压中一个的参考方向即可。参考方向一经选定，在分析电路过程中就不能再变动，并以此标准进行分析计算，最后根据答案的正负来确定电流和电压的实际方向。【教师】提问实验面板上的24V和-24V的含义是什么？【学生】讨论并推荐一个同学回答问题【教师】引出电动势的概念并通过ppt讲解知识3．电动势电动势是指电源内部的非电场力把单位正电荷由低电位b端移到高电位a端所做的功，用e（E）表示，即【教师】重点强调如下问题电动势的实际方向为由低电位端指向高电位端，即电位升高的方向，因此，电动势和电压的实际方向相反。【教师】通过ppt讲解功率的含义并分析例1-14．功率功率是指电能量对时间的变化率，也就是电场力在单位时间内所做的功，用p（P）表示，即【学生】聆听、记录、理解电路的工作状态【教师】通过ppt讲解通路、开路和短路三种不同的工作状态在电源与负载通过中间环节连接成电路后，电路可能处于通路、开路和短路三种不同的工作状态。……（详见教材）【教师】重点强调如下问题负载的额定值一般包括额定电压、额定电流和额定功率。对于电阻性负载，由于这三者与电阻R之间存在一定的关系，所以它的额定值不一定会全部标出。【学生】聆听、记录、理解三、电路的基本元件【教师】通过ppt讲解电阻、电感、电容和电源电路元件一般可分为无源元件和有源元件。其中，无源元件是指无须外接能量源就能够实现其本身功能的元件，如电阻元件、电感元件及电容元件等；有源元件是指需要外接能量源才能够实现本身功能的元件，如电源等。……（详见教材）【教师】重点讲解【例1-2】和【例1-3】（详见教材）【学生】聆听、记录、理解四、电流、电压和电阻的测量【学生】观看微课（详见教材），根据微课提出问题【教师】回答学生的问题，通过实物和ppt讲解电流、电压和电阻的测量方法【学生】聆听、记录、理解通过教师的讲解和课堂互动，使学生了解电路基础知识带领学生回顾高中学过的电路知识，进一步掌握电流、电压、功率的基本知识板书画出正电荷方向，学生判断电流方向通过ppt讲解，了解电路的基本元件。重难点是电感、电容、电流源和电压源的互换通过学生预习、提问，老师解答问题和演示测量，学生掌握测量电流、电业和电阻的基本方法实操练习（20min）【教师】讲解和演示基本操作步骤MF-47型万用表为例，说明其主要性能指标、面板及使用方法，和测量电阻的基本步骤。【教师】重点强调以下问题电阻挡的量程每转换一次，都要调整该旋钮，使表针指在零刻度线上，以减小测量误差。由于电阻挡刻度不均匀，为了提高测量精度，测量时应使表针指在刻度盘中间偏右的位置。若表针过于偏左，则应适当加大量程；若表针过于偏右，则应适当减小量程。【学生】聆听、理解、模仿操作操作步骤第一步：检查实验器材是否齐全且完好。第二步：读取由色环表示的电阻元件的电阻值和允许偏差，说明各色环的含义。第三步：使用万用表对以上电阻元件进行阻值测量，并与读取的电阻值进行对比，计算偏差。第四步：使用伏安法测量电阻值时，分别按图1-27所示的两种电路接法（内接和外接）进行测量，并将测量结果填入表1-3中，进行比较。（详见教材）【教师】巡堂辅导，及时解决学生遇到的问题课堂小结

（6min）【教师】简要总结本节课的要点本节课学习了电路的基本知识，了解电路的组成，电流、电压、电动势和功率的定义，需要大家掌握电阻、电容、电感和电源等电路元件，并重点掌握万用表的用法。希望大家在课下多加练习，巩固所学知识。【学生】总结回顾知识点总结知识点，巩固学生对电路相关知识的印象作业布置

（2min）【教师】布置课后作业请根据课堂知识，完成项目测评中的填空题1-5和解答题1-2，并撰写实验报告。预习任务二，观看任务二的微课并记录问题。【学生】完成课后任务通过课后作业复习巩固学到的知识教学反思本次课是学生的第一节电工电子课，通过第一节课的介绍，学生对这门课程有了基础的印象，了解了该课程的教学内容，以及本课程的定位和作用。提高了学生对本课程的学习兴趣。此外，还对基本电路进行了介绍，复习和巩固高中时的电学知识，取得了不错的教学效果

