第一篇：電工教案

電工教案

第一節：直流電路

一、電路

在電的實際應用中，從最簡單的手電筒的工作到復雜的電子計算機的運算，都是由電路來完成的。

1、電路的組成及電路元件的作用

電路就是電流所流經的路徑，它由電路元件組成。電路元件可分為四類：

(1)電源：即發電設備，其作用是將其它形式的能量轉換為電能。(2)負載：即用電設備，它的作用是把電能轉換為其它形式的能。

(3)控制電器和保護電器：在電路中起控制和保護作用。如開關、熔斷器、接觸器等。

(4)導線：由導體材料制成，其作用就是把電源、負載和控制器連接成一個電路，并將電源的電能傳輸給負載。

2、電路圖

在實際工作中，為便于分析、研究電路，通常將電路的實際元件用圖形符號表示在電路圖中，稱為電路原理圖，也叫電路圖。

二、電路的歐姆定律

電流、電壓和電阻是電路中的三個基本物理量，分析計算電路，就是研究以上特別是之間的關系，確定它們的大小。

歐姆定律就是反映電阻元件兩端的電壓與通過該元件的電流同電阻三者關系的定律。UI=R

I--電流(A)U—電壓(V)R—電阻(Ω)由上式可知，通過電阻元件的電流與電阻兩端的電壓成正比，而與電阻成反比。

對于任一分支的電阻電路，只要知道電路中的電壓、電流和電阻這三個量中的任意兩個量，就可由歐姆定律求得第三個量。例題1:

三、電路的基爾霍夫定律

歐姆定律可以確定元件上電壓與電流的關系，但只能用于無分支的電阻電路。對于一個比較復雜的電路，確定各去路電流和各部分電壓的關系，只用歐姆定律一般是不能解決的，必須利用基爾定律才能表明電路電流之間的關系和回路電壓間的關系。

1、基爾霍夫電流定律

也叫基爾霍夫第一定律，它確定了電路中任一節點所連的各去路電流之間的關系。

定律指出：對于電路中的任一節點，流入節點的電流之和必等于流出該節點電流之和。∑I=0即流入(或流出)電路任一節點的代數和等于零。例題2：

2、基爾霍夫電壓定律

也叫基爾霍夫第二定律，它確定了電路任一回路中各部分電壓之間的相互關系。

它指出：對任一回路，沒任一方向繞行一周，各電源電勢的代數和等于各電阻電壓降的代數和。即：∑E=∑IR 或：∑E=∑U 例題3：

注意：基爾霍夫定律是電路理論的基本定律，在應用基爾霍夫定律時必須注意電流、電壓、電勢的方向及所選定的繞行方向的關系。

四、電阻的串聯電路 簡單直流電路的計算

一、電阻的串聯電路

兩個或兩個以上的電阻依次首尾連.1．串聯電路的特點

(1)由電流的連續性可知各電阻中的電流相等的阻值成正比，總電壓等于各電阻上電壓降之和。總電阻等于各電阻之和。

串聯電路的等效電阻比每一段電阻都大 2．串聯電路的應用

串聯電路在生產中應用很多，常見的有：

(1)用幾個電阻串聯起來可使電路電阻增大，在電源電壓不變時可使電流減小。

(2)采用幾個電阻構成分壓器，使電源輸出不同等級的電壓。

(3)當負載的額定電壓低于電源電壓時，可用串聯的辦法滿足負載電源的需要，例如將兩個同瓦數的110v電燈串聯起來． 即可接人230V電壓。

(4)在電工測量中應用串聯電阻的方法，可擴大電壓表的量程。

五、電阻的并聯電路

兩個或兩個以上的電阻接在電路個相同的兩點之間的連接方式叫做電阻的并聯電路

1．并聯電路的特點

(1)各電阻兩端電壓相等。

(2)電路內的總電流等于各支路電流和，即：

I＝Jl十I2十I3(3)幾個不同阻值的電阻并聯，可以用一個等效電阻代替。在并聯電路中總電阻的倒數等于各支路電阻的倒數和。

六、電阻的混聯電路

三、電阻的混聯

電路中既有串聯又有并聯，這樣的聯接方式叫混聯。對于這樣的電路，路簡化成一個無分支電路，再進行電流電壓計算。簡化方法是：(1)找出混聯電路中等電位點進行編號，將電阻對號接人各點：(2)畫出簡化電路。

流入任一節點的電流之和等于流出該節點的電流之和。在一個節點上電流的代數和恒等于零。根據計算結果，明規定電流的方向與實際方向相反。

七、電路的功率與電能

1、電功率：電功率就是單位時間內電場力所做的功。2UP=UI=I2R==U2G R2、電能

電動機、電燈的功率只表示它工作能力的大小，而它們所完成的工作量，不僅決定于其功率的大小，還與它們工作的時間長短有關，電能就是用來表示電場在一段時間內所做的功。W=Pt

第二篇：電工教案

第四章

正弦交流電路的基本概念和基本定律

第一節

正弦量

在生產和生活中使用的電能，幾乎都是交流電能，即使是電解、電鍍、電訊等行業需要直流供電，大多數也是將交流電能通過整流裝置變成直流電能。在日常生產和生活中所用的交流電，一般都是指正弦交流電。因為交流電能夠方便地用變壓器改變電壓，用高壓輸電，可將電能輸送很遠，而且損耗小；交流電機比直流電機構造簡單，造價便宜，運行可靠。所以，現在發電廠所發的都是交流電，工農業生產和日常生活中廣泛應用的也是交流電。

交流電與直流電的區別在于：直流電的方向、大小不隨時間變化；而交流電的方向、大小都隨時間作周期性的變化，并且在一周期內的平均值為零。圖示為直流電和交流電的電波波形。

直流電和交流電的電波波形圖

正弦電壓和電流等物理量，常統稱為正弦量。正弦量的特征表現在變化的快慢、大小及初始值三個方面，而它們分別由頻率（或周期）、幅值（或有效值）和初相位來確定。所以頻率、幅值和初相位就稱為確定正弦量的三要素。

正弦交流電的基本特征和三要素

下面以電流為例介紹正弦量的基本特征。依據正弦量的概念，設某支路中正弦電流i在選定參考方向下的瞬時值表達式為

i?Imsin(?t??)

1．瞬時值、最大值和有效值

正弦交流電隨時間按正弦規律變化，某時刻的數值不一定和其它時刻的數值相同。我們把任意時刻正弦交流電的數值稱為瞬時值，用小寫字母表示，如i、u及e表示電流、電壓及電動勢的瞬時值。瞬時值有正、有負，也可能為零。

最大的瞬時值稱為最大值（也叫幅值、峰值）。用帶下標的小寫字母表示。如Im、Um及Em分別表示電流、電壓及電動勢的最大值。最大值雖然有正有負，但習慣上最大值都以絕對值表示。

正弦電流、電壓和電動勢的大小往往不是用它們的幅值，而是常用有效值來計量的。某一個周期電流i通過電阻R在一個周期T內產生的熱量，和另一個直流電流通過同樣大小的電阻在相等的時間內產生的熱量相等，那么這個周期性變化的電流i的有效值在數值上就等于這個直流I。規定，有效值都用大寫字母表示，和表示直流的字母一樣。

周期電流的有效值

I?1T

當周期電流為正弦量時，可得

I??T0idt

2Im2

正弦電壓和正弦電動勢可得

U?Um2

Em2

E?一般所講的正弦電壓或電流的大小，例如交流電壓380V或者220V，都是指它的有效值。一般交流電流表和電壓表的刻度也是根據有效值來定的。

例1 已知某交流電壓為u?220多少？

解：最大值

Um?220U?Um2?2V?311.1V

2sin?tV，這個交流電壓的最大值和有效值分別為

22022V?220V

有效值

2．頻率與周期

正弦量變化一次所需的時間（秒）稱為周期T。每秒內變化的次數稱為頻率f，它的單位是赫茲（Hz）。

正弦電流波形圖

頻率是周期的倒數，即

f?1T

在我國和大多數國家都采用50Hz作為電力標準頻率，有些國家（如美國、日本等）采用60Hz。這種頻率在工業上應用廣泛，習慣上稱為工頻。通常的交流電動機和照明負載都用這種頻率。

正弦量變化的快慢除用周期和頻率表示外，還可用角頻率ω來表示，它的單位是弧度/秒（rad/s）。角頻率是指交流電在1秒鐘內變化的電角度。如果交流電在1秒鐘內變化了1次，則電角度正好變化了2π弧度，也就是說該交流電的角頻率ω=2π弧度/秒。若交流電1秒鐘內變化了f次，則可得角頻率與頻率的關系式為

??2πf?2?T

上式表示T，f，ω三個物理量之間的關系，只要知道其中之一，則其余均可求出。

例2 已知某正弦交流電壓為u?311sin314tV，求該電壓的最大值、頻率、角頻率和周期各為多少？

解：由題可知：

Um?311V

??314rad/s

f??2π?3142?3.14Hz?50Hz

T?1f?150s?0.02s

3．初相

(?t??)稱為正弦量的相位角或相位，它反映出正弦量變化的進程。當相位角隨時間連續變化時，正弦量的瞬時值隨之作連續變化。t=0時的相位角稱為初相位角或初相位。?就是這個電流的初相。規定初相的絕對值不能超過π。

