電子課件-電工學(xué)(第五版)完全版

一、熟悉電工實(shí)訓(xùn)環(huán)境

電工實(shí)訓(xùn)室實(shí)景電工實(shí)訓(xùn)臺常用安全警示標(biāo)志示例禁止合閘禁止啟動禁止用水滅火當(dāng)心觸電二、了解電工操作規(guī)程連接電路時：解拆電路時：送電順序：斷電順序：三、認(rèn)識電工常用工具鋼絲鉗螺釘旋具尖嘴鉗偏口鉗剝線鉗電工刀四、測電筆的使用旋具式數(shù)字式筆式筆尾金屬體彈簧小窗氖管高電阻筆尖金屬體測電筆的結(jié)構(gòu)和樣式測電筆的正確握法測電筆的錯誤握法（手未接觸筆尾金屬體）注意當(dāng)測電筆的金屬筆尖已接觸帶電導(dǎo)體時，切不可用手或身體的其他部位再去接觸筆尖！五、電氣火災(zāi)撲救常識1．?dāng)嚯姕缁?/p>

要先斷電，后滅火，滅火時注意做好絕緣防護(hù)。2．帶電滅火

帶電滅火時不允許使用泡沫滅火器滅火，一般使用干粉滅火器。干粉滅火器使用方法：拔出保險栓壓下壓把，將噴口對準(zhǔn)火源根部掃射§1-1電路及基本物理量一、電路的組成及作用電路：電流流通的路徑。電路的組成：電源、負(fù)載、導(dǎo)線和控制裝置。實(shí)物接線圖用電氣符號描述電路連接情況的圖，稱電路原理圖，簡稱電路圖。實(shí)現(xiàn)信息的傳遞和處理

電路的基本作用進(jìn)行能量的轉(zhuǎn)換、傳輸和分配電能傳輸示意圖信息傳輸示意圖

電路通常有三種狀態(tài)：

通路：電路構(gòu)成閉合回路，有電流流過。

開路：電路斷開，電路中無電流通過。開路也稱斷路。

短路：短路是電源未經(jīng)負(fù)載而直接由導(dǎo)體構(gòu)成閉合回路。通路開路短路名稱外形圖形符號文字符號二極管V電流表AA電容器C滑動變阻器RP電氣圖用圖形符號（轉(zhuǎn)下頁）名稱外形圖形符號文字符號電感器L熔斷器FU三相異步電動機(jī)M電壓表V電池GB（轉(zhuǎn)下頁）V名稱外形圖形符號文字符號燈泡EL開關(guān)SA電阻R

1．電流的形成電荷的定向移動形成電流，在金屬導(dǎo)體中，實(shí)質(zhì)上能定向移動的電荷是帶負(fù)電的自由電子。電子方向→←電流方向二、電流在單位時間內(nèi)，通過導(dǎo)體橫截面的電荷量越多，就表示流過該導(dǎo)體的電流越強(qiáng)。若在t時間內(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：2．電流的大小式中，I、Q、t的單位分別為A、C、s。

（1）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。（2）電流表應(yīng)串接到被測量的電路中。電流的測量直流電流擋的使用電流的大小可用電流表進(jìn)行測量。測量時應(yīng)注意：（3）注意直流電流表的正負(fù)極性直流電流表表殼接線柱上標(biāo)明的“+”、“－”記號，應(yīng)和電路的極性相一致，不能接錯，否則指針要反轉(zhuǎn)，既影響正常測量，也容易損壞電流表。（4）合理選擇電流表的量程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(jì)被測電流大小，以便選擇適當(dāng)量程的電流表。若無法估計(jì)，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，再改用較小擋去測量，直到測得正確數(shù)值為止。習(xí)慣上規(guī)定正電荷移動的方向?yàn)殡娏鞯姆较?，因此電流的方向?qū)嶋H上與自由電子和負(fù)離子移動的方向相反。

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；電流大小隨時間的變化而作周期性變化，但方向不變的稱為脈動直流電。若電流的大小和方向都隨時間作相應(yīng)變化的，稱為交流，用符號AC表示。3．電流的方向直流電路交流電路電流的分類電流的形成與方向參考方向：在分析和計(jì)算較為復(fù)雜的直流電路時，經(jīng)常會遇到某一電流的實(shí)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)電流的參考方向列方程求解。如果計(jì)算結(jié)果I>0，表明電流的實(shí)際方向與參考方向相同。如果計(jì)算結(jié)果I<0，表明電流的實(shí)際方向與參考方向相反。如下圖所示電路中，電流參考方向已選定，已知I1=1A，I2=–3A，I3=–5A，試指出電流的實(shí)際方向。三、電壓、電位和電動勢1．電壓電場力將單位正電荷從a點(diǎn)移到b點(diǎn)所做的功，稱為a、b兩點(diǎn)間的電壓，用Uab表示。電壓單位的名稱是伏特，簡稱伏，用V表示。已知圖a中，Uab=-5V；圖b中，Uab=-2V；圖c中，Uab=-4V。試指出電壓的實(shí)際方向。電路中某一點(diǎn)與參考點(diǎn)之間的電壓即為該點(diǎn)的電位。2．電位電路中某點(diǎn)的電位與參考點(diǎn)的選擇有關(guān)，但兩點(diǎn)間的電位差與參考點(diǎn)的選擇無關(guān)。電路中任意兩點(diǎn)之間的電位差就等于這兩點(diǎn)之間的電壓，即Uab=Ua－Ub，故電壓又稱電位差。下圖所示電路中，已知E1=24V，E2=12V，電源內(nèi)阻可忽略不計(jì)，R1=3Ω，R2=4Ω，R3=5Ω，分別選D點(diǎn)和E

點(diǎn)為參考點(diǎn)，試求A、B、D、E

四點(diǎn)的電位及UAB和UED的值。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。3．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，電動勢的符號為E，單位為V。電動勢的方向規(guī)定為在電源內(nèi)部由負(fù)極指向正極。電壓、電位、電動勢4．電壓的測量（1）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。（2）電壓表必須并聯(lián)在被測電路的兩端。測量電壓時應(yīng)注意：（4）合理選擇電壓表的量程,其方法和電流表相同。（3）直流電壓表表殼接線柱上標(biāo)明的“+”“-”記號，應(yīng)和被測兩點(diǎn)的電位相一致,即“+”端接高電位,“-”端接低電位，不能接錯，否則指針要反轉(zhuǎn)，并會損壞電壓表電壓的測量方法：（1）用電壓表測量直流電壓直流電壓表表殼接線柱上標(biāo)明的“+”“－”記號，應(yīng)和被測兩點(diǎn)的電位相一致，即“+”端接高電位，“－”端接低電位，不能接錯，否則指針要反轉(zhuǎn)，并會損壞電壓表。電壓的測量電壓擋的使用合理選擇電壓表的量程，其方法和電流表相同。（2）用萬用表測量直流電壓§1-2電阻一、電阻率和電阻定律電阻率小，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。在一定條件下，某些材料的電阻會變?yōu)榱?，稱為超導(dǎo)體。導(dǎo)體、半導(dǎo)體和絕緣體接口鍍金或銀，以增強(qiáng)導(dǎo)電性能半導(dǎo)體材料制成的集成電路絕緣材料制成底板橡膠絕緣體金屬導(dǎo)體金屬導(dǎo)體塑料絕緣體橡膠絕緣體木柄、絕緣金屬、導(dǎo)電金屬、導(dǎo)電塑料、絕緣常用電工工具導(dǎo)體的電阻是導(dǎo)體本身的一種性質(zhì)。它的大小決定于導(dǎo)體的材料、長度和橫截面積，可按下式計(jì)算：式中ρ稱為材料的電阻率，電阻率的大小反映了物體的導(dǎo)電能力。二、常用電阻器電阻器也簡稱電阻。類型名稱外形電路符號固定電阻器碳膜電阻器線繞電阻器金屬膜電阻器（轉(zhuǎn)下頁）類型名稱外形電路符號可變電阻器滑動變阻器帶開關(guān)電位器微調(diào)電位器RPRP黑000×100—棕111×101+1%紅222×102+2%橙333×103—固定電阻色環(huán)的識讀黃444×104—綠555×105—藍(lán)666×106—紫777×107—（轉(zhuǎn)下頁）灰888×108—白999×109—金———10－1+5%銀———10－2+10%（轉(zhuǎn)下頁）電阻上面常用四道色環(huán)或五道色環(huán)來表示電阻值。阻值為27kΩ、允許偏差±5%的電阻器阻值為17.4Ω、允許偏差為±1%的電阻器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器。如熱敏電阻、壓敏電阻、濕敏電阻、光敏電阻等。三、敏感電阻器熱敏電阻壓敏電阻濕敏電阻光敏電阻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正溫度系數(shù)(PTC)的熱敏電阻。熱敏電阻的應(yīng)用§1-3全電路歐姆定律一、全電路歐姆定律全電路是含有電源的閉合電路。電源內(nèi)部的電路稱內(nèi)電路；電源內(nèi)部的電阻稱內(nèi)電阻，簡稱內(nèi)阻。電源外部的電路稱外電路；外電路中的電阻稱外電阻。簡單的全電路全電路歐姆定律內(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：電源電動勢等于U外和U內(nèi)之和。全電路歐姆定律又可表述為：電源電動勢E=U內(nèi)+U外二、電路的三種狀態(tài)電源端電壓U與電源電動勢E的關(guān)系為：U=E－Ir

