第八章過(guò)渡過(guò)程

1、第 八 章、過(guò)渡過(guò)程第 課時(shí)課題8-1過(guò)渡過(guò)程的基本概念課型新授教學(xué)目的1、了解瞬態(tài)過(guò)程的基本概念及換路定律。2、了解電感中電流不能發(fā)生突變和電容兩端電壓不能發(fā)生突變的原因。3、培養(yǎng)學(xué)生的綜合分析問(wèn)題的能力和解決問(wèn)題的能力4、培養(yǎng)學(xué)生學(xué)習(xí)專(zhuān)業(yè)的興趣，激發(fā)學(xué)習(xí)的熱情。教學(xué)重點(diǎn)1、電路中“瞬態(tài)過(guò)程”概念的建立。2、應(yīng)用換路定律，確定電路的初始值。教學(xué)難點(diǎn)1、電路中“瞬態(tài)過(guò)程”概念的建立。2、應(yīng)用換路定律，確定電路的初始值。教學(xué)用具電化教學(xué)設(shè)備教學(xué)方法講授法(以啟示講解為主)，多媒體課件教學(xué)內(nèi)容：.導(dǎo)入由生活中類(lèi)似的例子引入瞬態(tài)過(guò)程的概念?！景咐?.1】汽車(chē)由靜止到啟動(dòng)，直至勻速運(yùn)動(dòng)。汽車(chē)是從穩(wěn)定狀

2、態(tài)一（靜止，v =0）進(jìn)入到穩(wěn)定狀態(tài)二（運(yùn)動(dòng)，v c），從穩(wěn)定狀態(tài)一穩(wěn)定狀態(tài)二所經(jīng)歷的加速過(guò)程，叫做瞬態(tài)過(guò)程。那么電路中的穩(wěn)定狀態(tài)、瞬態(tài)過(guò)程是什么含義呢？II.新課一、什么是瞬態(tài)過(guò)程1、穩(wěn)定狀態(tài)穩(wěn)定狀態(tài)是指電路中電壓、電流已經(jīng)達(dá)到某一穩(wěn)定值，即電壓和電流為恒定不變的直流或者是最大值與頻率固定的正弦交流。2、瞬態(tài)過(guò)程電路從一種穩(wěn)定狀態(tài)向另一種穩(wěn)定狀態(tài)的轉(zhuǎn)變，這個(gè)過(guò)程稱(chēng)為瞬態(tài)過(guò)程，也成為過(guò)渡過(guò)程。電路在瞬態(tài)過(guò)程中的狀態(tài)稱(chēng)為瞬態(tài)。安排學(xué)生閱讀教材8-1節(jié)“動(dòng)動(dòng)手”的內(nèi)容，應(yīng)用之前學(xué)習(xí)的電路知識(shí)進(jìn)行討論、分析。（時(shí)間允許的條件下，可安排演示實(shí)驗(yàn)（如教材圖81所示），分析電路的瞬態(tài)過(guò)程。）二、發(fā)生瞬態(tài)過(guò)

3、程的原因教師總結(jié)：分析如圖8-1的電路，產(chǎn)生瞬態(tài)過(guò)程的外因是接通了開(kāi)關(guān)，但接通開(kāi)關(guān)并非都會(huì)引起瞬態(tài)過(guò)程，如電阻之路。產(chǎn)生瞬態(tài)過(guò)程的兩條支路都存在由儲(chǔ)能元件（電感或電容），這是產(chǎn)生瞬態(tài)過(guò)程的內(nèi)因。電路產(chǎn)生瞬態(tài)過(guò)程的原因是：(1) 電路中必須含有儲(chǔ)能元件(電感或電容)。(2) 電路狀態(tài)的改變或電路參數(shù)的變化。電路的這些變化稱(chēng)為換路。由以上分析可知，電路中具有電感或電容等儲(chǔ)能元件時(shí)，在換路后通常有一個(gè)瞬態(tài)過(guò)程。三、換路定律換路使電路的能量發(fā)生變化，但不能跳變。電容所儲(chǔ)存的電場(chǎng)能量為，電場(chǎng)能量不能跳變，反映在電容器上的電壓uC不能跳變；電感元件所儲(chǔ)存的磁場(chǎng)能量為，磁場(chǎng)能量不能跳變，反映在通過(guò)電感線圈中

