電工學(xué)(上)教案(打印版)

1、學(xué)院教案課程名稱： 電工學(xué) 授課人：課題緒 論課時2教學(xué)目的與要求一、課程的地位和主要內(nèi)容二、電工電子技術(shù)的發(fā)展與應(yīng)用三、如何學(xué)好電工電子技術(shù)教學(xué)重點與難點課程的地位和主要內(nèi)容教學(xué)過程主要內(nèi)容及步驟備注一、課程的地位和主要內(nèi)容二、電工電子技術(shù)的發(fā)展與應(yīng)用三、如何學(xué)好電工電子技術(shù)授課效果分析總結(jié)一、課程的地位和主要內(nèi)容電工電子技術(shù)（電工學(xué)）研究電工技術(shù)和電子技術(shù)的理論及其應(yīng)用的科學(xué)技術(shù)。電工電子技術(shù)：電工技術(shù)（上冊）電路分析基礎(chǔ)：直流電路（1、2）暫態(tài)分析（3）交流電路（4 、5 ）磁路與電機：磁路和變壓器（6）電動機（7、 8、9）繼電接觸器控制（10） 可編程控制器（11）其它：供電與安全用

2、電（12）電工測量（13）電子技術(shù)（下冊）模擬電子技術(shù)：半導(dǎo)體器件（14）放大器（15、16）反饋（17）直流電源（18）電力電子技術(shù)（19）數(shù)字電子技術(shù)：組合邏輯電路（20）時序邏輯電路（21）其它：存儲器和可編程器件（22）模數(shù)轉(zhuǎn)換（23）現(xiàn)代通信技術(shù)（24）二、電工電子技術(shù)的發(fā)展與應(yīng)用發(fā)展：1785年，庫侖確定電荷間的作用力；1826年，歐姆提出“歐姆定律”；1831年，法拉第發(fā)現(xiàn)電磁感應(yīng)現(xiàn)象；1834年，雅可比造出第一臺電動機；1864年，麥克斯韋提出電磁波理論；1895年，馬可尼和波波夫?qū)崿F(xiàn)第一次無線電通信；1904年，弗萊明發(fā)明第一只電子管（二極管）；1946年，誕生第一臺電子計算

3、機；1947年，貝爾實驗室發(fā)明第一只晶體管；1958年，德克薩斯公司發(fā)明第一塊集成電路； 現(xiàn)狀：容量大型化、器件小型化、設(shè)計自動化三、電工電子技術(shù)課程特點：課程內(nèi)容多且廣、邏輯性強、學(xué)時相對少四、如何學(xué)好電工電子技術(shù) 1、注意掌握“三基”： 基本原理、基本分析方法、基本應(yīng)用 2、注重綜合分析與設(shè)計、注重工程化素質(zhì)培養(yǎng) 3、提高學(xué)習(xí)效率、培養(yǎng)自學(xué)能力：課堂、答疑、作業(yè)、自學(xué)、討論學(xué)院教案課程名稱： 電工學(xué) 授課人：課題電路的基本概念課時2教學(xué)目的與要求1了解電路模型及理想電路元件的意義；2理解電壓與電流參考方向的意義；教學(xué)重點與難點電源與負載的判別方法；電位的計算。教學(xué)過程主要內(nèi)容及步驟備注1.

4、1電路的作用與組成部分1. 2電路模型1.3 電壓和電流的參考方向授課效果分析總結(jié)1.1 電路的作用與組成部分 電路：電流的通路，是為了某種需要由電工設(shè)備或電路元件按一定方式組合而成。 1電路的作用 （1）實現(xiàn)電能的傳輸、分配與轉(zhuǎn)換 （2）實現(xiàn)信號的傳遞與處理2電路的組成部分電源（或信號源）、負載、中間環(huán)節(jié)。激勵：電源或信號源的電壓或電流，推動電路工作。響應(yīng)：由激勵所產(chǎn)生的電壓和電流。電路分析：在電路結(jié)構(gòu)、電源和負載等參數(shù)已知的條件下，討論激勵和響應(yīng)之間的關(guān)系。1. 2 電路模型 為了便于用數(shù)學(xué)方法分析電路，將實際電路模型化，用足以反映其電磁性質(zhì)的理想電路元件或其組合來模擬實際電路中的器件，從

5、而構(gòu)成與實際電路相對應(yīng)的電路模型。手電筒的電路模型：手電筒由電池、燈泡、開關(guān)和筒體組成。 電池：電源元件，其參數(shù)為電動勢 E 和內(nèi)阻Ro； 燈泡：主要具有消耗電能的性質(zhì)，是電阻元件，其參數(shù)為電阻R； 導(dǎo)體：用來連接電池和燈泡，其電阻忽略不計，認為是無電阻的理想導(dǎo)體。 開關(guān)：用來控制電路的通斷。 今后分析的都是指電路模型，簡稱電路。在電路圖中，各種電路元件都用規(guī)定的圖形符號表示。1.3 電壓和電流的參考方向1. 電路基本物理量的實際方向物理中對基本物理量的方向規(guī)定：電流正電荷運動的方向； 電壓高電位 ® 低電位，電位降低的方向； 電動勢低電位 ® 高電位，電位升高的方向； 2

