电工基础知识大全演示文稿

电工基础知识大全演示文稿本文档共77页；当前第1页；编辑于星期一\18点12分电工基础知识大全本文档共77页；当前第2页；编辑于星期一\18点12分目录1、电流、电压、电阻2、电容、电感、电抗3、常用公式4、谐振电路本文档共77页；当前第3页；编辑于星期一\18点12分第1章

电流、电压、电阻本文档共77页；当前第4页；编辑于星期一\18点12分

高水位水位差水泵水流1.1电流本文档共77页；当前第5页；编辑于星期一\18点12分水位差(水压)水流水泵电位差（电压)电流电源本文档共77页；当前第6页；编辑于星期一\18点12分1.1.1串联电路本文档共77页；当前第7页；编辑于星期一\18点12分1.1.2并联电路本文档共77页；当前第8页；编辑于星期一\18点12分★电动势的单位：伏特(V)★

电动势的实际方向：负极正极

1.2电压本文档共77页；当前第9页；编辑于星期一\18点12分电动势的大小在数值上等于电源两端的开路电压.UE

理想电压源:E=U如何测出电动势的大小?非理想电压源:E＞UUEAOE=UAO本文档共77页；当前第10页；编辑于星期一\18点12分电动势和电压有些什么区别？（1）它们描述的对象不同：电动势是电源具有的，是描述电源将其他形式的能量转化为电能本领的物理量，电压是反映电场力做功本领的物理量。[答]电动势和电压虽然具有相同的单位，但它们是本质不同的两个物理量。（2）物理意义不同：电动势在数值上等于将单位电量正电荷从电源负极移到正极的过程中，其他形式的能量转化成的电能的多少；而电压在数值上等于移动单位电量正电荷时电场力作的功，就是将电能转化成的其他形式能量的多少。它们都反映了能量的转化，但转化的过程是不一样的。本文档共77页；当前第11页；编辑于星期一\18点12分1.2.1串联电路本文档共77页；当前第12页；编辑于星期一\18点12分1.2.2并联电路本文档共77页；当前第13页；编辑于星期一\18点12分1.3电阻1兆欧

=103

千欧

=106

欧姆

1MΩ=103KΩ=106Ω对于一段材质和粗细都均匀的导体来说，在一定温度下：本文档共77页；当前第14页；编辑于星期一\18点12分1.3.1串联电路的总电阻与分电阻的关系:R1R2U1U2U总R总U总所以IIU1IR1=U2IR2=且U总=U1+U2由欧姆定律可得:U总IR总=U1+U2=I=U1I+U2I=R1+R2补充说明:(1)串联电路的总电阻大于任何一个分电阻，原因是串联后相当于增加了导体的长度。

(2)n个相同的电阻串联后的总阻值为nR。

由此推出:串联电路的总电阻等于各分电阻之和。

即:R总=R1+R2本文档共77页；当前第15页；编辑于星期一\18点12分1.3.2并联电路的总电阻与分电阻的关系:R1R2UI总I1I2R总UI总由欧姆定律可得:UR1I1=UR2I2=且I总=I1+I2UR总I总=所以UR总UR1=+UR21R总1R1=+1R2由此推出:并联电路的总电阻的倒数等于各分电阻

的倒数之和。1R总1R1=+1R2即:或：R1R2R1+R2R总=本文档共77页；当前第16页；编辑于星期一\18点12分1R总1R1=+1R21R总=R1+R2R1R2R1R2R1+R2R总=R1R2R1+R2R总=＜1R总R1=R1R2R1+R2R1=R2R1+R2因为所以R总＜R1同理R总＜R2补充说明:（1）并联电路的总电阻小于任何一个分电阻，原因

是并联后相当于增加了导体的横截面积。

（2）n个相同的电阻并联后的总阻值为

Rn本文档共77页；当前第17页；编辑于星期一\18点12分第2章

电容、电感、电抗本文档共77页；当前第18页；编辑于星期一\18点12分2.1

电容元件(capacitor)线性电容元件：任何时刻，电容元件极板上的电荷q与电压u成正比。2、电路符号1、电容器C++++––––+q–q本文档共77页；当前第19页；编辑于星期一\18点12分与电容有关两个变量:C,q对于线性电容，有：q=Cu3.元件特性，C称为电容器的电容电容C的单位：F(法)(Farad，法拉)