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。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(diǎn)的縱坐標(biāo)表示電源電動勢的大?。↖=0時，U=E）。電源的外特性曲線電路的三種狀態(tài)1．有載開關(guān)SA接到位置“3”時，電路處于有載狀態(tài)。電路中電流為端電壓與輸出電流的關(guān)系為電路有載狀態(tài)開關(guān)SA接到位置“2”時，電路處于開路狀態(tài)。2．開路（斷路）即：電源的開路電壓等于電源電動勢。電路開路狀態(tài)3．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。電路中短路電流為由于電源內(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電路的三種狀態(tài)電路短路狀態(tài)§1-4電功和電功率一、電功電流所做的功，簡稱電功（即電能），用字母W表示。W=UIt式中W、U、I、t的單位分別用J、V、A、s。1kW·h=3.6×106J電能的另一個常用單位是千瓦時（kW·h）,即通常所說的1度電，它和焦耳的換算關(guān)系為用來測量電路消耗電能的儀表稱為電能表。電能表a）機(jī)械式b）電子式c）預(yù)付費(fèi)式二、電功率電流在單位時間內(nèi)所作的功稱為電功率，用字母P表示，單位為瓦特（W）。對于純電阻電路，上式還可以寫為或

電功率是利用功率表進(jìn)行測量的，圖示為D26—W型便攜式單相功率表。電壓端鈕電流端鈕功率表應(yīng)按照“發(fā)電機(jī)端原則”接線，即：電流線圈與負(fù)載串聯(lián)，使電流從電流線圈的發(fā)電機(jī)端流入；電壓線圈與負(fù)載并聯(lián)，使電壓線圈的電流也是從發(fā)電機(jī)端流入。當(dāng)負(fù)載電阻比功率表電流線圈電阻大得多時，采用電壓線圈前接法；當(dāng)負(fù)載電阻比功率表電壓線圈電阻小得多時，采用電壓線圈后接法。功率表接線方法圖中“*”表示兩線圈的發(fā)電機(jī)端。電壓線圈前接法電壓線圈后接法三、電流的熱效應(yīng)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)。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=I2RtQ的單位是J，這種熱也稱焦耳熱。如果是純電阻電路，則電流所做的功與產(chǎn)生的熱量相等，即電能全部轉(zhuǎn)換為電路的熱能。如果是非純電阻電路，例如電路中有電動機(jī)、電解槽等負(fù)載，電能除部分轉(zhuǎn)化為熱能外，還有一部分要轉(zhuǎn)換為機(jī)械能、化學(xué)能等。機(jī)械能電能發(fā)電機(jī)電動機(jī)化學(xué)能電能干電池、蓄電池、燃料電池電解、電鍍、電鑄四、負(fù)載的額定值電氣設(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它們的額定電流、額定電壓和額定功率。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。五、負(fù)載獲得最大功率的條件在什么情況下，負(fù)載才能獲得最大功率？總功率電源內(nèi)阻消耗的功率外接負(fù)載獲得的功率設(shè)電源電動勢為E，內(nèi)阻為r，負(fù)載為純電阻R，則有利用（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。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)系曲線如下圖所示。以上結(jié)論并不僅限于實(shí)際電源，而且適用于有源二端網(wǎng)絡(luò)變換而來的等效電壓源。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，但電源的效率即負(fù)載功率與電源輸出總功率之比只有50%。在電子電路中，因?yàn)樾盘栆话愫苋?，常要求從信號源獲得最大功率，因而必須滿足匹配條件。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)阻遠(yuǎn)小于負(fù)載電阻，以減小損耗，提高效率。1-5電阻的連接一、電阻的串聯(lián)把多個元件逐個順次連接起來，就組成了串聯(lián)電路。電阻串聯(lián)電路的特點(diǎn)：U=U1

＋U2

＋…

＋Un1．電路中流過每個電阻的電流都相等。2．電路兩端的總電壓等于各電阻兩端的分電壓之和，即電阻的串聯(lián)電路a）電阻的串聯(lián)電路b）等效電路4．電路中各個電阻兩端的電壓與它的阻值成正比，即R=R1

＋R2

＋…＋Rn3．電路的等效電阻（即總電阻）等于各串聯(lián)電阻之和，即若已知R1和R2兩個電阻串聯(lián)，電路總電壓為U,可得分壓公式如右圖所示：兩個電阻串聯(lián)電路電阻串聯(lián)電路的應(yīng)用a.獲得較大阻值的電阻b.限制和調(diào)節(jié)電路中電流（轉(zhuǎn)下頁）c.構(gòu)成分壓器d.擴(kuò)大電壓表量程二、電阻并聯(lián)把多個電阻并列地連接起來，由同一電壓供電，就組成了并聯(lián)電路。家庭用電器的連接是并聯(lián)電阻的并聯(lián)電路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(diǎn)（2）電路的總電流等于流過各電阻的電流之和，即（1）電路中各電阻兩端的電壓相等，且等于電路兩端的電壓。（3）電路的等效電阻（即總電阻）的倒數(shù)等于各并聯(lián)電阻的倒數(shù)之和，即（4）電路中通過各支路的電流與支路的阻值成反比，即 上式表明，阻值越大的電阻所分配到的電流越小，反之電流越大。若已知兩個電阻并聯(lián)，并聯(lián)電路的總電流為I，可得分流公式如下：2．電阻并聯(lián)電路的主要應(yīng)用（1）凡是額定工作電壓相同的負(fù)載都采用并聯(lián)的工作方式。（2）獲得較小阻值的電阻。（3）擴(kuò)大電流表的量程。三、電阻的混聯(lián)既有元件串聯(lián)又有元件并聯(lián)的電路稱為混聯(lián)電路。電阻混聯(lián)電路及其等效電路已知圖中的R1=R2=R3=R4=R5=1Ω，求A、B

間的等效電阻RAB等于多少？解：分析電路圖，可畫出圖b、c、d所示的一系列等效電路，然后計(jì)算。圖a中R3和R4依次相連，中間無分支，它們是串聯(lián)，其等效電阻為：

