电工教案

第一篇：电工教案

电工教案

第一节：直流电路

一、电路

在电的实际应用中，从最简单的手电筒的工作到复杂的电子计算机的运算，都是由电路来完成的。

1、电路的组成及电路元件的作用

电路就是电流所流经的路径，它由电路元件组成。电路元件可分为四类：

(1)电源：即发电设备，其作用是将其它形式的能量转换为电能。(2)负载：即用电设备，它的作用是把电能转换为其它形式的能。

(3)控制电器和保护电器：在电路中起控制和保护作用。如开关、熔断器、接触器等。

(4)导线：由导体材料制成，其作用就是把电源、负载和控制器连接成一个电路，并将电源的电能传输给负载。

2、电路图

在实际工作中，为便于分析、研究电路，通常将电路的实际元件用图形符号表示在电路图中，称为电路原理图，也叫电路图。

二、电路的欧姆定律

电流、电压和电阻是电路中的三个基本物理量，分析计算电路，就是研究以上特别是之间的关系，确定它们的大小。

欧姆定律就是反映电阻元件两端的电压与通过该元件的电流同电阻三者关系的定律。UI=R

I--电流(A)U—电压(V)R—电阻(Ω)由上式可知，通过电阻元件的电流与电阻两端的电压成正比，而与电阻成反比。

对于任一分支的电阻电路，只要知道电路中的电压、电流和电阻这三个量中的任意两个量，就可由欧姆定律求得第三个量。例题1:

三、电路的基尔霍夫定律

欧姆定律可以确定元件上电压与电流的关系，但只能用于无分支的电阻电路。对于一个比较复杂的电路，确定各去路电流和各部分电压的关系，只用欧姆定律一般是不能解决的，必须利用基尔定律才能表明电路电流之间的关系和回路电压间的关系。

1、基尔霍夫电流定律

也叫基尔霍夫第一定律，它确定了电路中任一节点所连的各去路电流之间的关系。

定律指出：对于电路中的任一节点，流入节点的电流之和必等于流出该节点电流之和。∑I=0即流入(或流出)电路任一节点的代数和等于零。例题2：

2、基尔霍夫电压定律

也叫基尔霍夫第二定律，它确定了电路任一回路中各部分电压之间的相互关系。

它指出：对任一回路，没任一方向绕行一周，各电源电势的代数和等于各电阻电压降的代数和。即：∑E=∑IR 或：∑E=∑U 例题3：

注意：基尔霍夫定律是电路理论的基本定律，在应用基尔霍夫定律时必须注意电流、电压、电势的方向及所选定的绕行方向的关系。

四、电阻的串联电路 简单直流电路的计算

一、电阻的串联电路

两个或两个以上的电阻依次首尾连.1．串联电路的特点

(1)由电流的连续性可知各电阻中的电流相等的阻值成正比，总电压等于各电阻上电压降之和。总电阻等于各电阻之和。

串联电路的等效电阻比每一段电阻都大 2．串联电路的应用

串联电路在生产中应用很多，常见的有：

(1)用几个电阻串联起来可使电路电阻增大，在电源电压不变时可使电流减小。

(2)采用几个电阻构成分压器，使电源输出不同等级的电压。

(3)当负载的额定电压低于电源电压时，可用串联的办法满足负载电源的需要，例如将两个同瓦数的110v电灯串联起来． 即可接人230V电压。

(4)在电工测量中应用串联电阻的方法，可扩大电压表的量程。

五、电阻的并联电路

两个或两个以上的电阻接在电路个相同的两点之间的连接方式叫做电阻的并联电路

1．并联电路的特点

(1)各电阻两端电压相等。

(2)电路内的总电流等于各支路电流和，即：

I＝Jl十I2十I3(3)几个不同阻值的电阻并联，可以用一个等效电阻代替。在并联电路中总电阻的倒数等于各支路电阻的倒数和。

六、电阻的混联电路

三、电阻的混联

电路中既有串联又有并联，这样的联接方式叫混联。对于这样的电路，路简化成一个无分支电路，再进行电流电压计算。简化方法是：(1)找出混联电路中等电位点进行编号，将电阻对号接人各点：(2)画出简化电路。

流入任一节点的电流之和等于流出该节点的电流之和。在一个节点上电流的代数和恒等于零。根据计算结果，明规定电流的方向与实际方向相反。

七、电路的功率与电能

1、电功率：电功率就是单位时间内电场力所做的功。2UP=UI=I2R==U2G R2、电能

电动机、电灯的功率只表示它工作能力的大小，而它们所完成的工作量，不仅决定于其功率的大小，还与它们工作的时间长短有关，电能就是用来表示电场在一段时间内所做的功。W=Pt

第二篇：电工教案

第四章

正弦交流电路的基本概念和基本定律

第一节

正弦量

在生产和生活中使用的电能，几乎都是交流电能，即使是电解、电镀、电讯等行业需要直流供电，大多数也是将交流电能通过整流装置变成直流电能。在日常生产和生活中所用的交流电，一般都是指正弦交流电。因为交流电能够方便地用变压器改变电压，用高压输电，可将电能输送很远，而且损耗小；交流电机比直流电机构造简单，造价便宜，运行可靠。所以，现在发电厂所发的都是交流电，工农业生产和日常生活中广泛应用的也是交流电。

交流电与直流电的区别在于：直流电的方向、大小不随时间变化；而交流电的方向、大小都随时间作周期性的变化，并且在一周期内的平均值为零。图示为直流电和交流电的电波波形。

直流电和交流电的电波波形图

正弦电压和电流等物理量，常统称为正弦量。正弦量的特征表现在变化的快慢、大小及初始值三个方面，而它们分别由频率（或周期）、幅值（或有效值）和初相位来确定。所以频率、幅值和初相位就称为确定正弦量的三要素。

正弦交流电的基本特征和三要素

下面以电流为例介绍正弦量的基本特征。依据正弦量的概念，设某支路中正弦电流i在选定参考方向下的瞬时值表达式为

iImsin(t)

1．瞬时值、最大值和有效值

正弦交流电随时间按正弦规律变化，某时刻的数值不一定和其它时刻的数值相同。我们把任意时刻正弦交流电的数值称为瞬时值，用小写字母表示，如i、u及e表示电流、电压及电动势的瞬时值。瞬时值有正、有负，也可能为零。

最大的瞬时值称为最大值（也叫幅值、峰值）。用带下标的小写字母表示。如Im、Um及Em分别表示电流、电压及电动势的最大值。最大值虽然有正有负，但习惯上最大值都以绝对值表示。

正弦电流、电压和电动势的大小往往不是用它们的幅值，而是常用有效值来计量的。某一个周期电流i通过电阻R在一个周期T内产生的热量，和另一个直流电流通过同样大小的电阻在相等的时间内产生的热量相等，那么这个周期性变化的电流i的有效值在数值上就等于这个直流I。规定，有效值都用大写字母表示，和表示直流的字母一样。

周期电流的有效值

I1T

当周期电流为正弦量时，可得

IT0idt

2Im2

正弦电压和正弦电动势可得

UUm2

Em2

E一般所讲的正弦电压或电流的大小，例如交流电压380V或者220V，都是指它的有效值。一般交流电流表和电压表的刻度也是根据有效值来定的。

例1 已知某交流电压为u220多少？

解：最大值

Um220UUm22V311.1V

2sintV，这个交流电压的最大值和有效值分别为

22022V220V

有效值

2．频率与周期

正弦量变化一次所需的时间（秒）称为周期T。每秒内变化的次数称为频率f，它的单位是赫兹（Hz）。

正弦电流波形图

频率是周期的倒数，即

f1T

在我国和大多数国家都采用50Hz作为电力标准频率，有些国家（如美国、日本等）采用60Hz。这种频率在工业上应用广泛，习惯上称为工频。通常的交流电动机和照明负载都用这种频率。

正弦量变化的快慢除用周期和频率表示外，还可用角频率ω来表示，它的单位是弧度/秒（rad/s）。角频率是指交流电在1秒钟内变化的电角度。如果交流电在1秒钟内变化了1次，则电角度正好变化了2π弧度，也就是说该交流电的角频率ω=2π弧度/秒。若交流电1秒钟内变化了f次，则可得角频率与频率的关系式为

2πf2T

上式表示T，f，ω三个物理量之间的关系，只要知道其中之一，则其余均可求出。

例2 已知某正弦交流电压为u311sin314tV，求该电压的最大值、频率、角频率和周期各为多少？

解：由题可知：

Um311V

314rad/s

f2π31423.14Hz50Hz

T1f150s0.02s

3．初相

(t)称为正弦量的相位角或相位，它反映出正弦量变化的进程。当相位角随时间连续变化时，正弦量的瞬时值随之作连续变化。t=0时的相位角称为初相位角或初相位。就是这个电流的初相。规定初相的绝对值不能超过π。