6、. 電路基本物理量的參考方向 （1）參考方向：在分析與計算電路時，對電量任意假定的方向。一種分析方法。 （2）關(guān)聯(lián)參考方向：負載 U、I參考方向相同； 電源 I參考方向與E方向相同。（3）參考方向的表示方法：電流箭標(biāo)、雙下標(biāo)； 電壓正負極性、雙下標(biāo)。 （4）實際方向與參考方向的關(guān)系：實際方向與參考方向一致，電流(或電壓)值為正值；實際方向與參考方向相反，電流(或電壓)值為負值。學(xué)院教案課程名稱： 電工學(xué) 授課人：課題電路定理課時4教學(xué)目的與要求1掌握電路的基本定律并能正確應(yīng)用；2了解電源的有載工作、開路與短路狀態(tài)，理解電功率和額定值的意義；教學(xué)重點與難點 1電路的基本定律；2基爾霍夫電壓方程的

7、列寫；教學(xué)過程主要內(nèi)容及步驟備注1.4 歐姆定律1.5 電源有載工作、開路與短路1.6 基爾霍夫定律1.7 電路中電位的概念及計算授課效果分析總結(jié)1、4 歐姆定律 U、I 參考方向相同時，U = R I ； U、I 參考方向相反時，U = RI 。 表達式中有兩套正負號： 式前的正負號由U、I 參考方向的關(guān)系確定； U、I 值本身的正負則說明實際方向與參考方向之間的關(guān)系。 通常取 U、I 參考方向相同，即關(guān)聯(lián)參考方向。 線性電阻：遵循歐姆定律的電阻稱為線性電阻，它表示該段電路電壓與電流的比值為常數(shù)。線性電阻的伏安特性是一條過原點的直線。1.5電源有載工作、開路與短路 1電源有載工作 開關(guān)閉合，

8、接通電源與負載。 U = IR （1）特征： 電流的大小由負載決定。 在電源有內(nèi)阻時，I ®­ U ¯。當(dāng) R0<<R 時，則U » E ，表明當(dāng)負載變化時，電源的端電壓變化不大，即帶負載能力強。 P = PE D P，電源輸出的功率由負載決定。 （2）電源與負載的判別：根據(jù) U、I 的實際方向判別。 電源：U、I 實際方向相反，即電流從U“+”端流出，（發(fā)出功率）； 負載：U、I 實際方向相同，即電流從U“+”端流入，（吸收功率）。 （3）電氣設(shè)備的額定值：電氣設(shè)備在正常運行時的規(guī)定使用值。 額定值反映電氣設(shè)備的使用安全性； 額定值表示電氣

9、設(shè)備的使用能力。 2電源開路 開關(guān)斷開。特征：I = 0，U = U0 = E（電源端電壓、開路電壓），P = 0（負載功率） 3電源短路 電源外部端子被短接。 特征： ，U = 0 ，P = 0 ，PE = DP = I 2R01. 6 基爾霍夫定律結(jié)點：三條或三條以上導(dǎo)線的聯(lián)接點。支路：兩結(jié)點之間由元件串聯(lián)構(gòu)成的一段電路。一條支路流過一個電流，稱為支路電流。回路：由支路組成的閉合路徑。網(wǎng)孔：內(nèi)部不含支路的回路。 1基爾霍夫電流定律(KCL定律) 在任一瞬間，流向任一結(jié)點的電流等于流出該結(jié)點的電流。即: å入= å出 或： å= 0 基爾霍夫電流定律（KCL）反

10、映了電路中任一結(jié)點處各支路電流間相互制約的關(guān)系。 電流定律可以推廣應(yīng)用于包圍部分電路的任一假設(shè)的閉合面。 2基爾霍夫電壓定律（KVL定律) 在任一瞬間，從回路中任一點出發(fā)，沿回路循行一周，則電位升之和等于電位降之和。即：å U升 = å U降 或：在任一瞬間，沿任一回路循行方向，回路中各段電壓的代數(shù)和恒等于零。即： å U = 0 基爾霍夫電壓定律（KVL）反映了電路中任一回路中各段電壓間相互制約的關(guān)系。1.7 電路中電位的概念及計算 單位正電荷在某點的電勢（位）能，即電路 中某點至參考點的電壓，記為“VX” 。通常設(shè)參考點的電位為零，又稱接地，用 表示。 某點電

11、位為正，說明該點電位比參考點高；某點電位為負，說明該點電位比參考點低。電位的計算步驟： (1) 選參考點，設(shè)其電位為零； (2) 標(biāo)出各電流參考方向并計算； (3) 計算各點至參考點間的電壓即為各點的電位。 注意：（1）電位值是相對的，參考點選取的不同，電路中各點的電位也將隨之改變； （2）電路中兩點間的電壓值是固定的，不會因參考點的不同而變， 即與零電位參考點的選取無關(guān)。 （3）當(dāng)電源的一個極接地時，可省略電源不畫，而用沒有接地極的電位代替電源。學(xué)院教案課程名稱：電工學(xué) 授課人：課題電路的分析方法（1）課時4教學(xué)目的與要求1. 掌握支路電流法、疊加原理和戴維寧定理等電路的基本分析方法。2.

