南昌大学电工电子学II教案设计B5.docx
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南昌大学电工电子学II教案设计B5
南昌大学
教案
课程名称
电工与电子学（II）
学院
信息工程学院
系
电工电子实验中心
教研室
电工组
教师姓名
赵俊
职称
讲师
授课时间
2013-2014学年一学期
南昌大学教案
课程
名称
电工与电子学（II）
课程
编号
J6160G0002
学分
3
课程
类型
√通识课□专业基础课□专业主干课□专业选修课
任课
教师
赵俊
职称
讲师
教学
层次
√本科□专科
授课
对象
2012年级制药121-122班
教学
周数
16周
学时
总数
48学时
学时
分配
课堂讲授48学时实验实践0学时
教材
名称
《电工学》第七版
教材
作者
秦曾煌
出版社
高等教育出版社
出版时间
2009年5月
参
考
资
料
秦曾煌主编，《电工学》，第六版，2004年
叶挺秀主编，《电工电子学》，高等教育出版社，1999年
唐介主编，《电工学》，高等教育出版社，2001年
教研室
主任
意见
教研室主任签字：
年月日
南昌大学教案
课程
名称
电工与电子学（II）
授课
时间
1周，星期3，7、8节（2013年9月4日）
课次
1
授课
方式
√理论课□实验课□其他
学时
2
授课
题目
电路的基本概念
目的与要求：
1.了解电能的优越性及与所学专业的关系。
2.懂得电气化对社会主义现代化建设的重大意义。
3．领会电工技术与电子技术课程的学习目的。
重点与难点：
无
教具（多媒体、模型、图表等）：
课堂教学板书及多媒体
南昌大学教案
教学内容
教学方法
时间分配
一、电工学的研究对象，电能的优越性及其应用，电气化对社会主义现代化建设的意义，电工学课程的目的。
二、电路的组成
电源、负载和中间环节。
三、电路的基本物理量及正方向
讲授
20：
15：
15
课堂设问：
电路的功能、什么是参考方向？
举例说明一种实际电路的组成和功能
教学内容小结：
了解电路的基本概念
电路是电流的通路，它是为了某种需要由某些电工设备或元件按一定方式组合起来的。
理想电路元件主要有电阻元件、电感元件、电容元件、二极管、三极管和电源元件等。
电流的方向：
正电荷运动的方向或负电荷运动的相反方
电压的方向：
高电位端指向低电位端
电动势的方向：
电源内部由低电位端指向高电位端。
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。
复习思考题或作业题：
本节思考题（习题暂无）
南昌大学教案
课程
名称
电工与电子学（II）
授课
时间
2周，星期3，1-2节（2013年9月11日）
课次
2
授课
方式
√理论课□实验课□其他
学时
2
授课
题目
KCL、KVL定理、电源模型
目的与要求：
熟练掌握KCL、KVL定理，并灵活运用。
掌握电源两种模型及其变换。
重点与难点：
KCL、KVL的拓展应用
列回路电压方程时
①注意正负号的选择；
②选网孔作回路所列方程总是独立的。
电源的两种模型及其等效变换
教具（多媒体、模型、图表等）：
课堂教学板书及多媒体
南昌大学教案
教学内容
教学方法
时间分配
一、电源有载工作、开路与短路
二、基尔霍夫定律：
三、电路中电位的概念及计算
四、电源的两种模型及其等效变换
讲授
10：
15：
15：
10
课堂设问：
KCL、KVL描述
教学内容小结：
基尔霍夫电流定律是用来确定连接在同一结点上的各支路电流间关系的，体现了电流的连续性。
KCL定律可以推广应用于包围部分电路的任一假设的闭合面。
基尔霍夫电压定律是用来确定回路中各段电压间关系的。
电位：
在电路中任选一点为参考点，且设参考点的电位为零，则电路中任一点的电位等于该点到参考点的电压。
在电路图中参考点常用符号“⊥”标明，表示公共端、接机壳或接底板。
①电路中各点电位值随参考点的不同而不同，电位是相对的；
②电路中任意两点间电压大小与参考点的选择无关，电压是绝对的。