在一个正弦交流电路中，电压u和电流i的频率是相同的，但初相不一定相同，如图所示。图中u和i的波形可用下式表示

uUmsin(tu)

iImsin(ti)

它们的初相位分别为u和i。

u和i的相位不相等

两个同频率正弦量的相位角之差或初相位角之差，称为相位差，用表示。图中电压u和电流i的相位差为

(tu)(ti)ui

当两个同频率同正弦量的计时起点改变时，它们的相位和初相位即跟着改变，但是两者之间的相位差仍保持不变。

由图正弦波形可见，因为u和i的初相位不同，所以它们的变化步调是不一致的，即不是同时到达正的幅值或零值。图中，u＞i，所以u较i先到达正的幅值。这时我们说，在相位上u比i超前角，或者说i比u滞后角。

初相相等的两个正弦量，它们的相位差为零，这样的两个正弦量叫做同相。同相的两个正弦量同时到达零值，同时到达最大值，步调一致。如图中的i1和i2。

相位差为180的两个正弦量叫做反相。如图中的i1和i3。

由波形图可以看出，正弦量的最大值（有效值）反映正弦量的大小，角频率（频率、周期）反映正弦量变化的快慢，初相角反映分析正弦量的初始位置。因此，当正弦交流电的最大值（有效值）、角频率（频率、周期）和初相角确定时，正弦交流电才能被确定。也就是说这三个量是正弦交流电必不可少的要素，所以我们称其为正弦交流电的三要素。只有这三个要素确定之后，才能确定正弦量。

例3 已知某正弦电压在t0时为1102V，初相角为30，求其有效值。解：此正弦电压表达式为

uUmsin(t30)

当t0时，u(0)Umsin30

Umu(0)sin301100.52V2202V所以

其有效值为

UUm222022V220V

第二节 正弦量的相量表示法

在上一节中我们已经看到，正弦量可以用解析式来表示，如iImsin(ti)、uUmsin(tu)，还可以用波形图表示。

此外，正弦量还可以用相量来表示。相量表示法的基础是复数，就是用复数来表示正弦量。

一、复数

1．复数的实部、虚部和模

1叫虚单位，数学上用i来代表它，因为在电工中i代表电流，所以改用j代表虚单位，即j1

有向线段的复数表示

令一直角坐标系的横轴表示复数的实部，称为实轴，以+1为单位；纵轴表示虚部，称为虚轴，以+j为单位。实轴与虚轴构成的平面称为复平面。复平面中有一有向线段A，其实部为a，其虚部为b，如图所示，于是有向线段A可用下面的复数表示为

A=a+jb

由图可见，rab2

2r表示复数的大小，称为复数的模。有向线段与实轴正方向间的夹角，称为复数的幅角，用表示，规定幅角的绝对值小于180。

2．复数的表达方式

arctanba

s和brsin 因为

arco所以该式称为复数的直角坐标式。此式还可以写为

Arej

该式称复数的指数形式。在工程上常常写为

Ar

该式称为复数的极坐标形式。

因此，一个复数可用上述几种复数式来表示，可以相互转换。复数的加减运算可用直角坐标式，复数的乘除运算可用指数式或极坐标式。

实数和虚数可以看成复数的特例：实数是虚部为零、幅角为零或180的复数，虚数是实部为零、幅角为90或90的复数。

实部相等、虚部大小相等而异号的两个复数叫做共轭复数。用A*表示A的共轭复数，则有

A=a+jb

A*=a-jb

例4 写出下列复数的直角坐标形式

（1）548

（2）190

（3）5.590

（4）22180 解：（1）548=5cos48+j5sin48=3.35+j3.72（2）190=cos90+jsin90=j（3）5.590=5.5cos(-90)+ j5.5sin(-90)=-j5.5（4）22180=22cos180+22sin180=-22

例5 写出下列复数的极坐标形式

（1）3+j4

（2）j5

（3）-4+j3

（4）10 解：（1）

rab22=34225

arctan53.1334

所以

3+j4=553.13（2）

r5

（3）

r2arctan5090

所以

j5=590

ab2=(4)334225

arctan36.47

所以

-4+j3=536.47（4）

r10

arctan0100

所以

10=100

二、复数的运算 1．复数的加减

若两个复数相加减，可用直角坐标式进行。如：

A1=a1+jbA2=a2+jb2

则

A1±A2=（a1+jb1）±（a2+jb2）=（a1±a2）+j（b1±b2）

即几个复数相加或相减就是把它们的实部和虚部分别相加减。

复数与复平面上的有向线段（矢量）对应，复数的加减与表示复数的有向线段（矢量）的加减相对应，并且复平面上矢量的加减可用对应的复数相加减来计算。见图，矢量A1、A2各与复数A1=a1+jb1、A2=a2+jb2相对应，把两个矢量按平行四边形法则相加，所得的矢量A1+A2与两个复数之和A1+A2=（a1+a2）+j（b1+b2）相对应。按A1-A2= A1+（-A2），把矢量A1和（-A2）用平行四边形法则相加，所得的矢量A1-A2与两个复数之差A1-A2=（a1-a2）+j（b1-b2）相对应。

矢量和与矢量差

2．复数的乘除

两个复数进行乘除运算时，可将其化为指数式或极坐标式来进行。如

A1=a1+jb1=r1A2=a2+jb2 =r22 则

A1²A2=r11²r22=r1²r2(12)

(4.17)

A1A2r11r22jr1r2(12)

如将复数A1rej乘以另一个复数e，则得

ejA2=rej=rej()

即复数A2的大小仍为r，但幅角变为()，可见一个复数乘上模为

1、幅角为的复数，就相当于将原复数所对应的矢量逆时针旋转了角，就是矢量A2比矢量A1超前了角。

同理，如以e-j除复数A1rej，则得

A3=rej()

即使原矢量顺时针旋转了角。就是矢量A3比矢量A1滞后了角。当=±90时，则

ej90cos90jsin90j

因此任意一个相量乘上+j后，即逆时针（向前）旋转了90；乘上-j后，即顺时针（向后）旋转了90。所以j称为旋转90的旋转因子。

在三相电路的分析计算中，常引用120这个旋转因子。

三、相量

1．相量法的定义

在正弦交流电路中，用复数表示正弦量，并用于正弦交流电路分析计算的方法称为相量法。

设有一正弦电压uUmsin(t)，其波形如图右边所示，左边是一旋转有向线段A，在直角坐标系中。有向线段的长度代表正弦量的幅值Um，它的初始位置（t=0时的位置）与横轴正方向之间的夹角等于正弦量的初相位，并以正弦量的角频率作逆时针方向旋转。可见，这一旋转有向线段具有正弦量的三个特征，故可用来表示正弦量。正弦量在某时刻的瞬时值就可以由这个旋转有向线段于该瞬时在纵轴上的投影表示出来。例如，在t=0时，u0Umsin；在t=t时，u1Umsin(t1)。

1用正弦波形和旋转有向线段来表示正弦量

正弦量可用旋转有向线段表示，而有向线段可用复数表示，所以正弦量也可用复数来表示。如果用复数来表示正弦量的话，则复数的模即为正弦量的幅值或有效值，复数的幅角即为正弦量的初相位。

2．正弦量的相量表达式

为了与一般的复数相区别，我们把表示正弦量的复数称为相量，并在大写字母上打“”，于是表示正弦电压uUmsin(t)的相量为

U(cosjsin)UeUmmm或

UU(cosjsin)UejjUm

U

Um是电压的幅值相量，U是电压的有效值相量。注意，相量只是表示正弦量，而不是等于正弦量。另外，图中的旋转有向线段是初始位置的有向线段，表示它的复数只有两个特征，即模和幅角。

按照正弦量的大小和相位关系用初始位置的有向线段画出的若干个相量的图形，称为相量图。在相量图上能形象地看出各个正弦量的大小和相互间的相位关系。例如，在前图中用正弦波形表示的电压u电流i两个正弦量，在式uUmsin(tu)和

比电流iImsin(ti)中是用解析式表示的，如用相量图表示则如图所示。电压相量U相量I超前角，也就是正弦电压u比正弦电流i超前角。

电压和电流的相量图

只有正弦周期量才能用相量表示，相量不能表示非正弦周期量。只有同频率的正弦量才能画在同一相量图上，不同频率的正弦量不能画在一个相量图上，否则就无法比较和计算。

由上可知，表示正弦量的相量有两种形式：相量图和复数式（相量式）。例6 试写出表示uA220uC2202sin314tV，uB2202sin(314t120)V和2sin(314t120)V的相量，并画出相量图。