R=R3+R4=1+1=2Ω由圖b看出，R5和都接在相同的兩點(diǎn)B、C

之間，它們是并聯(lián)，其等效電為由圖c看出，R2和串聯(lián)，等效電阻由圖d看出，等效電阻（式中//表示并聯(lián)）如圖所示，已知R1=R2=R3=R，求A、D

間的總電阻RAD。解：從電阻的連接關(guān)系中可看出，三個電阻為相互并聯(lián)，所以RAD=R1//R2//R3=§1-6基爾霍夫定律試試能用電阻串、并聯(lián)化簡，并用歐姆定律求解嗎？不能用電阻串、并聯(lián)化簡求解的電路稱為復(fù)雜電路。分析復(fù)雜電路要應(yīng)用基爾霍夫定律。電路的基本術(shù)語支路電路中的每一個分支稱為一條支路。它由一個或幾個相互串聯(lián)的元件所構(gòu)成。含有電源的支路稱有源支路，不含電源的支路稱無源支路。節(jié)點(diǎn)3條或3條以上支路所匯成的交點(diǎn)稱節(jié)點(diǎn)?；芈泛途W(wǎng)孔

電路中任一閉合路徑都稱回路。一個回路可能只含一條支路，也可能包含幾條支路。其中，最簡單的不含有之路的回路又稱獨(dú)立回路或網(wǎng)孔。復(fù)雜直流電路一、基爾霍夫第一定律基爾霍夫第一定律又稱節(jié)點(diǎn)電流定律。它指出：在任一瞬間，流進(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∑I進(jìn)

=∑I出對于節(jié)點(diǎn)O有I1+I2=I3+I4+I5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(diǎn)來說，流入（或流出）該節(jié)點(diǎn)電流的代數(shù)和恒等于零。在應(yīng)用基爾霍夫第一定律求解未知電流時，可先任意假設(shè)支路電流的參考方向，列出節(jié)點(diǎn)電流方程。通?？蓪⒘鬟M(jìn)節(jié)點(diǎn)的電流取正，流出節(jié)點(diǎn)的電流取負(fù)，再根據(jù)計(jì)算值的正負(fù)來確定未知電流的實(shí)際方向。有些支路的電流可能是負(fù)，這是由于所假設(shè)的電流方向與實(shí)際方向相反?；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(diǎn)）。上圖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(diǎn)。應(yīng)用基爾霍夫第一定律可以列出IC=ICA-IBCIA=IAB-ICAIB=IBC-IAB上面三式相加得IA＋I(xiàn)B＋I(xiàn)C=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。

下圖中，I1=2A，I2=-3A，I3=-2A，試求I4。解：由基爾霍夫第一定律可知I1-I2+I3-I4=0代入已知值2-(-3)+(-2)-I4=0可得I4=3A二、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基爾霍夫第二定律按虛線方向循環(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－I1R1

＋E2－I2R2=0或E1+E2=I1R1+I2R2

由此，可得到基爾霍夫第二定律的另一種表示形式∑E=∑IR

即在任一回路循環(huán)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。

在應(yīng)用基爾霍夫第二定律分析回路時，凡電動勢的方向與所選回路循環(huán)方向一致者，取正，反之取負(fù)；凡電流的參考方向與回路循環(huán)方向一致者，該電流在電阻上所產(chǎn)生的電壓降取正，反之取負(fù)。

基爾霍夫第二定律也可以推廣應(yīng)用于不完全由實(shí)際元件構(gòu)成的假想回路。圖電路中，A、B兩點(diǎn)并不閉合，但仍可將A、B兩點(diǎn)間電壓列入回路電壓方程，可得∑U=UAB+I2R2

-I1R1=0下圖所示電路中，E1=18V，E2=9V，R1=R2=1Ω，R3=4Ω，求各支路電流。解：（1）標(biāo)出各支路電流參考方向和獨(dú)立回路的繞行方向，應(yīng)用基爾霍夫第一定律列出節(jié)點(diǎn)電流方程。I1+I2=I3（2）應(yīng)用基爾霍夫第二定律列出回路電壓方程。對于回路1有E1=I1R1+I3R3對于回路2有E2=I2R2+I3R3代入已知值，整理得聯(lián)立方程I1+I2-I3=0I1+4I3=18I2+4I3=9（3）解聯(lián)立方程得I1=6A（實(shí)際方向與假設(shè)方向相同）I2=-3A（實(shí)際方向與假設(shè)方向相反）I3=3A（實(shí)際方向與假設(shè)方向相同）支路電流參考方向和獨(dú)立回路繞行方向可以任意假設(shè)，繞行方向一般取與電動勢方向一致，對具有兩個以上電動勢的回路，則取電動勢大的為繞行方向。

§2-1磁場

一、電流的磁場1．磁場與磁感線同名磁極相互排斥，異名磁極相互吸引。在磁體周圍的空間中存在著一種特殊的物質(zhì)——磁場。磁極之間的作用力通過磁場進(jìn)行傳遞。磁場的分布常用磁感線來描述。

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。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。磁場與磁感線鐵屑模擬磁場2．電流的磁場不僅磁鐵能產(chǎn)生磁場，電流也能產(chǎn)生磁場，這種現(xiàn)象稱為電流的磁效應(yīng)。電流的磁場磁懸浮列車把小磁針放在通電導(dǎo)線下方，小磁針動了接通電源，繞上漆包線的鐵釘就成了磁鐵右手螺旋定則通電長直導(dǎo)線通電螺線管二、磁場對電流的作用1．磁場對通電直導(dǎo)體的作用通常把通電導(dǎo)體在磁場中受到的力稱為電磁力，也稱安培力。通電直導(dǎo)體在磁場內(nèi)的受力方向可用左手定則來判斷。判斷電磁力的方向在磁場中，垂直于磁場方向的通電導(dǎo)線，所受電磁力F與電流I和導(dǎo)線長度L的乘積IL的比值稱為該處的磁感應(yīng)強(qiáng)度，用B表示，即先保持導(dǎo)線通電部分的長度不變，改變電流的大小，然后保持電流不變，改變導(dǎo)線通電部分的長度。比較兩次實(shí)驗(yàn)結(jié)果。把一段通電導(dǎo)線放入磁場中，當(dāng)電流方向與磁場方向垂直時，電流所受的電磁力最大。利用磁感應(yīng)強(qiáng)度的表達(dá)式B=F/Il，可得電磁力的計(jì)算式為F=BIl計(jì)算電磁力的大小如果電流方向與磁場方向不垂直，而是有一個夾角α，這時通電導(dǎo)線的有效長度為lsinα。電磁力的計(jì)算式變?yōu)镕=BIlsinα2．通電平行直導(dǎo)線間的作用通電平行直導(dǎo)線間的作用判斷受力時，可以用右手螺旋法則判斷每個電流產(chǎn)生的磁場方向，再用左手定則判斷另一個電流在這個磁場中所受電磁力的方向。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，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。3．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(jī)旋轉(zhuǎn)的基本原理。許多利用永久磁鐵來使通電線圈偏轉(zhuǎn)的磁電式儀表，也利用這一原理制成的。直流電動機(jī)原理直流電動機(jī)原理磁電式儀表§2-2電磁感應(yīng)為什么發(fā)電機(jī)能發(fā)出電來？為什么變壓器的兩個繞組相互絕緣，其中一個繞組通入交流電壓，另一個繞組也能產(chǎn)生電壓？變壓器

