电工电子基础正弦交流电路分析教案
项目二正弦交流电路分析
任务1 正弦交流电路基本知识
一、交流电的产生
1、演示实验
教师作演示实验，演示交流电的产生。
展示手摇发电机模型，介绍主要部件（对应学生设计的发电机原理图），进行演示。
第一次发电机接小灯泡。当线框缓慢转动时，小灯泡不亮；当线框快转时，小灯泡亮了，却是一闪一闪的。
第二次发电机接电流表。当线框缓慢转动时电流计指针摆动；仔细观察，可以发现：线框每转一周，电流计指针左右摆动一次。
表明电流的大小和方向都做周期性的变化，这种电流叫交流电。
2、分析——交流电的变化规律
投影显示（或挂图）：矩形线圈在匀强磁场中匀速转动的四个过程。
(1)
线圈平面垂直于磁感线（甲图），ab、cd边此时速度方向与磁感线平行，线圈中没有感应电动势，没有感应电流。
（教师强调指出：这时线圈平面所处的位置叫中性面。
中性面的特点：线圈平面与磁感线垂直，磁通量最大，感应电动势最小为零，感应电流为零。）
(2) 当线圈平面逆时针转过90°时（乙图），即线圈平面与磁感线平行时，ab、cd边的线速度方
向都跟磁感线垂直，即两边都垂直切割磁感线，这时感应电动势最大，线圈中的感应电流也最大。
(3) 再转过90°时（丙图），线圈又处于中性面位置，线圈中没有感应电动势。
(4) 当线圈再转过90°时，处于图（丁）位置，ab、cd边的瞬时速度方向，跟线圈经过图（乙）
位置时的速度方向相反，产生的感应电动势方向也跟在（图乙）位置相反。
(5) 再转过90°线圈处于起始位置（戊图），与（甲）图位置相同，线圈中没有感应电动势。
分析小结：线圈abcd在外力作用下，在匀强磁场中以角速度ω匀速转动时，线圈的ab边和cd 边作切割磁感线运动，线圈产生感应电动势。如果外电路是闭合的，闭合回路将产生感应电流。ab和cd边的运动不切割磁感线时，不产生感应电流。
设在起始时刻，线圈平面与中性面的夹角为，
t时刻线圈平面与中性面的夹角为。分析得出，cd
边运动速度v与磁感线方向的夹角也是，设cd边长度为L，磁场的磁感应强度为B，则由于cd边作切割磁感线运动所产生的感应电动势为
同理，ab边产生的感应电动势为
由于这两个感应电动势是串联的，所以整个线圈产生的感应电动势为
（式5-1）
式中，是感应电动势的最大值，又叫振幅。
可见，发电机产生的电动势是按正弦规律变化，可以向外电路输送正弦交流电。
二、正弦交流电的周期、频率和角频率
如图2所示，为交流电发电机产生交流电的过程及其对应的波形图。
1、周期
交流电完成一次周期性变化所用的时间，叫做周期。也就是线圈匀速转动一周所用的是时间。用T表示，单位是s（秒）。在图2中，横坐标轴上有0到T的这段时间就是一个周期。
2、频率
交流电在单位时间（1s）完成得周期性变化的次数，叫做频率。用字母f表示，单位是赫[兹]，符号为Hz。常用单位还有千赫（kHz)和兆赫（MHz)，换算关系如下：
周期与频率的关系：互为倒数关系，即（式5-2）
注意：我国发电厂发出的交流电都是50Hz，习惯上称为“工频”。世界各国所采用的交流电频率并不相同，有兴趣的同学可以查阅相关资料。（例如：美国、日本采用的市电频率均为60Hz，110V。）
周期与频率都是反映交流电变化快慢的物理量。周期越短、频率越高，那么交流电变化越快。
3、角频率
ω是单位时间内角度的变化量，叫做角频率。
在交流电解析式中，ω是线圈转动的角速度。
角频率、频率和周期的关系：（式5-3）
通过练习加深对正弦交流电周期、频率、角频率的认识，以及上述三个参数与波形图之间的联系。
三、相位和相位差
1、相位
t = T时刻线圈平面与中性面的夹角为，叫做交流电的相位。相位是一个随时间变化的量。当t=0时，相位
，
叫做初相位（简称初相），它反映了正弦交流电起始时刻的状态。
注意：初相的大小和时间起点的选择有关，习惯上初相用绝对值小于π的角表示。
相位的意义：相位是表示正弦交流电在某一时刻所处状态的物理量，它不仅决定瞬时值的大小和方向，还能反映出正弦交流电的变化趋势。
2、相位差
两个同频正弦交流电，任一瞬间的相位之差就叫做相位差，用符号φ表示。即：
（式5-4）
如图3所示。
可见，两个同频率的正弦交流电的相位差，就是初相之
差。它与时间无关，在正弦量变化过程中的任一时刻都是一
个常数。它表明了两个正弦量之间在时间上的超前或滞后关
系。
在实际应用中，规定用绝对值小于π的角度（弧度值）
常用表述
i1滞后i2或者i2超前i1
i1与i2同相
注意：如果已知正弦交流电的振幅、频率（或者周期、角频率）和初相（三者缺一不可），就可以用解析式或波形图将该正弦交流电唯一确定下来。因此，振幅、频率（或周期、角频率）、初相叫做正弦交流电的三要素。 ”
四、交流电的有效值
一个直流电流与一个交流电流分别通过阻值相等的电阻，如果通电的时间相同，电阻R 上产生的热量也相等，那么直流电的数值叫做交流电的有效值。
注意：交流电有效值的概念是从能量角度进行定义的。
电流、电压、电动势的有效值，分别用大写字母I 、U 、E 来表示。
如果正弦交流电的最大值越大，它的有效值也越大；最大值越小，它的有效值也越小。理论和实验都可以证明，正弦交流电的最大值是有效值的2倍，即
m m I I I 707.02==
m m U U U 707.02==
（式5-5）
m m E E E 707.02
==
有效值和最大值是从不同角度反映交流电流强弱的物理量。通常所说的交流电的电流、电压、电动势的值，不作特殊说明的都是有效值。例如，市电电压是220V ，是指其有效值为220V 。
提示：在前面的学习中，我们曾经提到：在选择电器的耐压时，必须考虑电路中电压的最大值；选择最大允许电流时，同样也是考虑电路中出现的最大电流。例如：耐压为220V 的电容，
不能接到电压有效值为220V 的交流电路上，因为电压的有效值为220V ，对应最大值为311V ，会使电容器因击穿而损坏。
五、正弦交流电的相量表示法 1、解析法
用三角函数式表示正弦交流电随时间变化的关系，这种方法叫解析法。正弦交流电的电动势、电压和电流的解析式分别为 )sin(0?ω+=t E e m )sin(0?ω+=t U u m
)sin(0?ω+=t I i m
只要给出时间t 的数值，就可以求出该时刻e ，u ，i 相应的值。 2、波形图
在平面直角坐标系中，将时间t 或角度ωt 作为横坐标，与之对应的e ，u ，i 的值作为纵坐标，作出e ，u ，i 随时间t 或角度ωt 变化的曲线，这种方法叫图像法，这种曲线叫交流电的波形图，它的优点是可以直观地看出交流电的变化规律。 3、旋转矢量
旋转矢量不同于力学中的矢量，它是随时间变化的矢量，它的加、减运算服从平行四边形法则。
如何用旋转矢量表示正弦量？
以坐标原O 为端点做一条有向线段，线段的长度为正弦量的最大值Im ，旋转矢量的起始位置
与x 轴正方向的交角为正弦量的初相，它以正弦
量的角频率ω为角速度，绕原点O 逆时针匀速转动，即在任意时刻t 旋转矢量与x 周正半轴的交
角为。则在任一时刻，旋转矢量在纵轴上的投影就等于该时刻正弦量的的瞬时值。
如图1所示，表示了某一时刻旋转矢量与对应的波形图之间的关系。
用旋转矢量表示正弦量的优点：
（1）方便进行加、减运算，旋转矢量的加、减运算服从平行四边形法则。
（2）旋转矢量既可以反映正弦量的三要素（振幅、频率、初相），又可以通过它在纵轴上的投影求出正弦量的瞬时值。
（3）在同一坐标系中，运用旋转矢量法可以处理多个同频率旋转矢量之间的关系。
（分析：同频旋转矢量在坐标系中以同样的角速度旋转，各旋转矢量之间的交角反映彼此之间的相位差。相位差不变，相对位置保持不变，各个旋转矢量是相对静止的。因此，将它们当作静止情况处理，并不影响分析和计算的结果。）
注意：只有正弦量才能用旋转矢量表示，只有同频率正弦量才能借助于平行四边形法则进行旋转矢量的加、减运算。
技能训练
一、单芯导线的直接连接
二、单芯导线的“T”字形分支连接
三、导线与接线柱的连接
1.线头与针孔接线桩的压接
连接端子板、一些熔断器、电工仪表等的接线，大多利用接线部位的针孔并用压接螺钉来压住线头以完成连接，如果线路容量小，可只用一个螺钉压接；如果线路容量较大或对接头质量要求较高，则使用两个螺钉压接。
单股芯线与接线桩连接时，最好按要求的长度将线头折成双股并排插入针孔，使压接螺钉
顶紧在双股芯线的中间。
2.线头与螺钉平压式接线桩的连接
单股芯线（包括铝芯线）与螺钉平压式接线桩，是利用半圆头、圆柱或六角螺钉加垫圈将线头压紧完成连接的。对载流量较小的单股芯线，先将线头弯成压接圈（俗称羊眼圈），再用螺钉压紧。为保证线头与接线桩有足够的接触面积，日久不会松动或脱落，压接圈必须弯成圆形。图 2-13为单股芯线压接圈弯法
四、不规范接法
任务2 单一参数的正弦交流电路分析
一、纯电阻电路
1、 电流、电压间的数量及相位关系 演示实验一：如图1所示连接好电路，改变信号发生器的输出电压和频率，观察、记录电流表和电压表的读数情况，研究电流、电压间的数量关系。注意分析电流、电压关系是否受电源频率变化影响。
现象：从电流表，电压表的读数看出，电压有效值与电流有效值之间成正比（与电源频率变化无关），比值等于电阻的阻值。
分析：实验表明电压有效值与电流有效值服从欧姆定律，即
R
U I R =
（式5-6）
其电压、电流最大值也同样服从欧姆定律，即
R
U I R
m m =
（式5-7）
演示实验二：将超低频信号发生器的频率选择在6Hz 左右，当开关S 闭合以后，仔细观察直流电流表、直流电压表的指针变化情况，及其之间的时间关系。
现象：电流表和电压表的指针同时到达左边最大值，同时归零，又同时到达右边最大值，即电流表与电压表同步摆动。
分析：实验表明纯电阻电路中，电流与电压相位相同，相位差为零，即
0=-=i u ???
