《電工基礎(chǔ)（第2版）》中職全套教學(xué)課件

1電工基礎(chǔ)（第二版）全套可編輯PPT課件

2模塊一電路基礎(chǔ)知識模塊二簡單直流電路的分析模塊三復(fù)雜直流電路的分析模塊四磁場與電磁感應(yīng)模塊五單相交流電路模塊六三相交流電路模塊一電路基礎(chǔ)知識3全套可編輯PPT課件

課題二電阻課題一電流和電壓課題三電功和電功率課題一電流和電壓5學(xué)習(xí)目標(biāo)1.了解電路的基本組成，熟悉電路圖中常用符號。2.理解電流的概念，了解直流電流和交流電流的特點。3.理解電壓、電位和電動勢的概念。4.能用萬用表正確測量電流和電壓。6一、電路和電路圖按圖a所示，用開關(guān)和導(dǎo)線將干電池（電源）和小燈泡連接起來，只要合上開關(guān)，有電流流過，小燈泡就會亮起來。與此相似，將電風(fēng)扇接上電源，只要合上開關(guān)，有電流流過，電風(fēng)扇就會轉(zhuǎn)起來，如圖b所示。7電路和電路圖像這樣有電流流通的路徑稱為電路。如上圖

c、d是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。如上圖

e是用功能塊表明電路中各部分之間關(guān)系的圖，稱為框圖。在上述電路中，電源是提供電能的裝置；開關(guān)是控制裝置，控制電路的導(dǎo)通（ON）和斷開（OFF）；小燈泡和電風(fēng)扇的電動機是消耗電能的裝置，稱為負(fù)載，也稱用電器；導(dǎo)線在電路中起連接作用。為了保證電路的安全運行，在有些電路中還安裝有熔斷器等保護(hù)裝置。電路的主要功能有兩類：一類是進(jìn)行能量的傳輸、分配和轉(zhuǎn)換。另一類是實現(xiàn)信息的傳遞和處理。8二、電流電荷有規(guī)則的定向運動稱為電流。電流是一種客觀存在的物理現(xiàn)象。1.電流的方向習(xí)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上與電子移動的方向相反。9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)恒直流電流，如圖a所示；電流大小隨時間的變化而呈周期性變化，但方向不變的電流，稱為脈動直流電流，如圖b所示。本書中所說的直流電流，如無特殊說明，均指穩(wěn)恒直流電流。若電流的大小和方向都隨時間而變化，如圖c所示，則稱其為交變電流，簡稱交流，用符號AC表示。上圖所示電路中，小燈泡由直流電源（干電池）供電，是直流電路；電風(fēng)扇由交流電源供電，是交流電路。1011直流和交流a）穩(wěn)恒直流電流b）脈動直流電流c）交變電流在分析和計算較為復(fù)雜的直流電路時，經(jīng)常會遇到某一電流的實際方向難以確定的問題，這時可先任意假定電流的參考方向，然后根據(jù)電流的參考方向求解。12電流的參考方向和實際方向a）I>0b）I<02.電流的大小在單位時間內(nèi)，通過導(dǎo)體橫截面的電荷量越多，表示流過該導(dǎo)體的電流越大。若在時間t內(nèi)通過導(dǎo)體橫截面的電荷量是Q，則電流I可用下式表示：式中，I、Q、t的單位分別為安培（A）、庫侖（C）、秒（s）。常用的電流單位除安培（簡稱安）外，還有千安（kA）、毫安（mA）和微安（μA）。它們之間的換算關(guān)系為1kA=1000A1A=1000mA1mA=1000μA133.電流的測量電流的大小可以用電流表或萬用表等儀表進(jìn)行測量。測量電流時應(yīng)注意：?對交、直流電流應(yīng)分別使用交流電流表和直流電流表測量。?電流表或萬用表必須串接到被測量的電路中。（1）用直流電流表測量直流電流直流電流表如圖所示，表殼接線柱上標(biāo)有表明極性的記號。測量時，直流電流應(yīng)從“0.6A”“3A”等代表正極的一端流進(jìn)，“-”端流出，不能接錯，否則指針會反偏，既影響正常測量，也容易損壞電流表。1415直流電流表每個電流表都有一定的測量范圍，稱為電流表的量程。一般被測電流的數(shù)值在電流表量程的一半以上，讀數(shù)較為準(zhǔn)確。因此，在測量之前應(yīng)先估計被測電流大小，以便選擇適當(dāng)量程的電流表。若無法估計，可先用電流表的最大量程擋測量，當(dāng)指針偏轉(zhuǎn)不到1/3刻度時，再改用較小量程擋去測量，直到測得準(zhǔn)確數(shù)值為止。為了在接入電流表后，對電路原有工作狀況影響較小，電流表的內(nèi)阻應(yīng)盡量小。16（2）用萬用表測量直流電流萬用表是一種多用途、多量程的電工測量儀表。常用的萬用表有模擬式和數(shù)字式兩大類，如圖所示。17萬用表a）模擬式b）數(shù)字式使用萬用表應(yīng)注意以下幾點：1）使用前必須仔細(xì)閱讀使用說明書，了解轉(zhuǎn)換開關(guān)的功能。2）對于模擬式萬用表，必須先調(diào)準(zhǔn)指針的機械零點，如圖所示。18模擬式萬用表機械調(diào)零3）使用萬用表測量時，必須正確選擇參數(shù)和量程，同時應(yīng)注意兩支測量表筆的正、負(fù)極性。對于模擬式萬用表，選擇電流量程時，最好使指針處在刻度尺1/3~2/3的位置。4）在進(jìn)行大電流測量時，必須注意人身和儀表的安全，嚴(yán)禁帶電切換轉(zhuǎn)換開關(guān)。5）測量結(jié)束后，應(yīng)將轉(zhuǎn)換開關(guān)置于空擋或交流電壓最高擋，以防下次測量時由于疏忽而損壞萬用表。19三、電壓、電位和電動勢1.電壓在金屬導(dǎo)體中雖然有許多自由電子，但只有在外加電場的作用下，這些自由電子才能做有規(guī)則的定向移動而形成電流。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。電壓的單位為伏特，簡稱伏，符號是V。20除此之外還有千伏（kV）、毫伏（mV）和微伏（μV）。它們之間的換算關(guān)系為1kV=1000V1V=1000mV1mV=1000μV電壓與電流的關(guān)系和水壓與水流的關(guān)系有相似之處。21在如圖所示裝置中，由于用水泵不斷將水槽乙中的水抽送到水槽甲中，使A處比B處水位高，即A、B之間形成了水壓，水槽中的水便由A處向B處流動，從而推動水車旋轉(zhuǎn)。22水壓與水流在如圖所示電路中，由于電源的正、負(fù)極間存在著電壓，電路中便有正電荷由正極流向負(fù)極（實際上是負(fù)電荷由負(fù)極流向正極），從而使燈泡發(fā)光。23電壓與電流電壓的實際方向即正電荷在電場中的受力方向。在計算較復(fù)雜電路時，電壓的實際方向常常難以判斷，因此也要先設(shè)定電壓的參考方向。原則上電壓的參考方向可任意選取，但如果已知電流參考方向，則電壓參考方向最好選擇與電流參考方向一致，稱為關(guān)聯(lián)參考方向。當(dāng)電壓的實際方向與參考方向一致時，電壓為正值；反之，為負(fù)值。電壓的參考方向有三種表示方法，如圖所示。24電壓參考方向的表示方法a）箭頭表示b）極性符號表示（參考方向由正指向負(fù)）c）雙下標(biāo)表示（參考方向由a指向b）2.電位如果在電路中選定一個參考點\，則電路中某一點與參考點之間的電壓即該點的電位。電位的單位也是伏特（V）。電位通常用V或φ表示，為簡便起見，本書仍用U表示電位，如a、b點的電位可分別記為Ua、Ub。原則上參考點可以任意選擇，但為了便于分析計算，在電力電路中常以大地作為參考點，電路符號為“

