電工基礎(chǔ)教案(修改

1、第一章 電路的基本知識(shí)和基本定律教學(xué)內(nèi)容: 1、電路的基本組成、電路的三種工作狀態(tài)和額定電壓電流、功率等概念2掌握電流、電壓、電功率、電能等基本概念。3掌握電阻定律、歐姆定律、焦?fàn)柖伞Ｖ仉y點(diǎn)：歐姆定律教學(xué)進(jìn)程:見下面第一節(jié) 電路及電路圖一、電路的基本組成電路的基本組成包括以下四個(gè)部分：(1) 電源(供能元件)：為電路提供電能的設(shè)備和器件(如電池、發(fā)電機(jī)等)。 (2) 負(fù)載(耗能元件)：使用(消耗)電能的設(shè)備和器件(如燈泡等用電器)。 (3) 控制器件：控制電路工作狀態(tài)的器件或設(shè)備(如開關(guān)等)。(4) 聯(lián)接導(dǎo)線：將電器設(shè)備和元器件按一定方式聯(lián)接起來(如各種銅、鋁電纜線等)。 二電路的狀態(tài)(1)

2、 通路(閉路)：電源與負(fù)載接通，電路中有電流通過，電氣設(shè)備或元器件獲得一定的電壓和電功率，進(jìn)行能量轉(zhuǎn)換。 (2) 開路(斷路)：電路中沒有電流通過，又稱為空載狀態(tài)。(3) 短路(捷路)：電源兩端的導(dǎo)線直接相連接，輸出電流過大對(duì)電源來說屬于嚴(yán)重過載，如沒有保護(hù)措施，電源或電器會(huì)被燒毀或發(fā)生火災(zāi)，所以通常要在電路或電氣設(shè)備中安裝熔斷器、保險(xiǎn)絲等保險(xiǎn)裝置，以避免發(fā)生短路時(shí)出現(xiàn)不良后果。第二、三、四、五、六節(jié) 電流、電壓、電位、電動(dòng)勢(shì)、電阻一、電流電路中電荷沿著導(dǎo)體的定向運(yùn)動(dòng)形成電流，其方向規(guī)定為正電荷流動(dòng)的方向(或負(fù)電荷流動(dòng)的反方向)，其大小等于在單位時(shí)間內(nèi)通過導(dǎo)體橫截面的電量，稱為電流強(qiáng)度(簡(jiǎn)稱電

3、流)，用符號(hào)I或 i(t)表示，討論一般電流時(shí)可用符號(hào)i。二、電壓電壓是指電路中兩點(diǎn)A、B之間的電位差(簡(jiǎn)稱為電壓)，其大小等于單位正電荷因受電場(chǎng)力作用從A點(diǎn)移動(dòng)到B點(diǎn)所作的功，電壓的方向規(guī)定為從高電位指向低電位的方向。三、電位 在電路中選定某一點(diǎn)A為電位參考點(diǎn)，就是規(guī)定該點(diǎn)的電位為零， 即UA= 0。電位參考點(diǎn)的選擇方法是：(1) 在工程中常選大地作為電位參考點(diǎn)；(2) 在電子線路中，常選一條特定的公共線或機(jī)殼作為電位參考點(diǎn)。在電路中通常用符號(hào)“”標(biāo)出電位參考點(diǎn)。電路中某一點(diǎn)M的電位UM就是該點(diǎn)到電位參考點(diǎn)A的電壓，也即M、A兩點(diǎn)間的電位差，即UM = UMA四、電阻電阻元件是對(duì)電流呈現(xiàn)阻礙

4、作用的耗能元件，例如燈泡、電熱爐等電器。電阻定律： 五、電動(dòng)勢(shì)衡量電源的電源力大小及其方向的物理量叫做電源的電動(dòng)勢(shì)。電動(dòng)勢(shì)通常用符號(hào)E或e(t)表示，E表示大小與方向都恒定的電動(dòng)勢(shì)(即直流電源的電動(dòng)勢(shì))，e(t)表示大小和方向隨時(shí)間變化的電動(dòng)勢(shì)，也可簡(jiǎn)記為e。電動(dòng)勢(shì)的國(guó)際單位制為伏特，記做V。電動(dòng)勢(shì)的方向規(guī)定為從電源的負(fù)極經(jīng)過電源內(nèi)部指向電源的正極，即與電源兩端電壓的方向相反。第六節(jié) 歐姆定律一、部分電路歐姆定律 電阻元件的伏安關(guān)系服從歐姆定律，即U = RI 或 I = U/R = GU二、全電路歐姆定律圖中r表示電源的內(nèi)部電阻，R表示電源外部聯(lián)接的電阻(負(fù)載)。閉合電路歐姆定律的數(shù)學(xué)表達(dá)式