12、理解實際電源的兩種模型及其等效變換。3. 了解非線性電阻元件的伏安特性及靜態(tài)電阻、動態(tài)電阻的概念，以及簡單非線性電阻電路的圖解分析法。教學(xué)重點與難點重點：支路電流法；疊加原理；戴維寧定理。難點：電流源模型；結(jié)點電壓公式；戴維寧定理。教學(xué)過程主要內(nèi)容及步驟備注2.1 電阻串并聯(lián)聯(lián)接的等效變換2.2 電源的兩種模型及其等效變換2.3 支路電流法授課效果分析總結(jié)2.1 電阻串并聯(lián)聯(lián)接的等效變換 1電阻的串聯(lián)特點：1)各電阻一個接一個地順序相聯(lián)； 2)各電阻中通過同一電流；3)等效電阻等于各電阻之和；4)串聯(lián)電阻上電壓的分配與電阻成正比。兩電阻串聯(lián)時的分壓公式： 2電阻的并聯(lián)特點: 1)各電阻聯(lián)接在兩

13、個公共的結(jié)點之間；2)各電阻兩端的電壓相同；3)等效電阻的倒數(shù)等于各電阻倒數(shù)之和；4)并聯(lián)電阻上電流的分配與電阻成反比。兩電阻并聯(lián)時的分流公式：2.2 電源的兩種模型及其等效變換 1電壓源 電壓源是由電動勢 E和內(nèi)阻 R0 串聯(lián)的電源的電路模型。若 R0 = 0，稱為理想電壓源。特點：(1) 內(nèi)阻R0 = 0；(2) 輸出電壓是一定值，恒等于電動勢（對直流電壓，有 U º E），與恒壓源并聯(lián)的電路電壓恒定；(3) 恒壓源中的電流由外電路決定。 2電流源電流源是由電流 IS 和內(nèi)阻 R0 并聯(lián)的電源的電路模型。若 R0 = ¥，稱為理想電流源。特點：(1) 內(nèi)阻R0 = &#

14、165; ；(2) 輸出電流是一定值，恒等于電流 IS ，與恒流源串聯(lián)的電路電流恒定；(3) 恒流源兩端的電壓 U 由外電路決定。3電壓源與電流源的等效變換等效變換條件： E = ISR0 注意： 電壓源和電流源的等效關(guān)系只對外電路而言，對電源內(nèi)部則是不等效的。 等效變換時，兩電源的參考方向要一一對應(yīng)。 理想電壓源與理想電流源之間無等效關(guān)系。 任何一個電動勢 E 和某個電阻 R 串聯(lián)的電路，都可化為一個電流為 IS 和這個電阻并聯(lián)的電路。4電源等效變換法（1） 分析電路結(jié)構(gòu)，搞清聯(lián)接關(guān)系；（2） 根據(jù)需要進行電源等效變換；（3） 元件合并化簡：電壓源 串聯(lián)合并，電流源并聯(lián)合并，電阻串并聯(lián)合并；

15、（4） 重復(fù)（2）、（3）；（5） 成為簡單電路，用歐姆定律或分流公式求解。2.3 支路電流法以支路電流為未知量、應(yīng)用基爾霍夫定律（KCL、KVL）列方程組求解。支路電流法的解題步驟：（1）分析電路，在圖中標(biāo)出各支路電流的參考方向，對選定的回路標(biāo)出回路循行方向；（2）應(yīng)用 KCL 列出 ( n1 )個獨立的結(jié)點電流方程（3）應(yīng)用 KVL 列出 b( n1 ) 個獨立的回路電壓方程（通?？扇【W(wǎng)孔列出） ；（4）聯(lián)立求解 b 個方程，求出各支路電流。（5）驗算。注意：（1）支路電流法是電路分析中最基本的方法之一，但當(dāng)支路數(shù)較多時，所需方程的個數(shù)較多，求解不甚方便。（2）當(dāng)支路中含有恒流源時，若所選

16、回路中不包含恒流源支路，則電路中有幾條支路含有恒流源，則可少列幾個KVL方程。學(xué)院教案課程名稱： 電工學(xué) 授課人：課題電路的分析方法（2）課時4教學(xué)目的與要求1. 掌握支路電流法、疊加原理和戴維寧定理等電路的基本分析方法。2. 理解實際電源的兩種模型及其等效變換。3. 了解非線性電阻元件的伏安特性及靜態(tài)電阻、動態(tài)電阻的概念，以及簡單非線性電阻電路的圖解分析法。教學(xué)重點與難點重點：支路電流法；疊加原理；戴維寧定理。難點：電流源模型；結(jié)點電壓公式；戴維寧定理。教學(xué)過程主要內(nèi)容及步驟備注2. 4 結(jié)點電壓法2.5 疊加原理2.6 戴維寧定理與諾頓定理 授課效果分析總結(jié)2. 4 結(jié)點電壓法結(jié)點電壓：任

17、選電路中某一結(jié)點為零電位參考點，其他各結(jié)點對參考點的電壓。結(jié)點電壓的參考方向從該結(jié)點指向參考結(jié)點。 結(jié)點電壓法：以結(jié)點電壓為未知量，列方程求解。在求出結(jié)點電壓后，可應(yīng)用基爾霍夫定律或歐姆定律求出各支路的電流或電壓。 結(jié)點電壓法適用于支路數(shù)較多，結(jié)點數(shù)較少的電路。 結(jié)點電壓方程： 注意：(1) 上式僅適用于兩個結(jié)點的電路。 (2) 分母是各支路電導(dǎo)之和, 恒為正值；分子中各項可正可負。當(dāng)E 和 IS與結(jié)點電壓的參考方向相反時取正號，相同時取負號，與各支路電流參考方向無關(guān)。2.5 疊加原理對于線性電路，任何一條支路的電流，都可以看成是由電路中各個電源（電壓源或電流源）分別單獨作用時在此支路中所產(chǎn)生