课题复杂直流电路的分析与测量课时2课时（90min）教学目标知识技能目标：（1）掌握基尔霍夫电流定律和基尔霍夫电压定律（2）会应用支路电流法、叠加定理、戴维南定理、电压源和电流源的等效变换等方法求解电路（3）掌握电阻的串联与并联（4）掌握电压源与电流源的等效变换理思政育人目标：（1）基尔霍夫取得众多成就，学习伟人持之以恒、不畏失败、敢于挑战的精神（2）培养实事求是、严谨认真的科学态度，凝练工匠精神（3）电路定律遵循一定的规律，作为学校和社会一份子要遵守学校各项规章制度和国家法律，加强遵纪守法、遵守规则的意识教学重难点教学重点：基尔霍夫电流定律、基尔霍夫电压定律、支路电流法、叠加定理、戴维南定理、电阻的串联与并联教学难点：支路电流法、叠加定理和戴维南定理教学方法案例分析法、问答法、讨论法、讲授法教学用具电脑、投影仪、多媒体课件、教材、万用表、电流表、电压表教学设计→→课前复习（3min）→→传授新知（35min）→实操练习（35min）→疑难解答（5min）→课堂小结（3min）→作业布置（2min）教学过程主要教学内容及步骤设计意图第二节课课前任务【教师】布置课前任务，提醒同学通过文旌课堂APP或其他学习软件，完成课前任务请大家复习简单直流电路的分析，查找资料，预习本课学习内容，记录预习中存在的疑难问题，学生负责人汇总后反馈教师。【学生】完成课前任务通过课前任务，使学生自行查漏补缺，增加学生对疑难问题的好奇心考勤

（2min）【教师】通过文旌课堂APP让学生签到【学生】签到，班干部交假条培养学生的组织纪律性，掌握学生的出勤情况课前复习（3min）【教师】引领学生回忆上次课教学内容，根据学生反映，查看学生掌握情况。回顾电路的组成，电流、电压、电动势和功率的定义，提问学生对电阻、电容、电感和电源等电路元件的计算关系。【学生】互动、积极回答通过课前复习，检查学生对所学知识的掌握程度，调整课程进度，让学生自行查漏补缺问题导入（5min）【教师】通过图片或生活现象讲解闫梦琳负责新公司装修事项，大厅照明由三盏吸顶灯组成，每盏灯的额定功率与额定电压均为100W，220V，结合上次课所学，大家都知道，这三盏灯可以并联连接，也可以串联连接。【教师】提出以下问题：我们应该选择哪种连接方式？为什么这么选择？这两种连接方式又有什么不同呢？【学生】讨论、举手回答【教师】通过学生的回答引入要讲的知识通过问题导入的方法，利用板书画出两种连接方式，引导学生主动思考，激发学生的积极性，主动讨论传授新知

（35min）一、基尔霍夫定律【教师】通过ppt讲解基尔霍夫的知识若干电路元件按一定的连接方式构成电路后，电路中各部分的电流和电压必然受到两类约束，一类约束来自元件本身的伏安特性，反映这类约束的基本定律是欧姆定律；另一类约束来自元件的相互连接方式，反映这类约束的基本定律是基尔霍夫定律。基尔霍夫定律可分为基尔霍夫电流定律和基尔霍夫电压定律。其中，基尔霍夫电流定律主要应用于节点；基尔霍夫电压定律主要应用于回路。【教师提问】在基尔霍夫定律应用中，什么是节点？什么是回路？除了这些名词外还需要注意哪些名词？1.电路专业名词（1）支路电路中的每一分支称为支路，一条支路中只流过一个电流称为支路电流。如图所示，电路中有三条支路：acb，adb和ab。其中，支路acb和adb中含有电源，称为有源支路；支路ab中不含电源，称为无源支路。（2）节点电路中三条及三条以上支路的连接点称为节点。如图所示电路中有两个节点：a和b。（3）回路电路中的任一闭合路径称为回路。如图所示电路中有三个回路：abca，abda和adbca。（4）网孔将电路画在平面上，内部不含有任何支路的回路称为网孔。如图所示电路中有两个网孔：abca和abda。【教师提问】开头三盏灯的两种连接方式，支路、节点、回路、网孔分别有几个？【学生】讨论、举手回答【教师提问】流过某个节点的电流如何计算？基尔霍夫电流定律又是什么呢？2.基尔霍夫电流定律（1）基尔霍夫电流定律的含义基尔霍夫电流定律（KCL）：在任一瞬时，流入某一节点的电流之和应等于流出该节点的电流之和，即基尔霍夫电流定律（KCL）：若规定流入节点的电流取正号，流出节点的电流取负号，在任一瞬时，通过某一节点的电流的代数和恒等于零，即基尔霍夫电流定律（KCL）：电路中任一假设的闭合面（广义节点），在任一瞬时，通过任一闭合面的电流的代数和也恒等于零。