小结：纯电阻电路中，电压与电流同相，电压瞬时值与电流瞬时值之间服从欧姆定律，即
图1 纯电阻电路
R
u i
R
=
（式5-8）
注意：在交流电路中，上式是纯电阻电路所特有的公式，只有在纯电阻电路中，任一时刻的电压、电流瞬时值服从欧姆定律。
教师总结：根据我们刚才所作的演示实验结果表明，在纯电阻电路中电流、电压的瞬时值、最大
值、有效值之间均服从欧姆定律，且同相。我们可以用如下图2波形图、图3旋转矢量图来形象地表述这种关系。
二、纯电阻电路的功率 1、瞬时功率
某一时刻的功率叫做瞬时功率，它等于电压瞬时值与电流瞬时值的乘积。
瞬时功率用小写字母p 表示 ui p =
（式5-9）
以电流为参考正弦量)sin(t I i m ω=，则电阻
R 两端的电压为
t U u m R ωsin =，将i ，u R 带入（式5-9）
中
t
UI UI t I t U ui
p m m ωωω2cos )sin()sin(-=?== （式5-10）
分析：瞬时功率的大小随时间作周期性变化，变化的频率是电流或电压的2倍，它表示出任一时刻电路中
A
图3 纯电阻电路旋转矢量图
图4 纯电阻电路功率曲线
能量转换的快慢速度。由（式5-10）可知，电流、电压同相，功率p ≥0，其中最大值为2UI ，最小值为零。其电气关系可用图4表示。
三、 平均功率
瞬时功率在一个周期内的平均值称为平均功率，用大写字母P 表示。 UI P = （式5-11） 更加欧姆定律，平均功率还可以表示为
R
U IR UI P 2
2
===
式中 U ——R 两端电压有效值，单位是伏[特],符号为V ；
I ——流过电阻的电流有效值，单位是安[培]，符号为A ； R ——用电器的电阻值，单位是欧[姆]，符号为Ω； P ——电阻消耗的平均功率，单位是瓦[特]，符号为W 。 小结
（1）纯电阻交流电路中，电流和电压同相。
（2）电压与电流的最大值、有效值和瞬时值之间，都服从欧姆定律。
（3）有功功率（平均功率）等于电流有效值与电阻两端电压的有效值之积。 二、纯电感电路
1、纯电感电路电压与电流数量、相位关系 演示实验一：如图1所示连接好电路，在保证电源频率一致的情况下，改变信号发生器的输出电压，观察、记录电流表和电压表的读数情况，研究电流、电压间的数量关系。改变电源频率，重复之前的步骤。注意分析电流、电压关系是否受电源频率变化影响。
现象：分析实验现象可知，电压与电流的有效值成正比，且其比值随电源频率变化，电源频率越高，电压/电流比值越大。
规律及分析：电压与电流有效值之间关系
如下式，
I X U L L =
（式5-12）
式中 U L ——电感线圈两端的电压有效值，单位是伏[特]，符号为V ； I ——通过线圈的电流有效值，单位是安[培]，符号为A ； X L ——电感的电抗，简称感抗，单位是欧[姆]，，符号为Ω。
上式叫做纯电感电路的欧姆定律。感抗是新引入的物理量，它表示线圈对通过的交流电所呈现出来的阻碍作用。
将（式5-12）两端同时乘以2，可得
m L m I X U =
（式5-13）
这表明在纯电感电路中，电压、电流的最大值也服从欧姆定律。
感抗：理论和实验证明，感抗的大小与电源频率成正比（演示实验一中可以观察到），与线圈的电感成正比。感抗的公式为
fL X L π2=
（式5-14）
式中 f ——电压频率，单位是赫[兹]，符号为Hz ； L ——线圈的电感，单位是亨[利]，符号为H ； X L ——线圈的感抗，单位是欧[姆]，符号为Ω。
提示：值得注意的是，线圈的感抗X L 和电阻R 的作用相似，但是它与电阻R 对电流的阻碍作
图1 纯电感电路演示实验图
用有本质区别。分析（式5-14）可知，感抗在直流电路中值为零，对电流没有阻碍作用；只有在电流频率大于零，即为交流电时，感抗才对电流由阻碍作用，且频率越高，阻碍作用越大。这也反映了电感元件“通直流，阻交流；通低频，阻高频”的特性，其本质为电感元件在电流变化时所产生的自感电动势对交变电流的反抗作用。
演示实验二：将低频信号发生器的频率选择在6Hz 以下，当开关S 闭合以后，仔细观察直流电流表、直流电压表的指针变化情况，及其之间的时间关系。
现象：可以看到电压表指针到达右边最大值时，电流表指针指向中间零值；当电压表指针由右边最大值返回中间零值时，电流表指针由零值到达右边最大值；当电压表指针运动到左边最大值时，电流表指针运动到中间零值……
分析：实验结果表明，在纯电感电路中，电压超前电流
2
π。 安排学生阅读教材P128页“电压、电流间相位关系——分析”部分。师生讨论，针对课堂出现的问题、难理解的知识点当堂给出解释。重点讲解分析运用“无限分割”的思维方法处理问题。
结论：在纯电感电路中，电感两端的电压
u L 超前电流
2
π
，线圈两端的电压为
)2
sin(π
ω+=t U u m L
根据电流、电压的解析式，作出电流和电压的波形图以及它们的旋转矢量图，分别入图3、图2所示。
2、纯电感电路的功率
1、瞬时功率
纯电感电路中的瞬时功率等于电压瞬时值与电流瞬时值的乘积，即
t
UI t t UI t I t U t
I t U ui p m m ωωωωωωπ
ω2sin cos sin 2sin 2cos 2sin )2
sin(=?=?=?+
==
图3 纯电感电路电流、电压波形图
图2 纯电感电路电压、电流旋转矢量图
分析：纯电感电路的瞬时功率p 是随时间按正弦规律变化的，其频率为电源频率的2倍。，振幅
为UI ，其波形图如图4所示。 2、平均功率
平均功率值可通过曲线与t 轴所包围的面积的和来求。
分析图4可知，表示功率的绿色曲线与t 轴所围组成的面积，t 轴以上部分与t 轴以下的部分相等，即p ＞0与p ＜0的部分相等，这两部分和为零。
这说明纯电感电路中平均功率为零，即纯电感电路的有功功率为零。其物理意义是，纯电感电路不消耗电能。
3、无功功率
虽然纯电感电路不消耗能量，但是电感线圈L 和电源E 之间在不停的进行着能量交换。 分析讲解：如图3所示，在0～T/4和T/2～3T/4这两个1/4周期中，由于电流的绝对值不断增加，因此电源克服线圈自感电动势做功，电感线圈磁场能不断增大。表现在波形图中，这两个1/4周期内，u L 和i 的方向相同，瞬时功率为正值，这表明电感线圈L 从电源吸取了能量，并把它转变为磁场能储存在线圈中。
在 T/4～T/2和3T/4～T 这两个1/4周期中，电流的绝对值不断减小，因此线圈自感电动势克服电源做功，电感线圈磁场能不断减少。表现在波形图中，这两个1/4周期内，u L 和i 的方向相反，瞬时功率p 为负值，这表明电感线圈L 将它的磁场能还给电源，即电感线圈L 释放出能量。
无功功率：为反映纯电感电路中能量的相互转换，把单位时间内能量转换的最大值（即瞬时功率的最大值），叫做无功功率，用符号Q L 表示
I U Q L L =
（式5-15）
式中 U L ——线圈两端的电压有效值，单位是伏[特]，符号为V ； I ——通过线圈的电流有效值，单位是安[培]，符号为A ； Q L ——感性无功功率，单位是乏，符号为var 。 强调部分：无功功率中“无功”的含义是“交换”而不是“消耗”，它是相对于“有功”而言的。决不可把“无功”理解为“无用”。它实质上是表明电路中能量交换的最大速率。
小结
1、在纯电感的交流电路中，电流和电压是同频率的正弦量。（在直流电路中电感电压恒为零，相当于断路。）
2、电压u L 与电流的变化率
t i ??成正比，电压超前电流2
π。
3、电流、电压最大值和有效值之间都服从欧姆定律，而瞬时值不服从欧姆定律，要特别注
意i
u X L
L ≠
。 图4 纯电感电路功率曲线
4、电感是储能元件，它不消耗电能，其有功功率为零，无功功率等于电压有效值与电流有效值之积。
三、纯电容电路