一臺大型發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)子一、產(chǎn)生感應(yīng)電流的條件電流能產(chǎn)生磁場，那么磁場能否產(chǎn)生電流呢？磁鐵在線圈中運(yùn)動產(chǎn)生感應(yīng)電流的條件將一條形磁鐵放置在線圈中，當(dāng)其靜止時，檢流計(jì)的指針不偏轉(zhuǎn)，但將它迅速地插入或拔出時，檢流計(jì)的指針都會發(fā)生偏轉(zhuǎn)，說明線圈中有電流。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。二、楞次定律在線圈回路中產(chǎn)生感應(yīng)電動勢和感應(yīng)電流的原因是由于磁鐵的插入和拔出導(dǎo)致線圈中的磁通發(fā)生了變化。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)電流產(chǎn)生的磁通總是阻礙原磁通的變化。三、法拉第電磁感應(yīng)定律如果改變磁鐵插入或拔出的速度，就會發(fā)現(xiàn)，磁鐵運(yùn)動速度越快，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)電動勢的大小為四、直導(dǎo)線切割磁感線產(chǎn)生感應(yīng)電動勢導(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。平伸右手，大拇指與其余四指垂直，讓磁感線穿入掌心，大拇指指向?qū)w運(yùn)動方向，則其余四指所指的方向就是感應(yīng)電動勢的方向。直導(dǎo)體切割磁感線當(dāng)導(dǎo)體、導(dǎo)體運(yùn)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(yùn)動方向與磁感線方向有一夾角α，則導(dǎo)體中的感應(yīng)電動勢為e=Blvsinα發(fā)電機(jī)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，實(shí)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。發(fā)電機(jī)原理實(shí)際應(yīng)用的發(fā)電機(jī)

在磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場中，有一長度為l的直導(dǎo)體AB，可沿平行導(dǎo)電軌道滑動。當(dāng)導(dǎo)體以速度v向左勻速運(yùn)動時，試確定導(dǎo)體中感應(yīng)電動勢的方向和大小。解:（1）導(dǎo)體向左運(yùn)動時，導(dǎo)電回路中磁通將增加，根據(jù)楞次定律判斷，導(dǎo)體中感應(yīng)電動勢的方向是B端為正，A端為負(fù)。用右手定則判斷，結(jié)果相同。（2）設(shè)導(dǎo)體在Δt時間內(nèi)左移距離為d，則導(dǎo)電回路中磁通的變化量為ΔΦ=BΔS=Bld=BlvΔt所以感應(yīng)電動勢如果導(dǎo)體和磁感線之間有相對運(yùn)動時，用右手定則判斷感應(yīng)電流方向較為方便。如果導(dǎo)線與磁感線之間無相對運(yùn)動，只是穿過閉合回路的磁通發(fā)生了變化，則用楞次定律來判斷感應(yīng)電流的方向。顯像管的工作原理§2-3自感和互感一、自感合上開關(guān)，VD1亮，VD2不亮；再斷開開關(guān)，VD1熄滅，VD2閃亮一下然后熄滅。1．自感現(xiàn)象當(dāng)線圈中的電流發(fā)生變化時，線圈中就會產(chǎn)生感應(yīng)電動勢，這個電動勢總是阻礙線圈中原來電流的變化。這種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。自感電路2．自感系數(shù)自感電流產(chǎn)生的磁通稱為自感磁通。一個線圈中通過單位電流所產(chǎn)生的自感磁通稱為自感系數(shù)（簡稱電感），用L表示，即L的單位是亨利，用H表示。常采用較小的單位有毫亨（mH）和微亨（μH）。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。有鐵心的線圈，其電感要比空心線圈的電感大得多。電感為常數(shù)的線圈稱為線性電感。空心線圈當(dāng)其結(jié)構(gòu)一定時，可近似地看成線性電感。有鐵心的線圈，其電感也不是一個常數(shù)，稱為非線性電感。3．自感電動勢由NΦ=LI代入 ，可得二、互感1．互感現(xiàn)象和互感電動勢在開關(guān)SA閉合或斷開瞬間以及改變RP的阻值，檢流計(jì)的指針都會發(fā)生偏轉(zhuǎn)?；ジ形覀儼延梢粋€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?；ジ须妱觿莸挠?jì)算公式為式中M稱為互感系數(shù)，簡稱互感，單位和自感一樣，也是亨（H）。

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，這時也稱全耦合，互感電動勢最大。2．互感線圈的同名端我們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。圖中1、4、5就是一組同名端。SA閉合瞬間，A線圈有電流i從1端流進(jìn)，根據(jù)楞次定律，在A線圈兩端產(chǎn)生自感電動勢，極性為左正右負(fù)。利用同名端可確定B線圈的4端和C線圈的5端皆為互感電動勢的正端。互感線圈的同名端當(dāng)線圈的繞向難以確定時，可用如下方法判別兩個線圈的同名端。線圈B(副線圈)接檢流計(jì)。合上開關(guān)的瞬間如果電壓表指示為正向電壓，則3與1為同名端，否則，3與1為異名端。汽車點(diǎn)火電路汽車點(diǎn)火開關(guān)通、斷瞬間，初級線圈電流突然變化，磁通也突然變化，由于互感作用，使次級線圈產(chǎn)生1.5萬伏以上瞬時高壓，再由高壓分配器送到火花塞。汽車點(diǎn)火電路§3-1交流電的基本概念計(jì)算機(jī)中的直流電源一、什么是交流電交流電與直流電的根本區(qū)別是：直流電的方向不隨時間的變化而變化，交流電的方向則隨時間的變化而變化。穩(wěn)恒直流電

：電壓的大小和方向都不隨時間而變化正弦交流電

：電壓的大小和方向按正弦規(guī)律變化非正弦交流電

：一系列正弦交流電疊加合成的結(jié)果直流電和交流電恒穩(wěn)直流電正弦交流電三角波電壓信號方波電壓信號二、交流電的產(chǎn)生正弦交流電的產(chǎn)生設(shè)備：交流電可以由交流發(fā)電機(jī)提供，也可由振蕩器產(chǎn)生。交流發(fā)電機(jī)主要是提供電能，振蕩器主要是產(chǎn)生各種交流信號。正弦交流電的產(chǎn)生過程整個線圈所產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢為e=2Blvsinωt2Blv為感應(yīng)電動勢的最大值，設(shè)為Em，則上式稱為正弦交流電動勢的瞬時值表達(dá)式，也稱解析式。正弦交流電壓、電流等表達(dá)式與此相似。正旋交流電的產(chǎn)生若從線圈平面與中性面成一夾角開始計(jì)時，則正弦交流電壓、電流等表達(dá)式與此相似。實(shí)際應(yīng)用的發(fā)電機(jī)旋轉(zhuǎn)磁極式發(fā)電機(jī)大型水力發(fā)電機(jī)組

三、正弦交流電的周期、頻率和角頻率周期：交流電每重復(fù)變化一次所需的時間，用符號T表示，單位是s。頻率：交流電在1秒內(nèi)重復(fù)變化的次數(shù)，用符號f表示，單位是Hz。角頻率：正弦交流電1秒內(nèi)變化的電角度，用符號ω表示，單位是rad/s。四、正弦交流電的最大值、有效值和平均值

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，又稱峰值、幅值。最大值用大寫字母加下標(biāo)m表示，如Em、Um、Im。2．有效值：加在同樣阻值的電阻上，一個周期內(nèi)產(chǎn)生與交流電作用下相等的熱量的直流電的大小。有效值用大寫字母表示，如E、U、I。正弦交流電的有效值和最大值之間有如下關(guān)系：有效值=×最大值≈0.707×最大值交流電的有效值五、正弦交流電的相位與相位差1．相位在式中,表示在任意時刻線圈平面與中性面所成的角度，這個角度稱為相位角，也稱相位或相角，它反映了交流電變化進(jìn)程。其中，為正弦量t=0時的相位，稱為初相位，也稱初相角或初相。2．相位差兩個同頻率交流電的相位之差稱為相位差，用符號表示，即兩個同頻率交流電的相位差就等于它們的初相之差。e1超前e2e1與e2同相e1與e2反相e1與e2正交正弦交流電的最大值反映了正弦量的變化范圍，角頻率反映了正弦量的變化快慢，初相位反映了正弦量的起始狀態(tài)。最大值、角頻率和初相位稱為正弦交流電的三要素。u1=3sin（314t+30°）Vu2=4sin（314t-60°）V六、正弦交流電的相量圖表示法在實(shí)際應(yīng)用中，常采用相量圖表示法來解決這一問題。u1=3sin（314t+30°）V相量求和正弦量都可以用這樣一個長度對應(yīng)有效值、與參考方向夾角對應(yīng)初相的有向線段來表示，這個量稱為相量，一般用符號來表示。應(yīng)用相量圖時注意以下幾點(diǎn)：1.同一相量圖中，各正弦交流電的頻率應(yīng)相同。2.同一相量圖中，相同單位的相量應(yīng)按相同比例畫出。

