電工基礎(chǔ)(中職)完整版教學(xué)課件

1、緒 論電工基礎(chǔ)全套課件緒論一、電能的應(yīng)用盡管電路的功能繁多，但從總體來(lái)說(shuō)主要有兩個(gè)方面：一是進(jìn)行能量的傳輸、分配和轉(zhuǎn)換；二是進(jìn)行信息的傳遞、處理和運(yùn)算。因此電能在現(xiàn)代工業(yè)、農(nóng)業(yè)、科學(xué)技術(shù)以及國(guó)民經(jīng)濟(jì)等各個(gè)領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用。二、電能的優(yōu)越性1便于轉(zhuǎn)換；2便于輸送和分配；3便于控制。三、學(xué)習(xí)本課程的要求1抓住概念、理解記憶、加強(qiáng)實(shí)踐、掌握理論。2勤于思考、認(rèn)真解題、靈活運(yùn)用、多做練習(xí)。 3重視實(shí)驗(yàn)、鞏固知識(shí)。第 1 章電路的基本概念和基本定律電工基礎(chǔ)第一章電路的基本概念和基本定律 教學(xué)難點(diǎn)：1了解電路的三種工作狀態(tài)特點(diǎn)。2理解理想元件與電路模型、線性電阻與非線性電阻的概念。教學(xué)重點(diǎn)：1. 了解電

2、路的基本組成、電路的三種工作狀態(tài)和額定電壓、電流、功率等概念。2掌握電流、電壓、電功率、電能等基本概念。3掌握電阻定律、歐姆定律、焦耳定律，了解電阻與溫度的關(guān)系。序號(hào)內(nèi)容 學(xué)時(shí) 1 緒論 0.5 2 第一節(jié) 電路1 3 第二節(jié) 電流和電壓 4 第三節(jié) 電阻1 5 第四節(jié) 部分電路歐姆定律 6 第五節(jié) 電能和電功率1.5 7 本章小結(jié) 8 本章總學(xué)時(shí)4學(xué)時(shí)分配：第一章電路的基本概念和基本定律第一節(jié)電路第二節(jié)電流和電壓第三節(jié)電阻第四節(jié)部分電路歐姆定律第五節(jié)電能和電功率本章小結(jié)第一節(jié)電路 一、電路的基本組成二、電路模型(電路圖)一、電路的基本組成動(dòng)畫(huà) M1-1電路的狀態(tài)1什么是電路電路是由各種元器件

3、(或電工設(shè)備)按一定方式連接起來(lái)的總體，為電流的流通提供了路徑。2電路的基本組成 電路的基本組成包括以下四個(gè)部分：(1)電源(供能元件)：為電路提供電能的設(shè)備和器件(如電池、發(fā)電機(jī)等)。 圖1-1簡(jiǎn)單的直流電路 (2)負(fù)載(耗能元件):使用(消耗)電能的設(shè)備和器件(如燈泡等用電器)。 控制電路工作狀態(tài)的器件或設(shè)備(如開(kāi)關(guān)等)。將電器設(shè)備和元器件按一定方式連接起來(lái)(如各種銅、鋁電纜線等)。(3)控制器件：(4)連接導(dǎo)線：3電路的狀態(tài) (1)通路(閉路)：電源與負(fù)載接通，電路中有電流通過(guò)，電氣設(shè)備或元器件獲得一定的電壓和電功率，進(jìn)行能量轉(zhuǎn)換。 (2)開(kāi)路(斷路)：電路斷開(kāi)，中沒(méi)有電流通過(guò)，有稱為空

4、載狀態(tài)。(3)短路(捷路)：電源兩端或電路中某些部分被導(dǎo)線直相連接，輸出電流過(guò)大對(duì)電源來(lái)說(shuō)屬于嚴(yán)重過(guò)載，如沒(méi)有保護(hù)措施，電源或電器會(huì)被燒毀或發(fā)生火災(zāi)，所以通常要在電路或電氣設(shè)備中安裝熔斷器、保險(xiǎn)絲等保險(xiǎn)裝置，以避免發(fā)生短路時(shí)出現(xiàn)不良后果。二、電路模型(電路圖) 圖1-2手電筒的電路原圖由理想元件構(gòu)成的電路叫做實(shí)際電路的電路模型，也叫做實(shí)際電路的電路原理圖，簡(jiǎn)稱為電路圖。例如手電筒的電路如圖 1-2 所示。 理想元件 電路是由電特性相當(dāng)復(fù)雜的器件組成的，為了便于使用數(shù)學(xué)方法對(duì)電路進(jìn)行分析，可將電路實(shí)體中的各種電器設(shè)備和元器件用一些能夠表征它們主要電磁特性的理想元件(模型)來(lái)代替，而對(duì)它的實(shí)際上的

5、結(jié)構(gòu)、材料、形狀等非電磁特性不予考慮。表 1-3常用理想元件及符號(hào)第二節(jié)電流和電壓 一、電流的基本概念二、直流電流三、交流電流四、電壓一、電流的基本概念 電路中電荷沿著導(dǎo)體的定向運(yùn)動(dòng)即形成電流，其方向規(guī)定為正電荷流動(dòng)的方向(或負(fù)電荷流動(dòng)的反方向)，其大小等于在單位時(shí)間內(nèi)通過(guò)導(dǎo)體橫截面的電量，稱為電流強(qiáng)度(簡(jiǎn)稱電流)，用符號(hào) I 或 i(t)表示，討論一般電流時(shí)可用符號(hào) i 。設(shè)在 t = t2t1 時(shí)間內(nèi)，通過(guò)導(dǎo)體橫截面的電荷量為 q = q2q1，則在 t 時(shí)間內(nèi)的電流強(qiáng)度可用數(shù)學(xué)公式表示為式中，t 為很小的時(shí)間間隔，時(shí)間的國(guó)際單位制為 秒(s)，電量 q 的國(guó)際單位制為庫(kù)侖 (C)。電流

6、i(t) 的國(guó)際單位制為安培 (A) 。常用的電流單位還有毫安 （mA）、微安（ A）、千安 （kA） 等，它們與安培的換算關(guān)系為1 mA = 10-3A； 1 A = 10-6 A； 1 kA = 103 A二、直流電流 如果電流的大小及方向都不隨時(shí)間變化，即在單位時(shí)間內(nèi)通過(guò)導(dǎo)體橫截面的電量相等，則稱之為穩(wěn)恒電流或恒定電流，簡(jiǎn)稱為直流 (Direct Current)，記為 DC 或 dc ，直流電流要用大寫(xiě)字母 I 表示。直流電流 I 與時(shí)間 t 的關(guān)系在 It 坐標(biāo)系中為一條與時(shí)間軸平行的直線。三、交流電流 如果電流的大小及方向均隨時(shí)間變化，則稱為變動(dòng)電流。對(duì)電路分析來(lái)說(shuō)，一種最為重要的

7、變動(dòng)電流是正弦交流電流，其大小及方向均隨時(shí)間按正弦規(guī)律作周期性變化，將之簡(jiǎn)稱為交流(Alternating current)，記為 AC 或 ac ，交流電流的瞬時(shí)值要用小寫(xiě)字母 I 或 i(t) 表示。四、電壓 1電壓的基本概念電壓是指電路中兩點(diǎn) A、B 之間的電位差(簡(jiǎn)稱為電壓)，其大小等于單位正電荷受電場(chǎng)力作用從 A 點(diǎn)移動(dòng)到 B 點(diǎn)所作的功，電壓的方向規(guī)定為從高電位指向低電位的方向。 電壓的國(guó)際單位制為伏特(V)，常用的單位還有毫伏(mV)、微伏(V)、千伏(kV)等，它們與 V 的換算關(guān)系為1 mV = 103 V；1 V =106 V；1 kV = 103 V。2直流電壓與交流電壓

