电工电子教案

第一章直流电路第一节电路及基本物理量一、电路的及电路图导入：（先在黑板上画一手电筒电路的示意图如1（a））图1手电筒电路手电筒大家都很熟悉，由电池、开关、灯泡、导线四部分构成。电池给灯泡供电，但只有在开关闭合的前提下，才会发亮。因此电池相称于电源，灯泡是供电的对象，称为负载，开关决定着灯亮与灭，因此开关便是控制元件，导线连接整个电路，使其为一闭合回路。电源、负载、控制元件、回路为构成电路的四要素。因此手电筒电路的电路模型如图1（c）。1、电路构成的四要素：（1）电源（2）负载（3）控制元件（4）回路2、电路的作用：（1）能量的传播和转换。如手电筒电路，灯泡发光，电池能转换为光能和热能。（2）信号的传递和处理。如扩音机电路，如图（b），放大器用来放大电信号，而后传递到扬声器，把电信号还原为语言或音乐，实现“声-电-声”的放大、传播和转换作用。二、电路中的几种基本物理量1、电流（a）定义：由电荷（带电粒子）有规则的定向运动而形成。若在1秒内通过导体横截面的电子所带的电荷数为1库仑（1C），则导体中的电流为1安培（1A）。(b)电流的单位：安培，缩写为安，符号为A。其他尚有uA、mA等。1uA=10-3mA=10-6(3)电流的方向规定正电荷运动的方向为电流的方向。在计算和分析时，可先选择一种参照方向，再根据计算成果来鉴别电流的方向。若计算得到的电流值是正值，则阐明电流的实际方向和参照方向一致；反之亦然。（参照方向可先任意确定）电流的参照方向表达措施：（1）标“+”“-”表达，如图2（a）示；（2）箭头表达，如图2（b）表达。图（a）图（b）图22、电压(a)定义：电荷的电势差在电学名词中称为电压。符号为U。电压定义为单位正电荷（Q），在电场力作用下，沿外电路从一点移到另一点所做的功。功的单位为焦耳（J），电荷的单位为库仑（C）。(b)电压的单位：伏特，符号为V。此外尚有KV，mV等。1mV=10-3V=10-6KV例1假如移动10C的电荷需要消耗50J的能量，求电压是多少？解：由此可见，电场力做功越多，电压就越大，因此电压是衡量电场力移动电荷做功本领大小的物理量。(c)方向：规定为由高电位端指向低电位端。（可结合水流来对比讲解）在计算和分析时，可先选择一种参照方向，再根据计算成果来鉴定。若计算得到的电压值是正值，则阐明电压的实际方向和参照方向一致；反之亦然。（参照方向是可由自己任意假定的）电压的参照方向表达措施：（1）标“+”“-”表达，如下图4（a）示；（2）箭头表达，如下图4（b）表达。图（a）图（b）图4电压方向的表达3、电位(a)定义：电路中某点的电位是这一点与参照点之间的电压。或者说电路中某两点之间的电压等于这两点之间的电位差。即UAB=VA-VBVA、VB分别代表A、B点的电位。单位为伏特（V）。注意：电位与参照点有关，是个相对值。参照点不一样，电位的值也不一样，电位随参照点的变化而变化。而电压是个绝对值，与参照点无关。4、电动势（a）定义：电动势:电源力将单位正电荷从电源的负极移到正极所作的功。E=W/q符号E，单位V(b)电动势的方向：规定为电源力推进正电荷运动的方向，即从负极指向正极的方向，也就是电位升高的方向。(c)电动势的符号和方向表达可见其方向和电压方向是刚好相反的，而数值上U=E。电动势描述的是电源内部电源力克服电场力把正电荷从低电位推到高电位的正极所做的功，是其他形式能量转换为电能的过程。电压描述的是电源外部的负载电路中（外电路）电场力推进正电荷从高电位移到低电位，同步克服负载中的阻力所做的功，是电能转换为其他形式能量的过程。5、电阻（a）定义：阻碍电流（或电荷）流动的物质能力。(b)电阻的单位：电阻的符号为R，单位是欧姆，用希腊字母Ω来表达。第二节欧姆定律及其应用部分电路欧姆定律部分电路欧姆定律的内容是：在不包括电源的电路中，导体中通过的电流与这段导体两端的电压成正比，与导体的电阻成反比，即例1已知R=3，应用欧姆定律对图2电路列出式子，并求电流I。图2解：欧姆定律：流过电阻的电流与电阻两端的电压成正比。当电压和电流的参照方向一致时：U=IR当电压和电流的参照方向相反时：U=-IR因此，在图(a)中可见，电流与电压的参照方向一致，因此在图(b)中：电压与电流参照方向相反，因此在图(c)中：电压与电流参照方向相反，因此在图(d)中：电流与电压的参照方向一致，因此全电路欧姆定律全电路欧姆定律的内容是：在全电路中，电流与电源的电动势成正比，与整个电路的内外电阻之和成反比。由右图可得例2已知电路如图4，电动势E=6V，Ro=1KΩ，负载R=5KΩ，求负载两端电压UR？解：I=E/（Ro+R）=6/（1+5）=1mAU=IR=1*5=5V三、电路的三种工作状态简朴直流电路如图1：图1其中，E为电动势，U为端电压，Ro为电源的内阻，R为负载电阻。开关是执行元件，导线将电源、负载和开关连成回路。（一）有载工作状态图1中，当开关K闭合时，接通电源和负载，电源向负载提供电能，负载消耗电能，这种状态就是电路的有载工作状态。根据欧姆定律，电路中的电流为负载电阻两端的电压为因此U=E-IRO负载电阻越小，电流越大。电流越大，电源两端电压越小。（二）开路工作状态（空载）开关断开，电源没有向负载供电，此时称电路处在开路（空载）状态。此时I=0,这时电源的端电压称为开路电压或空载电压U0，显然电路开路时，电源两端的电压U=E=Uo即电路开路时的特性有：I=0U=Uo=E（三）短路工作状态当电源的两端c,d两点之间直接被一条导线连接或由于某种原因被连在一起时，电路处在短路状态。此时R=0,U=0,E=IsRo，即电源的电动势所有降在内阻上。这时电源输出的短路电流IS很大。IS=E/Ro由于短路电流IS远不小于正常输出电流，电源能量所有消耗在它的内阻上，会导致电源损坏，这是不容许的。因此常在电路中接入熔断器或自动断路器，起保护作用。因此，短路时电路的特性有：U=0I=Is=E/Ro短路是一种严重事故，常常是由于绝缘损坏或接线不慎引起，有时由于疏忽将不该导通的线路接通了，从而导致了短路引起毁坏现象，因此应当常常检查电气设备和线路的绝缘状况。有时根据工作需要将电路的某一部分或某一元件的两端用导线连接起来，这种局部短路的状况就不一定是事故了。例如；为了测量电路电流而串入电流表，但不需要测量时，为了保护电流表，可用闭合开关的措施，将电流表“短路”。如图2图2一般为了把这种人为安排的有用短路与事故短路辨别开来，常将有用短路称为“短接”，如用万用表欧姆调零的时候，将红、黑两表笔短接。例1电路如图3，已知R1=2.6Ω，R2=5.5Ω。当开关S1闭合，S2断开时，安培计读数为2A；当开关S1断开，S2闭合时，安培计读数为1A，试求E和Ro。