在一個正弦交流電路中，電壓u和電流i的頻率是相同的，但初相不一定相同，如圖所示。圖中u和i的波形可用下式表示

u?Umsin(?t??u)

i?Imsin(?t??i)

它們的初相位分別為?u和?i。

u和i的相位不相等

兩個同頻率正弦量的相位角之差或初相位角之差，稱為相位差，用?表示。圖中電壓u和電流i的相位差為

??(?t??u)?(?t??i)??u??i

當兩個同頻率同正弦量的計時起點改變時，它們的相位和初相位即跟著改變，但是兩者之間的相位差仍保持不變。

由圖正弦波形可見，因為u和i的初相位不同，所以它們的變化步調是不一致的，即不是同時到達正的幅值或零值。圖中，?u＞?i，所以u較i先到達正的幅值。這時我們說，在相位上u比i超前?角，或者說i比u滯后?角。

初相相等的兩個正弦量，它們的相位差為零，這樣的兩個正弦量叫做同相。同相的兩個正弦量同時到達零值，同時到達最大值，步調一致。如圖中的i1和i2。

相位差?為180?的兩個正弦量叫做反相。如圖中的i1和i3。

由波形圖可以看出，正弦量的最大值（有效值）反映正弦量的大小，角頻率（頻率、周期）反映正弦量變化的快慢，初相角反映分析正弦量的初始位置。因此，當正弦交流電的最大值（有效值）、角頻率（頻率、周期）和初相角確定時，正弦交流電才能被確定。也就是說這三個量是正弦交流電必不可少的要素，所以我們稱其為正弦交流電的三要素。只有這三個要素確定之后，才能確定正弦量。

例3 已知某正弦電壓在t?0時為1102V，初相角為30?，求其有效值。解：此正弦電壓表達式為

u?Umsin(?t?30?)

當t?0時，u(0)?Umsin30?

Um?u(0)sin30??1100.52V?2202V所以

其有效值為

U?Um2?22022V?220V

第二節 正弦量的相量表示法

在上一節中我們已經看到，正弦量可以用解析式來表示，如i?Imsin(?t??i)、u?Umsin(?t??u)，還可以用波形圖表示。

此外，正弦量還可以用相量來表示。相量表示法的基礎是復數，就是用復數來表示正弦量。

一、復數

1．復數的實部、虛部和模

?1叫虛單位，數學上用i來代表它，因為在電工中i代表電流，所以改用j代表虛單位，即j??1

有向線段的復數表示

令一直角坐標系的橫軸表示復數的實部，稱為實軸，以+1為單位；縱軸表示虛部，稱為虛軸，以+j為單位。實軸與虛軸構成的平面稱為復平面。復平面中有一有向線段A，其實部為a，其虛部為b，如圖所示，于是有向線段A可用下面的復數表示為

A=a+jb

由圖可見，r?a?b2

2r表示復數的大小，稱為復數的模。有向線段與實軸正方向間的夾角，稱為復數的幅角，用?表示，規定幅角的絕對值小于180?。

2．復數的表達方式

??arctanba

s和b?rsin? 因為

a?rco?所以該式稱為復數的直角坐標式。此式還可以寫為

A?rej?

該式稱復數的指數形式。在工程上常常寫為

A?r??

該式稱為復數的極坐標形式。

因此，一個復數可用上述幾種復數式來表示，可以相互轉換。復數的加減運算可用直角坐標式，復數的乘除運算可用指數式或極坐標式。

實數和虛數可以看成復數的特例：實數是虛部為零、幅角為零或180?的復數，虛數是實部為零、幅角為90?或?90?的復數。

實部相等、虛部大小相等而異號的兩個復數叫做共軛復數。用A*表示A的共軛復數，則有

A=a+jb

A*=a-jb

例4 寫出下列復數的直角坐標形式

（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 寫出下列復數的極坐標形式

（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、復數的運算 1．復數的加減

若兩個復數相加減，可用直角坐標式進行。如：

A1=a1+jbA2=a2+jb2

則

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

即幾個復數相加或相減就是把它們的實部和虛部分別相加減。

復數與復平面上的有向線段（矢量）對應，復數的加減與表示復數的有向線段（矢量）的加減相對應，并且復平面上矢量的加減可用對應的復數相加減來計算。見圖，矢量A1、A2各與復數A1=a1+jb1、A2=a2+jb2相對應，把兩個矢量按平行四邊形法則相加，所得的矢量A1+A2與兩個復數之和A1+A2=（a1+a2）+j（b1+b2）相對應。按A1-A2= A1+（-A2），把矢量A1和（-A2）用平行四邊形法則相加，所得的矢量A1-A2與兩個復數之差A1-A2=（a1-a2）+j（b1-b2）相對應。

矢量和與矢量差

2．復數的乘除

兩個復數進行乘除運算時，可將其化為指數式或極坐標式來進行。如

A1=a1+jb1=r1??A2=a2+jb2 =r2??2 則

A12A2=r1??12r2??2=r12r2?(?1??2)

(4.17)

A1A2?r1??1r2??2j??r1r2?(?1??2)

如將復數A1?rej?乘以另一個復數e，則得

ej?A2=rej?=rej(???)

即復數A2的大小仍為r，但幅角變為(???)，可見一個復數乘上模為

1、幅角為?的復數，就相當于將原復數所對應的矢量逆時針旋轉了?角，就是矢量A2比矢量A1超前了?角。

同理，如以e-j?除復數A1?rej?，則得

A3=rej(???)

即使原矢量順時針旋轉了?角。就是矢量A3比矢量A1滯后了?角。當?=±90?時，則

e?j90??cos90??jsin90???j

因此任意一個相量乘上+j后，即逆時針（向前）旋轉了90?；乘上-j后，即順時針（向后）旋轉了90?。所以j稱為旋轉90?的旋轉因子。

在三相電路的分析計算中，常引用???120?這個旋轉因子。

三、相量

1．相量法的定義

在正弦交流電路中，用復數表示正弦量，并用于正弦交流電路分析計算的方法稱為相量法。

設有一正弦電壓u?Umsin(?t??)，其波形如圖右邊所示，左邊是一旋轉有向線段A，在直角坐標系中。有向線段的長度代表正弦量的幅值Um，它的初始位置（t=0時的位置）與橫軸正方向之間的夾角等于正弦量的初相位?，并以正弦量的角頻率?作逆時針方向旋轉。可見，這一旋轉有向線段具有正弦量的三個特征，故可用來表示正弦量。正弦量在某時刻的瞬時值就可以由這個旋轉有向線段于該瞬時在縱軸上的投影表示出來。例如，在t=0時，u0?Umsin?；在t=t時，u1?Umsin(?t1??)。

1用正弦波形和旋轉有向線段來表示正弦量

正弦量可用旋轉有向線段表示，而有向線段可用復數表示，所以正弦量也可用復數來表示。如果用復數來表示正弦量的話，則復數的模即為正弦量的幅值或有效值，復數的幅角即為正弦量的初相位。

2．正弦量的相量表達式

為了與一般的復數相區別，我們把表示正弦量的復數稱為相量，并在大寫字母上打“?”，于是表示正弦電壓u?Umsin(?t??)的相量為

??U(cos??jsin?)?UeUmmm?或

U?U(cos??jsin?)?Uej?j??Um??

?U??

??Um是電壓的幅值相量，U是電壓的有效值相量。注意，相量只是表示正弦量，而不是等于正弦量。另外，圖中的旋轉有向線段是初始位置的有向線段，表示它的復數只有兩個特征，即模和幅角。

按照正弦量的大小和相位關系用初始位置的有向線段畫出的若干個相量的圖形，稱為相量圖。在相量圖上能形象地看出各個正弦量的大小和相互間的相位關系。例如，在前圖中用正弦波形表示的電壓u電流i兩個正弦量，在式u?Umsin(?t??u)和

?比電流i?Imsin(?t??i)中是用解析式表示的，如用相量圖表示則如圖所示。電壓相量U相量I?超前?角，也就是正弦電壓u比正弦電流i超前?角。

電壓和電流的相量圖

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。只有同頻率的正弦量才能畫在同一相量圖上，不同頻率的正弦量不能畫在一個相量圖上，否則就無法比較和計算。

由上可知，表示正弦量的相量有兩種形式：相量圖和復數式（相量式）。例6 試寫出表示uA?220uC?2202sin314tV，uB?2202sin(314t?120?)V和2sin(314t?120?)V的相量，并畫出相量圖。

