电工基础(新)

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1、电工基础,赵春光,1,1、电源：在电路中提供电能的，如干电池，蓄电池，交直流发电机等。,第一章 直流电路 第一节 直流电路的基本概念 一、电路的组成 电路：由电源、负载、开关和导线等按照一定的方式连接起来的闭合回路，称为电路。,2,2、负载（用电器）：消耗能量的设备，如电灯、电炉和电动机等。 3、开关：用来实现对电路进行控制和保护作用等。如：刀闸开 关、熔断器等。 4、导线；是用来联接电路的，为电路提供通路的。在电路中起输送电能的作用。常用铜、铝等材料制作。 二、电流 1、电流：导体中自由电子在电场力的作用下作定向移动，形成电流。,3,2、方向：通常，我们把正电荷定向移动的方向定为电流的方向，

2、而电子移动的方向和电流的方向正好相反。 3、电流的大小：在数值上等于单位时间内通过导体横截面的电量的多少。用符号I 表示 I = Q / t 式中 I 电流 （A）； Q 电荷量 （C）； t 时间 （s）。,4,4、电流的测量：常用电流表。 注意：a、量称 b、极性 c、与被测电路串连。 例一、如果3 s 内通过导体横截面的电量是12 C ，求通过导体的电流是多少？如果通过导体的电流是0.3 A，那么3s 内将有多少电量通过导体截面？ 解：公式 I=Q / t =12/3=4A Q=0.33=0.9C,5,三、电位、电压、电动势 1、电位（V）： 1）、电位：把正电荷在某点具有的能量，称为该

3、点的电位。 正电荷从高电位流向低电位；负电荷恰正好相 2）、参考点：通常将大地作为参考点，且电位为零。 3）、电位的正负：正电位某的电位高于参考点的电位;负电位与正电位相反。,6,4）、不同的参考点，电位不同，即电位的大小与参考点的选择有关。,3V,6V,3V,6V,A,B,C,A,C,B,VA=0V VB=3V VC=9V,VA=-3V VB=0V VC=6V,7,2、电压 1) 电压（U）：电路中某两点的电位差，称为该两点间的电压。 2）方向：由高点位指向低电位。 3）单位：伏特（V） 4）测量：电压表 注意：a、并列在被测电路中 b、极性 c、量称,8,3、电动势（E） 1）、电动势：电

4、源正负极间存在电位差，导线中便存在着电场，自由电子便在电场力的作用下，沿导线由负极移向正极，而电源力（非电场力）再把负电荷由正极送到负极，因而做功W 电动势E=W/q q 电荷量（C） 2）、方向：由电源的负极经由内电路指向电源的正极。,9,四、电阻 1、电阻（R）：导体中的自由电子在运动过程中，自由电子间的碰撞及自由电子与原子间的碰撞，阻碍了电子的移动，称其为电阻。 2、导体的电阻： R =L/S 其中 导体的材料（.M）； L 导体的长度（M） S 导体的界面（M2）。 3、单位： 欧姆（） 、 K、 M,10,第二节 欧姆定律 一、 部分电路的欧姆定律 部分电路：电路中的一部分，叫做部分

5、电路。,U,U=RI I=U/R,I,11,二、全电路欧姆定律 全电路：由内电路和外电路组成的闭合回路的整体。 全电路欧姆定律：I = E / (R+r) U= E - I r 注意两种极端状态：1、 开路 2、短路,I,R,12,2、特点：1）电流：相等 2）总电压：等于各个电阻上分电压之和。 3）总电阻：等于各分电阻之和。R= R1+ R2,第三节 电阻的串联、并联和混联 一、电阻的串联 1、串联：各个电阻首尾相联，称为电阻的串联。,13,4）每个电阻上的电压与总电压之间的关系为 U1=(R1/R )U U2=(R2/R) U 可见，每个电阻上分得的电压大小和电阻成正比。 3、应用： 1）