5、為外電路兩端電壓U = RI = E - rI =，顯然，負(fù)載電阻R值越大，其兩端電壓U也越大；當(dāng)R r時(shí)(相當(dāng)于開路)，則U = E；當(dāng)R 0時(shí)，表明電流的實(shí)際方向與所標(biāo)定的參考方向一致；當(dāng)I 1，且不是常數(shù)，如鐵、鋼、鑄鐵、鎳、鈷等物質(zhì)都是鐵磁性物質(zhì)。在磁場(chǎng)中放入鐵磁性物質(zhì)，可使磁感應(yīng)強(qiáng)度B增加幾千甚至幾萬(wàn)倍。七、磁場(chǎng)強(qiáng)度在各向同性的媒介質(zhì)中，某點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度B與磁導(dǎo)率 m 之比稱為該點(diǎn)的磁場(chǎng)強(qiáng)度，記做H。即磁場(chǎng)強(qiáng)度H也是矢量，其方向與磁感應(yīng)強(qiáng)度B同向，國(guó)際單位是：安培/米(A/m)。必須注意：磁場(chǎng)中各點(diǎn)的磁場(chǎng)強(qiáng)度H的大小只與產(chǎn)生磁場(chǎng)的電流I的大小和導(dǎo)體的形狀有關(guān)，與磁介質(zhì)的性質(zhì)無(wú)關(guān)。八、

6、磁場(chǎng)對(duì)直線電流的作用力1安培力的大小磁場(chǎng)對(duì)放在其中的通電直導(dǎo)線有力的作用，這個(gè)力稱為安培力。(1) 當(dāng)電流I的方向與磁感應(yīng)強(qiáng)度B垂直時(shí)，導(dǎo)線受安培力最大，根據(jù)磁感應(yīng)強(qiáng)度可得(2) 當(dāng)電流I的方向與磁感應(yīng)強(qiáng)度B平行時(shí)，導(dǎo)線不受安培力作用。(3) 如圖5-3所示，當(dāng)電流I的方向與磁感應(yīng)強(qiáng)度B之間有一定夾角時(shí)，可將B分解為兩個(gè)互相垂直的分量：一個(gè)與電流I平行的分量，B1 = Bcosq；另一個(gè)與電流I垂直的分量，B2 = Bsinq。B1對(duì)電流沒有力的作用，磁場(chǎng)對(duì)電流的作用力是由B2產(chǎn)生的。因此，磁場(chǎng)對(duì)直線電流的作用力為當(dāng) q = 90時(shí)，安培力F最大；當(dāng) q = 0時(shí)，安培力F = 0。2左手定則

7、安培力F的方向可用左手定則判斷：伸出左手，使拇指跟其他四指垂直，并都跟手掌在一個(gè)平面內(nèi)，讓磁感線穿入手心，四指指向電流方向，大拇指所指的方向即為通電直導(dǎo)線在磁場(chǎng)中所受安培力的方向。由左手定則可知：F B，F(xiàn) I，即F垂直于B、I所決定的平面。九、磁場(chǎng)對(duì)通電線圈的作用力矩將一矩形線圈abcd放在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，如圖5-4所示，線圈的頂邊ad和底邊bc所受的磁場(chǎng)力Fad、Fbc大小相等，方向相反，在一條直線上，彼此平衡；而作用在線圈兩個(gè)側(cè)邊ab和cd上的磁場(chǎng)力Fab、Fcd雖然大小相等，方向相反，但不在一條直線上，產(chǎn)生了力矩，稱為磁力矩。這個(gè)力矩使線圈繞OO 轉(zhuǎn)動(dòng)，轉(zhuǎn)動(dòng)過程中，隨著線圈平面與磁感線之間

