电工技术基础 教案 第10章 过渡过程

PAGEPAGE210.1过渡过程的概念和换路定律教案课题名称过渡过程的概念和换路定律所属科目电工基础教学对象中职电子技术应用专业班同步教材电工技术基础课型新授£复习教材主编欧小东课程性质理论教学£实践教学授课时间年月日授课教师计划课时2课时教学平台多媒体网络教室、学习通课堂教学资源教科书、教学课件、视频线上学习资源教学视频、学习讨论、课堂练习题、在线开放课程教学目标知识目标：（1）理解过渡过程的概念；（2）掌握电路产生过渡过程的外因和内因以及换路定律的内容。能力目标：（1）能根据换路定律，求一阶电路电感器和电容器的初始值。素质目标：（1）养成自主学习的习惯；（2）具备良好的人际交往能力、团队合作精神和优质服务意识；（3）养成严谨、细致的学习习惯。教学重点（1）掌握电路产生过渡过程的外因和内因以及换路定律的内容；（2）能根据换路定律，求一阶电路电感器和电容器的初始值。教学难点能根据换路定律，求一阶电路电感器和电容器的初始值。教学方法自主学习法、任务驱动法、合作探究法、演示法课前准备教师：发布任务、推送资源，在线答疑解惑。学生：接收学习任务，查找相关资料自主学习；提出疑问。线下教学过程批注任务一过渡过程的概念和换路定律1．什么是过渡过程。我们通过过渡过程实验，来观察和研究电路的过渡过程。在图10-1-1所示的电路中，HL1、HL2和HL3是三只完全相同的灯泡，HL1、HL2和HL3三条支路分别含有耗能元件和储能元件。实验现象：当开关S断开时，三条支路都没有电流，这是一种稳定状态。当开关S闭合时，灯泡HL1立刻正常发光；灯泡HL2逐渐变亮，经过一段时间达到与灯泡HL1同样的亮度；灯泡HL3则一闪亮后渐渐变暗，最终熄灭。HL1、HL2和HL3三条支路分别含有耗能元件和储能元件，为什么会出现这种现象呢？HL1支路现象分析：HL1支路实验结论：HL2支路现象分析：HL2支路实验结论：HL3支路现象分析：HL3支路实验结论：2．电路产生过渡过程的原因（1）过渡过程的外因和内因电路产生过渡过程的原因有两个，即外因和内因。（2）过渡过程的根本原因储能元件能量的储存或释放不能突变，这是引起电路过渡过程的根本原因，理由如下：综上所述，可以得出如下两个重要结论：（1）电感线圈中的电流不能发生突变。（2）电容器两端的电压不能发生突变。所以，当电路中具有电感线圈或电容器时，在换路后必然有一个过渡过程。（3）研究过渡过程的意义3．换路定律（1）电感线圈的换路定律。（2）电容器的换路定律。或换路定律可以确定电路发生过渡过程的起始值（t=0＋时的值），它是研究过渡过程必不可少的依据。4．换路定律应用实例【实例1】在图10-1-3所示的电路中，E=12V，试求开关S闭合的瞬间电路中的电流i及灯泡、电感线圈两端的电压uR、uL。【实例2】在图10-1-4所示的电路中，E=12V，灯泡等效电阻R=6Ω，开关S闭合前，电容器两端电压为零。试求开关S闭合的瞬间电路中的电流i、灯泡两端的电压uR及电容器C两端的电压uC。知识小结课后拓展：1.完成学习通上的线上作业。2.完成线下作业。（见10.1中同步练习题）一、填空题1、2、3。二、判断题1、2。三、计算题1。3.通过学习通上在线开放课程进行补差学习。4.课前预习。课后记要：10.2RC、RL电路的过渡过程教案课题名称RC、RL电路的过渡过程所属科目电工基础教学对象中职电子技术应用专业班同步教材电工技术基础课型新授£复习教材主编欧小东课程性质理论教学£实践教学授课时间年月日授课教师计划课时4课时教学平台多媒体网络教室、学习通课堂教学资源教科书、教学课件、视频线上学习资源教学视频、学习讨论、课堂练习题、在线开放课程教学目标知识目标：（1）理解RC过渡电路的充放电过程和掌握iC，uR、uC表达式；（2）理解RL过渡电路充放磁过程和掌握iL，uR、uL表达式。能力目标：（1）能绘制RC过渡电路的iC，uR、uC随时间变化的曲线；（2）能绘制RL过渡电路的iL，uR、uL随时间变化的曲线。