电工电子技术 教案

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学科《电子电

工技术》

第一章直流电路

§1.1电路

检查

授课班级授课时数 2 教具多媒体、黑板、粉笔授课时间2016 . 9 教学方法讲解，启发，问答、实物演示

教学目的1．介绍课程以及教学大纲2．了解电路的基本概念及组成3．掌握元件符号

教学重点和难点1．电路的基本组成2．掌握元件符号3．学会画电路图

复习提问

掌握元件符号和电路图

教学内容、方法、过程和板书设计教学追记

§1.1电路

一、电路的基本组成

1．什么是电路？

电路是由各种元器件(或电工设备)按一定方式

联接起来的总体，为电流的流通提供了路径。

如图1-1所示。

提问

2．电路的基本组成

图1-1 简单的直流电路

电路的基本组成包括以下四个部分：

(1)电源(供能元件)：为电路提供电能的设备和器件。

(2)负载(耗能元件)：使用(消耗)电能的设备和器件(如灯泡等用电器)。

(3) 控制器件：控制电路工作状态的器件或设备(如开关等)。

(4) 联接导线：将电器设备和元器件按一定方式联接起来(如各种铜、铝电缆线等)。

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教学内容、方法、过程和板书设计教学追记

3．电路的状态

(1) 通路(闭路)：电源与负载接通，电路中有电流通过，电气设备或元器件获得一

定的电压和电功率，进行能量转换。

(2) 开路(断路)：电路中没有电流通过，又称为空载状态。

(3) 短路(捷路)：电源两端的导线直接相连接，输出电流过大对电源来说属于严重

过载，如没有保护措施，电源或电器会被烧毁或发生火灾，所以通常要在电路或电气

设备中安装熔断器、保险丝等保险装置，以避免发生短路时出现不良后果。

二、电气元件符号

三、基本电路图

由理想元件构成的电路叫做实际电路的电路模型，也叫做实际电路的电路原理

图，简称为电路图。例如，图1-2所示的手电筒电路。

理想元件：电路是由电特性相当复杂的元器件组成的，为了便于使用数学方法对

电路进行分析，可将电路实体中的各种电器设备和元器件用一些能够表征它们主要电

磁特性的理想元件(模型)来代替，而对它的实际上的结构、材料、形状等非电磁特性

不予考虑。

图1-2 手电筒的电路原理图

画图讲解

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学科《电子电

工技术》

第一章直流电路

§1.2电路的常用物理量

检查

授课班级授课时数 6 教具多媒体、黑板、粉笔授课时间2016 . 10 教学方法讲解，启发，问答、实物演示

教学目的1、掌握电流、电压、电功率、电能等基本概念。

2、电路的物理量（电流、电压、电能和电功率）代表的含义及单位。

3、了解额定功率以及实际功率的计算

教学重点和难点1、掌握电流、电压、电功率、电能等基本概念。

2、电路的物理量（电流、电压、电能和电功率）代表的含义及单位。

3、了解额定功率以及实际功率的计算

复习提问画元件符号和电路图

教学内容、方法、过程和板书设计教学追记§1.2电路的常用物理量

1.2.1 电流

一、电流的基本概念

1．电流：电路中带电粒子在电源作用下有规则地移动（习惯上规定正电荷移动的方向为电流的实际方向）。

2．电流参考方向：是预先假定的一个方向，参考方向也称为正方向，在电路中用箭头标出。

（1）图1.2（a），I = 3 A计算结果为正，表示电流实际方向与参考方向一致。

（2）图1.2（b），I = -3 A计算结果为负，表示电流实际方向与参考方向相反。

注意：电流的正、负只有在选择了参考方向之后才有意义。

图1.21电流的方向提问，电流时初中学过的知识

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特例：交流电的实际方向是随时间而变的。如果某一时刻电流为正值，即表示该时刻电流的实

际方向与参考方向一致；如果是负值，则表示该时刻电流的实际方向与参考方向相反。

3．电流的大小为

I =

t

Q

电流的单位是安(培)(A)。常用的电流单位还有毫安(mA)、微安(μA)等。

1A = 103 mA = 106 μA

4、直流电流和交流电流

（1）直流电流

如果电流的大小及方向都不随时间变化，即在单位时间内通过导体横截面的电量相等，则称之为稳恒电流或恒定电流，简称为直流(Direct Current)，记为DC或

dc，直流电流要用大写字母I表示。

常数

=

=

?