图3解：（1）当开关S1闭合，S2断开时，电路如图3（a）此时，I1=E/（Ro+R1）图3（a）图3（b）（2）当开关S1断开，S2闭合时，电路如图3（b），此时，I2=E/（Ro+R2）联立（1）（2）方程组，解得：Ro=（I2R2-I1R1）/（I1-I2）=0.3Ω因此，E=I1（Ro+R1）=5.8V或E=I2（Ro+R2）=5.8V第三节电阻的串联、并联及其应用一、电阻的串联：1、定义：在串联电路中，各个电阻首尾相接成一串，只有一条电流通道。如图1所示。图图1电阻的串联由图可见：串联电路的两点之间只有一条电流通路，因此通过每个电阻的电流是同样的。2、串联电路的识别无论图中的电阻怎样分布，只要两点之间只有一种电流通道，那么两点之间的电阻就是串联的。3、串联电路中的电流由试验项目1所得数据分析可知，I=I1=I2，因此在串联电路中，电流到处相等。4、串联电路的总电阻分析试验项目2所测数据可得，R=R1+R2，因此串联电路中各个串联电阻可以等效为一种总电阻。即：串联电路的总电阻等于电路中各个串联电阻阻值的总和。串联电阻公式：等阻值电阻的串联公式：5、分压公式图1电路，根据欧姆定律可推导出R1，R2上的电压分别为：U1=IR1=[U/（R1+R2）]*R1=[R1/（R1+R2）]*UU2=IR2=[U/（R1+R2）]*R1=[R2/（R1+R2）]*U该公式可以推广到多种电阻串联的电路，即：串联电路中任意电阻或电阻组合上的电压降，等于该电阻值占总电阻的比例和电源电压的乘积。例1有一伏特计，其量程为50V，内阻为。今欲使其量程扩大到300V，问还需串联多大电阻的分压器？解：根据分压公式可得：即：二、电阻的并联1、定义：两个或两个以上的电阻各自连接在两个相似的节点上，则称它们是互相并联的。并联电路提供一种以上的电流通路。2、并联电路的识别图图4有两条并联通路的电路识别并联电路的原则：假如两个独立的节点之间有一条以上的电路通路（支路），且两点之间的电压通过每个支路，则此两点之间是并联电路。并联电路的电压由试验项目6所得数据分析可知，U=U1=U2，即各个并联支路（电阻）上的电压相等。4、并联电路的电流由试验项目4所得数据分析可知，I=I1+I2，即电路中的总电流等于各支路分电流之和。总电流分派到每个并联电阻中的电流值是和电阻值成反比的。5、并联电路的总电阻由试验项目6所得数据分析可知，当两个电阻并联连接时，电路的总电阻会减少。并联电路中的总电阻总是低于并联支路中最小的电阻阻值。三者之间有这样的关系：即：该公式可以推广为多种电阻并联的电路。即：6、分流公式图1电路，根据欧姆定律可推导出流过R1，R2上的电流分别为：I1=U/R1=IR/R1=[R2/（R1+R2）]*II2=U/R2=IR/R2=[R1/（R1+R2）]*I该公式可以推广到多种电阻并联的电路。例2有一磁电式安培计，当使用分流器时，表头的满标值电流为5mA。表头电阻为20。今欲使其量程（满标值）为1A，问分流的电阻应为多大？解：根据分流公式，可得：即：分流电阻为：三、混联电路1、定义：串并联电路是包括串联连接和并联连接元件的组合，既有持续的串联电流通道，又有“支路型”并联电流通道，如图6所示。图6分析图6中各电阻的关系：R2、R3首、尾各自连接在相似节点上，因此两个电阻之间的关系为并联，可等效为一种电阻R23=R2∥R3；R1又和R2∥R3首尾相连，因此它们之间的关系为串联，故总电阻为R=R1+R23。第四节电功与电功率一、电功与电功率①电功，即电流所做的功。如电流通过电动机，电动机带动其他机器运转而做功。电流做功的多少，就是能量转换的度量。W=qU=UIt②电功率，指的是单位时间内电流所做的功。是描述电流做功快慢的物理量。一般所谓的用电设备容量，都是指其电功率的大小，它表达该用电设备做功的本领，其数学体现式为：P=W/t=UI对电阻来说，由欧姆定律可得电阻上消耗的电功率为：P=U2/R=I2*R直流电路中电路的总功率等于各个电阻的功率之和。电阻的功率是很重要的，由于电阻的额定功率必须足够高，用于满足电路的预期功率。二、电流的热效应电流通过导体时，导体的温度会升高。这是由于导体吸取电能转换为热能的缘故，这种现象叫做电流的热效应。Q=I2Rt单位为焦耳（J）。如白炽灯、电烙铁、电饭锅等电器都是使用电流热效应原理工作的。不过，对于不是以发热为目的的电力设备，电流通过导体发出热量，不仅导致能量的损耗，严重时也许导致设备的损坏。三、电气设备的额定值额定值是制造厂为了使产品能在给定的工作条件下正常运行而规定的正常容许值。这个容许值重要指的是电压、电流、功率的容许值，其他尚有工作温度之类的。若使用时，超过额定值，则会损坏电气设备；若使用时电压和电流远低于额定值，则又得不到正常合理的工作状况，并且也不能充足运用设备的能力。因此我们在使用时，一定要充足考虑额定数据。额定电压用UN表达；额定电流用IN表达，额定功率用PN表达。一般电气设备或元件的额定值标在名牌上或写在阐明书上。例如：一电烙铁，标有220V，45W，那么也就是说它的额定电压是220V，就不能接到380V的电压上。例2如图5所示，判断每个电阻的标称额定功率（W）与否满足实际功率。假如额定值不够，求出规定的最小额定值是多少？解：首先求出总电阻：接着计算电流：然后，计算每个电阻的功率：图5没有足够的额定值，两个电阻的实际功率都超过了。假如合上开关，它们将被烧毁，应当用1W的电阻替代。例3有一220V、60W的电灯，其接在220V的直流电源上，试求通过电灯的电流和电灯电阻。假如每晚用3小时，则一种月消耗多少电能？解：I=P/U=60/220=0.273AR=U/I=220/0.273=806电阻也可用下式计算：R=P/I2或R=U2/P。一种月消耗的电能也就是所做的功为：W=Pt=60×3×30=0.06×90=5.4kW·h功的单位也可用KW·h来表达，俗称“度”。第五节基尔霍夫定律一、概述问题：简朴电路是指可以用元件的串、并联加以化简求解的电路，复杂电路是指不能用元件的串、并联化简得以求解的电路，如下图所示电路。图1引入正题：处理这一类问题可以用基尔霍夫定律，基尔霍夫定律有两部分，分别是基尔霍夫电流定律——论述节点电流之间的关系；基尔霍夫电压定律——论述回路电压之间的关系。通过基尔霍夫电流、电压定律，针对上述电路中的节点和回路分别列出方程，再对方程加以求解，就可以处理上面提出来的问题。为了论述以便，先对节点、支路、回路三个概念作一下解释。支路——无分支的一段电路，支路中各处电流相等，称为支路电流。节点——三条或三条以上支路的连接点。回路——由一条或多条支路所构成的闭合电路。基尔霍夫第一定律对节点电流关系进行分析先通过提问，请同学们回答从他们的测试成果中获得什么发现，提问2-3人。I1+I2=I3或改写为I1+I2-I3=0=>∑I=0即表达：在任一瞬间，一种节点上电流的代数和恒等于零。（分析：先确定电流的正方向，假如规定正方向向着节点的电流取正号，那么背着节点的电流就取负号）为何？由于电荷在电路中任何一点均不能堆积，这是由电流的持续性所决定。得出结论：基尔霍夫电流定律（KCL）：在任一瞬间，流向某一节点的电流之和等于流出该节点的电流之和。