资源描述
,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,跳转到第一页,*,实用电工基础与测量,项目一 电路的基本知识和基本定律,能独立按电路图组装实际电路,会正确用电流表电压表测电流、电压、电位,会正确用万用表测电流、电压、电阻,会用功率表测电功率,会用电桥测电阻,知识目标:,技能目标:,掌握电路及组成,掌握电流、电压、电位、电动势、电阻、电功率、电能的基本知识、基本概念,掌握欧姆定律、电阻定律、基尔霍夫定律的基本知识和基本内容并能灵活运用,了解电阻串并联知识并会分析具体电路,任务一 电路及电路图,任务二 电流,任务三 电压、电位与电动势,任务四 电阻和电导,任务五 欧姆定律,任务六 电功与电功率,任务七 电阻连接,任务八 电桥电路,任务九 基尔霍夫定律,项目一 电路的基本知识和基本定律,任务一 电路及电路图,任务目标：,1）掌握电路和电路的组成,2）了解电路图,3）能正确区分电路的三种工作状态,知识1 电路和电路组成,电路的组成：,1、电源：,将其他形式的能转变为电能,2、负载：,将电能转变为其他形式的能,3、导线和开关：,电源和负载之间必不可少的,连接和控制部分,知识2 电路图,电路图一般可以分为原理接线图和装配图两种，原理接线图只表示线路接法，并不反映线路的几何尺寸和各零件的实际形状。装配图除了表示电路实际接法外，还要画出相关部分装置和结构，,知识3 电路的工作状态,1、通路：,电源与负载接通的电路,2、断路（开路）：,电路中某处断开不成通路,3、短路：,电路或电路中的一部分被短接,任务二 电流,任务目标：,1）了解电流的形成；,2）掌握电流的大小、方向；,3）了解电流的密度。,知识1 电流的形成,电荷有规则的,定向移动,就形成了电流。,自由电子,在外电场作用下有规则运动形成电流。,阴离子或阳离子,在电场力作用下有规则运动形成电流,金属导体中：,某些液体和气体中：,规定:,正电荷,的运动方向为电流的,正方向,。,知识2 电流的方向,金属导体中电流方向与电荷运动方向,相反,。,电流方向用一个箭头表示。,任意假设的电流方向称为,电流的参考方向,。,如果求出的电流值为正，说明参考方向与实际方向一致，否则说明参考方向与实际方向相反。,知识3 电流的大小,电流的大小用,电流强度,表示。,电流强度:单位时间内通过导体某一截面的电量。,直流电：,交流电：,单位：安培（A）,1安培=1库仑/1秒,知识4 电流密度,电流密度：单位截面通过的电流。,在直流电路中电流是均匀分布在导体横截,面上的。当导线中通过的电流超过允许电流,时，导线会发热，甚至造成事故。,任务三 电压、电位与电动势,任务目标：,1）理解电压、电位与电动势的概念；,2）掌握电压与电位、电压与电动势的关系；,3）会计算简单电路的电位。,知识1 电压,电路中,a、b两点间的,电压,定义为,单位正电荷,由a点移至b点电场力所做的功。,单位：伏特（V）,知识2 电位,参考点：假设电位为零的点，也叫零电位点。,电路中某点,a,的,电位,定义为电场力移动单,位电荷从该点到参考点所做的功。,单位：伏特（V）,知识3 电动势,为了得到持续不断的电流，在电源极板间必,须有一种力，叫,电源力,。,正电荷,在电源力作用下,由,低电位移到高电位,，,负电荷,则由,高电位向低电,位,移动。,在电源内部，电源力将单位正电荷从电源,负极移动到正极，所做的功叫电源,电动势,。,单位：伏特（V）,方向：由电源负极指向正极,知识4 电压与电位的关系,电路中两点之间的,电压,等于两点之间的,电位差,。,如果 ，则 ，说明,a,点比,b,点电位在降低，即a点比b点电位高；,如果 ，则 ，说明,a,点比,b,点电位在升高，即,a,点比,b,点电位低。,例1-2 在图1.11中知,U,AC,=4V,U,AB,=3V,试分别以、,点为参考点求各点电位及B、C两点间电压,BC,。,图1.11,解:以B为参考点，即,因为,所以,又因为,所以,以C为参考点,即,因为,所以,因为,所以,结论:,参考点改变则各点电位也随着改变,各点电位高低与参考点选择有关；但不论参考点如何选择,任意两点间电位差不变，即，任意两点间电位差与参考无关。,电动势方向由,电源负极指向正极,，而电压方向则由,高电位指向低电位,，即电动势方向与电压方向是,相反,的。在不接负载的情况下，电源电动势与端电压在,数值,上是相等的。