电工学下教案范文

电工学下教案范文（精选6篇）

电工学下教案 第1篇

1.2 教学目的：

1．电路的组成及其作用，电路的三种基本状态。

2．理解电流产生的条件和电流的概念，掌握电流的计算公式。教学重点：

1．电路各部分的作用及电路的三种状态。2．电流的计算公式。教学难点：

对电路的三种状态的理解。教学课时：

2课时 教学课题：

第一章 直流电路

第一节 电路及其基本物理量 教学过程：

（一）导入新课

本学期由我和大家一同学习《电工学》，本门课程只有理论课，期末成绩由笔试成绩和平时成绩两部分组成，笔试占60%，平时占40%。

（二）新课讲授 电路的组成和作用

1、电流流过的路径称为电路，由直流电源供电的电路称为直流电路。电路的组成：电源、负载、中间环路（画图讲解）。

(1)电源：把其他形式的能转化为电能的装置。如：干电池、蓄电池等。(2)负载：把电能转变成其他形式能量的装置，常称为用电器。如电灯等。(3)导线：作用是连接电路，输送电能。

（4）控制装置：控制电路的通断，开关、继电器。

电路最基本的作用：一是进行电能的传输和转换；二是进行信息的传输和处理。电路的三种状态（画图说明）

1．通路（闭路）：电路各部分连接成闭合回路，有电流通过。2．开路（断路）：电路断开，电路中无电流通过。3．短路（捷路）：电源两端的导线直接相连。电流很大，会损坏电源和导线，应尽量避免。电流

1、电流的形成

电荷的定向移动形成电流。在金属导体中，实质上能定向移动的电荷是带负电的自由电子。

2、电流的大小

在单位时间内，通过导体横截面的电荷量越多，就表示流过该导体的电流越强。若在t时间内通过导体横截面的电荷量是Q，则电流I可用下式表示

I式中，I、Q、t的单位分别为A、C、s 电流的大小可用电流表进行测量。测量时应注意：

（1）对交、直流电流应分别使用交流电流表和直流电流表测量。（2）电流表应串接到被测量的电路中。

（3）注意直流电流表的正负极性。直流电流表表壳接线柱上标明的“+”、“－”记号，应和电路的极性相一致，不能接错，否则指针要反转，既影响正常测量，也容易损坏电流表。（4）合理选择电流表的量程

每个电流表都有一定的测量范围，称为电流表的量程。

一般被测电流的数值在电流表量程的一半以上，读数较为准确。因此在测量之前应先估计被测电流大小，以便选择适当量程的电流表。

若无法估计，可先用电流表的最大量程挡测量，当指针偏转不到1/3刻度时，再改用较小挡去测量，直到测得正确数值为止。

3、电流的方向

习惯上规定正电荷移动的方向为电流的方向，因此电流的方向实际上与自由电子和负离子移动的方向相反。

若电流的方向不随时间的变化而变化，则称其为直流电流，简称直流，用符号DC表示。

其中，电流大小和方向都不随时间变化而变化的电流，称为稳恒直流电；电流大小随时间的变化而作周期性变化，但方向不变的称为脉动直流电。

Qt若电流的大小和方向都随时间作相应变化的，称为交流，用符号AC表示。

参考方向：在分析和计算较为复杂的直流电路时，经常会遇到某一电流的实际方向难以确定的问题，这时可先任意假定电流的参考方向，然后根据电流的参考方向列方程求解。

如果计算结果I>0，表明电流的实际方向与参考方向相同。

如果计算结果I<0，表明电流的实际方向与参考方向相反。

如下图所示电路中，电流参考方向已选定，已知I1=1A，I2=–3A，I3=–5A，试指出电流的实际方向。

（三）课堂小结

1．电路的组成及其作用。2．电路的三种工作状态。

3．形成电流的条件。4．电流的大小和方向及参考方向。5．直流电的概念。

（四）课后作业

复习本节课内容

3.4 教学目的：

1．掌握电压、电位及电动势的相关知识。2．了解电压的测量方法。教学重点：

电压、电位、电动势 教学难点：

电压的关联参考方向、电位分析 教学课时：

2课时 教学课题：

第一章 直流电路

第一节 电路及其基本物理量 教学过程：

（一）导入新课

复习：电路的组成及其作用，电路的三种基本状态；电流产生的条件和电流的概念，电流的计算公式。今天来学习电压、电位及电动势的相关知识。

（二）新课讲授

电压、电位和电动势

1、电压

电场力将单位正电荷从a点移到b点所做的功，称为a、b两点间的电压，用Uab表示。电压单位的名称是伏特，简称伏，用V表示。

已知图a中，Uab=-5V；图b中，Uab=-2V；图c中，Uab=-4V。试指出电压的实际方向。

2、电位

电路中某一点与参考点之间的电压即为该点的电位。电路中任意两点之间的电位差就等于这两点之间的电压，即Uab = Ua－Ub，故电压又称电位差。

电路中某点的电位与参考点的选择有关，但两点间的电位差与参考点的选择无关。

下图所示电路中，已知E1 =24V，E2 =12V，电源内阻可忽略不计，R1 = 3Ω，R2=4Ω，R3 =5Ω，分别选D 点和E 点为参考点，试求A、B、D、E 四点的电位及UAB和UED的值。

3、电动势

电源将正电荷从电源负极经电源内部移到正极的能力用电动势表示，电动势的符号为E，单位为V。

电动势的方向规定为在电源内部由负极指向正极。

对于一个电源来说，既有电动势，又有端电压。电动势只存在于电源内部；而端电压则是电源加在外电路两端的电压，其方向由正极指向负极。

4、电压的测量

（1）对交、直流电压应分别采用交流电压表和直流电压表测量。（2）电压表必须并联在被测电路的两端。

（3）直流电压表表壳接线柱上标明的“+” “-”记号，应和被测两点的电位相一致,即“+”端接高电位,“-”端接低电位，不能接错，否则指针要反转，并会损坏电压表（4）合理选择电压表的量程,其方法和电流表相同。