∑I入=∑I出1、基尔霍夫电流定律可扩展应用于任一闭合面。结论：在任一瞬间，通过任一闭合面电流的代数和也恒等于零。基尔霍夫定律一般应用于节点。但对于图2中由三个电阻三角形连接所构成的电路，我们给它在外面画一种虚线圆圈；这个虚线圆圈就引成了一种闭合面。我们可以把闭合面当作一种“广义节点”，基尔霍夫电流定律同样合用于广义节点。我们也可以用基尔霍夫电流定律，写出A、B、C三个节点的电流关系，从而推导出流入闭合面的电流关系：根据基尔霍夫电流定律有：IA=IAB-ICAIB=IBC-IABIC=ICA-IBC把上列三式相加即得IA+IB+IC=0=>∑I=0图2即，任一瞬间，通过任一闭合面的电流的代数和也恒等于零。三、基尔霍夫第二定律提问2-3人，请同学们回答从他们的测试成果中发现了什么。从左回路看，沿顺时针方向，与否有Uab+Ubc+Uca=0=>∑U=0从右回路看，沿顺时针方向与否有Uad+Udb+Uba=0=>∑U=0把U用E来替代，因从数值上有U=E左回路式子可写成Uab+Ubc-E=0=>Uab+Ubc=E=>∑E=∑（IR）（因Uca沿顺时针方向是电压下降方向，而E沿这个方向是电压上升，因此E前面要加“--”号）即在任一回路循行方向上，回路中的电动势的代数和等于电阻上电压降的代数和。首先，假设电流的正方向与回路循行方向，对于式∑E=∑（IR），凡电流方向与回路循行方向相似时，取正，相反时，取负。电动势的正方向与所选回路循行方向一致者，取正号，相反者，取负号。得出结论：基尔霍夫电压定律（KVL）：在任一瞬间，沿任一回路循行方向，回路中各段电压的代数和恒等于零。原因：电路中任意一点的瞬时电位具有单值性（同一点同一时间不也许有两个电位值）四、支路电流法运用支路电流法解题的环节：（1）任意标定各支路电流的参照方向和网孔绕行方向。（2）用基尔霍夫电流定律列出节点电流方程。有n个节点，就可以列出n-1个独立电流方程。（3）用基尔霍夫电压定律列出L=b-（n-1）个网孔方程。阐明：L指的是网孔数，b指是支路数，n指的是节点数。（4）代入已知数据求解方程组，确定各支路电流及方向。例1试用支路电流法求图1中的两台直流发电机并联电路中的负载电流I及每台发电机的输出电流I1、和I2。已知：R1=1Ω，R2=0.6Ω，R=24Ω，E1=130V，E2=117V。解：（1）假设各支路电流的参照方向和网孔绕行方向如图示。图1（2）根据KCL，列节点电流方程该电路有A、B两个节点，故只能列一种节点电流方程。对于节点A有：I1+I2=I①（3）列网孔电压方程该电路中共有二个网孔，分别对左、右两个网孔列电压方程：I1R1-I2R2+E2-E1=0②（沿回路循行方向的电压降之和为零，假如在IR+I2R2-E2=0③该循行方向上电压升高则取负号）（4）联立方程①②③，代入已知条件，可得：-I1-I2+I=0I1-0.6I2=130-1170.6I2+24I=117解得各支路电流为：I1=10AI2=-5AI=5A例2用支路电流法列出如图2电路中各支路电流的方程。（已知恒流源IS所在支路电流是已知的）解：由电路图可见该电路中有一恒流源支路，且其大小是已知的，因此在解题的时候只需要考虑其他两条未知支路的电流即可。（1）假设流过R1、R2的电流方向及网孔绕行方向如图示。（2）列节点电流方程：I1+I2=IS（3）列网孔电压方程I2R2+E-I1R1=0联立以上两个方程，代入数据即可求得。图2（象这种具有一种已知支路电流的电路就可以少列一种方程）例3试用支路电流法求解如图3电路中各支路电流，列出方程。（P1919-13题）图3解：各支路电流、网孔绕行方向如图3示。列KCL、KVL定律，得：I1+I2+10=IE2-I2R2+I1R1-E1=0IRL+I2R2-E2=0第二章磁与电磁第一节电流的磁场一．磁场的基本物理量1．磁感应强度B磁感应强度是用来描述磁场内某点磁场强弱和方向的物理量，是一种矢量。它与电流（电流产生磁场）之间的方向关系满足右手螺旋定则，其大小可用通电导体在磁场中某点受到的电磁力与导体中的电流和导体的有效长度的乘积的比值，来表达该点磁场的性质，并称作该点磁感应强度B。其数学式为：在SI制中，B的单位是特斯拉，简称特（T）；此前也常用电磁制单位高斯（Gs）。两者的关系是 1T=104Gs假如磁场内各点磁感应强度B的大小相等，方向相似，则称为均匀磁场。在均匀磁场中，B的大小可用通过垂直于磁场方向的单位截面上的磁力线来表达。由上式可知，一载流导体在磁场中受电磁力气作用，如图3-1所示。电磁力的大小F与磁感应强度B、电流I、垂直于磁场的导体有效长度L成正比。其数学式为 （2-1）式中，为磁场与导体的夹角；B、F、I三者的方向由左手定则确定。若，则 （2-2）2．磁通 磁感应强度B（假如不是均匀磁场，则取B的平均值）与垂直于磁场方向的面积S乘积称为该面积的磁通，即 （2-3） 可见，磁感应强度在数值上可以当作为与磁场方向相垂直的单位面积所通过的磁通，故又称为磁通密度。 在SI制中，的单位是韦伯，简称韦（Wb）；在工程上有时用电磁制单位麦克斯韦（Mx）。两者的关系是 1Wb=108Mx3．磁导率μ磁导率μ是表达磁场媒质磁性的物理量，也就是用来衡量物质导磁能力的物理量。它与磁场强度的乘积就等于磁感应强度，即 （2-4）直导体通电后，在周围产生磁场，在导体附近点处的磁感应强度与导体中的电流、点所处的空间几何位置及磁介质的磁导率有关。其数学式为 磁场内某一点的磁场强度H只与电流大小以及该点的几何位置有关，而与磁场媒质的磁性（）无关，就是说在一定电流值下，同一点的磁场强度不因磁场媒质的不一样而有异。但磁感应强度是与磁场媒质的磁性有关的。当线圈内的媒质不一样步，则磁导率不一样，在同样电流下，同一点的磁感应强度的大小就不一样，线圈内的磁通也就不一样了。自然界的物质，就导磁性能而言，可分为铁磁物质()和非铁磁物质()两大类。非铁磁物质和空气的磁导率与真空磁导率很靠近，H/m。任意一种物质磁导率和真空的磁导率的比值，称为该物质的相对磁导率，即 （2—5）在SI制中，单位是亨/米（H/m）上式表达相对磁导率就是当磁场媒质是某种物质时某点的磁感应强度与在同样电流值下在真空中该点的磁感应强度之比所得的倍数。4．磁场强度 磁场强度是计算磁场时所引用的一种物理量，也是矢量。磁场内某点的磁场强度的大小等于该点磁感应强度除以该点的磁导率，即 （2-6）式中，的单位是安每米（A/m）上式是安培环路定律（或称为全电流定律）的数学表达式。它是计算磁路的基本公式。X点的磁场强度为 （2-7） 由式（2-7）可知，磁场强度的大小取决于电流的大小、载流导体的形状及几何位置，而与磁介质无关。2．磁性物质的分类按磁化特性的不一样，铁磁性材料可以提成三种类型。1）．软磁材料具有较小的矫顽力，磁滞回线较窄。一般用来制造电机、电器及变压器等的铁心。常用的有铸铁、硅钢、坡莫合金及铁氧体等。铁氧体在电子技术中应用也很广泛，可做计算机的磁心，磁鼓以及录音机的磁带、磁头。