職中《汽車電工電子基礎(chǔ)》教案

《汽車電工電子技術(shù)基礎(chǔ)》課程教學計劃本學期《汽車電工電子基礎(chǔ)》是汽車運用與維修專業(yè)的一門專業(yè)課程。此教材在編寫時，緊密的結(jié)合汽車用電的實際情況，文字簡練,深入淺出，可讀性強.根據(jù)本學期汽18班的特點特制定本學期教學計劃一、學生基本情況分析汽18班系一年級學生，剛進入職業(yè)教育系統(tǒng)，汽車電工電子基礎(chǔ)這門專業(yè)課對他們來說是一門全新的課程。他們物理基礎(chǔ)知識一般,這就使他們在學習這門專業(yè)課上，所表現(xiàn)出的難度和積極主動性較差，故本學期重點激發(fā)學生對這門課程的學習興趣并學好基礎(chǔ)知識。二、教學目的和要求目的：以大綱為導向，講解汽車電工電子的基礎(chǔ)知識,著重應用于汽車某一領(lǐng)域。要求：1、以項目驅(qū)動為主線，工作任務學習為節(jié)點；2、通過練習，提高學生們的解決電路問題的動手能力。三、教學重點、難點重點：1、掌握電路基本物理量串、并、混聯(lián)電路。2、掌握復雜電路的分析計算。3、了解正弦交流電路及基本物理量。4、掌握交流電路的分析與計算。難點：1、了解半導體元件的基本知識明及基本性能。2、了解整流與穩(wěn)壓基本內(nèi)容。3、了解晶體管放大電路的基本計算與分析方法。4、了解數(shù)字電路基本知識。5、了解電控基本知識。四、提高教學效果的措施1、以項目驅(qū)動方式進行教學，明確工作任務，有針對性；2、以知識模塊為節(jié)點,講、解、練有機結(jié)合，任務內(nèi)容有序講解與實踐繪圖相統(tǒng)一。3、督促學生們形成良好的復習和預習習慣。五、教學進度分六大項目來進行，即:序號項目號內(nèi)容課時1項目一電路基本物理量串、并、混聯(lián)電路242項目二復雜電路的分析計算163項目三正弦交流電路及基本物理量164項目四交流電路的分析與計算125項目五半導體元件的基本知識明及基本性能126項目六7項目七8910技能測試4總課時84授課班級汽18授課教師屈偉授課地點汽18教室項目一電路基本物理量串、并、混聯(lián)電路課時30任務1電路基本物理量課時10參照教材教學目標1、能認識常見的電子元件的符號；2、能知道電路的基本結(jié)構(gòu)；3、能知道電路基本物理量及其含義.教學重點1、熟記常見的電子元件的符號；2、電路的基本結(jié)構(gòu)。教學難點1、電路基本物理量及其含義。教學階段及時間分配教學準備10分鐘復習提問引入新內(nèi)容16分鐘學習新內(nèi)容374分鐘小結(jié)反饋50分鐘教學方法和方式講授法、演示法、現(xiàn)場實操教學工具多媒體教學過程具體教學進程如下一、教學準備，安全至上1、檢查、記錄學生出勤情況；2、督促學生檢查工具、設備等.二、復習提問，引入內(nèi)容電路是如何組成的？三、具體教學，層層推進本任務著重講解電路的基本結(jié)構(gòu)、常見的電子元件的符號識別、電路的基本物理量。分為2個具體內(nèi)容：內(nèi)容一：電路的基本結(jié)構(gòu)(2課時）一、電路:1.電路及其組成電路：電流流通的路徑電路的組成：電源、開關(guān)、負載和導線。2.電路圖用電氣符號描述電路連接情況的圖，稱電路原理圖，簡稱電路圖。3。電路的功能進行能量的轉(zhuǎn)換、傳輸和分配電能的傳輸示意圖實現(xiàn)信息的傳遞和處理擴音機電路示意圖二、電氣簡圖的常用符號書上P2表格。內(nèi)容二:電路的基本物理量（8課時）一、電流1．電流的形成電荷的定向移動形成電流，移動的電荷又稱載流子。2．電流的方向習慣上規(guī)定正電荷移動的方向為電流的方向，因此電流的方向?qū)嶋H上與電工移動的方向相反。在分析和計算較為復雜的直流電路時,經(jīng)常會遇到某一電流的實際方向難以確定的問題,這時可先任意假定電流的參考方向，然后根據(jù)電流的參考方向列方程求解.如果計算結(jié)果I>0,表明電流的實際方向與參考方向相同;如果計算結(jié)果I<0,表明電流的實際方向與參考方向相反。3．電流的大小在單位時間內(nèi)，通過導體橫截面的電荷量越多，就表示流過該導體的電流越強。若在t時間內(nèi)通過導體橫截面的電荷量是Q，則電流I可用下式表示：式中,I、Q、t的單位分別為A、C、s。4．電流的測量（1）對交、直流電流應分別使用交流電流表和直流電流表測量。（2)電流表必串接到被測量的電路中。（3）直流電流表表殼接線柱上標明的“+”、“－”記號，應和電路的極性相一致，不能接錯,否則指針要反轉(zhuǎn)，既影響正常測量，也容易損壞電流表。本次課主要介紹了:電流電壓的基礎(chǔ)知識，首先說明了電路的構(gòu)成和電氣符號,接著具體的說明了：電流的形成,量綱，測量等內(nèi)容。P231、2二、電壓、電位和電動勢1．電壓電場力將單位正電荷從a點移到b點所做的功,稱為a、b兩點間的電壓，用Uab表示。電壓單位的名稱是伏特，簡稱伏,用V表示。2．電位電路中某一點與參考點之間的電壓即為該點的電位。電路中任意兩點之間的電位差就等于這兩點之間的電壓，即Uab=Ua－Ub，故電壓又稱電位差.