電工基礎（第五版）中職全套教學課件

第二章簡單直流電路的分析第三章復雜直流電路的分析第四章磁場與電磁感應第五章單相交流電路第一章電路基礎知識瀏覽第六章三相交流電路電工基礎（第五版）退出全套可編輯PPT課件§1—1電路和電路圖§1—2電流和電壓§1—3電阻1.了解電路的基本組成和基本功能。2.了解電路圖的基本類型。3.能說出電路圖中常用電氣元件圖形符號的含義。一、電路的基本組成手電筒電路電風扇電路電路的組成電路由電源、負載、控制裝置及導線組成。電路的組成

電源是把其他形式的能量轉(zhuǎn)換為電能的裝置。

負載是消耗電能的裝置,也稱為用電器。負載的作用是把電能轉(zhuǎn)換為其他形式的能量。

控制裝置及導線用于連接電源和負載,使它們構(gòu)成電流的通路,把電源的能量輸送給負載,并根據(jù)需要控制電路的通、斷。

保護裝置保證電路的安全運行。電路的基本功能有兩大類。一是進行能量的傳輸、分配和轉(zhuǎn)換。二、電路的基本功能電能傳輸示意圖二是進行信息的傳遞和處理。擴音器電路示意圖電路在生產(chǎn)生活中的應用三、電路圖用電氣符號描述電路連接情況的圖稱為電路原理圖,簡稱電路圖或原理圖。它主要反映電路中各元件之間的連接關(guān)系,并不考慮各元件的實際大小和相互之間的位置關(guān)系。1.電路原理圖手電筒電路原理圖電風扇電路原理圖原理框圖也簡稱框圖,它是一種用矩形框、箭頭和直線等來表示電路工作原理和構(gòu)成概況的電路圖?？驁D主要用來體現(xiàn)電路的大致組成情況和工作流程,更多應用于描述較為復雜的電氣系統(tǒng)。2.原理框圖框圖由于電路板的制作一般先要用印刷油漆的方法將需要保留銅箔處覆蓋,所以這種電路元件的安裝圖稱為印制電路圖。3.印制電路圖印制電路圖在一定條件下對實際電氣元件加以理想化,只考慮其中起主要作用的某些性能時,稱其為理想元件。一個實際電路由一些理想元件連接而成,成為實際電路的電路模型。四、電路原理圖常用圖形符號常用圖形符號常用電氣元件的圖形符號及文字符號§1—2電路和電路圖1.了解穩(wěn)恒直流電、脈動直流電和交變電流的特點。2.理解電壓、電位和電動勢的概念。3.理解電流、電壓的參考方向和實際方向的概念。4.能用萬用表正確測量電流和電壓。電荷的定向移動形成電流,移動的電荷又稱載流子。一、電流1.電流的方向金屬導體中電解液中電流的形成習慣上規(guī)定正電荷移動的方向為電流的方向，因此電流的方向?qū)嶋H上與自由電子移動的方向相反。電流的方向電流的大小稱為電流強度，簡稱電流，是指單位時間內(nèi)通過導體橫截面的電荷量,即:式中,I、Q、t的單位分別為安培(A)、庫侖(C)、秒(s)。常用的電流單位還有毫安(mA)和微安(μA)。2.電流的大小單位詞頭若電流的方向不隨時間的變化而變化，則稱其為直流電流,簡稱直流，用符號DC表示。其中，電流大小和方向都不隨時間變化而變化的電流，稱為穩(wěn)恒直流電；電流大小隨時間的變化而變化，但方向不變的電流，稱為脈動直流電。若電流的大小和方向都隨時間而變化，則稱其為交變電流，簡稱交流，用符號AC表示。3.直流和交流穩(wěn)恒直流電脈動直流電交流電電流的分類小燈泡電路是由直流電源(干電池)供電的，稱為直流電路；電風扇電路是由交流電源供電的，稱為交流電路。直流電路交流電路可先任意假定一個電流的參考方向，然后根據(jù)電流的參考方向列方程求解。電流的參考方向和實際方向4.電流的測量電流表的接法電場力將單位正電荷從a點移到b點所做的功，稱為a、b兩點間的電壓，用Uab表示。電壓單位的名稱是伏特，簡稱伏，用V表示。二、電壓、電位和電動勢1.電壓水壓與水流電壓與電流電路和水路電壓的實際方向即為正電荷在電場中的受力方向。已知電流參考方向，則電壓參考方向最好選擇與電流一致，稱為關(guān)聯(lián)參考方向。電壓的參考方向有3種表示方法。箭頭表示極性符號雙下標表示參考方向由正指向負參考方向由a指向b表示通常規(guī)定交流36V以下及直流48V以下為安全電壓，在潮濕、高溫、有導電塵埃的環(huán)境中應使用12V電壓。在電路中任意選定一點作為參考點(即零電位點)，則電路中某一點與參考點之間的電壓即為該點的電位。電位的單位是伏特(V)。通常用V

或φ

表示。2.電位電路符號電路中任意兩點之間的電位差就等于這兩點之間的電壓,即Uab=Ua-Ub,故電壓又稱電位差。電路中某點的電位與參考點的選擇有關(guān)，但兩點間的電位差與參考點的選擇無關(guān)。3.電動勢電源力將單位正電荷從電源負極經(jīng)電源內(nèi)部移到正極所做的功稱為電源的電動勢，用E

表示，單位為伏特(V)。電源的電動勢在數(shù)值上等于電源沒有接入電路時兩極間的電壓。電動勢的方向規(guī)定為在電源內(nèi)部由負極指向正極。外力克服電場力做功直流電動勢的方向4.電壓的測量直流電壓表的接法§1—3電阻1.了解電阻率的概念和電阻的計算式。2.了解常用電阻器的主要參數(shù)及部分敏感電阻器的特點。3.能用萬用表正確測量電阻,并能用兆歐表正確測量絕緣電阻。一、電阻和電阻率當電流通過導體時，由于作定向移動的電荷會和導體內(nèi)的帶電粒子發(fā)生碰撞，所以導體在通過電流的同時也對電流起著阻礙作用，這種對電流的阻礙作用稱為電阻。導體的電阻是導體本身的一種性質(zhì)。它的大小決定于導體的材料、長度和橫截面積，計算公式:式中的比例常數(shù)ρ

稱為材料的電阻率，單位名稱為歐姆米,簡稱歐米，用符號Ω·m表示；l、S

的單位分別為m、m2。電阻率的大小反映了物體的導電能力。電阻率很小、容易導電的物體稱為導體；電阻率很大、幾乎不能導電的物體稱為絕緣體。典型物質(zhì)的電阻率有一類導電能力介于導體和絕緣體之間的物體，它們的導電性能受外界條件的影響很大，溫度的變化、光照的變化、摻入微量其他物質(zhì)等都可能使其導電性能發(fā)生顯著的變化，這類物體稱為半導體。禁止用濕手去拔插頭或扳動電氣開關(guān)，也不要用濕毛巾去擦拭帶電的電氣設備等，以免觸電。一旦發(fā)生電線或電氣設備起火，在帶電狀態(tài)下，決不能用水或泡沫滅火器滅火，應迅速切斷電源，使用不導電的干粉滅火器等進行滅火。電導率電阻率的倒數(shù)稱為電導率，用符號σ

表示，單位為西門子/米(S/m)，它表示電流通過的難易程度，其數(shù)值越大，表示電流越容易通過。二、常用電阻器1.常用電阻器的外形和符號（1）標稱阻值標稱阻值即電阻器的標準電阻值。（2）允許偏差允許偏差是指電阻真實值與標稱值之間的誤差值。（3）額定功率額定功率也稱標稱功率，是指在一定的條件下，電阻器長期連續(xù)工作所允許消耗的最大功率。2.電阻器的主要參數(shù)電阻器的標注方法敏感電阻器是指電阻值隨溫度、電壓、濕度、光照程度、氣體環(huán)境、磁場強度、壓力等狀態(tài)的變化而顯著變化的電阻器，如熱敏電阻、壓敏電阻、濕敏電阻、光敏電阻等。三、敏感電阻器部分敏感電阻器的外形和符號接觸電阻和絕緣電阻1.接觸電阻通常在分析電路時,都認為閉合的開關(guān)電阻為零，其實在開關(guān)接觸部分總會存在一定的電阻，稱為接觸電阻。2.絕緣電阻絕緣體并非絕對不導電，只不過它的電阻率很大，可以認為幾乎不通過電流。但當溫度和濕度上升、工作電壓增大時，絕緣體的電阻會減小，漏電流會增大?！?—4電功和電功率1.理解電功、電功率的概念。2.掌握電功、電功率和焦耳熱的計算方法。3.能正確識讀電氣設備所標額定值的含義。電流做功的過程，實質(zhì)上就是將電能轉(zhuǎn)化為其他形式的能的過程。一、電功電流所做的功，稱為電功，用字母W