素质目标：（1）养成自主学习的习惯；（2）具备良好的人际交往能力、团队合作精神和优质服务意识；（3）养成严谨、细致的学习习惯。教学重点（1）RC过渡电路的充放电过程和掌握iC，uR、uC表达式；（2）RL过渡电路充放磁过程和掌握iL，uR、uL表达式。教学难点能根据输入脉冲的宽度，选择合适的RC微、积分电路的时间常数。教学方法自主学习法、任务驱动法、合作探究法、演示法课前准备教师：发布任务、推送资源，在线答疑解惑。学生：接收学习任务，查找相关资料自主学习；提出疑问。线下教学过程批注任务二RC、RL电路的过渡过程1．RC电路的过渡过程（1）RC电路的充电过程。RC电路过渡过程实验：理论和实验证明，RC电路的充电电流按指数规律变化，任意一个RC电路充电电流的数学解析式为 电阻两端的电压uR为 电容器两端的电压uC为 式中，，称为电路的时间常数。它表示过渡过程已经变化了总变化量的63.2%所经过时间，反映了过渡过程进行的快慢，的单位是秒（s）。当t=(3～5)时，电容器两端的电压达到稳定值的95%～99%，通常可认为过渡过程已基本结束。一般认为当时，过渡过程就基本结束。（2）RC电路的放电过程。理论和实验证明，电容器通过电阻放电的电流和电容、电阻两端的电压都按指数规律变化，其数学解析式为 2．RL电路的过渡过程（1）RL电路的充磁过程。研究证明，i、uR、uL变化的数学解析式为 （2）RL电路的放磁过程。其数学解析式分别为 3．RC电路的应用RC电路除了第5章介绍的移相功能，还常用于波形的变换、信号的耦合等。（1）微分电路①微分电路的功能。②微分条件。③微分电路结构。④微分电路工作原理（2）积分电路在脉冲技术中常需要将矩形脉冲信号变为锯齿波信号，这种变换电路即积分电路，如图10-2-9所示。【强调】微分电路与积分电路都能进行波形变换。在脉冲技术中常用这两种电路来产生触发信号和锯齿波信号。在模拟运算电路中，可用来求导数和积分等。4.RC、RL过渡过程实例分析【实例1】在图10-2-16所示的RC电路中，R=100kΩ，C=100μF，充电前电容器两端的电压为零，E=20V。试求电路的时间常数τ、开关S闭合10s时电容器两端的电压uC和电阻两端的电压uR。【实例2】一只已充电到100V的电容器经由一电阻放电，经过20s后电压降到67V，则放电40s后，电容器两端的电压约为（）。A．55V B．45V C．37V D．50V【实例3】一个电感线圈被短接后，需要经过0.1s，线圈内的电流才减小到初始值的36.8%。如果用R=5Ω的电阻代替原来的短路线，则需要经过0.05s，线圈内的电流才减小到初始值的36.8%，求此线圈的阻值r和电感L。【实例4】点焊机所用的电容器组的电容为2000μF，工作时充电至500V，求储存的能量。如果焊点上的阻值为0.01Ω，求最大放电电流和放电时间常数。【实例5】图10-2-17所示为RL串联电路，已知R=5Ω，L=0.398H，直流电源E=35V，电压表量程为50V，内阻RV=5kΩ。开关K未断开时，电路已处于稳定状态，在t=0时刻断开开关，求：（1）开关断开后电路的时间常数。（2）i的初始值。（3）i和uV的解析式。（4）t=0+时刻电压表两端的电压。知识小结课后拓展：1.完成学习通上的线上作业。2.完成线下作业。（见9.2中同步练习题）一、填空题1、2、3、4。二、选择题1、2、3、4。3.通过学习通上在线开放课程进行补差学习。4.课前预习。课后记要：10.3一阶电路的三要素法教案课题名称一阶电路的三要素法所属科目电工基础教学对象中职电子技术应用专业班同步教材电工技术基础课型新授£复习教材主编欧小东课程性质理论教学£实践教学授课时间年月日授课教师计划课时2课时教学平台多媒体网络教室、学习通课堂教学资源教科书、教学课件、视频线上学习资源教学视频、学习讨论、课堂练习题、在线开放课程教学目标知识目标：（1）理解时间常数的意义，初始值、稳态值的含义；（2）熟练掌握一阶电路的三要素法。能力目标：（1）能根据换路定律，画出过渡电路的等效电路；（2）能写出一阶电路过渡过程的解析式。