任何一个电动势为E的理想电压源和某个电阻R串联的电路，都可化为一个电流为Is的理想电流源和这个电阻并联的电路，反之亦然。
理想电压源与理想电流源之间没有等效的关系
恒压性：
和理想电压源两端并联的元件等效为理想电压源本身；
恒流性：
和理想电流源串联的元件等效为理想电流源本身。
注意！
！
电压源模型和电流源模型的等效关系只是对外电路而言，对电源内部则是不等效的。
等效变换时，注意两电源参考方向的对应关系，即理想电压源电压的极性与理想电流源电流的方向。
复习思考题或作业题：
本节思考题
P261.5.1（功率、负载、电源）1.5.2（功率、负载、电源）
P281.6.2（基尔霍夫定律）1.7.1（电位）1.7.4（电位）
南昌大学教案
课程
名称
电工与电子学（II）
授课
时间
2周，星期3，7、8节（2013年9月11日）
课次
3
授课
方式
√理论课□实验课□其他
学时
2
授课
题目
电路分析方法
目的与要求：
掌握用支路电流法、结点电压法、叠加定理和戴维宁定理分析电路的方法
重点与难点：
叠加定理和戴维宁定理
教具（多媒体、模型、图表等）：
课堂教学板书及多媒体
南昌大学教案
教学内容
教学方法
时间分配
一、结点电压法
二、叠加定理
三、戴维宁定理
讲授
15：
15：
20
课堂设问：
叠加定理适用范围
教学内容小结：
如何求解电路，简化计算；
结点电压：
任选电路中某一结点为参考结点（设其电位为零，用“”表示），其它各结点对参考结点的电压，称为结点电压。
结点电压的参考方向为从结点指向参考结点。
弥尔曼定理：
①上式仅适用于两个结点的电路；
②分母为各支路电阻倒数（或电导）之和，恒为正；
分子的各项可以为正，也可以为负；
③若支路中含有理想电流源，则结点电压公式为：
当理想电流源电流的方向流入结点时，电流值前取正号；背离结点时则取负号。
理想电流源所在支路的电阻不能出现在分母中。
叠加定理适用范围：
叠加定理仅适用于线性电路，可求解电压或电流，不能求功率。
复习思考题或作业题：
无
南昌大学教案
课程
名称
电工与电子学（II）
授课
时间
3周，星期3，7-8节（2013年9月18日）
课次
4
授课
方式
√理论课□实验课□其他
学时
2
授课
题目
正弦交流电路
目的与要求：
理解正弦交流电的三要素、相位差及有效值；掌握正弦交流电的各种表示方法以及相互间的关系；理解电路基本定律的相量表示式和阻抗，并掌握用相量法计算简单正弦交流电路的方法；
重点与难点：
正弦交流电的各种表示方法
教具（多媒体、模型、图表等）：
课堂教学板书及多媒体
南昌大学教案
教学内容
教学方法
时间分配
一、正弦电压与电流
；
二、正弦量的相量表示法
讲授
25：
25
课堂设问：
正弦量的概念
教学内容小结：
正弦量的概念、表示方法。
正弦电压和电流是按正弦规律周期性变化的。
正弦量：
正弦电压和电流等物理量统称为正弦量。
正弦量的三要素：
频率、幅值、初相位
有效值：
与交流热效应相等的直流定义为交流电的有效值。
一般交流电流表和电压表测量的数据均为有效值。
一般交流设备铭牌标注的电压和电流均为有效值。
初相位：
表示正弦量在t=0时的相位角。
正弦量的初相位与计时起点（t=0）有关。
相位差：
两个同频率正弦量的初相位角之差。
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。
复习思考题或作业题：
本节思考题、上一章作业
P682.3.5（电源等效变换）
P702.6.2（叠加定律）
P712.7.5（戴维宁定律）
P722.7.8（戴维宁定律）
2.7.9（戴维宁定律）
南昌大学教案
课程
名称
电工与电子学（II）
授课
时间
4周，星期3，1、2节（2013年9月25日）
课次
5
授课
方式
√理论课□实验课□其他
学时
2
授课
题目
正弦交流电路
目的与要求：
理解电路基本定律的相量表示式和阻抗，并掌握用相量法计算简单正弦交流电路的方法
重点与难点：
单一参数元件的相量表示
教具（多媒体、模型、图表等）：
课堂教学板书及多媒体
南昌大学教案
教学内容
教学方法