,知识5 电动势与端电压的关系,电源两端的电位差称为,电源端电压,，也称为,电源电压,。,若选电压参考方向与电动势参考方向相反，则 。,若选电压参考方向与电动势参考方向相同，则 。,任务四 电阻和电导,任务目标：,1）掌握电阻及电阻定律、电导；,2）了解电阻与温度的关系；,3）了解几种常见的电阻器。,知识1 电阻和电阻定律,1、电阻,当电流通过导体时，由于自由电子在运动中不断与导体内分子原子发生碰撞，以及自由电子间相互碰撞，都会使其运动受到阻碍，导体对电流的阻碍作用就称为,电阻,，用字母,R,表示。,单位：欧姆（）,当导体两端的电压是,1V,，导体内通过电流是,1A,，这段导体电阻就是,1,。,2、电阻定律,在温度一定时，导体的电阻与导体长度成正比，与导体横截面积成反比，还与导体的材料有关。即：,其中：,电阻率,l_,导体长度,S,导体横截面积,3、电阻温度系数,导体的电阻还与温度有关,一般情况下,金属的电阻随温度升高而增大,碳、半导体、电解液，其电阻通常是随着温度的升高而减小。,电阻温度系数：,温度升高1,时，电阻所产生变动值与原电阻比值。用字母,表示，单位是,1/,。,如果在温度,t,1,时，导体的电阻为,R,1,；在温度为,t,2,时，导体的电阻为,R,2,，那么电阻温度系数是：,知识2 常用电阻器,人们把具有一定阻值的实体元件称为,电阻器,，简称,电阻,。,1、电阻的分类,2、电阻器的主要指标,3、电阻器的标志方法,（1）,直标法：,把电阻的额定功率、阻值、偏差等性能指标用数字或文字符号直接标在电阻器表面。,（2）,色环法：,用色环表示电阻器的各种参数，并直接标志在产品上的一种标志方法。,色 环 法,知识3 电导,电阻的倒数叫,电导,，用符号,G,表示，即：,单位：西门子，简称西（,S,）,导体的电阻越小，电导越大，导体导电性能越好。在电工技术中，各种材料按它们导电能力一般分为,导体,、,半导体,、,绝缘体,和,超导体,。,任务五 欧姆定律,任务目标：,1）掌握欧姆定律；,2）掌握电源外特性。,知识1 部分电路欧姆定律,在电阻电路中，电流的大小与导体两端电压成正比，而与导体电阻的阻值成反比，这就是,欧姆定律,，也称为,部分电路欧姆定律,，即：,或,例1-3 某白炽灯接在220V直流电源上，正常工作时流过的电流为455mA，求此电灯的电阻。,解：根据 ，有,知识2 电阻的伏安特性,电阻阻值不随电压、电流变化而改变的称为,线性电阻,，其电压与电流关系符合欧姆定律；通过不同电流（或者加上不同电压）时，就会有不同阻值，称为,非线性电阻,，其电压与电流关系不适用于欧姆定律。,一般我们把电阻两端电压,U,和通过电阻的电流,I,之间的对应的变化关系，称为,伏安特性,，二者之间的变化关系曲线称为,伏安特性曲线,。,(a)线性电阻伏安特性曲线 (b)非线性电阻伏安特性曲线,如果以电压、电流分别为坐标轴，我们可以得到线性电阻与非线性电阻伏安特性曲线。,线性电阻的伏安特性曲线是一条通过原点的直线，非线性电阻的伏安特性曲线是一条曲线。,知识3 全电路欧姆定律,全电路,是指含有电源的闭合电路。电源内部一般都有电阻，称为电源内阻，用,r,表示。,或,S,闭合时，有：,结论：,在一个闭合电路中，电流强度与电源电动势成正比，与电路中内电阻与外电阻之和成反比。这个规律称,全电路欧姆定律,。,例1-4：有一电源电动势为,3V,，内阻,r=0.4,，外接负载,R=9.6,，求电源端电压和内压降。,解：,内电压,端电压,或,知识4 电源与外特性,由公式,U=E-Ir知，,在电源电动势,E,和内阻,r,不变时，,当负载电阻,R,趋于无穷大时，,I=0,，端电压,U=E,；,当,R,变小时，,I,增加，内电压,Ir,也增加，端电压,U,将 减小；,当,R,增加时，,I,将减小，,U,增加。,人们把电源端电压随负载电流变化的关系称为,电源的外特性,，绘成的曲线称为,外特性曲线,。,任务六 电功与电功率,任务目标:,1）掌握焦耳楞次定律；,2）掌握电功和电功率，了解功率平衡关系；,3）掌握负载获得最大功率条件。,知识1 电流热效应,当有电流通过金属导体时，导体就会发热，这种现象叫,电流热效应,。由实验知：电流通过导体时产生的热量和电流的平方、导体的电阻、通电时间成正比，即：,式中：,I通过导体的电流，A；,R导体的电阻，；,t电流通过导体的时间，s;,Q电流通过导体时产生的热量，J。,这个关系称之为,焦耳楞次定律,。,知识2 电功（电能）,把电能转变为其他形式能量时，电流都要做功。