8、夾角的改變，力臂在改變，磁力矩也在改變。當(dāng)線圈平面與磁感線平行時(shí)，力臂最大，線圈受磁力矩最大；當(dāng)線圈平面與磁感線垂直時(shí)，力臂為零，線圈受磁力矩也為零。電流表就是根據(jù)上述原理工作的。第六節(jié) 電磁感應(yīng)一、磁感應(yīng)現(xiàn)象在發(fā)現(xiàn)了電流的磁效應(yīng)后，人們自然想到：既然電能夠產(chǎn)生磁，磁能否產(chǎn)生電呢？由實(shí)驗(yàn)可知，當(dāng)閉合回路中一部分導(dǎo)體在磁場(chǎng)中做切割磁感線運(yùn)動(dòng)時(shí)，回路中就有電流產(chǎn)生。當(dāng)穿過閉合線圈的磁通發(fā)生變化時(shí)，線圈中有電流產(chǎn)生。在一定條件下，由磁產(chǎn)生電的現(xiàn)象，稱為電磁感應(yīng)現(xiàn)象，產(chǎn)生的電流叫感應(yīng)電流。二、磁感應(yīng)條件上述幾個(gè)實(shí)驗(yàn)，其實(shí)質(zhì)上是通過不同的方法改變了穿過閉合回路的磁通。因此，產(chǎn)生電磁感應(yīng)的條件是：當(dāng)穿過閉

9、合回路的磁通發(fā)生變化時(shí)，回路中就有感應(yīng)電流產(chǎn)生。三、感應(yīng)電流的方向1、右手定則當(dāng)閉合回路中一部分導(dǎo)體作切割磁感線運(yùn)動(dòng)時(shí)，所產(chǎn)生的感應(yīng)電流方向可用右手定則來判斷。伸開右手，使拇指與四指垂直，并都跟手掌在一個(gè)平面內(nèi)，讓磁感線穿入手心，拇指指向?qū)w運(yùn)動(dòng)方向，四指所指的即為感應(yīng)電流的方向。2、楞次定律當(dāng)將磁鐵插入或拔出線圈時(shí)，線圈中感應(yīng)電流所產(chǎn)生的磁場(chǎng)方向，總是阻礙原磁通的變化。這就是楞次定律的內(nèi)容。根據(jù)楞次定律判斷出感應(yīng)電流磁場(chǎng)方向，然后根據(jù)安培定則，即可判斷出線圈中的感應(yīng)電流方向。3、右手定則與楞次定律的一致性右手定則和楞次定律都可用來判斷感應(yīng)電流的方向，兩種方法本質(zhì)是相同的，所得的結(jié)果也是一致的

10、。右手定則適用于判斷導(dǎo)體切割磁感線的情況，而楞次定律是判斷感應(yīng)電流方向的普遍規(guī)律。四、電磁感應(yīng)定律單匝線圈中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小，與穿過線圈的磁通變化率 DF/Dt成正比，即對(duì)于N匝線圈，有式中NF 表示磁通與線圈匝數(shù)的乘積，稱為磁鏈，用 Y 表示。即Y = NF于是對(duì)于N匝線圈，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為第七節(jié)自感現(xiàn)象一、自感現(xiàn)象當(dāng)線圈中的電流變化時(shí)，線圈本身就產(chǎn)生了感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，這個(gè)電動(dòng)勢(shì)總是阻礙線圈中電流的變化。這種由于線圈本身電流發(fā)生變化而產(chǎn)生電磁感應(yīng)的現(xiàn)象叫自感現(xiàn)象，簡(jiǎn)稱自感。在自感現(xiàn)象中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，叫自感電動(dòng)勢(shì)。二、自感電動(dòng)勢(shì)由電磁感應(yīng)定律，可得自感電動(dòng)勢(shì)，將代入，則自感電動(dòng)勢(shì)的大小與線圈

11、中電流的變化率成正比。當(dāng)線圈中的電流在1 s內(nèi)變化1 A時(shí)，引起的自感電動(dòng)勢(shì)是1 V，則這個(gè)線圈的自感系數(shù)就是1 H。三、自感現(xiàn)象的應(yīng)用四、磁場(chǎng)能量電感線圈也是一個(gè)儲(chǔ)能元件。經(jīng)過高等數(shù)學(xué)推導(dǎo)，線圈中儲(chǔ)存的磁場(chǎng)能量為當(dāng)線圈中通有電流時(shí)，線圈中就要儲(chǔ)存磁場(chǎng)能量，通過線圈的電流越大，儲(chǔ)存的能量就越多；在通有相同電流的線圈中，電感越大的線圈，儲(chǔ)存的能量越多，因此線圈的電感也反映了它儲(chǔ)存磁場(chǎng)能量的能力。與電場(chǎng)能量相比，磁場(chǎng)能量和電場(chǎng)能量有許多相同的特點(diǎn)：(1) 磁場(chǎng)能量和電場(chǎng)能量在電路中的轉(zhuǎn)化都是可逆的。例如，隨著電流的增大，線圈的磁場(chǎng)增強(qiáng)，儲(chǔ)入的磁場(chǎng)能量增多；隨著電流的減小，磁場(chǎng)減弱，磁場(chǎng)能量通過電磁