时间分配
单一参数的交流电路
讲授
50
课堂设问：
电阻、电感、电容元件各物理量之间的相量关系
教学内容小结：
单一参数的交流电路，牢记三种元器件的对应表达方法
电阻元件的交流电路：
⑴电压与电流同频率、同相
⑵最大值、有效值伏安关系：
瞬时功率p
电压瞬时值u与电流瞬时值i的乘积。
电阻元件为耗能元件
平均功率（有功功率）P
瞬时功率在一个周期内的平均值。
电感元件的交流电路
⑴电压与电流频率相同，电压超前电流90。
⑵最大值、有效值伏安关系。
感抗：
电感线圈具有通低频电流阻高频电流的作用
相量关系：
电容元件的交流电路
⑴电压与电流频率相同，电压滞后电流90。
⑵最大值、有效值伏安关系
容抗：
电容具有通高频电流阻低频电流的作用（隔直通交）
相量关系：
，
复习思考题或作业题：
课后思考题（习题暂无）
南昌大学教案
课程
名称
电工与电子学（II）
授课
时间
4周，星期3，7-8节（2013年9月25日）
课次
6
授课
方式
√理论课□实验课□其他
学时
2
授课
题目
串联正弦交流电路
目的与要求：
R、L、C串联电路以基尔霍夫定律和单一参数性质为基础，直接用相量法分析。
应说明阻抗的概念，并指出复阻抗与相量的区别，阻抗三角形是有助于电路分析的辅助图形，若干阻抗串联，应按相量法相加
重点与难点：
功率、电压、阻抗三角形
教具（多媒体、模型、图表等）：
课堂教学板书及多媒体
南昌大学教案
教学内容
教学方法
时间分配
RLC串联交流电路
讲授
50
课堂设问：
无
教学内容小结：
三种三角形的分析计算；串、并联谐振的特征
特别注意！
！
①直流电路中基尔霍夫定律的形式
②交流电路中基尔霍夫定律的形式
瞬时值关系：
相量关系：
阻抗：
阻抗模：
阻抗角：
复习思考题或作业题：
本小节课后思考题（习题暂无）
南昌大学教案
课程
名称
电工与电子学（II）
授课
时间
6周，星期3，1、2节（2013年10月9日）
课次
7
授课
方式
√理论课□实验课□其他
学时
2
授课
题目
串联谐振电路、并联谐振电路
目的与要求：
掌握谐振电路的一些基本特征
重点与难点：
谐振电路的分析
教具（多媒体、模型、图表等）：
课堂教学板书及多媒体
南昌大学教案
教学内容
教学方法
时间分配
一、串联谐振
二、并联谐振
讲授
40：
10
课堂设问：
谐振时的特点有哪些
教学内容小结：
谐振：
在同时含有电感和电容的交流电路中，如果电路端电压和端电流同相，则电路发生谐振现象。
研究谐振的目的：
在生产上充分利用谐振的特征（如在无线电工程中）；预防它所产生的危害（如电力工程中）。
⒈串联谐振
⑴谐振定义：
L与C串联时，u与i同相。
⑵谐振条件：
⑶谐振（角）频率：
谐振（角）频率只与电路元件参数有关
只要调节L，C或电源频率f都能使电路发生谐振
⑷谐振特征
①阻抗最小，电流最大
②阻抗和电流的谐振曲线
③电压与电流同相，电路呈电阻性
④电压关系
⑤品质因数
Q值意义：
表示串联谐振时电感或电容元件上的电压是电源电压的Q倍
选择性：
电路具有选择最接近谐振频率附近的电流的能力。
谐振曲线越尖锐，选择性越强。
Q值越大，则谐振曲线越尖锐，选择性越强。
复习思考题或作业题：
无
南昌大学教案
课程
名称
电工与电子学（II）
授课
时间
6周，星期3，7-8节（2013年10月9日）
课次
8
授课
方式
√理论课□实验课□其他
学时
2
授课
题目
并联谐振、感性负载功率因数的提高
目的与要求：
掌握并联谐振相关概念；了解提高功率因数的经济意义，掌握简单的计算方法；三相交流电路的初步概念
重点与难点：
提高功率因数的计算
教具（多媒体、模型、图表等）：
课堂教学板书及多媒体
南昌大学教案
教学内容
教学方法
时间分配
一、并联谐振
二、提高功率因数
讲授
20：
30
课堂设问：
如何理解功率因数的提高问题
教学内容小结：
并联谐振
⑴谐振定义：
L与C并联时，u与i同相。
⑵谐振条件：
⑶谐振频率：
⑷谐振特征
①阻抗最大，电流最小。
②阻抗模和电流的谐振曲线
③电路呈电阻性
④电流关系
⑤品质因数