解：分别用有效值相量UA、UB和UC表示正弦电压uA、uB和uC，则

UA=2200220V

UB=220120220(12j32)V

13120220(j)VUC=22022

相量图如图所示。

第三节

电感元件与电容元件

一、电容元件的图形、文字符号

实际电容器是由两片金属极板中间充满电介质（如空气、云母、绝缘纸、塑料薄膜、陶瓷等）构成的。在电路中多用来滤波、隔直、交流耦合、交流旁路及与电感元件组成振荡回路等。电容器又名储电器，在电路图中用字母“C”表示，电路图中常用电容器的符号如图所示。

电容器的SI单位是法拉，简称法，通常用符号“F”表示。常用的单位还有“μF”“pF”，它们的换算关系如下：

1F=106μF =1012 pF 电容元件是从实际电容器抽象出来的理想化模型，是代表电路中储存电能这一物理现象的理想二端元件。当忽略实际电容器的漏电电阻和引线电感时，可将它们抽象为仅具有储存电场能量的电容元件。

二、电容元件的特性

在电路分析中，电容元件的电压、电流关系是十分重要的。当电容元件两端的电压发生变化时，极板上聚集的电荷也相应地发生变化，这时电容元件所在的电路中就存在电荷的定向移动，形成了电流。当电容元件两端的电压不变时，极板上的电荷也不变化，电路中便没有电流。

当电压、电流为关联参考方向时，线性电容元件的特性方程为：

iCdudt

它表明电容元件中的电流与其端钮间电压对时间的变化率成正比。比例常数C称为电容，是表征电容元件特性的参数。当u的单位为伏特(V)，i的单位为安培(A)时，C的单位为法拉，简称法(F)。习惯上我们常把电容元件简称为电容，所以“电容”这个名词，既表示电路元件，又表示元件的参数。

本书只讨论线性电容元件。线性电容元件在电路图中用图示的符号表示。

若电压、电流为非关联参考方向，则电容元件的特性方程为：

iCdudt

从上两式很清楚地看到，只有当电容元件两端的电压发生变化时，才有电流通过。电压变化越快，电流越大。当电压不变（直流电压）时，电流为零。所以电容元件有隔直通交的作用。而且，电容元件两端的电压不能跃变，这是电容元件的一个重要性质。如果电压跃变，则要产生无穷大的电流，对实际电容器来说，这当然是不可能的。

在u、i关联参考方向下，线性电容元件吸收的功率为：

puiCududt

在t时刻，电容元件储存的电场能量为：

W（t）C12Cu（t）

2该式表明，电容元件在某时刻储存的电场能量只与该时刻电容元件的端电压有关。当电压增加时，电容元件从电源吸收能量，储存在电场中的能量增加，这个过程称为电容的充电过程。当电压减小时，电容元件向外释放电场能量，这个过程称为电容的放电过程。电容在充放电过程中并不消耗能量。因此，电容元件是一种储能元件。

在选用电容器时，除了选择合适的电容量外，还需注意实际工作电压与电容器的额定电压是否相等。如果实际工作电压过高，介质就会被击穿，电容器就会损坏。

三、电感元件

1.电感元件的图形、文字符号

实际电感线圈就是用漆包线或纱包线或裸导线一圈靠一圈地绕在绝缘管上或铁芯上而又彼此绝缘的一种元件。在电路中多用来对交流信号进行隔离、滤波或组成谐振电路等。电感线圈简称线圈，在电路图中用字母“L”表示，电路图中常用线圈的符号如图所示。

电感线圈是利用电磁感应作用的器件。在一个线圈中，通过一定数量的变化电流，线圈产生感应电动势大小的能力就称为线圈的电感量，简称电感。电感常用字母“L”表示。

电感的SI单位是亨利，简称亨，通常用符号“H”表示。常用单位还有“μH”“mH”，它们的换算关系如下：

1H=106μH =103 mH 电感元件是从实际线圈抽象出来的理想化模型，是代表电路中储存磁场能量这一物理现象的理想二端元件。当忽略实际线圈的导线电阻和线圈匝与匝之间的分布电容时，可将其抽象为仅具有储存磁场能量的电感元件。2．电感元件的特性

任何导体当有电流通过时，在导体周围就会产生磁场；如果电流发生变化，磁场也随着变化，而磁场的变化又引起感应电动势的产生。这种感应电动势是由于导体本身的电流变化引起的，称为自感。

自感电动势的方向，可由楞次定律确定。即当线圈中的电流增大时，自感电动势的方向和线圈中的电流方向相反，以阻止电流的增大；当线圈中的电流减小时，自感电动势的方向和线圈中的电流方向相同，以阻止电流的减小。总之当线圈中的电流发生变化时，自感电动势总是阻止电流的变化。

自感电动势的大小，一方面取决于导体中电流变化的快慢，另一方面还与线圈的形状、尺寸、线圈匝数以及线圈中介质情况有关。

当电压、电流为关联参考方向时，线性电感元件的特性方程为：

uLdidt

它表明电感元件端钮间的电压与它的电流对时间的变化率成正比。比例常数L称为电感，是表征电感元件特性的参数。当u的单位为伏特(V)，i的单位为安培(A)时，L的单位为亨利，简称亨(H)。习惯上我们常把电感元件简称为电感，所以“电感”这个名词，既表示电路元件，又表示元件的参数。

本书只讨论线性电感元件。线性电感元件在电路图中用图示的符号表示。

若电压、电流为非关联参考方向，则电感元件的特性方程为：

uLdidt

从上式可得，只有当电感元件中的电流发生变化时，元件两端才有电压。电流变化越快，电压越高。当电流不变（直流电流）时，电压为零，这时电感元件相当于短路。并且，电感元件中的电流不能跃变，这是电感元件的一个重要性质。如果电流跃变，则要产生无穷大的电压，对实际电感线圈来说，这当然是不可能的。

在u、i关联参考方向下，线性电感元件吸收的功率为：

puiLididt

在t时刻，电感元件储存的磁场能量为：

W（t）L12Li（t）

2该式表明，电感元件在某时刻储存的磁场能量只与该时刻电感元件的电流有关。当电流增加时，电感元件从电源吸收能量，储存在磁场中的能量增加；当电流减小时，电感元件向外释放磁场能量。电感元件并不消耗能量，因此，电感元件也是一种储能元件。在选用电感线圈时，除了选择合适的电感量外，还需注意实际的工作电流不能超过其额定电流。否则，由于电流过大，线圈发热而被烧毁。

第四节 电阻元件的交流电路

分析各种交流电路时，必须首先掌握单一理想元件电路中电压与电流的关系，它们之间的相量运算和相量图，以及对其功率和能量的分析。其它各种类型的交流电路无非是这些单一理想元件的不同组合而已。

纯电阻电路是最简单的交流电路，如图所示。在日常生活和工作中接触到的白炽灯、电炉、电烙铁等，都属于电阻性负载，它们与交流电源连接组成纯电阻电路。

纯电阻元件交流电路

在电阻R两端加上正弦电压u时，电阻中就有正弦电流i通过。假设电阻两端的电压与电流采用关联参考方向。为了分析方便起见，选择电压经过零值将向正值增加的瞬间作为计时起点，即设电阻两端电压为

u(t)Umsint

则

i(t)u(t)RUmRsintImsint

比较电压和电流的关系式可见：电阻两端电压u和电流i的频率相同，电压与电流的有效值（或最大值）的关系符合欧姆定律，而且电压与电流同相（相位差0）。它们在数

IUR 值上满足关系式

URI

或

表示电阻电压、电流的波形如图所示。

电阻电压电流的波形图

如用相量表示电压与电流的关系，则为

UeUj0U0

Iej0I0 IUUj0eRII

RI

或

U此即欧姆定律的相量表示式。它不仅表明了电压和电流之间的幅值（有效值）关系，而且还包含电压和电流之间的相位关系。电阻元件的电流、电压相量图如图所示。

电阻电路电压与电流的相量图

电阻元件的功率 1）瞬时功率

在纯电阻交流电路中，当电流i流过电阻R时，电阻上要产生热量，把电能转化为热能，电阻上必然有功率消耗。由于流过电阻的电流和电阻两端的电压都是随时间变化的。所以电阻R上消耗的功率也是随时间变化的。电阻中某一时刻消耗的电功率叫做瞬时功率，它等于电压u与电流i瞬时值的乘积，并用小写字母p表示。即

ppRuiUmImsint UmIm1cos2t22

UI(1cos2t)