?

=

t

Q

t

q

I

直流电流I与时间t的关系在I－t坐标系中为一条与时间轴平行的直线。

（2）交流电流

如果电流的大小及方向均随时间变化，则称为变动电流。对电路分析来说，一

种最为重要的变动电流是正弦交流电流，其大小及方向均随时间按正弦规律作周期性

变化，将之简称为交流(Alternating current)，记为AC或ac，交流电流的瞬时值要用

小写字母i或i(t)表示。

5、电流对负载有各种不同的作用和效应，如表1.1所示。

热效应总出现磁效应总出现

光效应在气体和一些半

导体中出现

电熨斗、电烙铁、熔断器继电器线圈、开关装置白炽灯、发光二极管

化学效应在导电的溶液中出现对人体生命的效应

蓄电池的充电过程事故、动物麻醉

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1.2.2 电压与电动势

电压：可以通过电荷的分离产生，如图1.22。要把不同极性的电荷分离开，就必须对电荷做功。在电荷分离过程中，这两种不同极性的电荷之间便产生了电压。

图1.22《电子电工技术》《电子电工技术》

1．电压的基本概念

电压是指电路中两点A、B之间的电位差(简称为电压)，其大小等于单位正电荷因受电场力作用从A点移动到B点所作的功，电压的方向规定为从高电位指向低电位的方向。

电压的国际单位制为伏特(V)，常用的单位还有毫伏(mV)、微伏(μV)、千伏(kV)等，它们与伏特的换算关系为

1 mV = 10-3 V； 1 μV = 10-6 V； 1 kV = 103 V

2．直流电压与交流电压

如果电压的大小及方向都不随时间变化，则称之为稳恒电压或恒定电压，简称为直流电压，用大写字母U表示。

如果电压的大小及方向随时间变化，则称为变动电压。对电路分析来说，一种最为重要的变动电压是正弦交流电压(简称交流电压)，其大小及方向均随时间按正弦规律作周期性变化。交流电压的瞬时值要用小写字母u或u(t)表示。

3．电源电动势（电动势）：它表征非静电力在电源内部搬运电荷所做的功与被移送电荷量的比值。

4．电动势的大小为

Q

W

E S

=

电动势的单位为伏[特]（V）。

5．电动势的方向规定由电源负极指向电源正极，如图1.23所示。

图1.23电动势的方向

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第3 页 教 学 内 容、方 法、过 程 和 板 书 设 计

教学追记 图 1.23所示电路中，非静电力将电荷分离搬运到电源两端，当外电路闭合时，电荷会经外电路移动而形成外电路电流I 。

6．电压表征静电力在电源外部搬运电荷所做的功（W ）与被移送电荷量（Q ）的比值。即

Q

W U =

电压的单位和电动势的单位一样也是伏[特]（V ）。

7．电压的方向规定由电源正极（高电位端）指向电源负极（低电位端）。 1.2.3 电位

1．什么是电位？就像空间的每一点都有一定的高度一样，电路中每一点都有一定的电位。

2．电位有什么作用？由于空间高度的差异，才会引起液体从高向低流动。电路中电流产生也必须有一定的电位差，在电源外部通路中，电流从高电位点流向低电位点。

3．电位用字母V 表示，不同点的电位用字母V 加下标表示。例如V A 表示A 点的电位值。

4．零电位点：衡量电位高低的一个计算电位的起点，该点的电位值规定为0V 。习惯上常规定大地的电位为零，称为参考点。

5．电路中零电位点规定之后，电路中任何一点与零电位之间的电压，就是该点的电位。反之各点电位已知后，就能求出任意两点（A 、B ）间的电压。

例如，V A = 5V ，V B = 3V ，那么A 、B 之间的电压为

U AB = V A - V B =（5 - 3）V = 2 V

1.2.4 电能

1．电能：若导体两端电压为U ，通过导体横截面积的电荷量为Q ，电场力所做的功就是电路所消耗的电能：

W = QU = U I t

2．电能的单位为焦[耳]（J ）。在实际应用中常以千瓦时（kW ? h ）(曾称度)作为电能的单位。

1 kW ?h 时在数值上等于功率为1 kW 的用电器工作1 h 所消耗的电能。 1度 = 1 kW ? h = 1000 W ? 3 600 s = 3.6 ? 6