3.一般取直角坐標(biāo)軸的水平正方向?yàn)閰⒖挤较?，逆時針轉(zhuǎn)動的角度為正，反之為負(fù)。有時為了方便起見，也可在幾個相量中任選其一作為參考相量，并省略直角坐標(biāo)軸。4.用相量表示正弦交流電后，它們的加、減運(yùn)算可按平行四邊形法則進(jìn)行。一個正弦量的相量圖、波形圖、解析式是正弦量的幾種不同的表示方法，它們有一一對應(yīng)的關(guān)系，但在數(shù)學(xué)上并不相等，如果寫成則是錯誤的?！?-2純電阻交流電路交流電路中如果只考慮電阻的作用，這種電路稱為純電阻電路。純電阻應(yīng)用實(shí)例一、電流與電壓的相位關(guān)系上式表明，在正弦電壓的作用下，電阻中通過的電流也是一個同頻率的正弦交流電流，且與加在電阻兩端的電壓同相位。設(shè)加在電阻兩端的電壓為u=實(shí)驗(yàn)證明，在任一瞬間通過電阻的電流i仍可用歐姆定律計(jì)算，即i==電路圖相量圖功率曲線圖波形圖，則得二、電流與電壓的數(shù)量關(guān)系通過電阻的最大電流若把上式兩邊同除以這說明，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。三、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，用表示，即由于電流和電壓同相，所以P在任一瞬間的數(shù)值都大于或等于零，這就說明電阻總是要消耗功率，因此，電阻是一種耗能元件。

由于瞬時功率時刻變動，不便計(jì)算，通常用電阻在交流電一個周期內(nèi)消耗的功率的平均值來表示功率的大小，叫做平均功率。平均功率又稱有功功率，用P表示，單位仍是瓦（W）。電壓、電流用有效值表示時，平均功率P的計(jì)算與直流電路相同，即

已知某白熾燈的額定參數(shù)為220V/100W，其兩端所加電壓為試求：1．交流電的頻率；2．白熾燈的工作電阻；3．白熾燈的有功功率。解:1．交流電的頻率為2．白熾燈的工作電阻為3．白熾燈的有功功率為§3-3純電感交流電路常用電感器外型及圖形符號對于直流電，起阻礙作用的只是線圈的電阻；對于交流電，除了線圈的電阻外電感也起阻礙作用。電感對交流電的阻礙作用稱為感抗，用XL表示。感抗的單位是歐姆（Ω）。一、電感對交流電的阻礙作用（2）線圈的自感系數(shù)越大，感抗也越大。感抗的計(jì)算式為電感對交流電的阻礙作用，可以簡單概括為：通直流，阻交流，通低頻，阻高頻。因此電感也被稱為低通元件。XL=2πfL=ωL感抗的大小與哪些有關(guān)呢？

（1）交流電的頻率越高，線圈的感抗就越大。二、電流與電壓的關(guān)系純電感電路歐姆定律的表達(dá)式：感抗只是電壓與電流最大值或有效值的比值，而不是電壓與電流瞬時值的比值，即，這是因?yàn)閡和i的相位不同。設(shè)電流i為參考正弦量，電壓u的瞬時值表達(dá)式為在純電感交流電路中，電壓比電流超前90°，即電流比電壓滯后90°。純電感電路中電流與電壓的相位關(guān)系電路圖相量圖功率曲線圖波形圖三、功率有功功率表無功功率表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轉(zhuǎn)換為磁場能儲存起來；瞬時功率為負(fù)值，說明電感又將磁場能轉(zhuǎn)換為電能返還給電源。瞬時功率在一個周期內(nèi)吸收的能量與釋放的能量相等。也就是說純電感電路不消耗能量，它是一種儲能元件。

不同的電感與電源轉(zhuǎn)換能量的多少也不同，通常用瞬時功率的最大值來反映電感與電源之間轉(zhuǎn)換能量的規(guī)模，稱為無功功率，用QL表示，單位是乏（Var）。其計(jì)算式為§3-4純電容交流電路一、電容器與電容量

電力電容電解電容瓷介電容滌綸電容可變電容微調(diào)電容1．電容器直流電不能通過電容器，電容器的這一特性稱為隔直。使電容器帶電的過程稱為充電。

充電后的電容器失去電荷的過程稱為放電。兩個相互絕緣又靠得很近的導(dǎo)體就組成了一個電容器。這兩個導(dǎo)體稱為電容器的兩個極板，中間的絕緣材料稱為電容器的電介質(zhì)。原來不帶電的電容器接上直流電源后，它的兩個極板就儲存電荷。電荷量與電壓的比值稱為電容器的電容，用符號C表示。它在數(shù)值上等于電容器在單位電壓作用下所儲存的電荷量。即電容的單位是法拉，簡稱法，用F表示，常用較小的單位有微法（μF）和皮法（pF）。2．電容量電容器的電容可以看作是為使兩極板間的電位差為1V時，電容器所需要帶的電荷量。需要電荷量多，表示電容器的電容大。這類似于用不同的容器裝水，要使電容器中水深都為1cm，橫截面積大的容器需要的水多。平行板電容器是最常見的電容器。電容器的結(jié)構(gòu)電容是電容器的固有屬性。它只與電容器的極板正對面積、極板間距離以及極板間電介質(zhì)的特性有關(guān)；而與外加電壓的大小，電容器帶電多少等外部條件無關(guān)。

式中S、d、C的單位分別是m2、m、F，介電常數(shù)ε的單位是F/m。真空中的介電常數(shù)ε0≈8.86×10-12F/m，某種介質(zhì)的介電常數(shù)ε與ε0之比，稱該介質(zhì)的相對介電常數(shù)，用εr表示。用介電常數(shù)較大的物質(zhì)作為電容器的電介質(zhì)可顯著增大電容，而且能做成很小的極板間隔，因而應(yīng)用很廣。任何兩個導(dǎo)體之間都存在著電容。分布電容電容器的簡易檢測3．電容器的簡易檢測1．檢測電容器時，手指不要接觸到表筆和電容器引腳，以免人體電阻對檢測結(jié)果帶來影響。2．如果是在線檢測大容量電容器，應(yīng)在電路斷電后，先用導(dǎo)線將被測電容器的兩個引腳相碰一下，放掉可能存在的電荷，對于容量很大的電容器則要用100Ω左右電阻來放電。3．由于小容量電容器，漏電阻很大，所以測量時應(yīng)用R×10K檔，這樣測量結(jié)果較為準(zhǔn)確。檢測電容器的注意事項(xiàng)交流電能“通過”電容器，同時電容器對交流電有阻礙作用。電容對交流電的阻礙作用稱為容抗，用XC表示，容抗的單位是Ω。二、電容對交流電的阻礙作用（2）交流電的頻率越高，電容器的容抗越小。容抗的計(jì)算式為電容的容抗與頻率的關(guān)系可以簡單概括為：隔直流，通交流，阻低頻，通高頻。因此電容也被稱為高通元件。容抗的大小與哪些因素有關(guān)呢？（1）電容器的電容量越大，容抗越小。純電容電路歐姆定律的表達(dá)式為：三、電流與電壓的關(guān)系純電容交流電路中，電流比電壓超前90°，即電壓比電流滯后90°。純電容電路中電流與電壓的相位關(guān)系四、功率電容也是儲能元件。瞬時功率為正值電容從電源吸收能量轉(zhuǎn)換為電場能儲存起來瞬時功率為負(fù)值電容將電場能轉(zhuǎn)換為電能返還給電源純電容電路不消耗功率，平均功率為零。純電容電路的無功功率為容量為40μF的電容接在一交流電源上，電源電壓為試求：（4）電路的無功功率。（1）電容的容抗。（2）電流的有效值。（3）電流瞬時值表達(dá)式。解：（1）電容的容抗（2）電流的有效值（3）電流的瞬時值表達(dá)式（4）電路的無功功率§3-5RLC串聯(lián)電路一、電壓與電流的關(guān)系RLC串聯(lián)電路的總電壓瞬時值等于多個元件上電壓瞬時值之和，即對應(yīng)的相量關(guān)系為由于uR、uL和uC的相位不同，所以總電壓的有效值不等于各個元件上電壓有效值之和。以電流為參考相量，畫出相量圖。由相量圖可得：UL>UC，φ>0UL<UC，φ<0UL=UC，φ=0RLC串聯(lián)電路相量圖將UR=IR、UL=IXL、UC=IXC代入上式，可得式中X=XL—XC，稱為電抗， 稱為阻抗，單位是Ω。φ稱為阻抗角，它就是總電壓與電流的相位差，即二、電路的電感性、電容性和電阻性1．電感性電路當(dāng)XL>XC時，則UL>UC，阻抗角φ