（三）课堂小结

电压、电位、电动势的相关知识

（四）课后作业

电工学下教案 第2篇

（七）一、教学内容

§2-1 磁场

二、教学目的和要求

1．了解直线电流、环形电流所产生的磁场。2．会用安培定则判断磁场的方向。

三、教学重点和难点

重点：安培定则判断直线电流和环形电流所产生的磁场方向。难点：磁场和磁感线。

四、教学过程

1．直观法 2．讲授法 3．讨论法

§2-1 磁场

一、磁体及其性质

磁性——某些物体能够吸引铁、镍、钴等物质的性质。磁体——具有磁性的物体。

磁极——磁体两端磁性最强的部分。指北的磁极称北极（N），指南的磁极称南极（S）。同名磁极相互排斥，异名磁极相互吸引。

二、磁场与磁感线 1．磁场

磁场——在磁体周围的空间中存在的一种特殊物质。磁极之间的作用力就是通过磁场进行传递的。

2．磁感线

磁感线——磁场中画出的一些有方向的曲线，在这些曲线上，每一点的切线方向就是该点的磁场方向，也就是放在该点的磁针N极所指的方向。

磁感线的方向：在磁体外部由N极指向S极，在磁体内部由S极指向N极。

均匀磁场——在磁场的某一区域里，磁感线是一些方向相同分布均匀的平行直线。

三、电流的磁场

电流的磁效应——电流产生磁场的现象。

1．直线电流产生的磁场

右手握住导线，让伸直的大拇指所指的方向跟电流的方向一致，则弯曲的四指所指的方向就是磁感线的环绕方向。

2．环形电流产生的磁场

右手握住通电螺线管，让弯曲的四指所指方向跟电流的方向一致，则大拇指所指的方向就是螺线管内部磁感线的方向，也就是通电螺线管的磁场北极的方向。

作业：练习册P12-13

课后小结：

教案

（八）一、教学内容

§2-2 磁场的主要物理量

二、教学目的和要求

1．理解磁感应强度的概念。2．理解磁通和磁导率的概念。

三、教学重点和难点

重点：磁感应强度 难点：磁通和磁导率

四、教学过程

1．直观法 2．讲授法 3．讨论法

§2-2 磁场的主要物理量

一、磁感应强度

磁感应强度——在磁场中，垂直于磁场方向的通电导线，所受电磁力F与电流I和导线长度l的乘积Il的比值，用B表示，单位为特斯拉，简称特（T）。

磁感应强度是个矢量，它的方向就是该点的磁场的方向。

磁感线的疏密程度可以大致反映磁感应强度的大小。在同一个磁场的磁感线分布图上，磁感线越密的地方，磁感应强度越大，磁场越强。

二、磁通

磁通——设在磁感应强度为B的均匀磁场中，有一个与磁场方向垂直的平面，面积为S，我们把B与S的乘积定义为穿过这个面积的磁通量，简称磁通，用Φ表示。

Φ = BS

磁通的单位是韦伯（Wb），简称韦。

这表示磁感应强度等于穿过单位面积的磁通，所以磁感应强度又称磁通密度，并且用Wb/m2作单位。

三、磁导率

磁导率——用来表示媒介质导磁性能的物理量，用μ表示，其单位为H/m（亨/米）。

相对磁导率——任一物质的磁导率与真空的磁导率的比值，用μr表示，即

ΦBSr0铁磁物质的磁化：

磁化——使原来没有磁性的物质具有磁性的过程。

作业：练习册P13

课后小结：

教案

（九）一、教学内容

§2-3 磁场对电流的作用

二、教学目的和要求

1．掌握电流在磁场中受电磁力作用的知识。2．会用左手定则判断电磁力的方向。

三、教学重点和难点

重点：磁场对通电直导体的作用。难点：通电平行直导体间的作用。

四、教学过程

1．直观法 2．讲授法 3．讨论法

§2-3 磁场对电流的作用

电磁力——通电导体在磁场中受到的力，也称安培力。

一、磁场对通电直导体的作用 1．方向的判别——左手定则

平伸左手，使大拇指与其余四个手指垂直，并且都跟手掌在同一个平面内，让磁感线垂直穿入掌心，并使四指指向电流的方向，则大拇指所指的方向就是通电导体所受电磁力的方向。

2．大小的计算

 α=90°时，电磁力最大。 α=0 °时，电磁力最小。

 当电流方向与磁场方向斜交时，电磁力介于最大值和最小值之间。

二、通电平行直导线之间的作用

三、磁场对通电线圈的作用

作业：练习册P14-15

课后小结：

教案

（十）一、教学内容

§2-4 电磁感应

二、教学目的和要求

1．理解电磁感应的概念。

2．掌握楞次定律和法拉第电磁感应定律。

三、教学重点和难点

重点：直导线切割磁感线产生感应电动势。难点：楞次定律。

四、教学过程

1．直观法 2．讲授法 3．讨论法

§2-4 电磁感应

一、电磁感应现象

将一条形磁铁放置在线圈中，当条形磁铁静止时，检流计的指针不偏转，但将条形磁铁迅速地插入或拔出时，检流计的指针都会发生偏转，说明线圈中有电流。

利用磁场产生电流的现象称为电磁感应现象，产生的电流称为感应电流。条形磁铁插入和拔出线圈时产生感应电流，产生感应电流的电动势称为感应电动势。

二、楞次定律

楞次定律指出了磁通的变化与感应电动势在方向上的关系，即：感应电流产生的磁通总是阻碍原磁通的变化。

三、法拉第电磁感应定律

线圈中感应电动势的大小与线圈中磁通的变化率成正比。单匝线圈产生的感应电动势的大小：

ΦetΦeNtN匝线圈产生感应电动势的大小：

四、直导线切割磁感线产生感应电动势

1．感应电动势的方向

右手定则——平伸右手，大拇指与其余四指垂直，让磁感线穿入掌心，大拇指指向导体运动方向，则其余四指所指的方向就是感应电动势的方向。

2．感应电动势的大小

【例2－1】 在磁感应强度为B的匀强磁场中，有一长度为l的直导体AB，可沿平行导电轨道滑动。当导体以速度v向左匀速运动时，试确定导体中感应电动势的方向和大小。

解：

（1）导体向左运动时，导电回路中磁通将增加，根据楞次定律判断，导体中感应电动势的方向是B端为正，A端为负。用右手定则判断，结果相同。

（2）设导体在△t时间内左移距离为d，则导电回路中磁通的变化量为

BSBldBlvt

所以感应电动势 eBlvtBlv tt

作业：练习册P15-17

课后小结：

教案

（十一）一、教学内容

§2-5 自感

二、教学目的和要求

1．理解自感系数的概念。2．了解自感现象的应用。

三、教学重点和难点

重点：自感现象。

难点：自感系数和自感电动势。

四、教学过程

1．直观法 2．讲授法 3．讨论法

§2-5 自感

一、自感现象

当线圈中的电流发生变化时，就会产生感应电动势，这个电动势总是阻碍线圈中原来电流的变化。

自感——这种由于流过线圈本身的电流发生变化而引起的电磁感应现象称为自感现象，简称自感。

自感电动势——自感现象中产生的感应电动势，用eL表示，自感电流用iL表示。

二、自感系数

自感磁通——自感电流产生的磁通。

自感系数（简称电感）——衡量不同线圈产生自感磁通的能力，用L表示，单位为亨利（H）。

三、自感电动势

自感现象是电磁感应现象的一种特殊情况，遵从法拉第电磁感应定律。

NΦLIIeLLt

四、线圈L所储存能量

12WLLI2线圈的电感反映了它所储存磁场能量的能力。

作业：练习册P17-18

课后小结：

教案

（十二）一、教学内容

§2-6 互感

二、教学目的和要求

1．理解互感系数的概念。2．了解互感现象的应用。

3．会判断和测定互感线圈的同名端。

三、教学重点和难点

重点：互感现象。

难点：互感线圈同名端的判断。

四、教学过程：

1．直观法 2．讲授法 3．讨论法

§2-6 互感

一、互感现象和互感电动势

在开关SA闭合或断开瞬间以及改变RP的阻值，检流计的指针都会发生偏转。这是因为，当线圈 A中的电流发生变化时，通过线圈的磁通也发生变化，该磁通的变化必然又影响线圈B，使线圈B中产生感应电动势和感应电流。

互感——由一个线圈中的电流发生变化而在另一线圈中产生电磁感应的现象。

互感电动势——由互感产生的感应电动势，用eM表示。

线圈B中互感电动势的大小不仅与线圈A中电流变化率的大小有关，而且还与两个线圈的结构以及它们之间的相对位置有关。当两个线圈相互垂直时，互感电动势最小。当两个线圈互相平行，且第一个线圈的磁通变化全部影响到第二个线圈，这时也称全耦合，互感电动势最大。

二、互感线圈的同名端

eM2I1MtSA闭合瞬间，A线圈有电流I从1端流进，根据楞次定律，在A线圈两端产生自感电动势，极性为左正右负。利用同名端可确定B线圈的4端和C线圈的5端皆为自感电动势的正端。

作业：练习册P19

学分制下电工学课程试题库的建设 第3篇

关键词：学分制,试题库,试卷组建,教考分离

当前, 我国高等教育已经进入大众化受教育阶段, 高校教师面临教学任务繁多的压力, 各个教学环节都需要较快的节奏和高质量的完成, 其中的一项最重要的环节就是考试命题。多年来的教学改革中对考试命题的改革进展缓慢。据调查, 目前还有比较多的课程仍然执行着无定量评价试卷的手工命题方法, 甚至在学生考试过程中才发现试题出现各种不同程度的错误, 严重时直接影响考试的效果。为了进一步加强对高等教育的质量监控, 本教学团队在多年教学的基础上, 开发了一套《电工技术基础》、《电子技术基础》试题库生成系统, 填补了本学科的空白。教考分离是改革教学方法、提高教学质量的有效手段。只有实行教考分离, 才能保证考试的客观性和公正性。用计算机去完成命题、组卷、统计、试卷分析等各项烦琐的工作, 会做得快捷而准确, 但其先决条件就是要有一套计算机能够识别的试题库管理系统。有了这样的系统, 我们可以用它生成适应考试题目的试卷, 全面地测量考生的知识和能力水平, 所以说试题库建设是实行教考分离的前提与基础。