【教师提问】请同学们写出如图所示电路节点的电流值。【学生】讨论、举手回答【教师】重点强调如下问题通过分析，电路中只对其中一个节点列电流方程即可，这个节点称为独立节点。一般来说，当电路中有n个节点时，独立节点有个。（2）应用场景基尔霍夫电流定律不仅可以应用于节点，还可推广应用于电路中任一假设的闭合面。【教师】重点分析【例1-4】详见教材【学生】聆听、记录、理解【教师提问】流过某一回路各支路的电压如何计算？基尔霍夫电压定律又是什么呢？3.基尔霍夫电压定律（1）基尔霍夫电压定律的含义基尔霍夫电压定律（KVL）：在任一瞬时，从电路中任一点出发，沿任一闭合回路绕行一周，则在绕行方向（逆时针方向或顺时针方向）上，电位降之和应等于电位升之和，即电位的变化等于零。基尔霍夫电压定律（KVL）：若规定电位降取正号，电位升取负号，则在任一瞬时，沿任一回路绕行一周，回路中各段电压的代数和恒等于零，即基尔霍夫电压定律（KVL）：在任一闭合回路的绕行方向上，回路中电动势的代数和等于电阻上电压降的代数和。即【教师】重点强调如下问题凡是电动势的参考方向与所选回路绕行方向一致的，电动势取正号，反之，取负号；凡是电阻上电流的参考方向与回路绕行方向一致的，该电阻的电压降取正号，反之，取负号。【教师提问】结合电路图，设定回路绕行方向，请同学们写出如图所示电路回路的电压值。【学生】讨论、互动、举手回答（2）应用场景基尔霍夫电压定律不仅可以应用于闭合回路，而且还可推广应用于开口回路。【教师强调】重点强调基尔霍夫定理的应用场景。实际上，基尔霍夫的两个定律具有普遍性，它们不仅适用于由各种不同元件所构成的电路，也适用于在任一瞬时有任何变化的电流和电压。【学生】分析【例1-5】详见教材，讨论并提出问题【教师】解答疑难问题电路的分析方法1.支路电流法（1）支路电流法的概念复杂电路：凡不能用电阻串并联等效变换化简的电路。支路电流法：分析计算复杂电路的一种最基本的方法，它是以支路电流为未知量，根据基尔霍夫电流定律和基尔霍夫电压定律分别对节点和回路列出所需要的方程，而后联立方程，解出支路电流的方法。（2）支路电流法的分析过程以如图所示的直流电路为例，利用支路电流法求解电流值。【学生】聆听、记录、理解第一步：查电路中的节点数和支路数（假设电路中有n个节点，b条支路）：节点数，支路数；第二步：标定电动势、电流和回路绕行的参考方向：电动势和电流的参考方向如标注所示，回路绕行方向为顺时针方向；第三步：列出独立方程：应用基尔霍夫电流定律列出（n-1）个节点电流方程，对节点a有：应用基尔霍夫电压定律列出个回路电压方程，取独立回路列出其余两个方程对回路abca有对回路abda有第四步：联立方程，求出支路电流，和。【学生】小组讨论并推荐一个同学分析【例1-6】【教师】重点补充遗漏，纠正错误2.叠加定理（1）叠加定理的概念线性元件：对无源元件，如果其参数不随其端电压或通过电流的变化而变化。线性电路：由线性元件和电源所组成的电路。叠加定理：对于线性电路，任何一条支路中的电流，都可以看成是由电路中各个电源分别作用时，在此支路上所产生的电流的代数和。【学生】聆听、记录、理解（2）叠加定理的分析过程第一步：把原电路分解为每个电源单独作用的分电路，标定每个电路电流和电压的参考方向；第二步：计算每个分电路中相应支路的分电流和分电压；第三步：将电流和电压的分量进行叠加，求出原电路中各支路的电流和电压。【教师强调】重点强调叠加定理使用应注意的问题。①叠加定理只适用于线性电路，不适用于非线性电路。②线性电路中的电流和电压均可用叠加定理计算，但功率不能用叠加定理来计算。例如，。③考虑每个电源单独作用时，应保持电路结构不变，并将其他电源视为零值，即电压源用短路替代，电流源用开路替代，但实际电源的内阻必须保留在原处。④叠加时，应注意各分电路电流和电压的参考方向与原电路是否一致，一致时取正号，不一致时取负号。【教师】重点分析【例1-7】详见教材【学生】聆听、互动、理解3.戴维南定理（1）戴维南定理的概念二端网络：电路中任何一个具有两个出线端与外电路相连接的网络。