在无线电工程和工业电子技术中，常利用并联谐振时阻抗模高的特点来选择信号或消除干扰。
功率因数的提高
只有在电阻负载（例如白炽灯）的情况下，电压和电流才同相，其功率因数为1。
⑴发电设备的容量不能充分利用
功率因数越低，发电机所发出的有功功率就越小，而无功功率却越大，即电路中能量互换的规模越大，则发电机发出的能量就不能充分利用，其中有一部分即在发电机与负载之间进行互换。
⑵增加线路和发电机绕组的功率损耗
提高功率因数的方法：
与电感性负载并联静电电容器
复习思考题或作业题：
课后思考题
南昌大学教案
课程
名称
电工与电子学（II）
授课
时间
7周，星期3，7、8节（2013年10月16日）
课次
9
授课
方式
√理论课□实验课□其他
学时
2
授课
题目
三相电路
目的与要求：
掌握三相四线制电路中单相及三相负载的正确联结，并了解中性线的作用；掌握相电压（相电流）与线电压（线电流）在对称三相电路中的相互关系；掌握对称三相电路电压、电流和功率的计算方法
重点与难点：
三相电源与三相负载的正确联结，对称三相电路的计算
教具（多媒体、模型、图表等）：
课堂教学板书及多媒体
南昌大学教案
教学内容
教学方法
时间分配
三相正弦交流电路
讲授
50
课堂设问：
对家用电的认识，对零线和火线的认识
教学内容小结：
三相电路的分析计算
三相对称交流电：
幅值相等，频率相同，相位互差120°。
三相对称正弦电压的瞬时值或相量之和为零
相序：
三相交流电压出现正幅值（或相应零值）的顺序。
相序分为正序（顺序）和反序（逆序）。
电力系统一般采用正序，即U1→V2→W3。
三相电源的联结方式：
星形联结三角形联结
复习思考题或作业题：
课后思考题、第四章P1504.5.1（e）（相量式或相量图）
P1514.5.3（相量式或相量图）
4.5.4（相量式或相量图）
4.5.7（相量式）
P1524.5.12（谐振）
P1544.7.6（相量式或相量图）
南昌大学教案
课程
名称
电工与电子学（II）
授课
时间
8周，星期3，1、2节（2013年10月23日）
课次
10
授课
方式
√理论课□实验课□其他
学时
2
授课
题目
三相电路
目的与要求：
掌握三相电路中星形和三角形方式联结的方法
重点与难点：
无
教具（多媒体、模型、图表等）：
课堂教学板书及多媒体
南昌大学教案
教学内容
教学方法
时间分配
一、三相电路的星形连接
二、三相电路的三角形连接
讲授
25：
25
课堂设问：
三相三线制和三相四线制的区别
教学内容小结：
三相电源的星形联结
电源星形联结时，电源的线电流等于相电流
结论：
电源星形联结时，三相线电压也是对称的，其大小为相电压的
倍，相位上超前对应的相电压
通常在低压配电系统中（三相四线制）相电压为220V，线电压为380V。
三相电源的三角形联结
只能形成三相三线制电路，提供线电压。
发电机（或变压器）的绕组连成星形时，可以形成（视负载对称与否）三相四线制电路，有可能（视负载的联结方式而定）给负载提供两种电压，即相电压与线电压。
通常在低压配电系统中（三相四线制）相电压为220V，线电压为380V。
对称三相负载星形联结三相电路的计算
归为一相的计算方法：
对于对称三相电路只需计算一相电流，其它两相电流可根据对称性直接写出。
⑴负载不对称而又没有中性线的星形联结，负载的相电压就不对称，此时势必引起有的相的电压高于负载的额定电压，有的相的电压低于负载的额定电压，使负载无法正常工作。
⑵中性线的作用在于使星形联结的不对称负载的相电压对称。
为了保证负载的相电压对称，中性线不能断开，中性线（指干线）内不允许接熔断器或闸刀开关。
复习思考题或作业题：
无
南昌大学教案
课程
名称
电工与电子学（II）
授课
时间
8周，星期3，7、8节（2013年10月23日）
课次
11
授课
方式
√理论课□实验课□其他
学时
2
授课
题目
三相电路的功率
目的与要求：
掌握三相电路的功率的分析与计算
重点与难点：
功率计算方法，功率表的接法
教具（多媒体、模型、图表等）：
课堂教学板书及多媒体
南昌大学教案
教学内容
教学方法