表示。電流在一段電路上所做的功等于這段電路兩端的電壓U

、電路中的電流I和通電時間t三者的乘積,即:電功的常用單位是千瓦時，用符號kW·h表示，即通常所說的1度電，它和焦耳的換算關(guān)系為:用來測量電流做功多少(也就是電路消耗電能多少)的儀表稱為電能表。機械式電能表電子式電能表預付費IC卡式智能電表電能表二、電功率電流在單位時間內(nèi)所做的功稱為電功率，用字母P

表示，單位是瓦特，簡稱瓦，用符號W表示，其計算式為上式還可以寫為（1）只有在U

和I為關(guān)聯(lián)參考方向的情況下，才能應用P=UI來計算電功率，否則應添加一個負號,即P=-UI。（2）公式選定后，U和I

的代入值應包括其正、負號。（3）無論應用哪個公式計算的結(jié)果，只要P為正值，就表明元件吸收功率，處于負載狀態(tài)；若P為負值，則表明元件發(fā)出功率，處于電源狀態(tài)。電流通過導體時使導體發(fā)熱的現(xiàn)象稱為電流的熱效應。也就是說，電流的熱效應就是電能轉(zhuǎn)換成熱能的效應，電流與它流過導體時所產(chǎn)生的熱量之間的關(guān)系可用下式表示

Q的單位是焦耳（J），這種熱也稱焦耳熱。三、電流的熱效應焦耳定律【例】某電烤箱電阻是5Ω，工作電壓是220V，將其看作純電阻負載，通電15min能放出多少能量?消耗的電能是多少度?解:熱量電能電氣設備長期安全工作時各個參數(shù)所允許的最大值稱為額定值。常見的額定值有額定電流、額定電壓、額定功率等。電氣設備在額定功率下的工作狀態(tài)稱為額定工作狀態(tài),也稱滿載；低于額定功率的工作狀態(tài)稱為輕載；高于額定功率的工作狀態(tài)稱為過載或超載。四、負載的額定值電動機的額定值通常標在其外殼的銘牌上，故其額定值也稱銘牌數(shù)據(jù)。電燈泡額定值的標志電動機的銘牌【例】額定值為100Ω/1W的電阻,兩端允許加的最大直流電壓為多少?允許流過的直流電流又是多少?解:根據(jù)式可得,電阻兩端允許加的最大直流電壓為電阻允許流過的最大直流電流為本章小結(jié)1.電路的主要物理量本章小結(jié)2.形成電流必須具備兩個條件:要有能自由移動的電荷———載流子；導體兩端必須保持一定的電壓,電路必須閉合。3.電路中任意兩點之間的電位差就等于這兩點之間的電壓,故電壓又稱電位差。電位是相對的數(shù)值,隨參考點的改變而改變,但電壓是絕對的數(shù)值,不隨參考點的改變而改變。4.電動勢只存在于電源內(nèi)部,而電壓不僅存在于電源兩端,而且也存在于電源內(nèi)部；在有載情況下,電源端電壓總是低于電源電動勢,只有當電源開路時,電源端電壓才與電源電動勢相等。本章小結(jié)5.電流所做的功稱為電功,電流在單位時間內(nèi)所做的功稱為電功率。6.額定值就是保證電氣設備能長期安全工作的參數(shù)最大值,最大電壓、最大電流和最大功率分別稱為額定電壓、額定電流和額定功率。只有當實際電壓等于額定電壓時,實際功率才等于額定功率,電氣設備才能安全可靠、經(jīng)濟合理地工作。§2—1全電路歐姆定律§2—2電阻的連接§2—3直流電橋1.掌握全電路歐姆定律。2.能用全電路歐姆定律分析電路的三種工作狀態(tài)。3.掌握測量電源電動勢和內(nèi)阻的方法?！?—1全電路歐姆定律歐姆定律的內(nèi)容是：導體中的電流與導體兩端的電壓成正比，與導體的電阻成反比，其公式為實際上，以上定律中所涉及的這段電路并不包括電源。這種只含有負載而不包含電源的一段電路稱為部分電路。這一定律應稱為部分電路歐姆定律。一、部分電路歐姆定律電壓和電流方向相同電壓和電流方向相反部分電路參考方向的選取如果以電壓為橫坐標，電流為縱坐標，可畫出電阻的U/I

關(guān)系曲線，稱為伏安特性曲線。伏安特性曲線是直線的電阻元件，稱為線性電阻，其電阻值可認為是不變的常數(shù)。不是直線的，則稱為非線性電阻。線性電阻的伏安特性曲線

非線性電阻的伏安特性曲線電路的伏安特性曲線與部分電路相對應,含有電源的閉合電路稱為全電路。電源內(nèi)部的電路稱為內(nèi)電路，如發(fā)電機的線圈、電池內(nèi)的溶液等。電源內(nèi)部的電阻稱為內(nèi)電阻，簡稱內(nèi)阻。電源外部的電路稱為外電路，外電路中的電阻稱為外電阻。二、全電路歐姆定律簡單的全電路全電路歐姆定律的內(nèi)容是：閉合電路中的電流與電源的電動勢成正比，與電路的總電阻(內(nèi)電阻與外電阻之和)成反比，公式為由上式可得式中U內(nèi)為內(nèi)電路的電壓降，U外為外電路的電壓降，也是電源兩端的電壓。這樣，全電路歐姆定律又可表述為：在一個閉合回路中，電源電動勢等于外電路電壓降與內(nèi)電路電壓降之和。在一個閉合回路中，電源電動勢發(fā)出的功率，等于負載電阻消耗的功率和電源內(nèi)阻消耗的功率之和。這種關(guān)系稱為電路中的功率平衡。由全電路歐姆定律可知,電源端電壓U

與電源電動勢E的關(guān)系為當電源電動勢E

和內(nèi)阻r

一定時,電源端電壓U

將隨負載電流I

的變化而變化。電源端電壓隨負載電流變化的關(guān)系特性稱為電源的外特性,其關(guān)系特性曲線稱為電源的外特性曲線。三、電路的三種狀態(tài)電源的外特性曲線電路的三種狀態(tài)1.通路開關(guān)SA接到位置1時,電路處于通路狀態(tài)。電流從電源的正極沿著導線經(jīng)過負載最終回到電源的負極,電流形成閉合路徑,所以也稱閉路。這是電路的正常工作狀態(tài)。電路的三種狀態(tài)電路中電流為端電壓與輸出電流的關(guān)系為當電源電動勢和內(nèi)阻一定時,端電壓隨輸出電流的增大而下降。通常把通過大電流的負載稱為大負載,把通過小電流的負載稱為小負載。2.開路(斷路)開關(guān)SA接到位置2時,電路處于開路狀態(tài),相當于負載電阻R→∞或電路中某處連接導線斷開。此時電路中電流為零,內(nèi)阻壓降也為零,U

外=E-Ir=E,即電源的開路電壓等于電源的電動勢。電路的三種狀態(tài)開關(guān)SA接到位置3時,相當于電源兩極被導線直接相連,電路處于短路狀態(tài)。電路中短路電流I短=E/r。由于電源內(nèi)阻一般都很小,所以短路電流極大。此時電源對外輸出電壓U=E-I短r=0。電源短路是嚴重的故障狀態(tài),必須避免發(fā)生。3.短路電路的三種狀態(tài)【例】在圖示電路中,設電阻R1=14Ω,R2=9Ω。當開關(guān)SA接到位置1時,由電流表測得I1=0.2A;接到位置2時,測得I2=0.3A。求電源電動勢E