???解：分別用有效值相量UA、UB和UC表示正弦電壓uA、uB和uC，則

?UA=220?0??220V

?UB=220??120??220(?12?j32)V

13?120??220(??j)V?UC=22022

相量圖如圖所示。

第三節

電感元件與電容元件

一、電容元件的圖形、文字符號

實際電容器是由兩片金屬極板中間充滿電介質（如空氣、云母、絕緣紙、塑料薄膜、陶瓷等）構成的。在電路中多用來濾波、隔直、交流耦合、交流旁路及與電感元件組成振蕩回路等。電容器又名儲電器，在電路圖中用字母“C”表示，電路圖中常用電容器的符號如圖所示。

電容器的SI單位是法拉，簡稱法，通常用符號“F”表示。常用的單位還有“μF”“pF”，它們的換算關系如下：

1F=106μF =1012 pF 電容元件是從實際電容器抽象出來的理想化模型，是代表電路中儲存電能這一物理現象的理想二端元件。當忽略實際電容器的漏電電阻和引線電感時，可將它們抽象為僅具有儲存電場能量的電容元件。

二、電容元件的特性

在電路分析中，電容元件的電壓、電流關系是十分重要的。當電容元件兩端的電壓發生變化時，極板上聚集的電荷也相應地發生變化，這時電容元件所在的電路中就存在電荷的定向移動，形成了電流。當電容元件兩端的電壓不變時，極板上的電荷也不變化，電路中便沒有電流。

當電壓、電流為關聯參考方向時，線性電容元件的特性方程為：

i?Cdudt

它表明電容元件中的電流與其端鈕間電壓對時間的變化率成正比。比例常數C稱為電容，是表征電容元件特性的參數。當u的單位為伏特(V)，i的單位為安培(A)時，C的單位為法拉，簡稱法(F)。習慣上我們常把電容元件簡稱為電容，所以“電容”這個名詞，既表示電路元件，又表示元件的參數。

本書只討論線性電容元件。線性電容元件在電路圖中用圖示的符號表示。

若電壓、電流為非關聯參考方向，則電容元件的特性方程為：

i??Cdudt

從上兩式很清楚地看到，只有當電容元件兩端的電壓發生變化時，才有電流通過。電壓變化越快，電流越大。當電壓不變（直流電壓）時，電流為零。所以電容元件有隔直通交的作用。而且，電容元件兩端的電壓不能躍變，這是電容元件的一個重要性質。如果電壓躍變，則要產生無窮大的電流，對實際電容器來說，這當然是不可能的。

在u、i關聯參考方向下，線性電容元件吸收的功率為：

p?ui?Cududt

在t時刻，電容元件儲存的電場能量為：

W（t）?C12Cu（t）

2該式表明，電容元件在某時刻儲存的電場能量只與該時刻電容元件的端電壓有關。當電壓增加時，電容元件從電源吸收能量，儲存在電場中的能量增加，這個過程稱為電容的充電過程。當電壓減小時，電容元件向外釋放電場能量，這個過程稱為電容的放電過程。電容在充放電過程中并不消耗能量。因此，電容元件是一種儲能元件。

在選用電容器時，除了選擇合適的電容量外，還需注意實際工作電壓與電容器的額定電壓是否相等。如果實際工作電壓過高，介質就會被擊穿，電容器就會損壞。

三、電感元件

1.電感元件的圖形、文字符號

實際電感線圈就是用漆包線或紗包線或裸導線一圈靠一圈地繞在絕緣管上或鐵芯上而又彼此絕緣的一種元件。在電路中多用來對交流信號進行隔離、濾波或組成諧振電路等。電感線圈簡稱線圈，在電路圖中用字母“L”表示，電路圖中常用線圈的符號如圖所示。

電感線圈是利用電磁感應作用的器件。在一個線圈中，通過一定數量的變化電流，線圈產生感應電動勢大小的能力就稱為線圈的電感量，簡稱電感。電感常用字母“L”表示。

電感的SI單位是亨利，簡稱亨，通常用符號“H”表示。常用單位還有“μH”“mH”，它們的換算關系如下：

1H=106μH =103 mH 電感元件是從實際線圈抽象出來的理想化模型，是代表電路中儲存磁場能量這一物理現象的理想二端元件。當忽略實際線圈的導線電阻和線圈匝與匝之間的分布電容時，可將其抽象為僅具有儲存磁場能量的電感元件。2．電感元件的特性

任何導體當有電流通過時，在導體周圍就會產生磁場；如果電流發生變化，磁場也隨著變化，而磁場的變化又引起感應電動勢的產生。這種感應電動勢是由于導體本身的電流變化引起的，稱為自感。

自感電動勢的方向，可由楞次定律確定。即當線圈中的電流增大時，自感電動勢的方向和線圈中的電流方向相反，以阻止電流的增大；當線圈中的電流減小時，自感電動勢的方向和線圈中的電流方向相同，以阻止電流的減小。總之當線圈中的電流發生變化時，自感電動勢總是阻止電流的變化。

自感電動勢的大小，一方面取決于導體中電流變化的快慢，另一方面還與線圈的形狀、尺寸、線圈匝數以及線圈中介質情況有關。

當電壓、電流為關聯參考方向時，線性電感元件的特性方程為：

u?Ldidt

它表明電感元件端鈕間的電壓與它的電流對時間的變化率成正比。比例常數L稱為電感，是表征電感元件特性的參數。當u的單位為伏特(V)，i的單位為安培(A)時，L的單位為亨利，簡稱亨(H)。習慣上我們常把電感元件簡稱為電感，所以“電感”這個名詞，既表示電路元件，又表示元件的參數。

本書只討論線性電感元件。線性電感元件在電路圖中用圖示的符號表示。

若電壓、電流為非關聯參考方向，則電感元件的特性方程為：

u??Ldidt

從上式可得，只有當電感元件中的電流發生變化時，元件兩端才有電壓。電流變化越快，電壓越高。當電流不變（直流電流）時，電壓為零，這時電感元件相當于短路。并且，電感元件中的電流不能躍變，這是電感元件的一個重要性質。如果電流躍變，則要產生無窮大的電壓，對實際電感線圈來說，這當然是不可能的。

在u、i關聯參考方向下，線性電感元件吸收的功率為：

p?ui?Lididt

在t時刻，電感元件儲存的磁場能量為：

W（t）?L12Li（t）

2該式表明，電感元件在某時刻儲存的磁場能量只與該時刻電感元件的電流有關。當電流增加時，電感元件從電源吸收能量，儲存在磁場中的能量增加；當電流減小時，電感元件向外釋放磁場能量。電感元件并不消耗能量，因此，電感元件也是一種儲能元件。在選用電感線圈時，除了選擇合適的電感量外，還需注意實際的工作電流不能超過其額定電流。否則，由于電流過大，線圈發熱而被燒毀。

第四節 電阻元件的交流電路

分析各種交流電路時，必須首先掌握單一理想元件電路中電壓與電流的關系，它們之間的相量運算和相量圖，以及對其功率和能量的分析。其它各種類型的交流電路無非是這些單一理想元件的不同組合而已。

純電阻電路是最簡單的交流電路，如圖所示。在日常生活和工作中接觸到的白熾燈、電爐、電烙鐵等，都屬于電阻性負載，它們與交流電源連接組成純電阻電路。

純電阻元件交流電路

在電阻R兩端加上正弦電壓u時，電阻中就有正弦電流i通過。假設電阻兩端的電壓與電流采用關聯參考方向。為了分析方便起見，選擇電壓經過零值將向正值增加的瞬間作為計時起點，即設電阻兩端電壓為

u(t)?Umsin?t

則

i(t)?u(t)R?UmRsin?t?Imsin?t

比較電壓和電流的關系式可見：電阻兩端電壓u和電流i的頻率相同，電壓與電流的有效值（或最大值）的關系符合歐姆定律，而且電壓與電流同相（相位差??0）。它們在數

I?UR 值上滿足關系式

U?RI

或

表示電阻電壓、電流的波形如圖所示。

電阻電壓電流的波形圖

如用相量表示電壓與電流的關系，則為

??UeUj0??U?0?

??Iej0??I?0? I?UUj0??e?R?II

??RI?