電路中某點的電位與參考點的選擇有關(guān)，但兩點間的電位差與參考點的選擇無關(guān)。3．電動勢電源將正電荷從電源負極經(jīng)電源內(nèi)部移到正極的能力用電動勢表示,電動勢的符號為E，單位為V。電動勢的方向規(guī)定為在電源內(nèi)部由負極指向正極。對于一個電源來說,既有電動勢,又有端電壓.電動勢只存在于電源內(nèi)部;而端電壓則是電源加在外電兩端的電壓，其方向由正極指向負極。4。電壓的測量（1）對交、直流電壓應分別采用交流電壓表和直流電壓表測量。（2）電壓表必須并聯(lián)在被測電路的兩端。（3)直流電壓表表殼接線柱上標明的“+"“－”記號，應和被測兩點的電位相一致，即“+"端接高電位，“－”端接低電位，不能接錯，否則指針要反轉(zhuǎn),并會損壞電壓表。電阻與電阻率1、電阻的概念(1）電阻導體的電阻是導體本身的一種性質(zhì)。它的大小決定于導體的材料、長度和橫截面積，可按下式計算：式中ρ稱為材料的電阻率，電阻率的大小反映了物體的導電能力。電阻率小、容易導電的物體稱為導體，電阻率大,不容易導電的物體稱為絕緣體，導電能力介于導體和絕緣體之間的物體稱為半導體。(2)電導率電阻率的倒數(shù)稱為電導率，單位為西門子，它表示電流通過的難易程度,其數(shù)值越大，表示電流越容易通過。2、電阻與溫度的關(guān)系各種材料的電阻率都隨溫度而變化。利用某些材料對溫度的敏感特性，可以制成熱敏電阻。電阻值隨溫度升高而減小的熱敏電阻稱為負溫度系數(shù)的熱敏電阻；電阻值隨溫度升高而增大的熱敏電阻稱為正溫度系數(shù)的熱敏電阻。3、用萬用表測量電阻測量時注意以下幾點：(1）準備測量電路中的電阻時應先切斷電源，切不可帶電測量。（2）首先估計被測電阻的大小,選擇適當?shù)谋堵蕮?，然后調(diào)零，即將兩支表筆相觸，旋動調(diào)零電位器，使指針指在零位。（3）測量時雙手不可碰到電阻引腳及表筆金屬部分，以免接入人體電阻，引起測量誤差.（4）測量電路中某一電阻時,應將電阻的一端斷開。三、舉例練習P5（包括練習冊上內(nèi)容)四、小結(jié)反饋本次課為上次課程的承繼，繼續(xù)深入講解了：電阻、電位、電壓、電動勢的概念,重點強調(diào)了它們之間的區(qū)別，最后以習題的形式進行鞏固。五、作業(yè)見習題集授課班級汽18授課教師屈偉授課地點汽18教室項目一電路基本物理量串、并、混聯(lián)電路課時30任務2電阻的串、并、混聯(lián)電路課時20參照教材教學目標1、能知道歐姆定律的含義；2、能知道電阻的串、并、混聯(lián)電路的相關(guān)計算.教學重點1、歐姆定律的含義和相關(guān)計算;2、電阻的串、并、混聯(lián)電路的相關(guān)計算。教學難點1、電阻的串、并、混聯(lián)電路的相關(guān)計算。教學階段及時間分配教學準備20分鐘復習提問引入新內(nèi)容32分鐘學習新內(nèi)容748分鐘小結(jié)反饋100分鐘教學方法和方式講授法、演示法、現(xiàn)場實操教學工具多媒體教學過程具體教學進程如下一、教學準備,安全至上1、檢查、記錄學生出勤情況；2、督促學生檢查工具、設備等。二、復習提問,引入內(nèi)容電路中電阻、電壓、電流之間有什么聯(lián)系？三、具體教學,層層推進本任務著重講解歐姆定律、電阻的串、并、混聯(lián)電路.分為2個具體內(nèi)容：內(nèi)容一：歐姆定律（6課時）一、部分電路歐姆定律只含有負載而不包含電源的一段電路稱為部分電路。內(nèi)容:導體中的電流，與導體兩端的電壓成正比,與導體的電阻成反比.公式：當電壓與電流的參考方向關(guān)聯(lián)時,當電壓與電流的參考方向非關(guān)聯(lián)時,如果以電壓為橫坐標,電流為縱坐標，可畫出電阻的U/I關(guān)系曲線，即伏安特性曲線。電阻元件的伏安特性曲線是直線時，稱為線性電阻，其電阻值可認為是不變的常數(shù)。如果不是直線，則稱為非線性電阻.二、全電路歐姆定律全電路是含有電源的閉合電路。電源內(nèi)部的電路稱為內(nèi)電路。電源內(nèi)部的電阻稱為內(nèi)電阻，簡稱內(nèi)阻。電源外部的電路稱外電路,外電路中的電阻稱為外電阻。內(nèi)容： 閉合電路中的電流與電源的電動勢成正比,與電路的總電阻(內(nèi)電路電阻與外電路電阻之和)成反比. 公式：全電路歐姆定律又可表述為:電源電動勢等于U外和U內(nèi)之和.三、電源的外特性電源端電壓U與電源電動勢E的關(guān)系為:U=E－Ir可見，當電源電動勢E和內(nèi)阻r一定時，電源端電壓U將隨負載電流I的變化而變化.電源端電壓隨負載電流變化的關(guān)系特性稱為電源的外特性，其關(guān)系特性曲線稱為電源的外特性曲線.四、小結(jié)反饋本次課首先介紹了:部分電路歐姆定律包括電流電壓之間的關(guān)系，接著重點講解了全電路歐姆定律的運用，以及電源的外特性.五、作業(yè)見習題集內(nèi)容二：電阻的串、并、混聯(lián)電路（14課時）一、電阻的串聯(lián)把多個元件逐個順次連接起來，就組成了串聯(lián)電路.