1.3储能元件和换路定则

电工学郭木森答案【篇一：电工学(上册)教学及考核大纲】>一、课程的基本信息适应对象：本科，物理教育专业课程代码：16001513学时分配：46（理论）+14（实践）赋予学分：3.5先修课程：《物理学》、《高等数学》后续课程：《电子线路》二、课程性质与任务《电工学》是在《物理学》所阐述的电磁规律的基础上联系电工的工程实际，是理工科非电专业本科生必修的一门重要的技术基础课程。

通过本课程的学习使学生获得电工技术必要的基本理论、基本知识和基本技能，了解电工技术的应用及发展概况，为学习后续课程以及从事与本专业有关的工程技术等工作打下一定的基础。

三、教学目的与要求通过本课程的理论和实验教学，使学生掌握电路的基本规律、电路的分析和计算的基本方法、电路的实验和应用的基本技能；掌握电气设备中的常用的变压器和电动机的基本结构、工作原理与使用方法；掌握常用电工仪表使用方法；了解安全用电常识。

从而培养分析电工问题和解决问题的能力，为今后学习专业和从事专业的技术工作打下必要的基础。

学生经过学习，可以掌握基本的电工的知识，并会在实际工作中得到使用，实验的技能得到初步的锻炼，它与实践课程——《电工学实验》组成完整的教学与实践体系。

四、教学内容与安排第一章电路的基本概念与基本定律（3课时）1、电路的作用与组成部分2、电路模型3、电压和电流的参考方向4、欧姆定律5、电源有载工作、开路与短路6、基尔霍夫定律7、电路中电位的概念及计算说明和要求：1、了解电路模型及理想电路元件的意义。

2、理解电压、电流参考方向的意义。

3、理解基尔霍夫电压定律、电流定律，并能正确运用。

4、掌握电源的工作状态及电路中电位的概念及计算。

第二章电路的分析方法（7课时）1、电阻串并联联接的等效变换2、电阻的星形联结和三角形联结的等效变换*3、电源的两种模型及其等效变换 4、支路电流法 5、结点电压法 6、叠加原理7、戴维南定理和诺顿定理 8、受控电源电路的分析*9、非线性电阻电路的分析说明和要求：1、理解电阻电路和实际电源的等效变换方法。

井冈山大学2020年专升本《电路分析》课程考试大纲一、考试科目概述电路分析是电子信息科学与技术专业的一门实践性很强的专业基础课。

本课程的基本任务是使学生掌握电工技术必要的基本理论，基本知识和基本技能，为学习后续课程和从事相应工作打下一定基础。

二、考试内容章节（名称）专题（名称）知识与技能考核点第1章：电路的基本概念和基本定理专题1（电路的基本概念）1.理解电路的作用和组成。

2.掌握电路模型和电压与电流的参考方向。

专题2（电路的基本定律）1.熟悉电位的概念。

2.掌握欧姆定律和基尔霍夫定律的内容。

第2章：电路的分析方法专题1（电路的等效变换）1电阻串并联联接的等效变换2电源的两种模型及其等效变换专题2（常用的电路分析方法1）1支路电流法2结点电压法3叠加原理专题3（常用的电路分析方法2）戴维宁定理与诺顿定理第3章：电路的暂态分析专题1（常用的电子元器件和换路定则）1电阻元件、电感元件与电容元件2储能元件和换路定则专题2（三要素分析法和RC电路的响应）1.RC电路的响应2．一阶线性电路暂态分析的三要素法专题3（RL电路的响应和积分微分电路）1.积分和微分电路2.RL电路的响应第4章：正弦交流电路专题1（正弦交流电路的基本概念）1正弦电压与电流2正弦量的相量表示法3单一参数的交流电路专题2（正弦交流电路的计算）1.RLC串联的交流电路2.阻抗的串联与并联3.功率因数的提高三、考试方式与试卷结构1.考试方式：闭卷，笔试2.试卷分数：满分150分3.考试时间：120分钟4.题型比例：（1）填空题：（15%）（2）选择题：（20%）（3）判断题：（10%）（4）简答题或化简题：（30%）（5）计算题：（25%）井冈山大学2020年专升本《电子技术》课程考试大纲一、考试科目概述电子技术是电子信息科学与技术专业的一门重要的专业基础课，本课程目的是使学生获得电子技术方面的基本理论、基本知识和基本技能；任务是培养学生分析问题和解决问题的能力，并为学习后续课程和电子技术在专业中的应用打下良好的基础。

《电工技术》教学大纲课程名称：《电工技术》英文名称：Electrical Engineering Technology课程性质：专业必修课程课程编号：O13143所属学院：机电工程学院周学时：4学时总学时：60学时（其中实验12学时）学分：3.5学分教学对象（本课程适合的专业和年级）：机械设计制造及其自动化（本科）2011级本1、2班学生预备知识：《高等数学》、《大学物理》等课程在教学计划中的地位作用：本课程是为大学工科学生而开设的技术基础课。