8、如果電壓的大小及方向都不隨時(shí)間變化，則稱之為穩(wěn)恒電壓或恒定電壓，簡(jiǎn)稱為直流電壓，用大寫(xiě)字母 U 表示。如果電壓的大小及方向隨時(shí)間變化，則稱為變動(dòng)電壓。對(duì)電路分析來(lái)說(shuō)，一種最為重要的變動(dòng)電壓是正弦交流電壓(簡(jiǎn)稱交流電壓)，其大小及方向均隨時(shí)間按正弦規(guī)律作周期性變化。交流電壓的瞬時(shí)值要用小寫(xiě)字母 u 或 u( i ) 表示。 第三節(jié)電阻一、電阻元件 二、電阻與溫度的關(guān)系一、電阻元件電阻元件是對(duì)電流呈現(xiàn)阻礙作用的耗能元件，例如燈泡、電熱爐等電器。電阻定律 制成電阻的材料電阻率，國(guó)際單位制為歐姆米 ( m) ； l 繞制成電阻的導(dǎo)線長(zhǎng)度，國(guó)際單位制為米 (m) ；S 繞制成電阻的導(dǎo)線橫截面積，國(guó)際單位

9、制為平方米 (m2) ；R 電阻值，國(guó)際單位制為歐姆 () 。經(jīng)常用的電阻單位還有千歐 (k) 、兆歐 (M)1 k = 103 ；1 M = 106 二、電阻與溫度的關(guān)系 電阻元件的電阻值大小一般與溫度有關(guān)，衡量電阻受溫度影響大小的物理量是溫度系數(shù)，其定義為溫度每升高 1C 時(shí)電阻值發(fā)生變化的百分?jǐn)?shù)。如果設(shè)任一電阻元件在溫度 t1 時(shí)的電阻值為 R1，當(dāng)溫度升高到 t2 時(shí)電阻值為 R2 ，則該電阻在 t1 t2 溫度范圍內(nèi)的(平均)溫度系數(shù)為如果 R2 R1 ，則 0，將 R 稱為正溫度系數(shù)電阻，即電阻值隨著溫度的升高而增大；如果 R2 R1，則 R0 時(shí)(相當(dāng)于開(kāi)路)，則 U = E；當(dāng)

10、 R R0時(shí)(相當(dāng)于短路)，則 U = 0，此時(shí)一 般情況下的電流 (I = E / R0) 很大，電源容易燒毀?！纠?-1】 如圖 2-2 所示，當(dāng)單刀雙擲開(kāi)關(guān) S 合到位置 1 時(shí)，外電路的電阻 R1 = 14 ，測(cè)得電流表讀數(shù) I1 = 0.2 A；當(dāng)開(kāi)關(guān) S 合到位置 2 時(shí)，外電路的電阻 R2 = 9 ，測(cè)得電流表讀數(shù) I2 = 0.3 A；試求電源的電動(dòng)勢(shì) E 及其內(nèi)阻 R0 。 圖 2-2 例題 2-1 R0解:根據(jù)閉合電路的歐姆定律，列出聯(lián)立方程組E = R1I1 + R0 I1(當(dāng) S 合到位置 1 時(shí))E = R2I2 + R0 I2(當(dāng) S 合到位置 2 時(shí))解得：R0

11、1 ，E 3 V。本例題給出了一種測(cè)量直流電源電動(dòng)勢(shì) E 和內(nèi)阻R0的方法。三、負(fù)載獲得最大功率的條件電源輸出的最大功率是容易證明：在電源電動(dòng)勢(shì) E 及其內(nèi)阻保持不變時(shí)，負(fù)載 R 獲得最大功率的條件是 R =R0，此時(shí)負(fù)載的最大功率值為圖 2-3電源輸出功率與外電路(負(fù)載)電阻的關(guān)系曲線 【例2-2】如圖 2-4 所示，直流電源的電動(dòng)勢(shì) E 10 V、內(nèi)阻 R0 0.5 ，電阻 R1 2 ，問(wèn)：可變電阻 RP 調(diào)至多大時(shí)可獲得最大功率Pmax？圖 2-4 例題 2-2 R0 解:將(R1 + R0)視為電源的內(nèi)阻， 則 RP R1 + R0 2.5 時(shí)，RP 獲得最大功率第二節(jié)電池組 一、電池

12、的串聯(lián)二、電池的并聯(lián)圖 2-5串聯(lián)電池組 一、電池的串聯(lián) 如果有 n 個(gè)相同的電池相串聯(lián)，那么整個(gè)串聯(lián)電池組的電動(dòng)勢(shì)與等效內(nèi)阻分別為E串 nE ，r串 n R0如圖 2-5 所示串聯(lián)電池組，每個(gè)電池的電動(dòng)勢(shì)均為 E、內(nèi)阻均為 R0 。串聯(lián)電池組的電動(dòng)勢(shì)是單個(gè)電池電動(dòng)勢(shì)的 n 倍， 額定電流相同。 一、單相異步電動(dòng)機(jī)的工作原理 單相異步電動(dòng)機(jī)的定子繞組通以單相電流后，電動(dòng)機(jī)內(nèi)就產(chǎn)生一交變磁場(chǎng)，但磁場(chǎng)的方向時(shí)而垂直向上，時(shí)而垂直向下，即單相定子繞組的磁場(chǎng)不是旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)，所以轉(zhuǎn)子不能自行起動(dòng)。因此，單相異步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)的關(guān)鍵是產(chǎn)生一個(gè)起動(dòng)轉(zhuǎn)矩。二、電池的并聯(lián)如圖 2-6 所示并聯(lián)電池組，每個(gè)電池的電動(dòng)勢(shì)

13、均為 E、內(nèi)阻均為 R0 。如果有 n 個(gè)相同的電池相并聯(lián)，那么整個(gè)并聯(lián)電池組的電動(dòng)勢(shì)與等效內(nèi)阻分別為E并 E ， r并 R0 /n 并聯(lián)電池組的額定電流是單個(gè)電池額定電流的 n 倍，電動(dòng)勢(shì)相同。圖 2-6 并聯(lián)電池組 第三節(jié)電阻的串聯(lián) 一、電阻串聯(lián)電路的特點(diǎn)二、應(yīng)用舉例一、電阻串聯(lián)電路的特點(diǎn)圖 2-7電阻的串聯(lián)設(shè)總電壓為 U、電流為 I、總功率為 P。1. 等效電阻:R R1 R2 Rn2. 分壓關(guān)系： 特例：兩只電阻 R1、R2串聯(lián)時(shí)，等效電阻 R = R1 R2 , 則有分壓公式 3. 功率分配:二、應(yīng)用舉例解：將電燈(設(shè)電阻為 R1)與一只分壓電 R2串聯(lián)后，接入 U 220 V 電源

14、上，如圖 2-8 所示。【例2-3】有一盞額定電壓為 U1 40 V、額定電流為 I 5 A 的電燈，應(yīng)該怎樣把它接入電壓 U 220 V 照明電路中。圖 2-8例題 2-3解法一：分壓電阻 R2 上的電壓U2 = UU1 = (220 40 )V= 180 V，且 U2 = R2I，則解法二：利用兩只電阻串聯(lián)的分壓公式 可得 即將電燈與一只 36 分壓電阻串聯(lián)后，接入 U = 220 V 電源上即可?！纠?2-4】有一只電流表，內(nèi)阻 Rg 1 k ，滿偏電流為Ig 100A，要把它改成量程為 Un 3 V的電壓表，應(yīng)該串聯(lián)一只多大的分壓電阻 R？ 解：如圖 2-9 所示。 該電流表的電壓量程

15、為 Ug = RgIg = 0.1 V，與分壓電阻 R串聯(lián)后的總電壓 Un = 3 V，即將電壓量程擴(kuò)大到 n = Un/Ug = 30 倍。 利用兩只電阻串聯(lián)的分壓公式，可得 則 上例表明，將一只量程為 Ug、內(nèi)阻為 Rg 的表頭擴(kuò)大到量程為 Un ，所需要的分壓電阻為 R = (n 1) Rg，其中 n = (Un/Ug)稱為電壓擴(kuò)大倍數(shù)。圖 2-9例題 2-4A第四節(jié)電阻的并聯(lián)一、電阻并聯(lián)電路的特點(diǎn)二、應(yīng)用舉例設(shè)總電流為 I，總電壓為 U，總功率為 P。1. 等效電導(dǎo): G = G1 G2 Gn 即 一、電阻并聯(lián)電路的特點(diǎn) 圖 2-10電阻的并聯(lián)2. 分流關(guān)系： R1I1 = R2I2

