電路分析基礎(chǔ)教案

1、。I 組織教學(xué)起立、清點人數(shù)向各位同學(xué)致以新春的問好， 同時祝賀同學(xué)們新的一年，新春快樂，學(xué)習(xí)進步，事事順心。向全班同學(xué)自我介紹，并留下相關(guān)聯(lián)系方式。1本門課教師的要求（ 1）要求同學(xué)們要按時上課，按時下課，課堂上不得擾亂課堂秩序。（ 2）作業(yè)每周教一次，并認真完成（ 3）考試成績構(gòu)成：平時成績平時占 40期末占 60，平時成績作業(yè)占 20，表現(xiàn)及考勤占 20如果課堂上因為違紀被點名一次扣 1 分，直到扣完為止。 作業(yè)缺一次扣一分直到扣完為止。2希望同學(xué)們有問題主動和任課教師交流II 復(fù)舊引新：1高中和初中物理中有關(guān)的電路知識III 授新課：（第一次課）第 1 章 電路的基本概念和基本定律本章

2、介紹電路模型， 電路的基本物理量、 基本定律和基本元件，以及電路模型的應(yīng)用實例。通過本章的學(xué)習(xí)，了解實際電路的功能和特點， 電路模型的概念和意義， 實際電路與電路模型內(nèi)在的聯(lián)系和區(qū)別。 電流和電壓參考方向是電路分析中最基本的概念， 基爾霍夫電流定律和電壓定律是電路理論的基石， 應(yīng)熟練掌握和運用。 要理解和掌握電路基本元件的定義和元件方程與參考方向的關(guān)系， 以及功率和能量的計算。 學(xué)習(xí)電路理論應(yīng)注重與實際應(yīng)用的結(jié)合。1.1 電路與電路模型1.1.1電路1、電路的構(gòu)成（1）電源：提供電能的裝置精選資料，歡迎下載。（ 2）負載：消耗電能的裝置（ 3）中間環(huán)節(jié)：用來連接電源和負載，起傳遞和控制電能的作

3、用。如下圖：2、電路的分類及作用（ 1）電力電路：實現(xiàn)電能傳輸和轉(zhuǎn)換功能的電路（ 2）信號電路：實現(xiàn)信號的傳遞和處理功能的電路實際上在同一電路中又可能將同時包含這兩種電路， 比如電視機112 電路模型：通過模型化的方法研究客觀世界是人類認識自然的一個基本方法。為了能對模型進行定量分析研究， 通常是將實際條件理想化、具體事物抽象化、復(fù)雜系統(tǒng)簡單化。建立起來的模型應(yīng)能反映事物的基本特征， 以便對實際事物本+UR-質(zhì)的了解。圖1-3電路模型圖精選資料，歡迎下載。研究電路問題也不例外的采用模型化的方法。113 有關(guān)電路的一些名詞支路、節(jié)點、串聯(lián)、并聯(lián)、回路、網(wǎng)孔12 電路中的主要物理量1.2.1 電流

4、及其參考方向1、電流（ 1）定義（ 2）表達式i (t)dqdt（ 3）電流的方向電流的實際方向規(guī)定為正電荷運動的方向。電流的參考方向假定正電荷運動的方向。122 電壓、電位、電動勢及其參考方向1、電壓（ 1）電壓的定義：電壓即電路中兩點之間的電位差， 用 u 表示。即將單位正電荷由 a 點移至 b 點電場力所做的功或能量 w，稱為 a、b 兩點間的電壓 u，可描述為d wud q（1-2 ）若設(shè)無窮遠點為參考點，將單位正電荷分別從 a 點和 b 點移至參考點，電場力所做的功分別稱為a 點電位（記為ua）和 b 點電位（記為 ub），a、b 兩點之間的電壓（記為uab）等于 a、b 兩點的電位

5、差，即uab uaub（1-3）當(dāng)電壓的大小和方向不隨時間變化時，稱為直流（恒定）電壓，通常用大寫字母 U表示。若功的單位為焦耳（ J），電荷的單位為精選資料，歡迎下載。庫侖（ C），則電壓的單位為伏特（ V）。電壓的實際方向電位真正降低的方向。電壓的參考方向即為假設(shè)的電位降低的方向。（2）在電流和電壓參考方向相關(guān)聯(lián)的條件下，可得如下判斷：當(dāng) p 大于零時，表明該元件是吸收 （消耗）功率；當(dāng) p 小于零時，表明該元件是發(fā)出功率 （或吸收負功率）。若電流和電壓參考方向非關(guān)聯(lián)時，如圖 1-8(b) 所示，則利用式（ 1-5 ）計算功率時要加負號：p = - ui 。關(guān)聯(lián)參考方向電流的流向是從電壓的