二端网络可分为有源二端网络和无源二端网络。其中，有源二端网络中含有电源；无源二端网络中不含电源。戴维南定理：任何一个线性有源二端网络，对外电路来说，都可用一个电压源和电阻串联的电路模型来等效代替，该电压源的电压等于有源二端网络的开路电压，电阻等于有源二端网络内部所有电源都不起作用（电压源短路，电流源开路）时，所得到的无源二端网络的等效电阻。【学生】聆听、记录、理解（2）戴维南定理的分析过程第一步：把待求支路从电路中断开，其余部分即形成一个有源二端网络，求其等效电路的和；第二步：用此等效电路代替原电路中的有源二端网络，求出待求支路的电流。【教师】重点分析【例1-8】详见教材【学生】聆听、记录、理解通过教师的讲解和课堂互动，使学生了解基尔霍夫电路的基础知识结合电路图讲解电路中的专有名词，进一步加深电路基本知识回顾问题引入，使学生对支路、节点、回路、网孔的理解更加深刻讲解基尔霍夫电流定理的含义结合电路图分析各节点的电流值，帮助学生理解突出说明基尔霍夫电流定理的应用场景讲解基尔霍夫电压定律，学生结合电路分析，理解定理内涵强调电动势正负与电流方向的关系，学员重点理解、记录学生分组讨论，积极参与互动突出说明基尔霍夫电压定理的应用场景学生可分组展开例题分析，最后由学生推荐上台，引领大家一起分析通过PPT讲解电路的分析方法，学生重点掌握方法的应用，首先讲解支路电流法结合电路，运用支路电流法的“查、标、列、求”四步法，求解支路电流值通过PPT给出练习例题，学生分组讨论计算，教师可指导，最后指定小组人员带领大家一起分析，分析完后教师补充或纠正通过PPT讲解电路的分析方法：叠加定理重点强调叠加定理使用应注意的问题通过PPT图片，结合电路讲解二端网路、戴维南定理通过例题分析，详细讲解戴维南定理分析电路的方实操练习（35min）【教师】讲解和演示基本操作步骤MF-47型万用表为例，说明其主要性能指标、面板及使用方法，和测量电压或电流的基本步骤。1.基尔霍夫定律和叠加定理的验证【教师】重点强调以下问题（1）具体测量某支路电流时，将电流表的两支表笔插入该支路接口上，并将另外两个支路接口用导线短接。验证基尔霍夫电流定律时，可假定流入节点的电流为正（反之亦可），并将表笔负极接在靠近节点的接口上，表笔正极接在远离节点的接口上。若指针正向偏转，则取正值；若指针反向偏转，则应调换表笔正、负极，重新读数，其值取负。（2）叠加定理只适用于线性电路。测量时，要注意电路中电流和电压的参考方向、实际方向及正、负值问题。（3）实施中，要避免稳压电源的两个输出端碰线短路。【学生】聆听、理解、模仿操作操作步骤（1）验证基尔霍夫电流定律第一步：检查实验器材是否齐全且完好。第二步：调节双路直流稳压电源的“细调”旋钮，使其两路的输出电压分别为，。第三步：按教材图1-46所示连接线路。第四步：用直流电流表测量各支路电流，并将测量值与计算值分别填入表1-4中，进行对比。根据测量数据来验证电流之和是否满足。（详见教材）第五步：逐步调节双路直流稳压电源，使，分别等于12V，16V和16V，12V，再进行测量，并验证结果。（2）验证基尔霍夫电压定律第一步：检查实验器材是否齐全且完好。第二步：如图1-46所示（见教材）电路中，用导线将三个电流接口短接。调节，分别等于上述三组实验值。第三步：用万用表直流电压挡依次测，，。测量时可选顺时针方向为绕行方向，并注意万用表指针的偏转方向及取值的正、负。第四步：将测量值与计算值分别填入表1-4中，并根据测量数据来验证回路电压之和是否满足（详见教材）。（3）验证叠加定理第一步：调节双路直流稳压电源，使其两路的输出电压分别为。第二步：按教材图1-46所示连接线路。第三步：将和同时作用时的测量值，，，，，填入表1-5中（详见教材表格）。第四步：将开关扳到“2”端短接，单独作用，进行测量，将测量值，，，，，填入表1-5中（详见教材表格）。第五步：将开关扳到“2”端短接，单独作用，进行测量，将测量值，，，，，填入表1-5中（详见教材表格）。2.戴维南定理的验证【教师】重点强调以下问题（1）本实施建议使用精度较高的仪表进行测试。（2）测量过程中，调整可变电阻阻值时，应先将开关