”；在電子電路中常以多條支路匯集的公共點或金屬底板、機殼等作為參考點，電路符號為“

”或“

”。高于參考點的電位取正，低于參考點的電位取負(fù)。電路中任意兩點之間的電位差等于這兩點之間的電壓，即Uab=Ua-Ub，故電壓又稱電位差。253.電動勢電源將正電荷從電源負(fù)極經(jīng)電源內(nèi)部移到正極的能力用電動勢表示，電動勢符號為E，單位為V。電源電動勢在數(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(fù)極指向正極，如圖所示。26直流電動勢的兩種符號對于一個電源來說，既有電動勢，又有端電壓。電動勢只存在于電源內(nèi)部；而端電壓則是電源加在外電路兩端的電壓，其方向由正極指向負(fù)極。在有載情況下，電源的端電壓在數(shù)值上總是低于電源內(nèi)部的電動勢，只有當(dāng)電源開路時，電源的端電壓在數(shù)值上才等于電源的電動勢。274.電壓的測量電壓的大小可以使用電壓表或萬用表等儀表進(jìn)行測量。測量電壓時應(yīng)注意：?對交、直流電壓應(yīng)分別采用交流電壓表和直流電壓表測量。?電壓表必須并聯(lián)在被測電路的兩端。（1）用直流電壓表測量直流電壓直流電壓表如圖所示，表殼接線柱上標(biāo)有表明極性的記號。測量時，直流電壓表上的記號應(yīng)和被測兩點的電位相一致，即“3V”“15V”等代表正極的一端接高電位，“-”端接低電位，如圖所示，不能接錯，否則會因指針反轉(zhuǎn)而損壞直流電壓表。2829直流電壓表直流電壓的測量應(yīng)注意合理選擇電壓表的量程，其方法和電流表相同。為了在接入電壓表后對電路的原有工作狀況影響較小，電壓表的內(nèi)阻應(yīng)盡量大，使通過電壓表的電流相對于正常工作電流小到可以忽略不計。（2）用萬用表測量直流電壓萬用表使用前的準(zhǔn)備工作及使用中的注意事項與測量電流時基本相同。要特別注意：萬用表必須與被測電路并聯(lián)；選擇電壓量程時，最好使指針處在刻度尺1/3~2/3的位置。30課題二電阻31學(xué)習(xí)目標(biāo)1.掌握電阻、電阻率的概念和電阻的計算式。2.了解熱敏電阻等敏感電阻的特點。3.能用萬用表測量電阻，用絕緣電阻表測量絕緣電阻。32一、電阻與電阻率導(dǎo)體在使電流通過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(dǎo)體的電阻用R表示。在各種電路中，經(jīng)常要用到具備一定電阻值的元件———電阻器，電阻器也簡稱電阻。電阻的單位為歐姆（Ω），比較大的單位還有千歐（kΩ）、兆歐（MΩ）。它們之間的換算關(guān)系為1MΩ=1000kΩ1kΩ=1000Ω33導(dǎo)體的電阻是導(dǎo)體本身的一種性質(zhì)。它的大小取決于導(dǎo)體的材料、長度和橫截面積，可按下式計算：式中，ρ為導(dǎo)體的電阻率，單位為歐·米（Ω·m）；l為導(dǎo)體的長度，單位為m；S為導(dǎo)體的橫截面積，單位為m2。34電阻率的大小反映了各種材料導(dǎo)電能力的強弱。電阻率小、電流容易通過的物體稱為導(dǎo)體；電阻率大、幾乎不能通過電流的物體稱為絕緣體；導(dǎo)電能力介于導(dǎo)體和絕緣體之間的物體稱為半導(dǎo)體。半導(dǎo)體是電子技術(shù)的基礎(chǔ)材料，其應(yīng)用十分廣泛，與人們的生產(chǎn)、生活和科技進(jìn)步緊密相關(guān)。在一定條件下，某些材料的電阻會變?yōu)榱悖Q為超導(dǎo)體。35從右圖中可以看出，純金屬的電阻率小，導(dǎo)電能力強，所以連接電路的導(dǎo)線一般用電阻率小的鋁或銅來制作，必要時還在導(dǎo)線上鍍金或銀。合金的電阻率較大，常用于制作電阻器、電爐電阻絲等。而為了保證安全，電線的外皮、常用電工工具的手柄外殼等都要用橡膠、塑料等絕緣材料制成。導(dǎo)體、絕緣體、半導(dǎo)體的典型應(yīng)用示例如圖所示。36典型材料電阻率的對比37導(dǎo)體、絕緣體、半導(dǎo)體的典型應(yīng)用示例二、穩(wěn)壓過程當(dāng)輸出電壓變化時，取樣電路電阻將其變化量的一部分送到比較放大電路。取樣電壓和基準(zhǔn)電壓UZ進(jìn)行比較放大，再控制調(diào)整管的基極電位，然后通過控制UCE1的變化調(diào)整輸出電壓，從而保證Uo基本穩(wěn)定。假設(shè)由于某種原因（如電網(wǎng)電壓波動或者負(fù)載電阻變化等）使輸出電壓Uo有增加的趨勢，其穩(wěn)定過程可以表示如下：可見，串聯(lián)型穩(wěn)壓電路實質(zhì)上是靠引入深度負(fù)反饋來穩(wěn)定輸出電壓的。38各種材料的電阻率都隨溫度的變化而變化。一般來說，金屬的電阻率隨溫度升高而增大；電解液、半導(dǎo)體和絕緣體的電阻率則隨溫度升高而減?。欢行┖辖?，如錳銅合金和鎳銅合金的電阻率幾乎不受溫度變化的影響，常用來制作標(biāo)準(zhǔn)電阻器。39二、常用電阻常用電阻的外形和符號見下表。40常用電阻的外形和符號41常用電阻的外形和符號42常用電阻的外形和符號三、敏感電阻敏感電阻是指對溫度、電壓、濕度、光照、氣體、磁場、壓力等作用敏感的電阻，如光敏電阻、熱敏電阻、壓敏電阻等。部分敏感電阻的外形和符號見下表。43常用電阻的外形和符號敏感電阻在電子測量和自動控制電路中有廣泛應(yīng)用。以熱敏電阻為例，電阻值隨溫度升高而減小的熱敏電阻稱為負(fù)溫度系數(shù)（NTC）的熱敏電阻，電阻值隨溫度升高而增大的熱敏電阻稱為正溫度系數(shù)（PTC）的熱敏電阻。如圖所示水溫測量電路中使用的是一種負(fù)溫度系數(shù)的熱敏電阻，若水的溫度升高，則熱敏電阻的電阻值減小，通過水溫表的電流增大，顯示的水溫值也相應(yīng)升高。44水溫測量電路四、電阻的測量1.用伏安法測量電阻如圖所示，把被測電阻Rx接到電源上，在通電的情況下，用電流表和電壓表測出流經(jīng)被測電阻Rx