或

U此即歐姆定律的相量表示式。它不僅表明了電壓和電流之間的幅值（有效值）關系，而且還包含電壓和電流之間的相位關系。電阻元件的電流、電壓相量圖如圖所示。

電阻電路電壓與電流的相量圖

電阻元件的功率 1）瞬時功率

在純電阻交流電路中，當電流i流過電阻R時，電阻上要產生熱量，把電能轉化為熱能，電阻上必然有功率消耗。由于流過電阻的電流和電阻兩端的電壓都是隨時間變化的。所以電阻R上消耗的功率也是隨時間變化的。電阻中某一時刻消耗的電功率叫做瞬時功率，它等于電壓u與電流i瞬時值的乘積，并用小寫字母p表示。即

p?pR?ui?UmImsin?t ?UmIm1?cos2?t22

?UI(1?cos2?t)

上式表明：在任何瞬時，恒有p≥0，說明電阻只要有電流就消耗能量，將電能轉為熱能，它是一種耗能元件。下圖表示了瞬時功率隨時間變化的規律。由于電阻電壓與電流同相，所以當電壓、電流同時為零時，瞬時功率也為零；電壓、電流到達最大值時，瞬時功率達最大值。

電阻元件瞬時功率的波形圖

2）平均功率

瞬時功率雖然表明了電阻中消耗功率的瞬時狀態，但不便于表示和比較大小，所以工程中常用瞬時功率在一個周期內的平均值表示功率，稱為平均功率，用大寫字母P表示。由

UmIm?UI?IR?2U2圖所見：

P?2R

表達方式與直流電路中電阻功率的形式相同，但式中的U、I不是直流電壓、電流，而是正弦交流電的有效值。

例7 圖4.14電路中，R?10?，uR?102sin(?t?30?)V，求電流i的瞬時值表達式，相量表達式和平均功率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

第五節 電感元件的交流電路

1．元件的電壓和電流關系

若把線圈的電阻略去不計，則線圈就僅含有電感，這種線圈被認為是純電感線圈。如圖所示。實際上線圈總是有些電阻的。

當線圈中通過交流電流i時，就產生自感電動勢eL來反抗電流的變化。由基爾霍夫電壓定律可知在任一瞬時總有

uL??eL

eL??Ldidt

didt

因為

所以

設電路正弦電流為

uL??eL?Li?Imsin?t

在電壓、電流關聯參考方向下，可知電感元件兩端電壓為

u?Ldidt??LImcos?t

??LImsin(?t?90?)

?Umsin(?t?90?)

比較電壓和電流的關系式可見：電感兩端電壓u和電流i也是同頻率的正弦量，電壓的相位超前電流90°，電壓與電流在數值上滿足關系式

UmUm??LIm

或

Im?UI??L

表示電感電壓、電流的波形如圖所示。

電感元件電壓與電流的波形圖

2．感抗的概念

上式中電感電壓有效值（或最大值）與電流有效值（或最大值）的比值為ωL，它的單位是歐姆。當電壓U一定時，ωL越大，則電流I越小。可見電感具有對交流電流起阻礙作用的物理性質，所以稱為感抗，用XL表示，即

XL＝?L＝2?fL

感抗是交流電路中的一個重要概念，它表示線圈對交流電流阻礙作用的大小。從XL=2πfL可知，感抗的大小與線圈本身的電感量L和通過線圈電流的頻率有關。f越高，XL越大，意味著線圈對電流的阻礙作用越大；f越低，XL越小，即線圈對電流的阻礙作用也越小。當f=0時XL=0，表明線圈對直流電流相當于短路。這就是線圈本身所固有的“直流暢通，高頻受阻”作用。由于這個特性，電感線圈在電子及電工技術中有廣泛的應用。

如用相量表示電壓與電流的關系，則為

??UeUj90??U?90?

??Iej0??I?0? I?UUj90??e?jXL????II

或

U?jXLI?j?LI

上式表示電壓的有效值等于電流的有效值與感抗的乘積，相位上電壓比電流超前90°。

電感元件的電壓、電流相量圖如圖所示。

3．電感元件的功率

1）瞬時功率

知道了電壓u和電流i的變化規律和相互關系后，便可找出瞬時功率的變化規律，即 p?pL?ui?Umsin(?t?90?)Imsin?t?12UmImsin2?t

?UIsin2?t

由式可見，電感元件的瞬時功率pL仍是一個按正弦規律變化的正弦量，只是變化頻率是電源頻率的兩倍。其功率曲線如圖所示。

純電感電路瞬時功率的波形圖

從功率波形圖可看出，正弦交流電路中的理想電感不斷地與電源進行能量交換，但卻不消耗能量。

2）平均功率

純電感條件下電路中僅有能量的交換而沒有能量的損耗。電感元件的平均功率為

PL?0

純電感L雖不消耗功率，但是它與電源之間有能量交換。工程中為了表示能量交換的規模大小，將電感瞬時功率的最大值定義為電感的無功功率，簡稱感性無功功率，用QL表示。即

QL?UI?IXL?2U QL的基本單位是乏（var）。

XL

無功功率并不是“無用”的功率，它的含義是表示電源與電感性負載之間能量的交換。許多設備在工作中都和電源存在著能量的交換。如異步電動機、變壓器等要要依靠大市場的變化來工作，磁場的變化會引起磁場能量的變化，這就說明設備和電源之間存在能量的交換。因此發電機除了發出有功功率以外，還要發出適量的無功功率以滿足這些設備的需要。

例8 把一個電感量為0.35H的線圈，接到u?220求線圈中電流瞬時值表達式。

解：由線圈兩端電壓的解析式

u?2202sin(100πt?60?)V

2sin(100πt?60?)V的電源上，可以得到

U?220V，??100πrad/s, ??60?

??220?60?V 電壓u所對應的相量為

U線圈的感抗為

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??因此通過線圈的電流瞬時值表達式為)6A 第六節 電容元件的交流電路

1．元件的電壓和電流關系

純電容電路如圖所示。

當電壓發生變化時，電容器極板上的電荷也要隨著發生變化，在電路中就引起電流

i?dqdt?Cdudt

如果在電容C兩端加一正弦電壓

u?Umsin?t 則

i?Cdudt?CUdmdt(sin?t)??CUmcos?t??CUmsin(?t?90?)?Imsin(?t?90?)

比較電壓和電流的關系式可見：電容兩端電壓u和電流i也是同頻率的正弦量，電流的相位超前電壓90°，電壓與電流在數值上滿足關系式

Um?UI?1Im??CUm

或

Im?C

表示電容電壓、電流的波形如圖所示。

2．容抗的概念

1式中電容電壓有效值（或最大值）與電流有效值（或最大值）的比值為?C，它的單

1位也是歐姆。當電壓U一定時，?C越大，則電流I越小。可見電容具有對交流電流起阻礙作用的物理性質，所以稱為容抗，用XC表示，即

11XC=?C=2?fC

容抗XC與電容C，頻率f成反比。是因為電容越大時，在同樣電壓下，電容器所容納的電荷量就越大，因而電流越大。當頻率越高時，電容器的充電與放電就進行得越快，在同樣電壓下，單位時間內電荷的移動量就越多，因而電流越大。所以電容元件對高頻電流所呈現的容抗很小，相當于短路；而當頻率f很低或f=0（直流）時，電容就相當于開路。這就是電容的“隔直通交”作用，電容這一特性在電子技術中被廣泛應用。

如用相量表示電壓與電流的關系，則為

??UeUj0??U?0?

??Iej90??I?90? I?UU?j90??e??jXC?II

I?I???U??jXCI?j??Cj?C

或

上式表示電壓的有效值等于電流的有效值與容抗的乘積，相位上電壓比電流滯后90°。

電容元件的電壓、電流相量圖如圖所示。

3．電容元件的功率

1）瞬時功率

電容元件瞬時功率的變化規律：

p?pC?ui?Umsin?t?Imsin(?t??2)?UmImsin?tcos?t

?UmIm2sin2?t?UIsin2?t

由上式可見，電容元件的瞬時功率是一個幅值為UI，以2ω的角頻率隨時間而變化的交變量，其變化波形如圖所示。

電容瞬時功率的波形圖

由圖同樣可知，在正弦交流電作用下，純電容元件不斷地與電源進行能量交換，但卻不消耗能量。

2）平均功率

純電容元件的平均功率

P?0

雖然純電容不消耗功率，但是它與電源之間存在能量交換。為了表示能量交換的規模大小，將電容瞬時功率的最大值定義為電容的無功功率，或稱容性無功功率，用QC表示，即

QC?UI?IXC?2U2XC

QC的單位也是乏（var）。

例9 把電容量為40μF的電容器接到交流電源上，通過電容器的電流為i?2.75?2sin(314t?30?)A，試求電容器兩端的電壓瞬時值表達式。

2sin(314t?30?)A 解：由通過電容器的電流解析式

i?2.75?可以得到

I?2.75A，??314rad/s, ??30?