电流所做的功叫,电功,。,若,a,、,b,两点间电压为,U,，则将电量为,q,的电荷从,a,点移动到,b,点时电场力所做的功为：,由于,所以,则,单位：焦耳（,J,）或,kWh,。,1 kWh,=,3.610,6,知识3 电功率,人们把单位时间内电流所做的功，称为,电功率,，用字母P表示，即：,单位：瓦特（,W,）、千瓦（,kW,）。,1kW=1000W,例,1-5,一个,100,的电阻通过,50mA,电流时，求电阻上电压降和电阻消耗的功率，当电流通过,1min,时，电阻消耗的电能是多少？,解：1）电阻上电压,2）消耗功率,3）消耗电能,式中：,EI,电源产生功率；,UI,负载消耗功率；,I,2,r,电源内部消耗的功率。,知识4 功率平衡关系,在能量转换过程中，能量既不能创造，也不能消失，只能从一种形式转换到另一种形式，能量的总和保持不变，这个结论称为,能量转换与守恒定律,。,由式,得,两边乘以,I,，得,即电源产生的电功率等于负载获得的电功率与内电路损失的电功率之和。,知识5 负载获得最大功率的条件,右图为一有负载,R,的闭合电路，,R,获得的功率为：,显然只有R=r时，P才能达到最大值：,即负载获得最大功率条件为：负载电阻等于电源电阻。,例,1-7,在图,1.34,中，,E=36V,，内阻,r=0.5,，,R1=4,，,R2,为变阻器，要使变阻器，获得功率最大，,R2,应为多少？R2获得最大功率是多少？,图1.34,解：把,R1,看成电源内阻的一部分，利用负载获得最大功率的条件，有,任务七 电阻连接,任务目标:,1）,掌握电阻串、并联概念；,2）,掌握电阻串、并联电路特点；,3）会计算简单混联电路。,2）电路两端总电压等于各电阻两端电压之和，即,1）串联电路中各处电流相等，即,知识1 电阻串联,1、电阻的串联,把几个电阻首尾相连地连接起来，在这几个电阻中通过的是同一电流。,2、串联电路的特点,3）电路总电阻（也叫等效电阻）等于各串联电阻之和。,由,n,个相等阻值,R,的电阻串联，总电阻为：,4）串联电路中各电阻上电压与电阻阻值成正比，即,5）串联电路中，各电阻消耗功率与电阻大小成正比，,例1-8 在如图,1.36,分压器中，已知：,U=300V,，,d,是公共点，,R,1,=150k,，,R,2,=100 k,，,R,3,=50k,，求输出电压,U,cd,，U,bd,。,图1.36分压器,解:,知识2 电阻并联,1、电阻并联,把几个电阻并列地连接在两点之间，使每一个电阻两端都承受同一电压的连接方式。,2、并联电路的特点,1）并联电路中各电阻两端电压相等，且等于电路两端电压，即,2,）并联电路的总电流等于各支路电流之和，即,3,）并联电路的总电阻（等效电阻）的倒数为各电阻倒数之和，即,两个电阻并联的总电阻：,n个相等电阻并联的总电阻：,4）并联电路中各支路分得电流与支路电阻阻值成反比，即,式中：,两个电阻并联，各电阻上分得电流为：,5,）在并联电路中功率分配与电阻成反比，即阻值大的消耗功率小，阻值小的消耗功率大。,知识3 电阻混联,1,、电阻混联,电路中电阻元件既有串联又有并联的连接方式称为电阻的混联。,2,、电阻混联分析方法,1,）应用电阻的串联并联特点逐步简化电路，求出电路等效电阻；,2,）由电路等效电阻和电路总电压，据欧姆定律求电路的总电流；,3,）由总电流据欧姆定律和电阻串并联的特点求出各支路的电压、电流。,例：,1-11,电路如图,1.42,所示。其中的,R1=4,，,R2=6,，,R3=3.6,，,R4=4,，,R5=0.6,，,R6=1,E=4V,求各支路电流和电压,U,AB,，,U,CB,。,解：,1,）计算电路的等效电阻,R,：,2,）求电路中总电流,I：,3,）求各支路电流及电压,U,AB,、,U,CB,：,任务八 电桥电路,任务目标：,1）了解电桥的结构原理；,2）掌握电桥的使用。,知识 电桥电路的结构,电桥电路如图,1.43（a）,所示，其中,R1,、,R2,、,R3,、,R4,是电桥四个桥臂，在电桥一组对角顶点,a、b,间接电阻,R,，另一组对角顶点,c、d,之间接电源。若所接电源为直流电源则这种电桥称为,直流电桥,。,（,a）（b）,图1.43直流电桥电路,电桥平衡,：,当四个桥臂电阻值满足一定关系时，对角线,a、b,间无电流通过。可把,R,去掉，如图,1-43（b）。