16、= = RnIn = RI = U3. 功率分配： R1P1 = R2P2 = = RnPn = RP = U 2I特例：兩只電阻 R1、R2 并聯(lián)時(shí)，等效電阻 則有分流公式 【例2-5】如圖 2-11 所示，電源供電電壓U = 220 V，每根輸電導(dǎo)線的電阻均為 R1 = 1 ，電路中一共并聯(lián) 100 盞額定電壓 220V、功率 40 W 的電燈。假設(shè)電燈正常發(fā)光時(shí)電阻值為常數(shù)。試求：(1)當(dāng)只有 10 盞電燈工作時(shí)，每盞電燈的電壓 UL 和功率 PL ；(2) 當(dāng) 100 盞電燈全部工作時(shí)，每盞電燈的電壓 UL 和功率 PL 。二、應(yīng)用舉例圖 2-11例題2-5解:每盞電燈的電阻為 R =

17、 U2/P = 1210 ，n 盞電燈并聯(lián)后的等效電阻為 Rn =R / n根據(jù)分壓公式，可得每盞電燈的電壓 ，功率(1)當(dāng)只有 10 盞電燈工作時(shí)，即 n = 10，則 Rn = R/n = 121 ，因此 (2) 當(dāng)100盞電燈全部工作時(shí)，即 n = 100，則 Rn = R/n = 12.1 ，【例2-6】有一只微安表，滿偏電流為 Ig = 100 A、內(nèi)阻 Rg=1 k， 要改裝成量程為 In =100A的電流表，試求所需分流電阻 R。圖 2-12例題2-6 解：如圖 2-12 所示，設(shè) n =In/Ig(稱為電流量程擴(kuò)大倍數(shù))，根據(jù)分流公式可得 I n ，則本題中 n = In/Ig

18、 = 1000，上例表明，將一只量程為 Ig、內(nèi)阻為 Rg 的表頭擴(kuò)大到量程為 In ，所需要的分流電阻為 R =Rg /(n 1)，其中 n = (In/Ig)稱為電流擴(kuò)大倍數(shù)。第五節(jié)電阻的混聯(lián)一、電阻混聯(lián)電路分析步驟二、解題舉例一、電阻混聯(lián)電路分析步驟在電阻電路中，既有電阻的串聯(lián)關(guān)系又有電阻的并聯(lián)關(guān)系，稱為電阻混聯(lián)。對(duì)混聯(lián)電路的分析和計(jì)算大體上可分為以下幾個(gè)步驟：1首先整理清楚電路中電阻串、并聯(lián)關(guān)系，必要時(shí)重新畫(huà)出串、并聯(lián)關(guān)系明確的電路圖；2利用串、并聯(lián)等效電阻公式計(jì)算出電路中總的等效電阻；3利用已知條件進(jìn)行計(jì)算，確定電路的端電壓與總電流；4根據(jù)電阻分壓關(guān)系和分流關(guān)系，逐步推算出各支路的電

19、流或各部分的電壓。二、解題舉例【例2-7】如圖 2-13 所示，已知 R1 R2 8 ， R3 R4 6 ，R5 R6 4 ，R7 R8 24 ，R9 16 ；電壓 U 224 V。試求：(1)電路總的等效電阻 RAB 與總電流 I； (2)電阻 R9 兩端的電壓 U9 與通過(guò)它的電流 I9。圖2-13例2-7 (2)利用分壓關(guān)系求各部分電壓：UCD = RCD I = 96 V， 解:(1) R5、R6、R9三者串聯(lián)后，再與 R8 并聯(lián)，E、F兩端等效電阻為 REF (R5 R6 R9)R8 12 REF、R3、R4 三電阻串聯(lián)后，再與 R7 并聯(lián)，C、D 兩端等效電阻為 RCD (R3 R

20、EF R4)R7 12 總的等效電阻 RAB R1 RCD R2 28 總電流 I U /RAB （224/28） A 8 A【例2-8】如圖 2-14 所示，已知 R 10 ，電源電動(dòng)勢(shì) E = 6 V，內(nèi)阻 r 0.5 ，試求電路中的總電流 I。圖2-14 例題 2-8 的等效電路解:首先整理清楚電路中電阻串、并聯(lián)關(guān)系，并畫(huà)出等效電路，如圖 2-15 所示。 四只電阻并聯(lián)的等效電阻為 Re R/4 2.5 根據(jù)全電路歐姆定律，電路中的總電流為 圖 2-15例題 2-8 的等效電路 第六節(jié) 萬(wàn)用電表的基本原理一、萬(wàn)用表的基本功能二、萬(wàn)用表的基本原理三、萬(wàn)用表的使用萬(wàn)用電表又叫做復(fù)用電表，通常

21、稱為萬(wàn)用表。它是一種可以測(cè)量多種電量的多量程便攜式儀表，由于它具有測(cè)量的種類多、量程范圍寬、價(jià)格低以及使用和攜帶方便等優(yōu)點(diǎn)，因此廣泛應(yīng)用于電氣維修和測(cè)試中。一般的萬(wàn)用表可以測(cè)量直流電壓、直流電流、電阻、交流電壓等，有的萬(wàn)用表還可以測(cè)量音頻電平、交流電流、電容、電感以及晶體管的 值等。 一、萬(wàn)用表的基本功能 萬(wàn)用表的基本原理是建立在歐姆定律和電阻串聯(lián)分壓、并聯(lián)分流等規(guī)律基礎(chǔ)之上的。萬(wàn)用表的表頭是進(jìn)行各種測(cè)量的公用部分。表頭內(nèi)部有一個(gè)可動(dòng)的線圈（叫做動(dòng)圈），它的電阻 Rg 稱為表頭的內(nèi)阻。動(dòng)圈處于永久磁鐵的磁場(chǎng)中，當(dāng)動(dòng)圈通有電流之后會(huì)受到磁場(chǎng)力的作用而發(fā)生偏轉(zhuǎn)。固定在動(dòng)圈上的指針隨著動(dòng)圈一起偏轉(zhuǎn)的

22、角度，與動(dòng)圈中的電流成正比。當(dāng)指針指示到表盤刻度的滿標(biāo)度時(shí)，動(dòng)圈中所通過(guò)的電流稱為滿偏電流 Ig。Rg與 Ig 是表頭的兩個(gè)主要參數(shù)。 二、萬(wàn)用表的基本原理1直流電壓的測(cè)量 將表頭串聯(lián)一只分壓電阻 R ，即構(gòu)成一個(gè)簡(jiǎn)單的直流電壓表，如圖 2-16 所示。圖 2-16簡(jiǎn)單的直流電壓表 測(cè)量時(shí)將電壓表并聯(lián)在被測(cè)電壓 Ux 的兩端，通過(guò)表頭的電流與被測(cè)電壓 Ux 成正比 在萬(wàn)用表中，用轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)分別將不同數(shù)值的分壓電阻與表頭串聯(lián)，即可得到幾個(gè)不同 的電壓量程。 【例2-9】如圖 2-17 所示某萬(wàn)用表的直流電壓表部分電路，五個(gè)電壓量程分別是 U1 2.5 V，U2 10 V，U3 50 V，U4 25

