技工学校电工学课教学大纲_电工电子学教学大纲

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技工学校电工学课教学大纲

一、说明

1.课程的性质

电工学指研究电磁领域的客观规律及其应用的科学技术，以及电力生产和电工制造两大工业生产体系。电工的发展水平是衡量社会现代化程度的重要标志，是推动社会生产和科学技术发展，促进社会文明的有力杠杆。也是工科高等院校为各类非电专业开设的一门技术基础课。课程内容包括：电路和磁路理论、电磁测量、电机与继电接触控制、安全用电、模拟电子电路、数字电路、自动控制系统等。1986年以来，中国有些高等院校已将电工学课程改为电路与电机、电子技术、电路与电子技术等3门课程,以满足不同专业的需要。

2.教学目标

研究电磁现象在工程中应用的技术科学。工科高等院校为各类非电专业技术基础课。又称电工技术。它包括电磁能量和信息在产生、传输、控制、应用这一全过程中所涉及到的各种手段和活动。作为一门技术基础课，它的内容包括：电路和磁路理论、电磁测量、电机与继电接触控制，安全用电、模拟电子电路、数字电路、自动控制系统等。

电工的学习要讲求理论与实践的结合，在做实验是一定要认真思考，仔细观察实验现象，记录实验数据．并且能时时对实验中出现的问题提出解决的方按，从而锻炼自己的科学素养．

二、教学要求和教学内容

第1章

电路是电流的通路，是为了某种需要由电工设备或电路元件按一定方式组合电路的作用与组成部分

而成。

1.电路的作用

(1)实现电能的传输、分配与转换

(2)实现信号的传递与处理 2.电路的组成部分

电源或信号源的电压或电流称为激励，它推动电路工作；由激励所产生的电压和电流称为响应。

3.电路模型

为了便于用数学方法分析电路,一般要将实际电路模型化，用足以反映其电磁性质的理想电路元件或其组合来模拟实际电路中的器件，从而构成与实际电路相对应的电路模型。

理想电路元件主要有电阻元件、电感元件、电容元件和电源元件等。例：手电筒：手电筒由电池、灯泡、开关和筒体组成。

电池是电源元件，其参数为电动势 E 和内阻Ro；

灯泡主要具有消耗电能的性质，是电阻元件，其参数为电阻R；

筒体用来连接电池和灯泡，其电阻忽略不计，认为是无电阻的理想导体。

开关用来控制电路的通断。

第2章

电路的基本物理量

1.电流

单位时间内通过电路某一横截面的电荷称为电流 实际方向：正点和运动方向 2.电位

电位：电路中某点至参考点的电压，记为“VX”。

通常设参考点的电位为零。某点电位为正，说明该点电位比参考点高； 某点电位为负，说明该点电位比参考点低。

3.电压

电压的实际方向：高电位指向低电位 4.电能W 电路元件在一段时间内消耗的能量 5.功率

p 电路元件单位时间的耗能为电功率

第3章

电源有载工作、开路与短路

3.1 电源有载工作 开关闭合,接通电源与负载

① 电流的大小由负载决定。负载端电压。或 U = E – IR0 ② 在电源有内阻时，I  U 。

当 R0

3.2 电源开路

电路中某处断开时的特征: 1.开路处的电流等于零； I

= 0 2.开路处的电压 U 视电路情况而定。3.3 电源短路 电源外部端子被短接 特征:

电源端电压 负载功率

电源产生的能量全被内阻消耗掉

电路中某处短路时的特征: 1.短路处的电压等于零； U

= 0 2.短路处的电流 I 视电路情况而定。

第4章

电压和电流的参考方向

1.电路基本物理量的实际方向

物理中对基本物理量规定的方向 2.电路基本物理量的参考方向

(1)参考方向：在分析与计算电路时，对电量任意假定的方向。(2)参考方向的表示方法(3)实际方向与参考方向的关系

实际方向与参考方向一致，电流(或电压)值为正值； 实际方向与参考方向相反，电流(或电压)值为负值 注意：

在参考方向选定后，电流(或电压)值才有正负之分。

电源与负载的判别

1.根据 U、I 的实际方向判别 电源：

U、I 实际方向相反，即电流从“+”端流出，（发出功率）； 负载：

U、I 实际方向相同，即电流从“-”端流出。

（吸收功率）。2.根据 U、I 的参考方向判别 U、I 参考方向相同，P =UI  0，负载；

P = UI  0，电源。

U、I 参考方向不同，P = UI  0，电源；

P = UI  0，负载。

第5章

理想电路元件

1.理想无源元件 耗能元件：电阻元件

储能元件：电感元件、电容元件 2.理想有源元件 电压源/电流源

第6章

欧姆定律

U、I 参考方向相同时，U = I R U、I 参考方向相反时，U = – IR 表达式中有两套正负号：

①

式前的正负号由U、I 参考方向的关系确定；

②

U、I 值本身的正负则说明实际方向与参考

方向之间的关系。

通常取 U、I 参考方向相同——称关联参考方向

线性电阻的概念： 遵循欧姆定律的电阻称为线性电阻，它表示该段电路电压与电流的比值为常数。

电路端电压与电流的关系称为伏安特性。线性电阻的伏安特性是一条过原点的直线。

第7章

电压源与电流源

1.电压源：电压源又称恒压源 2.电压源的外特性：

(1)输出电压是一定值，恒等于电动势。

对直流电压，有 U  US。(2)恒压源中的电流由外电路决定。3.理想电流源（恒流源)

