電工基礎(chǔ)教案43847

1、.第一章 直流電路第一節(jié) 直流電路的基本概念一、電路的組成：由電源、負(fù)載、開關(guān)和導(dǎo)線等按照一定的方式連接起來的閉合回路，稱為電路。 s e r 1、電源：在電路中提供電能的，如干電池，蓄電池，交直流發(fā)電機(jī)等。2、負(fù)載（用電器）：消耗能量的設(shè)備，如電燈、電爐和電動(dòng)機(jī)等。3、開關(guān)：用來實(shí)現(xiàn)對(duì)電路進(jìn)行控制和保護(hù)作用等。如：刀閘開關(guān)、熔斷器等。4、導(dǎo)線；用來聯(lián)接電路的，為電路提供通路的。在電路中起輸送電能的作用。常用銅、鋁等材料制作。二、電流 1、電流：導(dǎo)體中自由電子在電場力的作用下作定向移動(dòng)，形成電流。2、方向： 通常，我們把正電荷定向移動(dòng)的方向定為電流的方向，而電子移動(dòng)的方向和電流的方向正好相反。

2、3、電流的大?。涸跀?shù)值上等于單位時(shí)間內(nèi)通過導(dǎo)體橫截面的電量的多少。用符號(hào)i 表示精品. i = q / t式中 i 電流 （a）； q 電荷量 （c）； t 時(shí)間 （s）。4、電流的測量：常用電流表。注意：a、量稱 b、極性 c、與被測電路串連。 例一、p4 如果3 s 內(nèi)通過導(dǎo)體橫截面的電量是12 c ，求通過導(dǎo)體的電流是多少？如果通過導(dǎo)體的電流是0.3 a，那么3s 內(nèi)將有多少電量通過導(dǎo)體截面？ 解：公式 i=q / t三、電位、電壓、電動(dòng)勢1、電位（v）： 1）、電位：把正電荷在某點(diǎn)具有的能量，稱為該點(diǎn)的電位。 正電荷從高電位流向低電位；負(fù)電荷恰好相反2）、參考點(diǎn)：通常將大地作為參考點(diǎn)，

3、且電位為零。3）、電位的正負(fù)：正電位某點(diǎn)電位高于參考點(diǎn)的電位。 負(fù)電位與正電位相反。4）、不同的參考點(diǎn)，電位不同，即電位的大小與參考點(diǎn)有關(guān)。 例 ：p6 求：va，vb ， vc a 3v b 6v c a 3v b 6v c 精品.2、電壓1)、電壓（u）：電路中某兩點(diǎn)的電位差，叫做該兩點(diǎn)間的電壓。2）、方向：由高點(diǎn)位指向低電位。3）、單位：伏特（v）4）、測量：電壓表 注意：a、并列在被測電路中 b、極性 c、量稱3、電動(dòng)勢（e）1）、電動(dòng)勢：電源正負(fù)極間存在電位差，導(dǎo)線中便存在著電場，自由電子在電場力的作用下，沿導(dǎo)線由負(fù)極移向正極，而電源力（非電場力）再把負(fù)電荷由正極送到負(fù)極，因而做功w

4、 。 電動(dòng)勢e=w/q q 電荷量（c）2）、方向：由電源的負(fù)極經(jīng)由內(nèi)電路指向電源的正極。四、電阻1、電阻（r）：導(dǎo)體中的自由電子在運(yùn)動(dòng)過程中，自由電子間的碰撞及自由電子與原子間的碰撞，阻礙了電子的移動(dòng)，稱其為電阻。2、單位： 歐姆（）、k、m3、導(dǎo)體的電阻：r =l/s 導(dǎo)體的材料（.m）； l 導(dǎo)體的長度（m）； s 導(dǎo)體的界面（m2）。精品.例2 p12 第二節(jié) 歐姆定律一、 部分電路的歐姆定律 部分電路：電路中的一部分，叫做部分電路。 i r u=ri i=u/r例 p14 二、全電路歐姆定律 s i e r u + r 全電路：由內(nèi)電路和外電路組成的閉合回路的整體。全電路歐姆定律：i