的電流I和被測電阻Rx

兩端的電壓U，根據(jù)部分電路歐姆定律I=

，可得Rx

=

，代入電壓和電流值即可計算出電阻值。45用伏安法測量電阻用伏安法測量電阻，雖然需要計算，而且測量誤差也較大，但它能在通電的工作狀態(tài)下測量電阻，這在有些場合是很有實際意義的，如測量燈泡點亮后的熱態(tài)電阻，測量二極管、三極管導(dǎo)通后的電阻等。462.用萬用表測量電阻用萬用表測量電阻時應(yīng)注意以下幾點：（1）測量電路中的電阻前，應(yīng)切斷電源，嚴(yán)禁帶電測量電阻，如圖所示。47測量電阻前斷開電源（2）估計被測電阻的大小，選擇萬用表適合的倍率擋，然后進(jìn)行歐姆調(diào)零，即將兩支表筆相碰，旋動歐姆調(diào)零旋鈕，使指針指在電阻刻度尺的零位，如圖所示。一般情況下，測量電阻時指針位于刻度尺的1/3~2/3位置為宜。48萬用表歐姆調(diào)零（3）測量時雙手不可觸碰電阻引腳及表筆金屬部分，以免接入人體電阻，引起測量誤差，如圖所示。49錯誤的測量動作（4）測量電路中某一電阻時，應(yīng)將電阻的一端斷開，如圖所示。50測量時斷開電阻一端3.用絕緣電阻表測量絕緣電阻電氣設(shè)備或線路的絕緣材料具有極高的電阻，常以兆歐（MΩ）為單位。當(dāng)絕緣材料受潮、老化或損壞時，絕緣電阻會減小，漏電流會增大，因此，必須經(jīng)常檢測電氣設(shè)備或線路的絕緣電阻，確保其符合標(biāo)準(zhǔn)。絕緣電阻表（又稱兆歐表）是一種專門用來測量絕緣電阻的儀表。如圖所示為發(fā)電機式兆歐表，表內(nèi)有一臺微型手搖發(fā)電機，測量時通過發(fā)電機產(chǎn)生較高的電壓。手搖發(fā)電機的額定電壓主要有500V、1000V和2500V等幾種，可根據(jù)被測電氣設(shè)備或線路的額定電壓進(jìn)行選擇。5152發(fā)電機式兆歐表兆歐表的基本用法：將線路端（L）和接地端（E）分別接被測設(shè)備的相應(yīng)部分，由慢到快搖動手柄，當(dāng)轉(zhuǎn)速達(dá)到120r/min時，保持轉(zhuǎn)速均勻、穩(wěn)定，當(dāng)指針穩(wěn)定時讀取數(shù)值，記錄數(shù)據(jù)。在測量電氣設(shè)備帶電部分與金屬外殼（地）之間的絕緣電阻時，金屬外殼（地）要接到E端，否則測量結(jié)果會不準(zhǔn)確。53如圖所示為數(shù)字式兆歐表。其輸出功率大，帶載能力強，抗干擾能力強，量程可自動轉(zhuǎn)換，一目了然的操作面板和液晶顯示屏（LCD）使測量十分方便和迅捷。數(shù)字式兆歐表使用時不需人力做功，優(yōu)先使用交流電供電，不接交流電時，使用電池供電。54數(shù)字式兆歐表用數(shù)字式兆歐表測量絕緣電阻時，線路端（L）與被測物體同大地絕緣的導(dǎo)電部分相接，接地端（E）與被測物體金屬外殼或接地部分相接，屏蔽端（G）與被測物體保護(hù)遮蔽部分或其他不參與測量的部分相接。在測量過程中，兆歐表“E”“L”端子之間有較高電壓，操作時要特別注意人體各部分不可觸及。55課題三電功和電功率56學(xué)習(xí)目標(biāo)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.理解電氣設(shè)備所標(biāo)額定值的含義。57一、電功搬運工將重物搬到高處，這是人力做功，消耗的是體能；使用電動葫蘆同樣也能把重物搬到高處，這是電流做功，消耗的是電能，如圖所示。58人力做功和電流做功a）搬運工搬重物消耗的是體能b）電動葫蘆搬重物消耗的是電能電流做功的過程，實質(zhì)上就是將電能轉(zhuǎn)化為其他形式的能的過程。電流所做的功，簡稱電功，用字母W表示。研究表明，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W=UIt式中，W、U、I、t的單位分別為焦耳（J）、伏特（V）、安培（A）、秒（s）。電功的另一個常用單位是千瓦·時（kW·h），即通常所說的“度”，它和焦耳的換算關(guān)系為1kW·h=3.6×106J59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，如圖所示。60電能表a）電子式電能表b）預(yù)付費IC卡式電能表c）智能電能表二、電功率在相同的時間內(nèi)，電流通過不同的用電器所做的功，一般并不相同。電流在單位時間內(nèi)所做的功稱為電功率，用字母P表示，單位為瓦特（W），簡稱瓦。常用的電功率單位還有兆瓦（MW）和千瓦（kW）。它們之間的換算關(guān)系為1MW=1000kW1kW=1000W61電功率的計算式為式中，P、W、t、U、I的單位分別為W、J、s、V、A。對于純電阻電路，根據(jù)初中時學(xué)過的歐姆定律，上式還可以寫為62電功率是利用功率表進(jìn)行測量的，如圖所示為D26-W型便攜式單相功率表。63D26-W型便攜式單相功率表三、電流的熱效應(yīng)電烙鐵通電后會發(fā)熱，電水壺通電后可以將水燒開。電流通過導(dǎo)體時使導(dǎo)體發(fā)熱的現(xiàn)象稱為電流的熱效應(yīng)。也就是說，電流的熱效應(yīng)就是電能轉(zhuǎn)換成熱能的效應(yīng)。電流與它流過導(dǎo)體時所產(chǎn)生的熱量之間的關(guān)系可用下式表示：Q=I2

Rt式中，Q的單位是焦耳（J），這種熱也稱焦耳熱。I、R、t的單位分別為A、Ω、s。64如果是純電阻電路，那么電流所做的功與產(chǎn)生的熱量相等，即電能全部轉(zhuǎn)換為電路的熱能。如果不是純電阻電路，例如電路中有電動機、電解槽等其他類型負(fù)載，電能除部分轉(zhuǎn)換為熱能外，還有一部分要轉(zhuǎn)換為機械能、化學(xué)能等。65電流的熱效應(yīng)也有不利的一面，如電動機在運行中發(fā)熱，不僅消耗電能，而且會加速絕緣材料的老化，嚴(yán)重時會發(fā)生事故。因此，在電氣設(shè)備中應(yīng)采取防護(hù)措施，以避免由電流的熱效應(yīng)所造成的危害。例如，許多大功率電氣設(shè)備都裝有散熱器或散熱片，有的電氣設(shè)備還裝有電風(fēng)扇，機殼上設(shè)有散熱孔，這些都是為了加快散熱，如圖所示。6667電氣設(shè)備的散熱裝置a）散熱孔b）電風(fēng)扇c）散熱器d）散熱片四、負(fù)載的額定值電氣設(shè)備能長期安全工作所允許的最大電流、最大電壓和最大功率分別稱為額定電流、額定電壓和額定功率。一般元器件和設(shè)備的額定值都標(biāo)在其明顯位置，如燈泡上標(biāo)有的“220V/40W”和電阻上標(biāo)有的“100Ω/2W”等。電動機的額定值通常標(biāo)在其外殼的銘牌上，故其額定值也稱銘牌數(shù)據(jù)。如圖所示為電氣設(shè)備的銘牌示例。6869電氣設(shè)備的銘牌示例a）三相異步電動機的銘牌b）電力變壓器的銘牌電氣設(shè)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。由于過載很容易燒壞用電器，所以一般不允許出現(xiàn)過載。模塊二簡單直流電路的分析70課題二電阻的連接課題一全電路歐姆定律課題三直流電橋課題一全電路歐姆定律72學(xué)習(xí)目標(biāo)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。73一、部分電路歐姆定律在初中，我們曾學(xué)習(xí)過歐姆定律，其內(nèi)容是：導(dǎo)體中的電流與導(dǎo)體兩端的電壓成正比，與導(dǎo)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(fù)載而不包含電源的一段電路稱為部分電路，如圖a虛線框中所示。因此，更準(zhǔn)確地說，這一定律應(yīng)稱為部分電路歐姆定律。74部分電路歐姆定律的計算公式還與參考方向的選取有關(guān)。在如圖b所示電路中，電壓U與電流I選為非關(guān)聯(lián)參考方向，則部分電路歐姆定律的表達(dá)式也應(yīng)相應(yīng)改為75部分電路參考方向的選取a）電壓和電流方向相同b）電壓和電流方向相反二、全電路歐姆定律全電路是含有電源的閉合電路，如圖所示。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。通?？梢詫㈦娫纯醋饕粋€沒有電阻的理想電源與電阻的串聯(lián)，如圖中陰影部分所示。電源外部的電路稱為外電路，外電路中的電阻稱為外電阻。76簡單的全電路全電路歐姆定律的內(nèi)容：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)電路電阻與外電路電阻之和）成反比，公式為由上式可得E=IR+Ir=U外+U內(nèi)式中，U內(nèi)為內(nèi)電路的電壓降，U外為外電路的電壓降，也是電源兩端的輸出電壓。這樣，全電路歐姆定律又可表述為電源電動勢等于U外和U內(nèi)之和。77將E=IR+Ir兩邊同乘以I，可得IE=I2

R+I2

r即

P電源=P負(fù)載+P內(nèi)阻上式表明，在一個閉合回路中，電源電動勢輸出的功率，等于負(fù)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。78三、電源的外特性電源端電壓U與電源電動勢的關(guān)系為U=E-Ir可見，當(dāng)電源電動勢E和內(nèi)阻r一定時，電源端電壓U將隨負(fù)載電流I的變化而變化。通常把電源端電壓隨負(fù)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，如圖所示。由圖可見，電源端電壓U隨著電流I的增大而減小。電源內(nèi)阻越大，直線傾斜得越厲害；直線與縱軸交點的縱坐標(biāo)表示電源電動勢的大?。↖=0時，U=E）。7980電源的外特性曲線四、電路的三種狀態(tài)下面應(yīng)用全電路歐姆定律，分析如圖所示電路在三種不同狀態(tài)下，電源端電壓與輸出電流之間的關(guān)系。81電路的三種狀態(tài)1.通路開關(guān)SA接到位置“3”時，電路處于通路狀態(tài)，或稱有載狀態(tài)，電路中電流為電源端電壓與輸出電流的關(guān)系為U=E-U內(nèi)=E-Ir可見，當(dāng)電源電動勢和內(nèi)阻一定時，電源端電壓隨輸出電流的增大而下降。通常把通過大電流的負(fù)載稱為大負(fù)載，把通過小電流的負(fù)載稱為小負(fù)載。也就是說，當(dāng)電源的內(nèi)阻一定時，電路接大負(fù)載，電源端電壓下降較大；電路接小負(fù)載，電源端電壓下降較小。822.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(dāng)于負(fù)載電阻R→∞或電路中某處連接導(dǎo)線斷開。此時電路中電流為零，內(nèi)阻壓降也為零，U=E，即電源的開路電壓在數(shù)值上等于電源的電動勢。實際電路中，導(dǎo)體因接觸面有氧化層、臟污，接觸面過小，接觸壓力不足等，會出現(xiàn)電阻過大的現(xiàn)象，嚴(yán)重時也會造成開路。833.短路開關(guān)SA接到位置“1”時，相當(dāng)于電源兩極被導(dǎo)線直接相連，稱為短路。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(yán)重的故障狀態(tài)，必須盡量避免。但有時在調(diào)試和維修電氣設(shè)備的過程中，會有意將電路中某一部分短路，這是為了讓與調(diào)試過程無關(guān)的部分暫時不通電流，或是為了便于發(fā)現(xiàn)故障而采用的一種特殊方法，這種方法也只有在確保電路安全的情況下才能采用。84五、測量電源的電動勢和內(nèi)阻【例2-1】在如圖所示電路中，電阻R1=14Ω，R2=9Ω。當(dāng)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)阻r。85【例2-1】圖解：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=I1

