電工基礎(chǔ)（課堂PPT）

1、 電工基礎(chǔ).1 電工基礎(chǔ).2第一章第一章 電路基礎(chǔ)知識(shí)電路基礎(chǔ)知識(shí)第二章第二章 直流電路直流電路第三章第三章 電容器電容器第四章第四章 磁場與電磁感應(yīng)磁場與電磁感應(yīng)第五章第五章 單相交流電路單相交流電路第六章第六章 三相交流電路三相交流電路目目 錄錄 電工基礎(chǔ).3第一章第一章 電路基礎(chǔ)知識(shí)電路基礎(chǔ)知識(shí)1.1 電流和電壓電流和電壓 電工基礎(chǔ).4 電工基礎(chǔ).5 電工基礎(chǔ).6電動(dòng)勢的單位：電動(dòng)勢的單位： 伏伏 特特 (V) (V)電動(dòng)勢的實(shí)際方向電動(dòng)勢的實(shí)際方向 電工基礎(chǔ).7v電動(dòng)勢的大小在數(shù)值上等于電源兩端的開路電壓電動(dòng)勢的大小在數(shù)值上等于電源兩端的開路電壓. 理想電壓源理想電壓源: E=U如何測

2、出電動(dòng)勢如何測出電動(dòng)勢的大小的大小?非理想電壓源非理想電壓源:EUAO E=UAO 電工基礎(chǔ).81.2 電阻電阻 RSLR對于一段材質(zhì)和粗細(xì)都均勻的導(dǎo)體來說，在一定溫度下： 電工基礎(chǔ).91.3 歐姆定律歐姆定律IRU IUR U UR RI IRUI U-(V ) R-() I-(A ) 電工基礎(chǔ).10rREI? ?rUrIIREURrIEUR? 電工基礎(chǔ).11tWP RURIUIP22 1.4 電工和電功率電工和電功率tUIW 電工基礎(chǔ).12第二章第二章 直流電路直流電路 電工基礎(chǔ).132.1 串聯(lián)電路串聯(lián)電路R R1 1R R2 2U U1 1U U2 2U UI IURRRU2111UR

3、RRU2122 電工基礎(chǔ).142.2 并聯(lián)電路并聯(lián)電路R R1 1U UI IR R2 2I I1 1I I2 2IRRRI2121IRRRI2112 電工基礎(chǔ).152.3 混聯(lián)電路混聯(lián)電路2.4 直流電橋直流電橋X231RRRR321RRRRX 電工基礎(chǔ).16簡單電路簡單電路復(fù)雜電路復(fù)雜電路2.5 基爾霍夫定律基爾霍夫定律 電工基礎(chǔ).17AI1I2I5I3I4 電工基礎(chǔ).18AI1I2I3I4I5基爾霍夫電流定律基爾霍夫電流定律僅僅適用于節(jié)點(diǎn)嗎？僅僅適用于節(jié)點(diǎn)嗎？ 電工基礎(chǔ).19基爾霍夫電流定律的推廣于任意基爾霍夫電流定律的推廣于任意假假定的封閉面定的封閉面， 將閉合面視為一個(gè)節(jié)點(diǎn)，將閉合面

4、視為一個(gè)節(jié)點(diǎn)，稱為稱為廣義節(jié)點(diǎn)廣義節(jié)點(diǎn)Ib+Ic=IeIb+Ic=Ie 電工基礎(chǔ).20R1R2R3R5R4E1E2I1I2I3SI1 + I2 = I3 電工基礎(chǔ).21i1+i2=i4+i6i=0i=0 電工基礎(chǔ).22 電工基礎(chǔ).23ABREUABE=IIRUAB+UABEIRRUEIAB= 電工基礎(chǔ).24 在多個(gè)電源同時(shí)作用的在多個(gè)電源同時(shí)作用的線性電路線性電路中，中，任何支路的電流或任意兩點(diǎn)間的電壓，都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。是各個(gè)電源單獨(dú)作用時(shí)所得結(jié)果的代數(shù)和。概念概念:2.6 疊加原理疊加原理（電路參數(shù)不隨電壓、電流的變化而改變）（電路

5、參數(shù)不隨電壓、電流的變化而改變） 電工基礎(chǔ).25IIIIII I II333222111 +BI2R1I1U1R2AU2I3R3+_+_原電路原電路I2R1I1R2ABU2I3R3+_U2單獨(dú)作用單獨(dú)作用+_AU1BI2R1I1R2I3R3U1單獨(dú)作用單獨(dú)作用疊加原理疊加原理“恒壓源不起作用恒壓源不起作用”或或“令其等于令其等于0”，即是將此恒壓源去掉，代之以導(dǎo)線，即是將此恒壓源去掉，代之以導(dǎo)線連接。連接。 電工基礎(chǔ).26+-10 I4A20V10 10 用迭加原理求：用迭加原理求：I= ?I=2AI= -1AI = I+ I= 1A+10 I 4A10 10 +-10 I 20V10 10