10W ? s = 3.6 ? 106 J 3．电能的测量是利用电能表（俗称电度表），如图1.24所示。

[例1.1] 一台25 in. 彩电额定功率是120 W ，每千瓦时电的电费为0.45元，共计工作5小时，电费为多少？

[解] 电费 = 千瓦数 ? 用电小时数 ? 每千瓦时费用

= 0.12 ? 5 ? 0.45元 = 0.27元

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教学内容、方法、过程和板书设计教学追记

图1.24 电度表及接线

1.2.5 电功率

1．电功率：用电设备单位时间（t ）里所消耗的电能（W ）叫做电功率：

t

W

P =

= U I 若是纯电阻电路：

P = UI = I 2R =

R

U 2

2．电功率是利用功率表进行测量的，其测量线路如图1.25所示。

图1.25 功率表测功率

功率表测电压的线圈（1、2）并联在电路上，测量电流的线圈（3、4）串联在电路上。

[例1.2] 一台电炉的额定电压为220 V ，额定电流为5 A ，该电炉电功率为多大？

[解] P = U I = 220 ? 5 W = 1 100 W=1.1 kW

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教 学 内 容、方 法、过 程 和 板 书 设 计

教学追记 1.2.6 电气设备额定值

1．额定值：电气设备在正常工作时对电流、电压和功率具有一定限额。 2．额定值表示方法：

（1）利用铭牌标出（电动机、电冰箱、电视机的铭牌）； （2）直接标在该产品上（电灯泡、电阻）； （3）从产品目录中查到（半导体器件）。

3．额定状态：应用中实际值等于额定值时，电气设备的工作状态。 4．过载：实际值超过额定值。 5．欠载：实际值低于额定值。

[例1.8] 标有100Ω、4 W 的电阻，如果将它接在20 V 或40 V 的电源上，能否正常工作？

[解] 该电阻阻值为100Ω，额定功率为4 W ，也就是说，如果该电阻消耗的功率超过4 W ，就会产生过热现象甚至烧毁。

（1）在20 V 电压作用下时

P = 100

202

2=

R U W = 4 W 该值等于额定功率，因此在20V 的电源电压时可以正常工作。 （2）在40V 电压作用下时，同理可得

P 100

402

= W = 16 W

16 W > 4 W ，此时该电阻消耗的功率已经大大超过其额定值，这种过载情况极易烧毁电阻，使其不能正常工作。应更换阻值相同，额定功率大于或等于16 W 的电阻。

1．电流是一种物理现象，又是一个表示带电粒子定向运动强弱的物理量（电流会使导线发热，指的是物理现象；电路中有3A 的电流，是指其电流的强弱）。

2．电流的参考方向是任意假定的，在电路图中用箭头标示。如果有了电流的参考方向又有了电流的正值或负值，才可以判定出导体中电流的真实方向。

3．电压产生的本质是不同极性的电荷分离，而产生电压的方式有多种。 电压的实际方向，习惯上规定高电位点指向低电位点。

4．电动势不仅有大小，也有方向。它的实际方向习惯上规定由低电位点指向高电位点（经内电路）。电动势单位与电压单位一致是“伏［特］”。

5．为了描述某点电位高低，在选定一零电位点（参考点）以后，就可以用电位概念来表征某点电位的高低了。

6．电位的值与参考点的选择有关，而电压与电位参考点的选择无关。

7．电路所消耗的电能是指在电场力的作用下，该电路两端电压使电路中电荷移动所做的功。

8．电能测量可使用电能表，电能表接线按“相线1进2出，零线3进4出”的原则。

9．电功率数学表达式为

P = U I

P = UI = R I 2 = U 2 / R

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学 科 《电子电工技术》 第一章

直流电路

§1.3 电阻元件，欧姆定律

检 查 授课班级 授课时数 4

教具

多媒体、黑板、粉笔

授

课

时

间 2016.11