和內(nèi)電阻r。解:根據(jù)全電路歐姆定律,可列出聯(lián)立方程:消去E，解得把r值代入E=I1R1+I1r

或E=I2R2+I2r,可得1.掌握電阻串、并聯(lián)電路的特點及其應用。2.能綜合運用歐姆定律和電阻串、并聯(lián)關(guān)系分析計算簡單電路?！?—2電阻的連接一、電阻的串聯(lián)像這樣把多個元件逐個順次連接起來,就組成了串聯(lián)電路。串聯(lián)而成的裝飾小彩燈電路電阻的串聯(lián)電路等效電路電阻的串聯(lián)電阻串聯(lián)電路具有以下特點:(1)電路中流過每個電阻的電流都相等。(2)電路兩端的總電壓等于各電阻兩端的分電壓之和,即(3)電路的等效電阻(即總電阻)等于各串聯(lián)電阻之和,即(4)電路中各個電阻兩端的電壓與它的阻值成正比,即兩個電阻串聯(lián)二、電阻串聯(lián)電路的應用【例】有一只微安表,表頭等效內(nèi)阻Ra=10kΩ,滿刻度電流(即允許通過的最大電流)Ia=50μA,如改裝成量程為10V的電壓表,應串聯(lián)多大的電阻?解:按題意,當表頭滿刻度時,表頭兩端電壓Ua

為設量程擴大到10V需要串入的電阻為Rx,則把多個元件并列地連接起來,由同一電壓供電,就組成了并聯(lián)電路。三、電阻的并聯(lián)家庭用電器的并聯(lián)電阻的并聯(lián)電路

等效電路電阻的并聯(lián)電阻并聯(lián)電路具有以下特點:(1)電路中各電阻兩端的電壓相等,且等于電路兩端的電壓。(2)電路的總電流等于流過各電阻的電流之和,即(3)電路的等效電阻(即總電阻)的倒數(shù)等于各并聯(lián)電阻的倒數(shù)之和,即(4)電路中通過各支路的電流與支路的阻值成反比,即兩個電阻并聯(lián)電路1.凡是額定工作電壓相同的負載都采用并聯(lián)的工作方式。這樣每個負載都是一個可獨立控制的回路,任一負載的正常啟動或關(guān)斷都不影響其他負載的使用。2.獲得較小阻值的電阻。3.擴大電流表的量程。四、電阻并聯(lián)電路的應用1.n個相同的電阻并聯(lián),總電阻是一個電阻的1/n。2.若干個不同的電阻并聯(lián),總電阻小于其中最小的電阻。電路中元件既有串聯(lián)又有并聯(lián)的連接方式稱為混聯(lián)。對于電阻混聯(lián)電路的計算,只需根據(jù)電阻串、并聯(lián)的規(guī)律逐步求解即可,但對于某些較為復雜的電阻混聯(lián)電路,一下子難以判別出各電阻之間的連接關(guān)系時,比較有效的方法就是畫出等效電路圖,即把原電路整理成較為直觀的串、并聯(lián)關(guān)系的電路圖,然后計算其等效電阻。五、電阻的混聯(lián)【例】圖示電路中R1=R2=R3=2Ω,R4=R5=4Ω，求A、B間的等效電阻RAB。解:(1)為了便于看清各電阻之間的連接關(guān)系,在原電路中標出點C,如圖b所示。(2)將A、B、C各點沿水平方向排列,并將R1～R5依次填入相應的字母之間。R1與R2串聯(lián)在A、C之間,R3在B、C之間,R4在A、B之間,R5在A、C之間,即可畫出等效電路圖,如圖所示。(3)由等效電路可求出A、B之間的等效電阻,即:等效變換方法并不是求解等效電阻的唯一方法。其他常用的方法還有利用電流的流向及電流的分、合畫出等效電路圖,利用電路中各等電位點分析電路畫出等效電路圖等?；炻?lián)電路的功率關(guān)系是:電路中的總功率等于各電阻上的功率之和。這一規(guī)律同樣適用于串聯(lián)電路和并聯(lián)電路?！纠繜襞軦的額定電壓U1=6V,額定電流I1=0.5A;燈泡B的額定電壓U2=5V,額定電流I2=1A。現(xiàn)有的電源電壓U=12V,如何接入電阻可使兩個燈泡都能正常工作?解:利用電阻串聯(lián)的分壓特點,將兩個燈泡分別串上R3與R4再予以并聯(lián),然后接上電源。下面分別求出使兩個燈泡正常工作時R3與R4的額定值。(1)R3兩端電壓為:U3=U-U1=12-6=6VR3的阻值為:R3的額定功率為:P3=U3I1=6×0.5=3W所以,R3應選12Ω/3W的電阻。(2)R4兩端電壓為:U4=U-U2=12-5=7VR4的阻值為:R4的額定功率為:P4=U4I2=7×1=7W所以,R4應選7Ω/7W的電阻。電池的連接1.電池的串聯(lián)當用電器的額定電壓高于單個電池的電動勢時,可以將多個電池串聯(lián)起來使用,稱為串聯(lián)電池組。串聯(lián)電池組

等效電路2.電池的并聯(lián)有些用電器需要電池能輸出較大的電流,這時可使用并聯(lián)電池組。并聯(lián)電池組等效電路1.掌握直流電橋的平衡條件和用直流電橋測量電阻的方法。2.了解不平衡直流電橋的應用。3.能用直流電橋正確測量電阻。§2—3直流電橋電橋是測量技術(shù)中常用的一種電路形式。本節(jié)只介紹直流電橋。圖中的四個電阻都稱為橋臂,Rx

是待測電阻。B、D間接入檢流計G。調(diào)整R1、R2、R三個已知電阻,直至檢流計讀數(shù)為零,這時稱為電橋平衡。電橋平衡時B、D兩點電位相等,即一、直流電橋的平衡條件及其應用直流電橋電路UAB=UAD

UBC=UDC因此R1I1=RxI2

R2I1=RI2可得R1R=R2Rx上式說明電橋的平衡條件是:電橋?qū)Ρ垭娮璧某朔e相等。利用直流電橋平衡條件可求出待測電阻Rx

的值。直流電橋?qū)嵨飯D電橋的另一種用法是:當Rx

為某一定值時將電橋調(diào)至平衡,使檢流計指零。當Rx

有微小變化時,電橋失去平衡,根據(jù)檢流計的指示值及其與Rx

間的對應關(guān)系間接測知Rx

的變化情況。同時它還可將Rx

的變化轉(zhuǎn)換成電壓的變化,這在測量和控制技術(shù)中有著廣泛的應用。二、不平衡直流電橋的應用1.利用電橋測量溫度把鉑(或銅)電阻置于被測點,當溫度變化時,電阻值也隨之改變,用電橋測出電阻值的變化量,即可間接得知溫度的變化量。2.利用電橋測量質(zhì)量把電阻應變片緊貼在承重的部位,當受到力的作用時,電阻應變片的電阻就會發(fā)生變化,通過電橋電路可以把電阻的變化量轉(zhuǎn)換成電壓的變化量,經(jīng)過電壓放大器放大和處理后,最后顯示出物體的質(zhì)量。利用電橋測量質(zhì)量本章小結(jié)1.部分電路歐姆定律:導體中的電流與導體兩端的電壓成正比,與導體的電阻成反比,其表達式為。2.全電路歐姆定律:閉合回路中的電流與電源的電動勢成正比,與電路中內(nèi)電阻和外電阻之和成反比,其表達式為。3.電源產(chǎn)生的電功率等于負載消耗的電功率與電源內(nèi)電阻消耗的電功率之和。4.電路在三種狀態(tài)下各物理量間的關(guān)系見表。5.串、并聯(lián)電路的特點見表。6.直流電橋平衡的條件為：相對橋臂上的電阻乘積相等?！?—1基爾霍夫定律§3—2電壓源與電流源的等效變換§3—3戴維南定理§3—4疊加原理1.了解復雜電路和簡單電路的區(qū)別，了解復雜電路的基本術(shù)語。2.掌握基爾霍夫第一定律的內(nèi)容，并了解其應用。3.掌握基爾霍夫第二定律的內(nèi)容，并了解其應用?！?—1基爾霍夫定律不能用電阻串、并聯(lián)化簡求解的電路稱為復雜電路。節(jié)點