??2.75?30?A 電流所對應的相量為

IXC?1?1314?40?10?6電容器的容抗為

?C??80Ω

??因此

U??jXCI?1?(?90?)?80?2.75?30?V?220?(?60?)V 電容器兩端電壓瞬時表達式為

u?220

2sin(314t?60?)V

第三篇：電工培訓教案

《維修電工》培 訓 教 案

一月份崗位練兵試題

0101什么是電路？它主要由哪幾部分組成？

電流流通的路徑叫電路。一般由電源、負載、聯接導線與控制設備四個主要部分組成。0102什么叫電源？

把其它形式的能量轉變為電能的裝置叫做電源，如發電機、電池等。0103什么是向量？

即有大小又有方向的量叫向量。

0104什么是導體、絕緣體、半導體？ 導體：導電能力很強的物質。絕緣體：幾乎不能導電的物體。

半導體：導電能力介于導體和絕緣體之間的物質。0105什么是電壓？

電壓是指電路中任意兩點之間的電位差。它的方向是從正極指向負極，即電位降低的方向。

二月份崗位練兵試題

0201什么是電流？

導體中的電荷在電場力的作用下，做有規則的定向流動稱作電流。

0202什么是電流強度？

單位時間內通過導體橫截面積的電荷量。0203什么是電阻？

電流在導體內流動時所遇到的阻力，稱為電阻。0204電阻的大小與哪些因素有關？

電阻的大小與導線的長度、導線的截面積、導線的材料、導線的溫度有關。0205歐姆定律的定義是什么？

在電阻電路中，電流的大小與這段電阻兩端的電壓成正比，與這段電阻阻值成反比。計算公 式：I=U/R（單位：安培）

三月份崗位練兵試題

0301歐姆定律與全電路歐姆定律的區別是什么？

歐姆定律適合部分電路而全電路歐姆定律適合于閉合電路。0302什么是電功率？

電功率是指單位時間內電源力所做的功。計算公式：P=UI（單位：瓦、千瓦）0303什么是電能？

電能是指一段時間內電源力所做的功。計算公式：W=Pt（單位：千瓦時）0304克希荷夫第一定律是什么？

在一個節點上流入節點的電流與流出節點的電流代數和恒等于零。0305克希荷夫第二定律是什么？

從回路任意一點出發，沿回路循行一周，電位升高的和等于電位降低的和。

四月份崗位練兵試題

0401串聯電路中電流特點是什么？

在串聯電路中各處電流相等。

0402串聯電路中電壓特點是什么？

在串聯電路中總電壓降等于各串聯電阻電壓降之和。0403串聯電路中電阻特點是什么？

在串聯電路中總電阻等于各串聯電阻之和。

0404并聯電路中電流特點是什么？

在并聯電路中總電流等于各支路電流之和。

0405并聯電路中電壓特點是什么？

在并聯電路中加在各支路上的電壓相等。

五月份崗位練兵試題

0501并聯電路中電阻特點是什么？

在并聯電路中總電阻倒數等于各支路電阻倒數之和。0502電路中形成電流的必要條件是什么？ 有電源存在，而且電路必須閉合。0503電路的作用是什么？

電能的傳輸、分配、轉換和信息的傳遞、處理。0504電路通常有那幾種狀態，分別是什么？ 通路、斷路、短路。0505什么叫短路？

是指兩根及兩根以上的電源線不經過負載而直接接觸或碰觸的現象。

六月份崗位練兵試題

0601什么叫斷路？

一般是指電路中某一部分斷開，使電流不能導通的現象。0602電容電路的特性是什么？ 電容電路的特點是通交流阻直流。0603串聯電容電路有何特點？

串聯電容器的總電容量的倒數等于各電容器的電容量的倒數和。0604并聯電容電路有何特點？

并聯電容器的總電容量等于各電容器的電容量的和。0605電力工業中，常采用什么方式提高功率因數？ 給感性負載并聯補償電容器。

七月份崗位練兵試題

0701常用二極管的特性是什么？

單向導電性。0702什么是整流？

把交流電變為直流電的過程叫整流。0703常用的整流電路有幾種？

常用的整流電路有三種：半波整流、全波整流、橋式整流。0704常用的濾波方式有幾種？

常用的濾波方式有三種：電容濾波、電感濾波和復式濾波電路。0705什么是正弦交流電？ 大小和方向隨時間按照正弦函數規律變化的電動勢、電壓和電流稱為正弦交流電。

八月份崗位練兵試題

0801什么是交流電的周期？

交流電完成一個循環，即從零開始增加到正的最大值，又減小到零，接著達到負的最大值又回到零所需的時間叫做交流電的周期。0802什么是交流電的頻率？

單位時間內交流電重復變化的周期數叫做交流電的頻率。0803交流電有何變化規律？

交流電的大小是隨時間按正弦規律進行周期性變化的。

0804正弦交流電的波形圖中，可以直接看出交流電的那些參數？ 正弦交流電的波形圖中，可以直接看出最大值、初相位、周期。0805我國交流電的頻率是多少？

我國交流電的頻率是50Hz。

九月份崗位練兵試題

0901什么叫相電壓？

三相電路中，每相頭與尾之間的電壓叫相電壓。0902什么是線電壓？

三相電路中，相與相之間的電壓叫線電壓。

0903對稱三相電源，角形連接時線電壓與相電壓的關系是什么？ 線電壓等于相電壓。

0904對稱三相電源，星形連接時線電壓與相電壓的關系是什么？ 線電壓是相電壓的√3倍。

0905什么叫電壓波動？

電壓波動是指電網電壓的短時快速變動。

十月份崗位練兵試題

1001中性線的作用？

是當不對稱的負載接成星形接線時，使其每相的電壓保持對稱。

1002在三相電路中，對稱的三相負載作星形連接時，通過中性點的電流是多少？ 這時中性點的電流是零。

1003交流機電產品銘牌上的額定值是指交流電的什么值？ 有效值。

1004使用萬用表測量電壓或電流時，應使指針指在刻度盤的什么位置上，讀數才能較準確？ 應在指指在刻度盤的1/2—2/3位置。1005萬用表表筆未接入時的調零叫什么？ 機械調零

十一月份崗位練兵試題

1101鉗形電流表由那幾部分組成的？ 電流互感器和帶整流裝置的磁電系表頭。

1102電流測試中，每次換量程時，必須打開鉗口其目的是什么？ 防止燒壞鉗型表。

1103為了減小誤差，被測量導線應置于鉗形電流表鉗口內的什么位置？ 被測量導線應置于鉗形電流表鉗口內的中心位置。1104擴大直流電流表的量程通常采用什么方法？ 通常采用并聯電阻分流法進行量程的擴大。

1105擴大直流電壓表的量程通常采用什么方法？ 通常采用串聯電阻分壓法進行量程的擴大。

十二月份崗位練兵試題

1201擴大交流電流表的量程應采用什么方法？

應采用配用電流互感器的方法擴大交流電流表的量程。1202直流單臂電橋在測量時是用什么來調節電橋平衡的？ 是用比較臂來調節電橋平衡的。

1203三相電度表在測量過程中，如果回路電流過大應如何處理？ 應將電流互感器接入電路進行測量。

1204示波器開啟后應預熱多長時間方可使用？ 應預熱5分鐘后方可使用。

1205發電機式兆歐表由哪幾部分組成？

磁電系比率表、手搖發電機和測量線路三部分組成。

第四篇：電工電子技術教案

電工電子技術及應用教案（1）

【課題編號】

1-01-01 【課題名稱】電路 【教學目標】

知識傳授目標：

1．了解電路的基本組成及各部分的作用； 2．理解電動勢、電位、電功率的概念；

3．掌握電壓、電流的概念；理解電壓、電流的參考方向； 能力培養目標：

培養學生的觀察能力和理論聯系實際的能力 【教學重點】

重點：電壓、電流和電功率的定義、方向的理解和掌握 【難點分析】

難點：電流和電壓的參考方向 【學情分析】

電路的組成比較簡單，學生在實際生產和生活中接觸較多，選擇實際畫面進行多媒體投影講解，但電壓和電動勢的形成、方向等比較抽象，單純從理論上講解學生不易理解，從實驗入手，以多媒體動畫進行模擬，能降低其理論難度，增強學生的視覺感受，從而解決其關鍵點，突破教學難點。【教學方法】

講授法、對比法、實驗法、討論法 【教具資源】

多媒體課件、直流電源、電阻、開關、導線若干 【課時安排】

2學時（90分鐘）

【教學過程】

一、導入新課

聯系生活實際引導同學們說出電路的組成，利用多媒體課件投影實際電路的畫面，激發學生的學習興趣，集中學生的注意力。

二、講授新課

教學環節1： 電路的基本結構

（一）電路的組成和功能

教師活動：引導學生聯系實際說出實際生活中的電路例子，多媒體演示實際電路； 學生活動： 聯系實際總結一般電路的組成及各部分的作用； 能力培養：鍛煉學生的觀察能力和綜合概括能力。