一、课程试题库建设的必要性

电工学包含电工技术、电子技术, 是工科高校非电类专业的一门非常重要的专业基础课, 它在非电类人才培养中具有增强学生开发创新能力的作用。学校从2004级开始推行学分制试点, 是首家在陕西高校中实行学分制试点的高校。本课程每学期面向六个学院15个专业近40个班授课并开出实验, 每年涉及学生人数近3000人。因为课程涉及知识面广, 应用性强, 学时少, 多年来电工学课程教学团队在课程内容和教学方法以及实验环节中做了大量的改革工作, 并取得了一定的教学成果, 但是, 在考试命题环节却停步不前。我们知道, 要想检验学生对课程尤其基础课的学习以及对知识的掌握情况, 最直接的方法仍是考试。因此, 如何组织好考试, 并最大限度地发挥它的积极作用, 使其结果更加准确、可靠, 考试命题则是一个非常关键的环节。因此就需要建立一个以教学大纲为依据, 可以有效检验教师教学效果的试题库, 使授课教师不参与命题过程, 而是由计算机根据命题原则组卷。这样不仅可以提高组卷的速度, 而且可以避免个人命题中容易出现的片面性, 从而保证了命题组卷的客观性, 使得测试在保证考试纪律的前提下更加可靠、有效。因此, 本团队按照学校“以人为本, 知行统一”的办学理念, 确定了把握科学依据命题, 定量评价试题质量考试环节改革的大方向, 将计算机管理试题库为提高考试命题标准化程度提供了可能性。

二、试题库建设原则

所谓试题库, 并不是简单的将某一科目的练习题收集起来, 这种作法, 充其量只是题目堆积的仓库, 并不是试题库。根据国家《教育资源建设技术规范》的定义, 题库是“按照一定的教育测量理论, 在计算机系统中实现的某个学科题目的集合, 它是严格遵循教育测量理论, 在精确的数学模型基础上建立起来的教育测量工具”。建立题库是一个非常复杂的工程, 首先要建立系统的数学模型, 然后确定试题的属性指标以及试题的组成结构, 再组织大批量的优秀学科教师编写试题。除此之外, 为了保证试题的正确性、有效性和科学性, 还需要组织教师进行检查审定, 组织大量的被试样本, 进行抽样测试, 对试题参数标注的有效性进行校正。它的建设应该遵循以下原则: (1) 实用性原则。必须结合本校学生的实际情况, 题目不能太难或太易, 也不要有偏题、怪题。 (2) 安全性原则。为了保证题库的安全, 对不同的使用者要分别授予不同的使用权限。 (3) 开放性和可扩充性原则。试题库必须是动态的, 既可以扩充数量, 同时也可以随学科的发展而不断更新。 (4) 标准化原则。试题库要做到评分标准化, 考试具有标准的参考线。

三、试题库建设模式

1.总体设计。试题库总体设计分为前台设计和后台设计, 前台的设计主要是考虑当前的使用易于操作, 与当前Windos操作平台兼容, 便于移植, 这一部分主要涉及到计算机软件的专业知识。后台以中小型数据库为储存媒体, 使得试题信心易于保密, 便于编辑和管理。为了保证本试题库的质量, 建立、应用需要经过以下步骤: (1) 建立试题系统库。 (2) 征集和编写试题。 (3) 审定试题。 (4) 测试修改。 (5) 专家编审、组卷。 (6) 试题分析、试题修改和更新。

试题库的基本功能模块为:组卷模块、辅助模块、用户管理模块、试卷参数模块、试卷输出模块和其他模块, 这些模块的设计应主要考虑到高校课程的特点。

2.试题设计。我们进行试题设计的过程是这样的: (1) 试题编写。试题编制时, 根据课程大纲, 以课程的章节为主线, 把课程内容分成一个个的知识点。 (2) 试题类型设计。本课程为单项选择题、判断题、填空题、计算题、画图题几个类型。 (3) 试题难度设计。试题库首先保证课程的重点都有相应的试题, 而且题目有难易之分, 在编写试题时, 把试题难度分为四个等级, 即容易、一般、偏难、综合。每道题都有相对的难度系数。 (4) 题量设计。题型和分值确定后, 设计试题各个题型的数量, 做到与教学时间相匹配, 并保证命题的覆盖面。 (5) 分章编写试题设计。根据教学大纲, 知识点要覆盖整门课程, 分章编写, 以章为单位构成试题库的子集。

3.试题库的运行与管理。开发试题库管理与试卷生成系统, 需要教师预先录入课程的题型、知识点、答案, 在调用时只需按要求选择课程, 确定题型, 组成试卷。运行与管理的关键步骤有: (1) 组卷策略。组卷策是指系统进行组卷的方式、方法。本团队所建立的试题库组卷方式有:开放组卷、模糊组卷、精细组卷、标准组卷、快速组卷, 可以根据需要的不同进行选择。以下进行简单介绍:开放组卷:这种方式的组卷模式是可以看到每道试题的正文、答案、考点、分值。这种组题是手工组卷的一种方式。这种组卷方式使试题的针对性很强。模糊组卷:这种方式的组卷模式是针对每一章组卷, 试题正文、类型、分值、难度等信息对组卷者是屏蔽的。这种组卷方式是一种完全的随机组卷模式, 试题的针对性很弱。精细组卷:组卷者能针对章节、类型、难易程度可以有选择性的组题。是一种半开放的组题模式, 所组试题有一定程度的针对性。模板组卷:标准组卷根据个人建立的各种模版而组题的, 可以分为专科、本科和自定义三个层次共, 其中专科和本科层次又可分为期中考试和期末考试, 在自定义层次中可以分为4个自定义试题卷模板。快速组卷:快速组卷是根据试题的分布情况按均匀分布和加权分布概率快速组题。 (2) 试卷参数。如何评价一套试题的相对指标和绝对指标是评价一套试题的科学依据, 通过以上的主题方式得到的试卷不是最终的考试试卷, 必须检测以下几个指标:绝对指标有:试卷难度系数、试题覆盖率, 卷面期望成绩;相对指标有:与前期试卷的重复率、相似度等。通过这些指标, 极大程度上提高了试题质量, 比如:试题在五年内不能重复, 看重复率指标即可得到。如果在命题A、B卷时, 为了使得两套试题考点和内容基本一致, 查看试题相似度便可知晓。 (3) 试卷生成。按预定要求自动生成试卷, 同时提供试卷对应的答案。可以切换到WORD状态打印界面对这份自动生成的试卷进行修改, 试卷格式可自由选择的按大类排序或不按大类排序;可以生成普通试卷和密封试卷格式, 还可以生成共教师改卷的带解题过程评分标准。还可以生成试卷分析表等。试题库经评审、认定还可以保存为在数据库中, 入库后, 就成为相对稳定的教学资源。

4.该试题库的功能总结。 (1) 本试题库生成系统适用于理工科大、中专学校;中、小学等单位和教师个人试题库生成。系统具有多种组题方式和试题进行分析的常用指标。 (2) 方便灵活的组卷。能同时组A、B卷, 保证了试题的难度、广度等参数, 方便的打印功能等。 (3) 本系统对教师是完全开放的, 方便教师不断添加、更新试题, 动态调整试题参数, 改变以往“一成不变”的试题库模式。 (4) 试题可在WORD状态供使用者二次编辑。 (5) 系统管理员能任意添加非管理员用户, 各用户相对独立。 (6) 历史试卷库可长期保存试题卷供日后查阅和对比。 (7) 标准Windows安装、卸载和帮助模式。 (8) 采用了窗口编程模式, 适应于当前个人计算机的操作系统。 (9) 采用了防盗版、防拷贝技术, 定期严整密码等措施。各正版用户之间可以信息共享。 (10) 本《试题库生成系统》移植性极好, 能方便的移植到其他课程, 方便教师为教师解除出题的烦恼。

为了有效检验电工学课程的教学质量, 促进教学水平的提高, 我们建立了电工学课程的试题库。试题库使用了3年, 涉及学生近9000人, 结果良好。但是, 我们知道, 试题库建设是一个动态的完善过程, 随着教学计划的调整、课程体系的改革以及教学内容的增减, 试题库也需要不断的充实、修改。由于篇幅限制, 关于试题库中的一些细致的参数没有在文中体现。

参考文献

[1]赵赟昀.对体育院校试题库建设的现实思考[J].哈尔滨体育学院学报, 2009, (27) .