電阻串聯(lián)電路的特點(1)電路中流過每個電阻的電流都相等。（2）電路兩端的總電壓等于各電阻兩端的分電壓之和，即 U=U1＋U2＋…＋Un電阻串聯(lián)電路的特點電路的等效電阻（即總電阻）等于各串聯(lián)電阻之和，即 R=R1＋R2＋…＋Rn電阻串聯(lián)電路的特點電路中各個電阻兩端的電壓與它的阻值成正比,即上式表明，在串聯(lián)電路中，阻值越大的電阻分配到的電壓越大；反之電壓越小。電阻串聯(lián)電路的特點若已知R1和R2兩個電阻串聯(lián)，電路總電壓為U，可得分壓公式如下圖所示二、電阻串聯(lián)電路的應用a.獲得較大阻值的電阻b.限制和調(diào)節(jié)電路中電流c。構(gòu)成分壓器d。擴大電壓表量程三、電池的串聯(lián)當用電器的額定電壓高于單個電池的電動勢時，可以將多個電池串聯(lián)起來使用，稱串聯(lián)電池組。設串聯(lián)電池組是由n個電動勢都是E，內(nèi)阻都是r的電池組成，則串聯(lián)電池組的總電動勢串聯(lián)電池組的總內(nèi)阻串聯(lián)電路的特點。特殊串聯(lián)電路形式:電池的串聯(lián)。二、并聯(lián)電路把多個元件并列地連接起來,由同一電壓供電,就組成了并聯(lián)電路。電阻并聯(lián)電路的特點（1）電路中各電阻兩端的電壓相等，且等于電路兩端的電壓。（2）電路的總電流等于流過各電阻的電流之和,即（3）電路的等效電阻(即總電阻）的倒數(shù)等于各并聯(lián)電阻的倒數(shù)之和,即（4）電路中通過各支路的電流與支路的阻值成反比，即上式表明,阻值越大的電阻所分配到的電流越小，反之電流越大.電阻并聯(lián)電路的特點若已知和兩個電阻并聯(lián)，并聯(lián)電路的總電流為I,可得分流公式如下:二、電阻并聯(lián)電路的應用(1）凡是額定工作電壓相同的負載都采用并聯(lián)的工作方式。這樣每個負載都是一個可獨立控制的回路,任一負載的正常啟動或關(guān)斷都不影響其他負載的使用。（2）獲得較小阻值的電阻。（3）擴大電流表的量程.三、電池的并聯(lián)有些用電器需要電池能輸出較大的電流，這時可用并聯(lián)電池組設并聯(lián)電池組是由n個電動勢都是E,內(nèi)阻都是r的電池組成,則并聯(lián)電池組的總電動勢并聯(lián)電池組的總內(nèi)阻電阻并聯(lián)電路特點及運用。一種特殊的并聯(lián)電路：電池并聯(lián)電路.三、混聯(lián)電路電路中元件既有串聯(lián)又有并聯(lián)的連接方式稱為混聯(lián)。對于電阻混聯(lián)電路的計算，只需根據(jù)電阻串、并聯(lián)的規(guī)律逐步求解即可,但對于某些較為復雜的電阻混聯(lián)電路,比較有效的方法就是畫出等效電路圖，然后計算其等效電阻。圖中R1=R2=R3=2Ω，R4=R5=4Ω，試求A、B間的等效電阻RAB。解：1.按要求在原電路中標出字母C，如下左圖所示。2。將A、B、C各點沿水平方向排列，并將R1—R5依次填入相應的字母之間。R1與R2串聯(lián)在A、C間，R3在B、C之間，R4在A、B之間，R5在A、C之間，即可畫出等效電路圖，如上右圖所示。3。由等效電路可求出AB間的等效電阻,即：P31除上述方法外,其他的方法還有利用電流的流向及電流的分、合,畫出等效電路圖方法；利用電路中各等電位點分析電路，畫出等效電路等。無論哪一種方法，都是將不易看清串、并聯(lián)關(guān)系的電路，等效為可直接看出串、并聯(lián)關(guān)系的電路，然后求出其等效電阻.燈泡A的額定電壓U1=6V,額定電流I1=0.5A；燈泡B的額定電壓U2=5V，額定電流I2=1A。現(xiàn)有的電源電壓U=12V，如何接入電阻使兩個燈泡都能正常工作？解：利用電阻串聯(lián)的分壓特點，將兩個燈泡分別串上R3與R4再予以并聯(lián),然后接上電源,如右圖所示.下面分別求出使兩個燈泡正常工作時，R3與R4的額定值。（1）R3兩端電壓為:R3的阻值為:R3的額定功率為：所以，R3應選12Ω/3W的電阻。(2)R4兩端電壓為：R4的阻值為：R4的額定功率為: P4=U4I2=7×1=7W 所以,R4應選7Ω/7W的電阻?；炻?lián)電路上功率關(guān)系是：電路中的總功率等于各電阻上的功率之和。四、小結(jié)反饋本次課主要是通過兩個具體的例子,說明混聯(lián)電路的特點，和幾種重要的解題過程：等效電路法，和電源等效法.五、作業(yè)見習題集授課班級汽18授課教師屈偉授課地點汽18教室項目一三相交流電路課時16任務1三相交流電路的基本知識課時8參照教材教學目標1、掌握三相交流電的特點及星形聯(lián)接和三角形聯(lián)接時的基本關(guān)系2、正確描述相電壓、相電流、線電壓、線電流等概念教學重點能解決三相對稱負載的星形、三角形聯(lián)接問題會分析簡單的三相電路并計算三相電功率教學難點1、會用萬用表的交流電壓擋測量相電壓、線電壓的數(shù)值教學階段及時間分配教學準備20分鐘復習提問引入新內(nèi)容36分鐘學習新內(nèi)容424分鐘小結(jié)反饋60分鐘教學方法和方式講授法、演示法、現(xiàn)場實操教學工具多媒體教學過程具體教學進程如下一、教學準備，安全至上1、檢查、記錄學生出勤情況；2、督促學生檢查工具、設備等.