上式表明：在任何瞬时，恒有p≥0，说明电阻只要有电流就消耗能量，将电能转为热能，它是一种耗能元件。下图表示了瞬时功率随时间变化的规律。由于电阻电压与电流同相，所以当电压、电流同时为零时，瞬时功率也为零；电压、电流到达最大值时，瞬时功率达最大值。

电阻元件瞬时功率的波形图

2）平均功率

瞬时功率虽然表明了电阻中消耗功率的瞬时状态，但不便于表示和比较大小，所以工程中常用瞬时功率在一个周期内的平均值表示功率，称为平均功率，用大写字母P表示。由

UmImUIIR2U2图所见：

P2R

表达方式与直流电路中电阻功率的形式相同，但式中的U、I不是直流电压、电流，而是正弦交流电的有效值。

例7 图4.14电路中，R10，uR102sin(t30)V，求电流i的瞬时值表达式，相量表达式和平均功率P。

解：由uR102sin(t30)V得

1030URV

U1030IR130R10A

i2sin(t30)

PURI10110W

第五节 电感元件的交流电路

1．元件的电压和电流关系

若把线圈的电阻略去不计，则线圈就仅含有电感，这种线圈被认为是纯电感线圈。如图所示。实际上线圈总是有些电阻的。

当线圈中通过交流电流i时，就产生自感电动势eL来反抗电流的变化。由基尔霍夫电压定律可知在任一瞬时总有

uLeL

eLLdidt

didt

因为

所以

设电路正弦电流为

uLeLLiImsint

在电压、电流关联参考方向下，可知电感元件两端电压为

uLdidtLImcost

LImsin(t90)

Umsin(t90)

比较电压和电流的关系式可见：电感两端电压u和电流i也是同频率的正弦量，电压的相位超前电流90°，电压与电流在数值上满足关系式

UmUmLIm

或

ImUIL

表示电感电压、电流的波形如图所示。

电感元件电压与电流的波形图

2．感抗的概念

上式中电感电压有效值（或最大值）与电流有效值（或最大值）的比值为ωL，它的单位是欧姆。当电压U一定时，ωL越大，则电流I越小。可见电感具有对交流电流起阻碍作用的物理性质，所以称为感抗，用XL表示，即

XL＝L＝2fL

感抗是交流电路中的一个重要概念，它表示线圈对交流电流阻碍作用的大小。从XL=2πfL可知，感抗的大小与线圈本身的电感量L和通过线圈电流的频率有关。f越高，XL越大，意味着线圈对电流的阻碍作用越大；f越低，XL越小，即线圈对电流的阻碍作用也越小。当f=0时XL=0，表明线圈对直流电流相当于短路。这就是线圈本身所固有的“直流畅通，高频受阻”作用。由于这个特性，电感线圈在电子及电工技术中有广泛的应用。

如用相量表示电压与电流的关系，则为

UeUj90U90

Iej0I0 IUUj90ejXLII

或

UjXLIjLI

上式表示电压的有效值等于电流的有效值与感抗的乘积，相位上电压比电流超前90°。

电感元件的电压、电流相量图如图所示。

3．电感元件的功率

1）瞬时功率

知道了电压u和电流i的变化规律和相互关系后，便可找出瞬时功率的变化规律，即 ppLuiUmsin(t90)Imsint12UmImsin2t

UIsin2t

由式可见，电感元件的瞬时功率pL仍是一个按正弦规律变化的正弦量，只是变化频率是电源频率的两倍。其功率曲线如图所示。

纯电感电路瞬时功率的波形图

从功率波形图可看出，正弦交流电路中的理想电感不断地与电源进行能量交换，但却不消耗能量。

2）平均功率

纯电感条件下电路中仅有能量的交换而没有能量的损耗。电感元件的平均功率为

PL0

纯电感L虽不消耗功率，但是它与电源之间有能量交换。工程中为了表示能量交换的规模大小，将电感瞬时功率的最大值定义为电感的无功功率，简称感性无功功率，用QL表示。即

QLUIIXL2U QL的基本单位是乏（var）。

XL

无功功率并不是“无用”的功率，它的含义是表示电源与电感性负载之间能量的交换。许多设备在工作中都和电源存在着能量的交换。如异步电动机、变压器等要要依靠大市场的变化来工作，磁场的变化会引起磁场能量的变化，这就说明设备和电源之间存在能量的交换。因此发电机除了发出有功功率以外，还要发出适量的无功功率以满足这些设备的需要。

例8 把一个电感量为0.35H的线圈，接到u220求线圈中电流瞬时值表达式。

解：由线圈两端电压的解析式

u2202sin(100πt60)V

2sin(100πt60)V的电源上，可以得到

U220V，100πrad/s, 60

22060V 电压u所对应的相量为

U线圈的感抗为

XLL1003.140.35110Ω

U22060LILA2(30)jX190110L因此可得

A

i22sin(100πt因此通过线圈的电流瞬时值表达式为)6A 第六节 电容元件的交流电路

1．元件的电压和电流关系

纯电容电路如图所示。

当电压发生变化时，电容器极板上的电荷也要随着发生变化，在电路中就引起电流

idqdtCdudt

如果在电容C两端加一正弦电压

uUmsint 则

iCdudtCUdmdt(sint)CUmcostCUmsin(t90)Imsin(t90)

比较电压和电流的关系式可见：电容两端电压u和电流i也是同频率的正弦量，电流的相位超前电压90°，电压与电流在数值上满足关系式

UmUI1ImCUm

或

ImC

表示电容电压、电流的波形如图所示。

2．容抗的概念

1式中电容电压有效值（或最大值）与电流有效值（或最大值）的比值为C，它的单

1位也是欧姆。当电压U一定时，C越大，则电流I越小。可见电容具有对交流电流起阻碍作用的物理性质，所以称为容抗，用XC表示，即

11XC=C=2fC

容抗XC与电容C，频率f成反比。是因为电容越大时，在同样电压下，电容器所容纳的电荷量就越大，因而电流越大。当频率越高时，电容器的充电与放电就进行得越快，在同样电压下，单位时间内电荷的移动量就越多，因而电流越大。所以电容元件对高频电流所呈现的容抗很小，相当于短路；而当频率f很低或f=0（直流）时，电容就相当于开路。这就是电容的“隔直通交”作用，电容这一特性在电子技术中被广泛应用。

