電工電子教案

1、電工電子技術(shù) 教案 師:級單周星期1-23-4一計(jì)算機(jī)(201) 計(jì)算機(jī)(205)機(jī)械 1 12 焊 電工電子(502) 電工電子(502)機(jī)械 13 械四計(jì)算機(jī)(205)12 焊 電工電子(203)12 械 4五5-6電工電子(203) 12 械 4計(jì)算機(jī)(201) 12 械 1雙周1-23-4計(jì)算機(jī)(502)機(jī)電 4 計(jì)算機(jī)(103)機(jī)械 3電工電子(202)12 械 2 計(jì)算機(jī)(502)11 電 4電工電子(202) 12 械 2計(jì)算機(jī)(103) 12 械 35-6電工電子(202) 12 械 1模塊一工礎(chǔ)知識課題一直流電路掌握一定的電工電子基礎(chǔ)知識，是現(xiàn)代人必備的基本素質(zhì)。電路的義電路

2、 是電流可以通過并利用其實(shí)現(xiàn)不同功能的電子元器件的集合要是由相互 連接的電氣設(shè)備和電器元件構(gòu)成的網(wǎng)絡(luò)。構(gòu)成電的基本部分電氣設(shè)備電器元件3電路的主要作：實(shí)現(xiàn)電能的傳輸、分配和轉(zhuǎn)換，能實(shí)現(xiàn)信號的傳輸和處理如電爐在電流通過時是將電能轉(zhuǎn)換成熱能，電視機(jī)可將接收的信號經(jīng)過處 理，轉(zhuǎn)換成圖像和聲音。4電路的種類根據(jù)使用的電源不同，電路可以分為：直流電路交流電路。手電筒就是一種最簡單的直流照明電路，5一般電路的組基本部分電源、負(fù)載、開關(guān)連接導(dǎo)線。 一、電定義電荷在電場力的作用下有規(guī)則的定向移動稱作電流。方向：規(guī)定正電荷的運(yùn)動方向?yàn)殡娏鞯膶?shí)際方向。大小：電流的大小取決于在一定時間內(nèi)通過導(dǎo)體橫截面電荷量的多少。

3、 電流 I 下式表示：I=Q/t4 位：基本單： 培(A)=侖(C)/秒S)換算單位： 千安(kA) 1kA=10A毫安(mA) A微安(uA)1uA=10-3mA=10A5電流向的確定：在電路的分析計(jì)算中，可以任意假定一個電流方向，列方程求解，當(dāng)解出電流值為正，則電流的實(shí)際方向與假定方向一致，反之，當(dāng)解出的電流值為負(fù)值時，則電流的實(shí)際方向與假定方向相反。a)I0 6.流的測：1電流表、2安培表、）交流電流表、）直流電流表二、電密度1定義：電流密度是指當(dāng)電流在導(dǎo)體的截面上均勻分布時，該電流與導(dǎo)體橫截面積的比 值。用字母 示，2計(jì)算表達(dá)式J=I/S3單位： 。選擇合適的導(dǎo)線橫截面積就是使導(dǎo)線的電

4、流密度在允許的范圍內(nèi)電 量和用電的安全，否則會產(chǎn)生火災(zāi)。例：某照明電路需要通過 A 電流，問應(yīng)采用多粗的銅導(dǎo)線 設(shè) J=6A 解：由 J=I/S2)得 2學(xué)習(xí)與考為了用電安全，電路中的連接導(dǎo)線越粗越好，對?三、電電壓 是衡量電場力對電荷的做功能力。表示：用 示電路中任意兩點(diǎn) AB 的電壓，單位：基本單位：伏特V若電場力 1 侖的電荷從 A 點(diǎn)移動到 B 點(diǎn)，所做的 功是 焦耳，則 AB 點(diǎn)間的電壓大小就是 伏特，換算單位：千伏(、毫伏 (kv)微伏(pV)1 kV=103V1mV=10-3V1uV=10-3mV=10V測量：電壓表方向與正負(fù)：由正指向負(fù)。電壓的方向在電路圖中有兩種表示方法， 一

5、種用箭頭表示，另一種用極性符號四、電1定義電位是指電路中某點(diǎn)與參考點(diǎn)之間的電壓。通常把參考點(diǎn)的電位規(guī)定為零， 又稱零電位。2單位： 伏特(V)3表示1通常選大地為參考點(diǎn)，即視大地為零電位：表示接地。2在電子儀器和電氣設(shè)備中把金屬外殼或電路的公共接點(diǎn)的電位設(shè)為零電位。表示接機(jī)殼或公共接點(diǎn)。4相對絕對性電位具有相對性，電位差（即電壓）具有絕對性，5電位正負(fù)：正電位：當(dāng)某點(diǎn)電位高于參考點(diǎn)電位(零電位)時稱其為正電位， 負(fù)電位：當(dāng)某點(diǎn)電位低于參考點(diǎn)電位(零電位)時稱其為正電位五、電勢1定義：電源將正電荷從電源負(fù)極經(jīng)電源內(nèi)部移動到電源正極的能力稱為 電動勢，電動勢的符號用 E 示，單位為伏(V)電動勢的

6、方向規(guī)定為在電源內(nèi)部由負(fù)極指向正極。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，將正電荷從電源負(fù)極經(jīng)電源內(nèi)部移動到電源正極；電壓則是電源提供給外電路兩端的電壓，能夠使電流持續(xù)不斷沿電路流動。336336六、電1電阻概述導(dǎo)體對電流的阻礙作用稱為電阻，用符號 表示。 2單位基本單位：歐姆()，換算單位：千歐(kn)兆歐(Mn)1 k=101 M=103計(jì)算：K=10導(dǎo)體的電阻是客觀存在的： L/S4影響電阻電有因素1電阻率2導(dǎo)線長度 L 3導(dǎo)線面積 2) 溫度有關(guān)，一般金屬導(dǎo)體的電阻隨溫度的升高而增大。如 220 V W 的白熾燈不通電時電阻為 100發(fā)光時， 燈絲電阻高達(dá)

7、1210 n5電阻與電阻：電阻是反映導(dǎo)體對電流阻礙作用大小的物理量，電阻率是反映材料導(dǎo)電性能好壞的物理量七、電圖1.定義：電路圖是指用規(guī)定的電路元件的特定符號替代實(shí)際電路中的電氣設(shè)備或元器件而構(gòu)成的圖形，簡稱電路。 2.式：電路的結(jié)構(gòu)形式多樣，有： 1原理圖、接線圖、施工圖、制板圖等。2不同材料的電阻電阻的大小可以用歐姆表測量據(jù)電阻率的不同，又可將材料分成導(dǎo)體、絕 緣體、半導(dǎo)體、超導(dǎo)體。導(dǎo)體導(dǎo)體一般分為良導(dǎo)體和高電阻導(dǎo)體。常用的良導(dǎo)體主要是銅、鋁、鐵等，其他如金、銀，其導(dǎo)電性能良好但價格貴，只用于特殊場合；高電阻導(dǎo)體主要有康 銅、錳銅及鐵鉻鋁合金等，主要用于制造精密電阻器。絕緣體絕緣體電阻并非

8、絕對不導(dǎo)電不過在常溫下，它的電阻率很大，幾乎不通過電流。但當(dāng)溫度和濕度上升，工作電壓增大時，絕緣體的電阻會減小，漏電流會增大了使電路能安全工作須經(jīng)常檢測電氣設(shè)備的絕緣電阻保其電 阻值不低于規(guī)定值。半導(dǎo)體半導(dǎo)體的導(dǎo)電性能介于導(dǎo)體和絕緣體之間阻不隨溫度的升高而增大而隨溫度的升高而減小，例如純凈的鍺、硅、砷化鎵等，這種材料叫做半導(dǎo)體。改變半導(dǎo)體的溫度、受光照射導(dǎo)體中摻人微量雜質(zhì)等會使半導(dǎo)體的導(dǎo) 電性能發(fā)生顯著的變化，這些性能都是導(dǎo)體和絕緣體沒有的。超導(dǎo)現(xiàn)象和超導(dǎo)體當(dāng)溫度降低到絕對零度附近時金屬材料的電阻率會突然減小到無法測量的程度以認(rèn)為其電阻率突然變?yōu)榱?，這種現(xiàn)象叫做超導(dǎo)現(xiàn)象，能夠發(fā)生超導(dǎo)現(xiàn)象的物質(zhì)