3條或3條以上連接有電氣元件的導線的連接點稱為節(jié)點。一、復雜電路的基本概念圖3—1復雜電路示例支路電路中相鄰節(jié)點間的分支稱為支路。它由一個或幾個相互串聯(lián)的電氣元件所構(gòu)成，且每條支路中除了兩個端點外不再有其他節(jié)點。其中含有電源的支路稱為有源支路，不含電源的支路稱為無源支路?；芈泛途W(wǎng)孔電路中任一閉合路徑都稱為回路。一個回路可能只含一條支路，也可能包含幾條支路。其中，在電路圖中不被其他支路所分割的最簡單的回路又稱獨立回路或網(wǎng)孔。網(wǎng)孔一定是回路，但回路不一定是網(wǎng)孔。復雜直流電路基爾霍夫第一定律又稱節(jié)點電流定律。它指出:在任一瞬間，流進某一節(jié)點的電流之和恒等于流出該節(jié)點的電流之和，即對任一節(jié)點來說，流入(或流出)該節(jié)點電流的代數(shù)和恒等于零。二、基爾霍夫第一定律流入總電流=流出總電流流入總水量=流出總水量基爾霍夫第一定律在應用基爾霍夫第一定律求解未知電流時，可先任意假設支路電流的參考方向，列出節(jié)點電流方程。通?？蓪⒘鬟M節(jié)點的電流取正，流出節(jié)點的電流取負，再根據(jù)計算值的正負來確定未知電流的實際方向。有些支路的電流可能是負的，這是由于所假設的電流方向與實際方向相反。基爾霍夫第一定律及其應用【例】圖示電路中，I1=2A，I2=-3A，I3=-2A，求電流I4。解:由基爾霍夫第一定律可知代入已知值可得【例】電路如圖所示，求電流I3。解:對A節(jié)點因為I1=I2，所以I3=0。同理，對B節(jié)點因為I4=I5，也得I3=0。由此可知，沒有構(gòu)成回路的單支路電流為零?；鶢柣舴虻谝欢煽梢酝茝V應用于任一假設的閉合面(廣義節(jié)點)。

或流入此閉合面的電流恒等于流出該閉合面的電流。廣義節(jié)點【例】下圖所示電路中，若電流IA=1A，IB=-5A，ICA=2A，求電流IC、IAB和IBC。解:由可得三、基爾霍夫第二定律基爾霍夫第二定律又稱回路電壓定律。它指出:在任一回路中，各段電路電壓降的代數(shù)和恒等于零。用公式表示為電源電動勢之和=電路電壓降之和

攀登總高度=下降總高度基爾霍夫第二定律基爾霍夫第二定律的另一種表示形式:在任一回路循環(huán)方向上，回路中電動勢的代數(shù)和恒等于電阻上電壓降的代數(shù)和?；鶢柣舴虻诙稍谟檬溅睻=0時，凡電流的參考方向與回路循環(huán)方向一致者，該電流在電阻上所產(chǎn)生的電壓降取正，反之取負。電動勢也作為電壓來處理，即從電源的正極到負極電壓取正，反之取負。在用式ΣE=ΣIR時，電阻上電壓的規(guī)定與用式ΣU=0時相同，而電動勢的正負號則恰好相反，也就是當循環(huán)方向與電動勢的方向(即由電源負極通過電源內(nèi)部指向正極)一致時，該電動勢取正，反之取負。四、支路電流法【例】下圖所示電路，E1=18V，E2=9V，R1=R2=1Ω，R3=4Ω，求各支路電流。解:(1)標出各支路電流參考方向和獨立回路的循環(huán)方向，應用基爾霍夫第一定律列出節(jié)點電流方程(2)應用基爾霍夫第二定律列出回路電壓方程對于回路1有對于回路2有整理得聯(lián)立方程(3)解聯(lián)立方程得電流方向都和假設方向相同。這種以支路電流為未知量，依據(jù)基爾霍夫定律列出節(jié)點電流方程和回路電壓方程，然后聯(lián)立求解的方法稱為支路電流法。支路電流參考方向和獨立回路循環(huán)方向可以任意假設，繞行方向一般取與電動勢方向一致，對具有兩個以上電動勢的回路，則取較大電動勢的為循環(huán)方向。在上例電路中，雖然有三條支路，但只有兩個節(jié)點，求解這一類電路時，可以先求出兩個節(jié)點間的電壓，然后再求各支路電流。節(jié)點電壓法1.理解電壓源和電流源的特點。2.能正確進行電壓源和電流源之間的等效變換?！?—2電壓源與電流源的等效變換通常把內(nèi)阻為零的電源稱為理想電壓源，又稱恒壓源，其符號如圖所示。理想電壓源在實際中并不存在，電源都會有一定的內(nèi)阻，在分析電路時，可以把一個實際電源用一個恒壓源和內(nèi)阻串聯(lián)表示，稱為電壓源模型，簡稱電壓源。一、電壓源理想電壓源(恒壓源)電壓源模型二、電流源通常把內(nèi)阻無窮大的電源稱為理想電流源，又稱恒流源。實際中理想電流源并不存在，在分析電路時，可以把一個實際電源用一個恒流源和內(nèi)阻并聯(lián)表示，稱為電流源模型，簡稱電流源。理想電流源(恒流源)電流源模型三、電壓源與電流源的等效變換同一電源的兩種電源模型應對外等效，那么它們對相同的電阻R應產(chǎn)生相同的作用效果，即負載電阻應得到相同的電壓U

和電流IL，并且電源的內(nèi)阻r也應相等。電壓源與電流源的等效變換【例】將圖a中的電壓源轉(zhuǎn)換為電流源，將圖b中的電流源轉(zhuǎn)換為電壓源。電壓源與電流源等效變換時，應注意以下幾點:1.電壓源正負極參考方向與電流源電流的參考方向在變換前后應保持一致。2.兩種實際電源等效變換是指外部等效，對外部電路各部分的計算是等效的，但對電源內(nèi)部的計算是不等效的。3.理想電壓源與理想電流源不能進行等效變換。電壓源與電流源的等效變換【例】電路如圖a所示，用電源變換的方法求R3支路的電流。受控源前面所討論的電源都是獨立電源，簡稱獨立源，獨立源所提供的電壓或電流都是由電源本身決定的，與電源之外的其他電路無關(guān)，而受控源的電壓或電流則要受其他電路的電壓或電流的控制。為了與獨立源相區(qū)別，受控源的圖形符號用菱形表示。受控電壓源受控電流源受控源的圖形符號受控源是一種四端元件，一對是輸入端，另一對是輸出端，輸出受輸入的控制。因此，輸入量稱為控制量，輸出量稱為受控量。根據(jù)控制量是電壓還是電流，受控源是電壓源還是電流源，受控源可分為四種類型:電壓控制電壓源(VCVS);電壓控制電流源(VCCS);電流控制電壓源(CCVS);電流控制電流源(CCCS)。晶體三極管及其等效的受控源模型1.理解戴維南定理，并能應用于分析計算電路。2.理解負載獲得最大功率的條件和功率匹配的概念。§3—3戴維南定理一、戴維南定理如果一個復雜電路，并不需要求所有支路的電流，而只要求某一支路的電流，在這種情況下，可以先把待求支路移開，而把其余部分等效為一個電壓源，這樣計算就很簡便了。戴維南定理所給出的正是這種方法，所以戴維南定理又稱等效電壓源定理。這種等效電壓源電路也稱戴維南等效電路。等效電路任何具有兩個引出端的電路(也稱網(wǎng)絡)都可稱為二端網(wǎng)絡。若在這部分電路中含有電源，就稱為有源二端網(wǎng)絡，否則就稱為無源二端網(wǎng)絡。有源二端網(wǎng)絡無源二端網(wǎng)絡利用戴維南定理求解的步驟如下:1.戴維南定理只適用于線性有源二端網(wǎng)絡，若有源二端網(wǎng)絡內(nèi)含有非線性電阻，則不能應用戴維南定理。2.在畫等效電路時電壓源參考方向應與選定的有源二端網(wǎng)絡開路電壓參考方向一致?！纠侩姌螂娐啡鐖Da所示，已知R1=10Ω，R2=2.5Ω，R3=5Ω，R4=20Ω，E=12.5V(內(nèi)阻不計)，R5=69Ω，求電阻R5上通過的電流。解:(1)先移開R5支路，求開路電壓UAB，如圖b所示。(2)再求等效電阻RAB(注意要將電源除去，視為短路)，如圖c所示。(3)畫出等效電路，并將R5接入，如圖d所示，則二、電源向負載輸出的功率負載獲得最大功率的條件是:負載電阻與電源的內(nèi)阻相等，即R=r，這時負載獲得的最大功率為由于負載獲得最大功率也就是電源輸出最大功率，因而這一條件也是電源輸出最大功率的條件。當電動勢和內(nèi)阻均為恒定時，負載功率P