,电桥平衡条件,：对臂电阻乘积相等，即,或,若把图,1.43（a）,中,R,换成检流计，,R,1,换为被测电阻,R,x,，找,R,2,、,R,3,、,R,4,做为标准可调电阻，则该电路变为直流单臂电桥原理电路，如图,1.44,。其中，,R,2,、,R,3,为比例臂，称之为比例臂率，,R,4,是比较臂，R4也称为较臂电阻，调节,R,2,、,R,3,、,R,4,，使电桥平衡，此时有,即：,电桥平衡时，,被测电阻=比例臂率比较臂电阻,。,图1.44 直流电桥,任务九 基尔霍夫定律,任务目标：,1）了解几个基本概念；,2）掌握基尔霍夫第一、第二定律；,3）了解支路电流法和戴维南定理。,知识1 几个基本概念,图1.52 复杂电路示意图,1、支路,由一个或几个元件，依次相接构成的无分支电路叫支路。在同一支路中，流过各元件电流相等，图,1.52,中，有三条支路，它们是,bafe,、,bcde,和,be,。含有电源的支路叫,有源支路,，不含电源的支路叫,无源支路,。,2、节点,三条或三条以上支路的汇交点，图,1.52,中的,b、e,都是节点。,3、回路,电路中任一闭合路径都叫回路，如图,1.52,中的,abefa,、,bcdeb,和,acdfa,都是回路。,4、网孔,不可再分的回路，即最简单的回路，图,1.52,中的,abefa,、,bcdeb,回路是网孔。,知识2 基尔霍夫定律,1、基尔霍夫第一定律（节点电流定律）,在电路中任一节点上，流进节点的电流之和等于流出该节点的电流之和，这一规律称为基尔霍夫第一定律，用,KCL,表示，即,如果规定流入节点电流为正，则流出节点电流为负，那么对任一节点来说，流入（或流出）该节点电流代数和等于0，这便是基尔霍夫第一定律的另一种表述方式，即,2、基尔霍夫第二定律（回路电压定律）,对任一闭合回路沿任一方向绕行一周，各段电压的代数和等于零。即,一般式为：,1）假定各支路电流的参考方向和回路绕行方向；,2）将回路中全部电阻上电压IR写在等式一边，若通过电阻上的电流方向与回路绕行方向一致，则该电压取正，反之取负。,3）将回路中全部电动势写在等式另一边，若电动势方向与回路绕行方向一致，则该电动势取正，反之取负。,一般分析步骤为：,知识3 支路电流法,所谓,支路电流法,，就是以各支路电流为未知量，应用基尔霍夫定律列出方程式，联立求解各支路电流的方法。,应用支路电流法解题时，若复杂电路有,m,条支路，,n,个节点，那么可列出,n-1,个独立节点电流方程和,m-n+1,个独立的回路电压方程。,知识4 戴维南定理,任何具有两个出线端的部分电路，都称为,二端网络,，含有电源的二端网络叫,有源二端网络,，,如图,1.59,；,不含电源的二端网络称为,无源二端网络,，如图,1.60,。,戴维南定理,：,任何一个含源二端线性网络，都可以用一个等效电源来代替。这个,等效电源电动势E,等于该网络的,开路电压,U,0,，,内阻,r,等于该网络所有电源不作用（电压源短路，电流源开路）仅保留其内阻时，,网络两端输入电阻（等效电阻）,R,i,，,用戴维南定理可将图,1.59（a,）简化成（,c,）。,（a）（b）（c）,图1.59 含源二端网络,图1.60 无源二端网络,谢谢观看!,实用电工基础与测量,主编 陶 健,2008年10月,项目二 电感元件及电磁感应定律的验证,掌握磁的基本知识，磁场及磁路的基本概念，电磁感应现象及基本定律；,掌握铁磁性材料的性质及主要应用方法。,掌握磁的基本知识，磁场及磁路的基本概念，电磁感应现象及基本定律；,掌握铁磁性材料的性质及主要应用方法。,知识目标：,技能目标：,项目二 电感元件及电磁感应定律的验证,任务一 磁场,任务二 磁性材料的磁性能和磁路,任务三 电感元件,任务四 电路中的铁芯线圈,任务一 磁场,任务目标：,1）增强对磁场、电流磁场的认识；,2）掌握磁场特性基本物理量；,3）了解磁场对载流导体的作用。,知识1 磁场,在物理学中我们知道能吸引铁、钴、镍等物质的性质叫,磁性,，带磁性的物体称为,磁体,。能够长期保持磁性的物质叫,永磁体,。在永磁体中，天然存在的磁体叫,天然磁体,，现在常见的磁体几乎都是人造的。人造磁体有条形、蹄形等几种，如图2.1所示。磁体两端磁性最强的区域叫,磁极,。任何磁体都具有两个磁极，而且无论用什么把磁体分割，它总是保持两个磁极，即,N极,、,S极,，磁极间具有相互作用力，即,同性极相斥,，,异性极相,吸。磁极间相互作用力叫做,磁力,，如图2.2所示。,图2.1,图2.2,确定磁场方向的方法是：,将一自由小磁针放入磁场中需测定的位置，当小磁针在该位置静止时，小磁针N极的指向即为该点的磁场方向。