《电工电子技术（上）》课程教案（2016--2017学年秋季学期）授课教师：授课专业班级：学分： 6学时：教师所在教研室：电气自动化技术教学内容注意点配时提问：试想如果没有电，生活将会怎样？导入新课：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章直流电路电路：电流流通的路径。

直流电路：由直流电源供电的电路。

§1.1电路及主要基本物理量一、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5510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I 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）、μA （微安）等。

31kA 10A = 361A 10mA 10A μ==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。

I I实际方向实际方向参考方向参考方向aabba ）0I >b ）0I <4、电流的表示方法 （1）箭头：→ （2）双下标：ab I5、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20教 学 内 容注意点 配时（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。

I负载abU Ea b ＋＋－－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ab U 表示。

电压的单位为V （伏[特]），还有kV （千伏）、mV （毫伏）、μV （微伏）等。

31kV 10V = 361V 10mV 10V μ==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：ab U电压实际方向参考方向选取10教 学 内 容注意点 配时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16V U =-，24V U =，求：ab ?U =1U 2U a b ＋＋－－ 解：ab 12()6V (4V)10V U U U =+-=-+-=-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ab U 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E 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 配时 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（E ）和电压（ab U ）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10V E =，求出：ab ?U =ba ?U =a b＋－E解：ab 10V U E ==，ba ab 10V U U =-=-。

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：22W UP UI I R t R ====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：W UIt =单位：焦耳（J ）或千瓦时（kW h ⋅）教 学 内 容注意点 配时 【例1】：应用欧姆定律对下图电路列出式子，并求电阻R 。

解：对图(a)有，U IR =，63Ω2U R I === 对图(b)有，U IR =-，63Ω2U R I =-=-=- 【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： 220484Ω0.455U R I ==≈ 【例3】：有一个量程为 300V （即测量范围是0～300V ）的电压表，它的内阻O R 为 40k Ω 。

用它测量电压时，允许流过的最大电流是多少？解： 3O 3000.0075A 7.5mA 4010U I R ====⨯ 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S R 表示。

外电阻：外电路的电阻。

用L R 表示。

RU 6V+2AR+–U 6VI(a)(b)I –2A–n R +2R 时，（大））流经各电阻的电流相等。

n U +；n n U U I R R===串联时，总电阻1R R R =+，2U R =n 1R +；2R 时，2R （小） ）各电阻电压相等。

）并联总电流等于各电阻上电流之和，即1n I I I =++；）分流公式为：I =121R I R R =+教 学 内 容注意点 配时 【例1】：图所示的并联电路中，求等效电阻AB R 、总电流I 、各负载电阻上的电压、各负载电阻中的电流。

解：等效电阻12AB 12632Ω63R R R R R ⨯===++总电流AB 126A 2U I R === 各负载上的电压1212V U U U === 各负载上的电流2112362A 63R I I R R ⨯===++21624A I I I =-=-=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1-5】：教材P6 略 【例2】：（选作）如图，已知123451ΩR R R R R =====，求等效电阻ab R 。

ab 1R 2R 3R 4R 5R c等效电阻的求解注意分流公式的使用20教学内容注意点配时教 学 内 容注意点 配时上式表明：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L R →∞。

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。

0I =，O U U E ==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S I ，且有S OEI R =，电源输出电压为S O 0U E I R =-=。

短路电流S I 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：210A 0.2E I r ===短。

开关接“2”号位置，电路断路。

20教 学 内 容注意点 配时 复习提问：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，L R I 1∝指针式万用表的使用20'20'（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R O 串联的模型。

）当接上负载时，电源端电压（负载R L 上的电压和电流的关系）O IR E U -=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。