12、感應(yīng)的作用，又轉(zhuǎn)化為電能。因此，線圈和電容器一樣是儲(chǔ)能元件，而不是電阻類的耗能元件。(2) 磁場(chǎng)能量的計(jì)算公式，在形式上與電場(chǎng)能量的計(jì)算公式相同。第八節(jié)互感現(xiàn)象及同名端一、互感現(xiàn)象由于一個(gè)線圈的電流變化，導(dǎo)致另一個(gè)線圈產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的現(xiàn)象，稱為互感現(xiàn)象。在互感現(xiàn)象中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，叫互感電動(dòng)勢(shì)。二、互感電動(dòng)勢(shì)互感電動(dòng)勢(shì)的方向，可用楞次定律來判斷?；ジ鞋F(xiàn)象在電工和電子技術(shù)中應(yīng)用非常廣泛，如電源變壓器，電流互感器、電壓互感器和中周變壓器等都是根據(jù)互感原理工作的。三、同名端1同名端這種在同一變化磁通的作用下，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)極性相同的端點(diǎn)叫同名端，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)極性相反的端點(diǎn)叫異名端。2同名端的表示法在電路

13、中，一般用“ ”表示同名端，如圖6-7所示。在標(biāo)出同名端后，每個(gè)線圈的具體繞法和它們之間的相對(duì)位置就不需要在圖上表示出來了。3同名端的判定(1) 若已知線圈的繞法，可用楞次定律直接判定。(2) 若不知道線圈的具體繞法，可用實(shí)驗(yàn)法來判定。圖6-8是判定同名端的實(shí)驗(yàn)電路。當(dāng)開關(guān)S閉合時(shí)，電流從線圈的端點(diǎn)1流入，且電流隨時(shí)間在增大。若此時(shí)電流表的指針向正刻度方向偏轉(zhuǎn)，則說明1與3是同名端，否則1與3是異名端。第十節(jié) 磁路及歐姆定律一、磁路1主磁通和漏磁通2磁路磁通經(jīng)過的閉合路徑叫磁路。磁路和電路一樣，分為有分支磁路和無(wú)分支磁路兩種類型。圖5-12給出了無(wú)分支磁路，圖5-13給出了有分支磁路。在無(wú)分支

14、磁路中，通過每一個(gè)橫截面的磁通都相等。二、磁路的歐姆定律1磁動(dòng)勢(shì)通電線圈產(chǎn)生的磁通 F 與線圈的匝數(shù)N和線圈中所通過的電流I的乘積成正比。把通過線圈的電流I與線圈匝數(shù)N的乘積，稱為磁動(dòng)勢(shì)，也叫磁通勢(shì)，即Em = NI磁動(dòng)勢(shì)Em的單位是安培(A)。2磁阻磁阻就是磁通通過磁路時(shí)所受到的阻礙作用，用Rm表示。磁路中磁阻的大小與磁路的長(zhǎng)度l成正比，與磁路的橫截面積S成反比，并與組成磁路的材料性質(zhì)有關(guān)。因此有式中，m 為磁導(dǎo)率，單位H/m，長(zhǎng)度l和截面積S的單位分別為m和m2。因此，磁阻Rm的單位為1/亨(H-1)。由于磁導(dǎo)率 m 不是常數(shù)，所以Rm也不是常數(shù)。3磁路歐姆定律(1) 磁路歐姆定律通過磁路

15、的磁通與磁動(dòng)勢(shì)成正比，與磁阻成反比，即第十一節(jié)渦流一、渦流1渦流把塊狀金屬放在交變磁場(chǎng)中，金屬塊內(nèi)將產(chǎn)生感應(yīng)電流。這種電流在金屬塊內(nèi)自成回路，象水的旋渦，因此叫渦電流，簡(jiǎn)稱渦流。由于整塊金屬電阻很小，所以渦流很大，不可避免地使鐵心發(fā)熱，溫度升高，引起材料絕緣性能下降，甚至破壞絕緣造成事故。鐵心發(fā)熱，還使一部分電能轉(zhuǎn)換為熱能白白浪費(fèi)，這種電能損失叫渦流損失。在電機(jī)、電器的鐵心中，完全消除渦流是不可能的，但可以采取有效措施盡可能地減小渦流。為減小渦流損失，電機(jī)和變壓器的鐵心通常不用整塊金屬，而用涂有絕緣漆的薄硅鋼片疊壓制成。這樣渦流被限制在狹窄的薄片內(nèi)，回路電阻很大，渦流大為減小，從而使渦流損失大