5、 = e / (r+r) u= e - i r注意兩種特殊狀態(tài)：1、 開路 2、短路第三節(jié) 電阻的串聯(lián)、并聯(lián)和混聯(lián)一、電阻的串聯(lián)1、串聯(lián)：各個(gè)電阻首尾相聯(lián)，稱為電阻的串聯(lián)。 r1 r2 2、特點(diǎn)：1）、電流：相等。 2）、總電壓：等于各個(gè)電阻上分電壓之和。 3）、總電阻：等于各分電阻之和。r= r1+ r2。精品. 4）、每個(gè)電阻上的電壓與總電壓之間的關(guān)系為： u1=(r1/r )u u2=(r2/r) u 可見，每個(gè)電阻上分得的電壓大小和電阻成正比。3、應(yīng)用：1）、分壓器 2）、擴(kuò)充電壓表的量程。例12 p23二、電阻的并聯(lián)1、并聯(lián)：各個(gè)電阻首首相聯(lián)，尾尾相聯(lián)。 r1 r2 2、特點(diǎn)：1）、

6、并聯(lián)支路兩端電壓相等 2）、總電流：等于各個(gè)支路電流之和 3）、總電阻：總電阻的倒數(shù)等于各個(gè)電阻的倒數(shù)之和 1/r= 1/r1+1/r24）、每一個(gè)電阻上流過的電流和電阻成反比 i1=( r/r1 )i3、應(yīng)用：1）、可獲得小電阻（總電阻小于任何一個(gè)并聯(lián)電阻） 2）、電壓相同的負(fù)載并列使用，互不影響 3）、擴(kuò)大電流表的量程三、電阻的混聯(lián)： 既有串聯(lián)又有并聯(lián)的連接方式叫做混聯(lián)。p24 第四節(jié) 電功和電功率精品.一、電功1、電功（電場力做的功）：電場力把電荷從一點(diǎn)移到另一點(diǎn)，對(duì)電荷所做的功，稱為電功。2、大?。?w=q u 而 q=i t 所以 w=u i t 對(duì)電阻電路 u=ri w=i2rt=

7、u2/rt其中 w功率，焦耳j i電流，安培a； u電壓，伏特v。 3、單位：國際單位 焦耳（j），常用單位 度（千瓦小時(shí)） 1kw.h = 3.6 x 106 j二、電功率1、電功率：電場力在單位時(shí)間內(nèi)所做的功 2、大小： p=w/t=u ip電功率，瓦特w 。3、單位：w、kw注意：電器上通常標(biāo)注的功率和電壓，即為設(shè)備的額定功率和額定電壓。三、焦耳楞次定律電流通過導(dǎo)體會(huì)發(fā)熱，q=i2rt 例17 例18 精品.第五節(jié) 電容器一、電容器與電容1、電容器：任意兩塊非常接近的金屬導(dǎo)體（極板），中間隔以絕緣介質(zhì)（空氣、云母和陶瓷等），形成一個(gè)電容器。2、電壓與電量的關(guān)系： q=cu c電容器的電容

8、量 c=q/u3、c的意義：在一定電壓下，電容器儲(chǔ)存電荷量的大小。c的單位：法拉（f）、微法（f），皮法（f）1f=106f=1012pf二、電容器的種類：p36 見圖 三、電容器的串聯(lián)和并聯(lián)1、串聯(lián)：1）、電容器的串聯(lián)：兩個(gè)或兩個(gè)以上的電容器依次首尾相聯(lián)。 c1 c2 2）、串聯(lián)的特點(diǎn)：a、每個(gè)電容器上的電荷量都相等，等于等效電容上的電荷量， q1 = q 2 = q b、總電壓等于各個(gè)電容上的電壓之和。 u=u1+u23）、等效電容：經(jīng)過推導(dǎo)知：總電容的倒數(shù)等于各個(gè)電容的倒數(shù)和。1/c=1/c1+1/c22、電容器的并聯(lián)精品. 1）、并聯(lián)：多個(gè)電容器首首相聯(lián)，尾尾相聯(lián)。 c1c22）、特點(diǎn)

9、：a、電壓相等 b、總電荷量等于各電容電荷量之和，q=q1+q2 c、總電容等于各個(gè)并聯(lián)電容之和，c=c1+c2 第二章 磁與電磁 第一節(jié) 磁場的基本概念一、磁場和磁力線1、磁場：磁鐵周圍存在著一個(gè)肉眼看不見的特殊物質(zhì)，這種物質(zhì)稱為磁場。2、磁力線：用來描述磁場中某點(diǎn)磁場的大小和方向的概念。1）、磁力線在磁鐵外部總是叢n極出，s極入；在磁鐵內(nèi)部則相反。2）、磁場的大小用磁力線的疏密程度表示；磁場的方向即為磁力線在該點(diǎn)的切線方向。3）、磁力線是一些封閉的曲線。 二、電流的磁場1、通電直導(dǎo)線的磁場是以通電直導(dǎo)線為中心的一組同心圓，方向滿足右手螺旋定則，四個(gè)彎曲手指指向磁場方向，大拇指指向?yàn)殡娏鞯姆?/p>