F=C/V=A•s/V=s/常用F，nF，pF等表示。Ciu+–+–本文档共77页；当前第20页；编辑于星期一\18点12分4、伏安特性：线性电容的q~u

特性是过原点的直线C=q/utg5、电压、电流关系：u,i

取关联参考方向Ciu+–+–表明电流正比于电压的变化率。quO电容有隔直作用本文档共77页；当前第21页；编辑于星期一\18点12分由有结论：1、电容元件是一个动态元件；2、电容元件有“记忆”效应。本文档共77页；当前第22页；编辑于星期一\18点12分6、电容元件的功率和能量

在电压、电流关联参考方向下，电容元件吸收的功率为

到t从t-

时间内，电容元件吸收的电能为

dtduCuudtduCuip===

则：电容在任何时刻t所储存的电场能量Wc将等于其所吸收的能量。本文档共77页；当前第23页；编辑于星期一\18点12分由此可以看出，电容是无源元件，它本身不消耗能量。从t0到t

电容储能的变化量：7、小结：(1)i的大小与u

的变化率成正比，与u的大小无关；(3)电容元件是一种记忆元件；(2)电容在直流电路中相当于开路，有隔直作用；(4)当u，i为关联方向时，i=Cdu/dt；

u，i为非关联方向时，i=–Cdu/dt。本文档共77页；当前第24页；编辑于星期一\18点12分2.2

电感元件Li+–u变量:电流i,磁链1、线性定常电感元件L

称为自感系数L的单位：亨（利）符号：H(Henry）由电磁感应定律和楞次定律:i,

右螺旋u,i

关联i+–u本文档共77页；当前第25页；编辑于星期一\18点12分3、电压、电流关系：Li+–u动态元件记忆元件2、韦安（

-i

）特性i0本文档共77页；当前第26页；编辑于星期一\18点12分4、电感的储能也是无损元件L是无源元件本文档共77页；当前第27页；编辑于星期一\18点12分(1)u的大小与i

的变化率成正比，与i的大小无关；(3)电感元件是一种记忆元件；(2)电感在直流电路中相当于短路；(4)当u，i为关联方向时，u=Ldi/dt；

u，i为非关联方向时，u=–

Ldi/dt。5

、小结：本文档共77页；当前第28页；编辑于星期一\18点12分6.3电容、电感元件的串联与并联1.电容的串联u1uC2C1u2+++--i

等效电容本文档共77页；当前第29页；编辑于星期一\18点12分iu+-C等效u1uC2C1u2+++--i电容串联求等效电容与电导串联求等效电导类似！与电阻并联求等效电阻公式类似！本文档共77页；当前第30页；编辑于星期一\18点12分iu+-Cu1uC2C1u2+++--i

串联电容的分压本文档共77页；当前第31页；编辑于星期一\18点12分i2i1u+-C1C2iiu+-C等效2.电容的并联

等效电容电容并联求等效电容与电导并联求等效电导类似！与电阻串联求等效电阻类似！本文档共77页；当前第32页；编辑于星期一\18点12分i2i1u+-C1C2iiu+-C

并联电容的分流本文档共77页；当前第33页；编辑于星期一\18点12分3.电感的串联u1uL2L1u2+++--iiu+-L等效

等效电感电感串联求等效电感与电阻串联求等效电阻类似！本文档共77页；当前第34页；编辑于星期一\18点12分u1uL2L1u2+++--iiu+-L等效

串联电感的分压本文档共77页；当前第35页；编辑于星期一\18点12分u+-L1L2i2i1iu+-L等效4.电感的并联

等效电感电感并联求等效电感与电阻并联求等效电阻类似！本文档共77页；当前第36页；编辑于星期一\18点12分u+-L1L2i2i1iu+-L等效

并联电感的分流本文档共77页；当前第37页；编辑于星期一\18点12分注意

以上虽然是关于两个电容或两个电感的串联和并联等效，但其结论可以推广到n

个电容或n

个电感的串联和并联等效中。本文档共77页；当前第38页；编辑于星期一\18点12分1.3欧姆定律U---(V)R---(Ω)I---(A)一、部分电路欧姆定律本文档共77页；当前第39页；编辑于星期一\18点12分二、全电路欧姆定律ErIR本文档共77页；当前第40页；编辑于星期一\18点12分第3章