1、纯电容电路电压与电流数量、相位关系 演示实验一：如图1所示连接好电路，在保证电源频率一致的情况下，改变信号发生器的输出电压，观察、记录电流表和电压表的读数情况，研究电流、电压间的数量关系。改变电源频率，重复之前的步骤。注意分析电流、电压关系是否受电源频率变化影响。
现象：分析实验现象可知，电压与电流的有效值成正比，且其比值随电源频率变化，电源频率越高，电压/电流比值越小。
规律及分析：电压与电流有效值之间关系
如下式，
I X U C C =
(式5-16)
式中 U C ——电容器两端电压的有效值，单位是伏[特]，符号为V ； I ——电路中电流有效值，单位是安[培]，符号为A ； X C ——电容的电抗，简称容抗，单位是欧[姆]，符号为Ω。
上式叫做纯电容电路的欧姆定律。容抗是新引入的物理量，它表示电容元件对电路中的交流电所呈现出来的阻碍作用。
将（式5-16）两端同时乘以2，可得
m C m I X U =
（式5-17）
这表明在纯电容电路中，电压、电流的最大值也服从欧姆定律。
容抗：理论和实验证明，容抗的大小与电源频率成反比（演示实验一中可以观察到），与电容器的电容成反比。容抗的公式为
fC
X C π21=
（式5-18）
式中 f ——电压频率，单位是赫[兹]，符号为Hz ； C ——电容器的电容，单位是法[拉]，符号为F ； X C ——电容器的容抗，单位是欧[姆]，符号为Ω。
提示：
当频率一定时，在同样大小的电压作用下，电容越大的电容器所存储的电荷量就越多，电路中的电流也就越大，电容器对电流的阻碍作用也就越小；当外加电压和电容一定时，电源频率越高，电容器充、放电的速度越快，电荷移动速率也越高，则电路中电流也就越大，电容器对电流的阻碍作用也就越小。这也反映了电感元件“通直流，阻交流；通低频，阻高频”的特性，其本质为电感元件在电流变化时所产生的自感电动势对交变电流的反抗作用。特别注意，对于直流电（f =0），容抗趋于无穷大，可将电容元件视为断路。
用一句话总结电容元件的特性：“通交流，阻直流；通高频，阻低频”。（注意联系电感元件特性进行对比讲解）
演示实验二：将低频信号发生器的频率选择在6Hz 以下，当开关S 闭合以后，仔细观察直流电流表、直流电压表的指针变化情况，及其之间的时间关系。
现象：可以看到电流表指针到达右边最大值时，电压表指针指向中间零值；当电流表指针由右边最大值返回中间零值时，电压表指针由零值到达右边最大值；当电流表指针运动到左边最大值时，电压表指针运动到中间零值……。
图1 纯电容电路
分析：实验结果表明，在纯电容电路中，电压滞后于电流
2
π。 安排学生阅读教材P134～135页“电压、电流间相位关系——分析”部分。师生讨论，针对课堂出现的问题、难理解的知识点当堂给出解释。（复习上一节所用到的“无限分割”的方法。）
结论：在纯电容电路中，电容器间两端的电压u C 滞后电流2
π
，线圈两端的电压为
t U u m C ωsin =
则电路中的电流为
)2
sin(π
ω+
=t I i m
根据电流、电压的解析式，作出电流和电压的波形图以及它们的旋转矢量图，分别入图3、图2所示。
2、纯电容电路的功率 1、瞬时功率
纯电容电路中的瞬时功率等于电压瞬时值与电流瞬时值的乘积，即
t
UI t t UI t I t U t I t U ui p m m ωωωωωπ
ωω2sin cos sin 2cos 2sin 2)
2
sin(sin =?=?=+
?==
分析：纯电容电路的瞬时功率p 是随时间按正弦规律变化的，其频率为电源频率的2倍。，振幅为UI ，其波形图如图4所示。
与纯电感电路相似，从图4中可以看出，纯电容电路的有功功率为零，这说明纯电容电路也不消耗电能。
图3 纯电容电路电流、电压波形图
图2 纯电容电路电流、电压旋转矢量图
电气14级四个班级虚拟仪器课程设计题目2015秋季2016.1.18-22
12级《虚拟仪器》课程设计任务书 一、设计题目及任务 学生按分组组别从以下对应题目号中选择一题进行设计。 1.粮仓管理系统设计（利用labVIEW）（3-4人） 1）一个粮仓系统有五个独立的粮仓，假设粮仓中各有一个控制节点，用来测量其内部温度及湿度，并有两个执行机构，分别用于打开通气窗口及打开风扇。 2）假设五个粮仓的数据都汇聚在一个集中节点，该节点将数据传至上位监控计算机（串行口）。（数据协议自定，要将五个节点区分开） 3）设计一个监控界面，用于实时监控五个粮仓的实时数据。并保留每天的数据。可以按日期及指定的粮仓来查询数据，并显示历史曲线。 4）用户可以设置报警线，当温度超过报警线时，要求下传数据，启动相应的执行机构。 并在控制面板中有所显示。 5）要求用实际串口完成。（可以在另一个电脑上用串口调试助手，模拟集中节点） 2.利用声卡的数据采集与输出（LabVIEW）（3-4人） 1）通过话筒，利用声卡采集一段声音 2）显示该段声音的频率分析，分析特点，并存储起来。 3）试着根据存储的声音特色，区别不同的人。 4）存储不同的声音，利用声卡实现回放。 3.虚拟仪器的网络控制（3-4人） 1）设计一个程序控制8个外设小灯的点亮方式，要求两种方式A:每个小灯间隔时间T，依次亮，时间T可调，并循环。B：先1.3.5.7.9亮隔时间T，2.4.6.8.10亮，并循环，T 可调。 2）要求主面板与硬件的8个小灯同步。 3）通过网络在另一台计算机上控制此程序的运行（利用LabVIEW的DateSocket技术） 4.基于NI数据采集卡的虚拟示波器（3-4人） 1）：波形来自外来的信号发生器（可以外接，也可以仿真） 2：通过采集此信号（波形采集） 3）：主界面要求为一个典型的示波器界面，各个调节按钮的功能应该均具备。 4）：要求显示波形的特征量。 5：）存储并回放波形。 5.动态分析仪（3-4人） 1）：设计一个典型系统的动态响应的过度过程的分析仪。 2）：输入为：单位阶跃、单位斜坡、单位加速度、脉冲输入、正弦。 3）：系统为典型的一阶系统和二阶系统。相关参数可调 4）：当用户在主界面输入不同的输入及系统时，要求输出其动态响应的时域及频域分析。 5）：如果在上述系统中加入延时环节（延时时间可调），对应的动态响应应如何？ 6.基于NI数据采集卡的虚拟信号放生器（3-4人）
电子电路设计与制作教学大纲
《电子电路设计与制作》教学大纲1．课程中文名称：电子电路设计与制作 2．课程代码： 3．课程类别：实践教学环节 4．课程性质：必修课 5．课程属性：独立设课 6．电子技术课程理论课总学时:256总学分：16 电子电路设计与制作学时：3周课程设计学分：3 7．适用专业：电子信息类各专业 8．先修课程：电路分析基础、模拟电子技术、数字电子技术、PCB电路设计一、课程设计简介 实验课、课程设计、毕业设计是大学阶段既相互联系又相互区别的三大实践性教学环节。实验课是着眼于实验验证课程的基本理论，培养学生的初步实验技能；毕业设计是针对本专业的要求所进行的全面的综合训练；而课程设计则是针对某几门课程构成的课程群的要求，对学生进行综合性训练，培养学生运用课程群中所学到的理论学以致用，独立地解决实际问题。电子电路设计与制作是电子信息类各专业必不可少的重要实践环节，它包括设计方案的选择、设计方案的论证、方案的电路原理图设计、印制板电路（即PCB）设计、元器件的选型、元器件在PCB板上的安装与焊接，电路的调试，撰写设计报告等实践内容。电子电路设计与制作的全过程是以学生自学为主，实践操作为主，教师的讲授、指导、讨论和研究相结合为辅的方式进行，着重就设计题目的要求对设计思路、设计方案的形成、电路调试和参数测量等展开讨论。 由指导教师下达设计任务书（学生自选题目需要通过指导教师和教研室共同审核批准），讲解示范的案例，指导学生各自对自己考虑到的多种可行的设计方案进行