6、“+”極流向“- ”極；反之為非關(guān)聯(lián)參考方向。2、電位：（1）電位與電位參考點?電路中 a 點與參考點 o 之間的電壓稱為該點的電位電位參考點：（ 2）電位與電壓的關(guān)系3、電動勢1.2.3 電功率物理上定義，單位時間所做的功稱為功率 p，數(shù)學(xué)上的描述為pd w（1-4）d t當(dāng)時間的單位為秒（ s），功的單位為焦耳（ J）時，功率的單位為瓦特（ W）。設(shè)元件中的電流和電壓參考方向相關(guān)聯(lián)，如圖1-8(a) 所示，應(yīng)用式（ 1-1 ）和式（ 1-2 ）, 可將式（ 1-4 ）改寫為精選資料，歡迎下載。d wd wd quipd qd t（1-5）d t上式表明，電路元件所吸收的電功率等于元件中的電

7、壓和電流的乘積，當(dāng)電壓和電流的單位分別取伏特（ V）和安培（ A）時，功率的單位為瓦特（ W）。例 1-1 各元件電流和電壓參考方向如圖 1-9 所示。已知U1=3V，U2=5V，U3= U4=-2V ，I1=- I2=-2A ， I 3 = 1 A ，I 4 = 3 A 。試求各元件的功率，并指出是吸收功率還是發(fā)出功率， 整個電路的總功率是否滿足能量守恒定律00小結(jié)： 本堂課學(xué)習(xí)的內(nèi)容作業(yè)： 1、課堂上集體作業(yè)1.11.21.31.42課后作業(yè) :1.5/1.6/1.7/1.8/1.9/1.11教學(xué)后記 :I 組織教學(xué)精選資料，歡迎下載。1、起立、清點人數(shù)，對上一堂課遲到和曠課的同學(xué)提出告戒

8、2、提醒上堂課做得不夠好的同學(xué)，進一步鼓勵同學(xué)們認真學(xué)習(xí)II 復(fù)舊引新：1、電路的有關(guān)知識2、電路中的主要物理量III 授新課：上一堂課我們學(xué)習(xí)了電路中有關(guān)電壓的知識， 我們知道作為電路的必要組成部件，還有電阻，電容電感，今天我們就將學(xué)習(xí)的內(nèi)容是電阻無件13 電阻元件電阻是電路中阻止電流流動和表示能量損耗大小的參數(shù)。電阻元件是用來模擬電能損耗或電能轉(zhuǎn)換為熱能等其他形式能量的理想元件。電阻元件習(xí)慣上也簡稱為電阻，故， “電阻 ”一詞有兩種含義，應(yīng)注意區(qū)別。從元件特性上可分為線性、非線性、時不變和時變電阻；從功率的發(fā)出或吸收角度，可分為有源和無源電阻；從端接點數(shù)上講，又可分為二端電阻和多端電阻。若

9、一個二端元件在任一時刻其端電壓 u 和流經(jīng)的電流 i 二者之間的關(guān)系， 可由 u- i 平面上的一條曲線來確定， 則此二端元件稱為二端電阻元件。 該曲線稱為電阻的伏安特性曲線，它反映了電阻的電壓與電流的關(guān)系（VoltageCurrent Relation，簡稱 VCR）。例如：線性電阻的伏安特性曲線是 u- i 平面上一條通過原點的直線， 電阻值的大小與直線的斜率成正比。 直線的斜率隨時間變化時稱為線性時變電阻， 否則稱為線性時不變電阻（簡稱線性電阻或電阻） 。圖 1-12 示出了線性電阻的伏安特性曲線及元件的符號。 由特性曲線可知， 線性電阻是雙向元件。設(shè)電流和電壓參考方向相關(guān)聯(lián)， 線性時不

10、變電阻的VCR精選資料，歡迎下載。約束方程由歐姆定律決定u Ri ，或 iGu （1-10 ）式中，電阻 R是與電流和電壓大小無關(guān)的常數(shù)， 當(dāng)電流單位為安培（ A），電壓單位為伏特（ V）時，電阻的基本單位為歐姆（ W）；電導(dǎo) G是電阻的倒數(shù)，即 G 1/ R。電導(dǎo)的基本單位為西門子（ S）。由電功率的定義及歐姆定律可知，電阻吸收的功率為p ui Ri2Gu 2 （1-11 ）這表明正電阻總是吸收（消耗）功率的，稱為無源元件。所謂 “有源元件 ”是指元件可向外部電路提供大于零且無限長時間的平均功率的一類元件。14 電感元件圖 1-17 示出了線性電感元件的特性曲線和元件符號（設(shè)磁通與電流方向符

