电工基础新版本

.,电工基础,.,第一章电路基础知识,第二章直流电路,第三章电容器,第四章磁场与电磁感应,第五章单相交流电路,第六章三相交流电路,目录,.,第一章电路基础知识,1.1电流和电压,.,高水位,水位差,水泵,水流,.,.,电动势的单位：伏特(V)电动势的实际方向：负极正极,电动势,.,电动势的大小在数值上等于电源两端的开路电压.,理想电压源:E=U,如何测出电动势的大小?,非理想电压源:EU,A,O,E=UAO,.,1.2电阻R,1兆欧=103千欧=106欧姆1M=103K=106,对于一段材质和粗细都均匀的导体来说，在一定温度下：,.,1.3欧姆定律,U-(V)R-()I-(A),一、部分电路欧姆定律,.,二、全电路欧姆定律,I,R,.,电功率,1.4电工和电功率,电功,单位：焦耳千瓦时,单位：瓦特,.,第二章直流电路,.,2.1串联电路,.,2.2并联电路,.,2.3混联电路,2.4直流电桥,.,简单电路,复杂电路,2.5基尔霍夫定律,.,一、基尔霍夫第一定律,A,I2,I5,I4,.,I1+I3=I2+I4+I5,I流入=I流出,I1+(-I2)+I3+(-I4)+(-I5)=0,I=0,移项得,基尔霍夫电流定律仅仅适用于节点吗？,.,基尔霍夫电流定律的推广于任意假定的封闭面，将闭合面视为一个节点，称为广义节点,Ib+Ic=Ie,.,再来看一个电路：,I1,I2,I3,S,I1+I2=I3,.,i1+i2=i4+i6,i=0,i=0,基尔霍夫第一定律的推广举例：,.,（二）基尔霍夫第二定律（回路电压定律）,内容：对任一回路，沿任一方向绕行一周，各电源电动势的代数和等于各电阻电压降的代数和。EIR或EU,-E2,E1,=,IR1,+IR2,.,推广：假想回路,A,B,R,E,UAB,E,=,I,IR,UAB,+,UAB,E,IR,=,.,在多个电源同时作用的线性电路中，任何支路的电流或任意两点间的电压，都是各个电源单独作用时所得结果的代数和。,概念:,2.6叠加原理,（电路参数不随电压、电流的变化而改变）,.,+,叠加原理,“恒压源不起作用”或“令其等于0”，即是将此恒压源去掉，代之以导线连接。,.,用迭加原理求：I=?,I=2A,I=-1A,I=I+I=1A,“恒流源不起作用”或“令其等于0”，即是将此恒流源去掉，使电路开路。,.,应用叠加定理要注意的问题,1.叠加定理只适用于线性电路。,.,4.迭加原理只能用于电压或电流的计算，不能用来求功率，即功率不能叠加。如：,I3,R3,.,2.7电压源与电流源的等效变换,自学,2.8戴维南定理,如果一个复杂电路，只要求某一支路的电流，,可以先把待求支路移开，而把其余部分等效为一个电压源,戴维南定理,.,对外电路来说，任何一个线性有源二端网络，均可以用一个等效电压源来等效代替，电压源电动势等于二端网络的开路电压UOC，其内阻等于有源二端网络内所有电源不起作用时，网络两端的等效电阻Rab。,内容：,“等效”是指对端口外等效，即R两端的电压和流过R的电流不变。,注意：,.,未知数：各支路电流,解题思路：根据基尔霍夫定律，列节点电流和回路电压方程，然后联立求解。,.,支路电流法小结,解题步骤,结论与引申,1,2,对每一支路假设一未知电流,1.假设未知数时，正方向可任意选择。,对每个节点有,1.未知数=B，,4,解联立方程组,对每个回路有,根据未知数的正负决定电流的实际方向。,3,列电流方程：,列电压方程：,2.原则上，有B个支路就设B个未知数。,（恒流源支路除外）,例外？,(N-1),2.独立回路的选择：,已有(N-1)个节点方程，,需补足B-（N-1）个方程。,一般按网孔选择,.,支路电流法的优缺点,优点：支路电流法是电路分析中最基本的方法之一。只要根据基尔霍夫定律欧姆定律列方程，就能得出结果。,缺点：电路中支路数多时，所需方程的个数较多，求解不方便。