>0，電路呈電感性，電壓超前電流角。2．電容性電路當(dāng)XL<XC時，則UL<UC，阻抗角φ

<0，電路呈電容性,電壓滯后電流角。3．電阻性電路當(dāng)XL=XC時，則UL=UC，阻抗角φ

=0，電路呈電阻性，且總阻抗最小，電壓和電流同相。此時，電感和電容的無功功率恰好相互補(bǔ)償。電路的這種狀態(tài)稱為串聯(lián)諧振。RLC串聯(lián)電路相量圖.電壓與電流有效值的乘積定義為視在功率，用S表示，單位為伏·安（VA）。視在功率并不代表電路中消耗的功率，它常用于表示電源設(shè)備的容量。視在功率S與有功功率P和無功功率Q的關(guān)系為式中 ，稱為功率因數(shù)，它表示電源功率被利用的程度。三、功率四、電壓三角形、阻抗三角形和功率三角形電壓相量圖電壓三角形阻抗三角形功率三角形RLC串聯(lián)電路的三個三角形§3-6提高功率因數(shù)的意義和方法

指針式功率因數(shù)表低壓開關(guān)柜中的電容器組企業(yè)所用交流設(shè)備多數(shù)為感性負(fù)載。計(jì)算感性負(fù)載有功功率應(yīng)用下式：在感性電路中，感性負(fù)載的功率因數(shù)也就是說，電路中還有一部分能量并沒有消耗在負(fù)載上，而是與電源之間反復(fù)進(jìn)行交換，這就是無功功率，它占用了電源的部分容量。一、提高功率因數(shù)的意義1．充分利用電源設(shè)備的容量如果一個電源的額定電壓為UN，額定電流為IN，那么它的額定容量即額定視在功率SN=UNIN設(shè)電源容量為SN=40kV·A，則帶40W（cosφ=0.4）的熒光燈，可帶400盞；帶40W（cosφ

=1）的白熾燈，可帶1000盞。2．減小輸電線路的功率損耗在電源電壓一定的情況下，對于相同功率的負(fù)載，功率因數(shù)越低，電流越大，供電線路上電壓降和功率損耗也越大。如果供電線路上的電壓降過大，就會造成電網(wǎng)末端的用電設(shè)備長期處于低壓運(yùn)行狀態(tài)，影響其正常工作。為了減少電能損耗，改善供電質(zhì)量，就必須提高功率因數(shù)。二、提高功率因數(shù)的方法合理選用電動機(jī)，使電動機(jī)的容量與被拖動的機(jī)械負(fù)載配套，避免“大馬拖小車”的現(xiàn)象。應(yīng)盡量不要讓電動機(jī)空轉(zhuǎn)；對于負(fù)載有變化且經(jīng)常處于輕載運(yùn)行狀態(tài)的電動機(jī)，在運(yùn)行過程中，采用△—Y接線的自動轉(zhuǎn)換，使電路的功率因數(shù)提高。并接電容器補(bǔ)償

電容器與感性負(fù)載并聯(lián)a）電路圖b）相量圖智能無功功率自動補(bǔ)償控制器集中補(bǔ)償初投資較少，且便于控制和維護(hù)，所以應(yīng)用更為廣泛。個別補(bǔ)償適用于負(fù)荷較穩(wěn)定且無功功率較大的設(shè)備。目前，大多采用智能無功功率自動補(bǔ)償控制器。電容器個別補(bǔ)償§3-7常用照明電路一、常用照明方式

一般照明——無特殊要求，為整個被照場所而設(shè)置的照明。

局部照明——局限于某一工作部位的照明。

混合照明——由一般照明和局部照明共同組成的照明稱混合照明。二、常用照明燈具白熾燈熒光燈鹵鎢燈高壓汞燈高壓鈉燈節(jié)能燈LED燈常用照明燈具三、熒光燈電路

熒光燈電路由熒光燈管、鎮(zhèn)流器、啟輝器等組成。熒光燈起輝過程§4-1三相交流電架空的三相輸電線

三相異步電動機(jī)電源線三相交流電的優(yōu)點(diǎn)

1．三相發(fā)電機(jī)比體積相同的單相發(fā)電機(jī)輸出的功率大。

2．三相發(fā)電機(jī)的結(jié)構(gòu)不比單相發(fā)電機(jī)復(fù)雜多少，而使用、維護(hù)都比較方便，運(yùn)轉(zhuǎn)時比單相發(fā)電機(jī)的振動要小。

3．在同樣條件下輸送同樣大的功率時，特別是在遠(yuǎn)距離輸電時，三相輸電比單相輸電節(jié)約材料。

4．從三相電力系統(tǒng)中可以很方便地獲得三個獨(dú)立的單相交流電。當(dāng)有單相負(fù)載時，可使用三相交流電中的任意一相。一、三相交流電動勢的產(chǎn)生轉(zhuǎn)子是電磁鐵，其磁極表面的磁場按正弦規(guī)律分布三相交流發(fā)電機(jī)示意圖電樞繞組三相繞組及其電動勢

eU=Emsin（ωt+0°）VeV=Emsin（ωt－120°）Vew=Emsin（ωt+120°）V三個交流電動勢到達(dá)最大值（或零）的先后次序稱為相序。

規(guī)定各相電動勢的正方向是從線圈的末端指向始端，即電流從始端流出時為正，反之為負(fù)。正序：UVWU負(fù)序：UWVU三相繞組始端分別用U1，V1，W1表示，末端用U2，V2，W2表示，分別稱為U相，V相，W相。發(fā)電機(jī)的三根引出線及配電站的三根電源線分別以黃（U）、綠（V）、紅（W）三種顏色作為標(biāo)志。三個繞組在空間位置上彼此相隔120°。三相交流發(fā)電機(jī)（旋轉(zhuǎn)電樞式）發(fā)電機(jī)、電動機(jī)三相交流發(fā)電機(jī)（旋轉(zhuǎn)磁極式）三相對稱電動勢的波形圖和相量圖

波形圖相量圖

電動機(jī)旋轉(zhuǎn)方向與電源相序的關(guān)系

正序接線調(diào)換相序二、三相四線制三相四線制是把發(fā)電機(jī)三個線圈的末端連接在一起，成為一個公共端點(diǎn)（稱中性點(diǎn)）。從中性點(diǎn)引出的輸電線稱為中性線，簡稱中線；接地的中性線稱為零線。零線或中線所用導(dǎo)線一般用黃綠相間色表示。從三個線圈始端引出的輸電線稱為端線或相線，俗稱火線。