2）．硬磁性材料——永磁材料具有较大的矫顽力，磁滞回线较宽。一般用来制造永久磁铁。常用的有碳钢、钴钢及铁镍铝钴合金等。3）．矩磁材料具有较小的矫顽力和较大的剩磁，磁滞回线靠近矩形，稳定性也良好。在计算机和控制系统中可用作记忆元件、开关元件和逻辑元件。常用的有镁锰铁氧体及1J51型铁镍合金。三．磁路基本定律为了使较小的励磁电流产生足够大的磁通（或磁感应强度），在电机、变压器及多种铁磁元件中常用磁性材料做成一定形状的铁心。由于铁心的磁导率比周围空气或其他物质的磁导率高得多，因此磁通的绝大部分通过铁心而形成一种闭合通路。这种人为导致的磁通途径，称为磁路。1．安培环路定律（全电流定律）在磁路中，沿任意闭合途径，磁场强度的线积分等于与该闭合途径交链的电流的代数和。即：（2-8）计算电流代数和时，与绕行方向符合右手螺旋定则的电流取正号，反之取负号。若闭合回路上各点的磁场强度相等且其方向与闭合回路的切线方向一致，则：式中N为线圈匝数。总结：1、磁场的基本物理量磁感应强度B：是用来描述磁场内某点磁场强弱和方向的物理量，是一种矢量。它的方向由右手螺旋定则确定，其大小可用来衡量。磁通：磁场中垂直穿过某截面S的磁感线总数，即 磁导率μ：表达物质导磁能力的物理量。非铁磁物质和空气的磁导率与真空磁导率很靠近，H/m。铁磁物质的磁导率很大，且不是常数。相对磁导率为。磁场强度H：表达励磁电流在空间产生的磁化力的矢量物理量。它与磁感应强度之间的关系为，这是反应磁性材料的磁化性能的基本公式。2．磁性材料具有高导磁性、磁饱和性、磁滞性。磁滞会产生损耗并导致铁心发热。 第三章正弦交流电路第一节交流电的基本概念一、交流电交流电作为能源的一种，得到广泛应用,正弦交流电轻易产生，并能用变压器变化电压，便于输送和使用,且交流电机构造简朴、工作可靠、经济性好。提问：1、电的种类大体分为哪三种？平常家庭用电最多是哪一种电？注：(a)直流电(b)交流电(c)脉冲电电流波形图正弦交流电：但凡随时间按正弦规律变化的电压、电流或电动势都叫做正弦交流电。二、表征正弦交流电的三要素相位差：交流电路中，常常要进行两个同频率正弦量的相位比较，两个同频率的正弦量的相位之差称为相位差，用表达。如电压、电流相位比较a.若=0，表明u=i，则u与i同步抵达正（或负）最大值，也同步到达零，我们称它们是同相位，简称同相b.若=180，则称它们的相位相反，简称反相c.若0，表明ui，则u滞后于i（或i超前于u）一种相位角两正弦量同相位和反相位波形有关概念：相位：在正弦交流电体现式中，是正弦交流电随时间变化的（电）角度称为该正弦交流电的相位角，简称相位。它是表达正弦交流电的物理量，单位是rad（弧度）。初相：t=0时的相位角称为初相，它反应了对一种正弦量所取的计时起点。=4\*GB3④同步我们在示波器上可以看到波形反复出现，我们将出现一种完整波形所需时间称为周期。确切描述：周期：正弦量变化一周所需时间为周期，用T表达单位为（s）。有关概念：频率：正弦量在1s内变化的周期数为频率，用f表达单位频率（Hz）f=1/T…………………....=1\*GB2⑴角频率：正弦交流电变化一种周期相称于正弦函数变化2π弧度，因此正弦量变化的快慢也可用角频率ω表达。它指的是正弦量变化的快慢也可用角频率ω表达，单位：rad/s。ω=2π/T=2πf…………….（2）=5\*GB3⑤从波形上任意时刻都对应一种不一样的数值，我们称为瞬时值。瞬时值中的最大数值，称为最大值（幅值）。确切描述：根据试验波形，正弦交流电我们可以用正弦函数体现式表达为：瞬时值：i描述的是任一瞬间的电流值，称为瞬时值，以小写字母表达。最大值：Im交流电流瞬时中的最大数值，称为最大值（幅值），以大写字母带下标m(max)表达。（不能反应交流电做功的能力，于是引入有效值的概念。）有关概念：有效值：假如交流电和直流电分别通过同一电阻，两者在相似时间内消耗的电能相等，即产生的热量相等时，则此直流电的数值就叫做交流电的有效值。理论和试验均可证明，正弦交流电压、电流、电动势的有效值与最大值之间的关系为：从以上的分析可以看出，交流电不一样于直流电。它的大小和方向是随时间不停变化的，并且同一电流流过不一样类型的负载时，负载上电压会不一样，有相位差，并且其计算不一样于直流电。我们可以得出正弦量的特性表目前变化的快慢、数值的大小及时间上的先后三个方面，他们分别有频率（或周期）、幅值（或有效值）或初相来确定。因此正弦量的三要素指的就是频率、幅值和初相。四、归纳1.正弦交流电的周期、频率、角频率概念。描述正弦量变化快慢的量有周期、频率和角频率。频率、周期、角频率三个量都阐明正弦交流电变化快慢的同一物理实质的。2、瞬时值、最大值、有效值描述正弦量“大小”的量有瞬时值、最大值、有效值。理论和试验均可证明，正弦交流电压、电流、电动势的有效值与最大值之间的关系为：正弦交流电的相位、初相和相位差描述正弦量在时间轴上“先后”的量有相位、初相和相位差。举例例1：某正弦电压的有效值U=220V，初相u=30；某正弦电流的有效值I=10A，初相i=-60。它们的频率均为50Hz。试分别写出电压和电流的瞬时值体现式，并画出它们的波形。电压的最大值为Um=U=220=310V电流的最大值Im=10=14.1A电压的瞬时值体现式为电流的瞬时值体现式为例1的波形第二节正弦交流电的三种表达措施一、正弦交流电相量表达法：正弦交流电的表达措施有三角函数法、波形图法及相量表达法三种措施:三角函数法：i=Imsin(t+)，（回忆前面内容）波形图法如下图所示：交流电波形图3、相量表达法：前面两种措施进行正弦量的运算十分不便，于是引入了相量表达法，简称相量法。下面先讨论一下什么叫做旋转矢量：从原点出发做一有向线段，令它的长度等于正弦量的最大值Im，与水平轴的夹角等于正弦量的初相位，并以等于正弦量角频率的角速度逆时针旋转，则在任一瞬间，该有向线段在纵轴上的数值就等于该正弦量的瞬时值Imsin(t+)。这样的有向线段叫做旋转矢量。一般状况下，只用有向线段的初始位置（t=0的位置）来表达正弦量，即把有向线段的长度表达为正弦量的大小，把有向线段与横轴正向的夹角表达为正弦量的初相，这种表达正弦量的措施，叫做相量法。4、学习相量表达法时要注意的几种问题：（1）相量是表达正弦量的复数，在正弦量的大写字母上打“”表达。（2）只有同频率的正弦量才能画在同一相量图上（3）表达正弦量的相量有两种形式：相量图和相量式(复数式)。如：i=Imsin(t+)的相量式为是电流的幅值相量，是电流的有效值相量(4)相量只是表达正弦量，而不是等于正弦量（5）相量图的画法=1\*GB3①有向线段长度等于正弦量的最大值Im=2\*GB3②与水平轴的夹角等于正弦量的初相位举例阐明正弦量相量表达及计算措施例1、已知电压、电流、电动势为