磁场的分布情况可用磁感应线（或称磁力线）描述，磁感应线越密的地方，磁场越强，磁感应线的方向（切线方向）对应磁场的方向。,知识2 电流的磁场,1、通电直导线周围的磁场,通电直导线周围磁场的磁力线是一些以直导线上各点为圆心的同心圆，这些同心圆都在与导线垂直的平面上，如图2.3所示。,实验表明,：改变电流的方向，各点的磁场方向都随之改变。,磁力线的方向与电流方向之间的关系可用,安培守则,。（又称右手螺旋守则）来判断。如图2.4所示，用右手握住通电直导线，让拇指指向电流方向，则四指环绕的方向就是磁力线的方向。,图2.3,图2.4,知识3 基本物理量,磁场基本的性质,：,磁场对磁铁、电流、运动电荷均有磁作用力。,（1）磁感应强度B,磁感应强度是表示磁场内某点的磁场强弱和方向的物理量。,磁感应强度是矢量，磁感应强度B的方向，载流导体中电流I的方向，导体所受磁场力F的方向，三者互相垂直，且遵循,左手定则,。,左手定则,：,伸开左手掌，让磁感应线穿过掌心，四指指向电流方向，拇指指向F的方向。,图2.6,如果磁场内各点的磁感应强度的大小相等，方向相同，这样的磁场则称为,均匀磁场,。,单位：,（2）磁场强度H,式中：N线圈匝数，t;,I流过线圈的电流，A；,l,磁通经过路径的有效长度，m;,H磁场强度，A/m。,在均匀磁场中磁场强度的大小只与产生磁场的,电流的大小,，,载流导体的尺寸,、,匝数,有关，而与媒质的磁导率无关，这给工程计算带来很大的方便。,磁感强度与媒质有关，使磁场的分析计算非常复杂，为此，引入辅助量,磁场强度H,。,硅管、螺管线圈的磁场强度是：,（3）磁通,磁感应强度B（如果不是均匀磁场，则取B的平均值）与垂直于磁场方向的面积S的乘积，称为通过该面积的磁通，即：,或,磁感应强度在数值上可以看成是与磁场方向相垂直的单位面积所通过的磁通，故又称为,磁通密度,。,单位：,（3）磁导率（）,磁导率是用来反映物质（媒介质）导磁能力强弱的物理量，用字母,表示。,单位：,亨/米（H/m）,不同材料的导磁能力不同，真空中的磁导率为常数，其值为:,为了比较各种物质对磁场的影响，把任一物质的磁导率与真空的磁导率的比值称作相对磁导率，用表示，即：,式中：,r,相对磁导率；,任一物质的磁导率；,0,真空中的磁导率。,根据磁导率的大小，可把物质分为三类：,顺磁物质：稍大于，如空气、铅、铬等。,反磁物质：稍小于，如氢、铜等。,铁磁物质：远大于，如铁、硅钢、坡莫合金等。,知识4 磁场对载流导体的作用,1、磁场对载流直导体的作用,载流导体在磁场中受到,电磁力,作用,电磁力用F表示。F的大小与导体中电流大小成正比，与导体在磁场中的有效长度及载流导体所在位置的磁感应强度成正比，即：,式中：B均匀磁场的磁感应强度，T；,I导体中的电流强度，A；,L导体在磁场中的有效长度，m;,F受到的电磁力，N。,2、磁场对通电矩形线圈的作用,如图2.8所示，在均匀磁场中放置一通电矩形线圈abcd，当线圈平面与磁力线平行时，由于ad、bc边与磁力线平行而不受磁场力的作用，ab边和cd边因与磁力线垂直将受到磁场的作用力F1和F2，而且F1=F2。两有效边所受到的作用力不仅大小相等而且根据左手定则可知，受力方向正好相反，因而构成一对力偶，将使线圈绕轴OO顺时针方向转动。,图2.8,知识5 电磁感应,电与磁是密不可分的，电流可在其周围激发磁场，反之，变化的磁场也能在导体中感应出电动势（或电流），俗称,“,动电生磁,”,和,“,动磁生电,”。,1、电磁感应定律,法拉第电磁感应定律,为：当穿过闭合回路所围面积的磁通量发生变化时，不论这种变化是什么原因引起的，回路中都会产生感应电动势，且此感应电动势正比于磁通量对时间变化率的负值。,N匝线圈中的感应电动势的表达式为：,式中：e在此时间内产生的感应电动势，V；,N线圈匝数；,线圈中磁通的变化量，Wb;,t变化需要的时间，s。,导体在磁场中切割磁力线产生感应电动势的大小为：,式中：B磁场的磁感应强度；,l,导体在磁场中的长度；,v,导体运动速度；,导体运动方向与磁场间夹角。,方向可用,右手定则,判断。,右手定则,：伸开右手姆指与其余四指垂直，,磁力线,垂直穿过手心，,大姆指,指向运动方向则,四指,指向即为感应电动势的方向。,2、自感电动势,由于线圈自身电流发生变化时而产生的感应电动势叫,自感电动势,。,自感,是电磁感应的形式之一。