23、0 V，U5 500 V，已知表頭參數(shù)Rg 3 k ，Ig 50A。試求電路中各分壓電阻 R1、R2、 R3、R4、R5 。圖 2-1例題2-9 解:利用電壓表擴(kuò)大量程公式 R (n1)Rg ，其中 n (Un/Ug)，Ug RgIg 0.15 V。(1)求 R1：n1 (U1/Ug) 16.67，R1 (n 1) Rg 47 k (2)求 R2：把 Rg2 Rg R1 50 k視為表頭內(nèi)阻，n2 (U2/U1) 4，則 R2 (n 1) Rg2 150 k (3)求 R3：把 Rg3 Rg R1 R2 200 k視為表頭內(nèi)阻，n3 (U3/U2) 5，則 R3 (n 1) Rg3 800 k

24、 (4) 求 R4：把 Rg4 Rg R1 R2 R3 1000 k視為表頭內(nèi)阻，n4 (U4/U3) 5，則 R4 (n 1) Rg4 4000 k 4 M (5) 求 R5：把 Rg5 Rg R1R2 R3 R4 5 M視為表頭內(nèi)阻，n5 (U5/U4) 2，則 R4 (n 1) Rg5 5 M 將表頭并聯(lián)一只分流電阻 R，即構(gòu)成一個(gè)最簡(jiǎn)單的直流電流表，如圖 2-18 所示。 設(shè)被測(cè)電流為 Ix ，則通過(guò)表頭的電流與被測(cè)電流 Ix 成正比，即 分流電阻 R 由電流表的量程 IL 和表頭參數(shù)確定 2.直流電流的測(cè)量圖 2-18簡(jiǎn)單的直流電流表 實(shí)際萬(wàn)用表是利用轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)將電流表制成多量程的，如

25、圖 2-19 所示。 圖 2-19多量程的直流電流表 A萬(wàn)用表測(cè)量電阻(即歐姆表)的電路如圖 2-20 所示。3.電阻的測(cè)量圖 2-20 電阻表原理 AAA可變電阻 R 叫做調(diào)零電阻，當(dāng)紅、黑表筆相接時(shí)(相當(dāng)于被測(cè)電阻 Rx 0 )，調(diào)節(jié) R 的阻值使指針指到表頭的滿刻度， 即萬(wàn)用表電阻擋的零點(diǎn)在表頭的滿度位置上。而電阻無(wú)窮大時(shí)(即紅、黑表筆間開(kāi)路)指針在表頭的零度位置上。 當(dāng)紅、黑表筆間接被測(cè)電阻 Rx 時(shí)，通過(guò)表頭的電流為可見(jiàn)表頭讀數(shù) I 與被測(cè)電阻 Rx 是一一對(duì)應(yīng)的，并且成反比關(guān)系，因此歐姆表刻度不是線性的。 萬(wàn)用表有紅與黑兩只表筆（測(cè)棒），表筆可插入萬(wàn)用表的“ 、-”兩個(gè)插孔里，注意

26、一定要嚴(yán)格將紅表筆插入“”極性孔里，黑表筆插入“-”極性孔里。測(cè)量直流電流、電壓等物理量時(shí)，必須注意正、負(fù)極性。根據(jù)測(cè)量對(duì)象，將轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)旋至所需位置，在被測(cè)量大小不詳時(shí)，應(yīng)先選用量程較大的高擋試測(cè)，如不合適再逐步改用較低的擋位，以表頭指針移動(dòng)到滿刻度的三分之二位置附近為宜。1.正確使用轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)和表筆插孔三、萬(wàn)用表的使用2.正確讀數(shù) 萬(wàn)用表有數(shù)條供測(cè)量不同物理量的標(biāo)尺，讀數(shù)前一定要根據(jù)被測(cè)量的種類、性質(zhì)和所用量程認(rèn)清所對(duì)應(yīng)的讀數(shù)標(biāo)尺。 3.正確測(cè)量電阻值 在使用萬(wàn)用表的歐姆擋測(cè)量電阻之前，應(yīng)首先把紅、黑表筆短接，調(diào)節(jié)指針到歐姆標(biāo)尺的零位上，并要正確選擇電阻倍率擋。測(cè)量某電阻 Rx 時(shí)，一定要使被

27、測(cè)電阻斷電不與其它電路有任何接觸，也不要用手接觸表筆的導(dǎo)電部分，以免影響測(cè)量結(jié)果。當(dāng)利用歐姆表內(nèi)部電池作為測(cè)試電源時(shí)(例如判斷二極管或三極管的管腳)，要注意到黑表筆接的是電源正極，紅表筆接的是電源負(fù)極。 4.測(cè)量高電壓時(shí)的注意事項(xiàng)在測(cè)量高電壓時(shí)務(wù)必要注意人身安全，應(yīng)先將黑表筆固定接在被測(cè)電路的地電位上，然后再用紅表筆去接觸被測(cè)點(diǎn)處，操作者一定要站在絕緣良好的地方，并且應(yīng)用單手操作，以防觸電。在測(cè)量較高電壓或較大電流時(shí)，不能在測(cè)量時(shí)帶電轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)旋鈕改變量程或擋位。5.萬(wàn)用表的維護(hù)萬(wàn)用表應(yīng)水平放置使用，要防止受震動(dòng)、受潮熱，使用前首先看指針是否指在機(jī)械零位上，如果不在，應(yīng)調(diào)至零位。每次測(cè)量完畢

28、，要將轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)置于空擋或最高交流電壓擋上。在測(cè)量電阻時(shí)，如果將兩只表筆短接后指針仍調(diào)整不到歐姆標(biāo)尺的零位，則說(shuō)明應(yīng)更換萬(wàn)用表內(nèi)部的電池；長(zhǎng)期不用萬(wàn)用表時(shí)，應(yīng)將電池取出，以防止電池受腐蝕而影響表內(nèi)其它元件。 第七節(jié)電阻的測(cè)量 一、電阻的測(cè)量方法二、伏安法測(cè)電阻 三、惠斯通電橋一、電阻的測(cè)量方法電阻的測(cè)量在電工測(cè)量技術(shù)中占有十分重要的地位，工程中所測(cè)量的電阻值，一般是在 10-6 1012 的范圍內(nèi)。為減小測(cè)量誤差，選用適當(dāng)?shù)臏y(cè)量電阻方法，通常是將電阻按其阻值的大小分成三類，即小電阻(1 以下)、中等電阻(1 0.1 M)和大電阻(0.1 M 以上) 。測(cè)量電阻的方法很多，常用的方法分類如下： 1

29、.按獲取測(cè)量結(jié)果方式分類 (1)直接測(cè)阻法采用直讀式儀表測(cè)量電阻，儀表的標(biāo)尺是以電阻的單位（ 、k 或 M )刻度的，根據(jù)儀表指針在標(biāo)尺上的指示位置，可以直接讀取測(cè)量結(jié)果。例如用萬(wàn)用表的電阻擋或兆歐 表等測(cè)量電阻，就是直接測(cè)阻法。 (2)比較測(cè)阻法采用比較儀器將被測(cè)電阻與標(biāo)準(zhǔn)電阻器進(jìn)行比較，在比較儀器中接有檢流計(jì)，當(dāng)檢流計(jì)指零時(shí)，可以根據(jù)已知的標(biāo)準(zhǔn)電阻值，獲取被測(cè)電阻的阻值。 (3)間接測(cè)阻法通過(guò)測(cè)量與電阻有關(guān)的電量，然后根據(jù)相關(guān)公式計(jì)算，求出被測(cè)電阻的阻值。例如得到廣泛應(yīng)用的、最簡(jiǎn)單的間接測(cè)阻法是電流、電壓表法測(cè)量電阻（即伏安法）。它是用電流表測(cè)出通過(guò)被測(cè)電阻中的電流、用電壓表測(cè)出被測(cè)電阻兩