[2]史保怀.高等学校学科试题库建设的实践与研究[J].陕西教育学院学报, 2005, (21) .

电工学下教案 第4篇

关键词：中职；工学结合；电工校本教材；跨界

随着经济的不断发展，企业和社会对职业学校人才培养提出了更高的要求，传统的学科课程和技能培训课程已经显得力不从心：首先，学科课程只是按照知识系统性机械地把学习理解为学习书本知识的过程，忽视专业知识与工作的联系，难以实现知识学习向能力学习的迁移；其次，传统技能培训课程孤立地培训操作技能技巧，不能将其整体化地与综合工作任务相链接。因此，教育与职业之间便是一个断层（如图1所示）。因此，必须到企业找到课程的平台，找到学校和企业的桥梁，改革传统的教学模式，开发适合当代中职生需求的教材。

一、教材开发前的企业专业调研

任何一种课程的开发，都不可能脱离现实企业工作岗位对专业人员的需求，否则就失去了存在的价值。教材开发前的企业调研要求参与课程开发的专业教师对本专业的毕业生未来可能从事的工作的性质、任务、责任，以及技能和素质要求进行全面、系统的调查与分析，形成完整的调查报告，从宏观上把握行业企业的人才需求和职业教育现状。

二、召开专家调研会

（一）确定本专业工作任务。

职业工作任务的构建来源于企业实践，它对人的职业成长起到关键作用，与企业的实际工作任务不一定一一对应，也不一定完全是再现实际生产中经常出现的具体工作任务、环节或步骤。邀请企业专家座谈，召开研讨会，根据市场调研结果和学校的实际情况客观地对教材的内容及实训项目做出准确的定位和适当的调整，制定出适合本专业的知识能力体系的工作任务，工作任务的制定要有典型性。例如维修电工实践专家列出有体表性的工作任务分别为：一个车间的照明线路改造、居室照明线路的维修、居室照明与动力线路的安装等，则典型工作任务可归纳为——“室内综合布线”（如图2所示），即通过一个载体完成理论、实践的一体化整合。

（二）确定学生工作能力。

明确了一个岗位的工作任务，也就明确了它的职业能力。以工作任务为中心组织课程，就可以达到有效培养职业能力的目的。然而实际情况很可能是，学生围绕着工作任务零散地学了很多知识、技能，职业能力却并没有得到有效培养，学生就业后仍然不能完整地完成一项工作任务。在现实中我们常常遇到这种情况：学生在学校中学得不错，但进入企业却很难适应岗位需求，例如：在工学结合下厂实训中，很多制冷专业学生竟然不会用冲击钻，更不会用安全带，这种情况让学校的教学显得很尴尬。因此，在开发此校本课程时，我们要认真思考工作任务应培养学生哪方面的工作能力。笔者认为，对于电工课程，应要求学生达到的工作能力包括：元器件的检测、电路安装、简单电路设计、电路分析与调试、产品营销、设备维护等几大能力。

三、课程实施项目的构建

在分别从岗位、任务和能力三个角度对职业教育课程进行定位后，接下来的问题是如何依据这些定位设计课程的项目体系，把前期的开发成果转化成可实施的课程项目。项目的设计要综合考虑运用的理论及技能知识，主要有以下几个方面：

（一）与课程目标的定位是否相适应。

中职学校的目标定位是培养简单型经验型人才，那么项目设计的难度应当与这一目标定位相适应，尤其要考虑中、高职之间的差距。即使是同样的课程名称，在中、高职的目标定位也是不相同的，其项目的难度也应当有显著区分。比如基尔霍夫这部分内容，中、高职都开设有这一章节，如果均以理论推导为主要设计思路，那么对于中职生就会显得枯燥乏味。

（二）项目之间能否形成一定的逻辑关系。

学科课程并非课程的唯一模式，但是在打破一个体系的同时，必须建立另一个体系，否则将导致学生认知结构的混乱。围绕着项目来组织课程，那么就必须在项目之间形成某种逻辑关系。项目逻辑关系的构建必须紧紧依据相应职业领域的工作逻辑，这样才能有效地培养学生的职业能力。比如在电工课程中，如果设计的前一个项目是万用表，紧接着下一个项目则是利用万用表进行的电压或电流等的测量，这样学生学习的知识及技能就能始终贯穿在一起。

（三）项目能否有效地激发学生的学习兴趣。

项目要尽量来源于实际工作情境，有效地培养学生的实际工作能力，但在这一前提下，如能开发有利于激发学生学习兴趣的项目，将达到更好的教学效果。

（四）项目的能力训练价值如何。

项目课程的一大特色是以项目活动为主要学习方式，通过大量精心设计的项目活动，真正发展学生的职业能力。然而从总体上看，现有项目的能力训练价值需要提高：项目课程必须根据学校现有情况对教材进行再次深度处理。

（五）项目在教学中是否具有可操作性。

无论多么巧妙、多么有学习价值的项目，如果在教学中无法执行，比如学校无法购买所需要的设备，也无法从企业获得相应支持，那么这种项目都是无效的。所以，应当尽可能设计易于操作、可能操作的项目。

（六）确定项目中的知识。

项目教学实施方案必须认真研究每个项目应当让学生学习哪些知识，项目中知识选择的基本依据是课程标准中的“知识内容与要求”。“技能内容与要求”则主要体现在项目的教学目标和具体活动过程中，实践知识是能直接产生技能的知识，因此，有了足够的实践知识，加上恰当的训练，就可以有效地培养学生的职业能力。

总之，项目的设计应力求使学生达到从“手把手教”到“放开手教”，再到“不用教”，寻求真正意义上思维方式的迁移，让学生真正感受到“做中学，学中做”的乐趣和成功感。以电工校本教材为例，笔者将其分为7个章节34个项目，以第三章“直流电路”为例的项目设计如下：

四、合理设计项目中的各个环节

在一本教材中，项目的设计是非常重要的，而各个项目环节的设计也同样重要，以“直流电路”中的第一个项目“电阻的串联的特点”环节设计为例：①任务目标；②任务描述；③理论提升；④任务分析；⑤任务实施；⑥总结归纳；⑦任务延伸；⑧巩固提高；⑨反馈评价

五、课程的质量监控与评价

要想实现以上目标，必须发挥每个教师的积极性和创造性，赋予教师更多的自主权和参与权，这不仅是高质量课程的标志，也是提高课程质量的有效手段，其关键是建立科学的课程质量监控与评价体系，具体办法如下：每个项目完成后，可采取学生与学生之间，小组与小组之间的相互考核与评价；考评项目可分为出勤、劳动纪律、工作态度、团队合作能力、任务完成情况、是否遵守8S管理等；理论知识可采用考试形式进行；小组上台展示交流等。

实施监控与评价的主要功能是：帮助提高课程质量；考核和检查课程的实施情况；确定阶段性成果和存在的问题；为学校和学生的可持续发展创造条件。

（作者单位：佛山市华材职业技术学校）

参考文献：

[1]周明星，张柏清.创新教育模式全书[M].北京：北京教育出版社，1999.

[2]戴士弘，毕容.高职教改课程教学设计案例集[M].北京：清华大学出版社，2007.

[3]姜大源.职业教育学研究新论[M].北京：教育科学出版社，2007.

[4]姜大源.当代德国职业教育主流教学思想研究：理论、实践与创新[M].北京：清华大学出版社，2007.