电学公式本文档共77页；当前第41页；编辑于星期一\18点12分本文档共77页；当前第42页；编辑于星期一\18点12分本文档共77页；当前第43页；编辑于星期一\18点12分第4章

谐振电路本文档共77页；当前第44页；编辑于星期一\18点12分概述：谐振是正弦电路中可能发生的一种特殊现象。由于回路在谐振状态下呈现某些特征，因此在工程中特别是电子技术中有着广泛的应用，但在电力系统中却常要加以防止。本文档共77页；当前第45页；编辑于星期一\18点12分教学内容谐振的概念，串联与并联谐振的条件、特征等。教学要求

1.深刻理解谐振的概念。

2.熟练掌握串联谐振与并联谐振的条件与特征。

教学重点和难点重点：RLC串联谐振的条件与特点。

难点：

并联谐振电路的应用。本文档共77页；当前第46页；编辑于星期一\18点12分4.1串联谐振电路一、谐振现象谐振概念：含有电感和电容的电路，如果无功功率得到完全补偿，使电路的功率因数等于1，即：u、i

同相，称此电路处于谐振状态。谐振串联谐振：L

与C

串联时

u、i

同相并联谐振：L

与C

并联时

u、i

同相此时阻抗角本文档共77页；当前第47页；编辑于星期一\18点12分uRLCi二、串联电路的谐振条件因为若电路谐振串联电路谐振条件：感抗=容抗

本文档共77页；当前第48页；编辑于星期一\18点12分谐振角频率和谐振频率

谐振条件谐振角频率谐振频率本文档共77页；当前第49页；编辑于星期一\18点12分三种调谐方法：（1）调频调谐：（2）调容调谐：（3）调感调谐：本文档共77页；当前第50页；编辑于星期一\18点12分例6-1

某个收音机串联谐振电路中，C=150pF，L=250μH，求该电路发生谐振的频率。解:因为所以有本文档共77页；当前第51页；编辑于星期一\18点12分例6-2

RLC串联电路中，已知

L=500μH，R=10Ω，

f=1000kHz，C在12~290pF间可调，求C调到何值时电路发生谐振。解:因为有答：当C调到50.7pF时电路发生谐振。本文档共77页；当前第52页；编辑于星期一\18点12分三、串联谐振电路的基本特征2.电路的电抗为零，感抗与容抗相等并等于电路的特性阻抗1.电路阻抗最小,且为纯电阻3.当电源电压一定时，谐振电流最大本文档共77页；当前第53页；编辑于星期一\18点12分4.当品质因数此时5.无功功率为零，电源供给的能量全部消耗在电阻上。电感电压和电容电压远远超过电源电压一般情况下:Q1电压谐振本文档共77页；当前第54页；编辑于星期一\18点12分定义品质因数

讨论定义特性阻抗谐振时的感抗、容抗Q物理意义

在谐振状态下,若R>XL、R>XC

，Q则体现了UC或UL比U高出的倍数。本文档共77页；当前第55页；编辑于星期一\18点12分

例6-3图示RLC串联电路，已知R=9.4

，L=30H

，C=211pF，电源电压U=0.1mV。求电路发生谐振时的谐振频率f0

，回路的特性阻抗

和品质因数Q及电容上的电压UC0。

电路的谐振频率解:回路的特性阻抗电路的品质因数电容电压UC0=QU=40×0.1mV=4mV本文档共77页；当前第56页；编辑于星期一\18点12分4.2并联谐振电路iCiRL+uS

-iC

R

L

一、谐振条件虚部=0，则、同相谐振条件本文档共77页；当前第57页；编辑于星期一\18点12分谐振角频率谐振频率R很小R很小如果，0实数．电路可能谐振，0虚数．电路不可能谐振本文档共77页；当前第58页；编辑于星期一\18点12分二、并联谐振电路的基本特征iCiRL+u-iC