有時為了簡便，常不畫發(fā)電機(jī)的線圈連接方式，只畫四根輸電線表示相序。三相四線制三相四線制電路相線與相線之間的電壓，稱線電壓，分別用表示。相線與中性點(diǎn)之間的電壓，稱相電壓，分別用表示。線電壓與相電壓之間的關(guān)系為利用幾何知識可以得到：即：線電壓總是超前于對應(yīng)的相電壓30°。三個相電壓只有在對稱時其和為零，而線電壓無論對稱與否其和均為零，即：三、三相五線制目前，許多新建的民用建筑在配電布線時，已采用三相五線制，設(shè)有專門的保護(hù)零線。三相五線制供電單相三孔插座三相五線制供電系統(tǒng)示意圖

§4-2三相負(fù)載的連接方式各相負(fù)載相同的三相負(fù)載稱為對稱三相負(fù)載，如三相電動機(jī)、三相變壓機(jī)、三相電阻爐等。各相負(fù)載不同的三相負(fù)載稱為不對稱三相負(fù)載，如三相照明電路中的負(fù)載。兩臺三相異步電動機(jī)的銘牌要求星型接法要求三角形接法接法一、三相負(fù)載的星形連接三相負(fù)載分別接在三相電源的一根相線和中線之間的接法稱為三相負(fù)載的星形連接（常用“Y”標(biāo)記）。三相負(fù)載的星形連接電流相量圖負(fù)載兩端的電壓稱為負(fù)載的相電壓。在忽略輸電線上的電壓降時，負(fù)載的相電壓就等于電源的相電壓，電源的線電壓為負(fù)載相電壓的倍，即流過每相負(fù)載的電流稱為相電流。流過每根相線的電流稱為線電流。線電流和相電流的大小關(guān)系為：流過中線的電流稱為中線電流。若三相負(fù)載對稱，則各負(fù)載中的相電流也相等，而且三個相電流的相位差也互為120°。中線電流為各相電流的相量和，由相量圖可知三個相電流的相量和為零。即

已知加在星形連接的三相異步電動機(jī)上的對稱電源線電壓為380V，每相電阻為6Ω，感抗為8Ω，求流入電動機(jī)每相繞組的相電流及各線電流。解：由于電源電壓對稱，各相負(fù)載也對稱，則各相電流應(yīng)相等。因?yàn)?/p>

所以

星形連接的特點(diǎn)三相對稱負(fù)載星形連接時：

1．各相負(fù)載相電壓相等，均等于電源相電壓。

2．流過三相對稱負(fù)載的各相電流相等，線電流的大小等于相電流。

3．有中線時，流過三相不對稱負(fù)載的各相電流不相等，中線電流不等于零。

4．有中線時，各相負(fù)載相電壓相等，均等于電源相電壓，各相負(fù)載能正常工作。5．無中線時，各相負(fù)載相電壓不相等，阻抗小的負(fù)載相電壓減小，阻抗大的負(fù)載相電壓增大，各相負(fù)載不能正常工作。二、三相負(fù)載的三角形連接把三相負(fù)載分別接在三相電源每兩根相線之間的接法稱為三角形連接（常用“△”標(biāo)記）。

三相負(fù)載的三角形連接電流相量圖在三角形連接中，負(fù)載的相電壓和電源的線電壓大小相等，即U△P=UL。三相負(fù)載接到電源中，是作三角形還是星形連接，要根據(jù)負(fù)載的額定電壓而定。線電流和相電流的關(guān)系為從電流相量圖可以看出，線電流總是滯后于相應(yīng)的相電流30o。將上例中電動機(jī)三相繞組改為三角形連接后，接入電源，其他條件不變。試求各相電流、線電流的大小，并與星形連接時作比較。解：在三角形連接中，負(fù)載的相電壓等于電源的線電壓，因而相應(yīng)的相電流、線電流的比值：即：電動機(jī)三相繞組接成三角形時的相電流是接成星形時相電流的倍；接成三角形時的線電流是接成星形時線電流的3倍。1．各相負(fù)載相電壓等于電源線電壓；三根相線的線電流相等，三相負(fù)載的相電流相等。2．各相負(fù)載相電壓均等于電源線電壓，三根相線的線電流不相等，三相負(fù)載的相電流不相等。三角形連接的特點(diǎn)三相對稱負(fù)載三角形聯(lián)結(jié)時：三、三相負(fù)載的功率在三相交流電源中，三相負(fù)載消耗的總功率為各相負(fù)載消耗的功率之和，即上式中，UU、UV、UW為各相負(fù)載的相電壓，IU、IV、IW為各相負(fù)載的相電流，cosφU、cosφV、cosφW為各相負(fù)載的功率因數(shù)。在對稱三相電路中，。當(dāng)對稱負(fù)載作星形連接時，有功功率為當(dāng)對稱負(fù)載作三角形連接時，有功功率為即三相對稱負(fù)載不論是連成星形還是連成三角形，其總有功功率均為φ仍是負(fù)載相電壓與相電流之間的相位差，而不是線電壓與線電流間的相位差工業(yè)電阻爐常利用改變電阻絲的接法來控制功率大小，達(dá)到調(diào)節(jié)爐內(nèi)溫度的目的。有一臺三相電阻爐，每相電阻R=11Ω，試求：（1）在380V線電壓下，分別采用星形連接和三角形連接時所消耗的功率。（2）在220V線電壓下，采用三角形連接時所消耗的功率。解：（1）星形連接時的線電流為：星形連接時的功率為：三角形連接時的線電流為：三角形連接時的功率為：（2）從上面例題可以得出以下兩點(diǎn)：第一，線電壓不變時，負(fù)載作三角形連接時的功率為作星形連接時功率的3倍。第二，只要每相負(fù)載所承受的相電壓相等，那么不管負(fù)載接成星形還是三角形,負(fù)載所消耗的功率均相等?！?-3發(fā)電、輸電和配電常識一、發(fā)電廠火力發(fā)電廠風(fēng)力發(fā)電廠核電站太陽能發(fā)電廠二、電力網(wǎng)和電力系統(tǒng)將發(fā)電廠生產(chǎn)的電能傳輸和分配到用戶的輸配電系統(tǒng)稱為電力網(wǎng)，簡稱電網(wǎng)。

1．電力網(wǎng)（電網(wǎng)）

2．電力系統(tǒng)

將發(fā)電廠、電力網(wǎng)和用戶聯(lián)系起來的一個發(fā)電、輸電、變電、配電和用電的整體叫電力系統(tǒng)。發(fā)電機(jī)組升壓變壓器高壓輸電線用戶降壓變壓器變電所電流輸送流程圖電力系統(tǒng)示意圖在電力系統(tǒng)中，1000V以上為高壓，1000V以下為低壓，常用用電設(shè)備或用戶所需的電壓一般都是低壓。

3．變配電及配電方式

（1）變配電電力電源進(jìn)入工廠的電壓大多為6－10kV

，當(dāng)供電距離遠(yuǎn)或負(fù)荷容量大時，則采用35kV以上電壓進(jìn)電。常用的用電設(shè)備額定電壓為220V或380V；少數(shù)高壓電動機(jī)的額定電壓為6kV。因此，電能進(jìn)入工廠后，還要進(jìn)行變電（變換電壓）和配電（分配電能）。變電所的任務(wù)是受電、變壓和配電；如果只受電和配電，而不進(jìn)行變壓的則稱為配電所。（2）廠區(qū)內(nèi)配電方式工廠配電系統(tǒng)承擔(dān)著廠區(qū)內(nèi)高壓（大多為6－10kV）和低壓（220/380V）電能傳輸和分配的任務(wù)。配電方式主要有放射式、樹干式兩種類型。放射式樹干式（3）配電裝置配電裝置是用于受電和配電的電氣設(shè)備，它包括斷路器、隔離開關(guān)等控制電器、熔斷器、繼電器等保護(hù)電器及母線和各種載流導(dǎo)體，用于功率補(bǔ)償?shù)碾娏﹄娙萜鞯取?/p>