11、合右手螺旋法則） 。其數(shù)學(xué)關(guān)系為L/ i（1-17 ）當(dāng)磁通鏈的單位為韋伯 （Wb），電流的單位為安培 （A）時，電感的單位為亨（ H）。如同電阻、電容一樣， “電感 ”一詞既表示元件，又表示元件參數(shù)大小的度量。如上所述，隨時間變化的磁場將產(chǎn)生電壓，設(shè)電感電壓和精選資料，歡迎下載。電流的參考方向相關(guān)聯(lián)，則有式dd iuLd td t由式（1-18 ）可知，電感電壓與電流的關(guān)系還可表達為積分關(guān)系，即1t)d101tiu(Lu( ) dLu( ) dL01t) di (0)u(L0（1-19 ）10u( ) di(0)是電感電流的初始值。此式說式中，L，明，任意時刻 t 的電感電流不僅取決于 0,

12、 t 間的電壓波形，而且還取決于（ - ，0）間的電壓，即零時刻電感電流的初值。這一性質(zhì)與電容相似，所以，電感也是 “記憶元件 ”在電感電流與電壓參考方向關(guān)聯(lián)時，電感吸收的功率為p ui Li di（1-20 ）dt則在 t 1， t 2 區(qū)間內(nèi)電感中儲存的磁場能量為wt2i (t 2 )dip dtLit1i (t1 )（1-21 ）12 (t)12 (t )15 電容元件L i2L i221電容是儲存電場能量或儲存電荷能力的度量。電容元件是用來模擬一類能夠儲存電場能量的理想精選資料，歡迎下載。元件模型。實際電容器，簡單地講，是由兩片平行導(dǎo)體極板，其間填充絕緣介質(zhì)而構(gòu)成的儲存電場能量的器件。

13、圖 1-14 所示為幾種實際電容器。一個二端元件在任一時刻， 其上電荷 q 與兩端電壓 u 之間的關(guān)系可由q- u 平面上的一條不隨時間變化，且通過零點的直線來確定，則此二端元件稱為線性時不變電容元件，簡稱電容C，其特性曲線及符號如圖1-15 所示。按圖中的參考方向可得電容元件的特性方程Cq / u式中，參數(shù) C與直線的斜率成正比。當(dāng)電荷單位為庫侖，電壓單位為伏特時，電容的單位為法拉（F ）圖 1-15線性電容特性曲線及符號在電路理論中，更多的是討論元件電壓與電流的關(guān)系（VCR）。由，并考慮到式（ 1-12 ），則有idqC du精選資料，歡迎下載dtdt。（1-13 ）式（ 1-13 ）表明

14、，電容的電流與其端電壓的變化率成正比，與其電壓的數(shù)值大小無關(guān)。 讀者可自行分析在電容電壓隨時間的變化率分別等于零、 有限值和無限值這三種情況下電容電流和電壓的對應(yīng)關(guān)系。由式（ 1-13 ）可得1t101tui ( ) dCi ( ) dCi ( ) d（1-14 ）C01tu (0)i () dC0式中， u(0)10i( )d，稱為電容電壓在時刻的初始值。C這說明任一時刻的電容電壓不僅與該時刻的電流有關(guān)， 而且還與此時刻以前的 “歷史狀態(tài) ”有關(guān)（從 - 開始），與電阻的電壓只取決于即時的電流有著截然不同， 故電容稱為“記憶元件 ”。設(shè)電容的電壓和電流參考方向相關(guān)聯(lián)，電容吸收的功率為p ui

15、 Cu du（1-15 ）dt則在 t 1t 2 內(nèi)電容中所儲存的電場能量為t2pdtu (t2 )Cuduwt1精選資料，歡迎下載u(t1 )1212。（1-16 ）當(dāng)u(t2)u(t1) 時，表明電容從外部電路吸收能量，并以電場形式儲存能量（充電）；反之，當(dāng)時，u(t2 ) u(t1 )表明電容將原先已儲存的電場能量向外部電路釋放（放電）。由于電容具有能量儲存能力，通常稱為儲能元件。小結(jié)： 本堂課學(xué)習(xí)的內(nèi)容作業(yè)： 1、課堂上集體作業(yè) 1.11.21.31.4 2 課后作業(yè) :1.5/1.6/1.7/1.8/1.9/1.11教學(xué)后記 :I 組織教學(xué)1、起立、清點人數(shù)，對上一堂課遲到和曠課的同