9、稱為導(dǎo)體。超導(dǎo)材料的應(yīng)用前景十分誘人，如超導(dǎo)輸電電機(jī)機(jī)電磁鐵計(jì)算機(jī)等電流在超導(dǎo)體中傳輸時不發(fā)熱，所以可以減小設(shè)備的冷卻系統(tǒng)小設(shè)備的體積，減少能耗。再如采用超導(dǎo)電纜輸電，不僅可以避免輸電線上的電能損失不需要高壓而可以避免高壓 帶來的意外事故。關(guān)于超導(dǎo)的研究還遠(yuǎn)沒有結(jié)束體由普通狀態(tài)向超導(dǎo)狀態(tài)轉(zhuǎn)變時的臨界溫度，對于實(shí)際應(yīng)用來說，還是太低了，不容易獲得。同時獲得高溫超導(dǎo)材料的研究也正在探索中導(dǎo)可以查找有關(guān)報刊書籍或電子信息作進(jìn)一步的 了解。八、萬用表萬用表是一種多功能便攜式常用電工儀表于測量交電壓，電阻以及二極管、三極管參數(shù)電平等電器維修和電器實(shí)驗(yàn)中使用最廣泛的儀表。按其結(jié)構(gòu)、原理不同，可分為模擬萬用

10、表和數(shù)字萬用表兩大類。 1模擬萬用表(也叫指針式萬用表)模擬萬用表結(jié)構(gòu)模擬萬用表結(jié)構(gòu)主要由表頭(測量機(jī)構(gòu))、測量線路和轉(zhuǎn)換開關(guān)組成。1)頭：萬用表的主要性能指標(biāo)基本取決于表頭的性能。表頭的靈敏度是指表頭指針滿刻度偏轉(zhuǎn)時流過表頭的直流電流值，這個值越小，表頭的靈敏度越高。 測電壓時的內(nèi)阻越大，其性能就越好。2)量線路量線路是用來把各種被測量轉(zhuǎn)換到適合表頭測量的微小直流電流的電路，它由電阻、半導(dǎo)體元件及電池組成，它能將各種不同的被測量 (電流、電壓、電阻、不同的量程，經(jīng)過一系列的處(整流、分流、分壓) 統(tǒng)一變成一定量限的微小直流電流送人表頭進(jìn)行測量。3)換開關(guān)：其作用是用來選擇各種不同的測量線路，

11、以滿足不同種類和不同量程的測量要求。轉(zhuǎn)換開關(guān)有一或兩個，分別標(biāo)有不同的擋位和量程。模擬萬用表的刻度盤換開關(guān)、調(diào)零旋鈕以及接線插孔均裝在面板上，使 用方便簡單，體積小，方便攜帶。模擬萬用表的使用以國產(chǎn) 萬用表為例。其外形如圖 l 所示。它是一種多量程儀表，可以測量盲流申流、電壓，交流電壓，直流電阻、晶體管參數(shù)等。其使用方法 如下：使用前需調(diào)整調(diào)零旋鈕，使指針準(zhǔn)確指示在刻度尺的零位置。直流電壓測量：將表筆插在 ”“ 孔內(nèi)，將旋轉(zhuǎn)開關(guān)旋至直流電壓擋的相應(yīng)量程上將表筆并聯(lián)在被測電路兩端即可果無法預(yù)先估計(jì)被測電壓的大小，可將量程旋至最大，然后根據(jù)表頭指示再選擇相應(yīng)量程。如指針反打， 只需將表筆對調(diào)即可。

12、直流電流測量：將旋轉(zhuǎn)開關(guān)旋至電流擋的相應(yīng)量程，然后將表筆串接在被 測電路中，即可測量被測電路的電流。交流電壓的測量：將旋轉(zhuǎn)開關(guān)旋至交流電壓擋的相應(yīng)量程上，測量方法同 測量直流電壓的方法。5)阻的測量：將旋轉(zhuǎn)開關(guān)旋至電阻擋的相應(yīng)量程上，先將表筆短接調(diào)零， 然后將表筆并聯(lián)在被測電阻兩端即可測量。使用注意事項(xiàng)在測電流、電壓時，不能帶電換量程。選擇量程時，要先選大的，后選小的，盡量使被測值接近于量程。測電阻時，不能帶電測量。因?yàn)闇y量電阻時，萬用表由內(nèi)部電池供電，如 果帶電測量則相當(dāng)于接人一個額外的電源，可能損壞表頭。用畢，應(yīng)使轉(zhuǎn)換開關(guān)在交流電壓最大擋位或空擋上。學(xué)習(xí)與思考測電阻時為什么要將電阻的一端斷

13、 ?什么測電阻時雙手不可碰到電阻引 腳及表筆金屬部?2數(shù)字式萬用表與模擬萬用表相比式儀表以十進(jìn)制數(shù)字直接顯示直接度高，功能多(可測量交直流電壓、電流、電阻、電容、電子元件的主要參數(shù))測量 速率快，便于攜帶，使用更簡單等。數(shù)字萬用表的使用方法下面以 型數(shù)字萬用表為例，其外形如圖 l 一 所示。簡單介紹其使 用方法和注意事項(xiàng)。1)用前認(rèn)真閱讀有關(guān)的使用說明書悉電源開關(guān)程開關(guān)孔、特殊插口的作用。將電源開關(guān)置于 0N 位置。交直流電壓的測量：根據(jù)需要將量程開關(guān)撥至 DCV(流 ACV(流 的合適量程，紅表筆插入 vQHz ，黑表筆插入 COM ，并將表筆與被測線路 并聯(lián)，儀表在顯示電壓讀數(shù)的同時會顯示

14、紅表筆的極性。4)直流電流的測量：將量程開關(guān)撥至 DCA(直 )或 流 )合適量程，紅表筆插 A 孔( 時)或 20 mA 時)黑表筆插 ，并將萬用表串聯(lián)在被測電路中。測量直流量時，數(shù)字萬用表能自動顯示極性。5)阻的測量：將量程開關(guān)撥至電阻擋的合適量程，紅表筆插入 Vf2Hz 孔，黑表筆插入 COM 孔。如果被測電阻值超出所選擇量程的最大值，萬用表將顯示l，這時應(yīng)選擇更高的量程。測量電阻時，紅表筆接正極，黑表筆接負(fù)極。 另外，在測量晶體管有極性的元器件時，也應(yīng)注意表筆的極性。使用注意事項(xiàng)1)果無法預(yù)先估計(jì)被測電壓或電流的大小先將萬用表撥至最高量程擋 測量一次，再視情況逐漸把量程減小到合適位置。

15、滿量程時，儀表僅在最高位顯示數(shù)1，其他位均消失，這時應(yīng)選擇更 高的量程。測量電壓時，應(yīng)將數(shù)字萬用表與被測電路并聯(lián)。測電流時應(yīng)與被測電路串聯(lián)，測直流量時不必考慮正、負(fù)極性。4)誤用交流電壓擋去測量直流電壓者誤用直流電壓擋去測量交流電壓 時，顯示屏將顯示“000”，或低位上的數(shù)字出現(xiàn)跳動。5)止在測量高電壓( V 12JE)大電流05 A 上)換量程防止 產(chǎn)生電弧，燒毀開關(guān)觸點(diǎn)。6)顯示“E”，表示電池電壓低于工作電壓，需要更換電池。測量完畢，應(yīng)將量程開關(guān)撥至最高電壓擋，并關(guān)閉電源。 一、部電路的歐姆律部分電路：不含有電源的一段負(fù)載電路稱為部分電路，部分電路歐姆定律：導(dǎo)體中的電流，與導(dǎo)體兩端的電壓