30、端的電壓，然后根據(jù)歐姆定律即可計(jì)算出被測(cè)電阻的阻值。 2.按被測(cè)電阻的阻值的大小分類(1)小電阻的測(cè)量是指測(cè)量 1 以下的電阻。測(cè)量小電阻時(shí)，一般是選用毫歐表。要求測(cè)量精度比較高時(shí)，則可選用雙臂電橋法測(cè)量。(2)中等電阻的測(cè)量是指測(cè)量阻值在 1 0.1 M 之間的電阻。對(duì)中等電阻測(cè)量的最為方便的方法是用電阻表進(jìn)行測(cè)量，它可以直接讀數(shù)，但這種方法的測(cè)量誤差較大。中等電阻的測(cè)量也可以選用伏、安表測(cè)阻法，它能測(cè)出工作狀態(tài)下的電阻值。其測(cè)量誤差比較大。若需精密測(cè)量可選用單臂電橋法。(3)大電阻的測(cè)量是指測(cè)量阻值在 0.1 M 以上的電阻。在測(cè)量大電阻時(shí)可選用兆歐表法，可以直接讀數(shù)，但測(cè)量誤差也較大。

31、圖 2-21伏安法測(cè)電阻 二、伏安法測(cè)電阻 圖 2-21(a) 是電流表外接的伏安法，這種測(cè)量方法的特點(diǎn)是電流表讀數(shù) I 包含被測(cè)電阻 R 中的電流 I 與電壓表中的電流IV ，所以電壓表讀數(shù) U 與電流表讀數(shù)I的比值應(yīng)是被測(cè)電阻 R 與電壓表內(nèi)阻 RV 并聯(lián)后的等效電阻， 即 (R/RV) U/I，所以被測(cè)電阻值為 如果不知道電壓表內(nèi)阻 RV 的準(zhǔn)確值，令 ，則該種測(cè)量方法適用于 R RA 的情況，即適用于測(cè)量阻值較大的電阻。三、惠斯通電橋惠斯通電橋法可以比較準(zhǔn)確地測(cè)量電阻，其原理如圖 2-22 所示。 R1、R2、R3為可調(diào)電阻，并且是阻值已知的標(biāo)準(zhǔn)精密電阻。R4 為被測(cè)電阻，當(dāng)檢流計(jì)的指

32、針指示到零位置時(shí)，稱為電橋平衡。此時(shí)，B、D 兩點(diǎn)為等電位，被測(cè)電阻為圖2-22 惠斯通電橋法測(cè)量電阻惠斯通電橋有多種形式，常見(jiàn)的是一種滑線式電橋。 動(dòng)畫(huà) M 2-2 惠斯通電橋被測(cè)電阻為 第八節(jié)電路中各點(diǎn)電位的計(jì)算 一、電位參考點(diǎn)(即零電位點(diǎn)) 二、電位的定義 一、電位參考點(diǎn)(即零電位點(diǎn))在電路中選定某一點(diǎn) A 為電位參考點(diǎn)，就是規(guī)定該點(diǎn)的電位為零, 即 VA 0。電位參考點(diǎn)的選擇方法是：(1)在工程中常選大地作為電位參考點(diǎn)；(2)在電子線路中,常選一條特定的公共線或機(jī)殼作為電位參考點(diǎn)。 在電路中通常用符號(hào)“ ”標(biāo)出電位參考點(diǎn)。二、電位的定義 電路中某一點(diǎn)M的電位 VM 就是該點(diǎn)到電位參考點(diǎn)

33、 A 的電壓，也即 M、A 兩點(diǎn)間的電位差，即VM UMA計(jì)算電路中某點(diǎn)電位的方法是：(1) 確認(rèn)電位參考點(diǎn)的位置；(2) 確定電路中的電流方向和各元件兩端電壓的正、負(fù)極性；(3) 從被求點(diǎn)開(kāi)始通過(guò)一定的路徑繞到電位參考點(diǎn)，則該點(diǎn)的電位等于此路徑上所有電壓降的代數(shù)和：電阻元件電壓降寫(xiě)成 RI 形式，當(dāng)電流I的參考方向與路徑繞行方向一致時(shí)，選取“ ”號(hào)；反之，則選取“ ”號(hào)。電源電動(dòng)勢(shì)寫(xiě)成 E 形式，當(dāng)電動(dòng)勢(shì)的方向與路徑繞行方向一致時(shí)，選取“”號(hào)；反之，則選取“”號(hào)。 【例2-10】如圖 2-23 所示電路，已知：E1 45 V，E2 12 V，電源內(nèi)阻忽略不計(jì)；R1 5 ，R2 4 ，R3 2

34、 。求 B、C、D 三點(diǎn)的電位 VB、VC、VD 。圖2-23例題2-10 解:利用電路中 A 點(diǎn)為電位參考點(diǎn)(零電位點(diǎn))，電流方向?yàn)轫槙r(shí)針?lè)较颍築 點(diǎn)電位：VB = UBA = R1I = 15 VC 點(diǎn)電位：VC = UCA = E1 R1I = (45 15) V= 30 VD 點(diǎn)電位：VD = UDA = E2 R2I = (12 12)V= 24 V必須注意的是，電路中兩點(diǎn)間的電位差(即電壓)是絕對(duì)的，不隨電位參考點(diǎn)的不同發(fā)生變化，即電壓值與電位參考點(diǎn)無(wú)關(guān)；而電路中某一點(diǎn)的電位則是相對(duì)電位參考點(diǎn)而言的，電位參考點(diǎn)不同，該點(diǎn)電位值也將不同。例如，在上例題中，假如以 E 點(diǎn)為電位參考點(diǎn)，

35、則B 點(diǎn)的電位變?yōu)?VB = UBE = R1I R2I = 27 V；C 點(diǎn)的電位變?yōu)?VC = UCE = R3I E2 = 18 V；D 點(diǎn)的電位變?yōu)?VD = UDE = E2 = 12 V。本章小結(jié)一、閉合電路的歐姆定律二、電池組三、電阻的串聯(lián)四、電阻的并聯(lián)五、萬(wàn)用表六、電阻的測(cè)量七、電路中各點(diǎn)電位的計(jì)算 負(fù)載 R 獲得最大功率的條件是 R = R0 ，此時(shí)負(fù)載的最大功率值為 二、電池組 n 個(gè)相同的電池相串聯(lián)，那么整個(gè)串聯(lián)電池組的電動(dòng)勢(shì)E串 = nE，等效內(nèi)阻 R0串 = n R0 。 n 個(gè)相同的電池相并聯(lián)，那么整個(gè)并聯(lián)電池組的電動(dòng)勢(shì)E并 = E，等效內(nèi)阻R0并 = R0 /n。

36、一、閉合電路的歐姆定律四、電阻的并聯(lián)1. 等效電導(dǎo): G =G1 G2 Gn 即 2. 分流關(guān)系： R1I1 =R2I2 = = RnIn = RI = U3. 功率分配： R1P1 = R2P2 = = RnPn = RP = U21. 等效電阻:R = R1 R2 Rn2. 分壓關(guān)系： 3. 功率分配： 三、電阻的串聯(lián)萬(wàn)用表的基本原理是建立在歐姆定律和電阻串聯(lián)分壓、并聯(lián)分流等規(guī)律基礎(chǔ)之上的。一般的萬(wàn)用表可以測(cè)量直流電壓、直流電流、電阻、交流電壓等。六、電阻的測(cè)量1.直接測(cè)阻法采用直讀式儀表測(cè)量電阻，儀表的標(biāo)尺是以電阻的單位( 、k 或 M )刻度的，可以直接讀取測(cè)量結(jié)果。例如用萬(wàn)用表的 擋

37、測(cè)量電阻，就是直接測(cè)阻法。2.比較測(cè)阻法采用比較儀器將被測(cè)電阻與標(biāo)準(zhǔn)電阻器進(jìn)行比較，在比較儀器中接有檢流計(jì)，當(dāng)檢流計(jì)指零時(shí)，可以根據(jù)已知的標(biāo)準(zhǔn)電阻值，獲取被測(cè)電阻的阻值。五、萬(wàn)用表 3.間接測(cè)阻法通過(guò)測(cè)量與電阻有關(guān)的電量，然后根據(jù)相關(guān)公式計(jì)算，求出被測(cè)電阻的阻值。例如得到廣泛應(yīng)用的、最簡(jiǎn)單的間接測(cè)阻法是伏安法。它是用電流表測(cè)出通過(guò)被測(cè)電阻中的電流、用電壓表測(cè)出被測(cè)電阻兩端的電壓，然后根據(jù)歐姆定律即可計(jì)算出被測(cè)電阻的阻值?；菟雇姌蚍梢员容^準(zhǔn)確地測(cè)量電阻，電橋平衡時(shí)，被測(cè)電阻為 ?；菟雇姌蛴卸喾N形式，常見(jiàn)的是一種滑線式電橋，被測(cè)電阻為 。在電路中選定某一點(diǎn) A 為電位參考點(diǎn)，就是規(guī)定該點(diǎn)的電