时间分配
三相电路的功率
讲授
50
课堂设问：
功率表的几种接法
教学内容小结：
不论负载是星形联结或是三角形联结，总的有功功率必定等于各相有功功率之和
不论对称负载是星形联结或是三角形联结，其功率均为：
工程上功率通常用线电压和线电流表示，因为线电压和线电流的数值容易测量或是已知的。
复习思考题或作业题：
P1685.2.4（星形）
5.4.1（三角形）
南昌大学教案
课程
名称
电工与电子学（II）
授课
时间
9周，星期3，7、8节（2013年10月30日）
课次
12
授课
方式
√理论课□实验课□其他
学时
2
授课
题目
二极管和晶体管
目的与要求：
理解PN结的单向导电性；了解二极管、稳压二极管和晶体管的基本构造、工作原理和主要特性曲线，理解主要参数的意义。
重点与难点：
PN结的单向导电性
教具（多媒体、模型、图表等）：
课堂教学板书及多媒体
南昌大学教案
教学内容
教学方法
时间分配
一、半导体的导电特性
二、PN结及其单向导电性
三、二极管
讲授
10：
20：
20
课堂设问：
如何理解PN结及其单向导电性
教学内容小结：
热敏性：
当环境温度增高时，半导体的导电能力显著增强（据此可做成各种热敏元件，如热敏电阻等）。
光敏性：
当受到光照时，半导体的导电能力显著增强（据此可做成各种光敏元件，如光敏二极管等）。
掺杂性：
在纯净的半导体中掺入微量杂质，半导体的导电能力增加几十万乃至几百万倍（据此可做成各种不同用途的半导体器件，如二极管、晶体管等）。
完全纯净的、具有晶体结构的半导体，称为本征半导体。
当半导体两端加上外电压时，半导体中将出现两部分电流：
①自由电子作定向运动形成的电子电流；
②仍被原子核束缚的价电子递补空穴所形成的空穴电流。
①温度愈高，载流子数目愈多，半导体的导电性能也就愈好。
所以，温度对半导体器件性能影响很大。
②本征半导体中的载流子数量极少，导电能力仍然很低。
N型半导体和P型半导体都是中性的，对外不显电性。
PN结：
正向导通，反向截止
点接触型（一般为锗管）：
结面积小、结电容小、正向电流小，适用于高频和小功率工作，也用作数字电路中的开关元件。
面接触型（一般为硅管）：
结面积大、结电容大、正向电流大，适用于低频整流电路。
平面型：
用于大功率整流管和数字电路中的开关管。
实际二极管应考虑其正向压降（硅管0.6～0.7V，锗管0.2～0.3V）；
理想二极管正向压降为零，反向截止。
复习思考题或作业题：
课后思考题
南昌大学教案
课程
名称
电工与电子学（II）
授课
时间
10周，星期3，1、2节（2013年11月6日）
课次
13
授课
方式
√理论课□实验课□其他
学时
2
授课
题目
稳压二极管和晶体管
目的与要求：
掌握稳压管的基本原理；理解晶体管的电流分配和放大作用
重点与难点：
半导体三极管电流分配和放大作用
工作原理和主要特性曲线
教具（多媒体、模型、图表等）：
课堂教学板书及多媒体
南昌大学教案
教学内容
教学方法
时间分配
一、稳压二极管
二、晶体管
三、光电器件介绍
讲授
10：
30：
10
课堂设问：
晶体管放大信号的本质
教学内容小结：
稳压二极管反向击穿后，电流变化很大，但其两端的电压变化却很小，利用这一特性，稳压二极管在电路中能起稳压作用
稳定电压Uz：
稳压二极管在正常工作下管子两端的电压
三极管放大的条件
⑴外部条件：
发射结正偏、集电结反偏。
⑵内部条件：
基区很薄，掺杂浓度很低；发射区掺杂浓度很高；集电区结面积大。
晶体管工作在放大状态，具有放大作用；工作在饱和状态或截止状态，具有开关作用
静态电流（直流）放大系数：
动态电流（交流）放大系数：
复习思考题或作业题：
P2814.3.2（画波形）
P2914.3.5（电位）
14.4.2（稳压管）
P3014.5.1（三极管）
南昌大学教案
课程
名称
电工与电子学（II）
授课
时间
10周，星期3，7、8节（2013年11月6日）
课次
14
授课
方式
√理论课□实验课□其他
学时
2
授课
题目
基本放大电路
目的与要求：
理解共发射极单管
升级会员 