10、向。精品. i例：p51 學(xué)員判斷2、通電線圈的磁場右手螺旋定則同時(shí)適合螺線管線圈，四個(gè)彎曲手指為電流的方向，大拇指方向線圈磁場的n極。 i例：p51 學(xué)員判斷三、磁場的基本物理量1、磁感應(yīng)強(qiáng)度（b）：1)、作用：描述磁場中各點(diǎn)磁場強(qiáng)弱和方向的物理量。2）、大?。捍鸥袘?yīng)強(qiáng)度在數(shù)值上等于與磁場方向相垂直的單位長度的導(dǎo)體，通過單位電流時(shí)所受的作用力。 勻強(qiáng)磁場中： f=bli b = f / l i i 其中 b磁感應(yīng)強(qiáng)度，t； l導(dǎo)體的有效長度，m； f導(dǎo)體所受的作用力，n。3）、單位：特斯拉（t）精品.2、磁通磁通（） ：磁感應(yīng)強(qiáng)度b 與垂直與磁場方向的面積s的乘積。 =bs b=/s 磁感應(yīng)

11、強(qiáng)度b（磁密）：單位面積上磁力線條數(shù)。3、磁場強(qiáng)度（h）：用來確定磁場和電流間關(guān)系的物理量。 大?。篽=in/l1）、磁導(dǎo)率：表示磁場中媒介質(zhì)的導(dǎo)磁性能的物理量。2）、真空的磁導(dǎo)率為 0=410-7 亨利/米（h/m） 3）、相對(duì)磁導(dǎo)率：任一媒介質(zhì)磁導(dǎo)率與真空磁導(dǎo)率0的比值。 r=/04）、磁感應(yīng)強(qiáng)度b與磁場強(qiáng)度h的關(guān)系 b=h 第二節(jié) 鐵磁物質(zhì)的磁化和分類（省略）媒介質(zhì)的分類：根據(jù)r 的大小分為鐵磁性物質(zhì)和非鐵磁性物質(zhì)。非鐵磁性物質(zhì)：如空氣、木材等。鐵磁性物質(zhì)：如鑄鐵、硅鋼片等，可用來制作所有電磁設(shè)備鐵芯。1）、磁場強(qiáng)度（h）：表示磁場性質(zhì)的物理量。大小為磁場中某點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度（b）與媒介質(zhì)

12、的磁導(dǎo)率（）的比值。 h=b/精品.一、鐵磁性物質(zhì)的磁化物質(zhì)的磁化：本來不帶磁性的物質(zhì)，由于受磁場的作用而具有了磁性的現(xiàn)象（只有鐵磁性物質(zhì)才能被磁化）。原因： 鐵磁性物質(zhì)有許多磁疇組成，每一個(gè)磁疇相當(dāng)于一個(gè)小磁鐵。 在外磁場作用下，磁場會(huì)沿著磁場方向取向排列，形成附加磁場從而磁場顯著增強(qiáng) 有些鐵磁性物質(zhì)，在去掉外磁場后，磁疇的一部分或大部分仍保持取向一致，對(duì)外仍是顯磁性，從而形成了永久性磁鐵。應(yīng)用：廣泛使用在電子和電氣設(shè)備中，如使變壓器，電機(jī)在同容量下體積小，重量輕。1、磁化曲線：為了具體分析研究某種材料的導(dǎo)磁性能，用實(shí)驗(yàn)的方法測試磁感應(yīng)強(qiáng)度b和磁場強(qiáng)度h的關(guān)系曲線。 2、磁滯回線：鐵質(zhì)性物質(zhì)

13、經(jīng)過多次磁化，退磁的循環(huán)，得到一個(gè)封閉對(duì)稱于原點(diǎn)的閉合曲線?；敬呕€：鐵磁性材料，在反復(fù)交變磁化中，可得到一系列大小不一的磁滯回線，連接各條對(duì)稱的磁滯回線的頂點(diǎn)，得到一條曲線叫基本磁滯回線。剩磁和矯頑磁力越大的鐵磁性物質(zhì)，磁滯損耗就越大。鐵磁性物質(zhì)的分類根據(jù)磁滯回線形狀：軟磁性物質(zhì)，硬磁性物質(zhì)和矩磁性物質(zhì)。1）、軟磁性物質(zhì)：磁滯回線窄而陡，包圍面積小，損耗小，易磁化。精品.2）、硬磁性物質(zhì)：與軟磁鐵相反。3）、矩磁性物質(zhì)：是一種具有矩形磁滯回線的鐵磁性物質(zhì)。 第三節(jié) 磁場對(duì)電流的作用 一、通電導(dǎo)線在磁場中受力1、磁場對(duì)通電直導(dǎo)體的作用1）、實(shí)驗(yàn)過程： p65 圖2182）、結(jié)果：通電導(dǎo)體在