16、成正比，與導(dǎo)體的電阻成反比。 表達(dá)式為：I=U/R二、全路歐姆定律1.全電路:電源加部分電路組成的閉合電路稱為全電路2.全電路歐姆定律：1) 閉合電路的電流與電源的電動勢成正比與總電阻電阻+載電阻 成反比。2) 表達(dá)式為 = U +U外 內(nèi) 內(nèi)3) 全電路歐定律又可以表述為：電源電動勢等于閉合電路中內(nèi)外電路電壓降之和。 三、電的三種狀態(tài)電路通常有三種狀態(tài)，即通路、開路和短路 1 通路15電路構(gòu)成閉合回路，負(fù)載有電流通過。電源端電壓 U 與電源電動勢的關(guān)系是： 電源的外特性曲線，如圖:2 開路(斷路電路中的電流為零，電壓等于電源的電動勢。3 短路1）電源被短路: 電源兩端未經(jīng)負(fù)載而直接由導(dǎo)線構(gòu)成

17、閉合回路。2）電路中短路電流I=E/r3）由于電源內(nèi)阻一般都很小，短路時電流比正常電流大很多倍，電源很快會發(fā)熱燒毀，甚至?xí)鸹馂?zāi)短路是嚴(yán)重的故障狀態(tài)避免發(fā)生這樣的 事故，4）通常在電路中串接熔斷器或自動斷路器等保護(hù)裝置，以便發(fā)生短路時， 迅速將故障電路自動切斷。四、電功和電功率161 電功電流所做的功，用字母 W 表示,單位焦耳(J) 數(shù)學(xué)表達(dá)式為：2. 電能電流做功消耗的是電能，用符號 kWh 表示,單位是千瓦時(度)千瓦時和焦耳的換算關(guān)系為：3）電能的大小可用電度表測量，如家用單相電度表。3 電功率1）電流在單位時間內(nèi)所做的功，叫做電功率。用字母 P 表示，單位瓦(w) 2）數(shù)學(xué)表達(dá)式為

18、：學(xué)習(xí)與思考一個額定電壓為 220 V、額定功率為 60 W 燈泡，接到 220 V 電源上，正 常發(fā)光；當(dāng)電源電壓降低很多或高于 220V 時，燈泡會出現(xiàn)什么現(xiàn)象?17實(shí)際電路中，電阻的連接方式多種多樣，最基本和最常用的是串聯(lián)和并聯(lián)。 一、電阻的串聯(lián)電阻串聯(lián)電路具有以下特點(diǎn)：電路中流過每個電阻的電流都相等，即：電路兩端的總電壓等于各電阻兩端的分電壓之和，即：電路的總電阻等于各串聯(lián)電阻之和，即：根據(jù)歐姆定律及串聯(lián)特點(diǎn)(1)可得：二、電阻的并聯(lián)多個用電器負(fù)載接在電路中相同的兩點(diǎn)之間受同一電壓種連接方式叫 電阻的并聯(lián)。1819 準(zhǔn)備知識1.雜直流電路的求解依據(jù)歐姆定律+爾霍夫定律。 2.關(guān)復(fù)雜電路

19、的幾個基本術(shù)語（1）支路：路中的每一個分支稱為支路。每一條支路由一個或幾個相互串聯(lián) 的電路元件所構(gòu)成。圖中有 3 支路。其中有源支路: 有電源的支路稱為有源支路。圖中有源支路有 條無源支路: 含電源的支路稱為。圖中無源支路有 條（2）節(jié)點(diǎn)電路中三條或三條以上支路的連接點(diǎn)稱為節(jié)點(diǎn)。圖中有 、B 兩個節(jié)點(diǎn)（3）回路：路中任一閉合路徑都稱為回路。不含交叉支路的回路稱為網(wǎng)孔或 獨(dú)立回路。圖中有 個回路,只有 3 網(wǎng)孔。一、基霍夫第一定基爾霍夫第一定律（節(jié)點(diǎn)電流定律）它指出在電路中何時刻進(jìn)某一節(jié)點(diǎn)的電流之和恒等于流出該節(jié)點(diǎn)的電流之和。即：在電路中，任何時刻，對任一節(jié)點(diǎn)來說，流進(jìn)或流出該節(jié)點(diǎn)電流的代數(shù)和等

20、 于零。二、基爾霍夫第二定律基爾霍夫第二定律（回路電壓定律）在任一閉合回路中所有支路電壓的代數(shù)和恒等于零。用公式表示為：U=0即在任一閉合回路中所有支路電動勢的代數(shù)和等于用電器上的電壓降的代數(shù)和。 E=U基爾霍夫定律既適用于直流電路也適用于交流電路例：在如圖電路中，已知：El=18 V，E2=9 V，Rl=R2=1，。求各支路電流。解：由基爾霍夫第一定律有：由基爾霍夫第二定律列出回路電壓方程 回路 l：回路 2：21代入已知數(shù)有解聯(lián)立方程式解得：練習(xí)：這樓道設(shè)計(jì)一個照燈電路求在樓道一兩頭各裝一只單刀雙擲開關(guān)得 兩頭都能控制同一盞燈的亮滅。22課題小結(jié)1電流流經(jīng)的路徑叫電路。一般電路由電源、負(fù)載

21、、開關(guān)和連接導(dǎo)線組成。 2電路的幾個主要物理量，見下表：電阻是反映導(dǎo)體對電流阻礙作用大小的物理量，電阻率是反映材料導(dǎo)電 性能好壞的物理量。歐姆定律是電路計(jì)算的基本定律之一，其數(shù)學(xué)表達(dá)式為：部分電路歐姆定律：全電路歐姆定律：5電路在三種狀態(tài)下各物理量間的關(guān)系23 出保證電氣設(shè)備安全工作時所允許的最大電流、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。電阻的連接有三種方式：串聯(lián)、并聯(lián)和混聯(lián)，其性質(zhì)見表 l4?；鶢柣舴虻谝欢墒欠从畴娐分?，對任一節(jié)點(diǎn)相互關(guān)聯(lián)的所有支路電流 之間的關(guān)系。其表達(dá)式為I=0 或I 一I 。基爾霍夫第二定律是反映電路中，對組成任一回路的所有支路的電壓之 間的關(guān)系

22、。其表達(dá)式為。課題二磁與電磁電流可以產(chǎn)生磁場，磁場也可以產(chǎn)生電流，電與磁有著密不可分的關(guān)系。 磁體能夠產(chǎn)生磁場是磁場的唯一來源介紹電生磁的現(xiàn)象。 一、電的磁場1820 年，丹麥物理學(xué)家奧斯特做了一個實(shí)驗(yàn)，把一條導(dǎo)線平行地放在磁針的上方導(dǎo)線通電后發(fā)現(xiàn)磁針發(fā)生偏轉(zhuǎn)，并停止在垂直于導(dǎo)體的位置上；中斷導(dǎo)體中的電流，小磁針將恢復(fù)原位置；電流方向改變，磁針會反向轉(zhuǎn)動。 在鐵棒上繞上漆包線，通上電流后，鐵棒能吸引鐵屑。二、電的磁效應(yīng)通電導(dǎo)體周圍與永久磁鐵一樣也存在著磁場，這種現(xiàn)象叫電流的磁效應(yīng)。 安培定則電流所產(chǎn)生磁場的方向用右手螺旋定則 (也稱安培定則)來判斷。1 直線電流產(chǎn)生的磁場以右手拇指的指向表示通