16、學(xué)提出告戒精選資料，歡迎下載。2、提醒上堂課做得不夠好的同學(xué)，進一步鼓勵同學(xué)們認真學(xué)習(xí)II 復(fù)舊引新：1、電感的有關(guān)知識2、電容的有關(guān)知識III 授新課：上一堂課我們學(xué)習(xí)了電路中有關(guān)的電阻，電容電感知識，我們知道作為電路的必要組成部件， 還有，今天我們就將學(xué)習(xí)的內(nèi)容是最后一個知識電源無件16 理想電壓源和理想電流源1、理想電壓源：任何實際電路正常工作必須要有提供能量的電源。為了對實際電源進行模擬，理論上定義了兩種理想的獨立電源：獨立電壓源和獨立電流源2、理想電流源精選資料，歡迎下載。17 授控源受控源也稱不獨立電源，可用它來建立電子元器件的模型。受控源與獨立電源不同，它不能給電路提供能量，而是

17、描述了電路中不同之處的電壓與電流之間的關(guān)系，即同一電路中某處的電壓或電流受另一處的電壓或電流控制。本書限于討論控制量與被控制量之間呈線性關(guān)系的受控源，亦稱線性受控源。精選資料，歡迎下載。元件名稱元件方程控制量被控制量控制系數(shù)VCVSu2=u1u1u2CCVSu2= r i1i1u2rVCCSi2= g u1u1i2gCCCSi2 =i 1i1i2小結(jié)： 本堂課學(xué)習(xí)的內(nèi)容作業(yè)： 1、課堂上集體作業(yè)2 課后作業(yè) :教學(xué)后記 :精選資料，歡迎下載。I 組織教學(xué)1、起立、清點人數(shù)，對上一堂課遲到和曠課的同學(xué)提出告戒2、提醒上堂課做得不夠好的同學(xué)，進一步鼓勵同學(xué)們認真學(xué)習(xí)II 復(fù)舊引新：1、理想電壓源和

18、理想電流源的有關(guān)知識2、復(fù)習(xí)受控源的有關(guān)知識III 授新課：前面我們學(xué)習(xí)了電路的有關(guān)知識， 那么作為電路必然要遵循一定的規(guī)律，那么今天我們就開始研究電路的有關(guān)規(guī)律之一：18 基爾霍夫定理181 基爾霍夫電流定律 (kCL)其基本內(nèi)容是： 對于集總電路的任一節(jié)點， 在任一時刻流入該節(jié)點的電流之和等于流出該節(jié)點的電流之和。 例如對圖 1-11 所示電路 a 節(jié)點，有i1= i2+i3+ i4或 i1-i2-i3-i4=0i1i21i32a34i4182 基爾霍夫電壓定律 (KVL)精選資料，歡迎下載。KVL的基本內(nèi)容是：對于任何集總電路中的任一回路，在任一瞬間，沿回路的各支路電壓的代數(shù)和為零。+

19、u1 _a1b_u42u24+d3_c+u3如圖 1-12 ，從 a 點開始按順時針方向 ( 也可按逆時針方向）繞行一周，有：u1- u2- u3+ u4=0當(dāng)繞行方向與電壓參考方向一致（從正極到負極），電壓為正，反之為負。例題： 1.5/1.6/1.7/1.8小結(jié)： 本堂課學(xué)習(xí)的內(nèi)容作業(yè)： 1、課堂上集體作業(yè)2 、課后作業(yè) :教學(xué)后記 :I 組織教學(xué)精選資料，歡迎下載。1、起立、清點人數(shù)，對上一堂課遲到和曠課的同學(xué)提出告戒2、提醒上堂課做得不夠好的同學(xué)，進一步鼓勵同學(xué)們認真學(xué)習(xí)II 復(fù)舊引新：1、中學(xué)里面對實驗的要求2、實驗室中安全用電的知識III 授新課：前面我們學(xué)習(xí)了電路的有關(guān)知識， 那