如用相量表示电压与电流的关系，则为

UeUj0U0

Iej90I90 IUUj90ejXCII

IIUjXCIjCjC

或

上式表示电压的有效值等于电流的有效值与容抗的乘积，相位上电压比电流滞后90°。

电容元件的电压、电流相量图如图所示。

3．电容元件的功率

1）瞬时功率

电容元件瞬时功率的变化规律：

ppCuiUmsintImsin(t2)UmImsintcost

UmIm2sin2tUIsin2t

由上式可见，电容元件的瞬时功率是一个幅值为UI，以2ω的角频率随时间而变化的交变量，其变化波形如图所示。

电容瞬时功率的波形图

由图同样可知，在正弦交流电作用下，纯电容元件不断地与电源进行能量交换，但却不消耗能量。

2）平均功率

纯电容元件的平均功率

P0

虽然纯电容不消耗功率，但是它与电源之间存在能量交换。为了表示能量交换的规模大小，将电容瞬时功率的最大值定义为电容的无功功率，或称容性无功功率，用QC表示，即

QCUIIXC2U2XC

QC的单位也是乏（var）。

例9 把电容量为40µF的电容器接到交流电源上，通过电容器的电流为i2.752sin(314t30)A，试求电容器两端的电压瞬时值表达式。

2sin(314t30)A 解：由通过电容器的电流解析式

i2.75可以得到

I2.75A，314rad/s, 30

2.7530A 电流所对应的相量为

IXC1131440106电容器的容抗为

C80Ω

因此

UjXCI1(90)802.7530V220(60)V 电容器两端电压瞬时表达式为

u220

2sin(314t60)V

第三篇：电工培训教案

《维修电工》培 训 教 案

一月份岗位练兵试题

0101什么是电路？它主要由哪几部分组成？

电流流通的路径叫电路。一般由电源、负载、联接导线与控制设备四个主要部分组成。0102什么叫电源？

把其它形式的能量转变为电能的装置叫做电源，如发电机、电池等。0103什么是向量？

即有大小又有方向的量叫向量。

0104什么是导体、绝缘体、半导体？ 导体：导电能力很强的物质。绝缘体：几乎不能导电的物体。

半导体：导电能力介于导体和绝缘体之间的物质。0105什么是电压？

电压是指电路中任意两点之间的电位差。它的方向是从正极指向负极，即电位降低的方向。

二月份岗位练兵试题

0201什么是电流？

导体中的电荷在电场力的作用下，做有规则的定向流动称作电流。

0202什么是电流强度？

单位时间内通过导体横截面积的电荷量。0203什么是电阻？

电流在导体内流动时所遇到的阻力，称为电阻。0204电阻的大小与哪些因素有关？

电阻的大小与导线的长度、导线的截面积、导线的材料、导线的温度有关。0205欧姆定律的定义是什么？

在电阻电路中，电流的大小与这段电阻两端的电压成正比，与这段电阻阻值成反比。计算公 式：I=U/R（单位：安培）

三月份岗位练兵试题

0301欧姆定律与全电路欧姆定律的区别是什么？

欧姆定律适合部分电路而全电路欧姆定律适合于闭合电路。0302什么是电功率？

电功率是指单位时间内电源力所做的功。计算公式：P=UI（单位：瓦、千瓦）0303什么是电能？

电能是指一段时间内电源力所做的功。计算公式：W=Pt（单位：千瓦时）0304克希荷夫第一定律是什么？

在一个节点上流入节点的电流与流出节点的电流代数和恒等于零。0305克希荷夫第二定律是什么？

从回路任意一点出发，沿回路循行一周，电位升高的和等于电位降低的和。

四月份岗位练兵试题

0401串联电路中电流特点是什么？

在串联电路中各处电流相等。

0402串联电路中电压特点是什么？

在串联电路中总电压降等于各串联电阻电压降之和。0403串联电路中电阻特点是什么？

在串联电路中总电阻等于各串联电阻之和。

0404并联电路中电流特点是什么？

在并联电路中总电流等于各支路电流之和。

0405并联电路中电压特点是什么？

在并联电路中加在各支路上的电压相等。

五月份岗位练兵试题

0501并联电路中电阻特点是什么？

在并联电路中总电阻倒数等于各支路电阻倒数之和。0502电路中形成电流的必要条件是什么？ 有电源存在，而且电路必须闭合。0503电路的作用是什么？

电能的传输、分配、转换和信息的传递、处理。0504电路通常有那几种状态，分别是什么？ 通路、断路、短路。0505什么叫短路？

是指两根及两根以上的电源线不经过负载而直接接触或碰触的现象。

六月份岗位练兵试题

0601什么叫断路？

一般是指电路中某一部分断开，使电流不能导通的现象。0602电容电路的特性是什么？ 电容电路的特点是通交流阻直流。0603串联电容电路有何特点？

串联电容器的总电容量的倒数等于各电容器的电容量的倒数和。0604并联电容电路有何特点？

并联电容器的总电容量等于各电容器的电容量的和。0605电力工业中，常采用什么方式提高功率因数？ 给感性负载并联补偿电容器。

七月份岗位练兵试题

0701常用二极管的特性是什么？

单向导电性。0702什么是整流？

把交流电变为直流电的过程叫整流。0703常用的整流电路有几种？

常用的整流电路有三种：半波整流、全波整流、桥式整流。0704常用的滤波方式有几种？

常用的滤波方式有三种：电容滤波、电感滤波和复式滤波电路。0705什么是正弦交流电？ 大小和方向随时间按照正弦函数规律变化的电动势、电压和电流称为正弦交流电。

八月份岗位练兵试题

0801什么是交流电的周期？

交流电完成一个循环，即从零开始增加到正的最大值，又减小到零，接着达到负的最大值又回到零所需的时间叫做交流电的周期。0802什么是交流电的频率？

单位时间内交流电重复变化的周期数叫做交流电的频率。0803交流电有何变化规律？

交流电的大小是随时间按正弦规律进行周期性变化的。

0804正弦交流电的波形图中，可以直接看出交流电的那些参数？ 正弦交流电的波形图中，可以直接看出最大值、初相位、周期。0805我国交流电的频率是多少？

我国交流电的频率是50Hz。

九月份岗位练兵试题

0901什么叫相电压？

三相电路中，每相头与尾之间的电压叫相电压。0902什么是线电压？

三相电路中，相与相之间的电压叫线电压。

0903对称三相电源，角形连接时线电压与相电压的关系是什么？ 线电压等于相电压。

0904对称三相电源，星形连接时线电压与相电压的关系是什么？ 线电压是相电压的√3倍。

0905什么叫电压波动？

电压波动是指电网电压的短时快速变动。

十月份岗位练兵试题

1001中性线的作用？

是当不对称的负载接成星形接线时，使其每相的电压保持对称。

1002在三相电路中，对称的三相负载作星形连接时，通过中性点的电流是多少？ 这时中性点的电流是零。

1003交流机电产品铭牌上的额定值是指交流电的什么值？ 有效值。

1004使用万用表测量电压或电流时，应使指针指在刻度盘的什么位置上，读数才能较准确？ 应在指指在刻度盘的1/2—2/3位置。1005万用表表笔未接入时的调零叫什么？ 机械调零

十一月份岗位练兵试题

1101钳形电流表由那几部分组成的？ 电流互感器和带整流装置的磁电系表头。

1102电流测试中，每次换量程时，必须打开钳口其目的是什么？ 防止烧坏钳型表。

1103为了减小误差，被测量导线应置于钳形电流表钳口内的什么位置？ 被测量导线应置于钳形电流表钳口内的中心位置。1104扩大直流电流表的量程通常采用什么方法？ 通常采用并联电阻分流法进行量程的扩大。

1105扩大直流电压表的量程通常采用什么方法？ 通常采用串联电阻分压法进行量程的扩大。

十二月份岗位练兵试题

1201扩大交流电流表的量程应采用什么方法？

应采用配用电流互感器的方法扩大交流电流表的量程。1202直流单臂电桥在测量时是用什么来调节电桥平衡的？ 是用比较臂来调节电桥平衡的。

1203三相电度表在测量过程中，如果回路电流过大应如何处理？ 应将电流互感器接入电路进行测量。

1204示波器开启后应预热多长时间方可使用？ 应预热5分钟后方可使用。

1205发电机式兆欧表由哪几部分组成？

磁电系比率表、手摇发电机和测量线路三部分组成。

第四篇：电工电子技术教案

电工电子技术及应用教案（1）

【课题编号】

1-01-01 【课题名称】电路 【教学目标】

知识传授目标：

1．了解电路的基本组成及各部分的作用； 2．理解电动势、电位、电功率的概念；

3．掌握电压、电流的概念；理解电压、电流的参考方向； 能力培养目标：

培养学生的观察能力和理论联系实际的能力 【教学重点】

重点：电压、电流和电功率的定义、方向的理解和掌握 【难点分析】

难点：电流和电压的参考方向 【学情分析】

电路的组成比较简单，学生在实际生产和生活中接触较多，选择实际画面进行多媒体投影讲解，但电压和电动势的形成、方向等比较抽象，单纯从理论上讲解学生不易理解，从实验入手，以多媒体动画进行模拟，能降低其理论难度，增强学生的视觉感受，从而解决其关键点，突破教学难点。【教学方法】

讲授法、对比法、实验法、讨论法 【教具资源】

多媒体课件、直流电源、电阻、开关、导线若干 【课时安排】

2学时（90分钟）

【教学过程】

一、导入新课

联系生活实际引导同学们说出电路的组成，利用多媒体课件投影实际电路的画面，激发学生的学习兴趣，集中学生的注意力。

二、讲授新课

教学环节1： 电路的基本结构

（一）电路的组成和功能

教师活动：引导学生联系实际说出实际生活中的电路例子，多媒体演示实际电路； 学生活动： 联系实际总结一般电路的组成及各部分的作用； 能力培养：锻炼学生的观察能力和综合概括能力。