u=220sin(t-/6)V，i=10sin(t+/6)A，e=110sin(t+/3)V，试写出他们的相量，并作出有效值相量图解：已知Um=220V，Im=10A，Em=110V，u=-/6，i=/6，e=/3（1）求出各自对应的有效值（2）求出各自的有效值相量用直角坐标式表达用极坐标式表达用指数式表达作出相量图如下图所示练习：，。写出表达1和2的有效值相量。解：1=100/60°V2=50/-60°V例2:已知1=100sinA，2=100sin(-120°)A，试用相量法求1+2。解：1=100/0°A2=100/-120°A根据平行四边形法则：60°120°60°120°得：1+2=100/0°+100/-120°=100/-60°A1+2=100sin(-60°)A例2、已知图3.13(a)所示电路中,i1=8sin(t+60)A，i2=3sin(t-30)A，试求总电流i的有效值及瞬时值体现式。（a）电路图(b)相量图解：先将正弦电流i1和i2用有效值相量来表达，分别为1=860A2=3-30A（1）用相量图求解画出电流i1、i2的相量1、2，如图(b)所示，然后用平行四边形法则求出总电流i的相量。由于1与2的夹角为90，故这就是总电流i的有效值。相量与横轴的夹角就是i的初相角。==23.1因此总电流的瞬时体现式为i=10sin(t+23.1)A第三节单相交流电路一、纯电阻电路：对于纯电阻电路，电路中只有电阻，电阻上的电流和电压关系由欧姆定律来决定。电压与电流的关系设为参照正弦量，则其相量形式为得纯电阻电路中电压与电流的关系为：a、大小关系：b、相位关系在纯电阻元件的交流电路中，电流和电压是同频率和同相位的正弦量。2、电路中的功率瞬时功率：p=ui=Umsinωt·Imsinωt=UI-UIcos2ωt由上式可以看出电阻所吸取的功率在任一瞬时总是不小于零的，阐明电阻是耗能元件。有功功率：瞬时功率无实用意义，一般所说的功率是指一种周期内电路所消耗（吸取）功率的平均值，称为平均功率或有功功率，简称功率，用P表达。P=UI=I2R=综上所述，电阻电路中的电压与电流的关系可用相量形式的欧姆定律来表达，电阻消耗的功率与直流电路有相似的公式，即P=UI=I2R=。例1在纯电阻电路中，已知，R=10，求：（1）电阻两端电压的瞬时值体现式；

（2）用相量表达电流和电压，并作出相量图；（3）求有功功率。解：（1）已知I=22A，R=10，因此，U=IR=220V由于纯电阻电路电压与电流同相位，因此，（2）用相量表达电流和电压：相量图如右：（3）有功功率：P=UI=220×22=4840W二、纯电感和纯电容电路：纯电感电路：图2纯电感电路a、电压与电流的关系大小关系：Um=LIm=ImXLb、相位关系：电压超前电流90度分析：当交流电通过线圈时，在线圈中产生感应电动势。根据电磁感应定律，感应电动势为（负号阐明自感电动势的实际方向总是阻碍电流的变化）。当电感两端有自感电动势时，电感两端必有电压，且电压u与自感电动势e相平衡。在电动势、电压、电流三者参照方向一致的状况下，则设图2所示的电感中，有正弦电流①通过，则电感两端电压为：②从②式可看出，Um=wLIm=ImXL(其中，XL=wL，称为感抗，单位Ω)比较①和②式，可以看出电压超前电流相位90度。波形与相量图如下：2、电感电路功率：⑴瞬时功率纯电感电路的瞬时功率等于电压u和电流i瞬时值的乘积。设电流i=Imsinωt,则电压u=Umsin(ωt+900)因此p=ui=ImsinωtUmsin(ωt+900)=UIsin2ωt⑵有功功率从瞬时功率图中可以看出，瞬时功率在第一种和第三个1/4周期内为正值，它表达电感从电源中获得电能，转换为磁能储备于线圈内；在第二个和第四个1/4周期内为负值，表达电感将储备的磁场能转换为电能，随电流送回电源。由曲线图还可看出，在下个周期内，正方向和负方向曲线所包围的面积相等，它表达瞬时功率在一种周期内的平均值等于零。也就是说，在纯电感电路中，不消耗能量，而只与电源进行能量的互换。因此在一种周期内的有功功率为零，即P=0⑶无功功率纯电感电路中瞬时功率的最大值叫做无功功率，它表达线圈与电源之间能量互换规模的大小，用字母QL表达QL=IU=I2XL=U2/XL式中：QL——电路的无功功率，单位为Var（乏）；U——线圈两端电压的有效值（V）I——流过线圈电流的有效值（A）XL——线圈的感抗（Ω）例2一线圈的电感量L=0.1H，将其分别接于（1）直流；（2）交流50Hz；（3）交流1000Hz交流电路中，试分别求该电感线圈的感抗XL。解：（1）f=0XL=2fL=0（2）f=50Hz

XL=2fL=2×3.14×50×0.1=31.4（3）f=1000Hz

XL=2fL=2×3.14×1000×0.1=628由此例可见电感量一定期，频率越高，则电感对电流的阻碍作用越大，即感抗XL越大。例3在纯电感电路中，已知，L=0.01H，求（1）电压的瞬时值体现式；（2）用相量表达电流和电压，并作出相量图；（3）求有功功率和无功功率。解：（1）XL=L=1000×0.01=10，I=22A，

U=IXL=220V由于纯电感电路电压超前电流90，故（2）用相量表达电压、电流：相量图见右：（3）P=0Q=UI=220×22=4840var2、电容电路中的功率⑴瞬时功率纯电容电路中的瞬时功率等于电压u和电流i瞬时值的乘积。设电压u=Umsinωt,则电流i=Imsin(ωt+900)，因此p=ui=UmsinωtImsin(ωt+900)=UIsin2ωt⑵有功功率从瞬时功率图中可见，瞬时功率在第一种和第三个1/4周期内为正值，它表达电容器从电源中获得电能，转换为电场能储备于电容器内；在第二个和第四个1/4周期内为负值，表达电容器将储备的电场能转换为电能，随电流送回电源。它表达瞬时功率在整个周期内的平均值等于零，也就是说，在纯电容电路中，不消耗能量，而只与电源进行能量的互换。因此在一种周期内的有功功率为零。即P=0（3）无功功率与电感相似，电容与电源功率互换的最大值，称为无功功率，用QC表达，即QC=UI=I2XC=U2/XC式中：QC——电路的无功功率，单位为Var（乏）；U——线圈两端电压的有效值（V）I——流过线圈电流的有效值（A）XC——电容的容抗（Ω）例4在纯电容电路中，已知，电容C=100uF，求（1）电容器两端电压的瞬时值体现式；（2）用相量表达电压和电流，并作出向量图；（3）求有功功率和无功功率。解：（1）由于纯电容电路中电压滞后电流90度，因此（2）,(3)P=0,三、RL串联电路1、RL串联电路图分析课题《正弦交流电基本概念》试验项目2（白炽灯调光试验），从试验成果看：L=2.5H，R=1K，当U=220V，UR=191.8V，UL=107.7V。UUR+UL。UR与UL不能直接相加。这是什么原因呢？由于灯泡相称纯电阻，镇流器相称于纯电感。它们串联后我们运用交流电路的相量分析法：（a）电阻上电压与电流相量图(b)电感上电压与电流相量图(c)R、L串联电路的相量图可见：但UUR+UL。