隨負載電阻R變化的關(guān)系曲線如圖所示。負載獲得最大功率的條件結(jié)論并不僅限于實際電源，它同樣適用于有源二端網(wǎng)絡變換而來的等效電壓源?！纠繄Da所示電路中，電源電動勢E=6V，內(nèi)阻r=10Ω，電阻R1=10Ω，要使R2獲得最大功率，R2的阻值應為多大?這時R2獲得的功率是多少?解:(1)移開R2支路，將左邊電路看成有源二端網(wǎng)絡(圖b)。(2)將有源二端網(wǎng)絡等效變換成電壓源(圖c)。(3)R2=r0=5Ω時，R2可獲得最大功率(圖d)。當負載電阻與電源內(nèi)阻相等時，稱為負載與電源匹配。這時負載上和電源內(nèi)阻上消耗的功率相等，電源的效率即負載功率與電源輸出總功率之比只有50%。在電子電路中，因為信號一般很弱，常要求從信號源獲得最大功率，因而必須滿足匹配條件。在負載電阻與信號源內(nèi)阻不等的情況下，為了實現(xiàn)匹配，往往要在負載之前接入變換器。未接變換器前輸出功率小接入變換器后輸出功率大變換器的作用1.了解疊加原理的內(nèi)容和適用條件。2.能正確使用疊加原理分析計算電路?！?—4疊加原理實際電路設E1單獨作用設E2單獨作用疊加原理解含有幾個獨立源的復雜電路時，可將其分解為幾個獨立源單獨作用的簡單電路來研究，然后將計算結(jié)果疊加，求得原電路的實際電流、電壓，這一原理稱為疊加原理。應用疊加原理解題步驟如下:計算功率不能采用疊加原理直接疊加。(1)疊加原理只適用于線性電路。(2)計算某一獨立電源單獨作用所產(chǎn)生的電流(或電壓)時，應將電路中其他獨立恒壓源視為短路(即令US=0)，其他獨立恒流源視為開路(即令I(lǐng)S=0)，所有獨立源的內(nèi)阻都應保留不變。(3)在進行疊加時，要注意各個分量在電路圖中所標出的參考方向，若所求分量的參考方向與圖中總量的參考方向一致，疊加時取正號，相反時取負號。(4)疊加原理只能用來計算線性電路中的電流或電壓，但功率P不能用疊加原理計算，因為功率與電流(或電壓)之間不是線性關(guān)系。本章小結(jié)1.基爾霍夫第一定律，反映了節(jié)點上各支路電流之間的關(guān)系。其表達式為:ΣI進=ΣI出。2.基爾霍夫第二定律，反映了回路中各元件電壓之間的關(guān)系。其表達式為:ΣE=ΣIR。3.支路電流法是以支路電流為未知量，依據(jù)基爾霍夫定律列出節(jié)點電流方程和回路電壓方程，然后聯(lián)立方程，

求出各支路電流。如果電路有m條支路、n

個節(jié)點，

即可列出(n-1)個獨立節(jié)點電流方程和[m-(n-1)]個獨立回路電壓方程。4.電壓源與電流源的外特性相同時，對外電路來說，這兩個電源是等效的。電壓源變換為電流源:，內(nèi)阻r

阻值不變，但要將其改為并聯(lián)。電流源變換為電壓源:，內(nèi)阻r

阻值不變，但要將其改為串聯(lián)。5.戴維南定理:任何線性有源二端網(wǎng)絡都可以用一個等效電壓源來代替。這個等效電壓源的電動勢等于該二端網(wǎng)絡的開路電壓，它的內(nèi)阻等于該二端網(wǎng)絡的入端電阻。6.負載電阻與電源的內(nèi)阻相等，即R=r0

時，負載獲得的功率最大:7.疊加原理是線性電路的基本原理。其內(nèi)容是:電路中任一支路的電流(或電壓)等于每個電源單獨作用時產(chǎn)生的電流(或電壓)的代數(shù)和。§4—1磁場§4—2磁場對電流的作用§4—3電磁感應§4—4自感和互感§4—5鐵磁材料與磁路1.能應用右手螺旋定則正確判斷通電長直導線和通電螺線管的磁場方向。2.理解磁感應強度、磁通、磁導率的概念?！?—1磁場一、磁場與磁感線當兩個磁極靠近時,它們之間會發(fā)生相互作用:同名磁極相互排斥,異名磁極相互吸引。兩個磁極互不接觸,卻存在相互作用力,這是因為在磁體周圍的空間中存在著一種特殊的物質(zhì)———磁場。用一些互不交叉的閉合曲線來描述磁場,這樣的曲線稱為磁感線。磁感線上每一點的切線方向就是該點的磁場方向。磁感線在磁體外部由N極指向S極,在磁體內(nèi)部由S極指向N極。磁感線的疏密程度表現(xiàn)了各處磁場的強弱。蹄形磁鐵的磁感線條形磁鐵的磁感線磁感線的概念磁感線的實驗在磁場的某一區(qū)域里,如果磁感線是一些方向相同分布均勻的平行直線,則稱這一區(qū)域為勻強磁場。勻強磁場二、電流的磁場電流周圍存在著磁場。電流產(chǎn)生磁場的這種現(xiàn)象稱為電流的磁效應。通電導線使磁針偏轉(zhuǎn)電流的磁效應通電長直導線及通電螺線管周圍的磁場方向可用右手螺旋定則(也稱安培定則)來確定。三、磁場的主要物理量磁場的強弱用磁感應強度來描述,符號為B,單位是特斯拉(T),簡稱特。某點處磁感應強度的方向,就是該點的磁場方向。磁場越強,磁感應強度越大；磁場越弱,則磁感應強度越小。1.磁感應強度2.磁通設在磁感應強度為B的勻強磁場中,有一個與磁場方向垂直的平面,面積為S,則把B與S的乘積定義為穿過這個面積的磁通量，簡稱磁通。用Φ

表示磁通,則有平面與B垂直

平面與B不垂直磁通如果磁場不與所討論的平面垂直,則應以這個平面在垂直于磁場B

的方向的投影面積S'與B

的乘積來表示磁通。由Φ=BS

可得B=Φ/S,這表示磁感應強度等于穿過單位面積的磁通,所以磁感應強度又稱磁通密度。當面積一定時,該面積上的磁通越大,磁感應強度越大,磁場越強。3.磁導率磁導率就是一個用來表示媒介質(zhì)導磁性能的物理量,用μ表示,其單位為H/m(亨/米)。為了比較媒介質(zhì)對磁場的影響,把任一物質(zhì)的磁導率與真空的磁導率的比值稱作相對磁導率,用μr

表示,即:1.理解磁場對電流的作用力(電磁力)，能用左手定則正確判斷電磁力的方向。2.了解磁場對通電線圈的作用及其應用。§4—2磁場對電流的作用一、磁場對通電直導體的作用通常把通電導體在磁場中受到的力稱為電磁力,也稱安培力。通電導線長度一定時,電流越大,電流所受電磁力越大；電流一定時,通電導線越長,電磁力也越大。通電直導體在磁場中受到的電磁力載流直導體在磁場中受到電磁力的作用通電直導體在磁場內(nèi)的受力方向可用左手定則來判斷。左手定則電磁力的計算式為電流方向與磁場方向有一夾角α當電流方向與磁場方向垂直時,電流所受的電磁力最大。二、通電平行直導線間的作用通入同方向電流的通入反方向電流的平行導線相互吸引平行導線相互排斥通電直導體間的電磁力三、磁場對通電線圈的作用磁場對通電矩形線圈的作用是電動機旋轉(zhuǎn)的基本原理。直流電動機的原理

磁電式儀表的結(jié)構(gòu)磁場對通電線圈的作用磁懸浮列車磁懸浮原理

磁推進原理磁懸浮列車1.理解感應電動勢的概念,能用右手定則正確判斷感應電動勢的方向。2.掌握楞次定律及其應用,理解法拉第電磁感應定律。§4—3電磁感應一、電磁感應現(xiàn)象條形磁鐵快速插入線圈

條形磁鐵快速拔出線圈電磁感應現(xiàn)象電磁感應現(xiàn)象這種磁場產(chǎn)生電流的現(xiàn)象稱為電磁感應現(xiàn)象,產(chǎn)生的電流稱為感應電流,產(chǎn)生感應電流的電動勢稱為感應電動勢。感應電流的產(chǎn)生與磁通的變化有關(guān)。當穿過閉合電路的磁通發(fā)生變化時,閉合電路中就有感應電流。二、楞次定律楞次定律指出了磁通的變化與感應電動勢在方向上的關(guān)系,即：感應電流產(chǎn)生的磁通總要阻礙引起感應電流的磁通的變化。如果把線圈看成是一個電源,則感應電流流出端(如圖中線圈的下端)為電源的正極。三、法拉第電磁感應定律法拉第電磁感應定律：線圈中感應電動勢的大小與線圈中磁通的變化率成正比。N