二、復習提問，引入內(nèi)容汽車中有沒有遇到過三相交流電?三、具體教學，層層推進本任務著重講解三相交流電路的基本知識和分析簡單的三相電路并計算三相電功率。分為2個具體內(nèi)容：內(nèi)容一：三相交流電路的基本知識（8課時）1三相交流電路工業(yè)及民用交流電的產(chǎn)生、輸送、分配幾乎全部采用三相制。1．三相交流電三相交流電動勢是由三相交流發(fā)電機產(chǎn)生的.圖2-17是三相交流發(fā)電機的原理示意圖.三組完全相同的線圈U1—U2，V1—V2，W1-W2(定子電樞繞組）放置在彼此間隔120°的發(fā)電機定子鐵心凹槽里固定不動。轉(zhuǎn)子鐵心上繞有勵磁繞組，通人直流電后產(chǎn)生磁場，該磁場磁感應強度在定子與轉(zhuǎn)子之間的氣隙中按正弦規(guī)律分布。當轉(zhuǎn)子由原動機帶動，并以角速度ω勻速順時針旋轉(zhuǎn)時，每個定子繞組（稱相)依次切割磁力線產(chǎn)生頻率相同、幅值相同的正弦電動勢eU、eV、eW，但相位角依次相差120°，以U相為參考表示為用相量表示：圖2-17圖2-17三相交流發(fā)電機的原理示意圖1-定子繞組2-定子鐵心3-磁極(轉(zhuǎn)子)4-勵磁繞組a)波形圖b）相量圖圖2-18三相電動勢的正弦波形圖及相量圖波形圖和相量圖如圖2—18所示，三相交流電達到最大值的先后順序稱為相序，圖中的相序為U—V—W。三相電動勢的幅值相等，頻率相同，彼此間的相位差也相等，這種電動勢稱為對稱電動勢。顯然他們的瞬時值之和或相量之和均為0。 2．三相繞組的聯(lián)接通常用到的發(fā)電機三相繞組的接法通常如圖（2-19a）所示,即將三個末端聯(lián)在一起，這一連接點稱為中點或零點,用N表示.這種聯(lián)接方法稱為星形連接。從中點引出的導線稱為中線，從始端A、B、C引出的三根導線L1、L2、L3稱為相線或端線,俗稱火線。a）發(fā)電機三相繞組的接法;b）發(fā)電機三相電壓相量圖圖2—19發(fā)電機的星形連接及其電壓相量圖在圖（2-19a)中，每相始端與末端間的電壓，亦即火線與中線間的電壓，稱為相電壓，其有效值用UA、UB、Uc或一般地用UP表示。而任意兩始端間的電壓,亦即兩火線間的電壓，稱為線電壓，其有效值用UAB、UBC、UCA或一般地用Ul表示。各項電動勢的正方向，如前所述，選定為自繞組的末端指向始端，相電壓的正方向選定為自末端指向始端(中點）;線電壓的正方向，例如UAB是指A端指向B端,即端線L1與L2之間的電壓。當發(fā)電機的繞組聯(lián)成星形時，相電壓和線電壓顯然是不相等的.現(xiàn)在來確定它們之間的關(guān)系,在圖（2-19b)中,A、B兩點間的電壓的瞬時值等于A相電壓和B相電壓之差，即UAB＝UA－UB同理得到UBC＝UB－UcUCA＝Uc－UA由于發(fā)電機繞組上的內(nèi)阻抗電壓降低與相電壓比較是很小的,可以忽略不計.于是相電壓和對應的電動勢基本上相等，因此可以認為相電壓同電動勢一樣，也是對稱的，故由相電壓而得出的線電壓也是對稱的，在相位上比相應的相電壓越前30°。至于線電壓和相電壓在大小上的關(guān)系也很容易從相量圖上得出Ul＝UPcos30°＝UP由此得Ul＝UP(2-51）發(fā)電機（或變壓器）的繞組在聯(lián)成星形時,可引出四根導線（三相四線制），這樣就有可能給予負載兩種電壓。通常在低壓配電系統(tǒng)中相電壓為220V,線電壓為380V。發(fā)電機（或變壓器)的繞組在聯(lián)成星形時，不一定都引出中線。3三相負載的聯(lián)接方法日常使用的各種電器根據(jù)其特點可分為單相負載和三相負載兩大類。照明燈、電扇、電烙鐵和單相電動機等都屬于單相負載。三相交流電動機、三相電爐等三相用電器屬于三相負載。另外分別接在各相電路上的三組單相用電器也可以組成三相負載。三相負載的阻抗相同（數(shù)值相等,性質(zhì)一樣)則稱為三相對稱負載，反之稱為不對稱負載。三相負載有Y形和△形兩種聯(lián)接方法，各有其特點，適用于不同的場合，應注意不要搞錯，否則會釀成事故。1．三相對稱負載的Y形聯(lián)接該電路的基本聯(lián)接方法如圖2—29a）所示，三相交流電源(變壓器輸出或交流發(fā)電機輸出）有三根火線接頭A、B、C，一根中性線接頭N?；鹁€與中性線之間的相電壓為220V。對于三相對稱負載，只需接三根火線，中性線懸空得到圖2—29b)。圖2—29對成負載的Y聯(lián)接該電路具有如下特點：1）由于三相負載對稱，在三相對稱電壓的作用下負載中的三相電流也是對稱的，而三相對稱電流的和為零(矢量和)，所以不需接中線，三相電流依靠端線和負載互成回路。由于電路是對稱的，故電路的計算可以簡化為單相電路的計算。2)各相負載承受的電壓為電源的相電壓，大小為220V。3)各相負載的線電流Il與相電流Ip相等，即：Il＝Ip＝UP／ZP,式中ZP為每相負載阻抗。4）各相支路中電壓與電流的相位差相等,大小為φP＝cos-1R／Z。