23、電電流的方向指的指向表示電流產(chǎn)生的磁 場方向。2 環(huán)行電流產(chǎn)生的磁場以右手彎曲的四指指向表示通電電流的方向，拇指所指的方向即為磁場方 向。26一、電磁力與磁感應(yīng)強(qiáng)度1電磁判斷電磁力的方：左手定則 2磁感強(qiáng)度用來描述磁場中各點(diǎn)的磁場強(qiáng)弱和方向的物理量，叫磁感應(yīng)強(qiáng)度。就是同一塊磁鐵，兩極附近的磁場也比其他部位的磁場強(qiáng)。磁感應(yīng)強(qiáng)度的定義：也可以寫成 F=BIL例：試判斷兩根相距很近且相互平行的通電直導(dǎo)線之間所受電磁力的方向。 兩導(dǎo)體通過不同方向的電流，導(dǎo)線相互遠(yuǎn)離兩導(dǎo)體通過同方向的電流，導(dǎo)線相互靠近1） 2）判別方法：先用安培定則(右手螺旋定則)判斷每根導(dǎo)線產(chǎn)生的磁場方向， 再用左手定則來判斷另一根

24、導(dǎo)線所受電磁力方向。28二、磁場對通電線圈的作用1磁場通電線圈也有作用力磁場對通電線圈產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩使線圈繞軸線轉(zhuǎn)動的原理廣泛應(yīng)用于電工儀表流表表表等指針的偏轉(zhuǎn)根據(jù)這一原理制作的， 也是電動機(jī)旋轉(zhuǎn)的基本原理。2磁通用磁感應(yīng)線的疏密程度可以大致反映磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小定量描述磁場 在某一范圍內(nèi)分布情況時需引入一個叫磁通的物理量，用字母西表示。磁通定義為感應(yīng)強(qiáng)度 B 和與它垂直方向的某一截面積 s 的乘積均勻 磁場中，磁通西的表達(dá)式為：磁通的單位是韋伯(wb)，簡稱韋。當(dāng)面積一定時，如果通過該面積的磁感應(yīng)線越多，則磁通越大，磁場越強(qiáng)。29這一概念在電氣工程上有極其重要的意義變壓器、電動機(jī)、電磁鐵等就是通

25、過盡可能地減少漏磁通，增強(qiáng)一定鐵心截面下磁場的強(qiáng)度來提高其工作效率的。30一、磁化使原來沒有磁性的物質(zhì)具有磁性的過程叫磁化。二、磁導(dǎo)率1.磁導(dǎo)率就是用來表示介質(zhì)導(dǎo)磁能力的物理量，用表示，單位: 亨米(。實(shí)驗(yàn)測得真空中的磁導(dǎo)率是個常數(shù)，用 表示，2. 相對磁導(dǎo) :了比較物質(zhì)的導(dǎo)磁性能，我們把媒介質(zhì)的磁導(dǎo)率與真空中磁 導(dǎo)率的比值稱作相對磁導(dǎo)率。用 表示，即：三、鐵磁材料1)根據(jù)物質(zhì)相對磁導(dǎo)率的不同，可把物質(zhì)分成三類：反磁物質(zhì)。r1 物質(zhì)，如空氣、錫、鋁等。反磁物質(zhì)與順磁物質(zhì)被稱為非鐵磁性材料。磁物質(zhì)。r 1 物質(zhì)，如鐵、鎳、鈷、鐵氧體、硅鋼及其合金等。由于它們的相對磁導(dǎo)率 遠(yuǎn)大于 1磁場往往比真空

26、中的磁場要強(qiáng)幾千甚 至幾萬倍。只有鐵磁物質(zhì)才能被磁化，而非鐵磁物質(zhì)是不能被磁化的。2)根據(jù)鐵磁物質(zhì)的磁滯回線不同，又可將鐵磁物質(zhì)分為以下三大類：軟磁材料。其特點(diǎn)是容易磁化，也容易退磁。常用的軟磁材料有鑄鐵、硅鋼、坡莫合金和軟磁鐵氧體等。一般用來制造電機(jī)、變壓器、繼電器、電磁鐵等的鐵心氧體在電子技術(shù)中的應(yīng)用也很廣泛可做計(jì)算機(jī)的磁心盤以及 錄音機(jī)的磁帶、磁頭等。硬磁材料。其特點(diǎn)是不容易磁化，也不容易退磁。常用硬磁材料有鎢鋼、 鉆鋼及鐵鎳鋁合金等。一般用來制作各種永久磁鐵、揚(yáng)聲器的磁鋼等。矩磁材料。其特點(diǎn)是去掉磁場后，磁性能穩(wěn)定的保持下去，具有記憶性。因此在數(shù)字信息存儲系統(tǒng)中用作記憶元件和邏輯元件用

27、的矩磁材料有鎂 錳鐵氧體及 1J51 型鐵鎳合金等。四、磁的應(yīng)用磁懸浮火車32知四磁應(yīng)律33課題三正弦交流電路直流電是指方向一定而大小不斷改變的電流、電壓、電動勢；交流電是指方向和大小都在不斷改變的電流、電壓、電動勢。正弦交流電 交流電的方向和大小按正弦規(guī)律變化，叫正弦交流電。 二、交流電的產(chǎn)生和正弦交流電的變化規(guī)律34位置: 產(chǎn)生電動勢為 0位置：產(chǎn)生電動勢為最大位置: 產(chǎn)生電動勢為 0位置：產(chǎn)生電動勢為反向最大線圈如果不停地轉(zhuǎn)動就會不斷產(chǎn)生方向和大小隨之變化的感應(yīng)電動勢和 感應(yīng)電流，交流電就是這樣產(chǎn)生的。感應(yīng)電動勢的大小為：正弦交流電動勢的瞬時值表達(dá)式是按正弦規(guī)律變化的。 35目檢36模塊

28、二作械的基電控制線課題一三相異步電動機(jī)點(diǎn)動控制線路 課題二三相異步電動機(jī)自鎖正轉(zhuǎn)控制線路 37課題三三相異步電動機(jī)的正反轉(zhuǎn)控制線路 課題四 三相異步電動機(jī)的制動控制線路 課題五 可編程控制器 器(PLC)38器(PLC) 自39相關(guān)知識三鐵磁材料。學(xué)習(xí)與思考你能舉出原本沒有磁性的物質(zhì)被磁化的例子嗎一、磁化使原來沒有磁性的物質(zhì)具有磁性的過程叫磁化釘與磁鐵放在一起段時間后將鐵釘與磁鐵分開鐵釘接觸鐵屑，會發(fā)現(xiàn)鐵釘能將鐵屑吸起明 鐵釘被磁化，也具有磁性。二、磁導(dǎo)率用一個插入鐵棒的通電線圈去吸引鐵屑通電線圈中的鐵棒換成銅棒再去吸引鐵屑發(fā)現(xiàn)兩種情況下的吸力大小明顯不同，前者比后者大得多。這 說明不同的介質(zhì)

29、對磁場的影響不同，與磁場內(nèi)介質(zhì)的導(dǎo)磁能力有關(guān)。磁導(dǎo)率就是用來表示介質(zhì)導(dǎo)磁能力的物理量示(nl)。不同的媒介質(zhì)有不同的磁導(dǎo)率，實(shí)驗(yàn)測得真空中的磁導(dǎo)率是個常數(shù)，用 表示，為了比較物質(zhì)的導(dǎo)磁性能媒介質(zhì)的磁導(dǎo)率與真空中磁導(dǎo)率的比值稱作相 對磁導(dǎo)率。用 表示，即：相對磁導(dǎo)率只是一個比值表示在其他條件相同的情況下質(zhì)中的磁導(dǎo)率 相對真空中的磁導(dǎo)率的倍數(shù)。三、鐵磁材料401)根據(jù)物質(zhì)相對磁導(dǎo)率的不同，可把物質(zhì)分成三類：反磁物質(zhì)。r1 的物質(zhì)，如空氣、錫、鋁等。反磁物質(zhì)與順磁物質(zhì)被稱為非鐵磁性材料。鐵磁物質(zhì)。r 1 的物質(zhì)，如鐵、鎳、鈷、鐵氧體、硅鋼及其合金等。由于它們的相對磁導(dǎo)率 遠(yuǎn)大于 1磁場往往比真空中的