6、分压器 2）扩充电压表的量程 例12 P23,14,二、电阻的并联 1、并联：各个电阻首首相联，尾尾相联,2、特点：1）、并联支路两端电压相等 2）、总电流：等于各个支路电流之和 3）、总电阻：总电阻的倒数等于各个 电阻的倒数和。 1/R= 1/R1+1/R2,15,4）、每一个电阻上流过的电流和电阻成反比 I1=(R/R1)I P24 3、应用：1）可获得小电阻（总电阻小于任何一个并联电阻）。 2）电压相同的负载并列使用，互不影响 3）扩大电流表的量程。 三、电阻的混联：既有串联又有并联的连接方式叫做混联。,16,第四节 电功和电功率 一、电功 1、电功（电场力做的功）：电场力把电荷从一点移

7、到另一点，对电荷所做的功，称为电功。 2、大小： W=qu 而 q=It 所以 W=uIt 对电阻电路 U=RI W=I2Rt=（U2/R）t 其中 w功率，焦耳J I电流，安培A； u电压，伏特V。,17,3、单位：国际单位 焦耳（J），常用单位 度（千瓦小时） 1KW.h = 3.6 X 106 J 二、电功率 1、电功率：电场力在单位时间内所做的功 2、大小： P=w/t=u i P电功率，瓦特w 。 3、单位：W、KW 注意：电器上通常标注的功率和电压，即为设备的额 定功率和额定电压。,18,三、焦耳楞次定律 电流通过导体会发热，Q=I2Rt 例17 例18 第五节 电容器 一、电容器

8、与电容 1、电容器：任意两块非常接近的金属导体（极板），中间隔以绝缘介质（空气、云母和陶瓷等），形成一个电容器。,19,2、电压与电量的关系： Q=CU C电容器的电容量。 C=Q/U 3、C的意义：在一定电压下，电容器储存电荷量的大小。 4、C的单位：法拉（F）、微法（F），皮法（F） 1F=106F=1012PF 二、电容器的种类：P36 见图,20,三、电容器的串联、并联 1）串联的特点： a、每个电容器上的电荷量都相等，等于等效电 容上的电荷量， Q1 = Q2 = Q b、总电压等于各个电容上的电压之和。 U=U1+U2 2）等效电容：经过推倒知：总电容的倒数等于各个电容的倒数和。

9、1/C=1/C1+1/C2,21,2、电容器的并联 1）并联：多个电容器首首相联，尾尾相联。 2）特点： a、电压相等 b、总电荷量等于各电容电荷量之和，Q=Q1+Q2 c、总电容等于各个并联电容之和，C=C1+C2,22,第二章 磁与电磁 第一节 磁场的基本概念 一、磁场和磁力线 1、磁场：磁铁周围存在着一个肉眼看不见的特殊物质，这种物质称为磁场。 2、磁力线：用来描述磁场中某点磁场的大小和方向的概念。,23,1）磁力线在磁铁外部总是丛N极出，S极入；在磁铁内部则相反。 2）磁场的大小用磁力线的疏密程度表示；磁场的方向即为磁力线在该点的切线方向。 3）磁力线是一些封闭的曲线。,24,二、电流

10、的磁场 1、通电直导线的磁场： 是以通电直导线为中心的一组同心圆，方向满足右手螺旋定，四个弯曲手指指向磁场方向，大拇指指向为电流的方向。,25,例1 用右手螺旋定则来判定下图导线中的电流方向和磁力线方向。,注意：1）判定方法-右手螺旋定则； 2）标注方法； 3）应用：电机、变压器及各种仪表等。,26,2、通电线圈的磁场 右手螺旋定则同时适合螺线管线圈，四个弯曲手指为电流的方向，大拇指所指的方向就是线圈内部磁力线的方向，即N极的指向。,例2 用右手螺旋定则线圈内电流方向或线圈的磁极极性。,N,27,三、磁场的基本物理量 1、磁感应强度（B）： 1) 作用：描述磁场中各点磁场强弱和方向的物理量。

11、2）大小：磁感应强度在数值上等于与磁场方向相垂直的单位长度的导体，通过单位电流时所受的作用力。 匀强磁场中 F=BLI B = F / L I 其中 B磁感应强度，T； L导体的有效长度，M； F导体所受的作用力，N。 3）单位：特斯拉（T）,28,2、磁通 磁通（） ：磁感应强度B 与垂直与磁场方向的面积S的乘积。 =BS B=/S 磁感应强度B（磁密）：单位面积上磁力线条数。 3、磁场强度（H）：用来确定磁场和电流间关系的物理量。 大小：H=IN/L,29,1）磁导率：表示磁场中媒介质的导磁性能的物理量。 2）真空的磁导率为 0=410-7 亨利/米（H/M） 3）相对磁导率：任一媒介质磁