教学方法

讲解 ，启发，问答、实物演示

教学目

的

1、解释电阻元件的电压、电流关系。

2、了解电阻定律，掌握欧姆的计算

3、掌握色环电阻的读数方法 教学重

点 和

难

点 1、解释电阻元件的电压、电流关系。 2、掌握欧姆的计算

3、掌握色环电阻的读数方法

复习提

问

掌握电流、电压、电功率、电能等基本概念。

教 学 内 容、方 法、过 程 和 板 书 设 计

教学追记

§1.3

电阻元件

1.3.1电阻元件

电阻元件是对电流呈现阻碍作用的耗能元件，例如灯泡、电热炉等电器。

电阻定律： S

l

R ρ=

ρ ——制成电阻的材料电阻率，国际单位制为欧姆 · 米(Ω · m) ； l ——绕制成电阻的导线长度，国际单位制为米(m)；

S ——绕制成电阻的导线横截面积，国际单位制为平方米(m 2) ； R ——电阻值，国际单位制为欧姆(Ω)。

经常用的电阻单位还有千欧(k Ω)、兆欧(M Ω)，它们与 Ω 的换算关系为

1 k Ω = 103 Ω； 1 M Ω = 106 Ω

1.3.2电阻元件的电流、电压关系

1．电阻的电流、电压关系特性：将电阻两端电压与流过电阻电流的关系用图形表示。在电阻为恒定值时，电流、电压关系特性如图1.14所示。

复习 提问

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教学内容、方法、过程和板书设计教学追记

注意：电阻越小，这条直线越陡。

1.3.3 线性电阻和非线性电阻

图1.14 电阻的电流、电压特性

1．线性电阻：电压、电流特性如图1.15（a）所示，电阻是常数。

2．非线性电阻：电压、电流特性如图1.15（b）所示，电阻不是常数。

本章重点

(a) (b)

图1.15 电阻的电流、电压特性

1.3.4 常用电阻元件

1．线性性电阻

（1）电阻参数标注：①直接标注在电阻上；②色环标注。色环表示的意义如表

1.2所示。

表1.2 色标符号规定

工作电压/V 颜色有效数字乘数允许偏差

（%）

银色10 -2 ± 10

金色10 -1 ± 5

黑色0 10 -0 4

棕色 1 10 1 ± 1 6.3

红色 2 10 2 ± 2 10

橙色 3 10 3 16

黄色 4 10 4 25

绿色 5 10 5 ± 0.5 32

蓝色 6 10 6 ± 0.25 40

紫色7 10 7 ± 0.1 50

灰色8 10 8 63

白色9 10 9 + 50，- 20

无色± 20

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教学内容、方法、过程和板书设计教学追记

（2）二位有效数字色环标记：如图1.17所示，该电阻的阻值为2 700Ω，允许

偏差±5%；

（3）三位有效数字色环标记：如图1.18所示，该电阻的阻值为33 200Ω，允许

偏差±1%。

图1.17 两位有效数字色标示例

图1.18 三位有效数字色标示例

2．非线性电阻

（1）热敏电阻外形如图1.19所示。

（2）热敏电阻：① 负温度系数热敏电阻，简称NTC（Negative Temperature

Coefficient）电阻；应用于温度测量和温度调节，还可以作为补偿电阻，对具有正温

度系数特性的元件（例如晶体管）进行补偿；抑制小型电动机、电容器和白炽灯在通

电瞬间所出现的大电流（冲击电流）。② 正温度系数热敏电阻，简称PTC（Positive Temperature Coefficient）电阻。PTC电阻可用于小范围的温度测量、过热保护和延时

开关。

（3）压敏电阻：如图1.20所示。

图1.19 热敏电阻图1.20 压敏电阻

压敏电阻可用于过压保护，将它并联在被保护元件两端，当出现过电压时，其电

阻急剧减小，将电流分流以保护并联在一起的元件。

常识了解

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教学内容、方法、过程和板书设计教学追记1.3.5欧姆定律