14、磁場中受力3）、力的方向：左手定則；力的大?。篺=ibl (條件：電流與磁場垂直)4）、例：p66 圖 2202、磁場對(duì)載流線圈的作用 1）、大?。?f=ibs (條件：s平面與b間的夾角為零)2）、方向：由右手螺旋定則確定。3）、應(yīng)用：電機(jī)及各種儀表的工作原理。二、通電導(dǎo)體間的相互作用 兩根并行的通電導(dǎo)體，那么一根導(dǎo)體就處在另一根導(dǎo)體的磁場中，電流在磁場中受力，因此，兩導(dǎo)體間相互作用。1、若i1、i2 同方向，則相吸；反之，相斥。精品.2、力的大?。篺=0.2 i1 i2 l/a 10-6 (n)3、應(yīng)用：架空線路間的線間距以及短路的危害。 第四節(jié) 電磁感應(yīng)一、電磁感應(yīng)現(xiàn)象 產(chǎn)生感生電動(dòng)勢的

15、條件：1）、導(dǎo)體切割磁力線運(yùn)動(dòng)時(shí)，導(dǎo)體兩端將產(chǎn)生感生電動(dòng)勢，若將導(dǎo)體連接成閉合回路，則有電流通過。2）、穿過任一回路內(nèi)的磁通量發(fā)生變化時(shí)，閉合回路中產(chǎn)生感生電動(dòng)勢和感生電流。二、導(dǎo)體切割磁力線產(chǎn)生感生電勢1、感生電動(dòng)勢的方向（發(fā)電）：右手定則。大拇指為導(dǎo)體運(yùn)動(dòng)的方向；四個(gè)手指為感生電動(dòng)勢的方向。2、感生電動(dòng)勢的大?。?e=blvsin 運(yùn)動(dòng)方向和b的夾角三、線圈磁通變化產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢1、 楞次定律：當(dāng)閉合回路中磁通量發(fā)生變化時(shí)，在回路中就有感生電動(dòng)勢產(chǎn)生。線圈中感應(yīng)電流的方向，總是使它產(chǎn)生的磁場阻礙閉合回路中原來磁通量的變化，這個(gè)規(guī)律，稱為楞次定律。 方向：由右手定則確定。大?。篹 = -n

16、d/dt具體：1）、判斷回路原磁場的方向和變化趨勢。 2）、感生電流的方向總是阻礙原磁通的變化。精品.2、法拉第電磁感應(yīng)定律 楞次定律：給出了回路中磁通量變化時(shí)感生電勢的方向 法拉第電磁感應(yīng)定律：計(jì)算感生電勢的大小，e = -n d/dt第五節(jié) 自感與互感一、自感現(xiàn)象與電感自感現(xiàn)象：由于線圈中本身電流的變化，在線圈中產(chǎn)生感生電動(dòng)勢的現(xiàn)象，所產(chǎn)生的感生電動(dòng)勢叫自感電動(dòng)勢。e = - l di / dt二、互感現(xiàn)象 把兩個(gè)線圈靠近，若在一個(gè)線圈中通有電流并產(chǎn)生磁通，此磁通不僅穿過本線圈，且有一部分磁通穿過另一線圈。 互感現(xiàn)象：由相鄰線圈中電流變化而引起 感生電動(dòng)勢的現(xiàn)象。注意：同名端的意義規(guī)定了同

17、名端，就可以較方便的標(biāo)出互感線圈的電流和互感電動(dòng)勢的參考方向。1、互感電動(dòng)勢的大小線圈1的電流i1在線圈2中產(chǎn)生的感生電動(dòng)勢為e12 = - m12 di2 / dt線圈2的電流i2在線圈1中產(chǎn)生的感生電動(dòng)勢為e21= - m21 di1 / dt 因 m12 = m21 所以 e12 = - m di2 / dt e21= - m di1 / dt2、互感電動(dòng)勢的方向 與磁通的變化及線圈的繞向有關(guān)。在制造時(shí)，用符號(hào)“。”來表示線圈的繞向。這樣，只要知道電流的方向和變化趨勢，就會(huì)判斷出感生電動(dòng)勢的方向。精品. 1）、舉例：i 增大，則4、5 的繞向一致，均為正，即1、4、5為同名端。 1 2