（二）電路的狀態和電路圖

教師活動：實驗演示照明電路的各種狀態后多媒體動畫分析；

學生活動： 聯系實際和實驗總結電路的三種狀態，練習畫簡單的電路圖； 教學環節2：電路的基本物理量

（一）電流

教師活動：實驗演示，輔助投影多媒體動畫，引導學生分析；

學生活動：分組討論電流的形成和參考方向，總結電流參考方向的意義。

（二）電壓

教師活動：實驗演示，輔助投影多媒體動畫，引導學生分析；

學生活動：啟發學生采用類比法對比電流，分組討論、總結電壓定義和參考方向的意義。

（三）電動勢

教師活動：多媒體動畫演示電源的作用本質，引出電動勢的概念； 學生活動： 參考多媒體演示分析、總結電動勢的定義、公式和方向。

（四）電位

教師活動：用高度類比，借助與電壓的聯系講解； 學生活動： 分析總結電位的定義和電位與電壓的關系。能力培養：培養學生的分析概括和知識橫向聯系的能力。

（五）電功率和電能

教師活動：聯系實際引導學生說出衡量用電器耗能的物理量，輔助投影多媒體動畫分析； 學生活動：分組討論后總結電功率、電能的的定義和單位。

三、課堂小結

教師與學生一起回顧本節棵的知識，引導學生在理解的基礎上記憶。為便于學生記憶，教師總結出順口溜，用多媒體投影，讓學生在輕松的氣氛下掌握知識。

電壓電位電動勢，單位相同意不同 電壓電位有聯系，電壓就是電位差 電壓電流因和果，參考方向很重要 電功率名牌上標，度是電能的單位

四、課堂練習

有一“220V、40W”的白熾燈，接在220V的供電線路上，求取用的電流。若平均每天使用5h（小時），電價是每千瓦時0.4元，求每月（以30天計）應付的電費。

五、課后作業

1．教材中復習思考題第1、3題； 2．“學習指導與練習”第五題1、2、3。【板書設計】

【教學后記】

電工電子技術及應用教案（2）

【課題編號】

2-01-02 【課題名稱】電阻元件 【教學目標】

知識傳授目標：

1．了解電阻的外形、標識和計算方法； 2．掌握部分電路歐姆定律和全電路歐姆定律；

3．會應用部分電路歐姆定律和全電路歐姆定律解決實際問題。能力培養目標：

培養學生的觀察能力、概括能力和應用所學知識解決問題的的能力 【教學重點】

重點：掌握部分歐姆定律和全電路歐姆定律 【難點分析】

難點：理解部分歐姆定律和全電路歐姆定律，會應用定律解決實際問題 【學情分析】

電阻元件學生在初中接觸較多，有一定的知識基礎，掌握較容易。加之電阻元件的實物直觀性強，所以借助實物、多媒體分析講解，增強學生的視覺感受，充分調動學生的學習積極性。

部分電路歐姆定律和全電路歐姆定律比較抽象，單純從理論上講解學生不易理解，選用直觀的實物實驗，讓學生動手操作、總結，能變枯燥講解為學生主動探究，激發學生的學習興趣，突破教學難點。【教學方法】

實驗法、講授法、練習法、【教具資源】

直流電源、固定電阻、可變電阻、導線若干、電壓表、電流表、多媒體課件 【課時安排】

2學時（90分鐘）

【教學過程】

一、導入新課

復習上節課學習的知識（重點是電流、電壓這兩個與本節課關系教密切的物理量），聯系生活實際引導同學們說出實際生產和生活中常見的負載有哪一些，利用多媒體課件投影各種不同的負載的畫面，學生討論那些負載實際是一種類型，調動學生的好奇心，激發學生的學習興趣，集中學生的注意力。

二、講授新課 教學環節1：電阻

（一）電阻的定義和阻值的計算

教師活動： 實物演示各種不同的電阻（多多益善）對照實物講解電阻的定義分類、阻值大小的計算； 學生活動： 觀察各種不同電阻的外觀，掌握的電阻的分類，總結電阻的阻值不同的原因。能力培養：培養學生的觀察能力和總結能力。

（二）色環電阻阻值的標法

教師活動： 實物演示色環電阻，借助多媒體投影色環電阻和色環的讀法；

學生活動： 觀察色環電阻的外觀，掌握的色環電阻的讀法，會讀不同色環電阻的阻值。教學環節2：歐姆定律

（一）部分電路的歐姆定律

教師活動：多媒體說明實驗的要求和目的，學生作完實驗后教師總結、說明； 學生活動：分小組動手操作實驗，記錄實驗數據，總結實驗結論。

（二）全電路的歐姆定律

教師活動：多媒體說明實驗的要求和目的，學生作完實驗后教師總結、說明； 學生活動：分小組動手操作實驗，記錄實驗數據，總結實驗結論。

三、課堂小結

教師與學生一起回顧電阻的知識和兩個歐姆定律，引導學生在實驗的基礎上總結。為便于學生記憶，教師總結出本節課的重點，用多媒體投影。

1、電阻阻值的計算 R??

2、色環電阻阻值的讀法：

色環電阻很漂亮，環環顏色不一樣。四環兩環表數字，第三環是零個數。最后一環表誤差，要知阻值三者加。

3、部分電路的歐姆定律和全電路的歐姆定律（1）部分電路歐姆定律

在一段電路中，電路中的電流I與電阻兩端的電壓U成正比，與電阻R成反比，這個關系稱為部分電路歐姆定律。其公式為

U Rl AU?RI或I?（2）全電路的歐姆定律

一個由電源和負載組成的閉合電路，叫做全電路，如圖1-6所示。閉合電路中的電流與電源電動勢成正比，與電路的總電阻（負載電阻和電源內阻之和）成反比，這就是全電路歐姆定律。公式為

I?E R?r

四、課堂練習【例題1-2】如圖1-6所示，電源電動勢E?24V，負載兩端電壓U1?14V，電源內阻r?1?，求電流I，負載電阻R及電源內電壓U2。

五、課后作業

1．教材中復習思考題第2、4、8題； 2．“學習指導與練習”第一題第9小題。【板書設計】 【教學后記】 電工電子技術及應用教案（3）

【課題編號】

3-01-03 【課題名稱】電阻的連接 【教學目標】

知識傳授目標：

1．掌握電阻串、并聯電路的特點和應用；

2．了解電阻混聯電路的分析方法，能化簡混聯電路。能力培養目標：

培養學生的綜合概括能力和理論聯系實際的能力。【教學重點】

重點：電阻串、并聯電路的特點和應用。【難點分析】

難點：了解電阻混聯電路的分析方法能化簡簡單混聯電路。【學情分析】

電阻串并聯的初步知識學生在初中物理課已有所了解，單純從理論上講解學生易產生厭煩情緒，借助于實驗讓學生親自自動手操作、測量、總結串并聯電路的特點，借助與多媒體的演示形象講解串并聯的實際應用增強學生的視覺感受，從而激發學生的學習興趣。

對于電阻的混聯電路學生掌握的難度較大，借助多媒體的動畫效果步步深入地演示等效電路，能抓住學生的好奇心，集中學生的注意力，充分調動學生的積極性。【教學方法】

講授法、講練法、實驗法 【教具資源】

多媒體課件、直流電源、電阻若干、電流表、電壓表、萬用表 【課時安排】

2學時（90分鐘）

【教學過程】

一、導入新課

聯系生活實際引導同學們說出電阻的串并聯在生活中的應用，利用多媒體課件投影實際的畫面，激發學生的學習興趣，集中學生的注意力。

二、講授新課

教學環節1：電阻的串聯

教師活動：引導學生根據初中物理課掌握的知識，親自動手操作、測量，總結電阻串聯電路的特點，并理論聯系實際借助多媒體講解電阻串聯的實際應用；

學生活動： 學生分組實驗，根據實驗測量的結果總結實驗結論 能力培養：培養學生的動手能力和分析問題、解決問題的能力。教學環節2：電阻的并聯

教師活動：同上 學生活動：同上 教學環節3：電阻的混聯

教師活動：借助多媒體動畫演示解決混聯電路的方法；

學生活動：跟隨多媒體的動畫演示畫等效電路圖，理解解決混聯電路的方法。

三、課堂小結

教師與學生一起回顧電阻串并聯的特點、應用和電阻混聯的分析方法，引導學生在實驗的基礎上類比記憶，并把重點內容用多媒體投影。

1、通過各電阻的電流為同一電流；外加電壓等于各電阻電壓之和；總電阻為各個電阻之和，在上述電路中；各個電阻兩端的電壓與它們的阻值成正比；各個電阻消耗的功率跟阻值成正比。

兩個電阻串聯時分壓公式為

U1?R1R2U U2?U

R1?R2R1?R22、各并聯電阻承受同一電壓；各電阻電流之和等于總電流；等效電阻的倒數等于各并聯電阻的倒數之和；通過各電阻的電流與其阻值成反比；各個電阻消耗的功率跟它的阻值成反比。

兩個電阻并聯時分流公式為

I1?R1R2I I2?I

R1?R2R1?R

2四、課堂練習

一個110V/8W的指示燈，欲接到220Ｖ的電源上使用。為使該燈泡安全工作，應串聯多大的分壓電阻?該電阻的功率應為多大?