对于一个具有N匝的空心线圈而言，当忽略其线圈电阻时，可视为线性电感，其电感量为L。即：,式中：L线圈的电感量，H；,N线圈匝数；,i,线圈中的电流，A；,L线圈的电感量，H。,根据电磁感应定律,线圈自感电动势的表达式为:,式中：L线圈的电感量，H；,电流对时间的变化率，A/s;,e,L,自感电动势，V。,2、互感电动势,由于线圈中电流变化时，在另一个线圈产生的感应电动势叫,互感电动势,。,互感,也是电磁感应的形式之一，其互感量为M，即：,式中：N1、N2线圈匝数；,12,、,21,穿过N,1,、N,2,线圈的磁通，Wb;,MN1、N2互感量，H。,式中：MN,1,、N,2,互感量，H；,、穿过N1、N2线圈的磁通，Wb;,e,M1,、e,M2,互感电动势，V。,根据电磁感应定律，线圈互感电动势的表达式即：,感应电动势方向与磁场通量变化之间的关系可由,楞次定律,确定,楞次定律可描述为:感应电动势方向总是阻碍产生感应电动势的,磁通量的变化,。如图2.11所示,当磁铁接近线圈时,感应电动势产生感应电流,形成与外磁场相反的磁场,以阻碍磁通量的增加；当磁铁远离线圈时，感应电动势产生感应电流，形成与外磁场相同的磁场，以阻碍磁通量的减少。,磁铁插入线圈时，线圈中感应电流产生的磁场方向与磁铁产生的磁场方向相反，以阻碍磁通量的增加。,磁铁离开线圈时，线圈中感应电流产生的磁场方向与磁铁产生的磁场方向相同，以阻碍磁通量的减少。,图2.11,任务二 磁性材料的磁性能和磁路,任务目标：,1）了解磁性材料的类型；,2）掌握铁磁材料的性能；,3）理解磁路和磁路的欧姆定律。,知识1 磁性材料的类型,1、软磁材料,指,剩磁,和,矫顽力,均很小的铁磁材料。其特点是磁导率高，易磁化也易去磁，磁滞回线较窄，磁滞损耗小，如图2.12a所示。,图2.12 三类材料的磁滞回线,2、硬磁材料,指,剩磁,和,矫顽力,均很大的铁磁材料。其特点是磁滞回线很宽，如图2.12b所示。这类材料不易磁化，也不易去磁，一旦磁化后能保持很强的剩磁，适宜于制作永久磁铁，所以也叫,永磁材料,。,3、矩磁材料,它的磁滞回线的形状如矩形，如图2.12c所示。这种铁磁材料在很小的外磁场作用下就能磁化，一经磁化便达到饱和值，去掉外磁，磁性仍能保持在饱和值。根据这一特点，矩磁材料主要用来做记忆元件，如电子计算机中存储器的磁心。,知识2 铁磁材料的性能,1、高导磁性,在磁性材料的内部，有分子磁场，又由于铁磁物质分子间的特殊作用力，可以使磁场自发地整齐排列起来，产生一个个小磁性区域，称为,磁畴,。在没有外磁场作用时，各个磁畴排列混乱，磁场相互抵消，对外不显磁性，如图2.13（a）所示。在外磁场作用下，磁畴顺外磁场方向排列，产生一个很强的与外磁场方向相同的磁化磁场，如图2.13（b）所示。,图2.13,2、磁饱和性,磁性物质由于磁化所产生的磁化磁场不会随着外磁场的增加而无限地增加。当外磁场增加到一定数值后，因为多数磁畴的磁场方向已经转向与外磁场的方向一致。这时磁化磁场的磁场强度增加，而磁感应强度增加很少，如图2.14所示，这叫作,磁饱和,现象，此时值变得较小。,图2.14,2、磁滞性,当铁心线圈中通有交变电流（大小和方向都变化）时，铁心就受到交变磁化。在交变电流变化一次时，磁感应强度随磁场强度而变化的关系如图2-14所示。由图可见，当已经减到零值时，但并未回到零值。这种磁感应强度滞后于磁场强度变化的性质称为磁性物质的磁滞性。如图2.15所示-闭合曲线称为磁滞回线。,图2.15,由磁滞回线又知：外磁场=0时，磁性材料的感应强度，称,剩滞,。若要去掉剩磁，需要加反向磁场，称,矫顽磁力,。,知识3 磁路和磁路欧姆定律,1、磁路,磁通（磁力线）集中通过的闭合路径称为,磁路,。,图2.16,图2.16所示就是几种电气设备中的磁路。其中图2.16a所示为无分支磁路，图2.16b和图2.16d所示为对称分支磁路,图2.16c所示为不对称分支磁路。,2、磁路欧姆定律,对于一段不含磁力的磁路，如果它的中心线长度为,l,、截面积为S、磁导率为，则它的磁通为：,NI,励磁电流和励磁匝数的乘积，叫磁路的,磁动势（,F,c,）,单位：安匝（,At,）。,磁路的磁阻（,R,c,），单位：1/亨（,1/H,）,式中：,引用了磁动势和磁阻后，一段磁路的磁通为：,该式与电路中的欧姆定律相似，所以叫做磁路的欧姆定律。,任务三 电感元件,任务目标：,1）了解常见的几种电感器；,2）学会电感器的识别；,3）认识电感器的参数；,4）掌握电感器的检测。