教学方式：多媒体课件教学、课堂教授、实验教学的目的与要求：本课程是机械设计专业的一门基础课，是研究基本电路、基本磁路的应用科学，随着科技水平的提高，电工技术日益渗透至其他科学领域并占有日趋重要的地位。

本科程的主要任务是通过讲授电工技术的基本理论，基本分析方法、阐述电工技术的应用与发展，使学生掌握必要的电路理论及分析方法和电工技术。

其目的是为学生从事与其专业有关的电工技术的工作和科学研究打下一定的基础，并为后读课程作好必要的准备。

课程教材：电工技术（第七版），秦增煌主编，高等教育出版社．2009参考书目：1.姚海彬，《电工技术》（电工学Ⅰ），高等教育出版社2.王卫，《电工技术》，哈尔滨工业大学出版社3.韩学政，《电工电子技术基础》，清华大学出版社编写日期：2012年8月制定课程内容及学时分配：第1章电路的基本概念与基本定律（4学时）主要内容：1.1 电路的作用与组成部分；1.2电路模型；1.3电压和电流的参考方向；1.4欧姆定律；1.5电源有载工作、开路与短路；1.6基尔霍夫定律；1.7电路中电位的概念与计算；习题基本要求：1）了解电路、电路模型、电路的组成部分、电位等基本概念2）掌握并会在电路中应用欧姆定律、基尔霍夫定律求解电路中的电压和电流。

3）理解电压和电流的参考方向，并会判断参考方向和实际方向的关系。

4) 掌握电源的三种工作方式：有载工作、开路、短路；掌握判断电源、负载的方法。

第一章、电路的基本概念和基本定律一、基本概念：1、电路：电流的通路。

作用：实现电能的转传输和转换；传递和处理信号。

2、电源：供应电能的设备。

将其它形式的能量转换成电能3、负载：取用电能的设备。

将电能转换为其它形式的能量。

4、中间环节：连接电源和负载的部分。

起传输和分配电能的作用。

5、电路分析：在已知电路结构和元件参数的条件下，讨论电路的激励与响应之间的关系。

6、激励：电源或信号源的电压或电流叫激励。

7、响应：由于激励在电路各部分产生的电压和电流叫响应。

8、电路模型：由一些理想电路元件所组成的电路，称电路模型，简称电路。

9、电压和电流的方向：（1）电流的方向：1实际方向：规定正电荷定向运动的方向或负电荷定向移动的反方向为电流的实际方向。

2参考方向：在电路分析和计算时，可任意选定某一方向作为电流的方向，称为参考方向，或称为正方向。

在电流的参考方向选定后，凡实际电流（电压）的方向与参考方向相同时，为正值；凡实际电流（电压）的方向与参考方向相反时，为负值（2）电压的实际方向：规定由高电位（“+”极）端指向低电位（“-”极）端，即为电位降低的方向。

电源电动势的实际方向：规定在电源内部由低电位端指向高电位端，即电位升高的方向。

注：电路图上所标的电流、电压、电动势的方向，一般都是参考方向。

电流的参考方向通常用箭头表示；电压的参考方向除用“+”、“—”表示外，还常用双下标表示。

例：表示a 点的参考极性为“+”，b 点的参考极性为“-”。

故有：10、1V 的含义：表示当电场力把1C 的电荷从一点移动到另一点所做的功为1J 时，这两点间的电压为1V.11、电位：两点间的电压就是两点的电位差。

计算电位时，必须选定电路中某一点作为参考点，它的点位称为参考电位，通常设参考电位为零。

比参考电位高的为正，低点为负。

参考点在电路图上通常标上“接地”符号。

二、基本规律：1、Ⅰ.部分电路欧姆定律：流过电阻的电流与电阻两端的电压成正比，即：式中R 为该段电路的电阻。

1.换路定则当电路接通、断开、短路或元件参数发生变化时，将引起电路工作状态的改变，这些情况统称为换路。

对于电容元件 2C C 12W Cu =W C 不能跃变C u 不能跃变对于电感元件 W L 不能跃变L i 不能跃变换路瞬间换路定则:C C L L (0)(0)(0)(0)u u i i +-+-==2LL 21Li W =设电路在 时刻换路，换路前为 ，换路后为 。

-=0t 0=t +=0t -=0t +=0t 不能跃变,C u L i2. 电压、电流初始值的确立求解步骤：先由 的电路求出 或 ，然后再由 的电路在已求得的 或 条件下求其它电压和电流的初始值。

-=0t +=0t )0(-C u )0(-L i )0(+C u )0(+L i 在求其它电压和电流初始值时：（1）若储能元件换路前有储能，可将电容元件视为一个恒压源（电压值为 ），电感元件视为一个恒流源（电流值为 ）； )0(+C u )0(+L i C (0)0u +=0)0(L =+i （2）若储能元件未储能，因 ，电容可视为短路，因 ，电感可视为开路。

【例2.1】图(a)电路原已稳定， 时开关S 断开，求换路后各电压、电流的初始值。

0=t A 1A 235)0(=+=-L i V2V 12)0(2)0(C =⨯==--L i u ,A 1)0()0(L L ==-+i i V2)0()0(C C ==-+u u A1)0()0(L -=-=++i i C V2V 14V 2)0(4)0()0(C -=⨯-=-=+-+L L i u u 0)0(=+i 【解】 由 的电路可得-0=t 换路定则时，可将电容视为2V恒压源，电感视为1A恒流源。