5)各相負載取用的功率相等，電路的總功率為P＝3UPIPcosφP。舉例:例2—122。三相不對稱負載的Y形聯(lián)接工程實際使用中遇到的問題是將許多單相負載分成容量大致相等的三相，分別接到三相電源上,這樣構(gòu)成的三相負載通常是不對稱的。對于這種電路，需要使用三相四線制，如圖（2-29a)所示。該電路具有如下特點:由于三相負載不對稱，三相電流也不對稱，其三相電流的和不為零，必須引一根中線供電流不對稱部分流過，即必須用三相四線制。由于中性線的作用，電路構(gòu)成了相互獨立的回路。不論負載有無變動，各相負載承受的電源相電壓不變，從而保證了各相負載的正常工作。如果沒有中線，或者中線斷開了，雖然電源的線電壓不變，但各相負載承受的電壓不再對稱。有的相電壓增高了，有的相電壓降低了.這樣不但使負載不能正常工作，有時還會造成事故。一般情況下，中線電流小于端線電流，通常取中線的橫截面積小于端線的橫截面積。通過分析得到，三相不對稱負載的各相支路的計算需要分別進行.總結(jié)：三相交流電路中,三相負載有星形和三角形兩種聯(lián)結(jié)方法。對于對稱三相電路，線電壓與相電壓、線電流與相電流及三相電路的功率有簡單的計算關(guān)系。在三相四線制系統(tǒng)中,普遍存在的是大量不對稱三相負載,應特別注意中性線的作用與意義.內(nèi)容二：三相電功率的分析并計算（8課時）什么是三相負載、單相負載和單相負載的三相聯(lián)接？為什么中性線中不接開關(guān)，也不接入熔斷器3．三相負載的三角形聯(lián)接當用電設備的額定電壓為380V時，負載電路應按△形聯(lián)接?！髀?lián)接的電路如圖2-33所示。圖2-33三相負載的三角形聯(lián)接該電路的特點是：1）△形聯(lián)接沒有零線,只能配接三相三線制電源,無論負載平衡與否各相負載承受的電壓均為線電壓380V；2)各相負載與電源之間獨自構(gòu)成回路，互不干擾；3)各相負載的相電流為：Ip＝UP／｜Z｜＝Ul／｜Z|;4)在△形聯(lián)接的各端點上均有三條支路,所以線電流Il不等于相電流Ip，當三相負載對稱時，三個相電流和三個線電流都對稱，兩者之間的關(guān)系為:Il＝Ip5）設每相負載阻抗角為φP,如果負載對稱，則電路取用的總有功功率為:P＝3UPIpCOSφP＝3UPIp／cosφP＝UlIlcosφP（2—52)式(2—52)對于對稱星形負載也是適應的,讀者可自行推導,或參看其他書籍。當負載不對稱時:P＝PA＋PB＋PC(2—53）4三相電路的功率1．有功功率 三相負載總的有功功率等于各相有功功率之和 P=P1+P2+P3 若負載對稱,則 P=3PP=3UPIPcosΨP (2-54） （1）當對稱負載作星形聯(lián)接時：（2)當對稱負載作三角形聯(lián)接時： 2．無功功率 3．視在功率＊三相電路同樣具有無功功率和視在功率，其對稱負載的無功功率和視在功率不管是星形還是確形聯(lián)接均可用以下兩式計算,式中的φ為第相阻抗的阻抗角。（2—59）（2-60）三相電源的視在功率一般稱為電源的容量。總結(jié)：1、△形聯(lián)接沒有零線，只能配接三相三線制電源,無論負載平衡與否各相負載承受的電壓均為線電壓380V；2、各相負載與電源之間獨自構(gòu)成回路,互不干擾；3）各相負載的相電流為：Ip＝UP／|Z｜＝Ul／｜Z｜;3、在△形聯(lián)接的各端點上均有三條支路，所以線電流Il不等于相電流Ip，當三相負載對稱時，三個相電流和三個線電流都對稱，兩者之間的關(guān)系為：Il＝Ip4、設每相負載阻抗角為φP,如果負載對稱，則電路取用的總有功功率為：P＝3UPIpCOSφP＝3UPIp／cosφP＝UlIlcosφP授課班級汽18授課教師屈偉授課地點汽18教室項目一磁路課時16任務1磁路的基本知識課時4參照教材教學目標1、掌握磁路的基本知識2、正確描述磁場的基本物理量等概念教學重點正確描述磁場的基本物理量等概念教學難點1、能用磁路基本定律解決實際問題教學階段及時間分配教學準備20分鐘復習提問引入新內(nèi)容36分鐘學習新內(nèi)容424分鐘小結(jié)反饋60分鐘教學方法和方式講授法、演示法、現(xiàn)場實操教學工具多媒體教學過程具體教學進程如下一、教學準備，安全至上1、檢查、記錄學生出勤情況；2、督促學生檢查工具、設備等。二、復習提問，引入內(nèi)容1、生活中有沒有接觸過磁鐵?2、吸鐵石是不是磁鐵？3、知道磁場是怎么產(chǎn)生的嗎？4、汽車中有沒有用電設備中有磁場？5、怎么把電廠里的電轉(zhuǎn)換成直流的呢？三、具體教學，層層推進本任務著重講解磁路的基本知識和能用磁路基本定律解決實際問題.分為3個具體內(nèi)容:內(nèi)容一：磁路的基本知識（4課時）一:磁路變化的電流能產(chǎn)生磁場，磁場在一定條件下又能產(chǎn)生電流，二者密不可分，許多電氣設備的工作原理是基于電磁的相互作用,如變壓器、電機、電磁鐵、電工測量儀表以及其他各種鐵磁元件，不僅有電路的問題，同時還有磁路的問題。只有同時掌握了電路和磁路的基本理論,才能對各種電工設備的工作原理作全面的分析。