电工学第九次课教案 第5篇

焦作市技师学院—电气工程系

【组织教学】

1、检查班级学生出勤情况，查看教具是否完备，安定课堂秩序，集中学生注意力,准备上课。

2、展示教学目标，板书教学目标、重难点。【知识回顾】8分钟

1、人们对磁场的研究，开始是如何想象研究磁场的？又是如何规定磁场的方向？

2、有人说：“磁感应线始于N极，止于S极”。这种说法全面吗？

4、“磁场对通电线圈的作用”这一知识，它在实际生产中都有那些重要应用？可举例说明。

【新课引入】：上节学习了电流能产生磁场，即“电能生磁”，反过来磁是否能生电呢？——这就是本节要学习的重要知识。英国物理学家法拉第通过多年的实验探索，终于找到了答案。那么法拉第是通过怎样的实验，在导体中，就产生“电”呢？请同学们看下面实验。【新课内容】

§3-2电磁感应定律

一、电磁感应现象——实验研究15分钟

1、如下图3-13所示：用一个空心螺线管，在它的两端接入检流计P。

教案续页

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做法（1）：用一条形磁铁迅速插入线圈（即通过线圈的磁通增加）时，检流计指针发生偏转，这说明线圈中有电流的产生。

上面这种利用磁场产生电流的现象叫做电磁感应现象，产生的电流叫感应电流，产生感应电流的电动势叫感应电动势。

做法（2）当将磁铁迅速从线圈中抽出（即通过线圈的磁通减少）时，检流计指针反偏，说明感应电流的方向与此有关。

做法（3）当磁铁插入或抽出的速度越快，指针偏转越大，说明感应电流的大小与磁通的变化快慢有关。

做法（4）磁铁进入线圈后静止不动（即通过线圈的磁通不变）时，检流计指针不动，上面不产生感应电流。

以上实验说明，当穿过闭合回路的磁通量发生变化时，闭合回路中将产生感应电动势和感应电流。2，拉第电磁感应定律

科学家法拉经过了大量的实验，得出了线圈中感应电动势大小的相关规律。

其内容是：线圈中的感应电动势的大小与穿越同一线圈的磁通量变化率（即变化快慢）成正比，这一规律叫做法拉第电磁感应定律。

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焦作市技师学院—电气工程系

3、楞次定律

引入：线圈中的感应电动势或感应电流的方向如何呢？怎样判断呢？

科学家楞次总结出了其中规律。

其内容是：当闭合线圈中磁通量发生变化时，将会产生感生电流，感应电流的磁场方向总是阻碍原磁通量的变化。这就是楞次定律

要结合图3-13的实验研究“做法1-2”具体事例讲解。然后总结如下：

具体说，当线圈中的磁通量要增加时，感生电流就要产生一个磁场去阻碍它增加（感应电流产生的磁通与原磁通方向相反）；当线圈中的磁通要减少时，感生电流所产生的磁场就阻碍它减少（感应电流产生的磁通与原磁通方向相同）。

用楞次定律判断感应电动势或感应电流方向的步骤：

（1）首先判定原磁通的方向及其变化趋势（即增加还是减少）。（2）根据楞次定律即感应电流的磁场（俗称感生磁场）方向永远与原磁通变化趋势相反的原则，确定感生电流的磁场方向。

（3）根据感生磁场的方向，用安培定则（右手定则）就可判断出感应电动势或感应电流的方向。

二、直导体切割磁力线产生感应电动势10分钟

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焦作市技师学院—电气工程系

1、实验如图3—10所示：一根直导体AB放在均匀磁场中，用连接导线与检流计构成闭合回路。

图3--10 电磁感应

当导体AB在磁场中沿着与磁感应线垂直的方向向前运动时，检流计指针发生偏转，向后运动时，检流计指针反向偏转，并且导体运动速度越快，指针偏转越大。

当导体AB不动或在磁场中沿着与磁感应线平行的方向上下运动时，检流计指针不动。

从上面的实验可以看出，当导体作切割磁感应线运动时，导体中就有电流产生，这是另一种电磁感应现象。

当上面导体构成闭合回路时，则回路中就有感应电流，这就是感应电流产生的条件。

2、感应电动势的方向 导体作切割磁感应线运动所产生的感应电

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动势的方向，可用右手定则来判定，如图2--11所示。将右手伸平，使拇指和四指垂直且在一个平面内，让磁感应线垂直穿入手心，拇指指向导体运动方向，则四指所指方向就是感应电动势的方向。

【课堂小结】

1、什么是电磁感应现象？

2、法拉第电磁感应定律

3、理解楞次定律，会判断感应电流的方向。

4、理解直导体作切割磁感应线运动所产生的感应电动势，学会用右手定则来判定其方向。

5、什么是自感？

电工教案 第6篇

正弦交流电路的基本概念和基本定律

第一节

正弦量

在生产和生活中使用的电能，几乎都是交流电能，即使是电解、电镀、电讯等行业需要直流供电，大多数也是将交流电能通过整流装置变成直流电能。在日常生产和生活中所用的交流电，一般都是指正弦交流电。因为交流电能够方便地用变压器改变电压，用高压输电，可将电能输送很远，而且损耗小；交流电机比直流电机构造简单，造价便宜，运行可靠。所以，现在发电厂所发的都是交流电，工农业生产和日常生活中广泛应用的也是交流电。

交流电与直流电的区别在于：直流电的方向、大小不随时间变化；而交流电的方向、大小都随时间作周期性的变化，并且在一周期内的平均值为零。图示为直流电和交流电的电波波形。

直流电和交流电的电波波形图

正弦电压和电流等物理量，常统称为正弦量。正弦量的特征表现在变化的快慢、大小及初始值三个方面，而它们分别由频率（或周期）、幅值（或有效值）和初相位来确定。所以频率、幅值和初相位就称为确定正弦量的三要素。

正弦交流电的基本特征和三要素

下面以电流为例介绍正弦量的基本特征。依据正弦量的概念，设某支路中正弦电流i在选定参考方向下的瞬时值表达式为

iImsin(t)

1．瞬时值、最大值和有效值

正弦交流电随时间按正弦规律变化，某时刻的数值不一定和其它时刻的数值相同。我们把任意时刻正弦交流电的数值称为瞬时值，用小写字母表示，如i、u及e表示电流、电压及电动势的瞬时值。瞬时值有正、有负，也可能为零。

最大的瞬时值称为最大值（也叫幅值、峰值）。用带下标的小写字母表示。如Im、Um及Em分别表示电流、电压及电动势的最大值。最大值虽然有正有负，但习惯上最大值都以绝对值表示。

正弦电流、电压和电动势的大小往往不是用它们的幅值，而是常用有效值来计量的。某一个周期电流i通过电阻R在一个周期T内产生的热量，和另一个直流电流通过同样大小的电阻在相等的时间内产生的热量相等，那么这个周期性变化的电流i的有效值在数值上就等于这个直流I。规定，有效值都用大写字母表示，和表示直流的字母一样。

周期电流的有效值

I1T

当周期电流为正弦量时，可得

IT0idt

2Im2

正弦电压和正弦电动势可得

UUm2

Em2

E一般所讲的正弦电压或电流的大小，例如交流电压380V或者220V，都是指它的有效值。一般交流电流表和电压表的刻度也是根据有效值来定的。

例1 已知某交流电压为u220多少？

解：最大值

Um220UUm22V311.1V

2sintV，这个交流电压的最大值和有效值分别为

22022V220V

有效值

2．频率与周期

正弦量变化一次所需的时间（秒）称为周期T。每秒内变化的次数称为频率f，它的单位是赫兹（Hz）。

正弦电流波形图

频率是周期的倒数，即

f1T

在我国和大多数国家都采用50Hz作为电力标准频率，有些国家（如美国、日本等）采用60Hz。这种频率在工业上应用广泛，习惯上称为工频。通常的交流电动机和照明负载都用这种频率。

正弦量变化的快慢除用周期和频率表示外，还可用角频率ω来表示，它的单位是弧度/秒（rad/s）。角频率是指交流电在1秒钟内变化的电角度。如果交流电在1秒钟内变化了1次，则电角度正好变化了2π弧度，也就是说该交流电的角频率ω=2π弧度/秒。若交流电1秒钟内变化了f次，则可得角频率与频率的关系式为

2πf2T

上式表示T，f，ω三个物理量之间的关系，只要知道其中之一，则其余均可求出。

例2 已知某正弦交流电压为u311sin314tV，求该电压的最大值、频率、角频率和周期各为多少？

解：由题可知：

Um311V

314rad/s

f2π31423.14Hz50Hz

T1f150s0.02s

3．初相

(t)称为正弦量的相位角或相位，它反映出正弦量变化的进程。当相位角随时间连续变化时，正弦量的瞬时值随之作连续变化。t=0时的相位角称为初相位角或初相位。就是这个电流的初相。规定初相的绝对值不能超过π。

在一个正弦交流电路中，电压u和电流i的频率是相同的，但初相不一定相同，如图所示。图中u和i的波形可用下式表示

uUmsin(tu)

iImsin(ti)