UR与UL不能直接相加，可按平行四边形法求得电源电压U，UR、UL和U构成一直角三角形，称为“电压三角形”，根据三角形的勾股定理可见：从相量图也可看出，RL串联电路中电压超前电流，其相位差为：2、R、L串联电路的阻抗关系将电压三角形的每边除以I，就得到了各阻抗之间的关系，称“阻抗三角形”，如下图所示：同样根据勾股定理可得：式中Z叫做阻抗，与电阻相似。是阻抗的模，单位是。从阻抗三角形，也可以看出电压与电流的相位差还可以表达为：3、R、L串联电路的功率关系和功率因数将电压三角形的三边乘上I，就可得到各功率之间的关系，称“功率三角形”如下图所示：从功率三角形可以得到三个功率之间的关系式：S为视在功率，其单位为V·A（伏安）其中：从功率三角形还可以得到：P=UIcosΦQ=UIsinΦ由于纯电感只消耗无功功率，而电阻性负载消耗有功功率，因此在电感性负载交流电路中，衡量电能转化成有功功率的程度用功率因数cosΦ来表达。功率因数cosΦ是供电系统的重要技术指标。无功功率表面上看是电感与电源之间互相互换的，不损耗功率。但电感在吞吐无功功率过程中的电流在线路电阻上会引起对应的损耗，因而减少无功功率（或提高功率因数）仍是提高效率的重要措施。对感性负载并联合适的电容可以提高功率因数，以提高电源设备的运用率，减少线路损耗。课堂小结：1、纯电阻电路中电压与电流的大小关系、相位关系和有功功率的大小。2、纯电感电路中电压与电流的大小关系、相位关系和有功功率、无功功率的大小。3、纯电容电路中电压与电流的大小关系、相位关系和有功功率、无功功率的大小。第四节三相交流电路一、三相交流电1.三相对称电源：指三个最大值相等，角频率相似而初相位不一样的正弦电压。若初互相差时，则称为对称三相电压。二、三相正弦电动势的产生三相发电机重要有电枢（定子）和磁极（转子）构成。三相发电机的原理如图1所示。图中UX，VY和WZ分别为三个彼此独立的绕组（即线圈）。每一种绕组有N匝。三相交流电的产生过程如下：首先给转子通入直流电以产生磁场，然后原动机带动转子转动，使定子绕组切割磁力线，定子绕组中便产生感生电动势和感应电流。由于发电机三相绕组在位置上彼此相隔120o，匝数相等，因此他们发出的三相电动势的幅值相等，频率相似，相位互差120o。这样的电动势称为对称的三相电动势。图1以uA为参照正弦量，它们的瞬时值体现式为用有效值相量表达式为：相量图为：若将一组对称三相电压作为一组电源的输出，则构成一组对称三相电源：+_A+_AXA相+_BYB相+_CZC相其波形如下图所示：特性：1、对称三相电源的三个相电压瞬时值之和为零。即：uA+uB+uC＝0或2.相序：对称三相电压抵达正（负）最大值的先后次序A→B→C→A次序；A→C→B→A逆序三、三相负载的连接1三相电源星形连接将对称三相电源各绕组的尾端X、Y、Z联在一起引出一根线，首端A、B、C各引出一根线作输出线，这种连接方式称为三相电源的星形连接。如图所示。连接在一起的点称为三相电源的中性点，用N表达，从中性点引出的线称为中性线。简称中线。当中性点接地时，中线也叫零线。三个电源首端U、V、W引出的线称为端线或相线（俗称火线）。U、V、W（A、B、C）三相用黄、绿、红三色标识；零线用黑色；地线用黄绿双色线。相电压用符号、、C表达；而端线之间的电压称为线电压，用、、表达。,,，用相量形式表达为,,。假设/0°，/-120°，/120°根据相量图得/30°=/30°同理：推得此外两相即：线电压的有效值（）是相电压有效值（）的倍，，且各线电压超前对应的相电压30°。相量如图所示。例:星形连接的对称三相电源，已知Uvw=380sin(t-90)V，试写出Uwu、Uuv、Uu、Uv、Uw的体现式解：由于Uuv超前Uvw120，Uwu滞后UVW120，因此：Uwu=380sin(t-90-120)=380sin(t-210)=380sin(t+150)VUuv=380sin(t-90+120)=380sin(t+30)V又由于线电压的有效值是相电压的倍，线电压超前对应相电压30，因此：Uu=220sintVUv=220sin(t-120)VUw=220sin(t+120)上节课我们讲述了三相交流电源电路。首先复习三相交流电源星形接法与三角形接法中线电压、相电压，线电流与相电流的关系。根据课堂状况提问若干个学生。今天我们学习三相负载的有关知识。四、三相负载的连接状况分析：（结合前面的测试成果进行分析）三相交流电路中负载的连接方式有两种:星形连接和三角形连接。负载的连接方式由负载的额定电压而定。计算对称负载的三相电路，只需计算一相即可，由于对称负载的电压电流也都是对称的，即大小相等，相位互差120。（一）星形连接星形连接的三相电路，可分为三相四线制（有中性线的）和三相三线制（无中性线的）。1、三相四线制根据右图所示，并观测表1中对称和不对称状况下的线电压、相电压的测量数据，我们可以得到负载的线电压与电源的线电压相等，负载的相电压与电源的相电压相等，且满足。负载对称状况下，测得的电流数据，我们可以发现，其相电流也是对称的，同步可以发现=0，负载不对称的状况下，虽╪0，但仍然满足；我们可以得电路的基本关系如下：电路的基本关系：（1）相电流等于对应的线电流：IL=IP（2）各相电流可提成三个单相电路分别计算，即其电压、电流相量图如下图（a）所示。若三相负载对称，即ZU=ZV=ZW时，相电流（或线电流）也对称的，如下图（b）所示。显然，在对称的状况下三相电路的计算可归结到一相来计算，即I1=IP=U/（3）负载的线电压就是电源的线电压；在对称条件下，（4）中性线电流等于三个线电流的相量和：若负载对称，则=02、三相三线制在对称系统中，中性线无电流，故可除去中性线，而成为三相三线制系统。常用的三相电动机、三相电炉等负载，在正常状况下都是对称的，都可用三相三线制供电。三相三线制只能用于对称负载。3、中性线的作用(1)负载不对称而又没有中性线时，负载的相电压就不对称。当负载的相电压不对称时，势必引起有的相电压过高，高于负载的额定电压，有的相电压过低，低于负载的额定电压。这都是不容许的。三相负载的相电压必须对称。(2)中性线的作用就在于使星形联接的不对称负载的相电压对称。当某相短路时，此外两相还能正常供电。因此，中性线(指干线)内不能接入熔断器或闸刀开关，并定期进行检查、维修。例1某一办公楼有“220V30W”的日光灯660个，日光灯功率因数为0.5，怎样接入线电压为380V的三相四线制电路？求负载对称状况下的线电流。解：660个日光灯应采用星形连接，均匀分派到三相中，每相220个日光灯并联，构成对称负载。（二）、三角形连接的负载三相负载首尾相联，其连接点与三相电源相线相接，构成三相三线制电路。电路的基本关系：1、相电压等于对应的线电压：UL=UP故不管负载对称否，负载的相电压总是对称的。若某一相负载断开，并不影响其他两相的工作。2、各相电流可提成三个单相电路分别计算：若负载对称，则相电流也是对称的。故此时只需计算一相电路。3、各线电流由两相邻相电流决定。在对称条件下，线电流是相电流的倍，且滞后于对应的相电流300。负载对称时，由相量图可看出：例2负载为三角形连接的三相三线制电路，各相负载的复阻抗Z=6+j8欧，外加线电压U1=380V，试求正常工作时负载的相电流和线电流。解：对称电路，只需计算一相即可。IP=UL/Z=38A各相阻抗|Z|=相电压与相电流的相位角为53.10三、三相功率不管负载是星形联接或是三角形联接，总的有功功率必然等于各项有功功率之和。当负载对称时，每相的有功功率是相等的。因此三相总功率为P=3PP=3UPIPcos（1）式中角是相电压UP与相电流IP之间的相位差。当对称负载是星形联接时，U1=UP,I1=IP当对称负载是三角形联接时，U1=UP,I1=IP故不管对称负载是星形联接或是三角形联接，如将上述关系代入式（1），均有