R

L

1.谐振时，回路与

同相。当R<<0L

IC=U0C而总电流与电压同相位当R<<0L，，得IL≈IC

>>I0

，电感线圈与电容并联，谐振时，IL≈IC

>>I0

线圈电阻很小本文档共77页；当前第59页；编辑于星期一\18点12分2.谐振时，回路导纳最小且为纯电导在R<<

0L条件下，3.并联谐振时，电路的特性阻抗与串谐一样4.当品质因数此时R<<

0L与Q1同含义电感电流和电容电流远远超过总电流电流谐振回路阻抗最大本文档共77页；当前第60页；编辑于星期一\18点12分5.若电源为电流源注意：由和推出iCiRL+u-iC

R

L

+u-iL

C

本文档共77页；当前第61页；编辑于星期一\18点12分例6-4线圈与电容器并联电路，已知线圈的电阻R=10，电感L=0.127mH，电容C=200pF，谐振时总电流I0=0.2mA。求：（1）电路的谐振频率f0和谐振阻抗Z0，（2）电感支路和电容支路的电流IL0

、IC0。

谐振回路的品质因数解:因Q

1，有电路的谐振阻抗=Q2R=802×10=64000=64k

电感支路和电容支路的电流IL0

、IC0

IL0

≈IC0=QI0=80×0.2mA=16mA本文档共77页；当前第62页；编辑于星期一\18点12分

例6-5收音机的中频放大耦合电路是一个线圈与电容器并联谐振回路，其谐振频率为465kHz,电容C=200pF，回路的品质因数Q=100。求线圈的电感L和电阻R

。

因为Q

1，所以电路的谐振频率

解:因此回路谐振时的电感和电阻分别为

H=0.578×10-3H

=17

本文档共77页；当前第63页；编辑于星期一\18点12分1.在含有电抗元件的电路中，当端口电压与电流同相时，电路发生谐振。小结2.串联谐振电路品质因数特性阻抗（电压谐振）▪串谐特征▪谐振条件▪谐振频率阻抗最小

Z0=Zmin=R；电流最大I0=Imax；电压UL0=UC0=QU，U=UR本文档共77页；当前第64页；编辑于星期一\18点12分3.并联谐振电路品质因数特性阻抗（电流谐振）▪谐振条件▪谐振频率电感线圈并联电容且满足R<<0L时：▪并谐特征阻抗最大

Z0=Zmax=；对电流源电压最大U0=Umax；电流

IL0=IC0=QI本文档共77页；当前第65页；编辑于星期一\18点12分4.3谐振电路的频率特性

频率特性是指电路中的电压、电流、阻抗或导纳及阻抗角或导纳角等各量随频率变化的关系。

一、串联谐振电路的频率特性ωLXZ

YZ,Y,XR0ωR-L-C串联电路的X-

和Z

-

曲线本文档共77页；当前第66页；编辑于星期一\18点12分▪X随变化情况当<0时，X

为负值，电路呈容性；当=0，X=0时，此时Z=R

，呈纯阻性；当>0时，X

为正值，电路呈感性。ωLXZ

YZ,Y,XR0ω▪Z随变化情况Z

随

的变化呈凹形，并在

=0

时有最小值。本文档共77页；当前第67页；编辑于星期一\18点12分1.幅频特性和相频特性幅频特性和相频特性，分别表示幅度随的变化关系和相位随的变化关系。ωω00ω0ω0阻抗的模Z

随的变化关系

阻抗角随的变化关系

本文档共77页；当前第68页；编辑于星期一\18点12分选择性：突显0附近的电流ω00ωI0电流的谐振曲线▪当偏离0时，电流下降，而且偏离0越远，电流下降程度越大。▪当

=0时

，电流最大本文档共77页；当前第69页；编辑于星期一\18点12分

2.选择性与通频带

整理后得结论：选择性与品质因数Q有关，品质因数Q越大，曲线越尖锐，选择性越好。

通用电流谐振曲线1Q=1Q=10Q=100ω/ω0I/I01本文档共77页；当前第70页；编辑于星期一\18点12分A1A20.707f1f0

f2f0I/I0B1是回路电流I的频率范围。通频带通频带

▪f1为下边界频率▪f2为上边界频率B=f2-f1=结论：通频带B与品质因数Q成反比。

Q值越高，B越窄；反之，Q值越低，B越宽。