比较，选择其中的最佳方案并进行论证，制作出满足设计要求的电子产品，撰写设计报告。需要注意是，设计方案的原理图须经Proteus软件仿真确信无误后，才能进行印刷电路图的制作，硬件电路的制作，以避免造成覆铜板、元器件等材料的浪费。电路系统经反复调试，完全达到（或超过）设计要求后，再完善设计报告。设计的整个过程在创新实验室或电子工艺实验室中完成。 二、电子电路设计与制作的教学目标与基本要求 教学目标： 1、通过课程设计巩固、深化和扩展学生的理论知识，提高综合运用知识的能力，逐步提升从事工程设计的能力。 2、注重培养学生正确的工程设计思想，掌握工程设计的思路、内容、步骤和方法。使学生能根据设计要求和性能参数，查阅文献资料，收集、分析类似电路的性能，并通过设计、安装、焊接、调试等实践过程，使电子产品达到设计任务书中要求的性能指标的能力。 3、为后续的毕业设计打好基础。课程设计的着眼点是让学生开始从理论学习的轨道上逐渐转向实际运用，从已学过的定性分析、定量计算的方法，逐步掌握工程设计的步骤和方法，了解工程设计的程序和实施方法；通过课程设计的训练，可以给毕业设计提供坚实的铺垫。 4、培养学生获取信息和综合处理信息的能力，文字和语言表达能力以及协调工作能力。课程设计报告的撰写，为今后从事技术工作撰写科技报告和技术文件打下基础。 5、提高学生运用所学的理论知识和技能解决实际问题的能力及其基本工程素质。 基本要求： 1、能够根据设计任务和指标要求，综合运用电路分析、电子技术课程中所学到的理论知识与实践操作技能独立完成一个设计课题的工程设计能力。 2、会根据课题需要选择参考书籍，查阅手册、图表等有关文献资料。能独立思考、深入钻研课程设计中所遇到的问题，培养自己分析问韪、解决问题的能力。
《电工基础》练习及答案(8.正弦交流电路)
《电工技术基础与技能》复习题 8．正弦交流电路 一、是非题： 1．电阻元件上的电压、电流的初相一定都是零，所以它们是同相的。（ ） 2．正弦交流电路，电容元件上电压最大时，电流也最大。（ ） 3．在同一交流电压作用下，电感L 越大，电感中的电流就越小。（ ） 4．端电压超前电流的交流电路一定是电感性电路。（ ） 5．有人将一个额定电压为220V 、额定电流为6A 的交流电磁铁线圈误接在220V 的直流电源上，此时电磁铁仍将能正常工作。（ ） 6．某同学做荧光灯电路实验时，测得灯管两端的电压为110V ，镇流器两端电压为190V ，两电压之和大于电源电压220V ，说明该同学测量数据错误。（ ） 7．在RLC 串联电路中，C L R 、U 、U U 的数值都有可能大于端电压。（ ） 8．额定电流100A 的发电机，只接了60A 的照明负载，还有40A 的电流就损失了。（ ） 9．在RLC 串联电路中，感抗和容抗数值越大，电路中的电流也就越小。（ ） 10．正弦交流电路中，无功功率就是无用功率。（ ） 11．在纯电阻电路中，下列各式对的打√，错的打× ⑴R U I = （ ） ⑵R u i = （ ） ⑶R U I m m =（ ） ⑷i u p = （ ） ⑸P=UI （ ） ⑹P=0 （ ） 12．在纯电感电路中，下列各式对的打√，错的打× ⑴L U I ω= （ ） ⑵L m m X U I = （ ） ⑶L X u i =（ ） ⑷P=0 （ ） ⑸L U Q L ω2 = （ ） ⑹)sin(2u L t X U i ?ω+=（ ） 13．在纯电容电路中，下列各式对的打√，错的打× ⑴C U I ω= （ ） ⑵C X U i = （ ） ⑶fC X C π2= （ ） ⑷UI Q C = （ ） ⑸C U Q C ω2 = （ ） ⑹)sin(2 u C t X U i ?ω+= （ ） 二、选择题： 1．正弦交流电通过电阻元件时，下列关系式正确的是（ ）。 A ．t R U i R ωsin = B ．R U i R = C ．R U I R = D ．)sin(?ω+=t R U i R 2．纯电感电路中，已知电流的初相角为－60°，则电压的初相角为（ ） A ．30° B ．60° C ．90° D ．120° 3．加在容抗为100Ω的纯电容两端的电压V t u c )3 sin(100π ω-=，则通过它的电流应 是（ ）。 A ．A t i c )3 sin(π ω+= B ．A t i c )6sin(π ω+= C ．A t i c )3sin(2πω+= D ．A t i c )6 sin(2π ω+= 4．两纯电感串联，Ω=101L X ，Ω=152L X ，下列结论正确的是（ ）。 A ．总电感为25H B ．总感抗2 221L L L X X X += C ．总感抗为25Ω D ．总感抗随交流电频率增大而减小 5．某电感线圈，接入直流电，测出R=12Ω；接入工频交流电，测出阻抗为20Ω，则线圈的感抗为（ ） A ．32Ω B ．20Ω C ．16Ω D ．8 Ω 6．已知RLC 串联电路端电压U=20V ，各元件两端电压V U R 12=，V U L 16=， )( =C U A ．4V B ．12V C ．28V D ．32V 7．如下图所示的电路，i u 和o u 的相位关系（ ） A ．i u 超前o u B ．i u 和o u 同相 C ．i u 滞后o u D ．i u 和o u 反相 8．在RLC 串联电路中，端电压与电流的矢量图如上图所示，这个电路是（ ）
《电工电子技术基础》教案课程.doc
周 授课 教学 执行 授课章节及内容摘要 学时 方式 课外作业及考核 次 情况 思考： 1、冬季穿脱毛衣时，静 1 绪论 安全用电常识 2 讲授 电有上千 v 的电压，为什么没有 出现电死人的情况？ 2 15、 16 级德育体验周， 17 级军训 2 3 触电急救 2 电教 练习急救措施 4 第一章 电路的结构和常用基本 2 电教 课后习题一、二 物理量（电压、电流） 5 国庆、中秋放假 2 6 电路的相关物理量（电位、电动 2 讲授 课后习题三 1、 2、 3、 4 势、电能 ） 7 电阻串、并联电路的结构与作用 2 讲授 练习册 1.3、 1.4 8 秋季田径运动会 2 9 电路相关名词及基尔霍夫电压、 2 讲授 练习册 1.5 一、填空题 电流定律 10 第二章 磁场及电磁感应 2 电教 练习册 2.1、 2.2 11 半期复习与测试 2 测试 半期测试题 12 第三章 电容、 电感的概念、 参数 2 电教 课后习题一 、二、 标注及应用 13 第四章单相正弦交流电路的概 2 电教 练习册 4.1 念、相关物理量 14 正弦交流电的表示法 2 讲授 课后习题 一、二、 15 纯电感、纯电容电路的结构及功 2 电教 课后习题 三、四 率 16 纯电阻电路的结构及功率、电路 2 讲授 练习册 4.2 4.5 的功率因数 17 第五章三相交流电源的产生与应 2 讲授 课后题一、二、三 用 18 三相负载的连接 2 电教 练习册 5.1 一、 19 三相电功率 2 讲授 练习册 5.1 二、三 5.2 一、 二、 三
用结点电压法求解含源网络-电路分析基础课程设计
用结点电压法求解含源网络 周全(5030309773) 结点电压法是一种运用范围较广的分析方法，用结点电压法分析含源网络时需要注意的是： 1.列方程前，应把实际电压源模型等效变换为实际电流模型； 2.理想电压源去路中的电流不能忽略 3.与理想电流源串联的元件应看成短路； 4.将受控源按独立源处理，并用结点电压表示其控制量 一、常规题： 例：列出图中电路的结点电压方程 解：取与理想电压源去路所连的两个结点之一的①为参考结点，这时结点②的 电压＝1V ，可作为已知量，因此不必列写结点②的结点电压方程，对结点③，④的结点电压方程为： 2322341(11)330.5111(11)30.50.20.51n n n n n n u u u u u u ?+++=+??++++=???????? 2?4 补充方程 2n u u =? 把 u 2=1V 和 u 2=-u n4 代入方程组，整理即得 3434293 n n n n u u u u +=???+=??