低壓配電室低壓配電柜的內(nèi)部構(gòu)造

斷路器熱繼電器電流互感器時間繼電器熔斷器交流接觸器§4-4安全用電常識一、可能觸電的幾種情況1．單相觸電

2．兩相觸電兩相觸電比單相觸電更危險3．跨步電壓觸電

4．電流對人體的傷害

電擊是電流通過人體內(nèi)部，對人體內(nèi)臟及神經(jīng)系統(tǒng)造成破壞；電傷是電流通過人體外部造成的局部傷害。通過人體的工頻交流電流達(dá)到10mA會使人感到麻痹或劇痛，難以擺脫電源，達(dá)到30mA以上且持續(xù)時間超過1s，就可能危及人的生命。電流從手到手、從手到腳、從腳到腳這三種路徑對人都很危險，其中尤以從左手經(jīng)前胸到腳、從一側(cè)手到另一側(cè)腳最危險。直流電、高頻和超高頻電流對人體的傷害程度較小，50Hz的工頻交流電流對人體的傷害最大。5．安全電壓加在人體上一定時間內(nèi)不致造成傷害的電壓稱為安全電壓。通常規(guī)定交流36V以下及直流48V以下為安全電壓，要求在有較多觸電危險的場合全部使用安全電壓。

安全電壓僅僅是為了一旦人員觸電時，能將通過人體的電流限制在較小范圍，絕不意味著人可長時間接觸這樣的電壓，那仍是危險的。切不可將電器金屬外殼直接與接到電器的零線相連，這種做法十分危險！二、防止觸電的技術(shù)措施1．保護(hù)接地中性點(diǎn)不接地三相供電系統(tǒng)的接地保護(hù)2．保護(hù)接零保護(hù)接零采用保護(hù)接零須注意以下幾點(diǎn)：（1）保護(hù)接零只能用于中性點(diǎn)接地的三相四線制供電系統(tǒng)。（2）接零導(dǎo)線必須牢固可靠，防止斷線、脫線。（3）零線上禁止安裝熔斷器和單獨(dú)的斷流開關(guān)。（4）零線每隔一定距離要重復(fù)接地一次。一般中性點(diǎn)接地要求接地電阻小于10Ω。（5）接零保護(hù)系統(tǒng)中的所有電氣設(shè)備的金屬外殼都要接零，絕不可以一部分接零，一部分接地。同一供電線路中部分接零、部分接地的后果

3．家庭安全用電家庭配電示意圖三腳插頭三孔插座4．組合配電箱

三、漏電保護(hù)器漏電保護(hù)器原理圖三極漏電保護(hù)器（組合式）二極漏電保護(hù)器漏電保護(hù)器接線示例

四、安全用電注意事項(xiàng)1．判斷電線或用電設(shè)備是否帶電，必須用試電器（或測電筆），決不允許用手觸摸。2．禁止帶負(fù)載操作動力配電箱中的刀開關(guān)。3．禁止在運(yùn)行中拆卸、修理電氣設(shè)備。檢修電氣設(shè)備時必須停車，切斷電源。并在開關(guān)處要設(shè)置“禁止合閘，有人工作”的警示牌。白底紅字紅底白字4．根據(jù)需要選擇熔斷器的熔絲粗細(xì)，嚴(yán)禁用銅絲代替熔絲。5．安裝照明線路時，開關(guān)必須接在相線上，開關(guān)和插座離地一般不低于1.3m。不要用濕手去摸開關(guān)、插座、燈頭等，也不要用濕布去擦燈泡。6．室內(nèi)配線時禁止使用裸導(dǎo)線和絕緣破損的導(dǎo)線，塑料護(hù)套線直接裝置在敷設(shè)面上時，須用防銹的金屬夾頭或其他材料的夾頭牢固裝夾。塑料護(hù)套線連接處應(yīng)加瓷接頭或接線盒。嚴(yán)禁將塑料護(hù)套線或其他導(dǎo)線直接埋設(shè)在水泥或石灰粉刷層內(nèi)。7．拆開的或斷裂的裸露的帶電接頭，必須及時用絕緣物包好并放在人身不易接觸到的地方。8．配電箱、開關(guān)、變壓器等電氣設(shè)備附近，不準(zhǔn)堆放各種易燃、易爆、潮濕和其他影響操作的物體。9．在電力線路附近，不要安裝電視機(jī)的天線；不放風(fēng)箏、打鳥；更不能向電線、瓷瓶和變壓器上仍物。在帶電設(shè)備周圍嚴(yán)禁使用鋼板尺，鋼卷尺進(jìn)行測量工作。10．發(fā)現(xiàn)電線或電氣設(shè)備起火，應(yīng)迅速切斷電源，在帶電狀態(tài)下，決不能用水或泡沫滅火器滅火。五、觸電急救發(fā)生觸電事故時，首先要使觸電者迅速脫離電源。觸電者脫離電源后，要平躺在擔(dān)架上送醫(yī)救治。如果觸電者已停止呼吸和心跳，應(yīng)立即采用人工呼吸和人工心臟按摩等方法就地施救。切不可直接接觸觸電者身體，以防救護(hù)者觸電?！?-1變壓器的作用、構(gòu)造和工作原理

高壓包變壓器電力變壓器電視機(jī)中的高壓包電動車充電器一、變壓器的作用變壓器的主要功能是改變交流電壓的大小，此外還有改變電流、變換阻抗等作用。二、變壓器的結(jié)構(gòu)變壓器基本結(jié)構(gòu)變壓器符號心式殼式變壓器的主要組成部分是鐵心和繞組。根據(jù)繞組和鐵心的安裝位置不同，可分為心式和殼式兩種。三、變壓器的工作原理忽略繞組電阻和各種電磁能量損耗的變壓器稱為理想變壓器。理想變壓器一次、二次繞組端電壓之比等于繞組的匝數(shù)比。匝數(shù)比又稱變比。1．變壓原理當(dāng)N1>N2時，U1>U2，變壓器使電壓降低，這種變壓器稱為降壓變壓器。當(dāng)N1<N2時，U1<U2，變壓器使電壓升高，這種變壓器稱為升壓變壓器。若N2=N1，則U2=U1，變壓器變比為1，雖然這種變壓器并不改變電壓，但它可以將用電器與電網(wǎng)隔離開來，所以稱隔離變壓器。在變比公式中：根據(jù)能量守恒定律，理想變壓器的輸出功率P2應(yīng)與變壓器從電源中獲得的功率P1相等。當(dāng)變壓器只有一個二次繞組時，應(yīng)有如下關(guān)系：I1U1=I2U2，因而得到上式表明，變壓器工作時，一次、二次繞組中的電流跟匝數(shù)成反比。2.變流原理3．變換阻抗原理把帶負(fù)載的變壓器（圖中陰影部分）看成是一個新的負(fù)載，并用RL’表示。忽略變壓器的損耗，應(yīng)有上式表明，在變壓器二次側(cè)接上負(fù)載，就相當(dāng)于在電源上直接接上一個的負(fù)載。也就是說，是RL在變壓器一次側(cè)中的交流等效電阻。

變壓器變換阻抗提高輸出功率變壓器的變換阻抗特性常用于電子電路中的阻抗匹配，使負(fù)載獲得最大功率。三相干式變壓器

三相油浸式變壓器

三相變壓器示意圖

電路符號四、常用變壓器1．三相變壓器自耦變壓器

符號2．自耦變壓器原理圖自耦變壓器的優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡單，節(jié)省材料。但由于