20、么作為電路必然要遵循一定的規(guī)律，那么今天我們就開始通過實驗來研究電路的有關(guān)規(guī)律實驗一：認識實驗一、實驗?zāi)康? 熟悉實驗臺的布局及直流電壓源、直流電壓表電流表的使用方法。2 學(xué)會用電流插頭、插座測量各支路電流二實驗原理各種電子儀表的使用方法三、實驗電路四、實驗儀器序號名稱型號與規(guī)格備注精選資料，歡迎下載。1直流穩(wěn)壓電源0-30V 可調(diào)DG042直流數(shù)字電壓表 0-200VD313直流數(shù)字毫安表0-200mVD314迭加原理實驗電路板DG05五、實驗內(nèi)容1按電路圖連接實驗線路，將兩路穩(wěn)壓源的輸出分別調(diào)節(jié)為 12V 和 6V，接入 U1 和 U2 處。2令 U1電源單獨作用，數(shù)據(jù)記入表1-1。3令

21、U2電源單獨作用，數(shù)據(jù)記入表1-1。4令 U1和 U2 共同作用，數(shù)據(jù)記入表 1-1 。5將 U2的數(shù)值調(diào)至 12V，數(shù)據(jù)記入表 1-1 。6將 R5（ 330）換成二極管1N4007 ，數(shù)據(jù)記入表 1-2。I 組織教學(xué)1、起立、清點人數(shù)，對上一堂課遲到和曠課的同學(xué)提出告戒精選資料，歡迎下載。2、提醒上堂課做得不夠好的同學(xué)，進一步鼓勵同學(xué)們認真學(xué)習(xí)II 復(fù)舊引新：1、中學(xué)里面對實驗的要求2、實驗室中安全用電的知識III 授新課：前面我們學(xué)習(xí)了電路的有關(guān)知識， 那么作為電路必然要遵循一定的規(guī)律，那么今天我們就開始通過實驗來研究電路的有關(guān)規(guī)律實驗二：驗證基爾霍夫定律一、實驗?zāi)康? 進一步熟悉實驗臺

22、的布局及直流電壓源、直流電壓表電流表的使用方法。2進一步掌握用電流插頭、插座測量各支路電流3、利用實驗鞏固對基爾霍夫定律二實驗原理1、基爾霍夫電流定律（KCL）：I 02 、基爾霍夫電壓定律（ KVL）： U 0 三、實驗電路四、實驗儀器序號名稱型號與規(guī)格備注精選資料，歡迎下載。1直流穩(wěn)壓電源0-30V 可調(diào)DG042直流數(shù)字電壓表 0-200VD313直流數(shù)字毫安表0-200mVD314迭加原理實驗電路板DG05五、實驗內(nèi)容1按電路圖連接實驗線路，將兩路穩(wěn)壓源的輸出分別調(diào)節(jié)為 12V 和 6V，接入 U1 和 U2 處。2令 U1電源單獨作用，數(shù)據(jù)記入表1-1。3令 U2電源單獨作用，數(shù)據(jù)記

23、入表1-1。4令 U1和 U2 共同作用，數(shù)據(jù)記入表 1-1 。5將 U2的數(shù)值調(diào)至 12V，數(shù)據(jù)記入表 1-1 。6將 R5（ 330）換成二極管1N4007 ，數(shù)據(jù)記入表 1-2。表 1-1實驗內(nèi)容U1(V) U2(V)I1(mA) I2(mA) I3(mA) UAB(V) UCD(V) UAD(V) UDE(V)UFA(V)精選資料，歡迎下載。U1單獨作用U2單獨作用U1、 U2共同作用2U2 單獨作用表 1-2實驗內(nèi)容I1I2I3U1(V) U2(V)(mA)UAB(V) UCD(V) UAD(V) UDE(V) UFA(V)(mA)(mA)U1 單獨作用U2 單獨作用U1、 U2 共同作用2U2 單獨作用作業(yè)教學(xué)后記I 組織教學(xué)1、起立、清點人數(shù)，對上一堂課遲到和曠課的同學(xué)提出告戒2、提醒上堂課做得不夠好的同學(xué)，進一步鼓勵同學(xué)們認真學(xué)習(xí)精選資料，歡迎下載。授新課：前面我們學(xué)習(xí)了電路的有關(guān)知識， 那么作為電路必然要遵循一定的規(guī)律，那么今天我們對本章知識作一個小結(jié)一、小結(jié)本章知識本章介紹電路模型， 電路的基本物理量、 基本定律和基本元件，以及電路模型的應(yīng)用實例。 通過本章的學(xué)習(xí)， 了解實際電路的功能和特點， 電路模型的概念和意義， 實際電路與電路模型內(nèi)在的聯(lián)系和區(qū)別。 電流和電壓參考方向是電路分析中最基本的概念， 基爾霍夫電流定律和電