與流經(jīng)電路中的電流同理，流經(jīng)磁路的磁通也遵循一定的規(guī)律，如磁路的歐姆定律等。磁路問題是局限于一定路徑內(nèi)的磁場問題，因此磁場的各個基本物理量也適用于磁路。磁路主要是由具有良好導磁能力的材料構(gòu)成的,因此本章我們將對這種導磁材料的磁性能加以討論.磁路和電路是相關(guān)聯(lián)的，因此本章我們還將研究磁路和電路的關(guān)系以及磁和電的關(guān)系。通過以上的基本概念學習后,我們會對分析與計算磁路的基本方法加以討論,最后,會討論變壓器及電磁鐵等應用實例。1．磁路的基本概念為了更好地理解磁場的基本性質(zhì)，掌握磁場的特性，我們可用下列幾個在物理學中學過的基本物理量來表示，對此我們做一復習。2．磁場的基本物理量(1）．磁感應強度B磁感應強度是用來描述磁場內(nèi)某點磁場強弱和方向的物理量，是一個矢量。它與電流（電流產(chǎn)生磁場）之間的方向關(guān)系滿足右手螺旋定則，其大小可用通電導體在磁場中某點受到的電磁力與導體中的電流和導體的有效長度的乘積的比值，來表示該點磁場的性質(zhì)，并稱作該點磁感應強度B。其數(shù)學式為：在SI制中，B的單位是特斯拉，簡稱特（T）;以前也常用電磁制單位高斯(Gs）。兩者的關(guān)系是1T=104Gs如果磁場內(nèi)各點磁感應強度B的大小相等，方向相同，則稱為均勻磁場。在均勻磁場中,B的大小可用通過垂直于磁場方向的單位截面上的磁力線來表示.由上式可知，一載流導體在磁場中受電磁力氣作用,如圖3—1所示。電磁力的大小F與磁感應強度B、電流I、垂直于磁場的導體有效長度L成正比。其數(shù)學式為 (4-1）式中，為磁場與導體的夾角;B、F、I三者的方向由左手定則確定。若,則 （4—2）（2）．磁通磁感應強度B（如果不是均勻磁場，則取B的平均值）與垂直于磁場方向的面積S乘積稱為該面積的磁通，即 （4-3）可見，磁感應強度在數(shù)值上可以看成為與磁場方向相垂直的單位面積所通過的磁通，故又稱為磁通密度.在SI制中，的單位是韋伯，簡稱韋（Wb）；在工程上有時用電磁制單位麥克斯韋（Mx）。兩者的關(guān)系是1Wb=108Mx（3）．磁導率μ磁導率μ是表示磁場媒質(zhì)磁性的物理量，也就是用來衡量物質(zhì)導磁能力的物理量。它與磁場強度的乘積就等于磁感應強度，即 （4-4）直導體通電后，在周圍產(chǎn)生磁場,在導體附近點處的磁感應強度與導體中的電流、點所處的空間幾何位置及磁介質(zhì)的磁導率有關(guān)。其數(shù)學式為 由(3-4)可見，磁場內(nèi)某一點的磁場強度H只與電流大小以及該點的幾何位置有關(guān)，而與磁場媒質(zhì)的磁性（）無關(guān),就是說在一定電流值下，同一點的磁場強度不因磁場媒質(zhì)的不同而有異。但磁感應強度是與磁場媒質(zhì)的磁性有關(guān)的.當線圈內(nèi)的媒質(zhì)不同時,則磁導率不同，在同樣電流下,同一點的磁感應強度的大小就不同,線圈內(nèi)的磁通也就不同了。自然界的物質(zhì)，就導磁性能而言,可分為鐵磁物質(zhì)()和非鐵磁物質(zhì)()兩大類。非鐵磁物質(zhì)和空氣的磁導率與真空磁導率很接近，H/m。任意一種物質(zhì)磁導率和真空的磁導率的比值，稱為該物質(zhì)的相對磁導率，即 （4—5）在SI制中，單位是亨/米（H/m)上式表示相對磁導率就是當磁場媒質(zhì)是某種物質(zhì)時某點的磁感應強度與在同樣電流值下在真空中該點的磁感應強度之比所得的倍數(shù)。（4)．磁場強度磁場強度是計算磁場時所引用的一個物理量,也是矢量.磁場內(nèi)某點的磁場強度的大小等于該點磁感應強度除以該點的磁導率,即 （4-6)式中,的單位是安每米(A/m）上式是安培環(huán)路定律（或稱為全電流定律)的數(shù)學表示式。它是計算磁路的基本公式.由圖3—2可知，X點的磁場強度為 （4—7）由式(3—7）可知，磁場強度的大小取決于電流的大小、載流導體的形狀及幾何位置,而與磁介質(zhì)無關(guān)。內(nèi)容二、磁性材料的磁性能（4課時）1．磁性材料主要是指鐵、鎳、鈷及其合金而言。這些磁性材料具有下列磁性能.1）．高導磁性磁性材料的磁導率很高，鐵磁物質(zhì)的磁導率比非磁物質(zhì)的要高很多,如硅鋼的相對磁導率可達7000之多。這就使它們具有被強烈磁化（呈現(xiàn)磁性）的特性。鐵磁性材料的磁化曲線可否用磁感應強度B隨外磁場強度H的變化關(guān)系來表征(由實驗結(jié)果繪成）。如圖4—1所示的曲線。曲線大致可分為三個段：oa段、ab段和bc段。oa段為高導磁性材料段。正是由于鐵磁材料的高導磁性，許多電氣設備的線圈都繞制在鐵磁性材料上，以便用小的勵磁電流（與H有關(guān)）產(chǎn)生較大的磁場、磁通.如變壓器、電機與發(fā)電機的鐵心都是高導性材料制成。以降低設備的體積與重量.OaOabHB－H－HcHBOBrHc2）．磁飽和性在圖4-1中的ab段，磁性物質(zhì)由于磁化所產(chǎn)生的磁化磁場不會隨著外磁場的增強而無限地增強.當外磁場（或勵磁電流）增大到一定值時，全部磁疇的磁場方向都轉(zhuǎn)向與外磁場的方向一致。