素质目标：（1）养成自主学习的习惯；（2）具备良好的人际交往能力、团队合作精神和优质服务意识；（3）养成严谨、细致的学习习惯。教学重点能根据换路定律，画出过渡电路的等效电路教学难点会运用换路后的稳态值、初始值和时间常数这三个要素，直接写出一阶电路过渡过程的解析式。教学方法自主学习法、任务驱动法、合作探究法、演示法课前准备教师：发布任务、推送资源，在线答疑解惑。学生：接收学习任务，查找相关资料自主学习；提出疑问。线下教学过程批注任务三一阶电路的三要素法1．三要素法的概念三要素法？（2）一阶电路的三要素法的通用公式表达式2．三要素法的运用步骤（1）初始值f(0+)可根据换路定律和基尔霍夫定律求得，具体步骤如下。①根据t=(0-)时刻的等效电路，应用欧姆定律求出uC(0-)或iL(0-)。②根据换路定律求出uC(0+)和iL(0+)，即uC(0+)=uC(0-)；iL(0+)=iL(0-)③根据t=(0+)时刻的等效电路，应用基尔霍夫定律及欧姆定律求出其他有关量的初始值。（2）稳态值f(∞)根据t=∞时刻的等效电路求得，这时电容器相当于开路线，电感线圈相当于短路线。（3）时间常数τ=RC（在RC电路中）或τ=L/R（在RL电路中）。其中，R应理解为在换路后的电路中从储能元件两端看进去的入端电阻。这时，电路中所有电源均不作用，仅保留其内阻（即，恒压源用短路线替代，恒流源用开路线替代）。3．三要素法运用实例【实例1】在图10-3-1（a）所示的电路中，开关长期置“1”，在t=0时刻，将开关置“2”，试求uC(t)、iC(t)、i1(t)、i2(t)的解析式。已知R1=1kΩ，R2=2kΩ，C=3μF，U1=3V，U2=5V。【例2】在图10-3-2（a）所示的电路中，t=0时刻开关由“a”置“b”，试求i和iL的解析式。知识小结（1）只要知道换路后的稳态值、初始值和时间常数这三个要素，就能直接写出一阶电路过渡过程的解析式，这就是一阶电路的三要素法。（2）一阶电路的三要素法的通用公式为：课后拓展：1.完成学习通上的线上作业。2.完成线下作业。（见10.3中同步练习题）一、填空题1、2、3、4。二、选择题1、2。三、计算题1。3.通过学习通上在线开放课程进行补差学习。4.课前预习。课后记要：10.4LC振荡电路教案课题名称LC振荡电路所属科目电工基础教学对象中职电子技术应用专业班同步教材电工技术基础课型新授£复习教材主编欧小东课程性质理论教学£实践教学授课时间年月日授课教师计划课时2课时教学平台多媒体网络教室、学习通课堂教学资源教科书、教学课件、视频线上学习资源教学视频、学习讨论、课堂练习题、在线开放课程教学目标知识目标：（1）理解LC振荡电路的概念；（2）理解自由振荡的物理过程。能力目标：（1）能自主分析自由振荡的物理过程；（2）会计算自由振荡的振荡频率和临界电阻。素质目标：（1）养成自主学习的习惯；（2）具备良好的人际交往能力、团队合作精神和优质服务意识；（3）养成严谨、细致的学习习惯。教学重点能自主分析自由振荡的物理过程教学难点会分析计算自由振荡的振荡频率和临界电阻。教学方法自主学习法、任务驱动法、合作探究法、演示法课前准备教师：发布任务、推送资源，在线答疑解惑。学生：接收学习任务，查找相关资料自主学习；提出疑问。线下教学过程批注任务四一LC振荡电路与力学中的简谐振动（如单摆振动）相似，电学中也有自由振荡。LC振荡电路就是其中最简单的一种。1．LC振荡电路的概念像这样大小和方向都做周期性变化的电流叫作振荡电流，能够产生振荡电流的电路叫作振荡电路。振荡电路的种类很多，像图10-4-1这种由电容器C和电感线圈L组成的振荡电路，是一种最简单的振荡电路，叫作LC振荡电路。2．自由振荡的物理过程只在起始时刻供给振荡电路一定能量，以后不再向电路提供能量，电路中的电场能和磁场能反复转换的过程，叫作自由振荡。（1）起始状态（2）电容正向放电时段（3）电容器反向充电时段（4）电容反向放电时段（5）回归起始状态时段如果振荡电路中没有任何能量损耗（R=0），电磁振荡将永远进行下去，为等幅振荡，其电