电路的基本概念和定律教案.doc

章节名称
§1——1电路
授课形式
讲授
课时
1
班级

教学目的
1、了解电路的基本概念
2、能够识别电路的三种状态
教学重点
　掌握电路的基本组成、电路的三种工作状态和电气设备额定值的意义。

教学难点

电路各种状态的确定
辅助手段

课外作业
课后习题

教学过程

引入课题：
新课教学：
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。
2．电路的基本组成
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(如电池、发电机等)。
（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)

二、 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。

教学过程

三、 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。

图1-2 手电筒的电路原理图
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。
下表是常用理想元件及符号

内容总结：
1.电路的结构
2.电路三种状态的分析
3.电路图的绘制
布置作业：

章节名称
§1——2电流
授课形式
讲授
课时
1
班级

教学目的
1、 了解电流形成的基础上，
2、 会计算电流的大小
教学重点
1. 电流的基本概念
2. 电流大小的计算及方向的确定
教学难点
电流大小及方向的确定
辅助手段

课外作业
课后习题

教学过程

复习提问 ：
1. 师：电路由哪些部分组成的？
生：电源，负载，控制元件及连接导线
2.师：电路的几种状态分别是那些？
生：通路，开路，短路
引入课题：
讲授新课：
一、电流的形成
电荷的定向移动形成电流。不同物质在导电时，参与形成电流的带电粒子是不同的。例如，金属导体中自由电子的定向移动、电能液中正负离子沿着相反方向的移动等，都形成电流。
习惯上规定正电荷定向移动的方向为电流方向。在金属导体中电流的方向与自由电子定向移动方向相反。在电解液中电流的方向与正离子移动的方向相同，与负离子移动的方向相反。在实际计算电路时，如果无法确定电路中电流的真实方向，常常需要先假定一个电流方向，这个方向叫做参考方向。如果计算的结果电流为正值，那么说明电流的真实方向与参考方向一致；如果计算的结果电流为负值，那么说明电流的真实方向与参考方向相反。若不规定电流的参考方向，电流的正负号是没有意义的。
二． 电流
电流是一种物理现象，它表示带电粒子定向移动的强弱。电流的大小等于通过导体横截面的电荷量与通过这些电荷量所用时间的比值。用公式表示为：

式中，
为很小的时间间隔，时间的国际单位制为秒(s)，
电量的国际单位制为库仑(C)。电流(t)的国际单位制为安培(A)。

常用的电流单位还有毫安mA、微安A、千安kA等，它们与安培的换算关系为：
1 mA = A； 1A = A； 1 kA = A
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。
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。
课堂练习：
有一根导线，在10时间内，通过其横截面的电荷量为6，求通过导线的电流为多少安，合多少毫安？多少微安？
解：根据电流的定义公式：

内容总结：
1.电流的形成及计算
2.直流电流，交流电流的表示方法
课后作业：
章节名称
§1——3电阻
授课形式
讲授
课时
1
班级

教学目的

1、通过学习掌握电阻的计算方法
2、了解温度的变化对电阻的影响，
教学重点
1.掌握电阻定律，
2.了解电阻与温度的关系。
教学难点
1.电阻的计算，
2.电阻与温度的关系
辅助手段

课外作业
课后习题

课前复习
1．电流的形成
2．电流方向的确定
3．电流的计算公式
新课教学
一、电 阻
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：

——制成电阻的材料电阻率，国际单位制为欧姆· 米(·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(m2) ；
R ——电阻值，国际单位制为欧姆()。
经常用的电阻单位还有千欧(k)、兆欧(M)，它们与 的换算关系为 1 k = W； 1 M = W
2.电阻率
电阻率的大小反映了各种材料导电性能的好坏,通常将电阻率小于 10-6 的材料称为导体,如各种金属材料；电阻率大于107 的材料称为绝缘体,如塑料、陶瓷等；而电阻率的大小介于导体和绝缘体之间的材料称为半导体，如硅、锗等。
不同的材料有不同的电阻率。实际应用中，不同的用途，用不同的材料。例如，通电的导线，电阻要尽可能地小，因而各种导线都用铜、铝等电阻率小的金属制成。一些电工用具上的绝缘，都用橡胶、木头等电阻很大的绝缘体，这样更安全。
课堂练习：
有一捆铜芯电线，导线长L=1000m，横截面积S=2mm,导线的电阻是多少；
解：
（电阻定律可求得）

二、温度对电阻的关系
导体的电阻不仅和材料性质、几何形状有关,还会随温度变化而变化。当温度升高时,物质分子热运动加剧,自由电子移动受到的阻碍增加,电阻值增大,但温度升高时,物质中带电质点数因而也增多,更容易导电,电阻减小了。究竟温度升高时电阻值是增大还是减小，要看哪一种因素占主要地位，这一般与材料有关。
金属材料中，如银、铜、铝、铁等，当温度升高时，它们的电阻值增大；另一类材料，如某些半导体材料、电解液等，当温度升高时，它们的电阻值减小；还有一些材料，如康铜、锰铜等，电阻值几乎不受温度的影响。
当温度降低到某一数值（接近于绝对零度）时，有些金属（一些合金和金属的化合物）电阻突然变为零，这种现象叫做超导现象。目前世界各国都致力于超导材料的研究，超导材料在工业生产、科研等方面应用范围日益广泛，有很大的发展前途。
电阻随温度的变化关系可表示为：
内容总结：
1.电阻的计算公式
2.温度的变化对电阻值的影响
课后作业：