30、磁場要強(qiáng)幾千甚 至幾萬倍。只有鐵磁物質(zhì)才能被磁化，而非鐵磁物質(zhì)是不能被磁化的。2)根據(jù)鐵磁物質(zhì)的磁滯回線不同，又可將鐵磁物質(zhì)分為以下三大類：軟磁材料。其特點(diǎn)是容易磁化，也容易退磁。常用的軟磁材料有鑄鐵、硅鋼、坡莫合金和軟磁鐵氧體等。一般用來制造電機(jī)、變壓器、繼電器、電磁鐵等的鐵心氧體在電子技術(shù)中的應(yīng)用也很廣泛可做計(jì)算機(jī)的磁心盤以及 錄音機(jī)的磁帶、磁頭等。硬磁材料。其特點(diǎn)是不容易磁化，也不容易退磁。常用硬磁材料有鎢鋼、 鉆鋼及鐵鎳鋁合金等。一般用來制作各種永久磁鐵、揚(yáng)聲器的磁鋼等。矩磁材料。其特點(diǎn)是去掉磁場后，磁性能穩(wěn)定的保持下去，具有記憶性。因此在數(shù)字信息存儲系統(tǒng)中用作記憶元件和邏輯元件用的矩

31、磁材料有鎂 錳鐵氧體及 1J51 型鐵鎳合金等。磁的應(yīng)用例 17 磁懸浮火車，如圖 l 中右圖所示，磁懸浮原理是利用列車上41磁鐵與鐵軌上磁鐵的不同磁極性之間的磁吸引力而浮起車上磁鐵與鐵軌兩側(cè)的相同磁極性之間的磁排斥力，使列車保持居中位置，不致左右偏移利用火車與鐵路軌道之間的磁作用力使火車從鐵軌上浮起來，既不會揚(yáng)起塵土， 也不會產(chǎn)生噴氣噪聲，因而是一種提高火車速度的好方法。例 18電生磁的一個應(yīng)用實(shí)例是實(shí)驗(yàn)室常用的電磁鐵。為了進(jìn)行某些科學(xué)實(shí)驗(yàn)，經(jīng)常會用到較強(qiáng)的恒定磁場，但只有普通的螺線管是不夠的。為此，除了盡可能多地繞制線圈以外兩個相對的螺線管靠近放置的 、S 極相對，這樣兩個線包直接就產(chǎn)生了

32、一個較強(qiáng)的磁場。另外，還在線包中間放 置純鐵(稱為磁軛)，以構(gòu)成磁路，聚集磁26感應(yīng)線，增強(qiáng)線包中間的磁場，如圖 l 33 所示。相關(guān)知識四 電磁感應(yīng)定律學(xué)習(xí)與思考為什么把電磁感應(yīng)現(xiàn)象稱為“動磁生電?一、電磁感應(yīng)現(xiàn)象由變動的磁場產(chǎn)生電流的現(xiàn)象稱為電磁感應(yīng)現(xiàn)象感應(yīng)產(chǎn)生的電動勢 叫感應(yīng)電動勢，由感應(yīng)電動勢產(chǎn)生的電流叫感應(yīng)電流系列感應(yīng)現(xiàn)象皆因磁場變動 此也將變動的磁場產(chǎn)生電流的現(xiàn)象簡稱為“動磁生電這里所說的“動種是導(dǎo)體與磁場之間發(fā)生相對切割運(yùn)動，42另一種是線圈內(nèi)的磁通發(fā)生變化。1直導(dǎo)體切割磁感應(yīng)線產(chǎn)生感應(yīng)電動勢如圖 l34 示，當(dāng)導(dǎo)體棒 AB 磁場中沿切割磁感應(yīng)線的方向運(yùn)動時，檢 流計(jì)的指針發(fā)生偏

33、轉(zhuǎn)。而且導(dǎo)體切割磁感應(yīng)線的速度越快偏轉(zhuǎn)的角度越大導(dǎo)體在 磁場中靜止不動或沿磁感應(yīng)線方向運(yùn)動時，檢流計(jì)指針不發(fā)生偏轉(zhuǎn)。由“恒定電流道，閉合電路中要維持持續(xù)電流，就必須有電動勢 的存在；在電27磁感應(yīng)現(xiàn)象中，閉合電路中有感應(yīng)電流也必然要存在對應(yīng)的感應(yīng)電動勢。電磁感應(yīng)現(xiàn)象中產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢人們研制新的電源提供了可能它 作為電源向外供電的時候當(dāng)把它與外電路作為一個閉合回路來研究和直流電路沒有 區(qū)別。直導(dǎo)體中感應(yīng)電動勢的方向用右手定則判斷。伸平右手，拇指與其余四 指垂直，讓掌心正對磁場方向拇指指向表示導(dǎo)體運(yùn)動方向其余四指的指向就是感應(yīng) 電動勢的方向(低電位指向高電位)。43發(fā)電機(jī)就是應(yīng)用導(dǎo)線切割磁感應(yīng)線

34、產(chǎn)生感應(yīng)電動勢的原理發(fā)電的應(yīng) 用中，將導(dǎo)線作成線圈，使其在磁場中轉(zhuǎn)動，從而得到連續(xù)的電流，如圖 135 示。 2線圈中磁通變化產(chǎn)生感應(yīng)電動勢如圖 36 示，當(dāng)把條形磁鐵 N (或 S )插入或拔出線圈時，檢流計(jì)指 針都會偏轉(zhuǎn)，只是偏轉(zhuǎn)方向不同，條形磁鐵插入或拔出的速度越快，指針偏轉(zhuǎn)越大。當(dāng) 磁鐵在線圈中靜止時，檢流計(jì)的指針也靜止不動。指針偏轉(zhuǎn)的原因是由于磁鐵的插入或拔出致線圈中的磁通發(fā)生變化 化的磁通引44起線圈兩端產(chǎn)生感應(yīng)電動勢，當(dāng)把線圈形成閉合回路，就會有感應(yīng)電流產(chǎn)生。 二、楞次定律感應(yīng)電動勢、感應(yīng)電流不僅有大小，而且還有方向。楞次定律指出了變化的磁通與感應(yīng)電動勢在方向上的關(guān)系電流產(chǎn)生的

35、磁通總是阻礙原磁通的變化。2R例如在圖 1 36 示中，當(dāng)把磁鐵插入線圈時，線圈中的磁通增加。根據(jù)楞 次定律，感應(yīng)電流的磁場將阻礙磁通的增加(變化)感應(yīng)電流磁場的方向應(yīng)為左 N 右 s，再用右手螺旋定則判斷出感應(yīng)電流的方向是由左端流進(jìn)檢流計(jì)磁鐵放置在線 圈中靜止不動，線圈中的磁通量不發(fā)生變化，那么感應(yīng)電流為零。如果把線圈看成是一個電源，則感應(yīng)電流流出端為電源的正極。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律叫做法拉 第電磁感應(yīng)幸律用下式表示：式中的負(fù)號表示了感應(yīng)電動勢的方向和磁通變化的趨勢相反圈的匝數(shù)。 在實(shí)45琢應(yīng)用中用楞次定律來判斷感應(yīng)電動勢的方向用法拉第電磁感應(yīng)定律來 計(jì)算感應(yīng)電

36、動勢的大小(取決對值)。這兩個定律是電磁感應(yīng)的基本定律。1自感現(xiàn)象在圖 137a 所示電路中， HLl 和 HL2 完全相同的兩只燈泡，線圈 L 的阻值 和電阻 R的阻值相等。當(dāng)開關(guān) S 閉合后，燈泡 Hl2 立即正常發(fā)光，而 HLl 卻是慢慢變亮， 為什么呢?原來接通電路的瞬間，電路中的電流增大，穿過線圈的磁通量也隨著增 大，由楞次定律可知圈中必然會產(chǎn)生感應(yīng)電動勢個感應(yīng)電動勢阻礙線圈中電流的增 大。所以流經(jīng)與線圈串聯(lián)的燈泡的電流只能逐漸增大，燈泡只能逐漸亮起來。如圖 l37b 中所示電路；當(dāng)開關(guān) s 斷開電路的瞬間會發(fā)生什么現(xiàn)象呢 ， 會發(fā)現(xiàn)電路在斷開的瞬間，燈泡過一會才逐漸熄滅。原因是在斷