它们的初相位分别为u和i。

u和i的相位不相等

两个同频率正弦量的相位角之差或初相位角之差，称为相位差，用表示。图中电压u和电流i的相位差为

(tu)(ti)ui

当两个同频率同正弦量的计时起点改变时，它们的相位和初相位即跟着改变，但是两者之间的相位差仍保持不变。

由图正弦波形可见，因为u和i的初相位不同，所以它们的变化步调是不一致的，即不是同时到达正的幅值或零值。图中，u＞i，所以u较i先到达正的幅值。这时我们说，在相位上u比i超前角，或者说i比u滞后角。

初相相等的两个正弦量，它们的相位差为零，这样的两个正弦量叫做同相。同相的两个正弦量同时到达零值，同时到达最大值，步调一致。如图中的i1和i2。

相位差为180的两个正弦量叫做反相。如图中的i1和i3。

由波形图可以看出，正弦量的最大值（有效值）反映正弦量的大小，角频率（频率、周期）反映正弦量变化的快慢，初相角反映分析正弦量的初始位置。因此，当正弦交流电的最大值（有效值）、角频率（频率、周期）和初相角确定时，正弦交流电才能被确定。也就是说这三个量是正弦交流电必不可少的要素，所以我们称其为正弦交流电的三要素。只有这三个要素确定之后，才能确定正弦量。

例3 已知某正弦电压在t0时为1102V，初相角为30，求其有效值。解：此正弦电压表达式为

uUmsin(t30)

当t0时，u(0)Umsin30

Umu(0)sin301100.52V2202V所以

其有效值为

UUm222022V220V

第二节 正弦量的相量表示法

在上一节中我们已经看到，正弦量可以用解析式来表示，如iImsin(ti)、uUmsin(tu)，还可以用波形图表示。

此外，正弦量还可以用相量来表示。相量表示法的基础是复数，就是用复数来表示正弦量。

一、复数

1．复数的实部、虚部和模

1叫虚单位，数学上用i来代表它，因为在电工中i代表电流，所以改用j代表虚单位，即j1

有向线段的复数表示

令一直角坐标系的横轴表示复数的实部，称为实轴，以+1为单位；纵轴表示虚部，称为虚轴，以+j为单位。实轴与虚轴构成的平面称为复平面。复平面中有一有向线段A，其实部为a，其虚部为b，如图所示，于是有向线段A可用下面的复数表示为

A=a+jb

由图可见，rab2

2r表示复数的大小，称为复数的模。有向线段与实轴正方向间的夹角，称为复数的幅角，用表示，规定幅角的绝对值小于180。

2．复数的表达方式

arctanba

s和brsin 因为

arco所以该式称为复数的直角坐标式。此式还可以写为

Arej

该式称复数的指数形式。在工程上常常写为

Ar

该式称为复数的极坐标形式。

因此，一个复数可用上述几种复数式来表示，可以相互转换。复数的加减运算可用直角坐标式，复数的乘除运算可用指数式或极坐标式。

实数和虚数可以看成复数的特例：实数是虚部为零、幅角为零或180的复数，虚数是实部为零、幅角为90或90的复数。

实部相等、虚部大小相等而异号的两个复数叫做共轭复数。用A*表示A的共轭复数，则有

A=a+jb

A*=a-jb

例4 写出下列复数的直角坐标形式

（1）548

（2）190

（3）5.590

（4）22180 解：（1）548=5cos48+j5sin48=3.35+j3.72（2）190=cos90+jsin90=j（3）5.590=5.5cos(-90)+ j5.5sin(-90)=-j5.5（4）22180=22cos180+22sin180=-22

例5 写出下列复数的极坐标形式

（1）3+j4

（2）j5

（3）-4+j3

（4）10 解：（1）

rab22=34225

arctan53.1334

所以

3+j4=553.13（2）

r5

（3）

r2arctan5090

所以

j5=590

ab2=(4)334225

arctan36.47

所以

-4+j3=536.47（4）

r10

arctan0100

所以

10=100

二、复数的运算 1．复数的加减

若两个复数相加减，可用直角坐标式进行。如：

A1=a1+jbA2=a2+jb2

则

A1±A2=（a1+jb1）±（a2+jb2）=（a1±a2）+j（b1±b2）

即几个复数相加或相减就是把它们的实部和虚部分别相加减。

复数与复平面上的有向线段（矢量）对应，复数的加减与表示复数的有向线段（矢量）的加减相对应，并且复平面上矢量的加减可用对应的复数相加减来计算。见图，矢量A1、A2各与复数A1=a1+jb1、A2=a2+jb2相对应，把两个矢量按平行四边形法则相加，所得的矢量A1+A2与两个复数之和A1+A2=（a1+a2）+j（b1+b2）相对应。按A1-A2= A1+（-A2），把矢量A1和（-A2）用平行四边形法则相加，所得的矢量A1-A2与两个复数之差A1-A2=（a1-a2）+j（b1-b2）相对应。

矢量和与矢量差

2．复数的乘除

两个复数进行乘除运算时，可将其化为指数式或极坐标式来进行。如

A1=a1+jb1=r1A2=a2+jb2 =r22 则

A1²A2=r11²r22=r1²r2(12)

(4.17)

A1A2r11r22jr1r2(12)

如将复数A1rej乘以另一个复数e，则得

ejA2=rej=rej()

即复数A2的大小仍为r，但幅角变为()，可见一个复数乘上模为

1、幅角为的复数，就相当于将原复数所对应的矢量逆时针旋转了角，就是矢量A2比矢量A1超前了角。

同理，如以e-j除复数A1rej，则得

A3=rej()

即使原矢量顺时针旋转了角。就是矢量A3比矢量A1滞后了角。当=±90时，则

ej90cos90jsin90j

因此任意一个相量乘上+j后，即逆时针（向前）旋转了90；乘上-j后，即顺时针（向后）旋转了90。所以j称为旋转90的旋转因子。

在三相电路的分析计算中，常引用120这个旋转因子。

三、相量

1．相量法的定义

在正弦交流电路中，用复数表示正弦量，并用于正弦交流电路分析计算的方法称为相量法。

设有一正弦电压uUmsin(t)，其波形如图右边所示，左边是一旋转有向线段A，在直角坐标系中。有向线段的长度代表正弦量的幅值Um，它的初始位置（t=0时的位置）与横轴正方向之间的夹角等于正弦量的初相位，并以正弦量的角频率作逆时针方向旋转。可见，这一旋转有向线段具有正弦量的三个特征，故可用来表示正弦量。正弦量在某时刻的瞬时值就可以由这个旋转有向线段于该瞬时在纵轴上的投影表示出来。例如，在t=0时，u0Umsin；在t=t时，u1Umsin(t1)。

1用正弦波形和旋转有向线段来表示正弦量

正弦量可用旋转有向线段表示，而有向线段可用复数表示，所以正弦量也可用复数来表示。如果用复数来表示正弦量的话，则复数的模即为正弦量的幅值或有效值，复数的幅角即为正弦量的初相位。

2．正弦量的相量表达式

为了与一般的复数相区别，我们把表示正弦量的复数称为相量，并在大写字母上打“”，于是表示正弦电压uUmsin(t)的相量为

U(cosjsin)UeUmmm或

UU(cosjsin)UejjUm

U

Um是电压的幅值相量，U是电压的有效值相量。注意，相量只是表示正弦量，而不是等于正弦量。另外，图中的旋转有向线段是初始位置的有向线段，表示它的复数只有两个特征，即模和幅角。

按照正弦量的大小和相位关系用初始位置的有向线段画出的若干个相量的图形，称为相量图。在相量图上能形象地看出各个正弦量的大小和相互间的相位关系。例如，在前图中用正弦波形表示的电压u电流i两个正弦量，在式uUmsin(tu)和

比电流iImsin(ti)中是用解析式表示的，如用相量图表示则如图所示。电压相量U相量I超前角，也就是正弦电压u比正弦电流i超前角。

电压和电流的相量图

只有正弦周期量才能用相量表示，相量不能表示非正弦周期量。只有同频率的正弦量才能画在同一相量图上，不同频率的正弦量不能画在一个相量图上，否则就无法比较和计算。

由上可知，表示正弦量的相量有两种形式：相量图和复数式（相量式）。例6 试写出表示uA220uC2202sin314tV，uB2202sin(314t120)V和2sin(314t120)V的相量，并画出相量图。

