电路讨论课课件.ppt

电路理论第一次讨论课,四川大学,电气信息学院,规 则,2-6,题为必答题，每组派代表抽取,1,题，每 题,20,分，抽到题的小组讲解该题，其余,4,组根据讲解结果打分，最后成绩为,4,组平均分；,其余题目为抢答题，先抢到的小组可以先作答，其他组可以补充或质疑抢答组的答案，质疑成功可得分,每人分数视最高分而定。,提示：每题满分为,30,分,2012,年,8,月,15,日，福建泉州发生一件蹊跷事：一位,28,岁的男子魏某，被发现遭受严重的电击伤，扑倒在高压电线杆下，一度停止心跳。有目击者说，魏某是酒后在高压电线杆下小便而触电的，但事后电力局的调查结果是，电线杆并没有发生漏电，一时间，事故原因变得扑朔迷离。,根据人体电阻简化模型，尽可能多的列举出人体不同触电情况及其对应的电路模型。,讨论题,1,已知条件,根据人体电阻模型，头部电阻为,100,，,臂电阻为,400,，,躯干电阻为,50,，,腿电阻为,200,，,电源为,250 V,，臂部的质量是,4kg,，腿的质量是,10kg,，躯干的质量是,25kg,。,讨论题,2,一个人因事故两手分别抓住通往直流电压源正负两端（赤脚触地），不同电源电压能够产生电击而引起人体,不同的生理反应,问：产生这些现象的最小电源电压值是多少？,一般来讲，人体能够承受的安全电压是,36,伏，安全电流是,10,毫安，低于,0.9,毫安的电流对人体完全构不成威胁，连麻一下的感觉都不会有。,实验发现，尿到电线上，触电的可能性很小。因为一般情况下人的尿液是会间断的，无法接通电流。即使尿液连成一整条，遇到,220,伏家用电压，对人体影响也不大。,如果遇到特殊情况，比如电线杆漏电，或者尿柱由于某些原因没有中断，而接触到的电源又是,2400,伏以上的高压电，电场范围更广、更强，哪怕没尿在电线上，尿柱也会马上成为一个导体，将高压电线的电场迅速延伸至人体，引起意外触电。,个人计算机一般配有5V和12V电源，计算机维修的工作人员是否长期处于危险中？发生这种事故有重大危险吗？,讨论题,3,提示：人体的电阻一般在,10000100000,欧姆之间，主要是皮肤角质层电阻最大。当皮肤角质层失去时，人体电阻就会降到,8001000,欧姆。如果皮肤出汗、潮湿和有灰尘（金属灰尘、炭质灰尘）也会使皮肤电阻大大降低。,雷电,是伴有,闪电,和,雷鸣,的一种放电现象。雷电一般产生于对流发展旺盛的积雨云中，云的上部以正电荷为主，下部以负,电荷,为主。因此，云的上、下部之间形成一个电位差。当,电位,差达到一定程度后，就会产生放电，这就是我们常见的闪电现象。,闪电的电压是很高的，约为,1,亿至,10,亿伏特，一个中等强度的雷电释放的功率可高达,1000,万瓦，相当于一座小型核电站的输出功率。避雷针只能预防直击雷的强大电荷冲击，而对强雷,电磁感应,的电荷,就很难起作用了。,闪电的温度，从摄氏一万七千度至二万八千度不等，也就是等于太阳表面温度的,35,倍。闪电的极度高热使沿途空气剧烈膨胀。空气移动迅速，因此形成波浪并发出声音。闪电距离近，听到的就是尖锐的爆裂声；如果距离远，听到的则是隆隆声。,雷电对人体的伤害，有电流的直接作用和超压或动力作用，以及高温作用。当人遭受雷电击的一瞬间，电流迅速通过人体，重者可导致心跳、呼吸停止，脑组织缺氧而死亡。另外，雷击时产生的是,火花,，也会造成不同程度的皮肤烧灼伤。雷电击伤，亦可使人体出现树枝状雷击纹，表皮剥脱，皮内出血，也能造成耳鼓膜或内脏破裂等。,闪电的受害者有,2/3,以上是在户外受到袭击。他们每,3,个人中有两个幸存。在闪电击死的人中，,85%,是女性，年龄大都在,10,岁至,35,岁之间。死者以在树下避雷雨的最多。,苏利文,也许是遭闪电袭击的冠军。他是退休的森林管理员，曾被闪电击中,7,次。