1、电工基础电工基础1、直流电路、直流电路2、交流电路、交流电路3、磁路、磁路直流电路直流电路 电路电路 电路的基本组成 1.1.什么是电路什么是电路 电路是由各种元器件(或电工设备)按一定方式联接起来的总体,为电流的流通提供了路径。 一、电路的基本组成动画M1-1 电路组成与状态2.2.电路的基本组成电路的基本组成 电路的基本组成包括以下四个部分: (1)电源电源(供能元件供能元件)： 为电路提供电能的设备和器件(如电池、发电机等)。图1-1 简单的直流电路 (2)负载负载(耗能元件耗能元件)： (3)控制器件：控制器件： (4)联接导线：联接导线：使用(消耗)电能的设备和器件(如灯泡等用电器)
2、。 控制电路工作状态的器件或设备(如开关等)。将电器设备和元器件按一定方式联接起来(如各种铜、铝电缆线等)。 3.电路的状态电路的状态 (1)通路（闭路）通路（闭路）：电源与负载接通，电路中有电流通过，电气设备或元器件获得一定的电压和电功率，进行能量转换。 (2)开路（断路）开路（断路）：电路中没有电流通过，又称为空载状态。 (3) 短路（捷路）短路（捷路）：电源两端的导线直相连接，输出电流过大，如没有保护措施，电源或电器会被烧毁或发生火灾，所以通常要在电路或电气设备中安装熔断器、保险丝等保险装置，以避免发生短路时出现不良后果。表1-3 常用理想元件及符号二、电流电路中电荷沿着导体的定向运动即
3、形成电流，其方向规定为正电荷流动的方向（或负电荷流动的反方向），其大小等于在单位时间内通过导体横截面的电量，称为电流强度(简称电流)，用符号I或i(t)表示，讨论一般电流时可用符号i 。 1.1.电流的基本概念电流的基本概念 如果电流的大小及方向都不随时间变化，则称之为直流(Direct Current)，记为DC或dc，直流电流要用大写字母I表示。常数tQtqI直流电流直流电流I与时间与时间t的关系在的关系在It坐标系中为一条与时间轴坐标系中为一条与时间轴平行的直线。平行的直线。 2.2.直流电流和交流电路直流电流和交流电路 如果电流的大小及方向均随时间变化，则称为交流电流 (Alterna
4、ting current)，记为AC或ac，交流电流的瞬时值要用小写字母i或i(t)表示。三、电压 1.1.电压的基本概念电压的基本概念 电压是指电路中两点A、B之间的电位差（简称为电压），其大小等于单位正电荷因受电场力作用从A点移动到B点所作的功，电压的方向规定为从高电位指向低电位的方向。 电压的国际单位制为伏特（V），常用的单位还有毫伏(mV)、微伏(V)、千伏(kV)等，它们与V的换算关系为1mV=103V；1 V=106V；1kV=103V。2.2.直流电压与交流电压直流电压与交流电压如果电压的大小及方向都不随时间变化，则称之为稳恒电压或恒定电压，简称为直流电压，用大写字母U表示。 如
5、果电压的大小及方向随时间变化，则称为交流电压，交流电流的瞬时值要用小写字母u或u(t)表示。 。四、电阻元件 电阻元件是对电流呈现阻碍作用的耗能元件，例如灯泡、电热炉等电器。 电阻定律： 制成电阻的材料电阻率，国际单位制为欧姆米( m) ； l 绕制成电阻的导线长度，国际单位制为米(m)；S 绕制成电阻的导线横截面积，国际单位制为平方米(m2) ；R 电阻值，国际单位制为欧姆()。 经常用的电阻单位还有千欧(k)、兆欧(M)，它们与 的换算关系为1 k = 103 ； 1 M = 106 SlR部分电路欧姆定律 电阻元件的伏安关系服从欧姆定律，即 U = RI 或 I = U/R = GU其中
6、G = 1/R，电阻R的倒数G叫做电导，其国际单位制为西门子(S)。 闭合电路的闭合电路的欧姆定律欧姆定律 q 电动势 q 闭合电路的欧姆定律 一、电动势 衡量电源的电源力大小及其方向的物理量叫做电源的电动势。动画M2-1 电动势符号：E或e(t) E表示大小与方向都恒定的电动势（即直流电源的电动势），e(t)表示大小和方向随时间变化的电动势，也可简记为e。电动势的国际单位制为伏特，记做V。二、闭合电路的欧姆定律 图中r表示电源的内部电阻，R表示电源外部联接的电阻(负载)。闭合电路欧姆定律的数学表达式为E RIrI 或rREI 图2-1 简单的闭合电路 外电路两端电压U = RI = E rI
