電路分析基礎(chǔ)教案

1、。I 組織教學(xué)起立、清點(diǎn)人數(shù)向各位同學(xué)致以新春的問好， 同時(shí)祝賀同學(xué)們新的一年，新春快樂，學(xué)習(xí)進(jìn)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(shí)上課，按時(shí)下課，課堂上不得擾亂課堂秩序。（ 2）作業(yè)每周教一次，并認(rèn)真完成（ 3）考試成績構(gòu)成：平時(shí)成績平時(shí)占 40期末占 60，平時(shí)成績作業(yè)占 20，表現(xiàn)及考勤占 20如果課堂上因?yàn)檫`紀(jì)被點(diǎn)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(dòng)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(shí)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(shí)例。通過本章的學(xué)習(xí)，了解實(shí)際電路的功能和特點(diǎn)， 電路模型的概念和意義， 實(shí)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(yùn)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(jì)算。 學(xué)習(xí)電路理論應(yīng)注重與實(shí)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(fù)載：消耗電能的裝置（ 3）中間環(huán)節(jié)：用來連接電源和負(fù)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(shí)現(xiàn)電能傳輸和轉(zhuǎn)換功能的電路（ 2）信號(hào)電路：實(shí)現(xiàn)信號(hào)的傳遞和處理功能的電路實(shí)際上在同一電路中又可能將同時(shí)包含這兩種電路， 比如電視機(jī)112 電路模型：通過模型化的方法研究客觀世界是人類認(rèn)識(shí)自然的一個(gè)基本方法。為了能對模型進(jìn)行定量分析研究， 通常是將實(shí)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(shí)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(diǎn)、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(dá)式i (t)dqdt（ 3）電流的方向電流的實(shí)際方向規(guī)定為正電荷運(yùn)動(dòng)的方向。電流的參考方向假定正電荷運(yùn)動(dòng)的方向。122 電壓、電位、電動(dòng)勢及其參考方向1、電壓（ 1）電壓的定義：電壓即電路中兩點(diǎn)之間的電位差， 用 u 表示。即將單位正電荷由 a 點(diǎn)移至 b 點(diǎn)電場力所做的功或能量 w，稱為 a、b 兩點(diǎn)間的電壓 u，可描述為d wud q（1-2 ）若設(shè)無窮遠(yuǎn)點(diǎn)為參考點(diǎn)，將單位正電荷分別從 a 點(diǎn)和 b 點(diǎn)移至參考點(diǎn)，電場力所做的功分別稱為a 點(diǎn)電位（記為ua）和 b 點(diǎn)電位（記為 ub），a、b 兩點(diǎn)之間的電壓（記為uab）等于 a、b 兩點(diǎn)的電位

5、差，即uab uaub（1-3）當(dāng)電壓的大小和方向不隨時(shí)間變化時(shí)，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(shí)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(shí)，表明該元件是吸收 （消耗）功率；當(dāng) p 小于零時(shí)，表明該元件是發(fā)出功率 （或吸收負(fù)功率）。若電流和電壓參考方向非關(guān)聯(lián)時(shí)，如圖 1-8(b) 所示，則利用式（ 1-5 ）計(jì)算功率時(shí)要加負(fù)號(hào)：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(diǎn)?電路中 a 點(diǎn)與參考點(diǎn) o 之間的電壓稱為該點(diǎn)的電位電位參考點(diǎn)：（ 2）電位與電壓的關(guān)系3、電動(dòng)勢1.2.3 電功率物理上定義，單位時(shí)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(shí)間的單位為秒（ s），功的單位為焦耳（ J）時(shí)，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(shí)，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(gè)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(diǎn)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(jìn)一步鼓勵(lì)同學(xué)們認(rèn)真學(xué)習(xí)II 復(fù)舊引新：1、電路的有關(guān)知識(shí)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(shí)， 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(dòng)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(shí)不變和時(shí)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(diǎn)數(shù)上講，又可分為二端電阻和多端電阻。若

9、一個(gè)二端元件在任一時(shí)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(diǎn)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(shí)間變化時(shí)稱為線性時(shí)變電阻， 否則稱為線性時(shí)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(hào)。 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(shí)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(shí)，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(shí)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(hào)（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(shí)，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(shí)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(dá)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(shí)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(shí)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(shí)，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(chǔ)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(chǔ)存電場能量或儲(chǔ)存電荷能力的度量。電容元件是用來模擬一類能夠儲(chǔ)存電場能量的理想精選資料，歡迎下載。元件模型。實(shí)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(chǔ)存電場能量的器件。