38、位為零, 即 VA 0。電路中某一點(diǎn) M 的電位 VM 就是該點(diǎn)到電位參考點(diǎn) A 的電壓，也即 M、A 兩點(diǎn)間的電位差，即 VM UMA。 七、電路中各點(diǎn)電位的計(jì)算第三章復(fù)雜直流電路第 3 章復(fù)雜直流電路 電工基礎(chǔ)第三章復(fù)雜直流電路 教學(xué)重點(diǎn)：1掌握基爾霍夫定律及其應(yīng)用，學(xué)會(huì)運(yùn)用支路電流法分析計(jì)算復(fù)雜直流電路。2掌握疊加定理及其應(yīng)用。3掌握戴維寧定理及其應(yīng)用。4掌握兩種實(shí)際電源模型之間的等效變換方法并應(yīng)用于解決復(fù)雜電路問(wèn)題。教學(xué)難點(diǎn)：1應(yīng)用支路電流法分析計(jì)算復(fù)雜直流電路。2運(yùn)用戴維寧定理解決復(fù)雜直流電路問(wèn)題。學(xué)時(shí)分配： 序號(hào) 內(nèi) 容學(xué)時(shí)1 第一節(jié)基爾霍夫定律 32 第二節(jié)支路電流法 13 實(shí)驗(yàn)

39、 3.1基爾霍夫定律的驗(yàn)證 24 第三節(jié)疊加定理 25 實(shí)驗(yàn) 3.2疊加定理的驗(yàn)證 26 第四節(jié)戴維寧定理 27 實(shí)驗(yàn) 3.3 戴維寧定理的驗(yàn)證 28 第五節(jié)實(shí)際電源模型之間的等效變換 29 本章小結(jié)210 本章總學(xué)時(shí) 18第三章復(fù)雜直流電路第一節(jié)基爾霍夫定律第二節(jié)支路電流法第三節(jié)疊加定理第四節(jié)戴維寧定理第五節(jié)實(shí)際電源模型之間的等效變換本章小結(jié)第一節(jié)基爾霍夫定律一、常用電路名詞二、基爾霍夫電流定律(節(jié)點(diǎn)電流定律) 三、基爾霍夫電壓定律(回路電壓定律) 圖 3-1常用電路名詞的說(shuō)明 以圖 3 - 1 所示電路為例說(shuō)明常用電路名詞。 1.支路：電路中具有兩個(gè)端鈕且通過(guò)同一電流的無(wú)分支電路。如圖 3

40、 - 1 電路中的 ED、AB、FC 均為支路，該電路的支路數(shù)目為 b = 3。2.節(jié)點(diǎn)：電路中三條或三條以上支路的連接點(diǎn)。如圖 3 - 1電路的節(jié)點(diǎn)為 A、B 兩點(diǎn)，該電路的節(jié)點(diǎn)數(shù)目為 n = 2 。一、常用電路名詞3回路：電路中任一閉合的路徑。如圖 3-1 電路中的 CDEFC、AFCBA、EABDE 路徑均為回路，該電路的回路數(shù)目為 l = 3。 4網(wǎng)孔：不含有分支的閉合回路。如圖 3-1 電路中的AFCBA、EABDE 回路均為網(wǎng)孔，該電路的網(wǎng)孔數(shù)目為 m = 2。 5網(wǎng)絡(luò)：在電路分析范圍內(nèi)網(wǎng)絡(luò)是指包含較多元件的電路。圖 3-1常用電路名詞的說(shuō)明 二、基爾霍夫電流定律(節(jié)點(diǎn)電流定律)

41、1.電流定律(KCL)內(nèi)容 圖 3-2 電流定律的舉例說(shuō)明 電流定律的第一種表述：在任何時(shí)刻，電路中流入任一節(jié)點(diǎn)中的電流之和，恒等于從該節(jié)點(diǎn)流出的電流之和，即 I流入 I流出例如圖 3-2 中，在節(jié)點(diǎn) A 上： I1I3 I2I4I5電流定律的第二種表述：在任何時(shí)刻，電路中任一節(jié)點(diǎn)上的各支路電流代數(shù)和恒等 于零，即 I 0。 一般可在流入節(jié)點(diǎn)的電流前面取“”號(hào)，在流出節(jié)點(diǎn)的電流前面取“”號(hào)，反之亦可。例如圖 3-2 中，在節(jié)點(diǎn) A 上：I1 I2 I3 I4 I5 0圖 3-2電流定律的舉例說(shuō)明 在使用電流定律時(shí)，必須注意：(1) 對(duì)于含有 n 個(gè)節(jié)點(diǎn)的電路，只能列出 (n 1) 個(gè)獨(dú)立的電流

42、方程。(2) 列節(jié)點(diǎn)電流方程時(shí)，只需考慮電流的參考方向，然后再帶入電流的數(shù)值。為分析電路的方便，通常需要在所研究的一段電路中事先選定(即假定)電流流動(dòng)的方向，叫做電流的參考方向，通常用“”號(hào)表示。電流的實(shí)際方向可根據(jù)數(shù)值的正、負(fù)來(lái)判斷，當(dāng) I 0時(shí)，表明電流的實(shí)際方向與所標(biāo)定的參考方向一致；當(dāng) I 1，且不是常數(shù)，如鐵、鋼、鑄鐵、鎳、鈷等物質(zhì)都是鐵磁性物質(zhì)。在磁場(chǎng)中放入鐵磁性物質(zhì)，可使磁感應(yīng)強(qiáng)度 B 增加幾千甚至幾萬(wàn)倍。表 5-1 列出了幾種常用的鐵磁性物質(zhì)的相對(duì)磁導(dǎo)率。表 5-1幾種常用鐵磁性物質(zhì)的相對(duì)磁導(dǎo)性材料相對(duì)磁導(dǎo)率材料相對(duì)磁導(dǎo)率鈷174已經(jīng)退火的鐵7 000未經(jīng)退火的鑄鐵240變壓器

43、鋼片7 500已經(jīng)退火的鑄鐵620在真空中融化的電解鐵12 950鎳1 120鎳鐵合金60 000軟鋼2 180“C”型坡莫合金115 000四、磁場(chǎng)強(qiáng)度在各向同性的媒介質(zhì)中，某點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度 B 與磁導(dǎo)率 之比稱為該點(diǎn)的磁場(chǎng)強(qiáng)度，記做 H。即 磁場(chǎng)強(qiáng)度 H 也是矢量，其方向與磁感應(yīng)強(qiáng)度 B 同向，國(guó)際單位是：安培/米 (A/m)。必須注意：磁場(chǎng)中各點(diǎn)的磁場(chǎng)強(qiáng)度H的大小只與產(chǎn)生磁場(chǎng)的電流I的大小和導(dǎo)體的形狀有關(guān)，與磁介質(zhì)的性質(zhì)無(wú)關(guān)。第三節(jié) 磁場(chǎng)對(duì)電流的作用力一、磁場(chǎng)對(duì)直線電流的作用力二、磁場(chǎng)對(duì)通電線圈的作用力矩三、電流表工作原理一、磁場(chǎng)對(duì)直線電流的作用力1.安培力的大小磁場(chǎng)對(duì)放在其中的通電直導(dǎo)