章节名称
§部1——4部分电路的欧姆定律
授课形式
讲授
课时
1
班级

教学目的
通过对欧姆定律的学习，培养学生分析问题的能力。

教学重点
1． 掌握欧姆定律
2． 伏安特性曲线
教学难点
欧姆定律的应用
辅助手段
多媒体课件
课外作业
课后习题

教学过程

课前复习
1．电阻值的计算公式
新课教学
一、欧姆定律
　 在导体两端加上电压后，导体中才有持续的电流，那么所加的电压与导体中的电流有什么关系呢？德国科学家欧姆，在1827年，通过实验证明：在一段不含电动势只有电阻的电路中，通过电阻的电流大小和加在电阻两端的电压成正比，而与电路中的电阻成反比。这个结论叫做部分电路的欧姆定律。可用下列公式表示

上式中，U、I、R的单位分别为V、A、。如果加在导体两端的电压为1，通过它的电流是1时，则导体的电阻就是1。
电阻值不随电压、电流变化而改变的电阻叫做线性电阻，由线性电阻组成的电路叫做线性电路。电阻值随电压、电流变化而改变的电阻叫做非线性电阻，含有非线性电阻的电路叫做非线性电路。欧姆定律只适用于线性电路。
二、伏安特性曲线
如果以电压为横坐标，电流为纵坐标，可画出电阻I－U关系曲线，叫做电阻元件的伏安特性曲线。

线性电阻，其伏安特性曲线在
I－U 平面坐标系中为一条通过原点的直线。
非线性电阻，其伏安特性曲线在平面坐标系中为一条通过原点的曲线。
通常所说的“电阻”，如不作特殊说明，均指线性电阻。

课堂练习
某段电路的两端电压是定值，当接上10Ω的电阻时，电路中产生的电流是2，则两端电压为多少？若接上5Ω电阻时，电路中的电流为多少？
解：电阻为10，由欧姆定律得

电阻为5A时，电流为

内容总结：
1.欧姆定律的应用
2.伏安特性曲线
课后作业：
章节名称
§1——5电能和电功率
授课形式
讲授
课时
2
班级

教学目的
理解电功率、电能的概念，能够运用焦耳定律解决相关问题
教学重点
1.掌握电功率、电能等基本概念。
2.掌握焦尔定律，
教学难点
1.电功与电热之间的关系
辅助手段
多媒体演示
课外作业
课后习题

教学过程

旧课复习：
新课教学
一、电 能
导体中产生电流的原因是导体两端的电压,在导体内建立了电场。电场力在推动自由电子定向移动中要做动。若导体两端电压为U，通过导体横截面的电荷量为Q，电场力所做的功就是电路所消耗的电能,由于Q=It所以W=UIT
电能的单位是焦[耳]，符号J，在实际应用中常以(千瓦时，俗称度)作为电能单位。

电能做功的过程实际上是电能转化为其它形式能的过程。例如，电流通过电炉，电能转化为热能；电流通过电动机做功，电能转化为机械能；电流通过电解槽做功，电能转化为化学能。
电流做了多少功，就有多少电能转化为其它形式的能。
二、 电功率
为描述电流做功的快慢程度，引入电功率这个物理量。电流在单位时间由所做的功叫做电功率。
如果在时间t内，电流通过导体所做的功为，那么电功率为

功率的国际单位制单位为瓦特(W)，常用的单位还有毫瓦(mW)、千瓦(kW)，它们与W的换算关系是
1 mW = W； 1 kW = W
在通常用电设备上，为了正确使用，都标明其电功率和电压，叫做用电设备的额定功率和额定电压。如果给它加上额定电压，它的功率就是额定功率，这时用电设备正常工作。根据额定功率和额定电压，可以容易算出额定电流。
三、焦耳定律
电流通过金属导体的时候，做定向移动的自由电子要频繁地跟金属正离子碰撞。由于这种碰撞，电子在电场力的加速作用下获得的动能，不断转递给金属正离子，使金属正离子的热运动加剧，于是通电导体的内能增加，温度升高，这就是电流的热效应。

英国物理学家焦耳（1818-1889年），用实验研究了这个问题，实验结果表明：电流通过导体产生的热量，跟电流的平方，导体的电阻和通电时间成正比。这就是焦耳定律。可以写成如下公式

式中，K是比例恒量，若Q用J作单位，R、I、 t分别用Ω、A、S作单位，比例恒量K的数值取1，公式可表示为：

课堂练习
1.某机关办公楼，平均每个办公室有40W日光灯4只，整个楼有40个房间，若每天节约用电30min，问一月（30天）某机关共节约多少电能？
解：办30天节约小时数

30天节30天节约用电为

约用电为

内容总结：
1.电功率的概念
2.什么是电能
3焦耳定律的内容是什么
课后作业：