4、的電流iL不能跳變。設(shè)t = 0為換路瞬間，則以t = 0 表示換路前一瞬間，t = 0+ 表示換路后一瞬間，換路的時(shí)間間隔為零。從t = 0 到t = 0+ 瞬間，電容元件上的電壓和電感元件中的電流不能躍變，這稱(chēng)為換路定律。用公式表示為(式8-1)換路定律的應(yīng)用：電路瞬態(tài)過(guò)程初始值的計(jì)算按下面步驟進(jìn)行：1 根據(jù)換路前的電路求出換路前瞬間，即t = 0 時(shí)的uC(0)和iL(0)值；2 根據(jù)換路定律求出換路后瞬間，即t = 0+ 時(shí)的uC(0+)和iL(0+)值；3 根據(jù)基爾霍夫定律求電路其他電壓和電流在t = 0+ 時(shí)的值(把uC(0+)等效為電壓源，iL(0+)等效為電流源)。III.例題

5、講解，鞏固練習(xí)【例題1】略(見(jiàn)教材§8-1例題1)?！纠}2】如圖1所示電路中，已知電源電動(dòng)勢(shì)E = 100 V，R1 = 10 W，R2 = 15 W，開(kāi)關(guān)S閉合前電路處于穩(wěn)態(tài)，求開(kāi)關(guān)閉合后各電流及電感上電壓的初始值。解：選定有關(guān)電流和電壓的參考方向，如圖13-3所示。閉合前，電路處于穩(wěn)態(tài)，電感相當(dāng)于短路，則圖1 【例2】圖S閉合后，R2被短接，根據(jù)換路定律，有i2(0+) = 0 iL(0+) = iL(0) = 4A在0+ 時(shí)刻，應(yīng)用基爾霍夫定律有iL(0+) = i2(0+) + i3(0+)R1iL(0+) + uL(0+) = E所以 i3(0+) = iL(0+) =

6、4AuL(0+) = E R1iL(0+) = (100 10 ´ 4) V = 60 V小結(jié)：1、換路定律及其產(chǎn)生原因。 注意：換路定律的實(shí)質(zhì)是儲(chǔ)能元件中得能量不能發(fā)生突變。 2、應(yīng)用換路定律求解電路的基本步驟。課堂作業(yè)：P198 T1、2課后記：第 八 章、過(guò)渡過(guò)程第 課時(shí)課題8-2、RL電路的瞬態(tài)過(guò)程課型新授教學(xué)目的1、了解RC電路的瞬態(tài)過(guò)程、時(shí)間常數(shù)。2、培養(yǎng)學(xué)生利用所學(xué)知識(shí)解決實(shí)際問(wèn)題的能力。3、培養(yǎng)學(xué)生學(xué)習(xí)專(zhuān)業(yè)的興趣，激發(fā)學(xué)習(xí)的熱情。教學(xué)重點(diǎn)RC電路的瞬態(tài)過(guò)程響應(yīng)的求解教學(xué)難點(diǎn)RC電路的瞬態(tài)過(guò)程響應(yīng)的求解教學(xué)方法講授法(以啟示講解為主)，多媒體課件。教學(xué)內(nèi)容：.知識(shí)回顧1

7、、 什么是瞬態(tài)過(guò)程？2、 換路前后，電路的初始值如何確定？II.新課一、RC電路接通直流電源RC電路的充電過(guò)程如圖2中，開(kāi)關(guān)S剛合上時(shí)，由于uC(0-) = 0，所以u(píng)C(0+) = 0，uR(0+) = E，該瞬間電路中的電流為圖3 uC、i隨時(shí)間變化曲線圖2 RC電路 電路中電流開(kāi)始對(duì)電容器充電，uC逐漸上升充電電流i逐漸減小，uR也逐漸減小。當(dāng)uC趨近于E，充電電流i趨近于0，充電過(guò)程基本結(jié)束。理論和實(shí)踐證明，RC電路的充電電流按指數(shù)規(guī)律變化。其數(shù)學(xué)表達(dá)式為（式8-2）則 （式8-3）（式8-4）式中 t = RC 稱(chēng)為時(shí)間常數(shù)，單位是秒(s)，它反映電容器的充電速率。t 越大，充電過(guò)程