+=0t (a)（b) 时的等效电路+=0t【例2.2】在图（a ）中，，开关闭合前，电容器不带电荷。

电源电压 ， 时电路接通，试求换路瞬间电路中的电流和电压。

(a)【解】 由 的电路可得-=0t 换路定则Ω=Ω=Ω=3,2,1321R R R V 6=U 0=t （b) 时的等效电路+=0t 0)0(,0)0(2==--C u i 0)0()0(,0)0()0(22====-+-+C C u u i i A 6A 8313)0()0(3131=⨯+=+=++i R R R i A2A 6A 8)0()0()0(13=-=-=+++i i i V6V 16)0()0(11=⨯==++R i u L A 8A 63131)0(3131=⨯⨯+=+=+U R R R R i(a)【解】换路定则【例2.3】图(a)电路原已稳定， ，电压表内阻为 ，量程为 。

换路定则与初始值的确定1、换路定则（1）根据能量不能突变，即能量的累积和衰减要有的一定过程（时间），否则相应的功率将会趋于无穷大。

那么由2L L 21Li W =和2C C 21Cu W =，可得i L 和u C 不能跃变，因此则有换路瞬间有)0()0(L L +-=i i )0()0(C C +-=u u 上式称为换路定则。

（2）应注意：1）0+和0－在数值上不等于0。

0+是指t 从正值趋近于0；0－是指t 从负值趋近于0；2）换路瞬间电感元件的电压、电容元件中的电流均可跃变；3）换路定则仅用于换路瞬间来确定暂态过程中u C 、i L 初始值。

2、初始值确定（1）所谓初始值是指电路在t =0+时电压和电流值。

（2）初始值的确定时要注意以下几点：▲u C （0+）、i L （0+）的求法1）先由t =0-的等效电路求出u C （0–）、i L （0–）；2）根据换路定律求出u C （0+）、i L （0+）。

▲其它电量初始值的求法1）由t=0+的等效电路求其它电量的初始值；2）在t=0+时等效电路中将电容用理想电压源替代，电压源的电压u C=u C（0+），将电感用理想电流源替代，电流源的电流i L=i L（0+）。

▲作电路t=0–和t=0+等效电路1）换路前若储能元件没有储能，则t=0–和t=0+等效电路中可视电容元件短路，电感元件开路；2）换路前若储能元件有储能，并设电路已经处于稳态，则t=0–等效电路中：电容元件可视为开路，其电压为u C（0–）；电感元件可视为短路，其电流为i L（0–）。

在t=0+等效电路中：电容元件可用一理想电压源替代，其电压为u C（0+）；电感元件可用一理想电流源替代，其电流为i L（0+）。

第三章 电路的暂态分析含有电感或电容储能元件的电路，在换路时会出现暂态过程。

本章研究了暂态过程中电压与电流的变化规律。

主要内容：1．暂态过程的基本概念。

2．换路定则：在换路瞬间，电容电流和电感电压为有限值的情况下，电容电压 和电感电流在换路前后的瞬间保持不变。

3．RC 电路的零输入响应、零状态响应和全响应。

4．RL 电路的零输入响应、零状态响应和全响应。

5．一阶线性电路暂态分析的三要素法：一阶线性电路在直流激励下的全响应零、 输入响应和零状态响应都可以用三要素法τte f f f t f -+∞-+∞=)]()0([)()(来求出。

6．暂态过程的应用：对于RC 串联电路，当输入矩形脉冲，若适当的选择参数 和输出，可构成微分电路或积分电路。

[练习与思考]解答3-1-1什么是稳态？什么是暂态？解：当电路的结构、元件参数及激励一定时，电路的工作状态也就一定，且电流和电压为某一稳定的值，此时电路所处的工作状态就称为稳定状态，简称为稳态。

在含有储能元件的电路中，当电路的发生换路时，由于储能元件储的能量的变化，电路将从原来的稳定状态经历一定时间变换到新的稳定状态，这一变换过程称为过渡过程，电路的过渡过程通常是很短的，所以又称暂态过程。

3-1-2什么是暂态过程？产生暂态过程的原因是什么？解：含有储能元件的电路从一个稳态转变到另一个稳态的所需的中间过程称为电路的暂态过程（过渡过程）。

暂态过程产生的内因是电路中含有储能元件，外因是电路发生换路。

3-2-1 初始值和稳态值分别是暂态过程的什么时刻的值？解：初始值是暂态过程的+=0t 时刻的值，稳态值是暂态过程的∞=t 时刻的值。

3-2-2 如何求暂态过程的初始值？解：求暂态过程初始值的步骤为:⑴首先画出换路前-=0t 的等效电路，求出-=0t 时刻电容电压)0(-C u 和电感电流)0(-L i 的值。

对直流电路，如果换路前电路处于稳态，则电容相当于开路，电感相当于短路。