18、的電流的代數(shù)和。注意： 疊加原理只適用于線性電路。 線性電路的電流或電壓均可用疊加原理計算，但功率P不能用疊加原理計算。 某電源單獨作用時，不作用電源的處理：E = 0，即將E短路；Is=0，即將Is 開路。 解題時要標(biāo)明各支路電流、電壓的參考方向。若分電流、分電壓與原電路中電流、電壓的參考方向相反時，疊加時相應(yīng)項前要帶負號。 應(yīng)用疊加原理時也可把電源分組求解 ，即每個分電路中的電源個數(shù)可以多于一個。2.6 戴維寧定理與諾頓定理 二端網(wǎng)絡(luò)：具有兩個出線端的部分電路。 無源二端網(wǎng)絡(luò)：二端網(wǎng)絡(luò)中沒有電源。無源二端網(wǎng)絡(luò)可化簡為一個電阻。有源二端網(wǎng)絡(luò)：二端網(wǎng)絡(luò)中含有電源。有源二端網(wǎng)絡(luò)可化簡為一個電源。

19、 1戴維寧定理 任何一個有源二端線性網(wǎng)絡(luò)都可以用一個電動勢為E的理想電壓源和內(nèi)阻 R0 串聯(lián)的電源來等效代替。 等效電源的電動勢E ：有源二端網(wǎng)絡(luò)的開路電壓U0 ； 等效電源的內(nèi)阻R0：有源二端網(wǎng)絡(luò)中所有電源均除去（理想電壓源短路，理想電流源開路）后所得到的無源二端網(wǎng)絡(luò)的等效電阻。 戴維寧定理解題的步驟： （1）將復(fù)雜電路分解為待求支路和有源二端網(wǎng)絡(luò)兩部分； （2）畫有源二端網(wǎng)絡(luò)與待求支路斷開后的電路，并求開路電壓U0 , 則E = U0； （3）畫有源二端網(wǎng)絡(luò)與待求支路斷開且除源后的電路，并求無源網(wǎng)絡(luò)的等效電阻R0； （4）將等效電壓源與待求支路合為簡單電路，用歐姆定律求電流。 2諾頓定理

20、任何一個有源二端線性網(wǎng)絡(luò)都可以用一個電流為IS的理想電流源和內(nèi)阻 R0 并聯(lián)的電源來等效代替。 等效電源的電流 IS ：有源二端網(wǎng)絡(luò)的短路電流； 等效電源的內(nèi)阻R0：有源二端網(wǎng)絡(luò)中所有電源均除去（理想電壓源短路，理想電流源開路）后所得到的無源二端網(wǎng)絡(luò)的等效電阻。 諾頓定理解題的步驟： （1）將復(fù)雜電路分解為待求支路和有源二端網(wǎng)絡(luò)兩部分； （2）畫有源二端網(wǎng)絡(luò)與待求支路斷開后再短路的電路，并求短路電流ISC , 則ISC = IS； （3）畫有源二端網(wǎng)絡(luò)與待求支路斷開且除源后的電路，并求無源網(wǎng)絡(luò)的等效電阻R0；（4）將等效電流源與待求支路合為簡單電路，用分流公式求電流。學(xué)院教案課程名稱： 電工學(xué)

21、 授課人：課題正弦交流電路課時4教學(xué)目的與要求1. 理解正弦量的特征及其各種表示方法；2. 理解電路基本定律的相量形式及阻抗；熟練掌握計算正弦交流電路的相量分析法，會畫相量圖。；教學(xué)重點與難點1正弦量的相量表示；2正弦交流電路電壓與電流關(guān)系；3正弦交流電路的相量分析法；教學(xué)過程主要內(nèi)容及步驟備注3.1 正弦電壓與電流3.2 正弦量的相量表示法3.3 單一參數(shù)的交流電路授課效果分析總結(jié)3.1 正弦電壓與電流正弦量：隨時間按正弦規(guī)律做周期變化的量。正弦量的三要素：幅值、角頻率、初相角。3.1.1周期、頻率與角頻率周期T：變化一周所需的時間 （s）頻率f ： （Hz）角頻率： （rad/s）3.1.