6、解：解：“恒流源不起作用恒流源不起作用”或或“令其等于令其等于0”，即是將此恒流源去掉，使電路開路。，即是將此恒流源去掉，使電路開路。 電工基礎(chǔ).27應(yīng)用疊加定理要注意的問題應(yīng)用疊加定理要注意的問題1. 疊加定理只適用于線性電路。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。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)予以開路，即令暫時(shí)不予考慮的恒流源應(yīng)予以開路，即令 Is=0。3. 解題時(shí)要標(biāo)明各支路電流、電壓的正方向。原電解題時(shí)要標(biāo)明各支路電流、電壓

7、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。流的代數(shù)和。=+ 電工基礎(chǔ).284. 迭加原理只能用于電壓或電流的計(jì)算，不能用來迭加原理只能用于電壓或電流的計(jì)算，不能用來 求功率，即功率不能疊加。如：求功率，即功率不能疊加。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)。電路的電源個(gè)數(shù)可能不止一個(gè)。 333 III 設(shè)：設(shè)：32332332333233)()()(RIRIRIIRIP則：則：I3R3=+ 電工基礎(chǔ).292.7 電壓源與電流源的等效變換電壓

8、源與電流源的等效變換 自學(xué)自學(xué)2.8 戴維南定理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，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，而把其余部分等效為一個(gè)電壓源可以先把待求支路移開，而把其余部分等效為一個(gè)電壓源 戴維南定理戴維南定理 電工基礎(chǔ).30 對外電路來說，任何一個(gè)線性對外電路來說，任何一個(gè)線性，均，均可以用一個(gè)等效電壓源來可以用一個(gè)等效電壓源來，電壓源電動(dòng)勢等，電壓源電動(dòng)勢等于二端網(wǎng)絡(luò)的開路電壓于二端網(wǎng)絡(luò)的開路電壓UOC， 其內(nèi)阻等于有源二端網(wǎng)其內(nèi)阻等于有源二端網(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

9、：內(nèi)容：有源有源二端網(wǎng)絡(luò)二端網(wǎng)絡(luò)RUSRS+_R 電工基礎(chǔ).31未知數(shù)未知數(shù)：各支路電流：各支路電流解題思路：解題思路：根據(jù)基爾霍夫定律，列節(jié)點(diǎn)電流根據(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。和回路電壓方程，然后聯(lián)立求解。支路電流法支路電流法 電工基礎(chǔ).32支路電流法小結(jié)支路電流法小結(jié)解題步驟解題步驟結(jié)論與引申結(jié)論與引申12對每一支路假設(shè)對每一支路假設(shè)一未知電流一未知電流1. 假設(shè)未知數(shù)時(shí)，正方向可任意選擇。假設(shè)未知數(shù)時(shí)，正方向可任意選擇。對每個(gè)節(jié)點(diǎn)有對每個(gè)節(jié)點(diǎn)有0I1. 未知數(shù)未知數(shù)=B，4解聯(lián)立方程組解聯(lián)立方程組對每個(gè)回路有對每個(gè)回路有UE#1#2#3根據(jù)未知數(shù)的正負(fù)決定電

10、流的實(shí)際方向。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：列電流方程：列電壓方程：列電壓方程：2. 原則上，有原則上，有B個(gè)支路就設(shè)個(gè)支路就設(shè)B個(gè)未知數(shù)。個(gè)未知數(shù)。 （恒流源支路除外）（恒流源支路除外）例外？例外？若電路有若電路有N個(gè)節(jié)點(diǎn)，個(gè)節(jié)點(diǎn)，則可以列出則可以列出 ？ 個(gè)獨(dú)立方程。個(gè)獨(dú)立方程。(N-1)I1I2I32. 獨(dú)立回路的選擇：獨(dú)立回路的選擇：已有已有(N-1)個(gè)節(jié)點(diǎn)方程，個(gè)節(jié)點(diǎn)方程， 需補(bǔ)足需補(bǔ)足 B -（N -1）個(gè)方程。個(gè)方程。 一般按網(wǎng)孔選擇一般按網(wǎng)孔選擇 電工基礎(chǔ).33支路電流法的優(yōu)缺點(diǎn)支路電流法的優(yōu)缺點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)：支路電流法是電路分析中最基本的支路電流法是電路分析