二、用结点电压分析法求解电路时碰到的非常规情况： 用结点电压分析法求解的常规情况很多书上都有相应的题目，但我在做题时发现了一道用节点电压法解。 例：用结点电压法求解图示电路u 和u 3 解：选结点③为参考结点，对①，②列方程 121211(21)2(11)5n n n n n u u u u u u +?=???++=??=? 1u 0 整理以上方程可得 12123262n n n n u u u u ?=???+=? 可以看出，该方程无解，此题说明，当电路中含有受控源时，有可能解不存在，而对一个实际的物理系统来说，解应该是存在的，这道题当时做时很容易想为什么解不出，却没想到这题模型本来就是不合实际电路的，而答案正是要我们发现这一点，所以我觉得这道题还是很巧妙的。
相正弦交流电路练习题
电工技术基础与技能 第十章 三相正弦交流电路 练习题 班别：高二（ ） 姓名： 学号： 成绩： 一、是非题 1、三相对称电源输出的线电压与中性线无关，它总是对称的，也不因负载是否对称而变化。 （ ） 2、三相四线制中性线上的电流是三相电流之和，因此中性线上的电流一定大于每根相线上的 电流。 （ ） 3、两根相线之间的电压称为相电压。 （ ） 4、如果三相负载的阻抗值相等，即︱Z 1︱=︱Z 2︱=︱Z 3︱，则它们是三相对称负载。 （ ） 5、三相负载作星形联结时，无论负载对称与否，线电流必定等于对应负载的相电流。 （ ） 6、三相负载作三角形联结时，无论负载对称与否，线电流必定是负载相电流的倍。 （ ） 7、三相电源线电压与三相负载的连接方式无关，所以线电流也与三相负载的连接方式无关。 （ ） 8、相线上的电流称为线电流。 （ ） 9、一台三相电动机，每个绕组的额定电压是220V ，三相电源的线电压是380V ，则这台电动机 的绕组应作星形联结。 （ ） 10、照明灯开关一定要接在相线上。 （ ） 二、选择题 1、三相对称电动势正确的说法是（ ）。 A.它们同时达到最大值 B.它们达到最大值的时间依次落后1/3周期 C.它们的周期相同，相位也相同 D.它们因为空间位置不同，所以最大值也不同 2、在三相对称电动势中，若e 1的有效值为100V ，初相为0，角频率为ω，则e 2、e 3可分别表 示为( )。 A. tV e tV e ωωsin 100,sin 10032== B. V t e V t e ）（）?+=?-=120sin 100,120sin(10032ωω C. V t e V t e ）（）?+=?-=120sin 2100,120sin(210032ωω D. V t e V t e ）（）?-=?+=120sin 2100,120sin(210032ωω 3、三相动力供电线路的电压是380V ，则任意两根相线之间的电压称为（ ）。 A.相电压，有效值为380V B.线电压，有效值为220V C.线电压，有效值为380V D.相电压，有效值为220V 4、对称三相四线制供电线路，若端线上的一根熔体熔断，则熔体两端的电压为（ ）。 A. 线电压 B. 相电压 C. 相电压+线电压 D. 线电压的一半 5、某三相电路中的三个线电流分别为A t i ）?+=30sin(181ω A t i ）?-=90sin(182ω A t i ）?+=150sin(183ω ，当t=7s 时，这三个电流之和i=i 1+i 2+i 3为( )。 218 C. 318 A 6、在三相四线制线路上，连接三个相同的白炽灯，它们都正常发光，如果中性线断开，则（ ）。 A.三个灯都将变暗 B.灯将因过亮而烧毁 C.仍能正常发光 D.立即熄灭 7、在上题中，若中性线断开且又有一相断路，则未断路的其他两相中的灯( )。 A.将变暗 B.因过亮而烧毁 C.仍能正常发光 D.立即熄灭 8、在第（6）题中，若中性线断开且又有一相短路，则其他两相中的灯（ ）。 A.将变暗 B.因过亮而烧毁 C.仍能正常发光 D.立即熄灭 9、三相对称负载作三角形联结，接于线电压为380V 的三相电源上，若第一相负载处因故发生 断路，则第二相和第三相负载的电压分别为（ ）。 、220V 、380V 、220V 、190V 10、在相同的线电压作用下，同一台三相异步电动机作三角形联结所取用的功率是作星形联结 所取用功率的( )。 A. 倍3 3 C. 3/1 倍 三、填充题 1、三相交流电源是三个单相电源一定方式进行的组合，这三个单相交流电源的 、 、 。 2、三相四线制是由 和 所组成的供电体系，其中相电压是指
用矩阵方法使网孔分析法通解-电路分析基础课程设计
用矩阵方法使网孔分析法通解 黄明康 5030309754 F0303025 在网络电路的学习中，我们一般使用结点分析法与网孔分析法。我们知道他们有各自的用途，但其实如果使用得当，只用其中的一个方法就可以解所有目前已经可解得网络电路。而在我看来这得当的使用就是巧妙运用数学。之所以如此，我认为是因为结点分析法的基础ＫＣＬ与网孔分析法的基础ＫＶＬ是相容的，即可以用结点分析法的地方就可以用网孔分析法解题。 先来看个例子，从网孔分析法说起，如图（１）所示，是一个非常适合用结点分析法与网孔分析法解题的网络。 正如上课时所做的，我们用网孔分析法解之，以im1、im2、im3为支路电流列出回路的矩阵方程，方程如式（２）。
最左边的矩阵是各回路的电阻矩阵，解出此方程，再根据ＶＣＲ就能得出整个网路电路的各个参数。由于篇幅所限，也由于这已是大家皆知的常规方法，对于为何使用这种方法及其可用性、使用方法等在此不再冗述。 而我关心的是，这种方法是在这么一个可以说是完美的电路网络中运用的，所以一旦电路中的某个器件变了，可能使这种方法不可用。而其实上课时已经提出了这种问题，也给出了改进了的解题方法——运用网路电路的一些性质化解电路成可用网孔分析法的电路。 但这种方法在解题中会使不熟练的我不经意中掉入“陷阱”。我更愿意用以下的方法用数学解题，这样可以使我们不必太过计较概念。 对于我的方法，也请先看一个例子，如图（３）: 这样，这个电路就不能单纯的运用网孔分析法了。那么按之前所述，运用网路电路的一些性质化解电路成可用网孔分析法的电路，然后解之，正如图（４）
a 和图（４） b 中所示过程。 然后得出电阻网络矩阵方程，解出所要的量。 对于以上的例题，也有所谓的虚网孔电流法如式（５）： 其实，虚网孔电流法仅仅只是根据我们在网孔分析法的引出中得出的规律重新又列出了简单的方程组，这跟我们最初想要使用结点分析法和网孔分析法的初衷不符，初衷是按给出的网络电路图直接写出矩阵方程。这样就使我们可以更好的应对复杂的网络。 当然，也正是虚网孔电流法使我想起了网孔分析法的一般矩阵解法。仍就看图（３）：
电路分析教案
北京理工大学珠海学院 信息科学技术学院 教案 课程名称：电路分析基础 专业基础必修课程性质： 吴安岚主讲教师：131 联系电话：
：E-MAIL 53 / 1 课时分配表 53 / 2 第1课 一．章节名称 1.1电路和电路模型；1.2电路的基本物理量 二．教学目的 1、掌握内容：理想电路元件、电路模型的概念； 电流、电压、电位、功率的概念；电流、电压参考方向。
2、了解内容：电路的作用、组成。 三．安排课时：2学时 四．教学内容（知识点） 1．理想电路元件、电路模型； 电流、电压、电位、功率的定义、表达式、单位； 电流、电压参考方向。 2．功率的正负,功率平衡。 3．电路的作用、组成、分类。 五．教学重难点 重点：1．电流、电压参考方向。 2．功率的正负,功率平衡。 难点：功率的正负,功率平衡。 六．选讲例题 重点讲解P8的检查学习结果。 七．作业要求 1.2，1.3----------纸质。 八．环境及教具要求 多媒体教室、多媒体课件。 九．教学参考资料 邱关源《电路》，蔡元宇《电路及磁路》，李瀚荪《电路分析基础》。 53 / 3 第2课 一．章节名称 1.3 基尔霍夫定理 二．教学目的 1、掌握内容：基尔霍夫定理；按电流、电压参考方向列KCL、KVL方程。KCL、KVL定理推广。 2、了解内容：无。 三．安排课时：2学时 四．教学内容（知识点）