P=U1I1cos（2）应注意，上式中角仍为相电压UP与相电流IP之间的相位差。式（1）和式（2）都是用来计算三相有功功率的，但一般都应用式（2）；由于线电压与线电流的数值是轻易测量出的，或者是已知的额定值。同理，可得出三相无功功率和视在功率：Q=3UPIPsin=U1I1sin(3)S=3UPIP=U1I1(4)例3有一三相电动机，每相的等效电阻R=29，等效感抗XL=21.8，试求在下列两种状况下电动机的相电流、线电流以及从电源输入的功率，并比较所得成果：（1）绕组联成星形接于U1=380V的三相电源上；（2）绕组联成三角形接于U1=220V的三相电源上。解：每相绕组的阻抗为Z（1）Y形联接时：P=U1I1cos=3806.1（2）联接时：P=U1I1cos=22010.5只要电动机每相绕组承受的电压不变，则电动机的输入功率不变。因此，当电源线电压为380V时，电动机绕组应联成星形；而当电源线电压为220V时，电动机绕组应联成三角形。在这两种联接法中，仅线电流在接法时比Y形接法时大倍，而相电流、相电压及功率都未变化。第六节变压器一、变压器的用途及其基本构造：变压器重要由铁心和线圈两部分构成。铁心是变压器的磁路通道，是用磁导率较高且互相绝缘的硅钢片制成，以便减少涡流和磁滞损耗。按其构造形式可分为心式和壳式两种，如图1(a)、(b)所示。图图1心式和壳式变压器线圈是变压器的电路部分，是用漆包线、沙包线或丝包线绕成。其中和电源相连的线圈叫原线圈(初级绕组)，和负载相连的线圈叫副线圈(次级绕组)。二、变压器的工作原理1、空载运行和电压变换图1图1变压器空载运行原理图设原线圈匝数为N1，副线圈匝数为N2，磁通为，感应电动势为由此得忽视线圈内阻得上式中K称为变压比。由此可见：变压器原副线圈的端电压之比等于匝数比。假如N1<N2，K<1，电压上升，称为升压变压器。假如N1>N2，K>1，电压下降，称为降压变压器。2、负载运行和电流变换负载运行：变压器的原绕组接电压U1，副绕组接负载ZL这种运行状态称为负载运行。根据能量守恒定律，变压器输出功率与从电网中获得功率相等，即P1=P2，由交流电功率的公式可得U1I1cos1=U2I2cos2式中cos1——原线圈电路的功率因数；cos2——副线圈电路的功率因数。1，2相差很小，可认为相等，因此得到U1I1=U2I2可见，变压器工作时原、副线圈的电流跟线圈的匝数成反比。高压线圈通过的电流小，用较细的导线绕制；低压线圈通过的电流大，用较粗的导线绕制。这是在外观上区别变压器高、低压绕组的措施。四、例题：【例1】有一电压比为220/110V的降压变压器，假如次级接上55的电阻，求变压器初级的输入阻抗。解1：次级电流初级电流输入阻抗解2：变压比输入阻抗[例]已知一变压器N1=800，N2=200，U1=220V，I2=8A，负载为纯电阻，忽视变压器的漏磁和损耗，求变压器的副边电压U2，原边电流I1，输入、输出功率。解：变压比K=N1/N2=800/200=4副边电压U2=U1/K=220/4=55V原边电流I1=I2/K=8/4=2A输入功率S1=U1I1=440V·A输出功率S2=U2I2=440V·A可见当变压器的功率损耗忽视不计时，它的输入功率与输出功率相等，这是符合能量守恒定律的。第八节安全用电用电安全常识触电的原因与有关原因触电的原因人体自身就是一种导体，有一定的电阻，因此若有电流流过，势必会对人体导致伤害，甚至导致窒息死亡等。电流对人体的危害程度跟通过人体的电流强度、持续时间、电压频率、通过人体的途径及人体自身状况等原因有关。通过人体的电流越大，持续时间越长，电压越高，电流对人体的危害也就越大。同步人体特性不一样，影响也不一样，如女人比男人，老人比青壮年，小孩比大人，瘦者比胖者受的伤害大，湿的皮肤的比干燥皮肤的伤害大等。触电的种类单相触电如图1所示，人站在地面或其他接地导电体上，人体某一部位触及某一相带电体而发生的触电事故。此时，带电体、人体和大地之间形成一种回路，是触电事故中最常发生的一种。图12.两相触电如图2所示，人体两处同步触及两相带电体而发生触电。此时，两相带电体与人体形成一种回路。这种状况比较危险。图23.跨步电压触电如图3所示，当带电体接地有电流流入地下时，电流在接地点的周围土壤中产生了电压降。人在接地点周围，两脚之间就会出现一种电压，即跨步电压触电。在高压线故障掉地处易发生。图3碰到这种状况，不要跑，应用单脚跳的方式逃出导电范围。触电急救措施防止触电的措施：（1）要有必要的安全知识（2）安装保护设备（3）发明不导电环境：绝缘、屏护、间距触电事故处理措施（1）迅速切断电源，使触电者迅速脱离带电体。（2）触电程度轻重的判断（检查触电者的瞳孔、心跳、呼吸等）（3）根据触电者详细状况，立即采用对应的急救措施：口对口（或口对鼻）人工呼吸法、胸外心脏挤压法触电急救措施人工呼吸法（针对有心跳无呼吸的触电者）人工呼吸法以口对口人工呼吸法效果最佳。捏紧触电者鼻孔，深吸一口气后紧贴触电者的口向口内吹气，时间约为2秒钟，吹气完毕后，立即离开触电者的口，并松开触电者的鼻孔，让他自行呼气，时间约3秒钟。如此以每分钟约12次的速度进行。胸外心脏挤压法（针对有呼吸无心跳的触电者）救护者跪在触电者一侧或骑跪在其腰部两侧，两手相迭，手掌根部放在伤者心窝上方、胸骨下，掌根用力垂直向下挤压，压出心脏里面的血液，挤压后迅速松开，胸部自动复原，血液充斥心脏，以每分钟60次速度进行。（3）同步采用人工呼吸法和胸外心脏挤压法（针对心跳和呼吸都没有的触电者）一旦呼吸和心脏跳动都停止了，应当同步进行口对口人工呼吸和胸外挤压，如现场仅一人急救，可以两种措施交替使用，每吹气2-3次，再挤压10-15次。急救要坚持不停，切不可轻率终止，运送途中也不能终止急救。第四章工作机械的基本电气控制线路第一节三相异步电动机一、三相异步电动机实现电能与机械能互相转换的电工设备总称为电机。电机是运用电磁感应原理实现电能与机械能的互相转换。把机械能转换成电能的设备称为发电机，而把电能转换成机械能的设备叫做电动机。