7、 = ，显然，负载电阻R值越大，其两端电压U也越大；当R r时(相当于开路)，则U = E；当R 0时，即X L X C， 0，电压u比电流i超前，称电路呈感性； 2. 容性电路：容性电路：当X 0时，即X L X C， 0时，Q 0，电路呈感性；当 0时，Q 0，电路呈容性；当 = 0时，Q = 0，电路呈电阻性。显然，有功功率P、无功功率Q和视在功率S三者之间成三角形关系，即22QPS这一关系称为功率三角形，如图8-13所示。 图8-13 功率三角形 22QPS图8-13 功率三角形 视在功率视在功率S =UI有功功率有功功率P = UI cos = UI功率因数功率因数 = cos无功功
8、率无功功率Q = UI sin二、电阻、电感、电容电路的功率1纯电阻电路的功率纯电阻电路的功率 有功功率 PR = UI cos = UI = I2R= ；无功功率 QR = UI sin = 0；视在功率 RU2RPQPS22有功功率 PL = UI cos = 0；无功功率 QL = UI sin = I2XL= ；视在功率 2纯电感电路的功率纯电感电路的功率 LXU2LQQPS22电感电压比电流超前90电压比电流滞后90，即电压与电流的相位差 = 90，有功功率 PC = UIcos = 0；无功功率大小 QC = UI sin = I2XC = ，视在功率 CXU2CQQPS223纯电
9、容电路的功率纯电容电路的功率 在纯电容电路中，已知电压的最大在纯电容电路中，已知电压的最大值为值为UM，电流的最大值为，电流的最大值为IM，则，则电流的无功功率为（电流的无功功率为（ ）。）。A UMIMB UMIM/2 C UMIM/21/2B 在在RL串联电路中，已知电源电串联电路中，已知电源电压为压为U，若，若R=XL，则电路中的无，则电路中的无功功率为（功功率为（ ） A U2/XL B U2/（2XL） C U/（21/2XL）B 某某RLC串联电路中总阻抗呈感性串联电路中总阻抗呈感性，在保持感性负载不变的前提下，在保持感性负载不变的前提下调整电源频率使之增加，则该电调整电源频率使之
10、增加，则该电路的功率因数将（路的功率因数将（ ）。）。 A 增大增大 B减小减小 C不变不变B 三相交流电路三相交流电路三相负载及三相电路的计算三相负载及三相电路的计算1 1星形接法及计算星形接法及计算2 2三角形接法及计算三角形接法及计算星形接法星形接法ACB NZZZ三相负载及三相电路的计算三相负载及三相电路的计算三角形接法三角形接法ACBZZZ负载两种接法负载两种接法:ACBNZZZANuBNuCNuAiCiBiANiCNiBNi相电流相电流(负载上的电流负载上的电流)：CNBNANIII 、1 星形接法及计算星形接法及计算线电流线电流(火线上的电流火线上的电流)：CBAIII 、lpI
11、I CNCBNBANAIIIIIIACBNZZZNiAiCiBiANiCNiBNi一、星形接法特点一、星形接法特点线电流线电流=相电流相电流* CNBNANNIIIINI: 零线电流零线电流*线电压线电压=相电压相电压 3, 线电压领先于相电压线电压领先于相电压30。BNUANUCNUABUBCUCAUACBNZZZANUABUCNUBNUCAUBCU30 330 3CNCABNBCUUUU303ANABUU2 三角形接法及计算三角形接法及计算ABiCAiBCiCiBiAiCAuABuBCuACBlLpUU 特点特点：负载相电压负载相电压=线电压线电压负载对称时三角形接法的特点负载对称时三角形
12、接法的特点BiABiCAiBCiCiAiCAuABuBCuACB lLpUU 303plII 2、三相负载作三角形联结时，若测出三个相电流相等，则三个线电流也必然相等。（ ）1、三相对称电路分析计算可以归结为一相电路计算，其他两相可依次滞后120直接写出。（ ）对错磁路磁路 第一节电流的磁效应第一节电流的磁效应一、电流的磁场 直线电流所产生的磁场方向可用直线电流所产生的磁场方向可用安培定则安培定则来判定，方来判定，方法是：用右手握住导线，让拇指指向电流方向，四指所指法是：用右手握住导线，让拇指指向电流方向，四指所指的方向就是磁感线的环绕方向。的方向就是磁感线的环绕方向。1电流的磁场电流的磁场