R1+I1

r或E=I2

R2+I2

r，可得E=3V實驗室中常用上述方法來測量電源的電動勢和內(nèi)阻。86課題二電阻的連接87學(xué)習(xí)目標(biāo)1.掌握電阻串、并、混聯(lián)電路的特點及其應(yīng)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。88一、電阻串聯(lián)電路把多個電阻逐個順次連接起來，就組成了串聯(lián)電路。如圖a所示為由三個電阻組成的串聯(lián)電路。如圖b所示為電阻串聯(lián)電路的等效電路。89電阻的串聯(lián)a）電阻的串聯(lián)電路b）等效電路1.電阻串聯(lián)電路的特點（1）電路中流過每個電阻的電流都相等。I=I1=I2=…=In（2）電路兩端的總電壓等于各電阻兩端的分電壓之和，即U=U1+U2+…+Un（3）電路的等效電阻（即總電阻）等于各串聯(lián)電阻之和，即R=R1+R2+…+Rn（4）電路中各個電阻兩端的電壓與它的阻值成正比，即90上式表明，在串聯(lián)電路中，阻值越大的電阻分配到的電壓越大；反之，分配到的電壓越小。若R1和R2兩個電阻串聯(lián)，如圖所示，電路總電壓為U，則可得分壓公式：91兩個電阻串聯(lián)2.電阻串聯(lián)電路的應(yīng)用電阻串聯(lián)電路的主要應(yīng)用見下表。92電阻串聯(lián)電路的主要應(yīng)用二、電阻并聯(lián)電路把多個電阻并列地連接（首與首、尾與尾連接）起來，由同一電源供電，就組成了并聯(lián)電路。如圖a是由三個電阻組成的并聯(lián)電路。如圖b所示為電阻并聯(lián)電路的等效電路。93電阻的并聯(lián)a）電阻的并聯(lián)電路b）等效電路1.電阻并聯(lián)電路的特點通過上面實驗可以發(fā)現(xiàn)，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，即U=U1=U2=…=Un（2）電路的總電流等于流過各電阻的電流之和，即I=I1+I2+…+In（3）電路的等效電阻（總電阻）的倒數(shù)等于各并聯(lián)電阻的倒數(shù)之和，即94（4）電路中通過各支路的電流與支路的電阻成反比，即IR=I1R1=I2R2=…=In

Rn上式表明，阻值越大的電阻分配到的電流越?。环粗?，分配到的電流越大。若R1和R2兩個電阻并聯(lián)，如圖所示，電路的總電流為I，則可得分流公式：95兩個電阻并聯(lián)2.電阻并聯(lián)電路的應(yīng)用電阻并聯(lián)電路的主要應(yīng)用有：（1）凡是額定工作電壓相同的負(fù)載都可以采用并聯(lián)的工作方式。（2）獲得較小阻值的電阻。（3）擴大電流表的量程。96家用電器的并聯(lián)連接三、電阻混聯(lián)電路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(fù)雜的電阻混聯(lián)電路，若難以判別各電阻之間的連接關(guān)系，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。9798電阻混聯(lián)電路下面以下圖所示電阻混聯(lián)電路為例加以說明。課題三直流電橋99學(xué)習(xí)目標(biāo)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(yīng)用。3.能用直流電橋正確測量電阻。100一、直流電橋的平衡條件及其應(yīng)用電橋是測量技術(shù)中常用的一種電路形式。本課題只介紹直流電橋，其電路如圖所示。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。101直流電橋電路調(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UAD=UAB

UDC=UBC因此

R1

I1=Rx

I2

R2

I1=RI2可得

R1

R=R2

Rx上式說明電橋的平衡條件是：電橋相對橋臂電阻的乘積相等。利用直流電橋平衡條件可求出待測電阻Rx

的電阻值，即Rx102如圖所示為直流電橋?qū)嵨飯D。為了測量簡便，R1與R2之比常設(shè)為整十倍關(guān)系，通過比例臂調(diào)節(jié)。比較臂用于調(diào)整R的數(shù)值，采用多位十進(jìn)制電阻箱，并且選用精度較高的標(biāo)準(zhǔn)電阻，使測量結(jié)果可以有多位有效數(shù)字，測得的結(jié)果比較準(zhǔn)確。103直流電橋?qū)嵨飯D二、不平衡直流電橋的應(yīng)用電橋的另一種用法是：當(dāng)Rx為某一定值時將電橋調(diào)至平衡，使檢流計指零；當(dāng)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(yīng)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(yīng)用。1.利用電橋測量溫度把熱敏電阻置于被測點，當(dāng)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。1042.利用電橋測量質(zhì)量把電阻應(yīng)變片緊貼在承重的部位，當(dāng)受到力的作用時，電阻應(yīng)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)過放大電路放大和處理后，最后顯示出物體的質(zhì)量，如圖所示。105利用電橋測量質(zhì)量模塊三復(fù)雜直流電路的分析106課題二有源電路的等效變換課題一基爾霍夫定律課題三疊加原理課題一基爾霍夫定律108學(xué)習(xí)目標(biāo)1.了解復(fù)雜電路和簡單電路的區(qū)別，掌握復(fù)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(yīng)用。3.掌握基爾霍夫第二定律的內(nèi)容，并了解其應(yīng)用。109一、復(fù)雜電路的基本概念如圖所示電路只有3個電阻、2個電源，似乎很簡單，但是它能用電阻串、并聯(lián)關(guān)系化簡，并用歐姆定律求解嗎?顯然不能。如果要求計算不平衡的直流電橋電路，也會遇到同樣的困難。110復(fù)雜電路直流電橋電路不能利用電阻串、并聯(lián)關(guān)系化簡求解的電路稱為復(fù)雜電路。雖然在實際操作中很少遇到求解復(fù)雜電路的問題，但求解復(fù)雜電路所涉及的基本定律和基本概念，卻是十分重要的。求解復(fù)雜電路要應(yīng)用基爾霍夫定律，為了理解該定律的含義，先熟悉有關(guān)復(fù)雜電路的基本術(shù)語。節(jié)點3條或3條以上連接有電氣元件的導(dǎo)線的連接點稱為節(jié)點。上圖所示電路中有A、B兩個節(jié)點。111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。如上圖所示電路中有3條支路，即GB1、R1支路，R3支路，GB2、R2支路。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。如上圖所示電路中有3個回路、2個網(wǎng)孔。112二、基爾霍夫第一定律通過上述實驗可以發(fā)現(xiàn)，流入、流出節(jié)點B的電流相等，這一規(guī)律實際上具有普遍性，即基爾霍夫第一定律?；鶢柣舴虻谝欢捎址Q節(jié)點電流定律。它指出：在任一瞬間，流進(jìn)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∑I入=∑I出113如圖所示，對于節(jié)點O有I1+I2=I3+I4+I5114基爾霍夫第一定律a）流入總電流=流出總電流b）流入總水量=流出總水量可將上式改寫成I1+I2-I3-I4-I5=0因此得到∑I=0即對任一節(jié)點來說，流入和流出該節(jié)點電流的代數(shù)和恒等于零。115沒有構(gòu)成閉合回路的單支路電流為零?；鶢柣舴虻谝欢煽梢酝茝V應(yīng)用于任一假設(shè)的閉合面（廣義節(jié)點）。例如，如圖所示電路中閉合面所包圍的是一個三角形電路，它有3個節(jié)點。應(yīng)用基爾霍夫第一定律可以列出116廣義節(jié)點IA=IAB-ICAIB=IBC-IABIC=ICA-IBC上面三式相加得IA+IB+IC=0或∑I=0即流入此閉合面的電流恒等于流出該閉合面的電流。117三、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：在任一閉合回路中，各段電路電壓降的代數(shù)和恒等于零。用公式表示為∑U=0在下圖a中，按虛線方向循環(huán)一周，根據(jù)電壓與電流的參考方向可列出UAB+UBC+UCD+UDA=0即