22、2 幅值與有效值幅值：Im、Um、Em有效值：與交流熱效應(yīng)相等的直流定義為交流電的有效值。I、U、E根據(jù)可得同理：交流電壓、電流表測量數(shù)據(jù)為有效值，交流設(shè)備名牌標(biāo)注的電壓、電流均為有效值。3.1.3初相位與相位差相位：反映正弦量變化的進程。初相位： 表示正弦量在 t = 0時的相位角。給出了觀察正弦波的起點或參考點。相位差j ：兩同頻率的正弦量之間的初相位之差，反映相位關(guān)系。3.2 正弦量的相量表示法. 正弦量的表示方法波形圖、瞬時值表達式、相量表示（實質(zhì)：用復(fù)數(shù)表示正弦量）設(shè)A為復(fù)數(shù)，其表示形式有:(1) 代數(shù)式： A = a + jb(2) 三角式: (3) 指數(shù)式: (4) 極坐標(biāo)式:

23、設(shè)正弦量:相量表示: 相量的模=正弦量的有效值 相量輻角=正弦量的初相角注意： 相量只是表示正弦量，而不等于正弦量。 只有正弦量才能用相量表示，非正弦量不能用相量表示。 相量的兩種表示形式：相量式、相量圖。 同頻率的正弦量能畫在同一相量圖上?？刹划嬜鴺?biāo)軸，參考相量畫在水平方向。 相量的書寫方式：模用最大值表示 ，則用符號 ； 實際應(yīng)用中，模多采用有效值，符號： 。“j”的數(shù)學(xué)意義和物理意義：虛數(shù)單位； 旋轉(zhuǎn) 90°因子， 。3.3 單一參數(shù)的交流電路3.3.1. 電阻元件的交流電路1. 電壓與電流的關(guān)系 頻率相同； 大小關(guān)系： 相位關(guān)系 ：u、i 相位相同，相位差相量式：相量圖：2.

24、 功率關(guān)系(1) 瞬時功率 p ：瞬時電壓與瞬時電流的乘積。結(jié)論: p 0 （耗能元件）,且隨時間變化。(2) 平均功率(有功功率)P：瞬時功率在一個周期內(nèi)的平均值。 單位：瓦（W）。通常銘牌數(shù)據(jù)或測量的功率均指有功功率。3.3.2 電感元件的交流電路1. 電壓與電流的關(guān)系基本關(guān)系式： 頻率相同； U =Iw L ； 電壓超前電流90°，相位差定義：感抗 ()，則相量式：相量圖：2. 功率關(guān)系 ,(1) 瞬時功率:(2) 平均功率:純電感不消耗能量，只和電源進行能量交換（能量的吞吐)。電感L是儲能元件。(3) 無功功率：用以衡量電感電路中雙向能量交換的規(guī)模。用瞬時功率達到的最大值表征

25、，即 ，單位：var。3.3.3 電容元件的交流電路1. 電流與電壓的關(guān)系：基本關(guān)系式： 頻率相同； I =UwC ； 電流超前電壓90°，相位差定義：容抗 （），則相量式：相量圖：2.功率關(guān)系： ，(1) 瞬時功率：(2) 平均功率：純電容不消耗能量，只和電源進行能量交換（能量的吞吐)。電容C是儲能元件。(3) 無功功率：為了同電感電路的無功功率相比較，設(shè) ，則 ， 。 無功功率等于瞬時功率達到的最大值。 單位：var學(xué)院教案課程名稱： 電工學(xué) 授課人：課題正弦交流電路課時4教學(xué)目的與要求1. 掌握有功功率和功率因數(shù)的計算了解瞬時功率無功功率和視在功率的概念；2. 了解正弦交流電路

26、的頻率特性，串、并聯(lián)諧振的條件及特征；3. 理解提高功率因數(shù)的意義和方法。教學(xué)重點與難點1正弦交流電路的相量分析法；2有功功率和功率因數(shù)的計算。教學(xué)過程主要內(nèi)容及步驟備注3.4 RLC串聯(lián)的交流電路3.5 阻抗的串聯(lián)與并聯(lián)3.6 功率因數(shù)的提高授課效果分析總結(jié)3.4 RLC串聯(lián)的交流電路1. 電流、電壓的關(guān)系(1) 瞬時值表達式根據(jù)KVL可得：(2)相量法1)相量式設(shè) ，則 ， ， 令阻抗則 可見，Z 的模Z表示 u、i 的大小關(guān)系，輻角（阻抗角）j 為 u、i 的相位差。阻抗模阻抗角 j 由電路參數(shù)決定：當(dāng) XL >XC 時， j > 0 ，u 超前 i ，電路呈感性； 當(dāng) XL

27、 < XC 時 ，j < 0 ， u 滯后 i ，電路呈容性； 當(dāng) XL = XC 時 ，j = 0 ， u、i 同相 ，電路呈電阻性。注意：Z 是一個復(fù)數(shù)，不是相量，上面不能加點。2) 相量圖j > 0 感性: j < 0 容性：j =0 阻性：電壓三角形： 由電壓三角形可得:阻抗三角形： 電壓三角形與阻抗三角形相似。2.功率關(guān)系(1) 瞬時功率設(shè)則第一項為耗能元件上的瞬時功率，第二項為儲能元件上的瞬時功率。在每一瞬間，電源提供的功率一部分被耗能元件消耗掉，一部分與儲能元件進行能量交換。(2) 平均功率P （有功功率）根據(jù)電壓三角形可得： 單位: W(3) 無功功率Q