解：分别用有效值相量UA、UB和UC表示正弦电压uA、uB和uC，则

UA=2200220V

UB=220120220(12j32)V

13120220(j)VUC=22022

相量图如图所示。

第三节

电感元件与电容元件

一、电容元件的图形、文字符号

实际电容器是由两片金属极板中间充满电介质（如空气、云母、绝缘纸、塑料薄膜、陶瓷等）构成的。在电路中多用来滤波、隔直、交流耦合、交流旁路及与电感元件组成振荡回路等。电容器又名储电器，在电路图中用字母“C”表示，电路图中常用电容器的符号如图所示。

电容器的SI单位是法拉，简称法，通常用符号“F”表示。常用的单位还有“μF”“pF”，它们的换算关系如下：

1F=106μF =1012 pF 电容元件是从实际电容器抽象出来的理想化模型，是代表电路中储存电能这一物理现象的理想二端元件。当忽略实际电容器的漏电电阻和引线电感时，可将它们抽象为仅具有储存电场能量的电容元件。

二、电容元件的特性

在电路分析中，电容元件的电压、电流关系是十分重要的。当电容元件两端的电压发生变化时，极板上聚集的电荷也相应地发生变化，这时电容元件所在的电路中就存在电荷的定向移动，形成了电流。当电容元件两端的电压不变时，极板上的电荷也不变化，电路中便没有电流。

当电压、电流为关联参考方向时，线性电容元件的特性方程为：

iCdudt

它表明电容元件中的电流与其端钮间电压对时间的变化率成正比。比例常数C称为电容，是表征电容元件特性的参数。当u的单位为伏特(V)，i的单位为安培(A)时，C的单位为法拉，简称法(F)。习惯上我们常把电容元件简称为电容，所以“电容”这个名词，既表示电路元件，又表示元件的参数。

本书只讨论线性电容元件。线性电容元件在电路图中用图示的符号表示。

若电压、电流为非关联参考方向，则电容元件的特性方程为：

iCdudt

从上两式很清楚地看到，只有当电容元件两端的电压发生变化时，才有电流通过。电压变化越快，电流越大。当电压不变（直流电压）时，电流为零。所以电容元件有隔直通交的作用。而且，电容元件两端的电压不能跃变，这是电容元件的一个重要性质。如果电压跃变，则要产生无穷大的电流，对实际电容器来说，这当然是不可能的。

在u、i关联参考方向下，线性电容元件吸收的功率为：

puiCududt

在t时刻，电容元件储存的电场能量为：

W（t）C12Cu（t）

2该式表明，电容元件在某时刻储存的电场能量只与该时刻电容元件的端电压有关。当电压增加时，电容元件从电源吸收能量，储存在电场中的能量增加，这个过程称为电容的充电过程。当电压减小时，电容元件向外释放电场能量，这个过程称为电容的放电过程。电容在充放电过程中并不消耗能量。因此，电容元件是一种储能元件。

在选用电容器时，除了选择合适的电容量外，还需注意实际工作电压与电容器的额定电压是否相等。如果实际工作电压过高，介质就会被击穿，电容器就会损坏。

三、电感元件

1.电感元件的图形、文字符号

实际电感线圈就是用漆包线或纱包线或裸导线一圈靠一圈地绕在绝缘管上或铁芯上而又彼此绝缘的一种元件。在电路中多用来对交流信号进行隔离、滤波或组成谐振电路等。电感线圈简称线圈，在电路图中用字母“L”表示，电路图中常用线圈的符号如图所示。

电感线圈是利用电磁感应作用的器件。在一个线圈中，通过一定数量的变化电流，线圈产生感应电动势大小的能力就称为线圈的电感量，简称电感。电感常用字母“L”表示。

电感的SI单位是亨利，简称亨，通常用符号“H”表示。常用单位还有“μH”“mH”，它们的换算关系如下：

1H=106μH =103 mH 电感元件是从实际线圈抽象出来的理想化模型，是代表电路中储存磁场能量这一物理现象的理想二端元件。当忽略实际线圈的导线电阻和线圈匝与匝之间的分布电容时，可将其抽象为仅具有储存磁场能量的电感元件。2．电感元件的特性

任何导体当有电流通过时，在导体周围就会产生磁场；如果电流发生变化，磁场也随着变化，而磁场的变化又引起感应电动势的产生。这种感应电动势是由于导体本身的电流变化引起的，称为自感。

自感电动势的方向，可由楞次定律确定。即当线圈中的电流增大时，自感电动势的方向和线圈中的电流方向相反，以阻止电流的增大；当线圈中的电流减小时，自感电动势的方向和线圈中的电流方向相同，以阻止电流的减小。总之当线圈中的电流发生变化时，自感电动势总是阻止电流的变化。

自感电动势的大小，一方面取决于导体中电流变化的快慢，另一方面还与线圈的形状、尺寸、线圈匝数以及线圈中介质情况有关。

当电压、电流为关联参考方向时，线性电感元件的特性方程为：

uLdidt

它表明电感元件端钮间的电压与它的电流对时间的变化率成正比。比例常数L称为电感，是表征电感元件特性的参数。当u的单位为伏特(V)，i的单位为安培(A)时，L的单位为亨利，简称亨(H)。习惯上我们常把电感元件简称为电感，所以“电感”这个名词，既表示电路元件，又表示元件的参数。

本书只讨论线性电感元件。线性电感元件在电路图中用图示的符号表示。

若电压、电流为非关联参考方向，则电感元件的特性方程为：

uLdidt

从上式可得，只有当电感元件中的电流发生变化时，元件两端才有电压。电流变化越快，电压越高。当电流不变（直流电流）时，电压为零，这时电感元件相当于短路。并且，电感元件中的电流不能跃变，这是电感元件的一个重要性质。如果电流跃变，则要产生无穷大的电压，对实际电感线圈来说，这当然是不可能的。

在u、i关联参考方向下，线性电感元件吸收的功率为：

puiLididt

在t时刻，电感元件储存的磁场能量为：

W（t）L12Li（t）

2该式表明，电感元件在某时刻储存的磁场能量只与该时刻电感元件的电流有关。当电流增加时，电感元件从电源吸收能量，储存在磁场中的能量增加；当电流减小时，电感元件向外释放磁场能量。电感元件并不消耗能量，因此，电感元件也是一种储能元件。在选用电感线圈时，除了选择合适的电感量外，还需注意实际的工作电流不能超过其额定电流。否则，由于电流过大，线圈发热而被烧毁。

第四节 电阻元件的交流电路

分析各种交流电路时，必须首先掌握单一理想元件电路中电压与电流的关系，它们之间的相量运算和相量图，以及对其功率和能量的分析。其它各种类型的交流电路无非是这些单一理想元件的不同组合而已。

纯电阻电路是最简单的交流电路，如图所示。在日常生活和工作中接触到的白炽灯、电炉、电烙铁等，都属于电阻性负载，它们与交流电源连接组成纯电阻电路。

纯电阻元件交流电路

在电阻R两端加上正弦电压u时，电阻中就有正弦电流i通过。假设电阻两端的电压与电流采用关联参考方向。为了分析方便起见，选择电压经过零值将向正值增加的瞬间作为计时起点，即设电阻两端电压为

u(t)Umsint

则

i(t)u(t)RUmRsintImsint

比较电压和电流的关系式可见：电阻两端电压u和电流i的频率相同，电压与电流的有效值（或最大值）的关系符合欧姆定律，而且电压与电流同相（相位差0）。它们在数

IUR 值上满足关系式

URI

或

表示电阻电压、电流的波形如图所示。

电阻电压电流的波形图

如用相量表示电压与电流的关系，则为

UeUj0U0

Iej0I0 IUUj0eRII

RI

或

U此即欧姆定律的相量表示式。它不仅表明了电压和电流之间的幅值（有效值）关系，而且还包含电压和电流之间的相位关系。电阻元件的电流、电压相量图如图所示。

电阻电路电压与电流的相量图

电阻元件的功率 1）瞬时功率

在纯电阻交流电路中，当电流i流过电阻R时，电阻上要产生热量，把电能转化为热能，电阻上必然有功率消耗。由于流过电阻的电流和电阻两端的电压都是随时间变化的。所以电阻R上消耗的功率也是随时间变化的。电阻中某一时刻消耗的电功率叫做瞬时功率，它等于电压u与电流i瞬时值的乘积，并用小写字母p表示。即

ppRuiUmImsint UmIm1cos2t22

UI(1cos2t)