匝線圈的感應電動勢的大小為感應電動勢的方向需要根據(jù)楞次定律進行判定,在電路計算中,應根據(jù)實際方向與參考方向的關(guān)系確定其正負。四、直導線切割磁感線產(chǎn)生感應電動勢導體切割磁感線產(chǎn)生感應電動勢直導體切割磁感線感應電動勢的方向可用右手定則判斷。如圖所示,平伸右手,大拇指與其余四指垂直,讓磁感線穿入掌心,大拇指指向?qū)w運動方向,則其余四指所指的方向就是感應電動勢的方向。右手定則如果導體運動方向與磁感線方向有一夾角α

，則導體中的感應電動勢為當導體、導體運動方向和磁感線方向三者互相垂直時,導體中的感應電動勢為導體運動方向與磁感線方向有一個夾角α發(fā)電機就是應用導線切割磁感線產(chǎn)生感應電動勢的原理發(fā)電的。發(fā)電機原理示意圖發(fā)電機的原理霍爾元件霍爾效應利用霍爾元件制成的位置傳感器霍爾元件的應用沖床磁感應電子計數(shù)器示意圖1.了解自感現(xiàn)象、互感現(xiàn)象及其應用。2.理解自感系數(shù)和互感系數(shù)的概念。3.理解同名端的概念,能正確判斷和測定互感線圈的同名端。§4—4自感和互感一、自感1.自感現(xiàn)象自感實驗電路一自感這種由于流過線圈自身的電流發(fā)生變化而引起的電磁感應現(xiàn)象稱為自感現(xiàn)象,簡稱自感。在自感現(xiàn)象中產(chǎn)生的感應電動勢稱為自感電動勢,用eL表示,自感電流用iL表示。自感電動勢的方向可結(jié)合楞次定律和右手螺旋定則來確定。2.自感系數(shù)當線圈中通入電流后,這一電流使每匝線圈所產(chǎn)生的磁通稱為自感磁通。為了衡量不同線圈產(chǎn)生自感磁通的能力,引入自感系數(shù)(又稱電感)這一物理量,用L表示,它在數(shù)值上等于一個線圈中通過單位電流所產(chǎn)生的自感磁通。即有鐵心的線圈,其電感要比空心線圈的電感大得多。3.自感電動勢的大小自感現(xiàn)象是一種特殊的電磁感應現(xiàn)象,它必然也遵從法拉第電磁感應定律。自感電動勢大小的計算式為自感電動勢的大小與電流的變化率和自感系數(shù)之積成正比,電流變化率越大,自感電動勢越大,反之亦然。所以，電感L也反映了線圈產(chǎn)生自感電動勢的能力。自感電動勢的方向應根據(jù)楞次定律判定。二、互感1.互感現(xiàn)象互感實驗電路這種由一個線圈中的電流發(fā)生變化而在另一線圈中產(chǎn)生電磁感應的現(xiàn)象稱為互感現(xiàn)象,簡稱互感。由互感產(chǎn)生的感應電動勢稱為互感電動勢,用eM表示?；ジ袨槊枋鲆粋€線圈電流的變化在另一個線圈中產(chǎn)生互感電動勢的能力,引入互感系數(shù)(簡稱互感)這一物理量,用M

表示,互感的單位也是H?；ジ邢禂?shù)與兩個線圈的匝數(shù)、幾何形狀、相對位置以及周圍介質(zhì)等因素有關(guān)。2.互感電動勢的大小和方向互感現(xiàn)象遵從法拉第電磁感應定律?；ジ须妱觿荽笮〉挠嬎闶綖榛ジ须妱觿莘较蛞矐鶕?jù)楞次定律判定。3.同名端由于線圈繞向一致而產(chǎn)生感應電動勢的極性始終保持一致的端子稱為線圈的同名端,用“·”或“*”表示?；ジ芯€圈的同名端互感線圈的同名端4.互感線圈的連接兩個線圈的一對異名端相接稱為順串,這時兩個線圈的磁通方向是相同的。串接后的等效電感兩個互感線圈順串兩個線圈的一對同名端相接稱為反串,這時兩個線圈的磁通方向是相反的。串接后的等效電感兩個互感線圈反串如果將兩個相同線圈的同名端接在一起,則兩個線圈所產(chǎn)生的磁通在任何時候都是大小相等而方向相反,因而相互抵消。這樣接成的線圈就不會有磁通穿過。在繞制電阻時,將電阻線對折,雙線并繞，就可以制成無感電阻。無感電阻在有鐵心的線圈中通入交流電時,就有交變的磁場穿過鐵心,這時會在鐵心內(nèi)部產(chǎn)生自感電動勢并形成電流,由于這種電流形如旋渦,故稱渦流。一、渦流高頻感應爐冶煉金屬家用電磁爐示意圖渦流的利用單層鐵心渦流損耗大多層鐵心渦流損耗小采用多層鐵心減小渦流損耗二、互感器互感器有兩個或兩個以上繞組,它利用互感原理使交流電從一個繞組傳向另一個(或幾個)繞組,以實現(xiàn)電能或信號的“隔空”傳遞。多繞組變壓器

鉗形電流表互感原理的應用示例電流互感器電壓互感器收音機中的中

頻變壓器互感原理的應用示例漏電保護器原理圖三極(組合式)二極兩種漏電保護器外形三、汽車點火線圈汽車點火線圈的外形點火線圈的電路結(jié)構(gòu)1.理解鐵磁材料的磁化以及磁化曲線、磁滯回線與鐵磁材料性能的關(guān)系。2.了解鐵磁材料的分類及應用。3.理解磁動勢和磁阻的概念及磁路歐姆定律?！?—5鐵磁材料與磁路一、鐵磁物質(zhì)的磁化使原來沒有磁性的物質(zhì)具有磁性的過程稱為磁化。只有鐵磁材料才能被磁化，而非鐵磁性材料是不能被磁化的。這是因為鐵磁物質(zhì)可以看作由許多被稱為磁疇的小磁體所組成。當一個線圈的結(jié)構(gòu)、形狀、匝數(shù)都已確定時,線圈中的磁通Φ

隨電流I變化的規(guī)律可用Φ—I

曲線來表示,稱為磁化曲線。它反映了鐵心的磁化過程。利用電流產(chǎn)生的磁場磁化鐵心磁化曲線磁化實驗與磁化曲線曲線Oa段較為陡峭,Φ

隨I

近似成正比增加。b點以后的部分近似平坦,這表明即使再增大線圈中的電流I,Φ

也已近似不變了,鐵心磁化到這種程度稱為磁飽和。a點到b點是一段彎曲的部分,稱為曲線的膝部。這表明從未飽和到飽和是逐步過渡的。磁化曲線磁化曲線各種電器的線圈中,一般都裝有鐵心以獲得較強的磁場。為了盡可能增強線圈中的磁場,還常將鐵心制成閉合的形狀,使磁感線沿鐵心構(gòu)成回路。磁感線沿鐵心構(gòu)成回路理想情況實際情況反復磁化和磁滯回線當線圈中電流變化到零時,由于磁疇存在慣性,鐵心中的Φ并不為零,而是仍保留部分剩磁,如圖b中的b、e兩點。此時必須加反向電流,并達到一定數(shù)值(圖b中c、f兩點),才能使剩磁消失。上述現(xiàn)象稱為磁滯,圖b中的封閉曲線稱為磁滯回線。鐵心在反復磁化的過程中,由于要不斷克服磁疇慣性將損耗一定的能量,稱為磁滯損耗,這將使鐵心發(fā)熱。二、鐵磁材料的分類三、磁路與磁路歐姆定律1.磁路磁通所通過的路徑稱為磁路。磁電系儀表變壓器電動機幾種電氣設備的磁路磁路可分為無分支磁路和有分支磁路。全部在磁路內(nèi)部閉合的磁通稱主磁通,部分經(jīng)過磁路周圍物質(zhì)而自成回路的磁通稱為漏磁通。由于制造和結(jié)構(gòu)上的原因,磁路中常有氣隙,當氣隙很小時,氣隙中的磁感線是平行而均勻的,只有極少數(shù)磁感線擴散出去形成所謂的邊緣效應。主磁通、漏磁通和邊緣效應磁阻就是磁通通過磁路時所受到的阻礙作用,用符號Rm表示。磁路中磁阻的大小與磁路的長度L成正比,與磁路的橫截面積S