這時磁化磁場的磁感應強度BJ即達飽和值.3）．磁滯性在鐵心線圈中通入交流電，鐵心被交變的磁場反復磁化，在電流變化一次時,磁感應強度B隨磁場強度H而變化的關(guān)系如圖4-2所示,由圖可見，當H已減到零值時，B并未回到零值。這種磁感應強度滯后于磁場強度變化的性質(zhì)稱為磁性物質(zhì)的磁滯性，由此畫出的B-H曲線稱為磁滯回線。當線圈中電流減小到零值（即H=0）時，鐵心在磁化時所獲得的磁性還未完全消失.這時鐵心中所保留的磁感應強度稱為剩磁感應強度Br（也叫剩磁)，在圖4—2中即為縱坐標0-2和0—5,永久磁鐵的磁性就是由剩磁產(chǎn)生的。如果要使鐵心的剩磁消失，通常改變線圈中勵磁電流的方向,也就是改變磁場強度H的方向來進行反向磁化。使B=0的H值（如圖3—6中的0-3和0—6段)稱為矯頑磁力HC（也叫矯頑力）。鐵磁材料在反復磁化過程中產(chǎn)生的損耗稱為磁滯損耗，它是導致鐵磁性材料發(fā)熱的原因之一，對電機、變壓器等電氣設備的運行不利。因此，常采用磁滯損耗小的鐵磁性材料作他們的鐵心。由實驗可知，不同的鐵磁性材料，其磁化曲線和磁滯回線都不一樣。2．磁性物質(zhì)的分類按磁化特性的不同，鐵磁性材料可以分成三種類型。1）．軟磁材料具有較小的矯頑力,磁滯回線較窄.一般用來制造電機、電器及變壓器等的鐵心.常用的有鑄鐵、硅鋼、坡莫合金及鐵氧體等。鐵氧體在電子技術(shù)中應用也很廣泛，可做計算機的磁心，磁鼓以及錄音機的磁帶、磁頭。2）．硬磁性材料—-永磁材料具有較大的矯頑力，磁滯回線較寬.一般用來制造永久磁鐵。常用的有碳鋼、鈷鋼及鐵鎳鋁鈷合金等.3)．矩磁材料具有較小的矯頑力和較大的剩磁,磁滯回線接近矩形，穩(wěn)定性也良好.在計算機和控制系統(tǒng)中可用作記憶元件、開關(guān)元件和邏輯元件。常用的有鎂錳鐵氧體及1J51型鐵鎳合金.內(nèi)容三：磁路基本定律（8課時）為了使較小的勵磁電流產(chǎn)生足夠大的磁通（或磁感應強度）,在電機、變壓器及各種鐵磁元件中常用磁性材料做成一定形狀的鐵心。由于鐵心的磁導率比周圍空氣或其他物質(zhì)的磁導率高得多，因此磁通的絕大部分經(jīng)過鐵心而形成一個閉合通路。這種人為造成的磁通路徑,稱為磁路。1．安培環(huán)路定律（全電流定律）在磁路中，沿任意閉合路徑，磁場強度的線積分等于與該閉合路徑交鏈的電流的代數(shù)和。即：(4-8）計算電流代數(shù)和時，與繞行方向符合右手螺旋定則的電流取正號,反之取負號。若閉合回路上各點的磁場強度相等且其方向與閉合回路的切線方向一致,式中N為線圈匝數(shù)，則：2．磁路歐姆定律設一段磁路長為l，磁路面積為S的環(huán)形線圈，磁力線均勻分布于橫截面上，這時B、H與之間的關(guān)系為根據(jù)安培環(huán)路定律得磁路的歐姆定律。（4—9）上式中, 為磁動勢，單位為安匝；稱為磁路的磁阻，是表示磁路對磁通具有阻礙作用的物理量，他與磁路的幾何尺寸、磁介質(zhì)的磁導率有關(guān)，單位為。式（4-9)與電路的歐姆定律在形式上相似,所以稱為磁路的歐姆定律.它是磁路進行分析與計算所要遵循的基本定律。因為鐵磁材料的磁導率不是常數(shù)，它隨勵磁電流而變，所以鐵磁材料的磁阻是非線性的，數(shù)值很小;空氣隙的磁導率很小，而且是常數(shù),所以空氣隙中的磁阻是線性的，數(shù)值很大。由于鐵磁材料的磁阻是非線性的,因此，不能直接用（4-9）式進行定量分析,而只能進行定性分析?？偨Y(jié)：1、磁場的基本物理量磁感應強度B：是用來描述磁場內(nèi)某點磁場強弱和方向的物理量,是一個矢量。它的方向由右手螺旋定則確定，其大小可用來衡量。磁通：磁場中垂直穿過某截面S的磁感線總數(shù)，即 磁導率μ：表示物質(zhì)導磁能力的物理量。非鐵磁物質(zhì)和空氣的磁導率與真空磁導率很接近,H/m。鐵磁物質(zhì)的磁導率很大，且不是常數(shù)。相對磁導率為。磁場強度H:表示勵磁電流在空間產(chǎn)生的磁化力的矢量物理量。它與磁感應強度之間的關(guān)系為，這是反映磁性材料的磁化性能的基本公式.2．磁性材料具有高導磁性、磁飽和性、磁滯性。磁滯會產(chǎn)生損耗并導致鐵心發(fā)熱。3．磁路的基本定律安培環(huán)路定律：或，它是計算磁路的基本定律。歐姆定律：,它用來對磁路作定性分析，一般不用來做定量計算.授課班級汽18授課教師屈偉授課地點汽18教室項目一變壓器課時12任務1變壓器的基本知識課時4參照教材教學目標1、掌握變壓器的基本知識2、正確描述變壓器的功能教學重點掌握變壓器的基本知識教學難點1、正確描述變壓器的功能教學階段及時間分配教學準備20分鐘復習提問引入新內(nèi)容36分鐘學習新內(nèi)容424分鐘小結(jié)反饋60分鐘教學方法和方式講授法、演示法、現(xiàn)場實操教學工具多媒體教學過程具體教學進程如下一、教學準備，安全至上1、檢查、記錄學生出勤情況;2、督促學生檢查工具、設備等。二、復習提問，引入內(nèi)容1、怎么把電廠里的電轉(zhuǎn)換成直流的呢？三、具體教學，層層推進本任務著重講解磁路的基本知識和能用磁路基本定律解決實際問題。分為3個具體內(nèi)容：內(nèi)容一：變壓器的基本知識（8課時）1．