高教社2023宋涛23 《电工基础》教学方案 电路的暂态分析 换路定律与初始值的计算.docx

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1、电工基础教学方案授课时间授课班级上课地点教学项目(任务)名称换路定律与初始值的计算课时数2教学内容主要知识点动态电路和动态过程的概念；换路和换路定则；初始值的确定重点、难点正确理解换路定则的基本内容，并能灵活运用教学目标专业能力使学生掌握动态电路的构成与基本概念、分析动态电路的换路定律方法能力掌握换路定律的应用方法社会能力团队协作能力，分析并解决问题的能力学生情况分析授课对象一般为电子信息工程技术专业普专大一新生教学环境要求教室、实训室教学方法教学做一体化教学手段多媒体演示结合实物展示，学生实训教学过程设计教学步骤教学内容学生活动时间分配(min)教师:序号：23任务描述与课程导入电容在直流稳

2、态电路中相当于开路，电感在直流稳态电路中相当于一条导线，这时的电路处于稳定状态。如果电路的结构、元件参数或电源发生了变化，电路中的电压与电流也会发生相应的变化，但最后又将趋于另一个稳定状态。包含电容或电感元件的电路，从一个稳定状态到另一个稳定状态需要经历一段时间，这一个阶段称之为过渡过程。在这个过渡过程中，电路中电流、电压均在不断的变化当中，因此过渡过程也称为动态过程，这种电路也常常被称为动态电路。凡是伴随着能量变化的过程都不能突然完成。例如，车辆启动（动能增加）、物体降温（热能减小）等都要一定的时间，也就是说能量只能发生连续的变化，而不能突变。因为磁场、电场能量不能发生突变，流过电感的电流不

3、能突变，电容两端的电压不能突变，这也是我们分析过渡过程的重要原则。本节将对引起过渡过程的电路变化进行初步的分析。跟随教师的思路认真听讲，回顾已学内容5知识准备4.1.1换路定律12跟随教师的思路认真听讲，并积极回答问题35C+）氏C.BR图4-1换路换路：引起过渡过程的电路变化称为换路，如电路的接通、断开、元件参数的变化、电路联接方式的改变以及电源的变化等。如图4-1,开关S从1换之2位置即电路发生换路。换路后的一瞬间流过电感的电流和电容两端的电压都应保持换路前瞬间的值，不能发生突变，电路换路后，就以此值作为初始值，进行连续变化，直至达到新的稳定值。这就是换路定律。换路定律(换路条件换路前后瞬

4、间电容电压和电感电流不能突变。我们一般认为，换路是在瞬间完成的，并把换路的瞬间作为计算时间的起始点，记为，=O,而把换路前的瞬间记为，=0，换路后的瞬间记为，=0+。这样我们就可以用公式来表示换路定律，即uc(0+)=uc(0-)z0)=zt(0-)教学步骤教学内容学生活动时间分配换路定则中初始值的计算4.1.2初始值的计算初始值是指电路在换路后的最初瞬间各部分的电流“0+)、电压(0+).电路在过渡过程中各部分的电压和电流就是从这些初始值开始变化的，因此，我们要分析过渡过程，就得先确定初始值。确定初始值方法：1)确定换路前电路中电容两端的电压式0-)和电感上的电流(0-)；2)由换路定律求出

5、电容两端的电压初始值(0+)和电感上的电流初始值o+)；3)再画出电路在换路后瞬间Q=O+)的等效电路；4)然后根据C(O+)和iJO+),并结合欧姆定律和基尔霍夫定律KC1KV1进一步求出其它参量的初始值。在画等效电路时应该指出，如果动态元件在换路前未储能，则在换路后瞬间wc(0+)和f1(0+)均为零，即电容相当于短路，电感相当于开路；如果动态元件在换路前已经储能，则在换路后瞬间G(0+)和“(0+)保持其在换路前的数值不变，即在，=0+的瞬间，电容相当于一个端电压等于c(0+)的电压源，电感相当于一个电流为乙(0+)的电流源。跟随教师的思路认真听讲，并积极回答问题15换路定理的应用例题讲

6、解例4.1.1如图4-3(a)所示电路，已知Ri=4,R2=2,R3=6,Us=12V,电路原来处于稳定状态，在，=O时开关S闭合，求初始值C(O+)、记(0+)和&两端电压2(。+)。R1*iRiII/VWV_IITiz-)ucCOf-孙；C二%-(I+U27、图43例4.1.1图解,由于在换路前电路处于稳定状态，因此电感1短路，电容。开路。所以换路前瞬间f=0一时有H12ZJO-)=-=1.2(A)八与+&4+6c(0-)=i(0-)3=1.26=7.2(V)由换路定律可得uc(0)=uc(0+)=7.2(V)iJ0-)=iJ0+)=12(A)因此，换路后瞬间r=(0+)的电路可画成4-3(b)所示。求解电路可得,(0+)=1.2(A)ic(0+)=ZJO+)-i1(0+)=1.2-1.2=0u2=U2(0+)=2.4(V)(b)作业在看懂例题，深刻理解换路定律基础上，选做习题库中跟换路定律有关习题教学参考资料、网站电路分析基础赵伟光北京：清华大学出版社教学后记（包括自我评价与学生评价，教学过程的全面分析）学生们基础有差别，注意个别指导，注重培养学生学习的兴趣，多与学生互动，需要加强培养学生理论联系实际和解决实际问题的综合应用能力。（注：教学过程设计部分可加页；表格中的单元格可合并、拆分）