37、開電路的瞬間路中的電流突然減弱過線圈的磁通量也隨46著很快減少，由楞次定律可知中必然會產(chǎn)生感應(yīng)電動勢個感應(yīng)電動勢會阻礙線 圈中電流的減少。雖然這時電路已經(jīng)斷開圈和燈泡組成了閉合回路這個回路中有 自感電流通過，所以燈泡只能逐漸熄滅。這種由于導(dǎo)體本身的電流發(fā)生變化而產(chǎn)生的電磁感應(yīng)現(xiàn)象，叫做自感現(xiàn)象。 自感現(xiàn)象中產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢叫自感電動勢。自感電流產(chǎn)生的磁通稱為自感磁通。線圈產(chǎn)生自感能力的強(qiáng)弱，用自感系數(shù)表示，也稱自感，用字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線圈的匝數(shù)；29參一每一匝線圈的自感磁通。線圈的自感是由線圈本身的特性決定的上的匝數(shù)越多， 截面積

38、越大，自感就越大。有鐵心的線圈，其自感要比空心線圈的自感大得多。由電磁感應(yīng)定律得知，自感電動勢47渦流是自感現(xiàn)象的一個實(shí)例心外面繞上線圈通交流電， 那么線圈就產(chǎn)生交變磁場圈中間的鐵心在圓周方向是可以等效成一圈圈的閉合回 路，所以在鐵心的圓周方向會產(chǎn)生感生電流流的方向沿鐵心的圓周方向轉(zhuǎn)圈像一圈 圈的漩渦，被稱為渦流，如圖 l38 示。鐵心的外周長越長，交變磁場的變化越快，渦流 就越大。渦流流動時，由于鐵心的電阻很小，渦流的數(shù)值很大，會使鐵心發(fā)熱，造成 不必要的損耗。渦流還有去磁作用，會削弱原磁場，因此，渦流有時是有害的。如變壓器的 鐵心在工作時會產(chǎn)生渦流，增加能耗，并導(dǎo)致變壓器發(fā)熱。為了減少發(fā)熱

39、，降低能耗，提高 變壓器效率，一般不用整塊材料作鐵心是把鐵心材料首先軋制成很薄的板材材外面涂 上絕緣材料，再把板材疊放在一起，形成鐵心。這樣，變壓器在工作時，鐵心中的每一片材料 的回路都很小，渦流就降低了。但有時又要利用渦流然導(dǎo)體中有電流可以發(fā)熱么就能夠利用足夠大48的電力在導(dǎo)體中產(chǎn)生很大的渦流，使金屬受熱甚至熔化。根據(jù)這個道理，人們制造出感應(yīng)爐，用 來冶煉金屬。為了增大渦流，采用高頻大功率的交流電。在感應(yīng)爐中，有產(chǎn)生高頻電流的電源， 有產(chǎn)生交變磁場的線圈圈中間放置個耐火材料制造的坩堝來盛放有待熔化的金屬 圖 l39 所示。電磁爐也是利用渦流加熱的利用電流通過線圈產(chǎn)生磁場場內(nèi)的磁感 應(yīng)線通過鍋

40、的底部時，會產(chǎn)生無數(shù)小渦流體本身自行高速發(fā)熱而達(dá)到烹飪食物的 目的。其工作原理如圖 140 所示。2互感現(xiàn)象如圖 41 示電路，當(dāng)開關(guān) s 合或斷開的瞬間或改變 RP 阻值時，檢 流計(jì)的指針49都會發(fā)生偏轉(zhuǎn)。這是因?yàn)槿?A 中的電流發(fā)生變化時過線圈的磁通也發(fā) 生變化，該磁通的變化直接影響線圈 8，使線圈 8 中產(chǎn)生了感應(yīng)電動勢和感應(yīng)電流。把這種由一個線圈中的電流發(fā)生變化他線圈產(chǎn)生感應(yīng)電動勢的現(xiàn)象 叫互感現(xiàn)象，簡稱互感。由互感產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢叫互感電動勢，用 e。表示。 Rn。由上述實(shí)驗(yàn)可知感電動勢的大小與通電線圈中電流的變化率成正比 此之外還與兩個線圈的位置有關(guān)線圈互相平行且第一個線圈的磁通變

41、化全部影響到 第二個線圈時，互感電動勢最大；當(dāng)兩個線圈互相垂直時，互感電動勢最小?；ジ须妱觿莸姆较颍捎美愦味膳袛?。但實(shí)際應(yīng)用中，制作好的互感器， 從外觀上已無法知道線圈的繞向，因此一般都采取同名端的方法確定互感電動勢的方向。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50為線圈的同名端，用“”或“$”表示。例 19 如圖 l42 所示145 就是一組同名端。其次根據(jù)楞次定律 判斷 A 線圈兩端產(chǎn)生的自感電動勢，極性為左正右負(fù)。然后利用同名端確定 B 線圈的 4 端和 C 線圈的 5 端皆為互感電動勢的正端?；ジ性淼膽?yīng)用很廣泛，各種電動機(jī)、變壓器等都是利用互感原理工作的

42、。 但對于電路來說也有其不利的一面在一些電子電路中圈的位置安放不當(dāng)， 各線圈產(chǎn)生的磁場會互相干擾重時會使整個電路無法工作免互感的影響可采用將 兩個線圈垂直放置，也可安裝磁屏蔽。能力訓(xùn)練四調(diào)查報告設(shè)計(jì)并做一個與電磁感應(yīng)有關(guān)的實(shí)驗(yàn)。要求獨(dú)立完成。以小組為單位去家電市場，調(diào)研關(guān)于電磁感應(yīng)在家用電器方面的應(yīng)用，51并寫出調(diào)研報告，要求在報告中例舉 1 2 實(shí)例說明工作原理。課題小結(jié)1電流產(chǎn)生的磁場方向用安培定則判斷；磁場對處于其中的載流導(dǎo)體有作 用力，力的方向用左手定則判斷。2產(chǎn)生感應(yīng)電動勢的條件是導(dǎo)體相對磁場運(yùn)動而切割磁感應(yīng)線或線圈中的 磁通發(fā)生變31化應(yīng)電流的條件是產(chǎn)生感應(yīng)電動勢的導(dǎo)體或線圈必須是

43、閉合電路的一部 分。3楞次定律：感應(yīng)電流的磁場總是阻礙原磁通的變化。法拉第電磁感應(yīng)定 律：線圈中A 而感應(yīng)電動勢的大小與線圈中磁通的變化率成正比，即 e 一一 N籌。通常用楞次 定律判別感廿應(yīng)電動勢的方向，用法拉第電磁感應(yīng)定律計(jì)算感應(yīng)電動勢的大小。4由于線圈自身電流變化而引起的電磁感應(yīng)現(xiàn)象叫自感；由于一個線圈中 的電流變化而在另一耦合線圈中引起的電磁感應(yīng)現(xiàn)象叫互感動勢和互感電動勢的方52向都可用楞次定律判別，用同名端判別法判斷互感電動勢的方向更簡便。5鐵磁物質(zhì)都能被磁化，從而使原有磁場被加強(qiáng)；鐵磁有三種類型：即軟 磁材料、硬磁材料、矩磁材料。目標(biāo)檢測1如圖 143 所示，請說明為什么無法使一塊

44、磁鐵穩(wěn)定地浮在另一塊磁鐵 上?2在圖 144 所示中根據(jù)電流方向或磁場方向標(biāo)出磁極極性或電源的正負(fù)極。 3在圖 1 所示中，分別標(biāo)出了電流 I、電磁力 F 磁感應(yīng)強(qiáng)度 8 三個物 理量中的兩個物理量，試標(biāo)出第三個物理量的方向。534在圖 146 所示中矩形導(dǎo)電線圈的平面垂直于磁感應(yīng)線。若線圈按箭頭 方向運(yùn)動，哪種情況能產(chǎn)生感應(yīng)電流?方向如何?328在圖 l 一 49 所示是為了避免互感，而將兩個線圈垂直放置，試分析圖 l 一 49a 中甲線圈產(chǎn)生的磁通能否引起藝線圈磁通的變化；圖 l49b 乙線圈產(chǎn)生的磁通能否 引起甲線圈磁通的變化，為什么?33正路在現(xiàn)代工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和日常生活中弦交流電的使用非