變壓器變壓器是根據(jù)電磁感應原理工作的一種常見的電氣設備，在電力系統(tǒng)和電子線路中應用廣泛。它的基本作用是將一種等級的交流電變換成另外一種等級的交流電.在電力和電子線路中，變壓器獨有廣泛應用。2．變壓器的結(jié)構(gòu)原理與功能（1)．變壓器的結(jié)構(gòu)和工作原理變壓器基本組成部分均為閉合鐵心和線圈繞組，如圖4-3。圖4—3變壓器的結(jié)構(gòu)示意圖1)鐵心鐵心構(gòu)成變壓器的磁路，為了減少鐵損,提高磁路的導磁性能，一般由0。35—0.55mm2）繞組即線圈，是變壓器的電路部分,用絕緣導線繞制而成的，有原繞組、副繞組之分。與電源相聯(lián)的稱為原繞組（或稱初級繞組、一次繞組），與負載相聯(lián)的稱為副繞組（或稱次級繞組、二次繞組）。3）冷卻系統(tǒng)由于鐵心損失而使鐵心發(fā)熱，變壓器要有冷卻系統(tǒng)。小容量變壓器采用自冷式而中大容量的變壓器采用油冷式。（2）．單相變壓器的工作原理圖4—4變壓器工作原理圖在原繞組上接入交流電壓u1時，原繞組中便有電流i1通過。原繞組的磁動勢i1N1產(chǎn)生的磁通絕大部分通過鐵心而閉合，從而在副繞組中感應出電動勢。如果副繞組接有負載,那么副繞組中就有電流i2通過。副繞組的磁動勢i2N2也產(chǎn)生磁通，其絕大部分也通過鐵心而閉合。因此，鐵心中的磁通是一個由原、副繞組的磁動勢共同產(chǎn)生的合成磁通，它稱為主磁通,用Φ表示。主磁通穿過原繞組和副繞組而在其中感應出的電動勢分別為e1、e2。此外,原、副繞組的磁動勢還分別產(chǎn)生漏磁通Φ1和Φ2,從而在各自的繞和組中分別產(chǎn)生漏磁動勢e1和e2，如圖4—4（a）所示。2．變壓器的功能1）．電壓變換寫出變壓器原理圖中原繞組電路的基爾霍夫電壓定律方程為:寫成相量表示式為由于原繞組的電阻R1和感抗X1(或漏磁通Φ1)較小，因而它們兩端的電壓降也較小，與主磁電動勢E1比較起來，可以忽略不計，于是同理可得副邊電路的電壓與電動勢的有效值為變壓器空載時，式中是空載時副繞組的端電壓。以上幾式說明，由于原、副繞組的匝數(shù)N1、N2不相等，故E1和E2的大小也不等，因而輸入電壓U1（電源電壓）和輸出電壓U2（負載電壓）的大小也是不等的。原、副繞組的電壓之比為：（4—10)式中K稱為變壓器的變比，亦即原、副繞組的匝數(shù)比.可見，當電源電壓U1一定時，只要改變匝數(shù)比，就可得出不同的輸出電壓U2。K＞1，為降壓變壓器；K＜1，為升壓變壓器.變比在變壓器的銘牌上注明，它通常以“6000/400V”的形式表示原、副繞組的額定電壓之比，此例表明這臺變壓器的原繞組的額定電壓U1N=6000V,副繞組的額定電壓U2N=400V。所謂副繞組的額定電壓是指原繞組加上額定電壓時副繞組的空載電壓。由于變壓器有內(nèi)阻抗壓降，所以副繞組的空載電壓一般應較滿載時的電壓高5％—10%。2）．電流變換由U1=E1=4.44fN1m可見,當電源電壓U1和頻率f不變時,E1和m也都近于常數(shù)。就是說,鐵心中主磁通的最大值在變壓器空載或有負載時是差不多恒定的。因此有負載時產(chǎn)生主磁通的原、副繞組的合成磁動勢（i1N1+i2N2）應該和空載時產(chǎn)生主磁通的原繞組的磁動勢i0N變壓器的空載電流i0是勵磁用的。由于鐵心的磁導率高，空載電流是很小的。它的有效值I0在原繞組額定電流I1N的10％以內(nèi)，因此I0N1與I1N1相比，?？珊雎浴Ｓ谑?其有效值形式為: 所以 （4-11）可見，變壓器中的電流雖然由負載的大小確定,但是原、副繞組中電流的比值是基本上不變的；因為當負載增加時，I2和I2N2隨著增大，而I1和I1N1也必須相應增大，以抵償副繞組的電流和磁動勢對主磁通的影響,從而維持主磁通的最大值近于不變。變壓器的額定電流I1N和I2N是指變壓器在長時連續(xù)工作運行時原、副繞組允許通過的最大電流，它們是根據(jù)絕緣材料允許的溫度確定的。副繞組的額定電壓與額定電流的乘積稱為變壓器的額定容量，即(單相）它是視在功率（單位是伏安），與輸出功率（單位是瓦)不同。3)．阻抗變換變壓器不但可以變換電壓和電流，還有變換阻抗的作用，以實現(xiàn)“匹配”.負載阻抗Z接在變壓器副邊，所謂等效,就是輸入電路的電壓、電流和功率不變.就是說，直接接在電源上的阻抗Z`和接在變壓器副邊的負載阻抗ZL是等效的。ZL`與ZL的關(guān)系推導如下： 所以 （4-12) 匝數(shù)比不同，負載阻抗ZL折算到（反映到)原邊的等效阻抗ZL`也不同.我們可以采用不同的匝數(shù)比,把負載阻抗變換為所需要的、比較合適的數(shù)值.這種做法通常稱為阻抗匹配。內(nèi)容二．變壓器的外特性與效率(4課時）1．變壓器的外特性當電源電壓U1不變時，隨著副繞組電流I2的增加(負載增加），原、副繞組阻抗上的電壓降便增加，這將使副繞組的端電壓U2發(fā)生變動.當電源電壓U1和副邊所帶負載的功率因數(shù)cos2為常數(shù)時，副邊端電壓U2隨負載電流I2變化的關(guān)系曲線U2=f（I2)稱為變壓器的外特性曲線。圖4-5為變壓器的外特性曲線圖。圖4-5變壓器的外特性曲線由