上式表明：在任何瞬时，恒有p≥0，说明电阻只要有电流就消耗能量，将电能转为热能，它是一种耗能元件。下图表示了瞬时功率随时间变化的规律。由于电阻电压与电流同相，所以当电压、电流同时为零时，瞬时功率也为零；电压、电流到达最大值时，瞬时功率达最大值。

电阻元件瞬时功率的波形图

2）平均功率

瞬时功率虽然表明了电阻中消耗功率的瞬时状态，但不便于表示和比较大小，所以工程中常用瞬时功率在一个周期内的平均值表示功率，称为平均功率，用大写字母P表示。由

UmImUIIR2U2图所见：

P2R

表达方式与直流电路中电阻功率的形式相同，但式中的U、I不是直流电压、电流，而是正弦交流电的有效值。

例7 图4.14电路中，R10，uR102sin(t30)V，求电流i的瞬时值表达式，相量表达式和平均功率P。

解：由uR102sin(t30)V得

1030URV

U1030IR130R10A

i2sin(t30)

PURI10110W

第五节 电感元件的交流电路

1．元件的电压和电流关系

若把线圈的电阻略去不计，则线圈就仅含有电感，这种线圈被认为是纯电感线圈。如图所示。实际上线圈总是有些电阻的。

当线圈中通过交流电流i时，就产生自感电动势eL来反抗电流的变化。由基尔霍夫电压定律可知在任一瞬时总有

uLeL

eLLdidt

didt

因为

所以

设电路正弦电流为

uLeLLiImsint

在电压、电流关联参考方向下，可知电感元件两端电压为

uLdidtLImcost

LImsin(t90)

Umsin(t90)

比较电压和电流的关系式可见：电感两端电压u和电流i也是同频率的正弦量，电压的相位超前电流90°，电压与电流在数值上满足关系式

UmUmLIm

或

ImUIL

表示电感电压、电流的波形如图所示。

电感元件电压与电流的波形图

2．感抗的概念

上式中电感电压有效值（或最大值）与电流有效值（或最大值）的比值为ωL，它的单位是欧姆。当电压U一定时，ωL越大，则电流I越小。可见电感具有对交流电流起阻碍作用的物理性质，所以称为感抗，用XL表示，即

XL＝L＝2fL

感抗是交流电路中的一个重要概念，它表示线圈对交流电流阻碍作用的大小。从XL=2πfL可知，感抗的大小与线圈本身的电感量L和通过线圈电流的频率有关。f越高，XL越大，意味着线圈对电流的阻碍作用越大；f越低，XL越小，即线圈对电流的阻碍作用也越小。当f=0时XL=0，表明线圈对直流电流相当于短路。这就是线圈本身所固有的“直流畅通，高频受阻”作用。由于这个特性，电感线圈在电子及电工技术中有广泛的应用。

如用相量表示电压与电流的关系，则为

UeUj90U90

Iej0I0 IUUj90ejXLII

或

UjXLIjLI

上式表示电压的有效值等于电流的有效值与感抗的乘积，相位上电压比电流超前90°。

电感元件的电压、电流相量图如图所示。

3．电感元件的功率

1）瞬时功率

知道了电压u和电流i的变化规律和相互关系后，便可找出瞬时功率的变化规律，即 ppLuiUmsin(t90)Imsint12UmImsin2t

UIsin2t

由式可见，电感元件的瞬时功率pL仍是一个按正弦规律变化的正弦量，只是变化频率是电源频率的两倍。其功率曲线如图所示。

纯电感电路瞬时功率的波形图

从功率波形图可看出，正弦交流电路中的理想电感不断地与电源进行能量交换，但却不消耗能量。

2）平均功率

纯电感条件下电路中仅有能量的交换而没有能量的损耗。电感元件的平均功率为

PL0

纯电感L虽不消耗功率，但是它与电源之间有能量交换。工程中为了表示能量交换的规模大小，将电感瞬时功率的最大值定义为电感的无功功率，简称感性无功功率，用QL表示。即

QLUIIXL2U QL的基本单位是乏（var）。

XL

无功功率并不是“无用”的功率，它的含义是表示电源与电感性负载之间能量的交换。许多设备在工作中都和电源存在着能量的交换。如异步电动机、变压器等要要依靠大市场的变化来工作，磁场的变化会引起磁场能量的变化，这就说明设备和电源之间存在能量的交换。因此发电机除了发出有功功率以外，还要发出适量的无功功率以满足这些设备的需要。

例8 把一个电感量为0.35H的线圈，接到u220求线圈中电流瞬时值表达式。

解：由线圈两端电压的解析式

u2202sin(100πt60)V

2sin(100πt60)V的电源上，可以得到

U220V，100πrad/s, 60

22060V 电压u所对应的相量为

U线圈的感抗为

XLL1003.140.35110Ω

U22060LILA2(30)jX190110L因此可得

A

i22sin(100πt因此通过线圈的电流瞬时值表达式为)6A 第六节 电容元件的交流电路

1．元件的电压和电流关系

纯电容电路如图所示。

当电压发生变化时，电容器极板上的电荷也要随着发生变化，在电路中就引起电流

idqdtCdudt

如果在电容C两端加一正弦电压

uUmsint 则

iCdudtCUdmdt(sint)CUmcostCUmsin(t90)Imsin(t90)

比较电压和电流的关系式可见：电容两端电压u和电流i也是同频率的正弦量，电流的相位超前电压90°，电压与电流在数值上满足关系式

UmUI1ImCUm

或

ImC

表示电容电压、电流的波形如图所示。

2．容抗的概念

1式中电容电压有效值（或最大值）与电流有效值（或最大值）的比值为C，它的单

1位也是欧姆。当电压U一定时，C越大，则电流I越小。可见电容具有对交流电流起阻碍作用的物理性质，所以称为容抗，用XC表示，即

11XC=C=2fC

容抗XC与电容C，频率f成反比。是因为电容越大时，在同样电压下，电容器所容纳的电荷量就越大，因而电流越大。当频率越高时，电容器的充电与放电就进行得越快，在同样电压下，单位时间内电荷的移动量就越多，因而电流越大。所以电容元件对高频电流所呈现的容抗很小，相当于短路；而当频率f很低或f=0（直流）时，电容就相当于开路。这就是电容的“隔直通交”作用，电容这一特性在电子技术中被广泛应用。

如用相量表示电压与电流的关系，则为

UeUj0U0

Iej90I90 IUUj90ejXCII

IIUjXCIjCjC

或

上式表示电压的有效值等于电流的有效值与容抗的乘积，相位上电压比电流滞后90°。

电容元件的电压、电流相量图如图所示。

3．电容元件的功率

1）瞬时功率

电容元件瞬时功率的变化规律：

ppCuiUmsintImsin(t2)UmImsintcost

UmIm2sin2tUIsin2t

由上式可见，电容元件的瞬时功率是一个幅值为UI，以2ω的角频率随时间而变化的交变量，其变化波形如图所示。

电容瞬时功率的波形图

由图同样可知，在正弦交流电作用下，纯电容元件不断地与电源进行能量交换，但却不消耗能量。

2）平均功率

纯电容元件的平均功率

P0

虽然纯电容不消耗功率，但是它与电源之间存在能量交换。为了表示能量交换的规模大小，将电容瞬时功率的最大值定义为电容的无功功率，或称容性无功功率，用QC表示，即

QCUIIXC2U2XC

QC的单位也是乏（var）。

例9 把电容量为40µF的电容器接到交流电源上，通过电容器的电流为i2.752sin(314t30)A，试求电容器两端的电压瞬时值表达式。

2sin(314t30)A 解：由通过电容器的电流解析式

i2.75可以得到

I2.75A，314rad/s, 30

2.7530A 电流所对应的相量为

IXC1131440106电容器的容抗为

C80Ω

因此

UjXCI1(90)802.7530V220(60)V 电容器两端电压瞬时表达式为

u220