1．基本概念：

（1）内电路：电源本身的电流通路。

（2）内阻：内电路的电阻。

（3）外电路：电源以外的电流通路。

（4）全电路：内电路和外电路总称。

2．图1.11所示为全电路。

图1.11 全电路

（1）对于外电路，在电路电压一定的情况下，电路电阻越大，电路中电流就

越小。

R

U

I=

应用欧姆定律时，应注意电流I和电压U的参考方向：

图1.12（a）中，电流为

R

U

I=

图1.12（b）中，电流为

R

U

I-

=

[例1.3] 试求图1.13（a）所示电路中的电流，图中电压为1.5 V，电阻为1Ω。

(a) (b)

图1.12 应用欧姆定律时的参考方向

图1.13 例题1.3附图

常识了解

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教学内容、方法、过程和板书设计教学追记

[解] 图1.13（a ）所示电路中没有标出电流方向，可以设定其参考方向如图1.13（b ）所示，电压和电流参考方向一致，那么

R

U I =

= 15.1 A = 1.5 A

若按图1.13（c ）设定其参考方向，由于电压和电流参考方向选用不一致，那么

R

U I -=

= 15.1- A = - 1.5 A

计算结果I < 0，说明图1.13（c ）设定的电流方向与实际方向相反。 （2）全电路欧姆定律

R

R E

I +=

电源内阻越小，可以更多地向外电路提供电流（电能）。 【四、小结】

1．应用欧姆定律列式时，当电压和电流的正方向选得相反时，表达式须带负号。

2．全电路欧姆定律。 电流形式表达式为

I =

R

R E

+0

电压形式表达式为

E = R I + R 0 I = U + U 0

小结

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学

科

《电子电

工技术》

第一章直流电路

§1.4电阻的连接

检查

授课班级授课时数 4 教具多媒体、黑板、粉笔授课时间2016 . 12 教学方法讲解，启发，问答、实物演示

教学目的

1、电阻负载的串联、并联的连接和计算。

2、了解等效的概念。

3、分压公式及分流公式的灵活应用

教学重点

和难点

1、电阻负载的串联、并联的连接和计算。

2、了解等效的概念。

3、分压公式及分流公式的灵活应用

复习提问

欧姆定律

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§1.4电阻的连接

1.4.1负载的串联

串联形式如图1.41所示。

图1.41负载的串联

串联时：

（1）电路中流经各负载电阻的电流I相同。

（2）各负载电阻两端电压分别为

U1 = R1 I ，U2 = R2 I ，U3 = R3 I

复习提问

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教学内容、方法、过程和板书设计教学追记（3）电源总电压等于各负载电阻两端电压之和

U = U1 + U2 + U3

（4）串联后的等效电阻为

R = R1 + R2 + R3

[例1.5]求图1.42所示电路中的总电阻、总电流、各电阻上的电压降、总电压

降。

图1.42例1.5附图

[解]电路总电阻

R = R 1 + R 2 + R 3 = ( 2 + 3 + 7 ) Ω= 12Ω

总电流

12

240

=

=

R

U

I A = 20 A

R 1电阻上电压降

U1 = I R 1 = 20 ? 2 V = 40 V

R 2电阻上电压降

U2 = I R 2 = 20 ? 3 V = 60 V

R 3电阻上电压降

U3 = I R 3 = 20 ? 7 V = 140 V

总电压为各电阻上电压降之和，即

U = U1 + U2 + U3 = ( 40 + 60 + 140 ) V = 240 V

[例1.4]将一个标称值为6.3 V / 0.3 A的指示灯与一个100Ω的可变电阻串联起

来，接在24V的电压上（如图1.43所示），若要使指示灯两端电压达到额定值，可

变电阻的阻值应调节到多大？

解：可变电阻在这里起分压作用，其两端电压：

U1 = U - U2 = ( 24 - 6.3 ) V = 17.7 V

因为流过可变电阻和流过指示灯的电流相等，

所以可变电阻的阻值应调节到

R P = Ω

59

Ω

3.0

7.

17

1=

=

I

U

图1.43例1.6附图

画图讲解

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