《電工基礎(chǔ)》教學(xué)課件

1、,,,,電工基礎(chǔ),教學(xué)課件,第一章 電路基礎(chǔ)知識(shí),第二章 直流電路,第三章 電容器,第四章 磁場(chǎng)與電磁感應(yīng),第五章 單相交流電路,第六章 三相交流電路,目 錄,第一章 電路基礎(chǔ)知識(shí),1.1 電流和電壓,高水位,,,水位差,,,,,,,,,,水泵,,水流,,,,水位差(水壓) 水流 水泵,,,,,電位差（電壓) 電流

2、 電源,,★ 電動(dòng)勢(shì)的單位： 伏 特 (V)★ 電動(dòng)勢(shì)的實(shí)際方向：負(fù)極 正極,電 動(dòng) 勢(shì),電動(dòng)勢(shì)的大小在數(shù)值上等于電源兩端的開(kāi)路電壓.,U,E,理想電壓源: E=U,如何測(cè)出電動(dòng)勢(shì)的大小?,非理想電壓源:E＞U,U,E,,A,O,E=UAO,1.2 電阻 R,1 兆歐 = 103 千歐 = 106 歐姆 1 MΩ = 103 KΩ = 106 Ω,對(duì)于一段材質(zhì)和粗細(xì)都均勻的導(dǎo)體來(lái)說(shuō)，在一定溫度

3、下：,1.3 歐姆定律,,,,,U---(V ) R---(Ω) I---(A ),一、部分電路歐姆定律,二、全 電 路 歐 姆 定 律,,I,R,電功率,1.4 電工和電功率,電功,單位：焦耳 千瓦時(shí),單位：瓦特,第二章 直流電路,2.1 串聯(lián)電路,2.2 并聯(lián)電路,2.3 混聯(lián)電路,2.4 直流電橋,簡(jiǎn)單電路,復(fù)雜電路,2.5 基爾霍夫定律,一、基爾霍夫第一定律,,,,,,,

4、A,,,,I1,I2,I5,,I3,I4,I1 + I3 = I2 + I4 + I5,ΣI流入 = ΣI流出,I1+ (-I2) + I3 + (-I4) + (-I5) = 0,ΣI= 0,,,,移項(xiàng)得,,,基爾霍夫電流定律僅僅適用于節(jié)點(diǎn)嗎？,基爾霍夫電流定律的推廣于任意假定的封閉面， 將閉合面視為一個(gè)節(jié)點(diǎn)，稱為廣義節(jié)點(diǎn)．,Ib+Ic=Ie,再來(lái)看一個(gè)電路：,,,,,I1,I2,I3,S,I1 + I2 = I3,i1+i2=i

5、4+i6,i=0,i=0,,基爾霍夫第一定律的推廣舉例：,（二）基爾霍夫第二定律（回路電壓定律）,內(nèi)容：對(duì)任一回路，沿任一方向繞行一周，各 電源電動(dòng)勢(shì)的代數(shù)和等于各電阻電壓降 的代數(shù)和。 ∑E ＝∑IR 或 ∑E ＝∑U,,,- E2,E1,=,IR1,+IR2,推廣：假想回路,,A,B,R,E,UAB,,E,=,I,IR,UAB,+,UAB,E,—,IR,=,在多個(gè)電源同時(shí)

6、作用的線性電路中，任何支路的電流或任意兩點(diǎn)間的電壓，都是各個(gè)電源單獨(dú)作用時(shí)所得結(jié)果的代數(shù)和。,概念:,2.6 疊加原理,（電路參數(shù)不隨電壓、電流的變化而改變）,,+,疊加原理,“恒壓源不起作用”或“令其等于0”，即是將此恒壓源去掉，代之以導(dǎo)線連接。,用迭加原理求：I= ?,I'=2A,I"= -1A,I = I'+ I"= 1A,“恒流源不起作用”或“令其等于0”，即是將此恒流源去掉，使電路開(kāi)路。

7、,應(yīng)用疊加定理要注意的問(wèn)題,1. 疊加定理只適用于線性電路。,2. 疊加時(shí)只將電源分別考慮，電路的結(jié)構(gòu)和參數(shù)不變。 暫時(shí)不予考慮的恒壓源應(yīng)予以短路，即令U=0； 暫時(shí)不予考慮的恒流源應(yīng)予以開(kāi)路，即令 Is=0。,3. 解題時(shí)要標(biāo)明各支路電流、電壓的正方向。原電 路中各電壓、電流的最后結(jié)果是各分電壓、分電 流的代數(shù)和。,4. 迭加原理只能用于電壓或電流的計(jì)算，不能用來(lái) 求功率，即功率不能