五、課后作業

1．教材中復習思考題第5、9題；

2．“學習指導與練習”第五題第7小題、第六題第2小題。【板書設計】

【教學后記】

電工電子技術及應用教案（4）

【課題編號】

4-01-04 【課題名稱】基爾霍夫定律 【教學目標】

知識傳授目標：

1．掌握基爾霍夫定律的內容、表達式及應用。2．掌握支路電流法的應用。能力培養目標：

培養學生的縝密的邏輯思維能力。【教學重點】

重點：基爾霍夫定律 【難點分析】

難點：支路電流法的應用 【學情分析】

學生在初中物理課和前幾節接觸的都是簡單直流電路的知識，相對而言難度較小，從本節開始就深入到復雜直流電路，除了知識難度的增大外，學生分析問題的方法、切入點也需要完成的質的飛躍，這對學生提出較大的挑戰。借助實驗和多媒體的投影，充分激發學生的好奇心、求知欲，引導學生較快地掌握復雜直流電路的分析方法。【教學方法】

講授法、演示法、歸納法 【教具資源】

基爾霍夫定律演示儀、多媒體課件 【課時安排】

2學時（90分鐘）

【教學過程】

一、導入新課

多媒體投影幾種復雜直流電路，設計幾個小問題（例如求某電阻中的電流）讓學生們利用所學知識分析解決，當學生分析時遇到難題時，自然由簡單直流電路過渡到復雜直流電路，導入新課。

二、講授新課

教學環節1：復雜直流電路

教師活動： 通過多媒體投影幾種復雜直流電路，講解支路、節點、回路、網孔的定義。學生活動： 對照復雜直流電路的電路圖，理解四個名詞的含義。能力培養：培養學生的觀察能力。教學環節2：基爾霍夫電流定律

（一）基爾霍夫電流定律的內容 演示：演示基爾霍夫定律演示儀

教師活動： 引導學生觀察、分析演示儀中各支路電流的數值關系，引出并驗證基爾霍夫電流定律； 學生活動：通過分析實驗數據總結基爾霍夫電流定律，并練習應用。

（二）基爾霍夫電流定律的推論

教師活動：借助多媒體的動畫演示引導、啟發學生得出推論；

學生活動：通過觀察多媒體動畫，討論總結推論。教學環節3：基爾霍夫電壓定律 演示：演示基爾霍夫定律演示儀

教師活動：引導學生觀察、分析演示儀中各元件兩端電壓的數值關系，引出并驗證基爾霍夫電壓定律；

學生活動：通過分析實驗數據總結基爾霍夫電壓定律，并練習應用 教學環節4：支路電流法

教師活動：引導學生重新回到導入時的問題上，啟發學生應用剛學習的基爾霍夫電壓定律求解，導出支路電流法的定義和解題步驟；

學生活動： 在教師的的啟發下總結、理解支路電流法的含義和應用。

三、課堂小結

教師與學生一起回顧本節知識，引導學生在理解的基礎上總結。為便于學生記憶，教師總結出教學重點，用多媒體投影。

1、基爾霍夫電流定律，簡稱KCL，又稱節點電流定律。它反映了電路中各個支路電流之間的關系，其內容為：在任意瞬間，流入任一節點的電流總和等于從這個節點流出的電流總和。其表達式為

?I入??I出

2、基爾霍夫電壓定律，簡稱KVL，又稱回路電壓定律。它反映了電路中各個元件電壓之間的關系。其內容為：在任意瞬間，沿電路中任一回路，各段電壓的代數和恒為零，即

?U?0

3、支路電流法是以各條支路電流為未知量，根據基爾霍夫定律列出聯立方程組求解支路電流的方法。

四、課堂練習

1、電路如圖1-12所示，試計算電流I1。

圖1-12 例1-4圖

2、電路如圖1-15所示，應用基爾霍夫定律計算未知電壓Ｕ。

3、電路如圖1-17圖，試求Uab。

圖1-17 例1-6圖

五、課后作業

1．教材中復習思考題第6題；

2．“學習指導與練習”第五題第4、6小題。【板書設計】

【教學后記】

電工電子技術及應用教案（5）

【課題編號】

5-01-01 【課題名稱】戴維寧定理 【教學目標】

知識傳授目標：

1．理解戴維寧定理的內容。

2．會靈活應用戴維寧定理解決實際電路 能力培養目標： 培養學生抽象思維的能力 【教學重點】

重點：戴維寧定理的內容 【難點分析】

難點：理解戴維寧定理的內容并靈活應用戴維寧定理解決實際電路 【學情分析】

學生學習了基爾霍夫定律，接觸了復雜直流電路，這對于繼續學習戴維寧定理有很大幫助，但剛開始學習戴維寧定理，對于學生來說難度比學習基爾霍夫定律要大，借助與多媒體的動畫效果，將講解過程設計成連續動畫，增強學生的視覺感受，最大程度抓住了學生的好奇心，使學生在愉快的氣氛下不知不覺地將枯燥、難懂的理論理解消化，從而解決其關鍵點，突破教學難點。【教學方法】

講授法、演示法、講練法、歸納法 【教具資源】

多媒體課件、干電池 【課時安排】

2學時（90分鐘）

【教學過程】

一、導入新課

復習上節課學習的基爾霍夫定律后，借助于多媒體投影一個有四條支路的復雜電路，提出問題是：只要求某一條支路電流，讓學生思考如何解決。當學生列出基爾霍夫定律的方程組后引導學生觀察方程組，解此方程組難度如何，從而引出當只要求一條支路電流時的好方法---戴維寧定理。

二、講授新課

教學環節1：二端網絡

教師活動： 多媒體投影有源和無源二端網絡教師對比講解； 學生活動： 在教師的引導下區別掌握有源和無源二端網絡的知識。能力培養：培養學生的觀察、對比能力。教學環節2：戴維寧定理的內容

演示1：多媒體動畫演示戴維寧定理的內容

教師活動： 借助多媒體的動畫效果，一步步動畫演示、講解定理的內容； 學生活動：將動畫演示與文字講解配合理解，深入地學習掌握定理的內容。教學環節3：開路電壓和等效電阻的計算

教師活動： 借助于干電池，提出如何測它的電動勢和內電阻的問題讓學生思考，然后教師總結求開路電壓和等效電阻的計算方法；

學生活動： 在教師的引導下思考問題，掌握求開路電壓和等效電阻的計算方法；

三、課堂小結

教師與學生一起回顧戴維寧定理的內容及解題方法，引導學生在理解的基礎上總結。為便于學生記憶，教師總結出教學重點，用多媒體投影。

1、戴維寧定理的內容：對外電路來說，任何線性有源二端網絡，都可以用一個理想電壓源和一個電阻的串聯組合代替。理想電壓源的電壓等于原二端網絡的開路電壓，用UOC表示；電阻則等于原二端網絡除源后的等效電阻，用RO表示，這就是戴維寧定理。

2、開路電壓和等效電阻的計算

開路電壓的計算方法：開路電壓Uab等于從a點到b點所經路徑上全部電壓的代數和。

等效電阻常用網絡除源法計算：將有源二端網絡的電源短路僅保留電源內阻，使其變為無源二端網絡，然后求其等效電阻。

四、課堂練習

試用戴維寧定理化簡圖1-19a所示有源二端網絡。

圖1-19 例1-8圖

五、課后作業

1．教材中復習思考題第7題；

2．“學習指導與練習”第五題第6小題、第六題第1小題。【板書設計】

【教學后記】

電工電子技術及應用教案（6）

【課題編號】

6-01-06 【課題名稱】疊加定理 【教學目標】

知識傳授目標：

了解疊加定理的內容和應用。能力培養目標：

培養學生的知識的橫向聯系的能力 【教學重點】

重點： 疊加定理的內容 【難點分析】

難點： 疊加定理的應用 【學情分析】

上兩節課學生學習了基爾霍夫定律和戴維寧定理這兩種解決復雜直流電路的方法，初步掌握了分析復雜直流電路的切入點，這節課再來學習結合了歐姆定律和復雜直流電路特點疊加定理，難度不大，而且更能體會到知識的連貫性和“條條大路通羅馬”這句話知識上的含義。【教學方法】

講授法、演示法、歸納法 【教具資源】

多媒體課件，疊加定理演示儀 【課時安排】

2學時（90分鐘）

【教學過程】

一、導入新課

復習基爾霍夫定律和戴維寧定理，設定問題：前一章我們學習過歐姆定律，那么解決復雜直流電路能否應用它呢？以激發學生的學習興趣，集中學生的注意力。

二、講授新課

教學環節1：疊加定理的內容 演示：疊加定理演示儀

教師活動：針對導入時提出的問題，借助于疊加定理演示儀，演示、分析、歸納疊加定理的內容； 學生活動： 觀察疊加定理演示儀各儀表的示數，分組討論，歸納、理解疊加定理的內容。能力培養：培養學生的觀察和歸納能力。教學環節2：疊加定理解題的一般步驟

教師活動： 針對具體例題講解、歸納應用疊加定理解題的一般步驟 學生活動：跟隨教師的講解理解、掌握應用疊加定理解題的一般步驟

三、課堂小結

教師與學生一起回顧本節內容，引導學生在理解的基礎上總結。為便于學生記憶，教師最后將總結出本節重點，用多媒體投影。

1、疊加定理的內容

疊加定理的內容為：在線性電路中，任何一條支路的電流（或電壓），都是各個電源單獨作用時在該 12 支路中所產生的電流（或電壓）的代數和。

2、疊加定理解題的一般步驟

（1）．分別作出一個電源單獨作用的分圖，而其余電源只保留其內阻。

（2）．按電阻串、并聯的計算方法，分別計算出分圖中每一支路中電流分量的大小和方向。（3）．求出各電動勢在每個支路中產生的電流的代數和，這些電流就是各電動勢共同作用時，在各支路中產生的電流。