成反比,并與組成磁路材料的磁導率有關(guān),其公式為2.磁路歐姆定律通過磁路的磁通與磁動勢成正比,而與磁阻成反比,稱磁路歐姆定律，即如果磁路中有空氣隙,由于空氣隙的磁阻遠比鐵磁材料的磁阻大,整個磁路的磁阻會大大增加,若要有足夠的磁通,就必須增大勵磁電流或增加線圈的匝數(shù),即增大磁動勢。由于鐵磁材料磁導率的非線性,磁阻Rm

不是常數(shù),所以磁路歐姆定律只能對磁路作定性分析。磁路和電路的比較四、電磁鐵電磁鐵是利用通有電流的鐵心線圈對鐵磁性物質(zhì)產(chǎn)生電磁吸力的裝置。它們都是由線圈、鐵心和銜鐵三個基本部分組成。馬蹄式(起重電磁鐵)拍合式(繼電器)螺管式(電磁閥)電磁鐵的幾種結(jié)構(gòu)形式電磁鐵的工作原理電磁繼電器平面磨床吸盤電磁鐵和電磁吸盤起重電磁鐵直流電磁鐵和交流電磁鐵的比較本章小結(jié)1.磁鐵周圍和電流周圍都存在著磁場。磁感線能形象地描述磁場,是互不交叉的閉合曲線,在磁體外部由N極指向S極,在磁體內(nèi)部由S極指向N極。磁感線上一點的切線方向表示該點的磁場方向。2.電流產(chǎn)生的磁場方向可用安培定則判斷。磁場對處在其中的載流導體有作用力,其方向用左手定則判斷,電磁力的大小為F=BIlsinα,式中α為載流直導體與磁感應強度方向的夾角。3.磁場與磁路的基本物理量見表。4.產(chǎn)生感應電動勢的條件是線圈中的磁通發(fā)生變化或?qū)w相對磁場運動而切割磁感線。直導體切割磁感應線產(chǎn)生的感應電動勢方向用右手定則來判斷,其大小為e=Blvsinα。5.楞次定律:感應電流的磁場總是阻礙原磁通的變化。法拉第電磁感應定律:線圈中感應電動勢的大小與磁通的變化率成正比,即e=NΔΦ/Δt。通常用此式計算感應電動勢的大小,而用楞次定律來判別感應電動勢的方向。6.由于線圈本身電流變化而引起的電磁感應現(xiàn)象稱為自感。自感電動勢的大小與電流對時間的變化率成正比,表示式為:eL=LΔI/Δt。7.互感是一個線圈中的電流變化而在另一耦合線圈中引起的電磁感應現(xiàn)象。互感電動勢的大小為:eM=MΔI/Δt。它表明,一個線圈中互感電動勢的大小,正比于另一個線圈中電流的變化率?；ジ须妱觿莸姆较蚶猛伺袆e較為簡便。8.使原來沒有磁性的物質(zhì)具有磁性的過程稱為磁化,只有鐵磁材料才能被磁化。鐵磁物質(zhì)根據(jù)其磁滯回線不同可分為軟磁材料、硬磁材料、矩磁材料。9.磁路中的磁通、磁動勢和磁阻之間的關(guān)系,可用磁路歐姆定律表示,即:

Φ=Fm/Rm其中,Fm=NI；Rm=1/μS?！?—1交流電的基本概念§5—2電容器和電感器§5—3單一參數(shù)交流電路§5—4RLC串聯(lián)電路§5—5RLC并聯(lián)電路1.了解正弦交流電的產(chǎn)生和特點。2.理解正弦交流電的有效值、頻率、初相位及相位差的概念。3.掌握正弦交流電的三種表示方法?！?—1交流電的基本概念交流電的應用一、交流電的概念交流電與直流電的根本區(qū)別是:直流電的方向不隨時間的變化而變化,交流電的方向則隨時間的變化而變化。電源只有一個交變電動勢的交流電稱為單相交流電。穩(wěn)恒直流電正弦交流信號電視機顯像管計算機中的的偏轉(zhuǎn)電流方波信號直流電和交流電波形右圖所示為某信號發(fā)生器輸出的信號電壓,其大小和方向都按正弦規(guī)律變化,所以稱為正弦交流電。右圖所示鋸齒波電流、方波電壓等,它們都是非正弦交流電。二、正弦交流電的產(chǎn)生原理示意圖線圈截面圖實驗用簡易交流發(fā)電機正弦交流電的產(chǎn)生正弦交流電動勢的瞬時值表達式也稱解析式。若從線圈平面與中性面成一夾角φ0時開始計時,則公式變?yōu)閷嶋H應用的發(fā)電機旋轉(zhuǎn)磁極式發(fā)電機

大型水力發(fā)電機組三、表征正弦交流電的物理量1.周期、頻率和角頻率正弦交流電波形(1)周期正弦交流電每重復變化一次所需的時間稱為周期,用符號T

表示,單位是秒(s)。(2)頻率正弦交流電在1s內(nèi)重復變化的次數(shù)稱為頻率,用符號f

表示,單位是赫茲(Hz)。周期和頻率互為倒數(shù),即

經(jīng)驗表明,在各種觸電事故中,直流電、高頻和超高頻電流對人體的傷害程度相對較小，而最常用的50Hz工頻交流電流對人體的傷害最大，因此使用時應特別小心。(3)角頻率正弦交流電每秒內(nèi)變化的角度(每重復變化一次所對應的角度為2π,即360°)稱為角頻率,用符號ω

表示,單位是弧度/秒(rad/s)。角頻率與周期、頻率的關(guān)系為:2.最大值、有效值和平均值(1)最大值正弦交流電在一個周期所能達到的最大瞬時值稱為正弦交流電的最大值(又稱峰值、幅值)。最大值用大寫字母加下標m表示,如Em、Um、Im。從正弦交流電的反向最大值到正向最大值稱為峰—峰值。從正弦交流電的反向最大值到正向最大值稱為峰—峰值。交流電的峰值和峰—峰值(2)有效值讓交流電和穩(wěn)恒直流電分別通過大小相同的電阻,如果在交流電的一個周期內(nèi)它們產(chǎn)生的熱量相等,而這個穩(wěn)恒直流電的電壓是U,電流是I,

U、I稱為相應交流電的有效值。有效值用大寫字母表示,如E、U

、I。交流電的有效值正弦交流電的有效值和最大值之間有如下關(guān)系:電工儀表測出的交流電數(shù)值及通常所說的交流電數(shù)值一般都是指有效值。(3)平均值規(guī)定半個周期的正弦交流電平均值為正弦交流電的平均值。正弦電動勢、電壓和電流的平均值分別用符號Ep、Up、Ip表示。正弦交流量的平均值用半個周期的平均值表示平均值與最大值之間的關(guān)系是:有效值與平均值之間的關(guān)系是:3.相位與相位差(1)相位在式e=Emsin(ωt+φ0)中,(ωt+φ0)表示正弦量隨時間變化的角度,稱為相位角,也稱相位或相角,它反映了交流電變化的進程。式中φ0為正弦量在t=0時的相位,稱為初相位,也稱初相角或初相。初相為正初相為負相位的正負在書寫瞬時值表達式及進行有關(guān)敘述時,相位及其相關(guān)概念有時可采用角度值表示,如上式所示。但由于角頻率ω的單位是rad/s,因此在進行相關(guān)計算時,應注意先將單位制統(tǒng)一。角度值與弧度制的換算關(guān)系為1°=π/180rad。當然,相位等概念也可以直接使用弧度制來表達。(2)相位差兩個同頻率交流電的相位之差稱為相位差,用符號φ