-E1+I1

R1

-E2+I2

R2=0或

E1+E2=I1

R1+I2

R2由此，可得到基爾霍夫第二定律的另一種表示形式：∑E=∑IR118119基爾霍夫第二定律a）電源電動勢之和=電路電壓降之和b）攀登總高度=下降總高度即在任一回路繞行方向上，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梢部梢酝茝V應(yīng)用于不完全由實際元件構(gòu)成的假想回路。例如圖所示電路中，A、B兩點并不閉合，但仍可將A、B兩點間電壓列入回路電壓方程，得∑U=UAB+I2

R2-I1

R1=0120基爾霍夫第二定律的應(yīng)用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。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。121課題二有源電路的等效變換122學(xué)習(xí)目標(biāo)1.理解電壓源和電流源的特點。2.能正確進(jìn)行電壓源和電流源之間的等效變換。3.理解戴維南定理（等效電壓源定理），能應(yīng)用戴維南定理分析計算電路。4.了解負(fù)載獲得最大功率的條件及功率匹配的概念。123含有電源的電路稱為有源電路。電路中的電源既可以提供電壓，也可以提供電流。一個實際電源既可以用電壓源表示，也可以用電流源表示。為了分析電路方便，在一定條件下，電壓源和電流源可以進(jìn)行等效變換。一、電壓源把一個實際電源用一個恒定電動勢和內(nèi)阻串聯(lián)表示，稱為電壓源模型，簡稱電壓源，如圖所示。電壓源接上負(fù)載后，輸出電壓（端電壓）的大小為U=E-Ir，在輸出相同電流的條件下，電源內(nèi)阻r越大，輸出電壓越小。若電源內(nèi)阻r=0，則端電壓U=E，而與輸出電流的大小無關(guān)。通常把內(nèi)阻為零的電壓源稱為理想電壓源，又稱恒壓源，如圖所示。124125電壓源模型理想電壓源（恒壓源）大多數(shù)實際電源，如發(fā)電機、蓄電池、大型電網(wǎng)及實驗室常用的直流穩(wěn)壓電源等，內(nèi)阻都很小，比較接近理想電壓源。在前面的學(xué)習(xí)中，在電路圖中將電源內(nèi)阻用一個等效電阻單獨表示，僅表示電動勢的電源符號“

”所代表的實際上就是一個理想電壓源。126二、電流源在某些特殊場合，為了能夠輸出較穩(wěn)定的電流，要求電源具有很大的內(nèi)阻。例如，將12V蓄電池串聯(lián)一個12kΩ的電阻，如圖所示，如果負(fù)載電阻RL只在0至幾十歐之間變化，則電源輸出的電流為127串聯(lián)大電阻由以上計算結(jié)果可知，當(dāng)?shù)碗娮璧呢?fù)載在一定范圍內(nèi)變化時，具有高內(nèi)阻的電源輸出的電流基本恒定，電源內(nèi)阻越高，輸出的電流越接近于恒定。通常把內(nèi)阻無窮大的電源稱為理想電流源，又稱恒流源，如圖所示。光電池和一些電子器件（如晶體三極管）具有恒流特性，比較接近理想電流源。128理想電流源（恒流源）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，如圖所示。輸出電流IS在內(nèi)阻上的分流為I0，在負(fù)載電阻RL上的分流為IL