（二）电路的状态和电路图

教师活动：实验演示照明电路的各种状态后多媒体动画分析；

学生活动： 联系实际和实验总结电路的三种状态，练习画简单的电路图； 教学环节2：电路的基本物理量

（一）电流

教师活动：实验演示，辅助投影多媒体动画，引导学生分析；

学生活动：分组讨论电流的形成和参考方向，总结电流参考方向的意义。

（二）电压

教师活动：实验演示，辅助投影多媒体动画，引导学生分析；

学生活动：启发学生采用类比法对比电流，分组讨论、总结电压定义和参考方向的意义。

（三）电动势

教师活动：多媒体动画演示电源的作用本质，引出电动势的概念； 学生活动： 参考多媒体演示分析、总结电动势的定义、公式和方向。

（四）电位

教师活动：用高度类比，借助与电压的联系讲解； 学生活动： 分析总结电位的定义和电位与电压的关系。能力培养：培养学生的分析概括和知识横向联系的能力。

（五）电功率和电能

教师活动：联系实际引导学生说出衡量用电器耗能的物理量，辅助投影多媒体动画分析； 学生活动：分组讨论后总结电功率、电能的的定义和单位。

三、课堂小结

教师与学生一起回顾本节棵的知识，引导学生在理解的基础上记忆。为便于学生记忆，教师总结出顺口溜，用多媒体投影，让学生在轻松的气氛下掌握知识。

电压电位电动势，单位相同意不同 电压电位有联系，电压就是电位差 电压电流因和果，参考方向很重要 电功率名牌上标，度是电能的单位

四、课堂练习

有一“220V、40W”的白炽灯，接在220V的供电线路上，求取用的电流。若平均每天使用5h（小时），电价是每千瓦时0.4元，求每月（以30天计）应付的电费。

五、课后作业

1．教材中复习思考题第1、3题； 2．“学习指导与练习”第五题1、2、3。【板书设计】

【教学后记】

电工电子技术及应用教案（2）

【课题编号】

2-01-02 【课题名称】电阻元件 【教学目标】

知识传授目标：

1．了解电阻的外形、标识和计算方法； 2．掌握部分电路欧姆定律和全电路欧姆定律；

3．会应用部分电路欧姆定律和全电路欧姆定律解决实际问题。能力培养目标：

培养学生的观察能力、概括能力和应用所学知识解决问题的的能力 【教学重点】

重点：掌握部分欧姆定律和全电路欧姆定律 【难点分析】

难点：理解部分欧姆定律和全电路欧姆定律，会应用定律解决实际问题 【学情分析】

电阻元件学生在初中接触较多，有一定的知识基础，掌握较容易。加之电阻元件的实物直观性强，所以借助实物、多媒体分析讲解，增强学生的视觉感受，充分调动学生的学习积极性。

部分电路欧姆定律和全电路欧姆定律比较抽象，单纯从理论上讲解学生不易理解，选用直观的实物实验，让学生动手操作、总结，能变枯燥讲解为学生主动探究，激发学生的学习兴趣，突破教学难点。【教学方法】

实验法、讲授法、练习法、【教具资源】

直流电源、固定电阻、可变电阻、导线若干、电压表、电流表、多媒体课件 【课时安排】

2学时（90分钟）

【教学过程】

一、导入新课

复习上节课学习的知识（重点是电流、电压这两个与本节课关系教密切的物理量），联系生活实际引导同学们说出实际生产和生活中常见的负载有哪一些，利用多媒体课件投影各种不同的负载的画面，学生讨论那些负载实际是一种类型，调动学生的好奇心，激发学生的学习兴趣，集中学生的注意力。

二、讲授新课 教学环节1：电阻

（一）电阻的定义和阻值的计算

教师活动： 实物演示各种不同的电阻（多多益善）对照实物讲解电阻的定义分类、阻值大小的计算； 学生活动： 观察各种不同电阻的外观，掌握的电阻的分类，总结电阻的阻值不同的原因。能力培养：培养学生的观察能力和总结能力。

（二）色环电阻阻值的标法

教师活动： 实物演示色环电阻，借助多媒体投影色环电阻和色环的读法；

学生活动： 观察色环电阻的外观，掌握的色环电阻的读法，会读不同色环电阻的阻值。教学环节2：欧姆定律

（一）部分电路的欧姆定律

教师活动：多媒体说明实验的要求和目的，学生作完实验后教师总结、说明； 学生活动：分小组动手操作实验，记录实验数据，总结实验结论。

（二）全电路的欧姆定律

教师活动：多媒体说明实验的要求和目的，学生作完实验后教师总结、说明； 学生活动：分小组动手操作实验，记录实验数据，总结实验结论。

三、课堂小结

教师与学生一起回顾电阻的知识和两个欧姆定律，引导学生在实验的基础上总结。为便于学生记忆，教师总结出本节课的重点，用多媒体投影。

1、电阻阻值的计算 R

2、色环电阻阻值的读法：

色环电阻很漂亮，环环颜色不一样。四环两环表数字，第三环是零个数。最后一环表误差，要知阻值三者加。

3、部分电路的欧姆定律和全电路的欧姆定律（1）部分电路欧姆定律

在一段电路中，电路中的电流I与电阻两端的电压U成正比，与电阻R成反比，这个关系称为部分电路欧姆定律。其公式为

U Rl AURI或I（2）全电路的欧姆定律

一个由电源和负载组成的闭合电路，叫做全电路，如图1-6所示。闭合电路中的电流与电源电动势成正比，与电路的总电阻（负载电阻和电源内阻之和）成反比，这就是全电路欧姆定律。公式为

IE Rr

四、课堂练习【例题1-2】如图1-6所示，电源电动势E24V，负载两端电压U114V，电源内阻r1，求电流I，负载电阻R及电源内电压U2。

五、课后作业

1．教材中复习思考题第2、4、8题； 2．“学习指导与练习”第一题第9小题。【板书设计】 【教学后记】 电工电子技术及应用教案（3）

【课题编号】

3-01-03 【课题名称】电阻的连接 【教学目标】

知识传授目标：

1．掌握电阻串、并联电路的特点和应用；

2．了解电阻混联电路的分析方法，能化简混联电路。能力培养目标：

培养学生的综合概括能力和理论联系实际的能力。【教学重点】

重点：电阻串、并联电路的特点和应用。【难点分析】

难点：了解电阻混联电路的分析方法能化简简单混联电路。【学情分析】

电阻串并联的初步知识学生在初中物理课已有所了解，单纯从理论上讲解学生易产生厌烦情绪，借助于实验让学生亲自自动手操作、测量、总结串并联电路的特点，借助与多媒体的演示形象讲解串并联的实际应用增强学生的视觉感受，从而激发学生的学习兴趣。

对于电阻的混联电路学生掌握的难度较大，借助多媒体的动画效果步步深入地演示等效电路，能抓住学生的好奇心，集中学生的注意力，充分调动学生的积极性。【教学方法】

讲授法、讲练法、实验法 【教具资源】

多媒体课件、直流电源、电阻若干、电流表、电压表、万用表 【课时安排】

2学时（90分钟）

【教学过程】

一、导入新课

联系生活实际引导同学们说出电阻的串并联在生活中的应用，利用多媒体课件投影实际的画面，激发学生的学习兴趣，集中学生的注意力。

二、讲授新课

教学环节1：电阻的串联

教师活动：引导学生根据初中物理课掌握的知识，亲自动手操作、测量，总结电阻串联电路的特点，并理论联系实际借助多媒体讲解电阻串联的实际应用；

学生活动： 学生分组实验，根据实验测量的结果总结实验结论 能力培养：培养学生的动手能力和分析问题、解决问题的能力。教学环节2：电阻的并联

教师活动：同上 学生活动：同上 教学环节3：电阻的混联

教师活动：借助多媒体动画演示解决混联电路的方法；

学生活动：跟随多媒体的动画演示画等效电路图，理解解决混联电路的方法。

三、课堂小结

教师与学生一起回顾电阻串并联的特点、应用和电阻混联的分析方法，引导学生在实验的基础上类比记忆，并把重点内容用多媒体投影。

1、通过各电阻的电流为同一电流；外加电压等于各电阻电压之和；总电阻为各个电阻之和，在上述电路中；各个电阻两端的电压与它们的阻值成正比；各个电阻消耗的功率跟阻值成正比。

两个电阻串联时分压公式为

U1R1R2U U2U

R1R2R1R22、各并联电阻承受同一电压；各电阻电流之和等于总电流；等效电阻的倒数等于各并联电阻的倒数之和；通过各电阻的电流与其阻值成反比；各个电阻消耗的功率跟它的阻值成反比。

两个电阻并联时分流公式为

I1R1R2I I2I

R1R2R1R

2四、课堂练习

一个110V/8W的指示灯，欲接到220Ｖ的电源上使用。为使该灯泡安全工作，应串联多大的分压电阻?该电阻的功率应为多大?