16、大降低。鐵心采用硅鋼片，是因?yàn)檫@種鋼比普通鋼電阻率大，可以進(jìn)一步減少渦流損失，硅鋼片的渦流損失只有普通鋼片的1/5 1/4。2. 渦流的應(yīng)用在一些特殊場(chǎng)合，渦流也可以被利用，如可用于有色金屬和特種合金的冶煉。利用渦流加熱的電爐叫高頻感應(yīng)爐，它的主要結(jié)構(gòu)是一個(gè)與大功率高頻交流電源相接的線圈，被加熱的金屬就放在線圈中間的坩堝內(nèi)，當(dāng)線圈中通以強(qiáng)大的高頻電流時(shí)，它的交變磁場(chǎng)在坩堝內(nèi)的金屬中產(chǎn)生強(qiáng)大的渦流，發(fā)出大量的熱，使金屬熔化。二、磁屏蔽1磁屏蔽在電子技術(shù)中，儀器中的變壓器或其他線圈所產(chǎn)生的漏磁通，可能會(huì)影響某些器件的正常工作，出現(xiàn)干擾和自激，因此必須將這些器件屏蔽起來，使其免受外界磁場(chǎng)的影響，這種

17、措施叫磁屏蔽。2方法(1) 利用軟磁材料制成屏蔽罩，將需要屏蔽的器件放在罩內(nèi)。常常用銅或鋁等導(dǎo)電性能良好的金屬制成屏蔽罩。(2) 將相鄰的兩個(gè)線圈互相垂直放置。本章小結(jié)一、磁的基本知識(shí)二、磁通和磁感應(yīng)強(qiáng)度三、磁導(dǎo)率和磁場(chǎng)強(qiáng)度四、磁場(chǎng)對(duì)截流導(dǎo)體的作用五、鐵磁物質(zhì)的磁化六、電磁感應(yīng)七、自感、互感九、磁路及歐姆定律十、渦流作業(yè)：見教材P83-85第四章 電容器教學(xué)內(nèi)容: 1、掌握電容串、并聯(lián)的特點(diǎn)2、了解電容器充放電的過程重難點(diǎn)：電容器串、并聯(lián)時(shí)電容量的計(jì)算教學(xué)進(jìn)程：見下面 第一節(jié) 電容及電容量一、電容器1結(jié)構(gòu)：兩個(gè)彼此靠近又相互絕緣的導(dǎo)體，就構(gòu)成了一個(gè)電容器。這對(duì)導(dǎo)體叫電容器的兩個(gè)極板。2種類：電

18、容器按其電容量是否可變，可分為固定電容器和可變電容器，可變電容器還包括半可變電容器3作用：電容器是儲(chǔ)存和容納電荷的裝置，也是儲(chǔ)存電場(chǎng)能量的裝置。電容器每個(gè)極板上所儲(chǔ)存的電荷的量叫電容器的電量。將電容器兩極板分別接到電源的正負(fù)極上，使電容器兩極板分別帶上等量異號(hào)電荷，這個(gè)過程叫電容器的充電過程。電容器充電后，極板間有電場(chǎng)和電壓。用一根導(dǎo)線將電容器兩極板相連，兩極板上正負(fù)電荷中和，電容器失去電量，這個(gè)過程稱為電容器的放電過程。4平行板電容器：由兩塊相互平行、靠得很近、彼此絕緣的金屬板所組成的電容器，叫平行板電容器。是一種最簡(jiǎn)單的電容器。圖4-2給出了平板電容器的示意圖。二、電容1電容C當(dāng)電容器極板

19、上所帶的電量Q增加或減少時(shí)，兩極板間的電壓U也隨之增加或減少，但Q與U的比值是一個(gè)恒量，不同的電容器，Q/U的值不同。電容器所帶電量與兩極板間電壓之比，稱為電容器的電容電容反映了電容器儲(chǔ)存電荷能力的大小，它只與電容本身的性質(zhì)有關(guān)，與電容器所帶的電量及電容器兩極板間的電壓無(wú)關(guān)。2單位電容的單位有法拉(F)、微法(mF)、皮法(pF)，它們之間的關(guān)系為1 F = 10 6 mF = 10 12 pF三、平行板電容器的電容圖4-2所示的平行板電容器的電容C，跟介電常數(shù) e 成正比，跟兩極板正對(duì)的面積S成正比，跟極板間的距離成d反比，即第二節(jié)電容器的連接一、電容器的串聯(lián)把幾個(gè)電容器首尾相接連成一個(gè)無(wú)分