18、3 4 5 6 可見：線圈只要繞向一致，其感生電動(dòng)勢的極性便是相同的，而與電流的變化無關(guān)。2）、同名端：把繞向一致，感生電勢極性保持一致的線圈端子稱為之。3）、判斷方法：根據(jù)原線圈中外同電流的變化趨勢，可知其自感電勢的極性，再根據(jù)同名端，即可知其它線圈的極性。 第三章 交流電路的基礎(chǔ)知識(shí) 第一節(jié) 單相交流電一、交流電和直流電的區(qū)別1、一般指大小和方向都不隨時(shí)間變化的電流（或電壓）。2、交流電：按正弦規(guī)律變化的交流電。3、正弦交流電：大小和方向都隨時(shí)間按正弦規(guī)律變化的交流電。二、正弦交流電勢的產(chǎn)生：有交流發(fā)電機(jī)產(chǎn)生三、正弦交流電的概念1、特點(diǎn)：1）、瞬時(shí)性 2）、周期性 3）、規(guī)律性精品.2、正

19、弦量的三要素：正弦交流電的表達(dá)式為 u=umsin（t+i） i= imsin（t+u）1）、最大值（振幅）um 、im ：正弦交流電上下變化的幅度，即可能達(dá)到的最大值。 2）頻率f ：正弦交流電每秒鐘變化的次數(shù)。角頻率反應(yīng)了相位角變化的快慢。 =2/t=2f (rad/s) f =/2（hz） 周期：正弦交流電每變化一次所需要的時(shí)間， t= 1/ f (s) 3）初相位：相角在t=0時(shí)的角。它表示正弦波起點(diǎn)與原點(diǎn)間間隔的角度。3、正弦交流電的有效值1）、有效值：把交流電和直流電分別通入相同的電阻中，在相同的時(shí)間內(nèi)，產(chǎn)生的熱量相同，則把該直流電定義為此交流電的有效值。2）、關(guān)系為：i=im/2

20、 im = 2 i 注意：各電工儀表所測量的值，設(shè)備名牌上所標(biāo)柱的值，均為有效值。4、正弦交流電的表示法：解析法、圖形法和相量法。1）、解析法：用正弦函數(shù)來表示正弦量的方法。u=umsin（t+i）精品.2)、圖形法：把解析描繪成正弦曲線的方法。常用五點(diǎn)法。3）、相量法： 將正弦交流電用有效植與初相角表示的形式。 相量圖：同頻率的幾個(gè)正弦量的相量可以畫在同一圖上，這樣的圖、稱為相量圖。例如：u=60sin（t+60o） i= 30sin（t+30o） u i 四、電阻、電感和電容在交、直流電路中的作用1、電阻在交、直流電路中的作用 （電阻在直流電路中的作用已經(jīng)講過） i r若 i= im si

21、n（t+i） 則u= rim sin（t+i）um= rim電阻元件其電壓和電流是同相位的2、純電感電路（在直流中相當(dāng)于短路） l若 u=umsin（t+i） i= imsin（t+u） 由u=ldi/dt 得 u=il u=i+90o精品.電感元件電壓與電流的關(guān)系為： 電壓等于電流與角頻率和電感系數(shù)的乘積；電壓的相角超前電流相角90度。3、純電容電路 （在直流中相當(dāng)于斷路） c若 u=umsin（t+i） i= imsin（t+u） 由i=ldu/dt 得 i=uc u=i-90o電容元件電壓與電流的關(guān)系為: 電流等于電壓與角頻率和電容系數(shù)的乘積；電壓的相角滯后電流相角90度4、電阻、電感串

22、聯(lián)在交流電路中的作用1）、電壓間的關(guān)系 r l端電壓的大小為 u=ur2+ul2阻抗角的大小為=arctyl/r串聯(lián)電路的電壓相量圖為 u 精品. ul ur 作用：大多數(shù)用電器，如日光燈、變壓器、電動(dòng)機(jī)等同時(shí)具有電阻和電感，且電阻和電感在結(jié)構(gòu)上不能分離。因此，討論電阻和電感的串聯(lián)在實(shí)際上是有意義的。2）、電路的功率正弦交流電路的功率平均功率（有功功率）：p=uicos wcos功率因數(shù)無功功率：q=uisin var視在功率：s=ui va s q 且三者間滿足功率三角形 p第二節(jié) 三相交流電一、三相交流電的產(chǎn)生1）、三相交流發(fā)電機(jī)產(chǎn)生的 ea=emsint eb =emsin（t-120o） ec =emsin（t+120o）2)、相量圖： ec ea eb精品.二三相電源和負(fù)載的的聯(lián)接方式1星形連接1）、星形連接：將發(fā)電機(jī)三相繞組的末端連接在一起，由另外三個(gè)端子