。129電流源模型三、電壓源與電流源的等效變換在下圖中，如果兩種電源模型對外等效，那么它們對相同的負(fù)載電阻RL應(yīng)產(chǎn)生相同的效果，即負(fù)載電阻應(yīng)得到相同的電壓U和電流IL。130電壓源與電流源的等效變換在電壓源模型中E=ILr+U在電流源模型中比較上面兩式，可得131四、戴維南定理如果一個復(fù)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，這樣運算就很簡便了。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。根據(jù)戴維南定理得到的這種等效電壓源電路也稱戴維南等效電路。任何具有兩個引出端的電路（也稱網(wǎng)絡(luò)）都可稱為二端網(wǎng)絡(luò)。若在這部分電路中含有電源，就稱為有源二端網(wǎng)絡(luò)，如圖a所示；否則稱為無源二端網(wǎng)絡(luò)，如圖b所示。132133二端網(wǎng)絡(luò)a）有源二端網(wǎng)絡(luò)b）無源二端網(wǎng)絡(luò)戴維南定理指出：任何一個線性有源二端網(wǎng)絡(luò)都可以用一個等效電壓源來代替，電壓源的電動勢等于有源二端網(wǎng)絡(luò)的開路電壓，其內(nèi)阻等于有源二端網(wǎng)絡(luò)內(nèi)所有電源不起作用時（理想電壓源視為短路，理想電流源視為開路），網(wǎng)絡(luò)兩端的等效電阻（稱為入端電阻）。其中，線性是指電路全部由線性元件組成，而不含有非線性元件。134利用戴維南定理求解的步驟如下：135五、負(fù)載獲得最大功率的條件電源接上負(fù)載后，要向負(fù)載輸送功率。由于電源內(nèi)阻的存在，電源輸出的總功率由電源內(nèi)阻消耗的功率與外接負(fù)載獲得的功率兩部分組成。如果內(nèi)阻上的功率較大，負(fù)載上獲得的功率就較小。那么，在什么情況下，負(fù)載才能獲得最大功率呢?設(shè)電源電動勢為E，內(nèi)阻為r，負(fù)載為純電阻R，則有136利用（R+r）2=（R-r）2+4Rr，上式可寫成當(dāng)R=r時，上式分母值最小，P值最大，所以負(fù)載獲得最大功率的條件是：負(fù)載電阻與電源的內(nèi)阻相等，即R=r，這時負(fù)載獲得的最大功率為由于負(fù)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。137當(dāng)電動勢和內(nèi)阻均為恒定時，負(fù)載功率P隨負(fù)載電阻R變化的關(guān)系曲線如圖所示。必須指出，以上結(jié)論并不僅限于實際電源，它同樣適用于有源二端網(wǎng)絡(luò)變換而來的等效電壓源。138負(fù)載功率隨負(fù)載電阻變化的關(guān)系曲線當(dāng)負(fù)載電阻與電源內(nèi)阻相等時，稱為負(fù)載與電源匹配。這時負(fù)載上和電源內(nèi)阻上消耗的功率相等，電源的效率即負(fù)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。例如，在音響系統(tǒng)中，要求功率放大器與揚聲器間滿足匹配條件；在電視機接收系統(tǒng)中，要求電視機接收端子與輸入信號間滿足匹配條件。在負(fù)載電阻與信號源內(nèi)阻不相等的情況下，為了實現(xiàn)匹配，往往要在負(fù)載之前接入變換器，如圖所示。139140變換器的作用a）未接變換器前輸出功率小b）接入變換器后輸出功率大但在電力系統(tǒng)中，輸送功率很大，如何提高效率就顯得非常重要，必須使電源內(nèi)阻（包括輸電線路電阻）遠(yuǎn)小于負(fù)載電阻，以減小損耗，提高效率。課題三疊加原理141學(xué)習(xí)目標(biāo)1.了解疊加原理的內(nèi)容和適用條件。2.能正確應(yīng)用疊加原理分析計算電路。142首先來分析一個并不復(fù)雜的電路，如圖a所示，電路中有E1和E2兩個電源，根據(jù)基爾霍夫第二定律可得143疊加原理a）實際電路b）設(shè)E1單獨作用c）設(shè)E2單獨作用現(xiàn)在假設(shè)E1單獨作用，而將E2用短路線代替，如上圖b所示，則電路中電流為再假設(shè)E2單獨作用，而將E1用短路線代替，如上圖c所示，則電路中電流為電路中的實際電流應(yīng)為兩個電源共同作用的結(jié)果，即144這給我們一個啟示：分析含有幾個獨立源的復(fù)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。疊加原理中所說的獨立源單獨作用，是指當(dāng)某一個獨立源起作用時，其他獨立源都不起作用。其中，獨立恒壓源用短路代替，獨立恒流源用開路代替。疊加原理是線性電路的一個基本定理。145應(yīng)用疊加原理分析電路的步驟如下：電功率不滿足疊加原理，計算時不能直接疊加。146模塊四磁場與電磁感應(yīng)147課題四鐵磁材料與磁路課題二電磁感應(yīng)課題一磁場課題三自感和互感課題一磁場149學(xué)習(xí)目標(biāo)1.能應(yīng)用右手螺旋定則判斷通電直導(dǎo)體的磁場方向。2.理解磁感應(yīng)強度、磁通、磁導(dǎo)率的概念。3.理解磁場對電流的作用力（電磁力），能用左手定則判斷電磁力的方向。4.了解磁場對通電線圈的作用及其應(yīng)用。150從古老的指南針，到今天廣為應(yīng)用的磁卡、揚聲器、電磁爐、電磁鐵、電動機、變壓器等，還有無須車輪便可飛速行駛的磁懸浮列車，磁和電一樣，與我們的生產(chǎn)和生活緊密相連，讓世界變得絢麗多彩，如圖所示。151磁的應(yīng)用一、磁場與磁感線當(dāng)兩個磁極靠近時，它們之間會產(chǎn)生相互作用的力：同名磁極相互排斥，異名磁極相互吸引。兩個磁極互不接觸，卻存在相互作用的力，這是為什么呢?原來在磁體周圍的空間中存在著一種特殊的物質(zhì)———磁場，磁極之間的作用力就是通過磁場進(jìn)行傳遞的。152小磁針的指向表示該點的磁場方向。實際上，當(dāng)把蹄形磁鐵放在玻璃板下時，一粒粒鐵屑也就被磁化成一個個“小磁針”了，進(jìn)而便在磁場的作用下形成有序的排列。根據(jù)鐵屑的分布和磁場中各點的小磁針N極的指向，可以畫出一些曲線來描述磁場。這樣的曲線稱為磁感線，如圖所示。在這些曲線上，每一點的切線方向就是該點的磁場方向，也就是放在該點的磁針N極所指的方向，如圖所示。153用鐵屑模擬磁場分布磁感線的方向定義為：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。磁感線是閉合曲線。磁場越強的地方，磁感線越密。磁場中某一平面上所通過磁感線的數(shù)量稱為磁通量，簡稱磁通，磁通的單位是韋伯（Wb），簡稱韋。154蹄形磁鐵的磁感線磁感線方向與磁場方向在磁場的某一區(qū)域里，如果磁感線是一些方向相同、分布均勻的平行直線，這一區(qū)域稱為均勻磁場。距離很近的兩個異名磁極之間的磁場，除邊緣部分外，就可以認(rèn)為是均勻磁場，如圖所示。155均勻磁場二、電流的磁場當(dāng)靠近通電直導(dǎo)體時，小磁針偏轉(zhuǎn)，改變直導(dǎo)體中的電流方向，小磁針的偏轉(zhuǎn)方向也隨之改變，如圖所示。這說明，通電直導(dǎo)體周圍存在磁場，其方向與電流方向有關(guān)。156把小磁針放在通電直導(dǎo)體下方，小磁針發(fā)生偏轉(zhuǎn)在鐵釘上纏繞漆包線，通上電流后，鐵釘就能吸住小鐵釘了。繞上漆包線的鐵釘實際就是一個有鐵芯的螺線管，如圖所示。同樣，也可以把小磁針放在通電螺線管附近不同位置，根據(jù)磁針的指向來研究它周圍磁場的分布。157接通電源，纏繞漆包線的鐵釘就能吸住小鐵釘了不僅磁鐵能產(chǎn)生磁場，電流也能產(chǎn)生磁場。電流所產(chǎn)生磁場的方向可用右手螺旋定則（也稱安培定則）來判斷，見下表。158右手螺旋定則通電螺線管表現(xiàn)出來的磁性與條形磁鐵相似，一端相當(dāng)于N極，另一端相當(dāng)于S極，改變電流方向，它的兩極就對調(diào)。其外部的磁感線也是從N極出，S極入；內(nèi)部的磁感線跟螺線管的軸線平行，方向由S極指向N極，并和外部的磁感線連接，形成閉合曲線。159三、磁場對電流的作用1.磁場對通電直導(dǎo)體的作用可以看到，通電后直導(dǎo)體因受力而發(fā)生運動。當(dāng)改變磁場方向或改變直導(dǎo)體中的電流方向后，直導(dǎo)體的受力方向隨之改變。通常把通電直導(dǎo)體在磁場中受到的力稱為電磁力。通電直導(dǎo)體在磁場內(nèi)所受電磁力的方向可用左手定則來判斷。如圖所示，平伸左手，使拇指與其余四個手指垂直，并且都跟手掌在同一個平面內(nèi)，讓磁感線垂直穿入掌心，并使四指指向電流的方向，則拇指所指的方向就是通電直導(dǎo)體所受電磁力的方向。160161左手定則通電直導(dǎo)體在磁場中所受電磁力的大小，既與直導(dǎo)體長度l成正比，又與電流大小I成正比。在磁場中同一個地方，無論電流大小和直導(dǎo)體長度怎樣改變，比值是恒定不變的。在磁場中不同的地方，這個比值可能是不同的值；在不同的磁場中，這個比值也可能是不同的值?？梢?，這個比值是由磁場本身決定的，其大小反映了磁場的強弱。在磁場中，垂直于磁場方向的通電直導(dǎo)體所受電磁力F與電流I和直導(dǎo)體長度l的乘積Il的比值稱為該處的磁感應(yīng)強度，用B表示，即162磁感應(yīng)強度的單位是特斯拉，簡稱特（T）。磁感應(yīng)強度是個矢量，它的方向就是該點的磁場的方向。利用磁感應(yīng)強度的表達(dá)式，可得電磁力的計算式為F=BIl如果電流方向與磁場方向不垂直，而是有一個夾角α，如圖所示，則通電直導(dǎo)體的有效長度為lsinα（即l在與磁場方向相垂直方向上的投影）。此時，電磁力的計算式變?yōu)镕=BIlsinα163從這個公式可以看出：α=90°時，電磁力最大；α=0°時，電磁力最?。划?dāng)電流方向與磁場方向斜交時，電磁力介于最大值和最小值之間。164電流方向與磁場方向有一夾角α2.