,知识1 常见的电感器,固定电感器是将铜线绕在磁心上，然后再用环氧树脂或塑料封起来的一种电感器。它具有体积小、质量小、结构牢固、安装使用方便等优点，一般常用在滤波、扼流、延迟等到电子线路中，固定电感器有立式和卧式两种。,1、固定电感器,2、可变电感器,将电感器线圈中插入磁心或铜心，改变磁心或铜心的位置，从而达到改变电感量的目的，还有的是改变触点在线圈上的位置来达到改变电感量的目的。可变电感器能与可变电容器组成,调谐器,，用来改变谐振回路的谐振频率。,3、阻流圈,阻流圈又叫,扼流圈,，可分为高频扼流圈和低频扼流圈。,高频扼流圈,在电路中用来阻止高频信号通过，而让低频交流信号通过，其电感量一般为几微亨。,低频扼流圈,又称滤波线圈，一般由铁心和绕组构成。它与电容组成滤波电路，消除整流后的残存交流成分，让直流通过，其电感量较大，一般为几亨。,3、放电线圈,放电线圈用于交流50Hz电力系统中，与电力电容件并联。当电容器从回路切除电源时，作放电器件，把电容器剩余电压在短时间降至安全值，在电容器运行时还作为保护或测量器件。,知识2 电感线圈的标识与测量,电感器性能的初步检测方法是：用万用表的欧姆档或R1或R10测电感器的阻值，若为无穷大，表明电感器断路；若电阻很小，表明电感器正常。如要测电感器的电感量，就需要专用电子仪表，如交流电桥等。,知识3 电感器的主要参数,1、电感量,电感量表示电感线圈工作能力的大小。电感器的电感量取决于电感线圈导线的,粗细,，绕制的,形状,与,大小,、线圈的,匝数,（圈数）以中间导磁材料的种类、大小、及安装的位置等因素。,2、品质因数（Q）,由于导线本身存在电阻值，由导线绕制的电感器也就存在电阻的一些特性，导致电能的消耗。Q值越高，表示这个电阻值越小，使电感越接近理想的电感，当然质量也就越好。,2、分布电容,在互感线圈中，两线圈之间还会存在线圈与线圈问的匝间电容，称为分布电容。分布电容对高频信号将有很大影响，分布电容越小，电感器在高频工作时性能越好。,任务四 电路中的铁芯线圈,任务目标：,1）了解铁芯线圈在直流电路中的用途；,2）掌握铁芯线圈在交流电路中的使用。,知识1 直流电路中的铁芯线圈,铁心线圈在直流电路中，励磁电流是直流，产生的磁通是恒定的，在线圈和铁心中不会感应出电动势。在一定的直流电压U的作用下，线圈中的电流I只和线圈本身的电阻R有关，功率损耗也只有I,2,R。铁心线圈在直流电路中经常用于直流电磁铁、继电器、滤波器等。,知识2 交流电路中的铁芯线圈,当铁心线圈通入交变电流时，产生的磁通绝大部分通过铁心而闭合，这部分磁通称为,主磁通,或,工作磁通,还有很小的一部分磁通主要通过空气或其他非磁性介质而闭合，这部分磁通称为,漏磁通,，,比较小，与主磁通相比较，可以忽略不计。铁心线圈在交流电路中用于变压器、电机、接触器、电机器等。,1、铜损耗,铜损耗,是指电流流过线圈电阻R发热而产生的功率损耗（简称铜损），用P,Cu,表示，即：,式中：I交流电有效值；,R线圈的电阻。,2、铁损耗,在交变磁通磁路中，铁心的交变磁化会产生功率损耗，称为,铁损耗,，简称铁损，用P,Fe,表示。分为,磁滞损耗,和,涡流损耗,。,磁滞损耗：,铁磁物质在反复磁化过程中要消耗能量并转变为热能而耗散，这种能量损耗称为磁滞损耗。,涡流损耗：,铁心中的磁通变化时，不仅线圈中产生感应电动势，铁心中也要产生感应电动势，铁心中的感应电动势使铁心中产生旋涡状的电流，称为涡流。铁心中涡流要消耗能量而使铁心发热，这种能量损耗叫涡流损耗。,谢谢观看!,实用电工基础与测量,主编 陶 健,2008年10月,项目三 电容元件的用途与检测,知识目标:,掌握电容器大的基本概念、充放电过程及工作特点；,掌握电容器的连接方法及等效电容器的计算；,掌握电容器的主要用途。,技能目标:,熟悉电容器的性能指标,掌握电容器的分类选用及检测方法；,掌握电容器的主要用途和使用注意事项。,项目三 电容元件的用途与检测,任务一 电容器,任务二 电容器的串/并联,任务一 电容器,任务目标：,1）掌握电容器的型号和标志识别方法；,2）了解电容器的种类。,知识1 电容器的型号和标志识别,电容器的基本结构和符号如图3.1所示。,实验表明：电容存贮的电量q与极板间的电压u成正比，有：,图3.1,式中,C,称为电容器的电容量，简称电容。