8、疊加。如：,5. 運(yùn)用迭加定理時(shí)也可以把電源分組求解，每個(gè)分 電路的電源個(gè)數(shù)可能不止一個(gè)。,,,,,,,,,,,I3,R3,,,,2.7 電壓源與電流源的等效變換,自學(xué),2.8 戴維南定理,如果一個(gè)復(fù)雜電路，只要求某一支路的電流，,可以先把待求支路移開(kāi)，而把其余部分等效為一個(gè)電壓源,戴維南定理,對(duì)外電路來(lái)說(shuō)，任何一個(gè)線性有源二端網(wǎng)絡(luò)，均可以用一個(gè)等效電壓源來(lái)等效代替，電壓源電動(dòng)勢(shì)等于二端網(wǎng)絡(luò)的開(kāi)路電壓UOC， 其內(nèi)阻等于

9、有源二端網(wǎng)絡(luò)內(nèi)所有電源不起作用時(shí)，網(wǎng)絡(luò)兩端的等效電阻Rab。,內(nèi)容：,,“等效”是指對(duì)端口外等效，即R兩端的電壓和流過(guò)R的電流不變。,注意：,未知數(shù)：各支路電流,解題思路：根據(jù)基爾霍夫定律，列節(jié)點(diǎn)電流 和回路電壓方程，然后聯(lián)立求解。,支路電流法小結(jié),,,,,,,解題步驟,結(jié)論與引申,1,2,對(duì)每一支路假設(shè)一未知電流,1. 假設(shè)未知數(shù)時(shí)，正方向可任意選擇。,對(duì)每個(gè)節(jié)點(diǎn)有,1. 未知數(shù)=B，

10、,4,解聯(lián)立方程組,對(duì)每個(gè)回路有,根據(jù)未知數(shù)的正負(fù)決定電流的實(shí)際方向。,3,列電流方程：,列電壓方程：,2. 原則上，有B個(gè)支路就設(shè)B個(gè)未知數(shù)。,（恒流源支路除外）,例外？,(N-1),2. 獨(dú)立回路的選擇：,已有(N-1)個(gè)節(jié)點(diǎn)方程，,需補(bǔ)足 B -（N -1）個(gè)方程。,,一般按網(wǎng)孔選擇,支路電流法的優(yōu)缺點(diǎn),優(yōu)點(diǎn)：支路電流法是電路分析中最基本的 方法之一。只要根據(jù)基爾霍夫定律 歐姆定

11、律列方程，就能得出結(jié)果。,缺點(diǎn)：電路中支路數(shù)多時(shí)，所需方程的個(gè) 數(shù)較多，求解不方便。,支路數(shù) B=4須列4個(gè)方程式,電工基礎(chǔ),第二節(jié) 磁場(chǎng)及電磁感應(yīng),4.1 磁 場(chǎng),,4.2 磁場(chǎng)的主要物理量,,,,,,,,,(1) 直線電流的磁場(chǎng),【右手螺旋定則】,(2)、環(huán)形電流產(chǎn)生的磁場(chǎng),【右手螺旋定則】,,,,,,,,,,,,(3)、通電線圈產(chǎn)生的磁場(chǎng),,,,,,,【右手螺旋定則】,磁通,4.3 磁

12、場(chǎng)對(duì)電流的作用,1．電磁力的大小,F = B I ι,磁場(chǎng)強(qiáng)弱,電流大小,有效長(zhǎng)度,B------均勻磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度(特斯拉T)I ------導(dǎo)線中的電流強(qiáng)度(安)L-----導(dǎo)線在磁場(chǎng)中的有效長(zhǎng)度(米)F-----導(dǎo)線受到的電磁力(牛),,,實(shí)驗(yàn)還得出:當(dāng)導(dǎo)體垂直與磁場(chǎng)方向放置時(shí),受電磁力最大；當(dāng)導(dǎo)體與磁場(chǎng)平行放置時(shí),導(dǎo)線不受力；當(dāng)導(dǎo)體與磁場(chǎng)方向夾θ角，導(dǎo)線受力大小介于0與最大值之間。,F = B

13、Iιsinθ,,,內(nèi)容:伸出左手,拇指與其余四指垂直，磁力線垂直穿過(guò)掌心，四指指示電流方向，則拇指的指向就是通電導(dǎo)線受力的方向．,,,,i,F,,,2 受力方向:電動(dòng)機(jī)左手定則,,,,,例：試用左手定則解釋兩根平行載流直導(dǎo)線間的相互作用力。,,,結(jié)論：如果兩根載流導(dǎo)體電流方向相同，相互吸引，反之則排斥。,⊙,×,×,×,×,×,×,×,×,×,

14、⊙,⊙,,,,,,,,右手螺旋定則,左手定則,磁,動(dòng),電,生,N,S,,,,,,,,,,,,,,,總結(jié),磁化,互感,電？,渦流,自感,鉗表,,鉗形電流表,,,,磁滯損耗,,二、電磁感應(yīng),變化的磁場(chǎng)在導(dǎo)體或線圈中產(chǎn)生電動(dòng)勢(shì)的現(xiàn)象叫電磁感應(yīng)現(xiàn)象。,動(dòng)磁生電,,自感,電流變化閉合—斷開(kāi),,,內(nèi)容：線圈中產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小 與磁通量變化率成正比。,,1、法拉第電磁感應(yīng)定律,2、楞次定律,判斷穿過(guò)線圈磁通變化產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)及感應(yīng)電

