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电工基础 电工基础第一章 电路基础知识第二章 直流电路第三章 电容器第四章 磁场与电磁感应第五章 单相交流电路第六章 三相交流电路目 录 电工基础第一章 电路基础知识1.1 电流和电压 电工基础 高水位高水位水水位位差差水泵水泵水流水流 电工基础水水水水位位位位差差差差(水水水水压压压压)水水水水流流流流 水水水水泵泵泵泵电电电电位位位位差差差差（电电电电压压压压)电电电电流流流流 电电电电源源源源 电工基础 电动势的单位：电动势的单位：伏伏 特特(V)(V)电动势的实际方向电动势的实际方向：负极负极 正极正极 电电 动动 势势 电工基础v电动势的大小在数值上等于电源两端的开路电压电动势的大小在数值上等于电源两端的开路电压.UE 理想电压源理想电压源:E=U如何测出电动势如何测出电动势的大小的大小?非理想电压源非理想电压源:EUUEAO E=UAO 电工基础1.2 电阻 R 1 兆欧兆欧=103 千欧千欧=106 欧姆欧姆 1 M=103 K=106 对于一段材质和粗细都均匀的导体来说，在一定温度下：电工基础1.3 欧姆定律 U-(V)R-()I-(A)一、部分电路欧姆定律一、部分电路欧姆定律 电工基础二二、全、全 电电 路路 欧欧 姆姆 定定 律律E ErIR R 电工基础电功率电功率1.4 电工和电功率电功电功单位：焦耳单位：焦耳 千瓦时千瓦时单位：瓦特单位：瓦特 电工基础第二章 直流电路 电工基础2.1 串联电路 电工基础2.2 并联电路 电工基础2.3 混联电路2.4 直流电桥 电工基础R RE E1 1R R1 1E E2 2R R2 2R R1 1R R2 2R R3 3R R4 4R R5 5E E简单电路简单电路复杂电路复杂电路2.5 基尔霍夫定律 电工基础一、基尔霍夫第一定律一、基尔霍夫第一定律AI1I2I5I3I4 电工基础I I I I1 1 1 1+I+I+I+I3 3 3 3=I=I=I=I2 2 2 2+I+I+I+I4 4 4 4+I+I+I+I5 5 5 5II流入流入流入流入 =II流出流出流出流出I I I I1 1 1 1+(-I-I-I-I2 2 2 2)+I+I+I+I3 3 3 3+(-I-I-I-I4 4 4 4)+(-I-I-I-I5 5 5 5)=0 0 0 0I=I=0 0移移移移项项项项得得得得AI1I2I3I4I5基尔霍夫电流定律基尔霍夫电流定律仅仅适用于节点吗？仅仅适用于节点吗？电工基础基尔霍夫电流定律的推广于任意基尔霍夫电流定律的推广于任意假假定的封闭面定的封闭面，将闭合面视为一个节点，将闭合面视为一个节点，称为称为广义节点广义节点Ib+Ic=IeIb+Ic=Ie 电工基础再来看一个电路：再来看一个电路：再来看一个电路：再来看一个电路：R1R2R3R5R4E1E2I1I2I3SI1+I2=I3 电工基础i1+i2=i4+i6i=0i=0基尔霍夫第一定律的推广举例：基尔霍夫第一定律的推广举例：电工基础（二）基尔霍夫第二定律（回路电压定律）（二）基尔霍夫第二定律（回路电压定律）内容：对任一回路，沿任一方向绕行一周，各内容：对任一回路，沿任一方向绕行一周，各内容：对任一回路，沿任一方向绕行一周，各内容：对任一回路，沿任一方向绕行一周，各 电源电动势的代数和等于各电阻电压降电源电动势的代数和等于各电阻电压降电源电动势的代数和等于各电阻电压降电源电动势的代数和等于各电阻电压降 的代数和。的代数和。的代数和。的代数和。E E E E IR IR IR IR 或或或或 E E E E U U U U E E E E1 1 1 1I I I IR R R R1 1 1 1E E E E2 2 2 2R R R R2 2 2 2-E-E2 2 E E1 1=IRIR1 1+IR+IR2 2 电工基础推广：假想回路推广：假想回路ABREUABE=IIRUAB+UABEIR=电工基础 在多个电源同时作用的在多个电源同时作用的线性电路线性电路中，中，任何支路的电流或任意两点间的电压，都任何支路的电流或任意两点间的电压，都是各个电源单独作用时所得结果的代数和。