45、常廣泛要原因是 與直流電相比，正弦交流電在產(chǎn)生、輸送和使用方面具有明顯的優(yōu)點(diǎn)和重大的經(jīng)濟(jì)意義。54學(xué)習(xí)目標(biāo)通過本課題的學(xué)習(xí)練掌握正弦交流電的三要素，了解單相交流電 動勢的產(chǎn)生，掌握三相三線制、三相四線制供電的特點(diǎn)。掌握三相負(fù)載的連接方式。了解 三相交流電在生產(chǎn)和生活中的廣泛應(yīng)用養(yǎng)學(xué)生應(yīng)用知識的能力和合理用電全用電的 意識。了解渦流效應(yīng)的利與弊。相關(guān)知識一交流電的基本概念一、交流電在日常生產(chǎn)中，大多數(shù)的電氣設(shè)備，如電動機(jī)、車床、銑床、數(shù)控加工設(shè)備 等和日常生活中所用的照明器具、家用電器等都使用交流電。直流電與交流電的根本區(qū)別是：直流電是指方向一定而大小不斷改變的電 流、電壓、電動勢；交流電是指方

46、向和大小都在不斷改變的電流、電壓、電動勢。二、交流電的產(chǎn)生和正弦交流電的變化規(guī)律如圖 l50 所示是交流發(fā)電機(jī)的原理示意圖了表示清楚中只畫出了 一匝線圈，它的曲邊連在集電環(huán) K 上cd 邊連在集電環(huán) L 上；兩個集電環(huán)通過電刷 B 和55外電路相連圈在磁場中以角速度 m 沿逆時針方向勻速轉(zhuǎn)動析曲這段導(dǎo)線在幾個特 殊位置時產(chǎn)生電流的情況。根提右手定則可以判斷，當(dāng)線圈轉(zhuǎn)到圖 1 50b 位置的過程中， 導(dǎo)線切割磁感應(yīng)線電動勢電流由 n 6 流動轉(zhuǎn)到圖 l50d 的位置時，則由 6 向 n 流動；在圖 50a 圖 l 位置，因?qū)Ь€ n6 運(yùn)動方向和 磁感應(yīng)線平行，電路中沒有感應(yīng)電動勢，也沒有感應(yīng)電流

47、，此平面被稱為中性面。34線圈如果不停地轉(zhuǎn)動就會不斷產(chǎn)生方向和大小隨之變化的感應(yīng)電動 勢和感應(yīng)電流，交流電就是這樣產(chǎn)生的。設(shè)磁感應(yīng)強(qiáng)度為 B，磁場中線圈切割磁感應(yīng)線的一邊長度為 L 的平面，以速 度。切割磁56感應(yīng)線，從中性面開始轉(zhuǎn)動，經(jīng)過時 t，線圈轉(zhuǎn)過的角度為 mt這時，整個線 圈所產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢的大小為：上式為正弦交流電動勢的瞬時值表達(dá)式此式可知圈中的感應(yīng)電動勢 是按正弦規(guī)律變化的。q如果將線圈在磁場中旋轉(zhuǎn)的每一時亥 0 產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢用圖像表示，則可以看出該圖像呈正弦規(guī)律變化，如圖 l509 所示。發(fā)電廠里交流發(fā)電機(jī)的構(gòu)造比圖 l 50 所示復(fù)雜得多，但基本組成部分也是產(chǎn)生感應(yīng)電動

48、勢的線圈(通常叫電樞和產(chǎn)生磁場的磁極，如圖 l 51 所示。交流電的方向和大小按正弦規(guī)律變化，叫正弦交流電。正弦交流電是一種最簡單、最基本的交流電，實(shí)際應(yīng)用的交流電不限于正弦交流電，還有非正弦交流電。下面以示波器顯示不同的交、直流電流波形為例做比較，如圖 l52 所示。本課題所講的均為正弦交流電。 。57三、表征正弦交流電的物理量1最大值和有效值(1)最大值正弦交流電在一個周期所能達(dá)到的最大瞬時值叫正弦交流電的最大值 值、振幅)。最大值用大寫字母加下標(biāo) FD_表示，如在式(125)中，感應(yīng)電動勢的最大值( 稱峰因?yàn)榫€圈經(jīng)電刷與外電路的負(fù)載接通成閉合回路以外電路也就產(chǎn)生 了相應(yīng)的正弦電壓和正弦電

49、流，用下式表示：35(2)有效值將交流電和直流電加在同樣阻值的電阻上相同的時間內(nèi)產(chǎn)生的熱量 相等，就把58這直流電的大小叫做相應(yīng)交流電的有效值如，在相等的時間內(nèi)，某一交流 通過一段電阻產(chǎn)生的熱量跟 3 A 的直流通過該電阻產(chǎn)生的熱量相等，那么這一交流的有效值 就是 3 A。有效值用大寫字母表示，如 EuJ。我們通常所說交流的電壓、電流是多 少，指的是它的有效值工儀表測出的交流電數(shù)值流用電器銘牌中標(biāo)明的額定電 壓、電流，也指的是有效值。正弦交流電的有效值和最大值之間有如下關(guān)系：學(xué)習(xí)與思考交流電的有效值一定小于它的最大值?為什么2周期與頻率(1)周期交流電每重復(fù)變化一次所需的時間稱為周期符號 表示

50、位是(s)。 (2)頻率交流電在一秒內(nèi)重復(fù)的次數(shù)稱為頻率，用符號，表示，單位是赫，簡 稱赫。根據(jù)定義可知，周期和頻率互為倒數(shù)，即：59學(xué)習(xí)與思考我國電網(wǎng)中供應(yīng)的動力和照明用電是周期為 002 S、頻率為 50Hz 的流 電。這樣的交流電，電流方向每秒鐘改變多少次 73角頻率正弦交流電的變化也可以用電角度來計(jì)量變化一周為 “弧度(即 360， 正弦交流電每秒內(nèi)變化的電角度稱為角頻率，用符號“表示。角頻率與周期、頻率的關(guān) 系為：角頻率單位的名稱是弧度每秒 rad 表示如 50k 所對應(yīng)的角頻率 是 l00 nrads，即 314 rads。4正弦交流電的相位與相位差(1)相位公式 sflmsinc

51、ot ，表示線圈開始轉(zhuǎn)動的瞬時，線圈平面與中性面重合。當(dāng) 線圈開始轉(zhuǎn)動的瞬時，線圈平面與中性面不重合夾角銣時任意時刻這個電動勢的 瞬時值是6036上式中的(“t+)稱為交流電的相位或相角線圈在磁場中旋轉(zhuǎn)某一 時刻的位置。式中為正弦量在 t=0 時的相位，稱為初相位，也稱初相角或初相。交流電的初相可以為正，也可以為負(fù)。若 t-0 ，正弦量的瞬時值為正， 則初相為正，如圖 53a 示；若 ，正弦量的瞬時值為負(fù)，則初相為負(fù)如圖 1 53b 所 示；若戶0 時，正弦量的瞬時值為 0，則初相為零如圖 l 一 53c 所示。通常規(guī)定初相用不大于 l80。的角表示。例如 E 二一 50 V、咖一 240。時