五、课后作业

1．教材中复习思考题第5、9题；

2．“学习指导与练习”第五题第7小题、第六题第2小题。【板书设计】

【教学后记】

电工电子技术及应用教案（4）

【课题编号】

4-01-04 【课题名称】基尔霍夫定律 【教学目标】

知识传授目标：

1．掌握基尔霍夫定律的内容、表达式及应用。2．掌握支路电流法的应用。能力培养目标：

培养学生的缜密的逻辑思维能力。【教学重点】

重点：基尔霍夫定律 【难点分析】

难点：支路电流法的应用 【学情分析】

学生在初中物理课和前几节接触的都是简单直流电路的知识，相对而言难度较小，从本节开始就深入到复杂直流电路，除了知识难度的增大外，学生分析问题的方法、切入点也需要完成的质的飞跃，这对学生提出较大的挑战。借助实验和多媒体的投影，充分激发学生的好奇心、求知欲，引导学生较快地掌握复杂直流电路的分析方法。【教学方法】

讲授法、演示法、归纳法 【教具资源】

基尔霍夫定律演示仪、多媒体课件 【课时安排】

2学时（90分钟）

【教学过程】

一、导入新课

多媒体投影几种复杂直流电路，设计几个小问题（例如求某电阻中的电流）让学生们利用所学知识分析解决，当学生分析时遇到难题时，自然由简单直流电路过渡到复杂直流电路，导入新课。

二、讲授新课

教学环节1：复杂直流电路

教师活动： 通过多媒体投影几种复杂直流电路，讲解支路、节点、回路、网孔的定义。学生活动： 对照复杂直流电路的电路图，理解四个名词的含义。能力培养：培养学生的观察能力。教学环节2：基尔霍夫电流定律

（一）基尔霍夫电流定律的内容 演示：演示基尔霍夫定律演示仪

教师活动： 引导学生观察、分析演示仪中各支路电流的数值关系，引出并验证基尔霍夫电流定律； 学生活动：通过分析实验数据总结基尔霍夫电流定律，并练习应用。

（二）基尔霍夫电流定律的推论

教师活动：借助多媒体的动画演示引导、启发学生得出推论；

学生活动：通过观察多媒体动画，讨论总结推论。教学环节3：基尔霍夫电压定律 演示：演示基尔霍夫定律演示仪

教师活动：引导学生观察、分析演示仪中各元件两端电压的数值关系，引出并验证基尔霍夫电压定律；

学生活动：通过分析实验数据总结基尔霍夫电压定律，并练习应用 教学环节4：支路电流法

教师活动：引导学生重新回到导入时的问题上，启发学生应用刚学习的基尔霍夫电压定律求解，导出支路电流法的定义和解题步骤；

学生活动： 在教师的的启发下总结、理解支路电流法的含义和应用。

三、课堂小结

教师与学生一起回顾本节知识，引导学生在理解的基础上总结。为便于学生记忆，教师总结出教学重点，用多媒体投影。

1、基尔霍夫电流定律，简称KCL，又称节点电流定律。它反映了电路中各个支路电流之间的关系，其内容为：在任意瞬间，流入任一节点的电流总和等于从这个节点流出的电流总和。其表达式为

I入I出

2、基尔霍夫电压定律，简称KVL，又称回路电压定律。它反映了电路中各个元件电压之间的关系。其内容为：在任意瞬间，沿电路中任一回路，各段电压的代数和恒为零，即

U0

3、支路电流法是以各条支路电流为未知量，根据基尔霍夫定律列出联立方程组求解支路电流的方法。

四、课堂练习

1、电路如图1-12所示，试计算电流I1。

图1-12 例1-4图

2、电路如图1-15所示，应用基尔霍夫定律计算未知电压Ｕ。

3、电路如图1-17图，试求Uab。

图1-17 例1-6图

五、课后作业

1．教材中复习思考题第6题；

2．“学习指导与练习”第五题第4、6小题。【板书设计】

【教学后记】

电工电子技术及应用教案（5）

【课题编号】

5-01-01 【课题名称】戴维宁定理 【教学目标】

知识传授目标：

1．理解戴维宁定理的内容。

2．会灵活应用戴维宁定理解决实际电路 能力培养目标： 培养学生抽象思维的能力 【教学重点】

重点：戴维宁定理的内容 【难点分析】

难点：理解戴维宁定理的内容并灵活应用戴维宁定理解决实际电路 【学情分析】

学生学习了基尔霍夫定律，接触了复杂直流电路，这对于继续学习戴维宁定理有很大帮助，但刚开始学习戴维宁定理，对于学生来说难度比学习基尔霍夫定律要大，借助与多媒体的动画效果，将讲解过程设计成连续动画，增强学生的视觉感受，最大程度抓住了学生的好奇心，使学生在愉快的气氛下不知不觉地将枯燥、难懂的理论理解消化，从而解决其关键点，突破教学难点。【教学方法】

讲授法、演示法、讲练法、归纳法 【教具资源】

多媒体课件、干电池 【课时安排】

2学时（90分钟）

【教学过程】

一、导入新课

复习上节课学习的基尔霍夫定律后，借助于多媒体投影一个有四条支路的复杂电路，提出问题是：只要求某一条支路电流，让学生思考如何解决。当学生列出基尔霍夫定律的方程组后引导学生观察方程组，解此方程组难度如何，从而引出当只要求一条支路电流时的好方法---戴维宁定理。

二、讲授新课

教学环节1：二端网络

教师活动： 多媒体投影有源和无源二端网络教师对比讲解； 学生活动： 在教师的引导下区别掌握有源和无源二端网络的知识。能力培养：培养学生的观察、对比能力。教学环节2：戴维宁定理的内容

演示1：多媒体动画演示戴维宁定理的内容

教师活动： 借助多媒体的动画效果，一步步动画演示、讲解定理的内容； 学生活动：将动画演示与文字讲解配合理解，深入地学习掌握定理的内容。教学环节3：开路电压和等效电阻的计算

教师活动： 借助于干电池，提出如何测它的电动势和内电阻的问题让学生思考，然后教师总结求开路电压和等效电阻的计算方法；

学生活动： 在教师的引导下思考问题，掌握求开路电压和等效电阻的计算方法；

三、课堂小结

教师与学生一起回顾戴维宁定理的内容及解题方法，引导学生在理解的基础上总结。为便于学生记忆，教师总结出教学重点，用多媒体投影。

1、戴维宁定理的内容：对外电路来说，任何线性有源二端网络，都可以用一个理想电压源和一个电阻的串联组合代替。理想电压源的电压等于原二端网络的开路电压，用UOC表示；电阻则等于原二端网络除源后的等效电阻，用RO表示，这就是戴维宁定理。

2、开路电压和等效电阻的计算

开路电压的计算方法：开路电压Uab等于从a点到b点所经路径上全部电压的代数和。

等效电阻常用网络除源法计算：将有源二端网络的电源短路仅保留电源内阻，使其变为无源二端网络，然后求其等效电阻。

四、课堂练习

试用戴维宁定理化简图1-19a所示有源二端网络。

图1-19 例1-8图

五、课后作业

1．教材中复习思考题第7题；

2．“学习指导与练习”第五题第6小题、第六题第1小题。【板书设计】

【教学后记】

电工电子技术及应用教案（6）

【课题编号】

6-01-06 【课题名称】叠加定理 【教学目标】

知识传授目标：

了解叠加定理的内容和应用。能力培养目标：

培养学生的知识的横向联系的能力 【教学重点】

重点： 叠加定理的内容 【难点分析】

难点： 叠加定理的应用 【学情分析】

上两节课学生学习了基尔霍夫定律和戴维宁定理这两种解决复杂直流电路的方法，初步掌握了分析复杂直流电路的切入点，这节课再来学习结合了欧姆定律和复杂直流电路特点叠加定理，难度不大，而且更能体会到知识的连贯性和“条条大路通罗马”这句话知识上的含义。【教学方法】

讲授法、演示法、归纳法 【教具资源】

多媒体课件，叠加定理演示仪 【课时安排】

2学时（90分钟）

【教学过程】

一、导入新课

复习基尔霍夫定律和戴维宁定理，设定问题：前一章我们学习过欧姆定律，那么解决复杂直流电路能否应用它呢？以激发学生的学习兴趣，集中学生的注意力。

二、讲授新课

教学环节1：叠加定理的内容 演示：叠加定理演示仪

教师活动：针对导入时提出的问题，借助于叠加定理演示仪，演示、分析、归纳叠加定理的内容； 学生活动： 观察叠加定理演示仪各仪表的示数，分组讨论，归纳、理解叠加定理的内容。能力培养：培养学生的观察和归纳能力。教学环节2：叠加定理解题的一般步骤

教师活动： 针对具体例题讲解、归纳应用叠加定理解题的一般步骤 学生活动：跟随教师的讲解理解、掌握应用叠加定理解题的一般步骤

三、课堂小结

教师与学生一起回顾本节内容，引导学生在理解的基础上总结。为便于学生记忆，教师最后将总结出本节重点，用多媒体投影。

1、叠加定理的内容

叠加定理的内容为：在线性电路中，任何一条支路的电流（或电压），都是各个电源单独作用时在该 12 支路中所产生的电流（或电压）的代数和。

2、叠加定理解题的一般步骤

（1）．分别作出一个电源单独作用的分图，而其余电源只保留其内阻。

（2）．按电阻串、并联的计算方法，分别计算出分图中每一支路中电流分量的大小和方向。（3）．求出各电动势在每个支路中产生的电流的代数和，这些电流就是各电动势共同作用时，在各支路中产生的电流。