闪电曾经烫焦他的眉毛，烧着他的头发，灼伤他的肩膀，扯走他的鞋子，甚至把他抛到汽车外面。,应急要点：,1.,注意关闭门窗，室内人员应远离门窗、水管、煤气管等金属物体。,2.,关闭家用电器，拔掉电源插头，防止雷电从电源线入侵。,3.,在室外时，要及时躲避，不要在空旷的野外停留。在空旷的野外无处躲避时，应尽量寻找低洼之处（如土坑）藏身，或者立即下蹲，降低身体高度。,4.,远离孤立的大树、高塔、电线杆、广告牌,5.,立即停止室外游泳、划船、钓鱼等水上活动。,6.,如多人共处室外，相互之间不要挤靠，以防雷击中后电流互相传到。,水的比热容是 ，所以质量为,M,（单位为千克）的水被功率,P,（单位为瓦特）加热，温度按照下列比率上升,假定人体大部分是水。,问：,那么臂部、腿部、躯干部温度上升,5,C,（危及活性组织）分别需要多少秒？其中哪个部位最危险？,讨论题,4,试讨论电压的大小能否唯一确定因电击造成的伤害，为什么？,（提示：假定在人和门把手之间的空间模型是,1M,电阻，如果电流引起轻微的,3mA,电击，多大的电压存在于人手和门把手之间？）,讨论题,5,男子身体能导,250,伏电可以烤熟火腿肠,人体通电烤火腿肠,人体通电点灯泡,奇人奇事,成都市民黄长青可以导高于常规,7,倍的,250,伏电压，甚至还能将火腿肠烤熟。在他看来，这并不是什么特异功能，而是和人体的电适应能力有关。,身体导电,220,伏烤熟火腿肠,“这个真的不神奇，就是一个电适应的过程。”黄长青拿出准备好的一根普通电线，一端是两孔的电源插头，一端是裸露的火线和零线。他将插头插进墙壁上的电源插孔内，另一端捏在自己手上，此时通过电笔可以测出他手上的电压是,220,伏。他将火线和零线一端分别放在一节没有连通电源的电线上，另一端的灯泡便亮了，这说明他的身体经受住了,220,伏电压，直接将电流传送到了电灯上。他同样按照上述步骤，将电通过人体导到铁签上。在不到,1,秒的时间内，溅起明显火花，接着火腿肠开始冒烟，传出“滋滋”的声音，香味随之弥漫。随后，他还将电压提高到了,250,伏进行演示，并称身体无任何异样。,“触电”,20,多年每晚“充电”两小时,黄长青从,1992,年就开始接触这个最开始接触通电只是因为感兴趣，后来发现似乎还有健身功能，也就坚持了下来。通电似乎已经是他生活的一部分了，最近,3,个月，每天晚上他都会接通电源进行一两个小时的“充电”。其实，只要把安全措施做好，就没什么问题，但尽量有一个防漏电的装置，通电时手一定要干，地上也不能有水，不赤脚，不能直接对别人进行导电。,小知识,常规情况下，当人接触电源时，电流会顺着人体产生电路，电压越大，产生的电流也就越大。常人能承受的电压是,30,多伏，,220,伏电压相当于常规的,7,倍，足以把人体烤焦，而电阻对电流有阻碍作用，有的人大，有的人小。或许有些人的电阻天生较大，是常人的上百倍，用手拿着高压线也不会受到伤害。,链接,1998,年,5,月,18,日，经上海世界吉尼斯纪录分部鉴定，河南女子姚艳晶以身体能够耐,550,伏电压入选吉尼斯,(,中国之最,),纪录，赢得了上海大世界吉尼斯总部颁发的,手指耐电压之最,证书，成为目前耐电伏数最高的纪录保持者。,讨论题,6,试讨论人体触电的影响因素有哪些,(,如环境、人体差异,),？,讨论题,7,一般的用电常识有哪些？如遇到触电者应如何进行急救？,电气工作场电流对人体伤害分电击、电伤和电磁伤,我们的生产和生活离不开电，电能用途广泛，可用于照明、冶炼、电镀、电解、电热、通讯和自动控制等。但是它又会对人类构成威胁。触电会造成人员伤亡，电气事故不仅毁坏用电设备，还会引起火灾。,电气事故主要包括,触电事故,、,电磁场伤害事故,、,静电事故,、,雷击事故,、,电路故障,引发的电气火灾和爆炸事故、危机人身安全的电气线路事故。