28、根據(jù)電壓三角形可得： 單位：var(4) 視在功率 S 單位：V·A功率三角形： 3.5 阻抗的串聯(lián)與并聯(lián)4.5.1 阻抗的串聯(lián) 可等效為：等效阻抗 ，則一般有3、5、2 阻抗并聯(lián) 可等效為：等效阻抗 ，則一般有3.6 功率因數(shù)的提高1.功率因數(shù)cos由于電源設(shè)備的容量是視在功率S = UI，而輸出的有功功率卻為P = UIcos ，因此為了充分利用電源設(shè)備的容量,同時也為了減小線路和發(fā)電機繞組的損耗，要求提高電路的功率因數(shù)。 2.功率因數(shù)提高的方法由于常用負載多為感性負載，所以在感性負載兩端并聯(lián)適當(dāng)大小的電容可以提高功率因數(shù)。并聯(lián)電容后，電路的總電流減小，總功率因數(shù)增大，總的有功功

29、率不變。并聯(lián)電容大小為 。學(xué)院教案課程名稱： 電工學(xué) 授課人：課題三相電路課時4教學(xué)目的與要求1搞清對稱三相負載Y和聯(lián)結(jié)時相線電壓、相線電流的關(guān)系。2掌握三相四線制供電系統(tǒng)中單相及三相負載的正確聯(lián)接方法，理解中線的作用。3掌握對稱三相電路電壓、電流及功率的計算。 教學(xué)重點與難點相電壓與線電壓、相電流與線電流的關(guān)系。教學(xué)過程主要內(nèi)容及步驟備注4.1 三相電壓4.2 負載星形聯(lián)結(jié)的三相電路4.3 負載三角形聯(lián)結(jié)的三相電路4.4 三相功率授課效果分析總結(jié)4.1 三相電壓1. 三相電動勢的產(chǎn)生三相對稱電動勢由三相發(fā)電機產(chǎn)生，并滿足最大值相等、頻率相同、相位互差120°的條件。瞬時值表達式為

30、波形圖為相量式為相量圖為2. 三相電源的星形聯(lián)結(jié)端線(火線)中性線(零線)相電壓：端線與中性線間（發(fā)電機每相繞組）的電壓， 、Up，對稱。線電壓：端線與端線間的電壓， 、Ul ，對稱。4.2 負載星形聯(lián)結(jié)的三相電路三相負載分：對稱三相負載，Z1 = Z2 = Z3，如三相電動機； 不對稱三相負載，不滿足 Z1 = Z2 = Z3，如由單相負載組成的三相負載。負載相電壓 = 電源相電壓相電流：流過每相負載的電流， ；線電流：流過端線的電流， ；中線電流：流過中性線的電流， 。負載Y聯(lián)結(jié)時，線電流等于相電流?？砂衙肯嗫醋鰡蜗嚯娐穪碛嬎阆嚯娏?，中線電流 ，對稱負載時， ，可省掉中性線。三相不對稱負載

31、星形聯(lián)結(jié)時，必須采用三相四線制供電方式，中性線保證三相不對稱負載的相電壓對稱。4.3 負載三角形聯(lián)結(jié)的三相電路負載相電壓 = 電源線電壓相電流負載對稱時，線電流 ，且比相應(yīng)的相電流滯后30°。三相負載連接原則：負載的額定電壓 = 電源的線電壓，D 聯(lián)結(jié)； 負載的額定電壓 = 電源線電壓，Y 聯(lián)結(jié)。4.4 三相功率無論負載為 Y 或聯(lián)結(jié)，每相有功功率都應(yīng)為Pp = Up Ip cosjp ?？傆泄β蕿?P = P1+ P2 + P3 。當(dāng)負載對稱時： ?？偀o功功率為 。總表觀功率為 。學(xué)院教案課程名稱： 電工學(xué) 授課人：課題非正弦周期電流電路課時1教學(xué)目的與要求1搞清一個非正弦周期量

32、可以分解為恒定分量（如果有的話）和一系列頻率不同的正弦量。2掌握非正弦周期量的分析方法。教學(xué)重點與難點非正弦周期量的分析方法。教學(xué)過程主要內(nèi)容及步驟備注5.1概述5.2非正弦周期量的分解5.3 非正弦周期量有效值5.4非正弦周期電流的線性電路的計算本章不做要求授課效果分析總結(jié)5.1概述前面討論的是正弦交流電路，其中電壓和電流都是正弦量。但在實際的應(yīng)用中我們還常常會遇到非正弦周期的電壓或電流。分析非正弦周期電流的電路，仍然要應(yīng)用電路的基本定律，但和正弦交流電路的分析還是有不同之處；本章主要討論一個非正弦周期量可以分解為恒定分量（如果有的話）和一系列頻率不同的正弦量。非正弦周期交流信號的特點; 1

33、.不是正弦波 2.按周期規(guī)律變化非正弦周期交流信號舉例半波整流電路交直流共存電路脈沖信號§5.2非正弦周期量的分解按照傅里葉級數(shù)展開法，任何一個滿足狄里赫利(Dirichlet)條件的非正弦周期信號(函數(shù))都可以分解為一個恒定分量與無窮多個頻率為非正弦周期信號頻率的整數(shù)倍、不同幅值的正弦分量的和。周期函數(shù) 傅里葉級數(shù)另一種形式為傅立葉系數(shù),按下列公式計算: 我們將周期函數(shù)分解為傅立葉級數(shù)稱為諧波分析§5.2.1 分析方法-諧波分析法1. 根據(jù)線性電路的疊加原理，非正弦周期信號作用下的線性電路穩(wěn)態(tài)響應(yīng)可以視為一個恒定分量和上述無窮多個正弦分置單獨作用下各穩(wěn)態(tài)響應(yīng)分雖之疊加。因