四、课堂练习

例题【1-9】电路如图1-20a示，已知E1E217V，R12，R21，R35，用叠加定理求各支路电流。

五、课后作业

1．教材中复习思考题第7题；

2．“学习指导与练习”第一题第4小题。【板书设计】

【教学后记】

第五篇：电工基础知识教案

电工基础知识

一、电工操作相关知识介绍

（一）、倒闸操作的基本要求：

1、变电所的倒闸操作必须填写操作票

2、倒闸操作必须有两人同时进行，一人监护，一人操作

3、高压操作应戴绝缘手套，室外操作应穿绝缘鞋、戴绝缘手套

4、如逢雨、雪、大雾天气在室外操作，无特殊装置的绝缘棒及绝缘夹钳禁止使用，雷电时禁止室外操作

5、装卸高压保险时，应戴防护眼镜和绝缘手套，必要时使用绝缘钳并站在绝缘垫或绝缘台上操作。

（二）送电操作要求

①明确工作票或调度指令的要求，核对将要送电的设备，认真填写操作票。

②按操作票的顺序进行预演，或与系统接线图进行核对 ③根据操作需要，穿戴好防护用具。

④按照操作票的要求在监护人的监护下，拆除临时遮栏、临时接地线及标示牌等设施，由电源侧向负荷侧逐级进行合闸送电操作。严禁带地线合闸。

（三）停电操作要求

①明确工作票或调度指令的要求；核对将要停电的设备，认真填写操作票。

②按操作票的顺序在模拟盘上预演，或与系统接线图核对。

③根据操作要求，穿戴好防护用具。

④按照操作票的要求在监护人的监护下，由负荷侧向电源侧逐级拉闸操作，严禁带负荷拉刀闸。

⑤停电后验电时，应用合格有效的验电器，按规定在停电的线路或设备上进行验电。确认无电后再采取接挂临时接地线、设遮栏、挂栎示牌婶安全措施。

二、电工术语相关知识介绍

（一）高压开关设备术语

1.高压开关——额定电压1kV及以上主要用于开断和关合导电回路的电器。

2.高压开关设备——高压开关与控制、测量、保护、调节装置以及辅件、外壳和支持件等部件及其电气和机械的联结组成的总称。

3.户内高压开关设备——不具有防风、雨、雪、冰和浓霜等性能，适于安装在建筑场所内使用的高压开关设备。

4.户外高压开关设备——能承受风、雨、雪、污秽、凝露、冰和浓霜等作用，适于安装在露天使用的高压开关设备。

5.金属封闭开关设备；开关柜——除进出线外，其余完全被接地金属外壳封闭的开关设备。

6.铠装式金属封闭开关设备——主要组成部件(例如断路器、互感器、母线等)分别装在接地的金属隔板隔开的隔室中的金属封闭开关设备。

7.间隔或金属封闭开关设备——与铠装式金属封闭开关设备一样，其某些元件也分装于单独的隔室内，但具有一个或多个符合一定防护等级的非金属隔板。

8.箱式金属封闭开关设备——除铠装式、间隔式金属封闭开关设备以外的金属封闭开关设备。

9.充气式金属封闭开关设备——金属封闭开关设备的隔室内具有下列压力系统之一用来保护气体压力的一种金属封闭开关设备。

a.可控压力系统；b.封闭压力系统；c.密封压力系统。

10.绝缘封闭开关设备——除进出线外，其余完全被绝缘外壳封闭的开关设备。

11.组合电器——将两种或两种以上的高压电器，按电力系统主接线要求组成一个有机的整体而名电器仍保持原规定功能的装置。

12.气体绝缘金属封闭开关设备——封闭式组合电器，至少有一部分采用高于大气压的气体作为绝缘介质的金属封闭开关设备。

13.断路器——能关合、承载、开断运行回路正常电流、也能在规定时间内关合、承载及开断规定的过载电流(包括短路电流)的开关设备。

14.六氟化硫断路器——触头在六氟化硫气体中关合、开断的断路器。

15.真空断路器——触头在真空中关合、断的断路器。

16.隔离开关——在分位置时，触头间符合规定要求的绝缘距离和明显的断开标志；在合位置时，能承载正常回路条件下的电流及规定时间内异常条件(例如短路)下的电流开关设备。

17.接地开关——用于将回路接地的一种机械式开关装置。在异常条件（如短路下，可在规定时间内承载规定的异常电流；在正常回路条件下，不要求承载电流。

18.负荷开关——能在正常回路条件下关合、承载和开断电流以及在规定的异常回路条件（如短路条件）下，在规定的时间内承载电流的开关装置。

19.接触器——手动操作除外，只有一个休止位置，能关合、承载及开断正常电流及规定的过载电流的开断和关合装置。

20.熔断器——当电流超规定值一定时间后，以它本身产生的热量使熔化而开断电路的开关装置。

21.限流式熔断器——在规定电流范围内动作时，以它本身所具备的功能将电流限制到低于预期电流峰值的一种熔断器。

22.喷射式熔断器——由电弧能量产生气体的喷射而熄灭电弧的熔断器。

23.跌落式熔断器——动作后载熔件自动跌落，形成断口的熔断器。

24.避雷器——一种限制过电压的保护电器，它用来保护设备的绝缘，免受过电压的危害。

25.无间隙金属氧化物避雷器——由非线性金属氧化物电阻片串联和(或)并联组成且无 或串联放电间隙的避雷器。

26.复合外套无间隙金属氧化物避雷器——由非线性金属氧化物电阻片和相应的零部件组成且其外套为复合绝缘材料的无间隙避雷器。

（二）特性参量术语

1.额定电压——在规定的使用和性能的条件下能连续运行的最高电压，并以它确定高压开关设备的有关试验条件。

2.额定电流——在规定的正常使用和性能条件下，高压开关设备主回路能够连续承载的电流数值。

3.额定频率——在规定的正常使用和性能条件下能连续运行的电网频率数值，并以它和额定电压、额定电流确定高压开关设备的有关试验条件。

4.额定电流开断电流——在规定条件下，断路器能保证正常开断的最大短路电流。

5.额定短路关合电流——在额定电压以及规定使用和性能条件下，开关能保证正常开断的电大短路峰值电流。

6.额定短时耐受电流(额定热稳定电流)——在规定的使用和性能条件下，在确定的短时间内，开关在闭合位置所能承载的规定电流有效值。

7.额定峰值耐受电流(额定热稳定电流)——在规定的使用和性能条件下，开关在闭合位置所能耐受的额定短时耐受电流第一个大半波的峰值电流。

8.额定短路持续时间(额定动稳定时间)——开关在合位置所能承载额定短时耐受电流的时间间隔。

9.温升——开关设备通过电流时各部位的温度与周围空气温度的差值。

10.功率因数(回路的)——开关设备开合试验回路的等效回路，在工频下的电阻与感抗之比，不包括负荷的阻抗。

11.额定短时工频耐受电压——按规定的条件和时间进行试验时，设备耐受的工频电压标准值（有效值）。

12.额定操作（雷电）冲击耐受电压——在耐压试验时，设备绝缘能耐受的操作(雷电)冲击电压的标准值。

（三）防雷器的主要技术参数

1．标称电压Un

与被保护系统的额定电压相符，在信息技术系统中此参数表明了

应该选用的保护器的类型，它标出交流或直流电压的有效值。

2．额定电压Uc

能长久施加在保护器的指定端，而不引起保护器特性变化和激活保护元件的最大电压有效值。

3．额定放电电流Isn

给保护器施加波形为8/20μs的标准雷电波冲击10次时，保护器所耐受的最大冲击电流峰值。

4．最大放电电流Imax

给保护器施加波形为8/20μs的标准雷电波冲击1次时，保护器所耐受的最大冲击电流峰值。

5．电压保护级别Up

保护器在下列测试中的最大值：1KV/μs斜率的跳火电压；额定放电电流的残压。

6．响应时间tA

主要反应在保护器里的特殊保护元件的动作灵敏度、击穿时间，在一定时间内变化取决于du/dt或di/dt的斜率。

7．数据传输速率Vs

表示在一秒内传输多少比特值，单位：bps；是数据传输系统中正确选用防雷器的参考值，防雷保护器的数据传输速率取决于系统的传输方式。

8．插入损耗Ae

在给定频率下保护器插入前和插入后的电压比率。

9．回波损耗Ar

表示前沿波在保护设备（反射点）被反射的比例，是直接衡量保护设备同系统阻抗是否兼容的参考值。