是各个电源单独作用时所得结果的代数和。概念概念:2.6 叠加原理（电路参数不随电压、电流的变化而改变）（电路参数不随电压、电流的变化而改变）电工基础+BI2R1I1U1R2AU2I3R3+_+_原电路原电路I2R1I1R2ABU2I3R3+_U2单独作用单独作用+_AU1BI2R1I1R2I3R3U1单独作用单独作用叠加原理叠加原理“恒压源不起作用恒压源不起作用”或或“令其等于令其等于0”，即是将此恒压源去掉，代之以导线，即是将此恒压源去掉，代之以导线连接。连接。电工基础+-10 I4A20V10 10 用迭加原理求：用迭加原理求：I=?I=2AI=-1AI=I+I=1A+10 I4A10 10+-10 I 20V10 10 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”，即是将此恒流源去掉，使电路开路。，即是将此恒流源去掉，使电路开路。电工基础应用叠加定理要注意的问题1.叠加定理只适用于线性电路。叠加定理只适用于线性电路。2.叠加时只将电源分别考虑，电路的结构和参数不变。叠加时只将电源分别考虑，电路的结构和参数不变。暂时不予考虑的恒压源应予以短路，即令暂时不予考虑的恒压源应予以短路，即令U=0；暂时不予考虑的恒流源应予以开路，即令暂时不予考虑的恒流源应予以开路，即令 Is=0。3.解题时要标明各支路电流、电压的正方向。原电解题时要标明各支路电流、电压的正方向。原电 路中各电压、电流的最后结果是各分电压、分电路中各电压、电流的最后结果是各分电压、分电 流的代数和。流的代数和。=+电工基础4.迭加原理只能用于电压或电流的计算，不能用来迭加原理只能用于电压或电流的计算，不能用来 求功率，即功率不能叠加。如：求功率，即功率不能叠加。如：5.运用迭加定理时也可以把电源分组求解，每个分运用迭加定理时也可以把电源分组求解，每个分 电路的电源个数可能不止一个。电路的电源个数可能不止一个。设：设：则：则：I3R3=+电工基础2.7 电压源与电流源的等效变换 自学自学2.8 戴维南定理如果一个复杂电路，只要求某一支路的电流，如果一个复杂电路，只要求某一支路的电流，可以先把待求支路移开，而把其余部分等效为一个电压源可以先把待求支路移开，而把其余部分等效为一个电压源 戴维南定理 电工基础 对外电路来说，任何一个线性对外电路来说，任何一个线性有源二端网络有源二端网络有源二端网络有源二端网络，均可，均可以用一个等效电压源来以用一个等效电压源来等效代替等效代替等效代替等效代替，电压源电动势等于，电压源电动势等于二端网络的开路电压二端网络的开路电压UOC，其内阻等于有源二端网络其内阻等于有源二端网络内所有电源不起作用时，网络两端的等效电阻内所有电源不起作用时，网络两端的等效电阻Rab。内容：内容：有源有源二端网络二端网络RUSRS+_R“等效等效等效等效”是指对端口外等效，即是指对端口外等效，即是指对端口外等效，即是指对端口外等效，即R R两端的两端的两端的两端的电压和流过电压和流过电压和流过电压和流过R R的的的的电流不变。电流不变。电流不变。电流不变。注意：注意：注意：注意：电工基础未知数未知数：各支路电流：各支路电流解题思路：解题思路：根据基尔霍夫定律，列节点电流根据基尔霍夫定律，列节点电流 和回路电压方程，然后联立求解。和回路电压方程，然后联立求解。支路电流法支路电流法 电工基础支路电流法小结支路电流法小结解题步骤解题步骤结论与引申结论与引申12对每一支路假设对每一支路假设一未知电流一未知电流1.假设未知数时，正方向可任意选择。假设未知数时，正方向可任意选择。对每个节点有对每个节点有1.未知数未知数=B，4解联立方程组解联立方程组对每个回路有对每个回路有#1#2#3根据未知数的正负决定电流的实际方向。根据未知数的正负决定电流的实际方向。3列电流方程：列电流方程：列电压方程：列电压方程：2.原则上，有原则上，有B个支路就设个支路就设B个未知数。个未知数。（恒流源支路除外）（恒流源支路除外）例外？例外？