34、此，非正弦周期信號作用下的線性電路穩(wěn)態(tài)響應(yīng)分析可以轉(zhuǎn)化成直流電路和正弦電路的穩(wěn)態(tài)分析。2. 應(yīng)用電阻電路計算方法計算出恒定分量作用于線性電路時的穩(wěn)態(tài)響應(yīng)分量。利用直流穩(wěn)態(tài)方法：C斷路 L短路3. 應(yīng)用相量法計算出不同頻率正弦分量作用于線性電路時的穩(wěn)態(tài)響應(yīng)分量。各次諧波單獨作用，利用相量法。4. 對各分量在時間域進行疊加。即可得到線性電路在非正弦周期信號作用下的穩(wěn)態(tài)響應(yīng)。§5.2.2非正弦周期電流電路的計算采用諧波分析法，其具體計算步驟如下：1.將非正弦周期電流電路的激勵分解為傅立葉級數(shù)，將其看作由恒定分量和各次正弦諧波分量合成的結(jié)果。2.分別求各恒定分量和各次諧波分量單獨作用下的響應(yīng)

35、。3.應(yīng)用線性電路的疊加定理，將第2步求得的響應(yīng)的各分量進行合成。5.3 非正弦周期量有效值周期量有效值的定義：注意：在正弦電路中，正弦量的最大值與有效值之間存在倍的關(guān)系，。對于非正弦周期信號，其最大值與有效值之間并無此種簡單關(guān)系。非正弦周期量： 將f(t)代人有效值定義式，并利用三角函數(shù)的正交性則有非正弦周期電流的有效值 同理，非正弦周期電壓的有效值 以上兩式表明，非正弦周期電流或電壓的有效值為其直流分量和各次諧波分量有效值的平方和的平方根。注意：使用公式時一定要準(zhǔn)確。§5.4非正弦周期電流的線性電路的計算計算步驟：1. 將非正弦周期電源電壓分解成付里葉級數(shù)，看作由恒定分量和各次正

36、弦諧波分量串聯(lián)的結(jié)果。2. 利用疊加原理計算電壓的恒定分量和各次正弦諧波分量單獨存在時所產(chǎn)生的電流分量。3. 將所得的電流分量疊加起來，即為所需的結(jié)果。注意： 1. 不同頻率的正弦量相加，必須用三角函數(shù)式或波形圖來進行，不能用相量圖或復(fù)數(shù)式。2. R、 L、 C 參數(shù)對電路的影響:可認為電阻的值與頻率無關(guān)； L、 C對不同頻率的諧波分量表現(xiàn)出不同的感抗和容抗。學(xué)院教案課程名稱： 電工學(xué) 授課人：課題電阻元件、電感元件與電容元件儲能元件和換路定則、RC電路的響應(yīng)課時3教學(xué)目的與要求1 用換路定則求初始值；2 了解微分電路和積分電路。教學(xué)重點與難點換路定律；教學(xué)過程主要內(nèi)容及步驟備注第六章 電路的

37、暫態(tài)分析6.1 電阻元件、電感元件與電容元件6.2 儲能元件和換路定則授課效果分析總結(jié)6.1 電阻元件、電感元件與電容元件6.1.1 電阻元件1、根據(jù)歐姆定律：u = R i ，即電阻元件上的電壓與通過的電流成線性關(guān)系。2、電阻的能量：3、表明電能全部消耗在電阻上，轉(zhuǎn)換為熱能散發(fā)。電阻元件為耗能元件。6.1.2 電感元件1、電流通過一匝線圈產(chǎn)生 （磁通），電流通過N匝線圈產(chǎn)生 （磁鏈），電感： ，L為常數(shù)的是線性電感。自感電動勢：其中：自感電動勢的參考方向與電流參考方向相同，或與磁通的參考方向符合右手螺旋定則。根據(jù)基爾霍夫定律可得：2、將上式兩邊同乘上 i ，并積分，則得：磁場能 W = 即電

38、感將電能轉(zhuǎn)換為磁場能儲存在線圈中，當(dāng)電流增大時，磁場能增大，電感元件從電源取用電能；當(dāng)電流減小時，磁場能減小，電感元件向電源放還能量。電感元件不消耗能量，是儲能元件。6.1.3 電容元件描述電容兩端加電源后，其兩個極板上分別聚集起等量異號的電荷，在介質(zhì)中建立起電場，并儲存電場能量的性質(zhì)。1、電容：2、當(dāng)電壓u變化時，在電路中產(chǎn)生電流：將上式兩邊同乘上 u，并積分，則得：電場能W = 3、即電容將電能轉(zhuǎn)換為電場能儲存在電容中，當(dāng)電壓增大時，電場能增大，電容元件從電源取用電能；當(dāng)電壓減小時，電場能減小，電容元件向電源放還能量。電容元件不消耗能量，也是儲能元件。6.2 儲能元件和換路定則1. 電路中