44、線有力的作用，這個(gè)力稱為安培力。(1)當(dāng)電流 I 的方向與磁感應(yīng)強(qiáng)度 B 垂直時(shí)，導(dǎo)線受安培力最大，根據(jù)磁感應(yīng)強(qiáng)度可得(2) 當(dāng)電流 I 的方向與磁感應(yīng)強(qiáng)度 B 平行時(shí)，導(dǎo)線不受安培力作用。 (3) 如圖 5-3 所示，當(dāng)電流 I 的方向與磁感應(yīng)強(qiáng)度 B 之間有一定夾角時(shí)，可將 B 分解為兩個(gè)互相垂直的分量：一個(gè)與電流 I 平行的分量，B1 = Bcos；另一個(gè)與電流 I 垂直的分量，B2 = Bsin。B1 對(duì)電流沒(méi)有力的作用，磁場(chǎng)對(duì)電流的作用力是由 B2 產(chǎn)生的。因此，磁場(chǎng)對(duì)直線電流的作用力為當(dāng) = 90 時(shí)，安培力 F 最大；當(dāng) = 0 時(shí)，安培力 F = 0。 圖 5-3磁場(chǎng)對(duì)直線電流

45、的作用力2單位 公式中各物理量的單位均采用用國(guó)際單位制：安培力 F的單位用牛頓(N)；電流I的單位用安培(A)；長(zhǎng)度l的單位用米(m)；磁感應(yīng)強(qiáng)度 B 的單位用特斯拉(T)。3左手定則 安培力 F 的方向可用左手定則判斷：伸出左手，使拇指跟其他四指垂直，并都跟手掌在一個(gè)平面內(nèi)，讓磁感線穿入手心，四指指向電流方向，大拇指所指的方向即為通電直導(dǎo)線在磁場(chǎng)中所受安培力的方向。 由左手定則可知：F B，F(xiàn) I，即F垂直于 B、I 所決定的平面。二、磁場(chǎng)對(duì)通電線圈的作用力矩 將一矩形線圈 abcd 放在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，如圖 5-4 所示圖 5-4磁場(chǎng)對(duì)通電矩形線圈的作用力矩 線圈的頂邊 ad 和底邊 bc 所

46、受的磁場(chǎng)力 Fad、Fbc 大小相等，方向相反，在一條直線上，彼此平衡；而作用在線圈兩個(gè)側(cè)邊 ab 和 cd 上的磁場(chǎng)力 Fab、Fcd 雖然大小相等，方向相反，但不在一條直線上，產(chǎn)生了力矩，稱為磁力矩。當(dāng)線圈平面與磁感線平行時(shí)，力臂最大，線圈受磁力矩最大；當(dāng)線圈平面與磁感線垂直時(shí)，力臂為零，線圈受磁力矩也為零。電流表就是根據(jù)上述原理工作的。這個(gè)力矩使線圈繞 OO 轉(zhuǎn)動(dòng)，轉(zhuǎn)動(dòng)過(guò)程中，隨著線圈平面與磁感線之間夾角的改變，力臂在改變，磁力矩也在改變。三、電流表工作原理1結(jié)構(gòu)電流表的結(jié)構(gòu)如圖 5-5 所示。在一個(gè)很強(qiáng)的蹄形磁鐵的兩極間有一個(gè)固定的圓柱形鐵心，鐵心外套有一個(gè)可以繞軸轉(zhuǎn)動(dòng)的鋁框，鋁框上繞

47、有線圈，鋁框的轉(zhuǎn)軸上裝有兩個(gè)螺旋彈簧和一個(gè)指針，線圈兩端分別接在這兩個(gè)螺旋彈簧上，被測(cè)電流就是經(jīng)過(guò)這兩個(gè)彈簧流入線圈的。圖 5-5電流表的結(jié)構(gòu)2工作原理如圖 5-6 所示，蹄形磁鐵和鐵心間的磁場(chǎng)是均勻地輻向分布，這樣，不論通電線圈轉(zhuǎn)到什么方向，它的平面都跟磁感線平行。因此，線圈受到的偏轉(zhuǎn)磁力矩 M1 就不隨偏角而改變。通電線圈所受的的磁力矩 M1 的大小與電流 I 成正比，即 M1 = k1I式中 k1 為比例系數(shù)。圖 5-6磁電式電表的磁場(chǎng) 線圈偏轉(zhuǎn)使彈簧扭緊或扭松，于是彈簧產(chǎn)生一個(gè)阻礙線圈偏轉(zhuǎn)的力矩 M2 ，線圈偏轉(zhuǎn)的角度越大，彈簧的力矩也越大，M2 與偏轉(zhuǎn)角 成正比，即 M2 = k2

48、(式中 k2 為比例系數(shù))當(dāng) M1、M2 平衡時(shí)，線圈就停在某一偏角上，固定在轉(zhuǎn)軸上的指針也轉(zhuǎn)過(guò)同樣的偏角，指到刻度盤的某一刻度。比較上述兩個(gè)力矩，因?yàn)?M1 = M2 ，所以 k1I = k2 ，即即測(cè)量時(shí)偏轉(zhuǎn)角度 與所測(cè)量的電流成正比。這就是電流表的工作原理。這種利用永久性磁鐵來(lái)使通電線圈偏轉(zhuǎn)達(dá)到測(cè)量目的的儀表稱為磁電式儀表。3磁電式儀表的特點(diǎn)(1) 刻度均勻，靈敏度高，準(zhǔn)確度高。(2) 負(fù)載能力差，價(jià)格較昂貴。(3) 給電流表串聯(lián)一個(gè)阻值很大的分壓電阻，就可改裝成量程較大的電壓表；并聯(lián)一個(gè)阻值很小的分流電阻，就可改裝成量程較大的電流表；歐姆表也是由電流表改裝的。第四節(jié) 鐵磁性物質(zhì)的磁化一

49、、鐵磁性物質(zhì)的磁化二、磁化曲線三、磁滯回線一、鐵磁性物質(zhì)的磁化1磁化本來(lái)不具備磁性的物質(zhì)，由于受磁場(chǎng)的作用而具有了磁性的現(xiàn)象稱為該物質(zhì)被磁化。只有鐵磁性物質(zhì)才能被磁化。2被磁化的原因(1)內(nèi)因：鐵磁性物質(zhì)是由許多被稱為磁疇的磁性小區(qū)域組成的，每一個(gè)磁疇相當(dāng)于一個(gè)小磁鐵。(2)外因：有外磁場(chǎng)的作用。如圖 5-7(a) 所示，當(dāng)無(wú)外磁場(chǎng)作用時(shí)，磁疇排列雜亂無(wú)章，磁性相互抵消，對(duì)外不顯磁性；如圖 5-7(b) 所示，當(dāng)有外磁場(chǎng)作用時(shí)，磁疇將沿著磁場(chǎng)方向作取向排列，形成附加磁場(chǎng)，使磁場(chǎng)顯著加強(qiáng)。有些鐵磁性物質(zhì)在撤去磁場(chǎng)后，磁疇的一部分或大部分仍然保持取向一致，對(duì)外仍顯磁性，即成為永久磁鐵。 圖 5-7

50、鐵磁性物質(zhì)的磁化 不同的鐵磁性物質(zhì)，磁化后的磁性不同。鐵磁性物質(zhì)被磁化的性能，被廣泛地應(yīng)用于電子和電氣設(shè)備中，如變壓器、繼電器、電機(jī)等。二、磁化曲線1磁化曲線的定義磁化曲線是用來(lái)描述鐵磁性物質(zhì)的磁化特性的。鐵磁性物質(zhì)的磁感應(yīng)強(qiáng)度 B 隨磁場(chǎng)強(qiáng)度 H 變化的曲線，稱為磁化曲線，也叫 BH 曲線。動(dòng)畫(huà) M5-5磁化曲線2磁化曲線的測(cè)定圖 5-8 中，(a)是測(cè)量磁化曲線裝置的示意圖，(b)是根據(jù)測(cè)量值做出的磁化曲線。由圖 5-8(b) 可以看出，B 與 H 的關(guān)系是非線性的，即不是常數(shù)。圖 5-8 磁化曲線的測(cè)定3分析(1) 0 1 段：曲線上升緩慢，這是由于磁疇的慣性，當(dāng) H 從零開(kāi)始增加時(shí)，B