1．基尔霍夫定理； 2．按电流、电压参考方向列写KCL、KVL方程。解方程。 3．KCL、KVL定理推广。例题。 五．教学重难点 重难点：1、按电流、电压参考方向列KCL、 KVL方程。 2 、电流、电压参考方向的正确标注与应用。 六．选讲例题 重点讲解P9[例1.1]、P10[例1.2]和P11的检查学习结果。七．作业要求 1.10，1.19----------纸质。 八．环境及教具要求 多媒体教室、多媒体课件。 九．教学参考资料 邱关源《电路》，蔡元宇《电路及磁路》，李瀚荪《电路分析基础》。 53 / 4 第3课 一．章节名称 1.4 电压源和电流源 1.5电路的等效变换 1.5.2 电源之间的等效变换 二．教学目的 1、掌握内容：理想电压源和理想电流源的特性。 实际电压源和实际电流源的特性。 实际电压源和实际电流源的等效变换。 2、了解内容：无。 三．安排课时：2学时 四．教学内容（知识点） 1．等效变换的概念。理想电压源和理想电流源的特性。 2．实际电压源和实际电流源的特性。实际电压源和实际电流源的等效变换。3．电路的伏安关系式。 五．教学重难点
《电工技术基础与技能》第六章正弦交流电习题(答案)
第六章正弦交流电练习题 姓名：班级：学号： 填空题 1、大小和方向都随时间作周期性变化的电流、电压、电动势称为交流电，按正弦规律变化的交流电称为正弦交流电。 2、正弦交流电的三要素是最大值（有效值）、角频率（频率、周期）和初相。 3、交流电每重复变化一次所用的时间叫周期，用字母T表示，其单位为秒。 4、交流电在一秒钟变化的次数叫频率，用字母f表示，其单位为 Hz或赫兹。 5、周期与频率之间的关系为T=1/f，角频率与频率之间的关系为ω=2πf ，工频交流电的频率f= 50 Hz。 6、我国供电系统中，交流电的频率是___50_____Hz，习惯上称为工频，周期为。 7、交流电路i=10sin（628t+4π/3）A，则其最大值为10A，频率为100Hz，初相位为 4π/3_。 8、已知正弦交流电压 ()V 60 314 sin 2 2200 + =t u,它的最大值为 _220V ______，有效值为_ ___220V____，角频率为__314rad/s______，相位为__314t+60°____，初相位为___60°_____。 9、某正弦交流电流的最大值为2A，频率为50Hz，初相为0 30，则该正弦交流电流的解析式i=___2sin（314t+30°）A___。
9 、已知两个正弦交流电的瞬时值表达式分别为0160)u t V =-和 0230)u t V =+，则他们的相位差是__-90o_____，其相位关系是___u 1滞后u 290o（正交）___。 10、有两个同频率的正弦交流电,当它们的相位差分别为0°、180°、90°时,这两个正弦交流电之间的相位关系分别是__同相__、__反相__和___正交__。 11、i=5 2 sin(200πt-30O )A 则 I m = ,I= 5 A ,ω= 200πrad/s f=Hz ,T= s ,初相φ= -30O ，相位为 200πt-30O 。i 相量图 选择题 1、交流电的瞬时值通常用（ ）表示。 A 大写字母 B 小写字母 C 不能确定 D 以上都不对 2、正弦交流电的三要素是（ ） A 瞬时值 频率 初相位 B 最大值 周期 角频率 C 频率 相位 周期 D 有效值 频率 初相 3、一个电容器耐压为500V ，（ ）将它接到有效值为500V 的交流电路中。 A 、 能； B 、不能； 4、我国通常应用的交流市电，其电压最大值是（ ）。 A 、220V B 、311V C 、380V D 、110V
《电工电子技术基础》的教案.doc
周 授课章节及内容摘要 授课次学时 1 绪论安全用电常识 2 2 15、16 级德育体验周， 17 级军训 2 3 触电急救 2 4 第一章电路的结构和常用基本 2 物理量（电压、电流） 5 国庆、中秋放假 2 6 电路的相关物理量（电位、电动 2 势、电能） 7 电阻串、并联电路的结构与作用 2 8 秋季田径运动会 2 9 电路相关名词及基尔霍夫电压、 2 电流定律 10 第二章磁场及电磁感应 2 11 半期复习与测试 2 12 第三章电容、电感的概念、参数 2 标注及应用 13 第四章单相正弦交流电路的概 2 念、相关物理量 14 正弦交流电的表示法 2 15 纯电感、纯电容电路的结构及功 2 率 16 纯电阻电路的结构及功率、电路 2 教学执行 课外作业及考核 方式情况 思考： 1、冬季穿脱毛衣时，静 讲授电有上千v 的电压，为什么没有 出现电死人的情况？ 电教练习急救措施 电教课后习题一、二 讲授课后习题三1、 2、 3、 4 讲授练习册1.3、 1.4 讲授练习册 1.5 一、填空题 电教练习册 2.1、 2.2 测试半期测试题 电教课后习题一、二、 电教练习册 4.1 讲授课后习题一、二、 电教课后习题三、四 讲授练习册 4.2 4.5
的功率因数 17 第五章三相交流电源的产生与应 2 讲授课后题一、二、三 用 18 三相负载的连接 2 电教练习册 5.1 一、 19 三相电功率 2 讲授练习册 5.1 二、三 5.2 一、二、 三 20 期末复习 2 讲授复习试题 第一章审核签字课题 第一节 授课时数 2 课时授课时间第1 周第 1 ~ 2 课时 知识1、了解电路的组成。 与 2、掌握电路中每部分的作用。 技能 教 学过程 目与讲授法与图示法相结合，便于学生回忆巩固。 标 方法 情感 态度 结合生活中常见的电器设备来进行讲解。 与价 值观 新学期开学，学生身心状态还未收回，切寒假后，此前所学知识部分已经遗忘或模糊，学情分析 需要通过复习收心和巩固知识，为新课内容做准备。 教学重点1、电路结构2、各部分的作用 教学难点1、讲电路图形符号和实物结合，识读简单电路图。
电子课程设计报告书写要求
电子课程设计报告书写要 求 Prepared on 22 November 2020
电子课程设计报告书写要求 （以数字电子钟为例） 1、封面（按以前的封面格式） 2、任务书 3、正文 一、数字电子钟总体设计方案 依据数字电子钟的任务要求，设计的总体方案如图1-1所示 图1-1 数字电子钟总体方案 （下面对总体原理进行说明）。。。。。。 二、各模块原理设计和分析 1、时基电路模块设计 本设计的时基电路模块由两个独立分模块组成，一个是由555定时器和RC 构成的秒脉冲电路；另一个是由的晶振和CD4060构成的振荡器，分频器构成的2Hz时基电路。 （1）555构成的秒脉冲电路 设计的555秒脉冲电路如图2-1所示 （电路工作原理阐述。。。。。。） （画出555振荡波形参考课件，给图标2-2） 参数计算 （列出振荡周期表达式，给定R80、R81和C10参数计 算周期） （2）晶振和CD4060构成的振荡分频电路 本设计采用频率为的晶振和CD4060构成精确的时基电路，见图2-3。 电路原理。。。。。。
由于晶振的频率为=215Hz，通过CD4060的14级分频输出为2Hz，必须再经过一次2分频才能实现秒脉冲，设计的2分频电路如图2-4所示。。。。。。。 图 2-4 晶振秒脉冲时基电 路 2、计时电路模块设计 该模块分别由” 秒”计数电路、”分”计 数电路和”小时”计数电路构成；秒和分都是60进制，小时是24进制，设计采用CD4518做计数器。 （1） CD4518计数器分析 CD4518是双8421-BCD编码同步加法计数 器如图2-5所示。 。。。。。。 列出CD4518的功能表和时序图（2-6）和 文字说明 （2）60进制电路设计 分和秒都是60进制，电路原理和 结构相同。60进制电路如图2-7所示。 电路原理。。。。。。 （3）24进制电路设计