若电路有若电路有N个节点，个节点，则可以列出则可以列出？个独立方程。个独立方程。(N-1)I1I2I32.独立回路的选择：独立回路的选择：已有已有(N-1)个节点方程，个节点方程，需补足需补足 B-（N-1）个方程。个方程。一般按网孔选择一般按网孔选择 电工基础支路电流法的优缺点支路电流法的优缺点优点：优点：支路电流法是电路分析中最基本的支路电流法是电路分析中最基本的 方法之一。只要根据基尔霍夫定律方法之一。只要根据基尔霍夫定律 欧姆定律列方程，就能得出结果。欧姆定律列方程，就能得出结果。缺点：缺点：电路中支路数多时，所需方程的个电路中支路数多时，所需方程的个 数较多，求解不方便。数较多，求解不方便。支路数支路数 B=4须列须列4个方程式个方程式ab 电工基础 电工基础 第二节 磁场及电磁感应 电工基础4.1 磁 场4.2 磁场的主要物理量 电工基础(1)直线电流的磁场【右手螺旋定则】电工基础 (2)、环形电流产生的磁场【右手螺旋定则】电工基础(3)、通电线圈产生的磁场【右手螺旋定则】磁通磁通 电工基础4.3 磁场对电流的作用 电工基础1电磁力的大小电磁力的大小 F =B I 磁场磁场磁场磁场强弱强弱强弱强弱电流电流大小大小有效有效长度长度B-均匀磁场的磁感应强度均匀磁场的磁感应强度(特斯拉特斯拉T)I-导线中的电流强度导线中的电流强度(安安)L-导线在磁场中的有效长度导线在磁场中的有效长度(米米)F-导线受到的电磁力导线受到的电磁力(牛牛)电工基础 实验还得出实验还得出:当导体垂直与磁场方向放置时,受电磁力最大；当导体与磁场平行放置时,导线不受力；当导体与磁场方向夹角，导线受力大小介于0与最大值之间。F=B Isin 电工基础内容内容:伸出左手伸出左手,拇指与其拇指与其余四指垂直，磁力余四指垂直，磁力线垂直穿过掌心，线垂直穿过掌心，四指指示电流方向，四指指示电流方向，则拇指的指向就是则拇指的指向就是通电导线受力的方通电导线受力的方向向iF2 受力方向受力方向:电动机左手定则电动机左手定则 电工基础 电工基础例：试用左手定则解释两根平行载例：试用左手定则解释两根平行载流直导线间的相互作用力。流直导线间的相互作用力。结论结论：如果两根载流导体电流方向相：如果两根载流导体电流方向相同，相互吸引，反之则排斥。同，相互吸引，反之则排斥。电工基础右手螺旋定则左手定则磁动电生总结 电工基础磁化互感电？涡流自感钳表钳表 电工基础钳形电流表 电工基础导磁性能导磁性能好坏好坏铁磁性物铁磁性物质质非铁磁性非铁磁性物物磁滞损耗磁滞损耗磁化过程磁化过程 电工基础 电工基础 二、电磁感应 变化的磁场在导体或线圈中产生电动势的现象叫电磁感应现象。电工基础自感电流变化电流变化闭合闭合断开断开 电工基础内容：线圈中产生感应电动势的大小内容：线圈中产生感应电动势的大小 与磁通量变化率成正比。与磁通量变化率成正比。1、法拉第电磁感应定律、法拉第电磁感应定律 电工基础2、楞次定律、楞次定律 判断穿过线圈磁通变判断穿过线圈磁通变化产生化产生感应电动势及感应感应电动势及感应电流的方向电流的方向.俄国物理学家楞次经过大量的实验俄国物理学家楞次经过大量的实验,于于18341834年发现的年发现的!电工基础楞次定律内容楞次定律内容:在线圈中产生的感应在线圈中产生的感应电动势总是使它所产生的电动势总是使它所产生的感应电流的磁通感应电流的磁通 阻碍阻碍 原有磁通的原有磁通的变化变化 电工基础感应感应电流电流磁通磁通插插入入感应电流的磁通感应电流的磁通 阻碍阻碍 原磁通的变化原磁通的变化原原磁磁通通增增加加感应磁通感应磁通与之方向与之方向 相反相反原磁通原磁通增加增加 电工基础拔拔出出原磁原磁通减通减少少感应感应电流电流磁通磁通原磁通原磁通减少减少感应磁通感应磁通与之方向与之方向相同相同感应电流的磁通感应电流的磁通 阻碍阻碍 原磁通的变化原磁通的变化 电工基础 判断感应电动势（感应电流）方向的具体方法：判断感应电动势（感应电流）方向的具体方法：1、先确定原磁通方向及其变化趋势、先确定原磁通方向及其变化趋势(是增加还是减少是增加还是减少)；2、根据楞次定律确定感应磁通方向、根据楞次定律确定感应磁通方向 如果原磁通的趋势是增加如果原磁通的趋势是增加,则感应则感应磁通与原有磁通方向相反；磁通与原有磁通方向相反；反之，原有磁通的变化趋势是减少，反之，原有磁通的变化趋势是减少，则感应磁通与原有磁通方向相同。