20、支的電路，稱為電容器的串聯(lián)，可得即：串聯(lián)電容器總電容的倒數(shù)等于各電容器電容的倒數(shù)之和。二、 電容器的并聯(lián)電容器并聯(lián)時(shí)，加在每個(gè)電容器上的電壓都相等。則即并聯(lián)電容器的總電容等于各個(gè)電容器的電容之和。第三節(jié)電容器的充電和放電一、電容器的充電充電過程中，隨著電容器兩極板上所帶的電荷量的增加，電容器兩端電壓逐漸增大，充電電流逐漸減小，當(dāng)充電結(jié)束時(shí)，電流為零，電容器兩端電壓UC = E二、電容器的放電放電過程中，隨著電容器極板上電量的減少，電容器兩端電壓逐漸減小，放電電流也逐漸減小直至為零，此時(shí)放電過程結(jié)束。三、電容器充放電電流充放電過程中，電容器極板上儲(chǔ)存的電荷發(fā)生了變化，電路中有電流產(chǎn)生。其電流大小

21、為四、電容器質(zhì)量的判別利用電容器的充放電作用，可用萬(wàn)用表的電阻檔來判別較大容量電容器的質(zhì)量。五、電容器中的電場(chǎng)能量本章小結(jié)1、電容器及電容量2、電容器的連接3、電容器的充放電作業(yè)：P98-100第五章 單相正弦交流電路教學(xué)內(nèi)容: 1、掌握三個(gè)純電路的特點(diǎn)2、熟悉R-L-C串聯(lián)電路的分析計(jì)算方法3、了解提高功率因素的意義及方法重難點(diǎn)：R-L-C串聯(lián)電路的分析計(jì)算方法教學(xué)進(jìn)程：見下面第一節(jié) 正弦交流電動(dòng)勢(shì)的產(chǎn)生一、交流電的產(chǎn)生如果電流的大小及方向都隨時(shí)間做周期性變化，則稱之為交流電。二、正弦交流電大小及方向均隨時(shí)間按正弦規(guī)律做周期性變化的電流、電壓、電動(dòng)勢(shì)叫做正弦交流電流、電壓、電動(dòng)勢(shì)，在某一時(shí)刻

22、t的瞬時(shí)值可用三角函數(shù)式(解析式)來表示，即i(t) = Imsin(wt + ji0)u(t) = Umsin(wt + ju0)e(t) = Emsin(wt + je0)第二節(jié)正弦交流電的基本物理量.一、周期與頻率1周期正弦交流電完成一次循環(huán)變化所用的時(shí)間叫做周期，用字母T表示，單位為秒(s)。顯然正弦交流電流或電壓相鄰的兩個(gè)最大值(或相鄰的兩個(gè)最小值)之間的時(shí)間間隔即為周期，由三角函數(shù)知識(shí)可知2頻率交流電周期的倒數(shù)叫做頻率(用符號(hào)f表示)，即它表示正弦交流電流在單位時(shí)間內(nèi)作周期性循環(huán)變化的次數(shù)，即表征交流電交替變化的速率(快慢)。頻率的國(guó)際單位制是赫茲(Hz)。角頻率與頻率之間的關(guān)系為

23、w = 2pf二、有效值在電工技術(shù)中，有時(shí)并不需要知道交流電的瞬時(shí)值，而規(guī)定一個(gè)能夠表征其大小的特定值有效值，其依據(jù)是交流電流和直流電流通過電阻時(shí)，電阻都要消耗電能(熱效應(yīng))。設(shè)正弦交流電流i(t)在一個(gè)周期T時(shí)間內(nèi)，使一電阻R消耗的電能為QR，另有一相應(yīng)的直流電流I在時(shí)間T內(nèi)也使該電阻R消耗相同的電能，即QR = I2RT。就平均對(duì)電阻作功的能力來說，這兩個(gè)電流(i與I)是等效的，則該直流電流I的數(shù)值可以表示交流電流i(t)的大小，于是把這一特定的數(shù)值I稱為交流電流的有效值。理論與實(shí)驗(yàn)均可證明，正弦交流電流的有效值I等于其振幅(最大值)Im的0.707倍，即 正弦交流電壓的有效值為正弦交流電

