《瞬态过程》教案.docVIP

《瞬态过程》教学设计 设计者：陕西省黄龙县职业中学 刘魁飞 715700 【教学内容】 瞬态过程（高等教育出版社《电工基础》第2版 周绍敏主编 第13章） 【教学目标】 了解瞬态过程、换路定律和一阶电路初始值的计算； 了解RC电路瞬态过程中电压和电流的变化规律。能确定时间常数、初始值和稳态值三个要素。 了解RL电路瞬态过程中电压和电流的变化规律。能确定时间常数、初始值和稳态值三个要素。 了解用三要素法分析一阶电路的方法。 【重点难点】 重点：1、换路定律。 2、一阶电路初始值、时间常数和稳态值的概念和计算。 难点：1、换路定律和初始值的求解。 2、一阶电路的分析。 【教学方法】 采用案例、启发式教学法。 采取了由浅入深、循序渐进的教学策略，以举例讲解为主流程。 运用“引—激—举—总结”的课堂教学模式。 【教学资源】 自制演示课件、多媒体机房、投影仪 【教学时间】 2课时 【教学过程】 第一环节：导入新课（第1课时） 师：火车在车站发车时，从停车的稳态可能直接(即不需要过程)达到每小时80Km匀速运动的稳态吗？电动机起动前是静止不动的，是一种稳态，可能起动后直接达到一定转速，即另一稳定状态吗？ 生：不可能。 师：凡是事物的运动和变化，从一种稳态转换到另一种新的稳态，是不可能发生突变的，需要经历一定的过程(需要一定的时间)，这个物理过程就叫做瞬态过程，类似的现象在电路中也存在，现在就让我们一起来学习吧!—瞬态过程 设计意图：问题导入，激发学生的学习兴趣。 第二环节：讲授新课 1、了解电路中的瞬态过程： a. 如图为第四章讲到电容器的充电和放电过程的电路图，它就是一个瞬态电路。 当开关接到“1”稳态时，即Uc1=E，当t=0时，开关由“1”扳向“2”时，其电压不可能马上至0，但放电结束后Uc1=0，如果将Uc1=E和Uc1=0看成开关S动作前后的两个稳态，那么从前者到后者之间的变化过程就是瞬态过程。 b.同样，通过第六章的自感实验我们也能得到相同的结果。(学生自己看书理解) 综上所述，引起电路瞬态过程的原因有两个，即外因和内因。 板书：产生瞬态过程原因： a.内因：电路中含有储能元件(或叫动态元件)。 b.外因：电路的接通或断开、电源的变化、电路参数的变化、电路的改变等。 引起瞬态过程的电路变化叫做换路。 设计意图：让学生了解电路的瞬态过程，从而为换路定律的学习打下基础。 2、换路定律： 直流电路中存在储能元件（如电容、电感）时，由于其能量不能产生突变，因而引起瞬态过程。 由可得其能量不能发生突变，故电容上的电压Uc不能跃变。 由可得其能量不能发生突变，故电感上的电流不能跃变。 故换路定律为：Uc(0＋)＝Uc(0－) i L(0＋)＝i L(0－) 必须指出的是：在电路换路时，只有电感中的电流和电容上的电压不能跃变，电路中其他部分的电压和电流都可能跃变。 3、电压、电流的初始值计算 设计意图：由于本章教材上内容较多，学生在学习过程中容易抓不住重点，因此采用教师讲解、学生理解为主，让学生在一节课时间内掌握瞬态过程的概念，能够正确计算利用换路定律、基尔霍夫定律及欧姆定律求解初始值的基本知识即可。为下一节学习三要素法分析电路打下基础。 在分析电路的瞬态过程时，换路定律和基尔霍夫定律是两个重要依据，可以用来确定瞬态过程的初始值(t=0+时的值)。 其步骤是：首先根据换路定律求出Uc(0＋) 和iL(0＋)，然后根据基尔霍夫定律及欧姆定律求出其他有关量的初始值。 小结本节知识，学生练习利用换路定律求解初始值。 第三环节：(第2课时) 1、导入新课： 师：上一课时我们学习了换路定律，利用换路定律我们可以求解瞬态过程的初始值。那么求初始值有什么用处呢？ 2、一阶电路的三要素法： (1)什么是一阶电路： 只含有一个储能元件或可等效为一个储能元件的线性电路，不论是简单的或复杂的，它的电路方程都是一阶常系数线性微分方程，这种电路叫做一阶线性电路。 (2)一阶电路的瞬态过程规律： 电路变量由初始值向新的稳态值过渡，并且是按照指数规律逐渐趋向新的稳态值，趋向新稳态值的速率与时间常数有关。故只要知道换路后的初始值、稳态值和时间常数这三个要素，就能直接写出一阶电路瞬态过程的解，这就是一阶电路的三要素法。 3、三要素的内容是： f（0+）：电路的初始状态； f（∞）：电路的稳定状态或终状态； τ：换路后电路的时间常数。 4、一阶三要素法公式： 5、计算方法： (1). f(0+)可根据换路定律求得。 (2). f(∞)是电容相当于开路，电感相当于短路时，求得的新稳态值。 (3).时间常数τ在同一电路中只有一个值，τ=RC或 ，其中R应理解为换路后的电路中从储能元件(C或