则感应磁通与原有磁通方向相同。3、根据感应磁通方向，应用右手螺、根据感应磁通方向，应用右手螺旋定则确定感应电流及感应电动势方旋定则确定感应电流及感应电动势方向。向。+-插插入入N注意：注意：注意：注意：判断时必须把产生感应电动势的线圈或导体看做是电源。判断时必须把产生感应电动势的线圈或导体看做是电源。判断时必须把产生感应电动势的线圈或导体看做是电源。判断时必须把产生感应电动势的线圈或导体看做是电源。电工基础 电工基础切割磁力线磁通变化 电工基础切割磁力线磁通变化 电工基础u 直导体中产生的感应电动势的大小直导体中产生的感应电动势的大小 e=B e=B sinsin em=B 切割方向切割方向切割方向切割方向与磁力线与磁力线与磁力线与磁力线的夹角的夹角的夹角的夹角切割切割快慢快慢有效有效长度长度磁场磁场强弱强弱 当当当当=0=0=0=0时，时，时，时，导体运动方向与磁力线平行，则导体运动方向与磁力线平行，则导体运动方向与磁力线平行，则导体运动方向与磁力线平行，则e=0e=0e=0e=0 当当当当=90=90=90=90时，导体垂直于磁力线运动，则时，导体垂直于磁力线运动，则时，导体垂直于磁力线运动，则时，导体垂直于磁力线运动，则e=Blv(e=Blv(e=Blv(e=Blv(最大最大最大最大)电工基础 导体切割磁力线产生的感应电导体切割磁力线产生的感应电动势方向动势方向 右手定则右手定则ei+-内容内容内容内容:伸出右手伸出右手伸出右手伸出右手,拇指与其拇指与其拇指与其拇指与其余四指垂直，磁力线垂直余四指垂直，磁力线垂直余四指垂直，磁力线垂直余四指垂直，磁力线垂直穿过掌心，穿过掌心，穿过掌心，穿过掌心，拇指拇指拇指拇指指示导体指示导体指示导体指示导体切割磁力线的方向，则切割磁力线的方向，则切割磁力线的方向，则切割磁力线的方向，则其其其其余四指余四指余四指余四指的指向就是感应电的指向就是感应电的指向就是感应电的指向就是感应电动势的方向动势的方向动势的方向动势的方向 电工基础 电工基础感应电流是从3还是4流出？电流从哪端流出来很重要吗？由同一电流感应的电动势，极性始终保持一致的端子为同名端。1和3称为同名端结论：电流从一个同名端流入，必定从另一个同名端流出。电工基础表示方法：axAXAN2N1 电工基础 电工基础 电工基础在交变磁场作用下，整块铁芯中产生的旋涡状感应电流称为涡流。涡 流 的 害 处铁芯发热线圈绝缘削弱原磁场 电工基础 电工基础请观看 电工基础请思考 电工基础电动机首尾端测试方法 电工基础 电工基础 电工基础 电工基础 电工基础 磁通磁通(磁力线磁力线)集中通过的闭合路径叫集中通过的闭合路径叫磁路磁路。一、磁路的概念一、磁路的概念u 磁路按结构分为：无分支磁路 和 有分支磁路对称分支磁路对称分支磁路 和和 不对称有分支磁路不对称有分支磁路 电工基础二、磁路的欧姆定律1磁动势磁动势即 F Fm m=NINI磁动势Em的单位是安培(A)。SIN 电工基础2磁阻磁阻 磁通通过磁路时所受到的阻碍作用，用Rm表示。注:由于磁导率 不是常数，所以Rm也不是常数。SIN 电工基础3磁路欧姆定律磁路欧姆定律(1)磁路欧姆定律通过磁路的磁通与磁动势成正比，与磁阻成反比，即 上式与电路的欧姆定律相似，磁通 对应于电流I，磁动势Em对应于电动势E，磁阻Rm对应于电阻R。因此，这一关系称为磁路欧姆定律。电工基础表列出了电路与磁路对应的物理量及其关系式。因为磁导率不是常数因为磁导率不是常数,所所以磁路欧姆定律一般只做定性分以磁路欧姆定律一般只做定性分析，不宜在磁路中用来计算析，不宜在磁路中用来计算.电工基础 电路断开时电路断开时,电动势依然存在电动势依然存在;磁路是没有开路状态的磁路是没有开路状态的,也不也不能有开路状态能有开路状态,因为磁力线是不因为磁力线是不可能中断的闭合曲线可能中断的闭合曲线.电工基础