24、動(dòng)勢(shì)的有效值為例如正弦交流電流 i = 2sin(wt - 30) A的有效值I = 2 0.707 = 1.414 A，如果交流電流i通過R = 10 W 的電阻時(shí)，在一秒時(shí)間內(nèi)電阻消耗的電能(又叫做平均功率)為P = I2R = 20 W，即與I = 1.414 A的直流電流通過該電阻時(shí)產(chǎn)生相同的電功率。我國(guó)工業(yè)和民用交流電源電壓的有效值為220 V、頻率為50Hz，因而通常將這一交流電壓簡(jiǎn)稱為工頻電壓。因?yàn)檎医涣麟姷挠行е蹬c最大值(振幅值)之間有確定的比例系數(shù)，所以有效值、頻率、初相這三個(gè)參數(shù)也可以合在一起叫做正弦交流電的三要素。三、相位和相位差任意一個(gè)正弦量y = Asin(wt +

25、 j0)的相位為(wt + j0)，本章只涉及兩個(gè)同頻率正弦量的相位差(與時(shí)間t無(wú)關(guān))。設(shè)第一個(gè)正弦量的初相為 j01，第二個(gè)正弦量的初相為 j02，則這兩個(gè)正弦量的相位差為 j12 = j01 - j02并規(guī)定在討論兩個(gè)正弦量的相位關(guān)系時(shí)：(1) 當(dāng) j12 0時(shí)，稱第一個(gè)正弦量比第二個(gè)正弦量的相位越前(或超前) j12；(2) 當(dāng) j12 0時(shí)，即X L X C，j 0，電壓u比電流i超前j，稱電路呈感性；2. 容性電路：當(dāng)X 0時(shí)，即X L X C，j j2，l1 l2 。本章小結(jié)一、交流電的基本物理量二、正弦交流電的表示方法三、三個(gè)純電路的特點(diǎn)四、R、L、C串聯(lián)電路的特點(diǎn)五、提高功率因

26、素的意義及方法作業(yè)：P142-145第六章 三相正弦交流電路教學(xué)內(nèi)容: 1、了三相對(duì)稱電動(dòng)勢(shì)的特點(diǎn)2、熟悉三相負(fù)載星接和角接時(shí)的特點(diǎn)及分析計(jì)算方法重難點(diǎn)：三相負(fù)載星接和角接時(shí)的分析計(jì)算方法教學(xué)進(jìn)程：見下面第一節(jié)三相交流電動(dòng)勢(shì)的產(chǎn)生一、對(duì)稱三相電動(dòng)勢(shì)振幅相等、頻率相同，在相位上彼此相差120的三個(gè)電動(dòng)勢(shì)稱為對(duì)稱三相電動(dòng)勢(shì)。對(duì)稱三相電動(dòng)勢(shì)瞬時(shí)值的數(shù)學(xué)表達(dá)式為 e1=Emsin(w t) e2 = Emsin(w t - 120) e3 = Emsin(w t + 120) 顯然，有e1 + e2 + e3 = 0二、相序三相電動(dòng)勢(shì)達(dá)到最大值(振幅)的先后次序叫做相序。e1比e2超前120，e2比e

27、3超前120，而e3又比e1超前120，稱這種相序稱為正相序或順相序；反之，如果e1比e3超前120，e3比e2超前120，e2 比e1超前120，稱這種相序?yàn)樨?fù)相序或逆相序。相序是一個(gè)十分重要的概念，為使電力系統(tǒng)能夠安全可靠地運(yùn)行，通常統(tǒng)一規(guī)定技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，一般在配電盤上用黃色標(biāo)出U相，用綠色標(biāo)出V相，用紅色標(biāo)出W相。第二節(jié) 三相電源的連接三相電源有星形(亦稱Y形)接法和三角形(亦稱 D 形)接法兩種。一、三相電源的星形(Y形)接法將三相發(fā)電機(jī)三相繞組的末端U2、V2、W2(相尾)連接在一點(diǎn)，始端U1、V1、W1(相頭)分別與負(fù)載相連，這種連接方法叫做星形(Y形)連接。如圖10-2所示。從三相電