12、导率与真空磁导率0的比值。 r=/0 4）磁感应强度B与磁场强度H的关系 B=H,30,第二节 铁磁物质的磁化和分类 媒介质的分类：根据r 的大小分为铁磁性物质和非铁磁性物质。 非铁磁性物质：如空气、木材等。 铁磁性物质：如铸铁、硅钢片等，可用来制作所有电磁设备铁芯。 1）磁场强度（H）：表示磁场性质的物理量。大小为磁场中某点的磁感应强度（B）与媒介质的磁导率（）的比值。 H=B/,31,一、铁磁性物质的磁化 物质的磁化：本来不带磁性的物质，由于受磁场的作用而具有了磁性的现象（只有铁磁性物质才能被磁化）。 原因： 铁磁性物质有许多磁畴组成，每一个磁畴相当于一个小磁铁。 在外磁场作用下，磁场会沿

13、着磁场方向取向排列，形成附加磁场从而磁场显著增强。 有些铁磁性物质，在去掉外磁场后，磁畴的一部分或大部分仍保持取向一致，对外仍是显磁性，从而形成了永久性磁铁。,32,应用：广泛使用在电子和电气设备中，如使变压器，电机在同容量下体积小，重量轻。 1、磁化曲线：为了具体分析研究某种材料的导磁性能，用实验的方法测试磁感应强度B和磁场强度H的关系曲线。 2、磁滞回线：铁质性物质经过多次磁化，退磁的循环，得到一个封闭对称于原点的闭合曲线。 基本磁化曲线：铁磁性材料，在反复交变磁化中，可得到一系列大小不一的磁滞回线，连接各条对称的磁滞回线的顶点，得到一条曲线叫基本磁滞回线。,33,剩磁和矫顽磁力越大的铁磁

14、性物质，磁滞损耗就越大。 铁磁性物质的分类 根据磁滞回线形状：软磁性物质，硬磁性物质和矩磁性物质。 1）软磁性物质：磁滞回线窄而陡，包围面积小，损耗小，易磁化。 2）硬磁性物质：与软磁铁相反。 3）矩磁性物质：是一种具有矩形磁滞回线的铁磁性物质。,34,第三节 磁场对电流的作用 一、通电导线在磁场中受力 1、磁场对通电直导体的作用 1）实验过程： P65 图218 2）结果：通电导体在磁场中受力 3）力的方向：左手定则； 力的大小：F=IBL (条件：电流与磁场垂直),35,2、磁场对载流线圈的作用 1）大小： F=IBS (条件：S平面与B间的夹角为零) 2）方向：由右手螺旋定则确定。 3）

15、应用：电机及各种仪表的工作原理。,B,36,二、通电导体间的相互作用 两根并行的通电导体，那么一根导体就处在另一 根导体的磁场中，电流在磁场中受力，因此，两导体间相互作用。,1、若I1、I2 同方向，则相吸；反之，相斥。 2、力的大小：F=0.2 I1 I2 L/a 10-6 (N) 3、应用：架空线路间的线间距以及短路的危害。,37,第四节 电磁感应 一、电磁感应现象 产生感生电动势的条件： 1）导体切割磁力线运动时，导体两端将产生感生电动势，若将 导体连接成闭合回路，则有电流通过。 2）穿过任一回路内的磁通量发生变化时，闭合回路中产生感生电动势和感生电流。,38,2、感生电动势的大小： e=BLVSin 运动方向和B的夹角。,二、导体切割磁力线产生感生电势 1、感生电动势的方向（发电）：右手定则。大拇指为导体运动的方向；四个手指所指的方向为感生电动势的方向。,39,三、线圈磁通变化产生感应电动势 1、 楞次定律：当闭合回路中磁通量发生变化时，在回路中就有感生电动势产生。线圈中感应电流的方向，总是使它产生的磁场阻碍闭合回路中原来磁通量的变化，这个规律，称为楞次定律。 方向：由右手定则确定。,40,2、法拉第电磁感应定律 楞次定律：给出了回路中磁通量变化时感生电势的方向。 法拉第电磁感应定律：计算感生电势的大小。 e =