39、產(chǎn)生暫態(tài)過程的原因產(chǎn)生暫態(tài)過程的必要條件：(1) 電路中含有儲能元件 （內(nèi)因）；(2) 電路發(fā)生換路 （外因）。產(chǎn)生暫態(tài)過程的原因：由于物體所具有的能量不能躍變而造成。在換路瞬間儲能元件的能量也不能躍變：因為 C 儲能： ，所以uC不能突變；因為 L 儲能： ，所以iL不能突變。2. 換路定則設(shè)：t = 0 表示換路瞬間 (定為計時起點)； t = 0- 表示換路前的終了瞬間； t = 0+表示換路后的初始瞬間（初始值）。電感電路：電容電路：3. 初始值的確定初始值：電路中各 u、i 在 t =0+ 時的數(shù)值。求解要點：(1) 先求 uC( 0+)、iL ( 0+) 。1) 由t = 0-的電

40、路（換路前穩(wěn)態(tài)）求uC ( 0 ) 、iL ( 0 )； 2) 根據(jù)換路定律求 uC( 0+)、iL ( 0+) 。(2) 再求其它電量初始值。1) 由t =0+的電路求其它電量的初始值；2) 在 t =0+時的電壓方程中 uC = uC( 0+)、 t =0+時的電流方程中 iL = iL ( 0+)。 注意：1. 換路瞬間，uC、 iL 不能躍變, 但其它電量均可以躍變。2. 換路前, 若儲能元件沒有儲能, 換路瞬間（t = 0+的等效電路中），可視電容元件短路，電感元件開路。3. 換路前, 若uC(0-) ¹ 0, 換路瞬間（t = 0+）等效電路中, 電容元件可用一理想電壓源

41、替代, 其電壓為uC(0+)；換路前, 若iL(0-) ¹ 0 , 在t = 0+等效電路中, 電感元件可用一理想電流源替代，其電流為iL(0+)。學(xué)院教案課程名稱： 電工學(xué) 授課人：課題一階線性電路暫態(tài)分析的三要素法課時2教學(xué)目的與要求1.理解電路的暫態(tài)和穩(wěn)態(tài)、零輸入響應(yīng)、零狀態(tài)響應(yīng)、全響應(yīng)的概念。2掌握一階線性電路分析的三要素法。教學(xué)重點與難點用一階線性電路暫態(tài)分析的三要素法求解暫態(tài)電路；教學(xué)過程主要內(nèi)容及步驟備注6.3 RC電路的響應(yīng)6、4一階線性電路暫態(tài)分析的三要素法授課效果分析總結(jié)6.3 RC電路的響應(yīng)激勵 (輸入)：電路從電源 (包括信號源) 輸入的信號。響應(yīng) (輸出)：

42、電路在外部激勵的作用下，或者在內(nèi)部儲能的作用下產(chǎn)生的電壓和電流。響應(yīng)分類： 產(chǎn)生原因零輸入響應(yīng)：內(nèi)部儲能作用 零狀態(tài)響應(yīng)：外部激勵作用 全響應(yīng)： 全響應(yīng) = 零輸入響應(yīng) + 零狀態(tài)響應(yīng)激勵波形階躍響應(yīng)、正弦響應(yīng)、脈沖響應(yīng)6 .3 .1 RC電路的零輸入響應(yīng)無電源激勵, 輸入信號為零, 僅由電容元件的初始儲能所產(chǎn)生的響應(yīng)。實質(zhì)是RC電路的放電過程。換路前電路已處穩(wěn)態(tài)， t =0時開關(guān)扳至1，, 電容C 經(jīng)電阻R 放電。列 KVL方程， 代入上式得解此微分方程，得電容電壓電容電壓 uC 從初始值按指數(shù)規(guī)律衰減，衰減的快慢由RC 決定。放電電流 電阻電壓：變化曲線如圖所示：時間常數(shù) （單位：S），決

43、定電路暫態(tài)過程變化的快慢，越大，變化越慢。當(dāng) 時， 。 所以時間常數(shù)等于電容電壓衰減到初始值U 的36.8%所需的時間。理論上認為 、 電路達穩(wěn)態(tài)；工程上認為 、 電容放電基本結(jié)束。 6.3.2 RC電路的零狀態(tài)響應(yīng)儲能元件的初始能量為零， 僅由電源激勵所產(chǎn)生的電路的響應(yīng)。實質(zhì)是RC電路的充電過程。在t = 0時，合上開關(guān)S，此時, 電路實為輸入個階躍電壓u。列 KVL方程得解此微分方程，得電容電壓充電電流當(dāng) t = t 時 ， ，t 表示電容電壓 uC 從初始值上升到 穩(wěn)態(tài)值的63.2% 時所需的時間。t 越大，曲線變化越慢，uC達到穩(wěn)態(tài)時間越長。當(dāng) t = 5t 時， 暫態(tài)基本結(jié)束，uC 達到穩(wěn)態(tài)值。6.3.3 RC電路的全響應(yīng)電源激勵、儲能元件的初始能量均不為零時，電路中的響應(yīng)。根據(jù)疊加定理，全響應(yīng) = 零輸入響應(yīng) + 零狀態(tài)響應(yīng)電容電壓所以有：全響應(yīng) = 穩(wěn)態(tài)分量 +暫態(tài)分量 6、4一階線性電路暫態(tài)分析的三要素法僅含一個儲能元件或可等效為一個儲能元件的線性電路，且由一階微分方程描述，稱為一階線性電路。據(jù)經(jīng)典法推導(dǎo)結(jié)果，在直流電源激勵的情況下，一階線性電路微分方程解的通用表達式