最新汽车电工电子技术基础教案设计
《电工基础》教案
《电工基础》教案 教 学 总 结 本节课内容较浅，再加上勤与学生互动，是可以达到教学目标的。 课堂练习 4个小组各选1名学生上黑板默画几种常用的标准图形符号。 作 业 1．名词解释(1) （P 36） 2．填空题(1) （P 36） 章 节 第1章 直流电路 1.1.2电路的基本物理量——电流 学 时 1学时 授课类型 新授课 教学目标 1、理解电流产生的条件和电流的概念， 2、掌握电流的计算公式。 教学重点、难点 重点：电流的计算公式。 难点：电流产生的原因、条件。 教 法 类比、讲解、练习 教学过程 过程设计 创设情景引入新课 复习提问：初中对电流是如何定义的？ 引 入：在初中我们就知道：大量的自由电荷定向移动形成电流。电流就如同水流一般，在大量自由电荷（自由运动的水分子）的两端 加上电压（水压）就发生定向移动而形成电流（水流）。 新课讲解 一、电流的形成 1、电流：大量的电荷的定向移动形成电流。 2、在导体中形成电流的条件： (1) 要有自由电荷。 (2) 必须使导体两端保持一定的电压（电位差）。 二、电流 1、电流的强弱用电流强度表示。电流强度简称为电流。
《电工基础》教案
《电工基础》教案 一、电能 1、设导体两端电压为U，通过导体横截面的电量为q，电场力所做 的功为：W = q U 而q = I t，所以 W = U I t 单位：W－焦耳（J）；U－伏特（V）；I－安培（A）；t－秒（s）。 2、电场力所做的功即电路所消耗的电能W = UIt 3、电流做功的过程实际上是电能转化为其他形式的能的过程。 二、电功率 1、定义：单位时间内，某段电路传送或转换的电能。 W P= t 或P= UI 单位：P－瓦特（W）。 常用单位：千瓦（kw）电能的常用单位（kW ? h) 1度 =h k W 1?= 3.6?106J 2 、电气设备的额定值 1）定义：电气设备在给定的工作条件下，正常运行时所规定的最大允许值。 2）实际工作时，如果超过电气设备的额定值，会是使用寿命缩短获造成损伤；如果小于电气设备的额定值，电气设备的利用率降低，甚至不能正常工作。 3）额定功率—P N 额定电压—U N ：。 额定电流—I N 例:有一功率为60 W的电灯，每天使用它照明的时间为4小时，如果平均每月按30天计算，那么每月消耗的电能为多少度？合为多少
单相正弦交流电路公开课教案
【课题】正弦交流电基本概念 【课时】 1课时 【教学目标】 1、掌握正弦交流电的基本概念。 2、了解正弦量的三要素。 【教学重点】 正弦交流电的三要素。 【教学难点】 正弦交流电的角频率、瞬时值、最大值、有效值、相位、初相位和相位差。 【教学过程】 【一、导入新课】 在生活中同学们都经常听说直流电和交流电，那么同学们是否知道我们教室里所使用的电到底是直流电还是交流电呢 【二、讲授新课】 1.2.1正弦交流电的基本概念 正弦交流电的波形
1、交流电：大小和方向随时间按正弦规律做周期性变化的电量，符号AC 。 2、基本电量：正弦交流电流、正弦交流电压、正弦交流电动势。 3、解析式：i(t)I m sin （ t +?） u(t)U m sin （ t +?） e(t) E m sin （ t +?） I m U m E m ————振幅（峰值或最大值） ——角频率（rad/s ） ?——初相位（弧度或度） 1、 交流电的大小 1、瞬时值：交流电在任意时刻的数值，用小写字母表示，例如e 、i 、u 。 2、最大值：交流电在变化过程中出现在最大瞬时值，用大写字母并在右下角标m 表示，例如I m 、 U m 、 E m 。 3、有效值：规定用来计量交流电大小的物理量，用大写字母表示，例如U 、I 、E 。如果交流电通过一个电阻时，在一个周期内产生的热量与某直流电通过同一电阻在同样长的时间内产生的热量相等，就将这一直流电的数值定义为交流电的有效值。 正弦交流电的有效值和最大值之间的关系为 2 m U U = U m 或U m 2U 练习题：已知，u(t)500 sin （200 t +45°），求U m 、U 和第5 秒时的瞬时值。
电路分析基础课程设计
太原理工大学 《电路分析基础B》课程设计报告 设计名称有源低通滤波器 专业班级 学号 姓名
课程设计实验报告 实验题目：有源滤波器的设计 实验目的： 1. 掌握有源滤波电路的基本概念，了解滤波电路的选频特性、通频带等概念，加深对有源滤波电路的认识和理解。 2. 在Electronics Workbench环境下用仿真的方法来研究滤波电路，了解元件参数对滤波效果的影响。 3. 根据给定的低通和高通滤波器结构和元件，分析其工作特点及滤波效果，分析电路的频率特性。 4.利用低通滤波器搭建带通和带阻滤波器电路，观察和分析其输出波形特点，分析电路的频率特性。 实验仪器：双踪示波器、扫频仪、电路板、信号发生器、稳压电源、电阻、电容、运算放大器、电脑 有源滤波器的概念： 滤波器是一种能够通过一定频率信号而阻止或衰减其他频率信号的装置。能通过的频率构成通带，而被衰减的频率则构成滤波器的阻带。无源滤波器是由电感、电容和电阻构成的。但是由于受到尺寸和实际性能的限制，电感在某些频率范围是不适用的；如果用能模拟电感的有源器件来代替电感，则构成了有源滤波器，用有源部件代替电感得到有源滤波器的方法有多种，我们所用的有源部件为集成电路运算放大器。有源滤波器一般用电压转移函数来说明（s=jω）。在正弦稳态条件下，电压转移函数可写成H(jω)=▏H(j)▕ 其中▏H(j)▕是幅值或增益函数，是相位函数。 有源滤波器的分类： 按滤波器通带和阻带在频率内的位置，滤波器可分为：低通、高通、带通、带阻等类别。 低通滤波器： 低通滤波器是一种能让从直流到到截止频率的低频分量通过，同时衰减或抑制高频分量的器件。其特性用幅频特性曲线表示，此处幅频特性指的是电压转移
RLC串联电路教案
《RLC串联交流电路》教案 一、教学目的 1、理解并掌握RLC串联交流电路中电压与电流的数值、相位关系 2、理解电压三角形和阻抗三角形的组成 3、熟练运用相量图计算RLC串联电路中的电流和电压 二、教学重点 1、掌握RLC串联电路的相量图 2、理解并掌握RLC串联电路端电压与电流的大小关系 三、教学难点 1、RLC串联电路电压与电流的大小和相位关系 四、教学课时 五、教学过程 （一）复习旧课，引入新课： 1、复习单一参数交流电路
2、引出问题 正弦交流电路一定是单一参数特性吗？ 分析： 1、实际电路往往由多种元件构成，不同元件性质不同。例如，荧光灯电路 2、交流电路中的实际元件往往有多重性质，如电感线圈存在一定的电阻，匝与匝之间还有电容效应 因此，单一参数交流电路知识一种理想情况，具有多元件、多参数的电路模型更接近于实际应用的电路。 3、新的学习任务 研究多元件、多参数的交流电路 （二）新课讲授 图1 RLC 串联交流电路 1、电压与电流的关系 以电流作为参考，设表达式为 则 由基尔霍夫第二定律可知， C L R u u u u+ + = ) 90 sin( ) 90 sin( sin? ?- + + + =t X I t X I t R I u C m L m m ω ω ω 同频率正弦量的和仍为同频率的正弦量，因此电路总电压u也是频率为的正弦量。 ＋uＲ－＋uＬ－＋uＣ－ R ＬＣ Ｂ Ａ ＋－ u i i