13、环形电流的磁场方向也可用安培定则来判定，方法是：环形电流的磁场方向也可用安培定则来判定，方法是：用让右手弯曲的四指和环形电流方向一致，伸直的拇指所用让右手弯曲的四指和环形电流方向一致，伸直的拇指所指的方向就是导线环中心轴线上的磁感线方向。指的方向就是导线环中心轴线上的磁感线方向。螺线管通电后，磁场方向仍可用安培定则来判定：用螺线管通电后，磁场方向仍可用安培定则来判定：用右手握住螺线管，四指指向右手握住螺线管，四指指向电流的方向，拇指所指的就是电流的方向，拇指所指的就是螺线管内部的磁感线方向。螺线管内部的磁感线方向。两根靠近的平行导体通以同两根靠近的平行导体通以同向电流时，二者相互吸引；向电流时
14、，二者相互吸引；通以反向电流时，二者相互通以反向电流时，二者相互排斥。（排斥。（ ）对对第二节磁场的主要物理量第二节磁场的主要物理量一、磁感应强度 二、磁通 三、磁导率 四、磁场强度磁场中某点的磁场强度与所处磁场中某点的磁场强度与所处磁场中的磁介质无关，而穿过磁场中的磁介质无关，而穿过该磁场中某面积的磁通量与磁该磁场中某面积的磁通量与磁场中的磁介质有关。（场中的磁介质有关。（ ）对对第三节磁路的基本概念第三节磁路的基本概念 一、磁路 二、磁路的欧姆定律 一、磁路 如图如图5-12所示，当线圈中通以电流后，大部分磁感线沿铁所示，当线圈中通以电流后，大部分磁感线沿铁心、衔铁和工作气隙构成回路。磁通
15、经过的闭合路径叫心、衔铁和工作气隙构成回路。磁通经过的闭合路径叫磁路磁路。 图 5-12 主磁通和漏磁通 二、磁路的欧姆定律磁路欧姆定律适用于只有一种媒介磁路欧姆定律适用于只有一种媒介质的磁路。（质的磁路。（ ）错错五、自感五、自感 当当导体导体中的电流发生变化时，它周围的中的电流发生变化时，它周围的磁场磁场就随就随着变化，并由此产生磁通量的变化，因而在导体中就着变化，并由此产生磁通量的变化，因而在导体中就产生感应电动势，这个电动势总是阻碍导体中原来电产生感应电动势，这个电动势总是阻碍导体中原来电流的变化，此电动势即自感电动势。这种现象就叫做流的变化，此电动势即自感电动势。这种现象就叫做自感现
16、象。自感现象。 六、互感六、互感 一个线圈中的电流发生变化在另一线圈中产生的一个线圈中的电流发生变化在另一线圈中产生的电磁感应叫互感现象。电磁感应叫互感现象。 楞次定律：线圈中的感应电势方向总是使它所产生楞次定律：线圈中的感应电势方向总是使它所产生的电流形成的磁场的电流形成的磁场阻碍原磁场变化阻碍原磁场变化。（利用能量守。（利用能量守恒定律理解）恒定律理解） 用楞次定律判定感应电流的具体步骤为：用楞次定律判定感应电流的具体步骤为： （1 1）明确原磁通）明确原磁通的方向。的方向。 （2 2）闭合磁路原磁通）闭合磁路原磁通的变化趋势是增加还是减的变化趋势是增加还是减少。如果是增加，则感应电流产生
17、的附加磁通少。如果是增加，则感应电流产生的附加磁通的方向与原磁通的方向与原磁通的方向相反；如果是减少，则的方向相反；如果是减少，则的方向与的方向与的方向相同。的方向相同。 （3 3）利用安培定则，由）利用安培定则，由的方向来确定感应电流的方向来确定感应电流的方向。的方向。1 1、因为自感电动势的方向总是、因为自感电动势的方向总是企图阻止原电流的变化，所以企图阻止原电流的变化，所以自感电动势的方向总是和原电自感电动势的方向总是和原电流的方向相反。（流的方向相反。（ ）错错 同名端同名端 我们把由于两个或多个线圈的绕向一致而感我们把由于两个或多个线圈的绕向一致而感应电动势的极性一致的端子叫做同名端
18、，反应电动势的极性一致的端子叫做同名端，反之叫做异名端。之叫做异名端。图图202202所示线圈所示线圈ABAB与与C C的同名的同名端为（端为（ ）。）。145145145136146涡流涡流 在具有铁心的线圈中通以交变的电流，就有交变磁在具有铁心的线圈中通以交变的电流，就有交变磁通穿过铁心，在铁心内部产生感应电动势，在感应通穿过铁心，在铁心内部产生感应电动势，在感应电动势作用下又会产生感应电流，其形状如同水中电动势作用下又会产生感应电流，其形状如同水中的漩涡，故称为涡流。涡流是一种电磁感应现象。的漩涡，故称为涡流。涡流是一种电磁感应现象。 涡流引起的损耗和磁滞引起的损耗称为涡流引起的损耗和磁滞引起的损耗称为铁损铁损 涡流涡流有害有益有害有益。在任何情况下，涡流都是有害的，在任何情况下，涡流都是有害的，它对电气设备起着不良影响。它对电气设备起着不良影响。（ ）错错