通電平行直導(dǎo)體間的作用兩條相距較近且相互平行的直導(dǎo)體，當(dāng)通以相同方向的電流時，它們相互吸引，如圖a所示；當(dāng)通以相反方向的電流時，它們相互排斥，如圖b所示。這是由于每根直導(dǎo)體都處在另一根直導(dǎo)體所產(chǎn)生的磁場中，因而每根直導(dǎo)體都受到電磁力的作用。165通電平行直導(dǎo)體間的相互作用a）通入同方向電流的平行直導(dǎo)體相互吸引b）通入反方向電流的平行直導(dǎo)體相互排斥發(fā)電廠或變電所的母線排就是這種互相平行的載流直導(dǎo)體，它們之間經(jīng)常受到這種電磁力的作用。尤其在發(fā)生短路事故時，通過母線的電流會驟然增大幾十倍，這時兩排平行母線之間的作用力可以達(dá)到幾千牛頓。為了使母線不致因短路時所產(chǎn)生的巨大電磁力作用而受到破壞，所以每間隔一定間距就安裝一個絕緣支柱，以平衡電磁力。1663.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。線圈的旋轉(zhuǎn)方向可用左手定則判斷。當(dāng)線圈平面與磁感線平行時，線圈在N極一側(cè)的有效部分所受電磁力向下，在S極一側(cè)的有效部分所受電磁力向上，線圈按順時針方向轉(zhuǎn)動，這時線圈所產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩最大。當(dāng)線圈平面與磁感線垂直時，電磁轉(zhuǎn)矩為零，但線圈仍靠慣性繼續(xù)轉(zhuǎn)動。通過換向器的作用，與電源負(fù)極相連的電刷A始終與轉(zhuǎn)到N極一側(cè)的導(dǎo)線相連，電流方向恒為由電刷A流出線圈；與電源正極相連的電刷B始終與轉(zhuǎn)到S極一側(cè)的導(dǎo)線相連，電流方向恒為由電刷B流入線圈。因此，線圈始終按順時針方向連續(xù)旋轉(zhuǎn)。167由于這種電動機的電源是直流電源，所以稱為直流電動機。此外，許多利用永久磁鐵來使通電線圈偏轉(zhuǎn)的磁電系儀表，也都是利用這一原理制成的，如圖所示。168磁電系儀表結(jié)構(gòu)圖課題二電磁感應(yīng)169學(xué)習(xí)目標(biāo)1.理解感應(yīng)電動勢的概念，能用右手定則判斷感應(yīng)電動勢的方向。2.掌握楞次定律及其應(yīng)用，理解法拉第電磁感應(yīng)定律。170如圖所示現(xiàn)象都與電磁感應(yīng)有著密切的聯(lián)系。171電磁感應(yīng)現(xiàn)象一、電磁感應(yīng)現(xiàn)象當(dāng)條形磁鐵靜止時，檢流計的指針不偏轉(zhuǎn)，表明線圈中無電流。當(dāng)條形磁鐵快速地插入或拔出線圈時，檢流計指針偏轉(zhuǎn)，表明線圈中有電流流過。當(dāng)條形磁鐵以更快的速度插入或拔出線圈時，指針的偏轉(zhuǎn)角度變大，表明線圈中的電流增大。這種利用磁場產(chǎn)生電流的現(xiàn)象稱為電磁感應(yīng)現(xiàn)象，產(chǎn)生的電流稱為感應(yīng)電流，產(chǎn)生感應(yīng)電流的電動勢稱為感應(yīng)電動勢。172在開關(guān)S接通或斷開瞬間，檢流計指針都會發(fā)生偏轉(zhuǎn)，表明A線圈中有感應(yīng)電流。如果在開關(guān)S閉合后，迅速移動滑動變阻器的滑片，指針也偏轉(zhuǎn)，A線圈中也有感應(yīng)電流。在第一個實驗中，磁鐵插入線圈時，線圈中的磁通增加；磁鐵從線圈中拔出時，線圈中的磁通減小。這兩種情況下線圈中都有感應(yīng)電流。在第二個實驗中，B線圈中電流迅速變化，引起A線圈中磁通也迅速變化，于是A線圈中也有感應(yīng)電流。從上面兩個實驗可以看出，感應(yīng)電流的產(chǎn)生與磁通的變化有關(guān)。當(dāng)穿過閉合電路的磁通發(fā)生變化時，閉合電路中就有感應(yīng)電流。173二、楞次定律在第一個實驗中，當(dāng)條形磁鐵插入或拔出時，檢流計指針的偏轉(zhuǎn)方向是相反的，如果改變磁鐵極性，檢流計指針偏轉(zhuǎn)方向也會隨之改變。在第二個實驗中，開關(guān)S接通或斷開瞬間，檢流計指針的偏轉(zhuǎn)方向也是相反的，那么，感應(yīng)電流的方向與哪些因素有關(guān)呢?楞次定律指出了磁通的變化與感應(yīng)電動勢在方向上的關(guān)系，即感應(yīng)電流的磁場總要阻礙引起感應(yīng)電流的磁通的變化。174三、法拉第電磁感應(yīng)定律磁鐵插入或拔出的速度越快，指針偏轉(zhuǎn)角度越大，反之越小。而磁鐵插入或拔出的速度，反映的是線圈中磁通變化的速度。即線圈中感應(yīng)電動勢的大小與線圈中磁通的變化率成正比，這就是法拉第電磁感應(yīng)定律。用ΔΦ表示時間間隔Δt內(nèi)一個單匝線圈中的磁通變化量，則一個單匝線圈產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢的大小為如果線圈有N匝，則感應(yīng)電動勢的大小為175四、直導(dǎo)體切割磁感線產(chǎn)生感應(yīng)電動勢感應(yīng)電動勢的方向可用右手定則判斷。如圖所示，平伸右手，拇指與其余四指垂直，讓磁感線穿入掌心，拇指指向?qū)w運動方向，則其余四指所指的方向就是感應(yīng)電動勢的方向。176右手定則當(dāng)導(dǎo)體、導(dǎo)體運動方向和磁感線方向三者互相垂直時，導(dǎo)體中的感應(yīng)電動勢為e=Blv如果導(dǎo)體運動方向與磁感線方向有一夾角α，如圖所示，則導(dǎo)體中的感應(yīng)電動勢為e=Blvsinα177導(dǎo)體運動方向與磁感線方向有一個夾角α由上式可知，當(dāng)導(dǎo)體的運動方向與磁感線垂直時（α=90°），導(dǎo)體中感應(yīng)電動勢最大；當(dāng)導(dǎo)體的運動方向與磁感線平行時（α=0°），導(dǎo)體中感應(yīng)電動勢為零。發(fā)電機就是應(yīng)用導(dǎo)線切割磁感線產(chǎn)生感應(yīng)電動勢的原理發(fā)電的，如圖所示。實際應(yīng)用中，將導(dǎo)線做成線圈，使其在磁場中轉(zhuǎn)動，從而得到連續(xù)的電流。178發(fā)電機原理圖課題三自感和互感179學(xué)習(xí)目標(biāo)1.了解自感現(xiàn)象、互感現(xiàn)象及其應(yīng)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，能判斷和測定互感線圈的同名端。180一、自感1.自感現(xiàn)象由于流過線圈本身的電流發(fā)生變化而引起的電磁感應(yīng)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(yīng)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。1812.自感系數(shù)當(dāng)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。同一電流通入結(jié)構(gòu)不同的線圈時，所產(chǎn)生的自感磁通是不相同的。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)（也稱電感）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。即式中，N為線圈的匝數(shù)；Φ為每一匝線圈的自感磁通；L的單位是亨利，用H表示，常用較小的單位有毫亨（mH）和微亨（μH）。182一般高頻電感器的電感較小，為0.1~100μH；低頻電感器的電感為1~30mH。線圈的電感是由線圈本身的特性決定的。線圈越長，單位長度上的匝數(shù)越多，截面積越大，電感就越大。有鐵芯的線圈，其電感要比空心線圈的電感大得多?？招木€圈的結(jié)構(gòu)一定時，可近似地看成線性電感；而有鐵芯的線圈，其電感不是一個常數(shù)，這種電感稱為非線性電感。1833.自感電動勢自感現(xiàn)象是電磁感應(yīng)現(xiàn)象的一種特殊情況，它也遵從法拉第電磁感應(yīng)定律。將NΔΦ=LΔI代入e=，可得自感電動勢大小的計算式為上式表明，自感系數(shù)不變時，自感電動勢的大小與電流的變化率成正比，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。184自感現(xiàn)象在各種電氣設(shè)備和無線電技術(shù)中有廣泛的應(yīng)用，例如，熒光燈鎮(zhèn)流器就是利用線圈自感現(xiàn)象工作的。自感現(xiàn)象也有不利的一面，例如，在自感系數(shù)很大的電路（如大型電動機的定子繞組）中，在切斷電路的瞬間，由于電流在很短的時間內(nèi)發(fā)生很大的變化，會產(chǎn)生很高的自感電動勢，使開關(guān)閘刀和固定夾片之間的空氣電離從而產(chǎn)生電弧。這會燒壞開關(guān)，甚至危及人身安全。因此，切斷這一段電路，必須采用特制的安全開關(guān)。185二、互感1.互感現(xiàn)象和互感電動勢在開關(guān)S閉合或斷開瞬間以及改變RP的阻值時，檢流計的指針都會發(fā)生偏轉(zhuǎn)。這是因為當(dāng)線圈A中的電流發(fā)生變化時，通過線圈的磁通也發(fā)生變化，該磁通的變化必然又影響線圈B，使線圈B中產(chǎn)生感應(yīng)電動勢和感應(yīng)電流。通常把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(yīng)的現(xiàn)象稱為互感現(xiàn)象，簡稱互感。由互感產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢稱為互感電動勢，用eM表示。186線圈B中互感電動勢的大小不僅與線圈A中電流變化率的大小有關(guān)，而且與兩個線圈的結(jié)構(gòu)以及它們之間的相對位置有關(guān)。當(dāng)兩個線圈相互垂直時，互感電動勢最小。