由于物体带电不象机械危险部位那样容易被人们察觉，因而电更具有危险性。,电流对人体的伤害有三种形式：,电击,、,电伤,和,电磁场伤害,。电击是指电流通过人体，破坏人的心脏、肺及神经系统的正常功能。电伤是指电流的热效应、化学效应和机械效应对人体的伤害，主要指电弧烧伤、熔化金属溅出烫伤等。电磁场生理伤害是指在高频磁场的作用下，人会出现头晕、乏力、记忆力减退、失眠、多梦等神经系统的症状。,一般认为电流通过人体的心脏、肺部和中枢神经系统的危险性较大，特别是电流通过心脏时，危险性最大。所以从手到脚的电流途径最为危险。因为沿该条途径有较多的电流通过心脏、肺部等重要器官；其次是从一只手到另一只手的电流途径。触电还容易因剧烈痉挛而摔倒，导致电流通过全身并造成摔伤、坠落等二次事故。,电对人体的用途,心脏起搏器,（,Cardiac Pacemaker,）是一种植入于体内的电子治疗仪器，通过脉冲发生器发放由电池提供能量的电脉冲，通过导线电极的传导，刺激电极所接触的心肌，使心脏激动和收缩，从而达到治疗由于某些心律失常所致的心脏功能障碍的目的。,心脏除颤器,又名电复律机，它是一种应用电击来抢救和治疗心律失常的一种医疗电子设备。它利用较强的脉冲电流通过心脏来消除心律失常、使之恢复窦性心律。它使用的是直流，作用于心脏的是一次瞬时高能脉冲，一般持续时间是,410ms,，电能在,40400J,内。,按照人体触及带电体的方式和电流通过人体的途径，电击又可分为下列几种情况：,（,1,）,低压单相触电,。即人体站在地面或其他接地导体上触及一相带电体的触电。大部分触电事故都是单相触电。,（,2,）,低压两相触电,。即人体同时触及两相带电体的触电，这时由于人体受到的电压高达,220,伏或,380,伏，所以危险性很大。,（,3,）,跨步电压触电,。当带电体接到有电流流入地下时，电流在接地点周围土壤中产生电压降，人在接地点周围，两 脚之间出现的电压即称跨步电压。由此引起的触电故称为跨步电压触电。往往高压故障接地处或有大电流流过的接地装置附近，都可以出现较高跨步电压。,（,4,）,高压电击,。对于高于,1000,伏以上的高压电气设备，当人体过分接近它时，高压电可将空气电离，然后通过空气进入人体，因此还拌有高电弧，能把人烧伤。,急救常识,当遇到这类触电者时，现场人员应首先根据当时的情况使触电者脱离电源，让触电者平躺在地上，然后松开上衣领口和腰带。如果发生像谢某这样呼吸、心跳停止的情况，要立即进行口对口人工呼吸和胸外心脏按压。,具体方法是，双手交叉相叠用掌根部有节律地按压心脏，这种做法的目的在于使血液流入主动脉和肺动脉，建立起有效循环。做口对口人工呼吸时，有活动假牙者应先将假牙摘下，并清除口腔内的分泌物，以保持呼吸道的通畅。然后，捏紧鼻孔吹气，使胸部隆起、肺部扩张，每次吹气前要先深呼吸再吹气，吹气后捏鼻孔的手要松开。心脏按压必须与人工呼吸配合进行，每按心脏,30,次吹气,2,次，肺部充气时不可按压胸部。,心跳停止后，前,5,分钟是生命复苏的黄金时间,注意,通常电气设备都采用频率为,50,赫的交流电，这是对人体很危险的频率。,电力系统中的输电线路、变电站是否对人体有影响？,在实际的生活中，电磁源主要有：广播电视发射塔、无线电发射台、移动通讯发射台和雷达站，它们具有共同的特点：发射功率大、产生的电磁波频率较高，研究表明：临近电磁源的区域有较强的磁场强度，这些区域的居民会不同程度地受到电磁辐射污染的影响。高压电力不是通过空气传播，而是利用金属导体进行传输。从发电厂的发电机到居民家中的家用电器的电力传输，必须通过金属导体形成的通道。另外，高压电力信号的频率为,50,赫兹，辐射能量小，信号在空气中的衰减很快，即使在,220,千伏输电导线,4,米以外，基本不会存在有对人体有危害的电磁辐射。