表示,即超前和滯后同相反相正交超前和滯后同相反相正交兩個同頻率交流電的相位關(guān)系相位關(guān)系正弦交流電的最大值反映了正弦交流電的變化范圍,角頻率反映了正弦交流電的變化快慢,初相位反映了正弦交流電的起始狀態(tài)。它們是表征正弦交流電的三個重要物理量。最大值、角頻率和初相位稱為正弦交流電的三要素?！纠恳阎獌烧译妱觿莘謩e是:。求:(1)各電動勢的最大值和有效值;(2)頻率、周期;(3)相位、初相位、相位差;(4)波形圖。四、正弦交流電的相量圖表示法兩個正弦交流電壓求和相量圖也是正弦量的一種表示方法。其畫法是:(1)確定參考方向,一般以直角坐標系X軸正方向為參考方向。(2)作一有向線段,其長度對應正弦量的有效值,與參考方向的夾角為正弦量的初相。若初相為正,則用從參考方向逆時針旋轉(zhuǎn)得出的角度來表示；若初相為負,則用從參考方向順時針旋轉(zhuǎn)得出的角度來表示。相量圖正弦量都可以用這樣一個長度對應有效值、與參考方向夾角對應初相的有向線段來表示,這個量稱為相量,一般用、、等符號來表示。將相同頻率的幾個正弦量的相量畫在同一個圖中,就可以采用平行四邊形法則來進行它們的加減運算。相量求和應用相量圖時注意以下幾點:1.同一相量圖中,各正弦交流電的頻率應相同。2.同一相量圖中,相同單位的相量應按相同比例畫出。3.一般取直角坐標軸的水平正方向為參考方向,有時為了方便起見,也可在幾個相量中任選其一確定參考方向,并且不畫出直角坐標軸。4.一個正弦量的相量圖、波形圖、解析式是正弦量的幾種不同的表示方法,它們有一一對應的關(guān)系,但在數(shù)學上并不相等,如果寫成,則是錯誤的。一、相量圖表示法的由來旋轉(zhuǎn)矢量能完全反映正弦交流電的三要素及變化規(guī)律。為了與一般的空間矢量相區(qū)別,把表示正弦交流電的這一矢量稱為相量。旋轉(zhuǎn)矢量與波形圖的對應關(guān)系二、非正弦交流電方波三角波鋸齒波常見周期性非正弦交流電波形矩形波正弦半波整流波正弦全波整流波常見周期性非正弦交流電波形1.了解電容器的結(jié)構(gòu)和類型,理解容抗的概念，掌握電容“隔直流，通交流，阻低頻，通高頻”的特性。2.了解電感器的結(jié)構(gòu)和類型,理解感抗的概念,掌握電感“通直流，阻交流，通低頻，阻高頻”的特性。3.能正確使用萬用表大致判斷電容器和電感器的好壞?！?—2電容器和電感器電容器通常簡稱電容,電感器通常簡稱電感,它們都是儲能元件。一、電容器1.電容器的結(jié)構(gòu)、類型和符號電容器的基本結(jié)構(gòu)

紙介電容器電容器存儲電荷示意電容器的結(jié)構(gòu)示意電容器的類型和符號電力電容器電解電容器金屬膜電容器滌綸電容器瓷片電容器云母電容器單連可變電容器雙連可變電容器微調(diào)電容器2.電容器的主要參數(shù)(1)電容量電容量是指電容器儲存電荷的能力,也簡稱電容,它在數(shù)值上等于電容器在單位電壓作用下所儲存的電荷量,即電容量定義示意圖電容是電容器的固有屬性,它只與電容器的極板正對面積、極板間距離以及極板間電介質(zhì)的特性有關(guān)；而與外加電壓的大小,電容器帶電多少等外部條件無關(guān)。設平行板電容器極板正對面積為S,兩極板間的距離為d,則平行板電容器的電容可按下式計算:ε稱為極板間電介質(zhì)的介電常數(shù),是電介質(zhì)自身的一個特性參數(shù),其單位是F/m。真空中的介電常數(shù)ε0,某種介質(zhì)的介電常數(shù)ε與ε0之比稱為該介質(zhì)的相對介電常數(shù),用εr

表示。(2)額定電壓電容器的額定電壓(也稱耐壓)是指,在規(guī)定溫度范圍內(nèi),可以連續(xù)加在電容器上而不損壞電容器的最大直流電壓或交流電壓的有效值。3.電容器的充電和放電(1)電容器的充電電容器充電充電電壓曲線充電電流曲線電容器的充電過程電容器的充電過程(2)電容器的放電電容器放電放電電壓曲線放電電流曲線電容器的放電過程電容器充放電達到穩(wěn)定值所需要的時間與R

和C

的大小有關(guān)。通常用R

和C

的乘積來描述,稱為RC電路的時間常數(shù),用τ

表示,即:電容器的放電過程4.容抗—電容對交流電的阻礙作用當電容器外接交流電時,電源與電容器之間不斷地充電和放電,電容器對交流電也會有阻礙作用,我們把電容對交流電的阻礙作用稱為容抗,用XC表示,容抗的單位也是歐姆（Ω）。容抗的計算式為電容的容抗與頻率的關(guān)系可以簡單概括為：隔直流,通交流,阻低頻,通高頻。因此電容也被稱為高通元件。5.電容器的連接(1)電容器的串聯(lián)即串聯(lián)電容器總電容的倒數(shù)等于各電容器的電容倒數(shù)之和。電容器串聯(lián)電容器的串聯(lián)(2)電容器的并聯(lián)電容器儲存的總電荷量等于各電容器所帶電荷量之和。電容器并聯(lián)二、電感器1.電感器的結(jié)構(gòu)、類型和符號空心電感器有磁心或鐵心的電感器微調(diào)電感器有中心抽頭的電感線圈2.電感器的主要參數(shù)(1)電感(2)品質(zhì)因數(shù)（

Q

值）3.感抗—電感對交流電的阻礙作用電感對交流電的阻礙作用稱為感抗,用XL表示。感抗的單位也是歐姆(Ω)。感抗的計算式為電感的感抗與頻率的關(guān)系可以簡單概括為：通直流,阻交流,通低頻,阻高頻,因此電感也稱為低通元件。一、超級電容器超級電容器結(jié)構(gòu)

車用超級電容器二、位移測量和液位測量液位檢測計

液位傳感器實物圖電容應用于位置測量位移測量1.了解純電阻交流電路、純電感交流電路、純電容交流電路中電壓與電流之間的相位關(guān)系和數(shù)量關(guān)系。2.理解交流電路中瞬時功率、有功功率和無功功率的概念。3.理解電感和電容的儲能特性?！?—3單一參數(shù)交流電路一、純電阻交流電路1.電流與電壓的關(guān)系(1)純電阻交流電路中,電阻中通過的電流也是一個與電壓同頻率的正弦交流電流,且與加在電阻兩端的電壓同相位。(2)在純電阻交流電路中,電流與電壓的瞬時值、最大值、有效值都符合歐姆定律。2.功率在任一瞬間,電阻中電流瞬時值與同一瞬間電阻兩端電壓的瞬時值的乘積,稱為電阻獲取的瞬時功率,用pR

表示,即電阻是一種耗能元件。電壓、電流相量圖電壓、電流、功率的波形圖純電阻交流電路電路圖用電阻在交流電一個周期內(nèi)消耗的功率的平均值來表示功率的大小,稱為平均功率。平均功率又稱有功功率,用P

表示,單位仍是瓦特(W)。二、純電感交流電路1.電流與電壓的關(guān)系電壓、電流相量圖電壓、電流、功率的波形圖純電感交流電路電路圖純電感電路中電流與電壓的相位關(guān)系電流與電壓的有效值之間符合歐姆定律,即感抗只是電壓與電流最大值或有效值的比值,而不是電壓與電流瞬時值的比值,即,這是因為u

和i

的相位不同。2.功率瞬時功率在一個周期內(nèi)吸收的能量與釋放的能量相等,也就是說純電感電路不消耗能量,它是一種儲能元件。電路的平均功率為零。不同的電感與電源轉(zhuǎn)換能量的多少也不同,通常用瞬時功率的最大值來反映電感與電源之間轉(zhuǎn)換能量的規(guī)模,稱為無功功率,用QL表示,單位是乏(Var)。其計算式為無功功率并不是“無用功率”,“無功”的實質(zhì)是指能量發(fā)生互逆轉(zhuǎn)換,而元件本身并沒有消耗電能。實際上許多具有電感性質(zhì)的電動機裝、變壓器等設備都是根據(jù)電磁轉(zhuǎn)換原理利用無功功率工作的。三、純電容交流電路1.電流與電壓的關(guān)系(1)在純電容交流電路中,電壓比電流滯后90°,即電流比電壓超前90°。電壓、電流相量圖電壓、電流、功率的波形圖純電容交流電路電路圖純電容電路中電流與電壓的相位關(guān)系(2)電流與電壓的有效值之間符合歐姆定律,即2.功率由圖c所示功率曲線圖可知,電容也是一種儲能元件。純電容交流電路的平均功率為零,其無功功率為1.理解交流電路中電抗、阻抗和阻抗角的概念。2.了解RLC串聯(lián)電路中電壓與電流之間的關(guān)系。3.了解RLC串聯(lián)諧振電路的特點及其應用。