1三相异步电动机的构造与工作原理（1）．三相异步电动机的构造 三相异步电动机的两个基本构成部分为定子（固定部分）和转子（旋转部分）。此外尚有端盖、风扇等附属部分，如图5-1所示。图5-1三相电动机的构造示意图1）．定子 三相异步电动机的定子由三部分构成：定子定子铁心由厚度为0.5mm的，互相绝缘的硅钢片叠成，硅钢片内圆上有均匀分布的槽，其作用是嵌放定子三相绕组AX、BY、CZ。定子绕组三组用漆包线绕制好的，对称地嵌入定子铁心槽内的相似的线圈。这三相绕组可接成星形或三角形。机座机座用铸铁或铸钢制成，其作用是固定铁心和绕组2）．转子 三相异步电动机的转子由三部分构成：转子转子铁心由厚度为0.5mm的，互相绝缘的硅钢片叠成，硅钢片外圆上有均匀分布的槽，其作用是嵌放转子三相绕组。转子绕组转子绕组有两种形式：鼠笼式--鼠笼式异步电动机。绕线式--绕线式异步电动机。转轴转轴上加机械负载鼠笼式电动机由于构造简朴，价格低廉，工作可靠，使用以便，成为了生产上应用得最广泛的一种电动机。为了保证转子可以自由旋转，在定子与转子之间必须留有一定的空气隙，中小型电动机的空气隙约在0.2~1.0mm之间。（2）．三相异步电动机的转动原理1）．基本原理 为了阐明三相异步电动机的工作原理，我们做如下演示试验，如图5-2所示。图5-2三相异步电动机工作原理 (1)．演示试验：在装有手柄的蹄形磁铁的两极间放置一种闭合导体，当转动手柄带动蹄形磁铁旋转时，将发现导体也跟着旋；若变化磁铁的转向，则导体的转向也跟着变化。 (2)．结论：欲使异步电动机旋转，必须有旋转的磁场和闭合的转子绕组。 2）．旋转磁场（1）．产生 图5-3表达最简朴的三相定子绕组AX、BY、CZ，它们在空间按互差1200的规律对称排列。并接成星形与三相电源U、V、W相联。则三相定子绕组便通过三相对称电流：伴随电流在定子绕组中通过，在三相定子绕组中就会产生旋转磁场(图5-4)。 图5-3三相异步电动机定子接线 当t=00时，，AX绕组中无电流；为负，BY绕组中的电流从Y流入B1流出；为正，CZ绕组中的电流从C流入Z流出；由右手螺旋定则可得合成磁场的方向如图5-4（a）所示。当t=1200时，，BY绕组中无电流；为正，AX绕组中的电流从A流入X流出；为负，CZ绕组中的电流从Z流入C流出；由右手螺旋定则可得合成磁场的方向如图5-4（b）所示。 当t=2400时，，CZ绕组中无电流；为负，AX绕组中的电流从X流入A流出；为正，BY绕组中的电流从B流入Y流出；由右手螺旋定则可得合成磁场的方向如图5-4（c）所示。 可见，当定子绕组中的电流变化一种周期时，合成磁场也按电流的相序方向在空间旋转一周。伴随定子绕组中的三相电流不停地作周期性变化，产生的合成磁场也不停地旋，因此称为旋转磁场。图5-4旋转磁场的形成（2）．旋转磁场的方向旋转磁场的方向是由三相绕组中电流相序决定的，若想变化旋转磁场的方向，只要变化通入定子绕组的电流相序，即将三根电源线中的任意两根对调即可。这时，转子的旋转方向也跟着变化。3）．三相异步电动机的极数与转速（1）．极数（磁极对数p）三相异步电动机的极数就是旋转磁场的极数。旋转磁场的极数和三相绕组的安排有关。当每相绕组只有一种线圈，绕组的始端之间相差1200空间角时，产生的旋转磁场具有一对极，即p=1；当每相绕组为两个线圈串联，绕组的始端之间相差600空间角时，产生的旋转磁场具有两对极，即p=2；同理，假如要产生三对极，即p=3的旋转磁场，则每相绕组必须有均匀安排在空间的串联的三个线圈，绕组的始端之间相差400（=1200/p）空间角。极数p与绕组的始端之间的空间角的关系为： （2）．转速n 三相异步电动机旋转磁场的转速n0与电动机磁极对数p有关，它们的关系是： （4-1）由（5-1）可知，旋转磁场的转速n0决定于电流频率f1和磁场的极数p。对某一异步电动机而言，f1和p一般是一定的，因此磁场转速n0是个常数。在我国，工频f1=50Hz，因此对应于不一样极对数p的旋转磁场转速n0，见表5-1表4-1p123456n0300015001000750600500（3）．转差率s电动机转子转动方向与磁场旋转的方向相似，但转子的转速n不也许到达与旋转磁场的转速n0相等，否则转子与旋转磁场之间就没有相对运动，因而磁力线就不切割转子导体，转子电动势、转子电流以及转矩也就都不存在。也就是说旋转磁场与转子之间存在转速差，因此我们把这种电动机称为异步电动机，又由于这种电动机的转动原理是建立在电磁感应基础上的，故又称为感应电动机。旋转磁场的转速n0常称为同步转速。转差率s——用来表达转子转速n与磁场转速n0相差的程度的物理量。即： (4-2)转差率是异步电动机的一种重要的物理量。当旋转磁场以同步转速n0开始旋转时，转子则因机械惯性尚未转动，转子的瞬间转速n=0，这时转差率S=1。转子转动起来之后，n>0，（n0-n）差值减小，电动机的转差率S<1。假如转轴上的阻转矩加大，则转子转速n减少，即异步程度加大，才能产生足够大的感受电动势和电流，产生足够大的电磁转矩，这时的转差率S增大。反之，S减小。异步电动机运行时，转速与同步转速一般很靠近，转差率很小。在额定工作状态下约为0.015~0.06之间。根据式(4-2),可以得到电动机的转速常用公式 (4-3)1．三相异步电动机技术数据每台电动机的机座上都装有一块铭牌。铭牌上标注有该电动机的重要性能和技术数据。三相异步电动机型号Y132M-4功率7.5kW频率50Hz电压380V电流15.4A接法转速1440r/min绝缘等级E工作方式持续温升80防护等级IP44重量55Kg年月编号电机厂1）．型号 为不一样用途和不一样工作环境的需要，电机制造厂把电动机制成多种系列，每个系列的不一样电动机用不一样的型号表达。如Y315S6三相异步电动机机座中心高mm机座长度代号S：短铁心M：中铁心L：长铁心磁极数第二节常用低压电器简介1．手动电器电路符号QS1电路符号QS刀开关又叫闸刀开关，一般用于不频繁操作的低压电路中，用作接通和切断电源，有时也用来控制小容量电动机的直接起动与停机。刀开关由闸刀（动触点）、静插座（静触点）、手柄和绝缘底板等构成。刀开关的种类诸多。按极数（刀片数）分为单极、双极和三极；按构造分为平板式和条架式；按操作方式分为直接手柄操作式、杠杆操作机构式和电动操作机构式；按转换方向分为单投和双投等。图5-6刀开关的电路符号刀开关一般与熔断器串联使用，以便在短路或过负荷时熔断器熔断而自动切断电路。刀开关的额定电压一般为250V和500V，额定电流在1500A如下。考虑到电机较大的起动电流，刀闸的额定电流值应如下选择：3~5倍异步电机额定电流2）．按钮按钮常用于接通、断开控制电路，它的构造和电路符号见图5-7。按钮上的触点分为常开触点和常闭触点，由于按钮的构造特点，按钮只起发出“接通”和“断开”信号的作用。图5-7按钮的构造和符号2．自动电器1）．熔断器熔断器重要作短路