15、流的方向.,俄國(guó)物理學(xué)家楞次經(jīng)過(guò)大量的實(shí)驗(yàn),于1834年發(fā)現(xiàn)的!,,,楞次定律內(nèi)容:,在線圈中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)總是使它所產(chǎn)生的感應(yīng)電流的磁通 阻礙 原有磁通的變化,,,,感應(yīng)電流磁通,感應(yīng)電流的磁通 阻礙 原磁通的變化,原磁通增加,感應(yīng)磁通與之方向 相反,原磁通增加,,,,,,,原磁通減少,感應(yīng)電流磁通,原磁通減少,,感應(yīng)磁通與之方向相同,感應(yīng)電流的磁通 阻礙 原磁通的變化,,,判斷感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)

16、（感應(yīng)電流）方向的具體方法：,1、先確定原磁通方向及其變化趨勢(shì)(是增加還是減少)； 2、根據(jù)楞次定律確定感應(yīng)磁通方向 如果原磁通的趨勢(shì)是增加,則感應(yīng)磁通與原有磁通方向相反； 反之，原有磁通的變化趨勢(shì)是減少，則感應(yīng)磁通與原有磁通方向相同。 3、根據(jù)感應(yīng)磁通方向，應(yīng)用右手螺旋定則確定感應(yīng)電流及感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)方向。,,+,-,,注意： 判斷時(shí)必須把產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的線圈或?qū)w看做是電源。,動(dòng)磁生電,,切割磁力線,磁通變化,

17、動(dòng)磁生電,,旋轉(zhuǎn)電樞式發(fā)電機(jī),,切割磁力線,磁通變化,動(dòng)磁生電,,旋轉(zhuǎn)磁極式發(fā)電機(jī),,直導(dǎo)體中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小,e = B υιsinα,em= B υι,切割方向與磁力線的夾角,切割快慢,有效長(zhǎng)度,磁場(chǎng)強(qiáng)弱,當(dāng)α=0時(shí)， 導(dǎo)體運(yùn)動(dòng)方向與磁力線平行，則e=0 當(dāng)α=90°時(shí)，導(dǎo)體垂直于磁力線運(yùn)動(dòng)，則e=Blv(最大),,,導(dǎo)體切割磁力線產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)方向 —— 右手定則,e,,,υ,,,i,+,-,內(nèi)容:伸出右手,

18、拇指與其余四指垂直，磁力線垂直穿過(guò)掌心，拇指指示導(dǎo)體切割磁力線的方向，則其余四指的指向就是感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的方向．,,,,,同名端,應(yīng) 用,感應(yīng)電流是從3還是4流出？,電流從哪端流出來(lái)很重要嗎？,,,由同一電流感應(yīng)的電動(dòng)勢(shì)，極性始終保持一致的端子為同名端。,1和3稱為同名端,結(jié)論：電流從一個(gè)同名端流入，必定從另一個(gè)同名端流出。,,表示方法：,渦流,應(yīng) 用,在交變磁場(chǎng)作用下，整塊鐵芯中產(chǎn)生的旋渦狀感應(yīng)電流稱為渦流。,渦 流 的

19、害 處,鐵芯發(fā)熱,線圈絕緣,削弱原磁場(chǎng),,請(qǐng)觀看,請(qǐng)思考,電動(dòng)機(jī)首尾端測(cè)試方法,,,,,,,,,,,,,,4.8磁路,,,磁通(磁力線)集中通過(guò)的閉合路徑叫磁路。,一、磁路的概念,磁路按結(jié)構(gòu)分為： 無(wú)分支磁路 和 有分支磁路,對(duì)稱分支磁路 和 不對(duì)稱有分支磁路,二、磁路的歐姆定律,1．磁動(dòng)勢(shì)即 Fm = NI磁動(dòng)勢(shì)Em的單位是安培(A)。,2．磁阻 磁通通過(guò)磁路時(shí)所受到的阻礙作用，用Rm表示。,注:由于磁導(dǎo)率

20、? 不是常數(shù)，所以Rm也不是常數(shù)。,3．磁路歐姆定律,(1) 磁路歐姆定律通過(guò)磁路的磁通與磁動(dòng)勢(shì)成正比，與磁阻成反比，即,上式與電路的歐姆定律相似， 磁通 ? 對(duì)應(yīng)于電流I， 磁動(dòng)勢(shì)Em對(duì)應(yīng)于電動(dòng)勢(shì)E， 磁阻Rm對(duì)應(yīng)于電阻R。因此，這一關(guān)系稱為磁路歐姆定律。,表列出了電路與磁路對(duì)應(yīng)的物理量及其關(guān)系式。,因?yàn)榇艑?dǎo)率不是常數(shù),所以磁路歐姆定律一般只做定性分析，不宜在磁路中用來(lái)計(jì)算.,電路斷開(kāi)時(shí),電動(dòng)勢(shì)依然存在;,磁路與電