8、越慢。當(dāng)t =t 時(shí)，uC = 0.632E，t是電容器充電電壓達(dá)到中終值的63.2%時(shí)所用的時(shí)間。當(dāng)t = (3 5)t 時(shí)，uC為(0.95 0.99)E，通?？梢哉J(rèn)為充電過(guò)程結(jié)束。uC和i的函數(shù)曲線如圖3所示。（提示：時(shí)間允許的條件下，此部分講解可以用教材圖8-8所示實(shí)驗(yàn)演示，輔助學(xué)生理解。）二、電容通過(guò)電阻放電RC電路放電過(guò)程如圖4所示，電容器充電至uC =E后，將S扳到2，電容器通過(guò)電阻R放電。電路中的電流及都按指數(shù)規(guī)律變化，其數(shù)學(xué)表達(dá)式為 （式8-5）（式8-6）t =RC是放電的時(shí)間常數(shù)。圖4 電容通過(guò)電阻放電電路圖5 電容放電時(shí)uC ，I變化曲線uC和i的函數(shù)曲線如圖5所示。I

9、II.例題講解，鞏固練習(xí)【例題1】略（見(jiàn)教材§8-2例題）【例題2】圖6所示電路中，已知C = 0.5 mF，R1 = 100 W，R2 = 50 kW，E = 200 V當(dāng)電容器充電至200 V，將開(kāi)關(guān)S由接點(diǎn)1轉(zhuǎn)向接點(diǎn)2，求初始電流、時(shí)間常數(shù)以及接通后經(jīng)多長(zhǎng)時(shí)間電容器電壓降至74 V？圖6 8-2例題2圖解： t = R2C = 50 ´ 103 ´ 0.5 ´ 10-6 s = 25 ms 求得 t/t = 1t = t = 25 ms 小結(jié)t = RC 稱(chēng)為時(shí)間常數(shù)，單位是秒(s)，它反映電容器的充電速率。t 越大，充電過(guò)程越慢；t 越小，充電過(guò)

10、程越快。當(dāng)t = (3 5)t 時(shí)，uC為(0.95 0.99)E，認(rèn)為充電過(guò)程結(jié)束課堂作業(yè)：完成202頁(yè)習(xí)題課后記：第 八章、過(guò)渡過(guò)程第 課時(shí)課題8-3 、RL電路的瞬態(tài)過(guò)程課型新授教學(xué)目的1 了解RL電路的瞬態(tài)過(guò)程、時(shí)間常數(shù)。2 掌握RL電路的基本特點(diǎn)，并能進(jìn)行初步的應(yīng)用分析3 培養(yǎng)學(xué)生學(xué)習(xí)專(zhuān)業(yè)的興趣，激發(fā)學(xué)習(xí)的熱情。教學(xué)重點(diǎn)RL電路的瞬態(tài)過(guò)程響應(yīng)的求解。教學(xué)難點(diǎn)RL電路的瞬態(tài)過(guò)程響應(yīng)的求解。教學(xué)方法講授法、多媒體課件教學(xué)內(nèi)容：.知識(shí)回顧1、 RC電路的瞬態(tài)過(guò)程如何？2、 換路前后，電路的初始值如何確定？II.新課圖7 RL電路接通電源一、RL電路接通直流電源在圖7所示的RL串聯(lián)電路中，S

11、剛閉合時(shí)電路的方程為i 、uR、uL變化的數(shù)學(xué)表達(dá)式為 （式8-7） 所以 （式8-8） （式8-9）式中，稱(chēng)為RL電路的時(shí)間常數(shù)，單位為秒(s)，意義和RC電路的時(shí)間常數(shù) t 相同。時(shí)間常數(shù)t 越大，RL電路到達(dá)穩(wěn)定狀態(tài)的時(shí)間就越長(zhǎng)；時(shí)間常數(shù)t 越小，RL電路的越快進(jìn)入穩(wěn)定狀態(tài)。i、uR和uL隨時(shí)間變化的曲線如圖8所示。圖8 RL電路接通直流電源時(shí)，電流、電壓曲線（提示：時(shí)間允許的條件下，此部分講解可以用教材圖8-15所示實(shí)驗(yàn)演示，輔助學(xué)生理解。）二、RL電路的短接圖9 RL電路圖10 RL電路切斷電源的等效電路在圖9所示的電路中，S閉合穩(wěn)定后，斷開(kāi)S的等效電路如圖10所示。理論和實(shí)踐證明，在瞬態(tài)過(guò)程中i ，uR ，uL都按指數(shù)規(guī)律下降，最后下降為零。其數(shù)學(xué)表達(dá)式為（式8-10）（式