正弦量可以用矢量表示，则(1)式为： C L R U U U U + + = []Z I I jX R I X X j R U C L = + = - + =) ( ) ( 这是RLC串联电路中总电压和总电流的关系，形式和欧姆定律类似，所以也称相量形式的欧姆定律。 RLC串联电路中总电压和总电流的数值关系： 2 2) ( C L R U U U U- + = 2 2) ( C L X X R I- + = Z I = RLC串联电路中电压电流的相位关系 R X X U U U C L R C L - = - =arctan arctan ? 上述分析过程，我们用矢量表示正弦量，根据复数运算的相关知识进行分析得出了结论。由于相量图可以更直观地描述正弦交流电中的数值和相位关系，我们来尝试画出。 图2 RLC串联电路的相量图 (C) ＸＬ＞ＸＣＸ Ｌ＜ＸＣＸＬ＝ＸＣ
正弦交流电的基本概念教案
正弦交流电的基本概念教案 1.在电力系统中，从发电到输配电，用的都是交流电 这里的电源是交流发电机。在前面我们介绍过一个最简单的原理性交流发电机，它是靠线圈在磁场中转动而获得的交变的感应电动势的。交流发电机产生的交变电动势随时间变化的关系图，基本上是正弦或余弦函数的波形，这样的交流电叫做简谐交流电。 2.在无线电电子设备中的各种电讯号，大多也是交流电信号 这里电讯号的来源是多种多样的。在收音机、电视机中通过天线接收了从电台发射到空间的电磁波。形成整机的讯号源。 3.在许多电子测量仪器（如交流电桥、示波器、频率计、Q 表等）中，这些讯号发生器自身也是一些特殊的电子电路，靠它激发的自生振荡，为其它测量仪器提供交流电动势。在各种无线电电子设备中往往具有多级放大电路，这时除了整机的交流电源外，前一级放大器的输出是后一级的输入，对后一级电路来说，我们也可以把前一级作
为讯号源。实际中不同场合应用的交流随时间变化的波形是多种多样的： （1）市电是50周的简谐波； （2）电子示波器用来扫描的讯号是锯齿波； （3）电子计算机中采用的讯号是矩形脉冲； （4）激光通讯用来载波的是尖脉冲； （5）广播电台发射的讯号在中波段是535KC—1605KC的调幅波（即振幅随时间变化的简谐波）； （6）电视台和通讯系统发射的讯号兼有调幅和调频波（即频率随时间变化的简谐波）。 这里讲的“波”是习惯说法，其实都是电流i 随时间t的变化状态（即振动状态），而不是波。我们知道，波方程必须既是时间t 又是空间r（或其中之一，如x）的函数。虽然交流电的波形多种多样,但其中最重要的是简谐交流电，这是因为：
电工基础练习及答案 8正弦交流电路
-----好资料学习《电工技术基础与技能》复习题 UUUU RRRR???)?i?i?I?sinit?sin(t．D． A ．C．B RRRR 8．正弦交流电路一、是非题：）2．纯电感电路中，已知电流的初相角为－60°，则电压的初相角为（D．120°C．．电阻元件上的电压、电流的初相一定都是零，所 以它们是同相的。1（）90°60 A．30°B．°?）．正弦交流电路，电容 元件上电压最大时，电流也最大。2（?Vtu??100sin()，则通过它的电流应Ω3．加在容抗为100的纯电容两端的电压c）．在同一交流电压作用下，电感3L越大，电感中的电流就越小。（3）。是（4．端电压超前电流的交流电路一定是电感性电路。（） ??的直220V6A的交流电磁铁线圈误接在5．有人将一个额定电压为220V、额定电流为 ??A?Ai?sin()i?sin(t?t)A．B．cc）流电源上，此时电磁铁仍将能正常工作。（63??，6．某同学做荧光灯电路实验时，测得灯管两端的电压为110V，镇流器两端电压为190V??A)tA?ii?2?2sin(sin(t?) C ．．D cc）（两电压之和大于电源电压220V，说明该同学测量数据错误。63、U、U U?15?X?X?10RLC7．在串联电路中，）的数值都有可能大于端电压。（。4．两纯电感串联，），下列结论正确的是（，CRL2LL1的照明负载，还有．额定电流8100A的发电机，只接了60A40A）的电流就损失了。（22X?X?X B．总感抗A．总电感为25H 2LL1L（RLC9．在串联电路中，感抗和容抗数值越大，电路中的电流也就越小。）．总感抗随交流电频率增大而减小 D C．总感抗为25Ω（10．正弦交流电路中，无功功率就是无用功率。） ，则线Ω；接入工频交流电，测出阻抗为205 11．在纯电阻电路中，下列各式对的打√，错的打×．某电感线圈，接入直流电，测出R=12Ω）圈的感抗为（UuU m?I?Ii? 8 Ω D．C．16ΩΩ．A32ΩB．20 ）⑵）⑴（（（⑶）m RRRV16U12V?U?，U=20V，各元件两端电压，6．已知RLC串联电路端电压ip?u LR（）（）⑹（⑸P=UI ）P=0 ⑷ ．在纯电感电路中，下列各式对的打√，错的打×12)(U?C UuU m?I?i?I⑶（））⑵）⑴（（32V ．D C．28V ．A4V B．12V m?XXL LL uu）和的相位关系（7．如下图所示的电路，io2U U??)2i?sin(t??Q⑷（⑹）（）⑸）（P=0 uL uuuu和同相 B．A．超前?X L iiooL．在纯电容电路中，下列各式对的打√，错的打×13uuuu．和反相 D ． C 滞后iioo UU??I?ifC?2X⑵）（⑴（）（⑶））RLC8．在串联电路中，端电压与电流的矢量图如上图所示，这个电路是
《汽车电工电子技术基础》教案新
1概论和安全用电常识 一、课程简介 1.课程性质及重要性 1）电力工业（能源、电力、电工制造） 2）基础工业（运输、铁路、冶金、化工、机械） 3）高新技术 （生物、光学、半导体、卫星、空间站、核弹、导弹等） 2.教学安排 1）时间 2）内容及主要参考书 3）考试方式及成绩评定 3.基本要求 1）认真听课积极参与课堂讨论 2）按时交作业 3）注意学习方法 预习——听课——作业——实验 4）重视实验 希望师生互动，营造一个轻松愉快的学习氛围。 4．主要内容 二、安全用电 1．触电 人体因触及高电压的带电体而承受过大的电流，以致引起死亡或局部受伤的现象称为触电。触电对人体的伤害程度，与流过人体电流的频率、大小、通电时间的长短、电流流过人体的途径、以及触电者本人的情况有关。人体的电阻为800 至几万欧不等，36V以下的电压对人体安全不构成威胁。通常规定36V以下的电压为安全电压。
触电事故表明，频率为50~100Hz的电流最危险，通过人体的电流超过50mA(工频)时，就会产生呼吸困难、肌肉痉挛、中枢神经遭受损害从而使心脏停止跳动以至死亡；电流流过大脑或心脏时，最容易造成死亡事故。 2．安全措施 为防止发生触电事故，除应注意开关必须安装在火线上以及合理选择导线与熔丝外，还必须采取必要的防护措施： 1)正确安装用电设备电气设备要根据说明和要求正确安装，不可马虎。带电部分必须有防护罩或放到不易接触到的高处，以防触电。 2)电气设备的保护接地把电气设备的金属外壳用导线和埋在地中的接地装置连接起来，叫做保护接地，适用于中性点不接地的低压系统中。电气设备采用保护接地以后，即使外壳因绝缘不好而带电，这时工作人员碰到机壳就相当于人体和接地电阻并联，而人体的电阻远比接地电阻大，因此流过人体的电流就很微小，保证了人身安全。 3)电气设备的保护接零保护接零就是在电源中性点接地的三相四线制中，把电气设备的金属外壳与中性线连接起来。这时，如果电气设备的绝缘损坏而碰壳，由于中性线的电阻很小，所以短路电流很大，立即使电路中的熔丝烧断，切断电源，从而消除触电危险。 4)使用漏电保护装置漏电保护装置的作用主要是防止由漏电引起的触电事故和单相触电事故；其次是防止由漏电引起火灾事故以及监视或切除一相接地故障。有的漏电保护装置还能切除三相电动机的断相运行故障。