52、， 其正弦電動勢應(yīng)記為 e 一 50 sin(t 。)V。(2)相位差兩個同頻率交流電的相位之差稱為相位差，用符號妒表示。 仍如61可見相位差就等于初相之差。如果 ，一啦0 稱 el 前 ，或說 ez 后 。如果兩個交流電同時達(dá) 到最大值或零值，則稱兩者同相位；如圖 l 54a 所示；如果一個交流電達(dá)到正的最大值時，另 一個交流電同時達(dá)到負(fù)的最大值，則稱兩者反相位，如圖 1 54b 所示。綜上所述，正弦交流電的最大值反映了正弦量的變化范圍，角頻率反映 Tt 弦量的變化快慢相位反映了正弦量的起始狀態(tài)道了這三個表征正弦交流電的重要物理 量，就可以確定個交流電寫出其瞬時表達(dá)式此常把最大值頻率和初相位

53、稱為正弦 交流電的三要素。例 110已知某正弦交流電壓求該交流電壓的有效值、周期、頻率、初相和波形圖。 解：62(1)最大值 Em-311 V 37相關(guān)知識二單相正弦交流電路在直流電路中響電流跟電壓關(guān)系的只有電阻。在交流電路中，影響電流跟 電壓關(guān)系38的，除電阻外，還有電感和電容。電阻器、電感器、電容器是交流電路中三種基 本用電器件。在實(shí)際電路中，總是同時具有電阻、電感、電容三個參數(shù)。但是如果電路中 某個參數(shù)的作用比較突出他參數(shù)可以忽略不計(jì)時可以認(rèn)為此電路是某個參數(shù)的純電 路。一、純電阻電路家用照明電路業(yè)用電阻爐、冬季取暖用電暖氣等電路，當(dāng)外加交流電壓一 定時，影響電流大小的主要因素是電阻。這

54、些電路都可以近似地看成是純電阻電路。 L 電流與電壓的相位關(guān)系實(shí)驗(yàn)如圖 l58 所示。63開關(guān)閉合后以看到，兩個燈泡的亮度相同，表明電阻對直流和交流的阻礙 作用相同說明在正弦電壓的作用下阻中通過的電流也是一個同頻率的正弦交流 電流，且與正弦電壓同相位，如圖 l 59c 所示。2電流與電壓的數(shù)量關(guān)系在純電阻電路中，電流與電壓的瞬時值、最大值、有效值都符合歐姆定律。 設(shè)加在電阻兩端的電壓為：3功率在任一瞬間，電阻中電流瞬時值與同一瞬間的電阻兩端電壓的瞬時值的乘積， 稱為電阻獲取的瞬時功率，用加表示，即：PR 一“Ri (1 33)由于電流和電壓同相，所以加在任一瞬間的數(shù)值都大于或等于零，如圖641

55、59d 所示。這說明電阻總是要消耗功率，因此稱電阻是耗能元件。二、純電感電路由電阻很小的電感線圈組成的交流電路，可近似地看成是純電感電路。 1電感對電流的阻礙作用實(shí)驗(yàn)如圖 l60 所示。39，時值的比值，因?yàn)椤?。?i 相位同。65這是純電感電路歐姆定律的表達(dá)式。由于感抗的存在，使得電流滯后電壓 90稱壓超前電流 90圖 l 61b 所 示。3功率將圖 l 中。和 i 的形同一瞬間數(shù)值逐點(diǎn)相乘，便可得到如圖 l 所 的功率曲線。由圖可見，瞬時功率在一個周期內(nèi)，有時為正值，有時為負(fù)值。瞬時功率為 正值說明電感從電源吸收能量并以磁能形式儲存于線圈中；瞬時功率為負(fù)值，即線圈將磁能 轉(zhuǎn)換成電能返還給電

56、源。純電感電路中，瞬時功率在一個周期內(nèi)只有電能和磁能的轉(zhuǎn)換，沒有能量損耗， 因此電感元件是一種儲能元件。電感與電源之間能量轉(zhuǎn)換的能力，稱為無功功率，用L 表示單是乏，符號為 Var。其計(jì)算式為：66學(xué)習(xí)與思考無功功率是無用的功率嗎 ?電感件有“通直阻交”的特性，且本身又不消耗能 量，因此在電工和電子技術(shù)中得到廣泛的應(yīng)用，如日光燈的鎮(zhèn)流器，還有哪些應(yīng)? 41三、純電容電路學(xué)習(xí)與思考在初中物理中已學(xué)過電容是儲存電荷的器件。它有哪些用途?只接有電容器的電路，因連接導(dǎo)線的電阻一般都很小，可以忽略不計(jì)，這樣的電 路叫純電容電路。1電容器和電容量凡是被絕緣物分開的兩個導(dǎo)體所構(gòu)成的總體，都是電容器。電容器是

57、能夠儲存、釋放電荷的器件。最常見的電容器是平板電容器在導(dǎo)電平板間夾一絕緣物質(zhì)所構(gòu)成的電容器。 其中兩塊導(dǎo)電平板稱為極板，中問的絕緣物稱為電介質(zhì)，用字母 表示任意一個極板所儲存的電量與兩極板間的電壓比值，叫做電容器的電容量。即：2電容器的主要指標(biāo)電容器的主要指標(biāo)有電容量和電容器額定工作電壓，又稱耐壓。大多數(shù)電容器的電容量都直接標(biāo)在電容器的表面上。電容器額定工作電壓(耐壓是電容器在電路中能長期工作而不被擊穿的直流電壓，或者說電容器在電路中長期工作時所能承受的最大電壓。3電容器的充放電實(shí)驗(yàn)電路如圖 l62 所。4電容對交變電流的阻礙作用 實(shí)驗(yàn)電路如圖 l63 所示。67兩電路分別串人相同規(guī)格的電容器

58、，用 V 交直流電源分別接 6 小燈泡，開 關(guān)閉合后，可以看到HLl 燈不亮HL2 亮。這表明直流電流不能通過電容器，而交變電流 能夠通過電容器。將上一個實(shí)驗(yàn)中交流電路中的電容器換成容量較小的電容器，繼續(xù)上述的實(shí)驗(yàn)，可 以看到， 燈亮度比前次暗得多。這表明電容對交變電流也有阻礙作用。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。 通過實(shí)驗(yàn)還會看到，當(dāng)交流電壓保持不變，頻率越高，燈泡越亮。因此得到電容器以下兩個特性：容量越大，容抗越小。頻率越高，容抗越小。也可以將上述特性概括為：隔直流，通交流；阻低頻，通高頻。所以通常也稱電容 為高通元件。這種特性使電容器成為電子技術(shù)中的一種

59、重要元件。例如在電視機(jī)的電子電 路中，前置放大器的輸出信號中既有直流成分又有交流成分，如果后一級放大器只需要 其中的交流信號，就只要在兩級放大器之間串聯(lián)一個電容器即可。這種用途的電容器稱 為蕊直電容器。假如當(dāng)前級放大器輸出的信號中既有高頻成分，又有低頻成分，如果后級放大器 只需要其中的低頻成分，那么在下一級放大器的輸人端并聯(lián)一個電容器就可以了。這種用途 的電容器稱為旁路電容器。容抗的計(jì)算公式為：季習(xí)與思考交流為什么能夠“通過”電容器為什么隔直電容器的容量一般較大路容 器的68電客一般都較小5電流與電壓的相位關(guān)系在純電容電路中，電流與電壓成正比，與容抗成反比，即：43這就是純電容電路歐姆定律表達(dá)

60、式。由于容抗的存在，使得電壓滯后電流 90稱電流超前電壓 90圖 l64b 所。6功率與純電感電路的分析方法相同，可知電容也是儲能元件，如圖64d 所。瞬時功 率為正值，說明電容從電源吸收能量并轉(zhuǎn)換為電場能儲存起來；瞬時功率為負(fù)值，說明 電容將電場能轉(zhuǎn)換為電能返還給電源。純電容電路中，瞬時功率在一個周期內(nèi)只有電能和電場能的轉(zhuǎn)換，沒有能量損耗， 因此電容元件也是一種儲能元件。相關(guān)知識三三相交流電路前面所講的單相交流電路中的電源只有兩根輸出線，即電源只有一個正弦交變電 動勢。如果在交流電路中有三個相同的電動勢同時供電，這種電路就叫三相交流電路。 三相交流電是交流電源的一種供電方式，和單相交流電相比