13、圖 1-14 所示為幾種實(shí)際電容器。一個(gè)二端元件在任一時(shí)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(shí)間變化，且通過零點(diǎn)的直線來確定，則此二端元件稱為線性時(shí)不變電容元件，簡稱電容C，其特性曲線及符號(hào)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(shí)，電容的單位為法拉（F ）圖 1-15線性電容特性曲線及符號(hào)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(shí)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(shí)刻的初始值。C這說明任一時(shí)刻的電容電壓不僅與該時(shí)刻的電流有關(guān)， 而且還與此時(shí)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(shí)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(chǔ)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(shí)，表明電容從外部電路吸收能量，并以電場形式儲(chǔ)存能量（充電）；反之，當(dāng)時(shí)，u(t2 ) u(t1 )表明電容將原先已儲(chǔ)存的電場能量向外部電路釋放（放電）。由于電容具有能量儲(chǔ)存能力，通常稱為儲(chǔ)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(diǎn)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(jìn)一步鼓勵(lì)同學(xué)們認(rèn)真學(xué)習(xí)II 復(fù)舊引新：1、電感的有關(guān)知識(shí)2、電容的有關(guān)知識(shí)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(shí)，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(gè)知識(shí)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(shí)際電路正常工作必須要有提供能量的電源。為了對實(shí)際電源進(jìn)行模擬，理論上定義了兩種理想的獨(dú)立電源：獨(dú)立電壓源和獨(dú)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(dú)立電源，可用它來建立電子元器件的模型。受控源與獨(dú)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(diǎn)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(jìn)一步鼓勵(lì)同學(xué)們認(rèn)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(shí)2、復(fù)習(xí)受控源的有關(guān)知識(shí)III 授新課：前面我們學(xué)習(xí)了電路的有關(guān)知識(shí)， 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(diǎn)， 在任一時(shí)刻流入該節(jié)點(diǎn)的電流之和等于流出該節(jié)點(diǎn)的電流之和。 例如對圖 1-11 所示電路 a 節(jié)點(diǎn)，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(diǎn)開始按順時(shí)針方向 ( 也可按逆時(shí)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(fù)極），電壓為正，反之為負(fù)。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(diǎn)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(jìn)一步鼓勵(lì)同學(xué)們認(rèn)真學(xué)習(xí)II 復(fù)舊引新：1、中學(xué)里面對實(shí)驗(yàn)的要求2、實(shí)驗(yàn)室中安全用電的知識(shí)III 授新課：前面我們學(xué)習(xí)了電路的有關(guān)知識(shí)， 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(shí)驗(yàn)來研究電路的有關(guān)規(guī)律實(shí)驗(yàn)一：認(rèn)識(shí)實(shí)驗(yàn)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康? 熟悉實(shí)驗(yàn)臺(tái)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(huì)用電流插頭、插座測量各支路電流二實(shí)驗(yàn)原理各種電子儀表的使用方法三、實(shí)驗(yàn)電路四、實(shí)驗(yàn)儀器序號(hào)名稱型號(hào)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(shí)驗(yàn)電路板DG05五、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容1按電路圖連接實(shí)驗(yàn)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(dú)作用，數(shù)據(jù)記入表1-1。3令

21、U2電源單獨(dú)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(diǎn)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(jìn)一步鼓勵(lì)同學(xué)們認(rèn)真學(xué)習(xí)II 復(fù)舊引新：1、中學(xué)里面對實(shí)驗(yàn)的要求2、實(shí)驗(yàn)室中安全用電的知識(shí)III 授新課：前面我們學(xué)習(xí)了電路的有關(guān)知識(shí)， 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(shí)驗(yàn)來研究電路的有關(guān)規(guī)律實(shí)驗(yàn)二：驗(yàn)證基爾霍夫定律一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康? 進(jìn)一步熟悉實(shí)驗(yàn)臺(tái)

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(jìn)一步掌握用電流插頭、插座測量各支路電流3、利用實(shí)驗(yàn)鞏固對基爾霍夫定律二實(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)電路四、實(shí)驗(yàn)儀器序號(hào)名稱型號(hào)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(shí)驗(yàn)電路板DG05五、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容1按電路圖連接實(shí)驗(yàn)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(dú)作用，數(shù)據(jù)記入表1-1。3令 U2電源單獨(dú)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(shí)驗(yàn)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(dú)作用U2單獨(dú)作用U1、 U2共同作用2U2 單獨(dú)作用表 1-2實(shí)驗(yàn)內(nèi)容I1I2I3U1(V) U2(V)(mA)UAB(V) UCD(V) UAD(V) UDE(V) UFA(V)(mA)(mA)U1 單獨(dú)作用U2 單獨(dú)作用U1、 U2 共同作用2U2 單獨(dú)作用作業(yè)教學(xué)后記I 組織教學(xué)1、起立、清點(diǎn)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(jìn)一步鼓勵(lì)同學(xué)們認(rèn)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(shí)， 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(shí)作一個(gè)小結(jié)一、小結(jié)本章知識(shí)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(shí)例。 通過本章的學(xué)習(xí)， 了解實(shí)際電路的功能和特點(diǎn)， 電路模型的概念和意義， 實(shí)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