四、課堂練習

例題【1-9】電路如圖1-20a示，已知E1?E2?17V，R1?2?，R2?1?，R3?5?，用疊加定理求各支路電流。

五、課后作業

1．教材中復習思考題第7題；

2．“學習指導與練習”第一題第4小題。【板書設計】

【教學后記】

第五篇：電工基礎知識教案

電工基礎知識

一、電工操作相關知識介紹

（一）、倒閘操作的基本要求：

1、變電所的倒閘操作必須填寫操作票

2、倒閘操作必須有兩人同時進行，一人監護，一人操作

3、高壓操作應戴絕緣手套，室外操作應穿絕緣鞋、戴絕緣手套

4、如逢雨、雪、大霧天氣在室外操作，無特殊裝置的絕緣棒及絕緣夾鉗禁止使用，雷電時禁止室外操作

5、裝卸高壓保險時，應戴防護眼鏡和絕緣手套，必要時使用絕緣鉗并站在絕緣墊或絕緣臺上操作。

（二）送電操作要求

①明確工作票或調度指令的要求，核對將要送電的設備，認真填寫操作票。

②按操作票的順序進行預演，或與系統接線圖進行核對 ③根據操作需要，穿戴好防護用具。

④按照操作票的要求在監護人的監護下，拆除臨時遮欄、臨時接地線及標示牌等設施，由電源側向負荷側逐級進行合閘送電操作。嚴禁帶地線合閘。

（三）停電操作要求

①明確工作票或調度指令的要求；核對將要停電的設備，認真填寫操作票。

②按操作票的順序在模擬盤上預演，或與系統接線圖核對。

③根據操作要求，穿戴好防護用具。

④按照操作票的要求在監護人的監護下，由負荷側向電源側逐級拉閘操作，嚴禁帶負荷拉刀閘。

⑤停電后驗電時，應用合格有效的驗電器，按規定在停電的線路或設備上進行驗電。確認無電后再采取接掛臨時接地線、設遮欄、掛櫟示牌嬸安全措施。

二、電工術語相關知識介紹

（一）高壓開關設備術語

1.高壓開關——額定電壓1kV及以上主要用于開斷和關合導電回路的電器。

2.高壓開關設備——高壓開關與控制、測量、保護、調節裝置以及輔件、外殼和支持件等部件及其電氣和機械的聯結組成的總稱。

3.戶內高壓開關設備——不具有防風、雨、雪、冰和濃霜等性能，適于安裝在建筑場所內使用的高壓開關設備。

4.戶外高壓開關設備——能承受風、雨、雪、污穢、凝露、冰和濃霜等作用，適于安裝在露天使用的高壓開關設備。

5.金屬封閉開關設備；開關柜——除進出線外，其余完全被接地金屬外殼封閉的開關設備。

6.鎧裝式金屬封閉開關設備——主要組成部件(例如斷路器、互感器、母線等)分別裝在接地的金屬隔板隔開的隔室中的金屬封閉開關設備。

7.間隔或金屬封閉開關設備——與鎧裝式金屬封閉開關設備一樣，其某些元件也分裝于單獨的隔室內，但具有一個或多個符合一定防護等級的非金屬隔板。

8.箱式金屬封閉開關設備——除鎧裝式、間隔式金屬封閉開關設備以外的金屬封閉開關設備。

9.充氣式金屬封閉開關設備——金屬封閉開關設備的隔室內具有下列壓力系統之一用來保護氣體壓力的一種金屬封閉開關設備。

a.可控壓力系統；b.封閉壓力系統；c.密封壓力系統。

10.絕緣封閉開關設備——除進出線外，其余完全被絕緣外殼封閉的開關設備。

11.組合電器——將兩種或兩種以上的高壓電器，按電力系統主接線要求組成一個有機的整體而名電器仍保持原規定功能的裝置。

12.氣體絕緣金屬封閉開關設備——封閉式組合電器，至少有一部分采用高于大氣壓的氣體作為絕緣介質的金屬封閉開關設備。

13.斷路器——能關合、承載、開斷運行回路正常電流、也能在規定時間內關合、承載及開斷規定的過載電流(包括短路電流)的開關設備。

14.六氟化硫斷路器——觸頭在六氟化硫氣體中關合、開斷的斷路器。

15.真空斷路器——觸頭在真空中關合、斷的斷路器。

16.隔離開關——在分位置時，觸頭間符合規定要求的絕緣距離和明顯的斷開標志；在合位置時，能承載正常回路條件下的電流及規定時間內異常條件(例如短路)下的電流開關設備。

17.接地開關——用于將回路接地的一種機械式開關裝置。在異常條件（如短路下，可在規定時間內承載規定的異常電流；在正常回路條件下，不要求承載電流。

18.負荷開關——能在正常回路條件下關合、承載和開斷電流以及在規定的異常回路條件（如短路條件）下，在規定的時間內承載電流的開關裝置。

19.接觸器——手動操作除外，只有一個休止位置，能關合、承載及開斷正常電流及規定的過載電流的開斷和關合裝置。

20.熔斷器——當電流超規定值一定時間后，以它本身產生的熱量使熔化而開斷電路的開關裝置。

21.限流式熔斷器——在規定電流范圍內動作時，以它本身所具備的功能將電流限制到低于預期電流峰值的一種熔斷器。

22.噴射式熔斷器——由電弧能量產生氣體的噴射而熄滅電弧的熔斷器。

23.跌落式熔斷器——動作后載熔件自動跌落，形成斷口的熔斷器。

24.避雷器——一種限制過電壓的保護電器，它用來保護設備的絕緣，免受過電壓的危害。

25.無間隙金屬氧化物避雷器——由非線性金屬氧化物電阻片串聯和(或)并聯組成且無 或串聯放電間隙的避雷器。

26.復合外套無間隙金屬氧化物避雷器——由非線性金屬氧化物電阻片和相應的零部件組成且其外套為復合絕緣材料的無間隙避雷器。

（二）特性參量術語

1.額定電壓——在規定的使用和性能的條件下能連續運行的最高電壓，并以它確定高壓開關設備的有關試驗條件。

2.額定電流——在規定的正常使用和性能條件下，高壓開關設備主回路能夠連續承載的電流數值。

3.額定頻率——在規定的正常使用和性能條件下能連續運行的電網頻率數值，并以它和額定電壓、額定電流確定高壓開關設備的有關試驗條件。

4.額定電流開斷電流——在規定條件下，斷路器能保證正常開斷的最大短路電流。

5.額定短路關合電流——在額定電壓以及規定使用和性能條件下，開關能保證正常開斷的電大短路峰值電流。

6.額定短時耐受電流(額定熱穩定電流)——在規定的使用和性能條件下，在確定的短時間內，開關在閉合位置所能承載的規定電流有效值。

7.額定峰值耐受電流(額定熱穩定電流)——在規定的使用和性能條件下，開關在閉合位置所能耐受的額定短時耐受電流第一個大半波的峰值電流。

8.額定短路持續時間(額定動穩定時間)——開關在合位置所能承載額定短時耐受電流的時間間隔。

9.溫升——開關設備通過電流時各部位的溫度與周圍空氣溫度的差值。

10.功率因數(回路的)——開關設備開合試驗回路的等效回路，在工頻下的電阻與感抗之比，不包括負荷的阻抗。

11.額定短時工頻耐受電壓——按規定的條件和時間進行試驗時，設備耐受的工頻電壓標準值（有效值）。

12.額定操作（雷電）沖擊耐受電壓——在耐壓試驗時，設備絕緣能耐受的操作(雷電)沖擊電壓的標準值。

（三）防雷器的主要技術參數

1．標稱電壓Un

與被保護系統的額定電壓相符，在信息技術系統中此參數表明了

應該選用的保護器的類型，它標出交流或直流電壓的有效值。

2．額定電壓Uc

能長久施加在保護器的指定端，而不引起保護器特性變化和激活保護元件的最大電壓有效值。

3．額定放電電流Isn

給保護器施加波形為8/20μs的標準雷電波沖擊10次時，保護器所耐受的最大沖擊電流峰值。

4．最大放電電流Imax

給保護器施加波形為8/20μs的標準雷電波沖擊1次時，保護器所耐受的最大沖擊電流峰值。

5．電壓保護級別Up

保護器在下列測試中的最大值：1KV/μs斜率的跳火電壓；額定放電電流的殘壓。

6．響應時間tA

主要反應在保護器里的特殊保護元件的動作靈敏度、擊穿時間，在一定時間內變化取決于du/dt或di/dt的斜率。

7．數據傳輸速率Vs

表示在一秒內傳輸多少比特值，單位：bps；是數據傳輸系統中正確選用防雷器的參考值，防雷保護器的數據傳輸速率取決于系統的傳輸方式。

8．插入損耗Ae

在給定頻率下保護器插入前和插入后的電壓比率。

9．回波損耗Ar

表示前沿波在保護設備（反射點）被反射的比例，是直接衡量保護設備同系統阻抗是否兼容的參考值。