电容的基本单位为法拉（,F,），但实际上，法拉是一个很不常用的单位，因为电容器的容量往往比1法拉小得多，常用毫法（,mF,）、微法（,F,）、纳法(,nF,)、皮法（,pF,）（皮法又称微微法）等，它们的关系是：,1法拉（F）=1毫法（mF）=1微法（F）,1微法（F）=1纳法(nF)=1皮法（pF）,电容器的电容量与极板面积、极板间的距离、极板间的介质有关，一般，极板相对面积,S,越大，极板间的距离,d,越小、极板间介质的介电常数 越大，电容器的容量越大。由实验可以证明，平板电容器的电容量可用下式表示：,知识2 电路图,1、固定电容器,电容量不可调节的电容器叫做固定电容器。其外形、名称如图3.2所示，这种电容器主要用于电力工业和电子工业。,图3.2,图3.3,2,、可变电容器,电容量在较大范围内能随意调节的电容器叫可变电容器，名称如图3.3所示。这种电容器一般用在电子电路中作调谐元件，可以改变谐振回路的频率。,3,、微调电容器,电容量在某一小范围内可以调整的电容器叫微调电容器。名称如图,3.4,所示。主要用于在调谐回路中做微调频率之用。,图3.4,任务二 电容器的串并联,任务目标：,1）掌握电容器的串联的有关知识；,2）掌握电容器的并联的有关知识。,知识1 电容器的串联,图,3.12,为电容的串联使用。,图3.12,电容器串联的用途：当单独一个电容器的耐压不能满足电路要求时，可用多个电容器串联，但应注意：电容大的电容器分配的电压小，电容小的电容器分配的电压反而大。,由静电感应规律有：,即电容器串联之后，总容量减少，这相当于电阻的并联。,由电压串联关系有：,由电容、电压、电量的关系,Q=CU,得：,知识2 电容器的并联,图,3.13,为电容的并联使用。,图3.13,并联电容用途：当单独一个电容器的电容量不能满足电路要求，而耐压满足要求时，需并联，但应注意：,1,）每只电容器均承受着外加电压；,2,）每只电容器的耐压均应大于外电压。否则一只电容器被击穿，整个并联电路就被短路，会对电路造成危害。,显然，极板上的总电量应为各电容器上的电量之和，即：,由并联电路特点，有：,由,Q=C U,得：,谢谢观看!,实用电工基础与测量,主编 陶 健,2008年10月,项目四 单相正弦交流电路的分析与测量,了解交流电的基本概念和基本物理量;,掌握交流电的三要素和基本表示方法;,能用符号法计算简单交流电路。,了解频率表、相位表、功率因数表的使用；,学会用示波器；,学会用功率表测量功率。,知识目标:,技能目标:,项目四 单相正弦交流电路的分析与测量,任务一 交流电的基本概念,任务二 正弦交流电的基本物理量,任务三 正弦交流电的相量图表示法,任务四 纯电阻正弦交流电路,任务五 纯电感正弦交流电路,任务六 纯电容正弦交流电路,任务七 RL串联正弦交流电路,任务八 电阻、电感串联再与电容并联的电路,任务九 提高功率因数的意义和方法,任务十 符号法,任务一 交流电的基本概念,任务目标：,1）掌握交流电的概念；,2）了解交流发电机的基本结构；,3）掌握交流电能的产生，学会使用示波器校验,电量波形。,知识1 交流电的基本概念,在直流电路中讨论的电压、电流，其大小和方向都是不随时间变化的，如图4.1a所示，电路中，电流总是从电源正极流出，经负载回到负极，大小、方向都不变，这是典型的直流电路。,图4.1 直流电路与交流电路,这种大小和方向都随时间变化的电压或电流称为,交流电,；随时间成周期性变化的电压或电流叫,周期性交流电,；如随时间按正弦规律变化的电压、电流称为,正弦交流电,；不按正弦规律变化的交流电称为,非正弦交流电,。,在交流电路中，电压或电流的,大小,和,方向,不断地随时间变化。如图4.1b所示，当电源A端为正极，B端为负极时，电流,i,从A端流出，经负载由B端流回电源，图中实线所示；而当A端为负极，B 端为正极时，电流则与上述相反，图中虚线所示。,知识2 正弦交流电动势的产生,图4.3a所示为交流发电机的结构示意图。,图4.3 交流发电机原理图,交流发电机主要由一对能够产生磁场的,磁极,（定子）和能够产生感应电动势的,线圈,（转子，又叫电枢）组成。转子线圈的两端分别接到两只互相绝缘的铜滑环上，铜环与连接外电路的电刷相接触。将磁极做成特定的形状，如图4.3b所示，使电枢表面的,磁感应强度,按正弦规律分布，如图4.3c所示，即：,式中：,线圈平面与中性面（,OO,）的夹角。,电枢按逆时针方向以角速度从中性面开始做等速运动，由电磁感应定律得出：,如果线圈是从线圈平面与中性面成一夹角时开始计时（如图
展开阅读全文
浙ICP备2021020529号-1 | 浙B2-20240490 