當(dāng)兩個線圈互相平行，且第一個線圈的磁通變化全部影響到第二個線圈時，稱為全耦合，此時的互感電動勢最大。187式中M稱為互感系數(shù)，簡稱互感，單位和自感一樣，也是亨（H）。利用互感線圈可以很方便地把能量由一個線圈傳遞到另一個線圈。變壓器、電壓互感器、電流互感器等都是利用互感現(xiàn)象制成的；收音機里的磁性天線也是利用互感現(xiàn)象把接收到的無線電信號由一個線圈傳遞到另一個線圈的。1882.互感線圈的同名端當(dāng)兩個或兩個以上線圈彼此耦合時，常常需要知道互感電動勢的極性。雖然可用楞次定律來判斷，但比較復(fù)雜。尤其是對于已經(jīng)制造好的互感器，從外觀上無法知道線圈的繞向，判斷互感電動勢的極性就更加困難。利用線圈同名端，可以很容易地判斷互感電動勢的極性，了解線圈的繞向。通常把由于線圈繞向一致而產(chǎn)生感應(yīng)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。189在下圖中，1、4、5就是一組同名端。下面分析在開關(guān)S閉合瞬間各線圈感應(yīng)電動勢的極性。開關(guān)S閉合瞬間，線圈A有電流從1端流進(jìn)，根據(jù)楞次定律，在線圈A兩端產(chǎn)生自感電動勢，極性為左正右負(fù)。利用同名端可確定線圈B的4端和線圈C的5端皆為自感電動勢的正端。190互感線圈的同名端3.互感線圈的連接兩個線圈的一對異名端相接稱為順串，如圖所示，這時兩個線圈的磁通方向是相同的，串接后的等效電感：L順=L1+L2+2M191兩個互感線圈順串有些具有中心抽頭的線圈，要求兩組線圈完全相同。為了滿足這一要求，可以用兩根相同的漆包線平行地繞在同一鐵芯上，然后再把兩個線圈的異名端接在一起作為中心抽頭。兩個線圈的一對同名端相接稱為反串，如圖所示，這時兩個線圈的磁通方向是相反的，串接后的等效電感：L反=L1+L2-2M192兩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的，因而相互抵消。這樣接成的線圈就不會有磁通穿過。所以，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，如圖所示。193無感電阻的繞制方法課題四鐵磁材料與磁路194學(xué)習(xí)目標(biāo)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(yīng)用。3.理解磁動勢和磁阻的概念以及磁路歐姆定律。4.熟悉電磁鐵的組成及應(yīng)用。195一、鐵磁物質(zhì)的磁化1.磁導(dǎo)率與鐵磁材料在兩種情況下吸力大小不同，前者比后者大得多。這表明不同的磁介質(zhì)對磁場的影響不同。影響的程度與磁介質(zhì)的導(dǎo)磁性能有關(guān)，磁導(dǎo)率就是一個用來表示磁介質(zhì)導(dǎo)磁性能的物理量，用μ表示，其單位為H/m（亨/米）。真空的磁導(dǎo)率μ0為一常數(shù)，為了比較磁介質(zhì)對磁場的影響，把任一物質(zhì)的磁導(dǎo)率與真空的磁導(dǎo)率的比值稱為相對磁導(dǎo)率，用μr表示，即196鐵、鈷、鎳、硅鋼、坡莫合金、鐵氧體等的相對磁導(dǎo)率μr遠(yuǎn)大于1，可達(dá)幾百甚至數(shù)萬以上，統(tǒng)稱為鐵磁材料；空氣、鋁、鉻等的μr稍大于1，氫、銅等的μr稍小于1，統(tǒng)稱為非鐵磁材料。1972.鐵磁材料的磁化小鐵片靠近磁鐵一段時間后就有了磁性，但小銅片就沒有這樣的效果。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，而非鐵磁材料是不能被磁化的。這是因為鐵磁材料物質(zhì)可以看作由許多被稱為磁疇的小磁體所組成。在無外磁場作用時，磁疇排列雜亂無章，磁性相互抵消，對外不顯磁性，如圖a所示。但在外磁場作用下，磁疇就會沿著外磁場方向變成整齊有序的排列，所以整體也就具有了磁性，如圖b所示。198199鐵磁物質(zhì)的磁化a）不帶磁性的鐵片b）鐵片被磁化二、磁化曲線與磁滯回線在實際應(yīng)用中，總是利用電流產(chǎn)生的磁場來使鐵磁材料磁化。例如，在通電線圈中放入鐵芯，鐵芯就被磁化了，如圖a所示。當(dāng)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，如圖b所示。它反映了鐵芯的磁化過程。200磁化實驗與磁化曲線a）利用電流產(chǎn)生的磁場磁化鐵芯b）磁化曲線當(dāng)I=0時，Φ=0；當(dāng)I增加時，Φ隨之增加。但Φ與I的關(guān)系是非線性的。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也近似不變，鐵芯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。201各種電器的線圈中，一般都裝有鐵芯以獲得較強的磁場。而且在設(shè)計時，常常是將其工作磁通取在磁化曲線的膝部，以便使鐵芯能在未飽和的前提下，充分利用其增磁作用。為了盡可能增強線圈中的磁場，還常將鐵芯制成閉合的形狀，使磁感線沿鐵芯構(gòu)成回路，如圖所示。202鐵芯構(gòu)成的磁路在一個給定的線圈中，分別放入不同鐵磁材料制成的相同形狀的鐵芯，它們的磁化曲線是不相同的，因此，可以借助磁化曲線對不同鐵磁材料的磁化特性進(jìn)行比較。203如果線圈通入交變電流，就會產(chǎn)生交變磁場，線圈中的鐵芯也就會被反復(fù)磁化。在理想情況下，鐵芯中的Φ應(yīng)隨線圈中的電流I不斷重復(fù)地沿正、反兩條磁化曲線變化，如圖a所示。但實際并非如此，當(dāng)線圈中電流變化到零時，由于磁疇存在的慣性，鐵芯中的Φ并不為零，而是仍保留部分剩磁，如圖b中Ob及Oe所示。必須加反向電流，并達(dá)到一定數(shù)值，才能使剩磁消失，如圖b中Oc及Of所示。上述現(xiàn)象稱為磁滯，下圖b中的封閉曲線稱為磁滯回線。鐵芯在反復(fù)磁化的過程中，由于要不斷克服磁疇?wèi)T性將損耗一定的能量，稱為磁滯損耗，這將使鐵芯發(fā)熱。204205反復(fù)磁化和磁滯回線a）理想情況b）磁滯回線三、鐵磁材料的分類及應(yīng)用不同的鐵磁材料具有不同的磁滯回線，它們的用途也不相同，一般可分為硬磁材料、軟磁材料、矩磁材料三類，見下表。206鐵磁材料的分類207鐵磁材料的分類四、磁路與磁路歐姆定律1.磁路鐵磁材料具有很強的導(dǎo)磁能力，所以常常將鐵磁材料制成一定形狀（多為環(huán)狀）的鐵芯。這樣就為磁通的集中通過提供了路徑。磁通所通過的路徑稱為磁路。如圖所示為幾種電氣設(shè)備的磁路。208幾種電氣設(shè)備的磁路a）磁電系儀表b）變壓器c）電動機磁路可分為無分支磁路和有分支磁路。上圖a、b所示為無分支磁路，上圖c所示為有分支磁路。磁路中除鐵芯外往往還有一小段非鐵磁材料，例如空氣隙等。由于磁感線是連續(xù)的，所以通過無分支磁路各處橫截面的磁通是相等的。利用鐵磁材料可以盡可能地將磁通集中在磁路中，但是與電路比較，磁路的漏磁現(xiàn)象要比電路的漏電現(xiàn)象嚴(yán)重得多。全部在磁路內(nèi)部閉合的磁通稱為主磁通，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。在漏磁不嚴(yán)重的情況下可將其忽略，只考慮主磁通，如圖所示。209210主磁通和漏磁通通電線圈的匝數(shù)越多，電流越大，磁場越強，磁通也就越多。通常把通過線圈的電流I和線圈匝數(shù)N的乘積稱為磁動勢，用Fm表示，即Fm=IN磁動勢的單位是安培（A）。電路中有電阻，磁路中也有磁阻。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。與導(dǎo)體的電阻相似，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(dǎo)率有關(guān)，其公式為式中，μ、l、S的單位分別為H/m、m、m2，磁阻Rm的單位為1/亨（H-1）。2112.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，即上式與電路的歐姆定律相似，故稱為磁路歐姆定律。應(yīng)當(dāng)指出，式中的磁阻Rm是指整個磁路的磁阻，如果磁路中有空氣隙，由于空氣隙的磁阻遠(yuǎn)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(dǎo)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做定性分析。212由以上分析可知，磁路中的某些物理量與電路中的某些物理量有對應(yīng)關(guān)系，而且磁路中某些物理量之間與電路中某些物理量之間也有相似的關(guān)系，具體見下表。213磁路和電路的比較214磁路和電路的比較五、電磁鐵電磁鐵是利用通有電流的鐵芯線圈對鐵磁物質(zhì)產(chǎn)生電磁吸力的裝置，其常見結(jié)構(gòu)形式如圖所示。它們都是由線圈和鐵芯兩個基本部分組成的。工作時線圈通入勵磁電流，在鐵芯氣隙中產(chǎn)生磁場，吸引銜鐵，斷電時磁場消失，釋放銜鐵。215電磁鐵的常見結(jié)構(gòu)形式a）馬蹄式（起重電磁鐵）b）拍合式（繼電器）c）螺管式（電磁閥）電磁鐵的應(yīng)用很廣泛，如繼電器、接觸器、電磁閥等。如圖所示為利用電磁鐵制成的電磁繼電器。閉合低壓控制電路中的開關(guān)S，電磁鐵線圈通電，動觸點與靜觸點（圖中常開觸點）接觸，工作電路閉合，電動機轉(zhuǎn)動。當(dāng)斷開開關(guān)S時，電磁鐵磁性消失，在彈簧力作用下，動、靜觸點脫開，電動機停轉(zhuǎn)。利用電磁繼電器可以實現(xiàn)用低電壓、小電流的控制電路來控制高電壓、大電流的工作電路，并且能實現(xiàn)遙控和生產(chǎn)自動化。216217電磁繼電器a）原理圖b）實物如圖所示為起重電磁鐵和平面磨床電磁吸盤，其原理相似。218起重電磁鐵和平面磨床電磁吸盤a）起重電磁鐵b）平面磨床電磁吸盤電磁鐵按勵磁電流的不同，分為直流電磁鐵和交流電磁鐵。直流電磁鐵和交流電磁鐵