,支路数B=4须列4个方程式,.,电工基础,第二节磁场及电磁感应,.,4.1磁场,4.2磁场的主要物理量,.,(1)直线电流的磁场,【右手螺旋定则】,.,(2)、环形电流产生的磁场,【右手螺旋定则】,.,(3)、通电线圈产生的磁场,【右手螺旋定则】,磁通,.,4.3磁场对电流的作用,.,1电磁力的大小,F=BI,磁场强弱,电流大小,有效长度,B-均匀磁场的磁感应强度(特斯拉T)I-导线中的电流强度(安)L-导线在磁场中的有效长度(米)F-导线受到的电磁力(牛),.,实验还得出:当导体垂直与磁场方向放置时,受电磁力最大；当导体与磁场平行放置时,导线不受力；当导体与磁场方向夹角，导线受力大小介于0与最大值之间。,F=BIsin,.,内容:伸出左手,拇指与其余四指垂直，磁力线垂直穿过掌心，四指指示电流方向，则拇指的指向就是通电导线受力的方向,i,F,2受力方向:电动机左手定则,.,.,例：试用左手定则解释两根平行载流直导线间的相互作用力。,结论：如果两根载流导体电流方向相同，相互吸引，反之则排斥。,.,右手螺旋定则,左手定则,磁,动,电,生,N,S,总结,.,磁化,互感,电？,涡流,自感,钳表,.,钳形电流表,.,磁滞损耗,.,.,二、电磁感应,变化的磁场在导体或线圈中产生电动势的现象叫电磁感应现象。,动磁生电,.,自感,电流变化闭合断开,.,内容：线圈中产生感应电动势的大小与磁通量变化率成正比。,1、法拉第电磁感应定律,.,2、楞次定律,判断穿过线圈磁通变化产生感应电动势及感应电流的方向.,俄国物理学家楞次经过大量的实验,于1834年发现的!,.,楞次定律内容:,在线圈中产生的感应电动势总是使它所产生的感应电流的磁通阻碍原有磁通的变化,.,感应电流磁通,感应电流的磁通阻碍原磁通的变化,原磁通增加,感应磁通与之方向相反,原磁通增加,.,原磁通减少,感应电流磁通,原磁通减少,感应磁通与之方向相同,感应电流的磁通阻碍原磁通的变化,.,判断感应电动势（感应电流）方向的具体方法：,1、先确定原磁通方向及其变化趋势(是增加还是减少)；2、根据楞次定律确定感应磁通方向如果原磁通的趋势是增加,则感应磁通与原有磁通方向相反；反之，原有磁通的变化趋势是减少，则感应磁通与原有磁通方向相同。3、根据感应磁通方向，应用右手螺旋定则确定感应电流及感应电动势方向。,+,-,注意：判断时必须把产生感应电动势的线圈或导体看做是电源。,.,动磁生电,.,切割磁力线,磁通变化,动磁生电,旋转电枢式发电机,.,切割磁力线,磁通变化,动磁生电,旋转磁极式发电机,.,直导体中产生的感应电动势的大小,e=Bsin,em=B,切割方向与磁力线的夹角,切割快慢,有效长度,磁场强弱,当=0时，导体运动方向与磁力线平行，则e=0当=90时，导体垂直于磁力线运动，则e=Blv(最大),.,导体切割磁力线产生的感应电动势方向右手定则,e,i,+,-,内容:伸出右手,拇指与其余四指垂直，磁力线垂直穿过掌心，拇指指示导体切割磁力线的方向，则其余四指的指向就是感应电动势的方向,.,同名端,应用,.,感应电流是从3还是4流出？,电流从哪端流出来很重要吗？,由同一电流感应的电动势，极性始终保持一致的端子为同名端。,1和3称为同名端,结论：电流从一个同名端流入，必定从另一个同名端流出。,.,表示方法：,.,.,涡流,应用,.,在交变磁场作用下，整块铁芯中产生的旋涡状感应电流称为涡流。,涡流的害处,铁芯发热,线圈绝缘,削弱原磁场,.,.,请观看,.,请思考,.,电动机首尾端测试方法,.,.,.,.,4.8磁路,.,磁通(磁力线)集中通过的闭合路径叫磁路。,一、磁路的概念,磁路按结构分为：无分支磁路和有分支磁路,对称分支磁路和不对称有分支磁路,.,二、磁路的欧姆定律,1磁动势即Fm=NI磁动势Em的单位是安培(A)。,.,2磁阻磁通通过磁路时所受到的阻碍作用，用Rm表示。,注:由于磁导率不是常数，所以Rm也不是常数。,.,3磁路欧姆定律,(1)磁路欧姆定律通过磁路的磁通与磁动势成正比，与磁阻成反比，即,上式与电路的欧姆定律相似，磁通对应于