(1)输出电流是一定值，恒等于电流 IS ；(2)恒流源两端的电压 U 由外电路决定。

第8章

基尔霍夫定律

支路：电路中的每一个分支。一条支路流过一个电流，称为支路电流。结点：三条或三条以上支路的联接点。回路：由支路组成的闭合路径。网孔：内部不含支路的回路。

8.1基尔霍夫电流定律(KCL定律)1.定义：在任一瞬间，流向任一结点的电流等于流出该结点的电流。

基尔霍夫电流定律（KCL）反映了电路中任一结点处各支路电流间相互制约的关系。

2.推广：电流定律可以推广应用于包围部分电路的任一假设的闭合面。

8.2 基尔霍夫电压定律（KVL定律)1．定律：在任一瞬间，从回路中任一点出发，沿回路循行一周，则在这个方向上电位升之和等于电位降之和。

在任一瞬间，沿任一回路循行方向，回路中各段电压的代数和恒等于零。即：  U = 0 对回路1：U1 = I1 R1 +I3 R3 或 I1 R1 +I3 R3 –U1 = 0 对回路2：I2 R2+I3 R3=U2 或 I2 R2+I3 R3 –U2 = 0

基尔霍夫电压定律（KVL）反映了电路中任一回路中各段电压间相互制约的关系。

注意：1．列方程前标注回路循行方向；

2．应用  U = 0列方程时，项前符号的确定：

规定电压参考方向与循行方向一致时取正号，反之则取负号。

3.开口电压可按回路处理：

对回路1：U2 =UBE + I2R2

 U = 0

应用  U = 0列方程 对网孔abda： I6 R6 – I3 R3 +I1 R1 = 0 对网孔acba： I2 R2 – I4 R4 – I6 R6 = 0 对网孔bcdb： I4 R4 + I3 R3 –US = 0 对回路 adbca，沿逆时针方向循行： – I1 R1 + I3 R3 + I4 R4 – I2 R2 = 0 对回路 cadc，沿逆时针方向循行：– I2 R2 – I1 R1 + US = 0

第9章

电路中电位的概念及计算

1.电位的概念

电位：电路中某点至参考点的电压，记为“VX”。通常设参考点的电位为零。

某点电位为正，说明该点电位比参考点高； 某点电位为负，说明该点电位比参考点低。2.电位的计算步骤:(1)任选电路中某一点为参考点，设其电位为零；

(2)标出各电流参考方向并计算；

(3)计算各点至参考点间的电压即为各点的电位。3.结论：

(1)电位值是相对的，参考点选取的不同，电路中各点的电位也将随之改变；(2)电路中两点间的电压值是固定的，不会因参考点的不同而变，即与零电位参考点的选取无关。

当电位器RP的滑动触点向下滑动时，回路中的电流 I 减小，所以A电位

增高、B点电位降低

第10章

支路电流法

支路电流法：以支路电流为未知量、应用基尔霍夫定律（KCL、KVL）列方程组求解。

支路电流法的解题步骤: 1.在图中标出各支路电流的参考方向，对选定的回路, 标出回路循行方向。2.应用 KCL 对结点列出(n－1)个独立的结点电流方程。

3.应用 KVL 对回路列出 b－(n－1)个独立的回路电压方程（通常可取网孔列出）。

4.联立求解 b 个方程，求出各支路电流。

第11章

叠加原理

叠加原理：对于线性电路，任何一条支路的电流，都可以看成是由电路中各个电源（电压源或电流源）分别作用时，在此支路中所产生的电流的代数和。

注意事项：

①

叠加原理只适用于线性电路。

②

线性电路的电流或电压均可用叠加原理计算，但功率P不能用叠加原理计算。

③

不作用电源的处理(除源方法)：US= 0，即将US 短路； Is=0，即将 Is 开路。

④

解题时要标明各支路电流、电压的参考方向。若分电流、分电压与原电路中电流、电压的参考方向相反时，叠加时相应项前要带负号。

⑤

应用叠加原理时可把电源分组求解，即每个分电路中的电源个数可以多于一个。

第12章

注意事项：

实际电压源与实际电流源的等效变换

①

实际电压源和实际电流源的等效关系只对外电路而言，对电源内部则是不等效的。

例：当RL=  时，实际电压源的内阻 R0 中不损耗功率，而实际电流源的内阻 R’0 中则损耗功率。

②

等效变换时，两电源的参考方向要一一对应。③

理想电压源与理想电流源之间无等效关系。

④

任何一个电压源US 和某个电阻 R 串联的电路，都可化为一个电流为 IS 和这个电阻并联的电路。

第13章

二端网络的概念：

戴维宁定理与诺顿定理

二端网络：具有两个出线端的部分电路。

无源二端网络：二端网络中没有电源。

有源二端网络：二端网络中含有电源。

戴维宁定理：任何一个有源二端线性网络都可以用一个US的理想电压源和内阻 R0 串联的电源来等效代替。

等效电源的US 就是有源二端网络的开路电压U0，即将负载断开后 a、b两端之间的电压。

等效电源的内阻R0等于有源二端网络中所有电源均除去（理想电压源短路，理想电流源开路）后所得到的无源二端网络 a、b两端之间的等效电阻。

诺顿定理：任何一个有源二端线性网络都可以用一个电流为IS的理想电流源和内阻 R0 并联的电源来等效代替。

等效电源的电流 IS 就是有源二端网络的短路电流，即将 a、b两端短接后其中的电流。

等效电源的内阻R0等于有源二端网络中所有电源均除去（理想电压源短路，理想电流源开路）后所得到的无源二端网络 a、b两端之间的等效电阻。