11、中最基本的 方法之一。只要根據(jù)基爾霍夫定律方法之一。只要根據(jù)基爾霍夫定律 歐姆定律列方程，就能得出結(jié)果。歐姆定律列方程，就能得出結(jié)果。缺點(diǎn)：缺點(diǎn)：電路中支路數(shù)多時(shí)，所需方程的個(gè)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。數(shù)較多，求解不方便。支路數(shù)支路數(shù) B=4須列須列4個(gè)方程式個(gè)方程式ab 電工基礎(chǔ).34 電工基礎(chǔ) 第二節(jié)第二節(jié) 磁場及電磁感應(yīng)磁場及電磁感應(yīng) 電工基礎(chǔ).354.1 磁磁 場場4.2 磁場的主要物理量磁場的主要物理量 電工基礎(chǔ).36直線電流的磁場直線電流的磁場【右手螺旋定則右手螺旋定則】 電工基礎(chǔ).37 (2)、環(huán)形電流產(chǎn)生的磁場、環(huán)形電流產(chǎn)生的磁場【右手螺旋定則右手螺旋

12、定則】 電工基礎(chǔ).38(3)、通電線圈產(chǎn)生的磁場、通電線圈產(chǎn)生的磁場iNL 電電感感 【右手螺旋定則右手螺旋定則】lNH? HB 磁通磁通 電工基礎(chǔ).394.3 磁場對電流的作用磁場對電流的作用 電工基礎(chǔ).401電磁力的大小電磁力的大小 B-均勻磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度均勻磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度(特斯拉特斯拉T)I -導(dǎo)線中的電流強(qiáng)度導(dǎo)線中的電流強(qiáng)度(安安)L-導(dǎo)線在磁場中的有效長度導(dǎo)線在磁場中的有效長度(米米)F-導(dǎo)線受到的電磁力導(dǎo)線受到的電磁力(牛牛) 電工基礎(chǔ).41 實(shí)驗(yàn)還得出實(shí)驗(yàn)還得出: :當(dāng)導(dǎo)體垂直與磁場方向放置時(shí),受電磁力最大；當(dāng)導(dǎo)體與磁場平行放置時(shí),導(dǎo)線不受力；當(dāng)導(dǎo)體與磁場方向夾角，導(dǎo)線受力大

13、小介于0與最大值之間。 電工基礎(chǔ).42內(nèi)容內(nèi)容: :伸出左手伸出左手, ,拇指與其拇指與其余四指垂直，磁力余四指垂直，磁力線垂直穿過掌心，線垂直穿過掌心，四指指示電流方向，四指指示電流方向，則拇指的指向就是則拇指的指向就是通電導(dǎo)線受力的方通電導(dǎo)線受力的方向向iF 電工基礎(chǔ).43 電工基礎(chǔ).44例：試用左手定則解釋兩根平行載例：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。流直導(dǎo)線間的相互作用力。結(jié)論結(jié)論：如果兩根載流導(dǎo)體電流方向相：如果兩根載流導(dǎo)體電流方向相同，相互吸引，反之則排斥。同，相互吸引，反之則排斥。 電工基礎(chǔ).45右手螺旋右手螺旋定則定則左手定則左手定則磁磁動(dòng)動(dòng)電電生生NS總結(jié)總

14、結(jié) 電工基礎(chǔ).46磁化磁化互感互感電？電？渦流渦流自感自感鉗表鉗表 電工基礎(chǔ).47鉗形電流表鉗形電流表 電工基礎(chǔ).48 電工基礎(chǔ).49 電工基礎(chǔ).50 變化的磁場變化的磁場在在導(dǎo)體或線圈導(dǎo)體或線圈中產(chǎn)生中產(chǎn)生電動(dòng)勢電動(dòng)勢的現(xiàn)象叫電磁感應(yīng)現(xiàn)象。的現(xiàn)象叫電磁感應(yīng)現(xiàn)象。 電工基礎(chǔ).51自感自感電流變化電流變化閉合閉合斷開斷開 電工基礎(chǔ).52內(nèi)容：線圈中產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢的大小內(nèi)容：線圈中產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢的大小 與磁通量變化率成正比。與磁通量變化率成正比。tNe 電工基礎(chǔ).53 判斷穿過線圈磁通變判斷穿過線圈磁通變化產(chǎn)生化產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢及感應(yīng)感應(yīng)電動(dòng)勢及感應(yīng)電流的方向電流的方向. . 俄國物理學(xué)家楞次經(jīng)過大