,根据国家卫生部颁布的,环境电磁波卫生标准,，我国把居民居住环境的有害电磁辐射频率规定在,300,千赫,300,兆赫范围内，而对电力设备的电磁辐射不作具体规定，这说明电力设备的电磁辐射相对于长波、中波、短波、微波等高频电磁辐射，对人体的危害微乎其微。因此，与电力设备为邻是否会影响身体健康，居民可以完全放心，它对健康影响甚至小于使用一次移动电话。,手机对人有哪些影响,据了解，手机的工作频率大多为,900,多,MHz,（兆赫），双频为,1800,多,MHz,。目前国际上采用,SAR,（,Specificn Absorption Rate,）衡量生物体每单位公斤容许吸收的辐射量。,SAR,是最直接的测试值，其值越低，辐射被吸收的量越少。国际非电离性辐射保护委员会（,ICNIRP,）规定的,SAR,值标准为,2W,（瓦），这一标准已被大多数欧洲国家采用，美国是,1.6W,。,我国目前的标准仍在讨论中。,当我们用手机打电话时，音频信号经过手机转换为高频率的电话号，然后通过天线以电磁波的形式发射出去，这时在手机附近就会产生较为强烈的电磁辐射。即使我们本人没有打电话，也难以避免不受辐射影响。使用手机打电话时，人的眼球就相当于一个接收天线，有多少吸收多少。当我们把手机放到耳朵边打电话时，电磁波就开始对我们的面部进行着辐射。不可避免的是，一部分电磁波开始进入我们的大脑。而在我们头部，不同部位对电磁波有着不同的反应。眼球则更容易吸收电磁波，并且其散热功能差，则很容易引起白内障等疾病。,以色列科技学院的研究人员选择了与人眼构造相似的雄性小牛做实验。两周后发现，暴露在微波辐射下的晶状体，聚焦能力会减弱，而停止暴露后，晶状体的损伤会逐渐复原。并且，还会造成晶状体组织内部形成泡沫，泡沫不会随着时间的流逝而消失。,2011,年,8,月份，该小组对外公布研究结果称，长期接触手机的微波辐射，会使眼部组织出现白内障等先兆，同时还干扰聚焦能力。,手机电磁辐射会引起神经衰弱、心悸胸闷、头晕目眩、精神不振等病症，严重时可能导致病史上少见的恶性肿瘤。,某手机辐射网站负责人黄先生，就曾经深受辐射之害。他,1999,年前就有手机，用的时间很多，一个月要,1000,多元手机费。经常打得头疼，像感冒似的，半边面发紧，不舒服。晚上睡觉都睡不好。每个人受手机辐射的程度都不同，人体对手机辐射分敏感和不敏感两种。敏感型的感觉就厉害，不敏感的就基本上感觉不到。,预防措施,为了避免手机辐射，使用手机的人在手机拨号发射时不要急于靠近耳部，当与对话方接通后再靠近耳旁，以减少手机在上网发射瞬间所产生的高强度电磁波辐射；要尽可能减少手机的使用频率，在有座机的情况下，尽量使用座式电话机；最好是使用带有屏蔽线的手机专用耳机；最好不要将手机放在胸前口袋里，或者挂在腰间。,为手机佩戴防辐射配件呢？手机辐射大小与信号强弱有没有关系呢？,讨论题,8,很多时候，我们希望能够在两个或者更多的位置控制某个电器设备，比如说：控制楼梯井顶端和底端的照明设备；卧室门口与床头控制灯的开关,家用布线系统采用,3,路或,4,路开关实现控制！,3,路开关是三端、两位置开关；,4,路开关是四端、两 位置开关。,(,如图示,),设计一个电气布线，说明,两个,3,路开关,应该怎样接在,c,图所示的,a,、,b,间，能够从,两,个位置控制灯,l,的开和关。,如果从更多的位置控制灯,(,电器,),则需要更多的,3,路开关和,4,路开关配合工作。试利用,3,路和,4,路开关,设计,ab,间电气布线，从,三,个位置控制灯的开关。,V,ab,=?,每个电阻值为,1,求,a,，,b,间的等效电阻,附加题,a,b,1 A,1/3,1/3,1/3,1/6,1/6,1/6,1/6,1/6,1/6,1/3,1/3,1/3,V,ab,=(1/3+1/6+1/3)=5/6,