28、源三個(gè)相頭U1、V1、W1引出的三根導(dǎo)線叫作端線或相線，俗稱火線，任意兩個(gè)火線之間的電壓叫做線電壓。Y形公共聯(lián)結(jié)點(diǎn)N叫作中點(diǎn)，從中點(diǎn)引出的導(dǎo)線叫做中線或零線。由三根相線和一根中線組成的輸電方式叫做三相四線制(通常在低壓配電中采用)。每相繞組始端與末端之間的電壓(即相線與中線之間的電壓)叫做相電壓，它們的瞬時(shí)值用u1、u2、u3來表示，顯然這三個(gè)相電壓也是對(duì)稱的。相電壓大小(有效值)均為U1 = U2 = U3 = UP任意兩相始端之間的電壓(即火線與火線之間的電壓)叫做線電壓，它們的瞬時(shí)值用u12、u23、u31來表示。形接法的相量圖如圖10-3所示。顯然三個(gè)線電壓也是對(duì)稱的。大小(有效值)均

29、為U12 = U23 = U31 = UL =UP線電壓比相應(yīng)的相電壓超前30，如線電壓u12比相電壓u1超前30，線電壓u23比相電壓u2超前30，線電壓u31比相電壓u3超前30。二、三相電源的三角形(形)接法將三相發(fā)電機(jī)的第二繞組始端V1與第一繞組的末端 U2相連、第三繞組始端W1與第二繞組的末端V2相連、第一繞組始端U1與第三繞組的末端W2相連，并從三個(gè)始端U1、V1、W1引出三根導(dǎo)線分別與負(fù)載相連，這種連接方法叫做三角形(形)連接。顯然這時(shí)線電壓等于相電壓，即UL = Up這種沒有中線、只有三根相線的輸電方式叫做三相三線制。特別需要注意的是，在工業(yè)用電系統(tǒng)中如果只引出三根導(dǎo)線(三相三

30、線制)，那么就都是火線(沒有中線)，這時(shí)所說的三相電壓大小均指線電壓UL；而民用電源則需要引出中線，所說的電壓大小均指相電壓UP。第三節(jié)三相負(fù)載的連接一、負(fù)載的星形聯(lián)結(jié)三相負(fù)載的星形聯(lián)結(jié)如圖10-4所示。該接法有三根火線和一根零線，叫做三相四線制電路，在這種電路中三相電源也是必須是Y形接法，所以又叫做YY接法的三相電路。顯然不管負(fù)載是否對(duì)稱(相等)，電路中的線電壓UL都等于負(fù)載相電壓UYP的倍，即 UL =UYP負(fù)載的相電流IYP等于線電流IYL，即IYL = IYP當(dāng)三相負(fù)載對(duì)稱時(shí)，即各相負(fù)載完全相同，相電流和線電流也一定對(duì)稱(稱為YY形對(duì)稱三相電路)。即各相電流(或各線電流)振幅相等、頻率

31、相同、相位彼此相差120，并且中線電流為零。所以中線可以去掉，即形成三相三線制電路，也就是說對(duì)于對(duì)稱負(fù)載來說，不必關(guān)心電源的接法，只需關(guān)心負(fù)載的接法。二、負(fù)載的三角形聯(lián)結(jié)負(fù)載做 D 形聯(lián)結(jié)時(shí)只能形成三相三線制電路，如圖10-5所示。顯然不管負(fù)載是否對(duì)稱(相等)，電路中負(fù)載相電壓UDP都等于線電壓UL，即 UDP = UL當(dāng)三相負(fù)載對(duì)稱時(shí)，即各相負(fù)載完全相同，相電流和線電流也一定對(duì)稱。負(fù)載的相電流為線電流IDL等于相電流IDP的倍，即第四節(jié)三相電路的功率三相負(fù)載的有功功率等于各相功率之和，即P = P1 + P2 + P3在對(duì)稱三相電路中，無(wú)論負(fù)載是星形聯(lián)結(jié)還是三角形聯(lián)結(jié)，由于各相負(fù)載相同、各相電壓大小相等、各相電流也相等，所以三相功率為其中 j 為對(duì)稱負(fù)載的阻抗角，也是負(fù)載相電壓與相電流之間的相位差。三相電路的視在功率為三相電路的無(wú)功功率為三相電路的功率因數(shù)為補(bǔ)充安全用電一、電流對(duì)人體的作用人體因觸及高電壓的帶電體而承受過大的電流，以致引起死亡或局部受傷的現(xiàn)象稱為觸電。觸電對(duì)人體的傷害程度，與流過人體電流的頻率、大小、通電時(shí)間