15、量的實(shí)驗(yàn)俄國物理學(xué)家楞次經(jīng)過大量的實(shí)驗(yàn), ,于于18341834年發(fā)現(xiàn)的年發(fā)現(xiàn)的! ! 電工基礎(chǔ).54 電工基礎(chǔ).55感應(yīng)感應(yīng)電流電流磁通磁通插插入入感應(yīng)電流的磁通感應(yīng)電流的磁通 阻礙阻礙 原磁通的變化原磁通的變化原原磁磁通通增增加加感應(yīng)磁通感應(yīng)磁通與之方向與之方向 相反相反原磁通原磁通增加增加 電工基礎(chǔ).56拔拔出出原磁原磁通減通減少少感應(yīng)感應(yīng)電流電流磁通磁通原磁通原磁通減少減少感應(yīng)磁通感應(yīng)磁通與之方向與之方向相同相同感應(yīng)電流的磁通感應(yīng)電流的磁通 阻礙阻礙 原磁通的變化原磁通的變化 電工基礎(chǔ).57 判斷感應(yīng)電動(dòng)勢（感應(yīng)電流）方向的具體方法判斷感應(yīng)電動(dòng)勢（感應(yīng)電流）方向的具體方法： 1、先確定

16、原磁通方向及其變化趨勢、先確定原磁通方向及其變化趨勢(是增加還是減少是增加還是減少)； 2、根據(jù)楞次定律確定感應(yīng)磁通方向、根據(jù)楞次定律確定感應(yīng)磁通方向 如果原磁通的趨勢是增加如果原磁通的趨勢是增加,則感應(yīng)則感應(yīng)磁通與原有磁通方向相反；磁通與原有磁通方向相反； 反之，原有磁通的變化趨勢是減少反之，原有磁通的變化趨勢是減少，則感應(yīng)磁通與原有磁通方向相同。，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、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)勢方旋定則確定感應(yīng)電流及感應(yīng)電動(dòng)勢方向。向。+-插插入入N 電工基礎(chǔ).58 電工基礎(chǔ).59切割磁力線切割磁力線磁通變化磁通變

17、化 電工基礎(chǔ).60切割磁力線切割磁力線磁通變化磁通變化 電工基礎(chǔ).61 電工基礎(chǔ).62ei 電工基礎(chǔ).63應(yīng) 用 電工基礎(chǔ).64感應(yīng)電流是從感應(yīng)電流是從3還是還是4流出？流出？電流從哪端流出電流從哪端流出來很重要嗎？來很重要嗎？由由同一電流同一電流感應(yīng)的電動(dòng)勢，感應(yīng)的電動(dòng)勢，。結(jié)論：電流從一個(gè)同名端流入，必定結(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。從另一個(gè)同名端流出。 電工基礎(chǔ).65axAXAN2N1 電工基礎(chǔ).66 電工基礎(chǔ).67應(yīng) 用 電工基礎(chǔ).68在交變磁場在交變磁場作用下，整作用下，整塊鐵芯中產(chǎn)塊鐵芯中產(chǎn)生的旋渦狀生的旋渦狀感應(yīng)電流稱感應(yīng)電流稱為渦流。為渦流。鐵芯鐵芯發(fā)熱發(fā)

18、熱線圈線圈絕緣絕緣削弱原削弱原磁場磁場 電工基礎(chǔ).69 電工基礎(chǔ).70 電工基礎(chǔ).71 電工基礎(chǔ).72電動(dòng)機(jī)首尾端測試方法電動(dòng)機(jī)首尾端測試方法 電工基礎(chǔ).73 電工基礎(chǔ).74 電工基礎(chǔ).75 電工基礎(chǔ).76 電工基礎(chǔ).77 磁通磁通(磁力線磁力線)集中通過的閉合路徑叫集中通過的閉合路徑叫磁路磁路。 圖 5-13 有分支磁路 圖5-12 主磁通和漏磁通 一、磁路的概念一、磁路的概念u 磁路按結(jié)構(gòu)分為： 無分支磁路 和 有分支磁路對稱分支磁路對稱分支磁路 和和 不對稱有分支磁路不對稱有分支磁路 電工基礎(chǔ).781磁動(dòng)勢磁動(dòng)勢即 F Fm m = = NINI磁動(dòng)勢Em的單位是安培(A)。IN 電工基礎(chǔ).792磁阻磁阻 磁通通過磁路時(shí)所受到的阻礙作用，用Rm表示。SlRm注:由于磁導(dǎo)率 不是常數(shù)，所以Rm也不是常數(shù)。)/1();()/( )( 2HRmSmHmlm磁磁阻阻磁磁路路的的截截面面積積米米亨亨磁磁導(dǎo)導(dǎo)率率；磁磁路路的的長長度度 SIN 電工基礎(chǔ).803磁路歐姆定律磁路歐姆定律mmRE (1) 磁路歐姆定律通過磁路的磁通與磁動(dòng)勢成正比，與磁阻成反比，即 磁阻磁動(dòng)勢磁通 上式與電路