51、 增加緩慢，稱為起始磁化段。(2) 1 2 段：隨著 H 的增大，B 幾乎直線上升，這是由于磁疇在外磁場(chǎng)作用下，大部分都趨向 H 方向，B 增加很快，曲線很陡，稱為直線段。圖 5-8 磁化曲線的測(cè)定(3) 2 3 段：隨著 H 的增加，B 的上升又緩慢了，這是由于大部分磁疇方向已轉(zhuǎn)向 H 方向，隨著 H 的增加只有少數(shù)磁疇繼續(xù)轉(zhuǎn)向，B 增加變慢。(4) 3 點(diǎn)以后：到達(dá) 3 點(diǎn)以后，磁疇?zhēng)缀跞哭D(zhuǎn)到了外磁場(chǎng)方向，再增大 H 值，B 也幾乎不再增加，曲線變得平坦，稱為飽和段，此時(shí)的磁感應(yīng)強(qiáng)度叫飽和磁感應(yīng)強(qiáng)度。圖 5-8 磁化曲線的測(cè)定圖 5-8 磁化曲線的測(cè)定 不同的鐵磁性物質(zhì)，B 的飽和值不同

52、，對(duì)同一種材料，B的飽和值是一定的。電機(jī)和變壓器，通常工作在曲線的 2 3 段，即接近飽和的地方。4磁化曲線的意義在磁化曲線中，已知 H 值就可查出對(duì)應(yīng)的 B 值。因此，在計(jì)算介質(zhì)中的磁場(chǎng)問(wèn)題時(shí)，磁化曲線是一個(gè)很重要的依據(jù)。圖 5-9 給出了幾種不同鐵磁性物質(zhì)的磁化曲線，從曲線上可看出，在相同的磁場(chǎng)強(qiáng)度 H 下，硅鋼片的 B 值最大，鑄鐵的 B 值最小，說(shuō)明硅鋼片的導(dǎo)磁性能比鑄鐵要好得多。圖 5-9幾種鐵磁性物質(zhì)的磁化曲線磁化曲線只反映了鐵磁性物質(zhì)在外磁場(chǎng)由零逐漸增強(qiáng)的磁化過(guò)程，而很多實(shí)際應(yīng)用中，鐵磁性物質(zhì)是工作在交變磁場(chǎng)中的。所以，必須研究鐵磁性物質(zhì)反復(fù)交變磁化的問(wèn)題。1磁滯回線的測(cè)定 三、

53、磁滯回線動(dòng)畫(huà) M5-6磁滯回線2分析圖 5-10 為通過(guò)實(shí)驗(yàn)測(cè)定的某種鐵磁性物質(zhì)的磁滯回線。(1)當(dāng) B 隨 H 沿起始磁化曲線達(dá)到飽和值以后，逐漸減小H 的數(shù)值，由圖可看出，B 并不沿起始磁化曲線減小，而是沿另一條在它上面的曲線 ab 下降。(2) 當(dāng) H 減小到零時(shí)，B 0，而是保留一定的值稱為剩磁，用 Br 表示。永久性磁鐵就是利用剩磁很大的鐵磁性物質(zhì)制成的。圖 5-10磁滯回線 (3)為消除剩磁，必須加反向磁場(chǎng)，隨著反向磁場(chǎng)的增強(qiáng)，鐵磁性物質(zhì)逐漸退磁，當(dāng)反向磁場(chǎng)增大到一定值時(shí)，B 值變?yōu)?0 ，剩磁完全消失，如圖 bc 段。bc 段曲線叫退磁曲線，這時(shí) H 值是為克服剩磁所加的磁場(chǎng)強(qiáng)度

54、，稱為矯頑磁力，用 HC 表示。矯頑磁力的大小反映了鐵磁性物質(zhì)保存剩磁的能力。(4)當(dāng)反向磁場(chǎng)繼續(xù)增大時(shí)，B 值從 0 起改變方向，沿曲線 cd 變化，并能達(dá)到反向飽和點(diǎn) d。圖 5-10磁滯回線 (5)使反向磁場(chǎng)減弱到 0，BH 曲線沿 de 變化，在 e 點(diǎn) H = 0，再逐漸增大正向磁場(chǎng)，BH 曲線沿 efa 變化，完成一個(gè)循環(huán)。(6)從整個(gè)過(guò)程看，B 的變化總是落后于 H 的變化，這種現(xiàn)象稱為磁滯現(xiàn)象。經(jīng)過(guò)多次循環(huán)，可得到一個(gè)封閉的對(duì)稱于原點(diǎn)的閉合曲線 (abcdefa) ，稱為磁滯回線。圖 5-10磁滯回線 (7) 改變交變磁場(chǎng)強(qiáng)度 H 的幅值，可相應(yīng)得到一系列大小不一的磁滯回線，如

55、圖 5-11 所示。連接各條對(duì)稱的磁滯回線的頂點(diǎn)，得到一條磁化曲線，叫基本磁化曲線。 圖 5-10磁滯回線 圖 5-11基本磁化曲線3磁滯損耗 鐵磁性物質(zhì)在交變磁化時(shí)，磁疇要來(lái)回翻轉(zhuǎn)，在這個(gè)過(guò)程中，產(chǎn)生了能量損耗，稱為磁滯損耗。磁滯回線包圍的面積越大，磁滯損耗就越大，所以剩磁和矯頑磁力越大的鐵磁性物質(zhì)，磁滯損耗就越大。因此，磁滯回線的形狀常被用來(lái)判斷鐵磁性物質(zhì)的性質(zhì)和作為選擇材料的依據(jù)。圖 5-10磁滯回線 圖 5-11基本磁化曲線第五節(jié) 磁路的基本概念 一、磁路二、磁路的歐姆定律一、磁路1主磁通和漏磁通如圖 5-12 所示，當(dāng)線圈中通以電流后，大部分磁感線沿鐵心、銜鐵和工作氣隙構(gòu)成回路，這部

56、分磁通稱為主磁通；還有一部分磁通，沒(méi)有經(jīng)過(guò)氣隙和銜鐵，而是經(jīng)空氣自成回路，這部分磁通稱為漏磁通。圖 5-12主磁通和漏磁通 2磁路磁通經(jīng)過(guò)的閉合路徑叫磁路。磁路和電路一樣，分為有分支磁路和無(wú)分支磁路兩種類型。圖 5-12 給出了無(wú)分支磁路，圖 5-13 給出了有分支磁路。在無(wú)分支磁路中，通過(guò)每一個(gè)橫截面的磁通都相等。圖 5-13有分支磁路 圖 5-12主磁通和漏磁通 二、磁路的歐姆定律1磁動(dòng)勢(shì)通電線圈產(chǎn)生的磁通 與線圈的匝數(shù) N 和線圈中所通過(guò)的電流 I 的乘積成正比。把通過(guò)線圈的電流 I 與線圈匝數(shù) N 的乘積，稱為磁動(dòng)勢(shì)，也叫磁通勢(shì)，即 Em = NI磁動(dòng)勢(shì) Em 的單位是安培(A)。2磁

57、阻磁阻就是磁通通過(guò)磁路時(shí)所受到的阻礙作用，用 Rm 表示。磁路中磁阻的大小與磁路的長(zhǎng)度 l 成正比，與磁路的橫截面積 S 成反比，并與組成磁路的材料性質(zhì)有關(guān)。因此有式中， 為磁導(dǎo)率，單位 H/m；長(zhǎng)度 l 和截面積 S 的單位分別為 m 和 m2 。因此，磁阻 Rm 的單位為 1/亨(H1)。由于磁導(dǎo)率 不是常數(shù)，所以 Rm 也不是常數(shù)。3磁路歐姆定律(1) 磁路歐姆定律通過(guò)磁路的磁通與磁動(dòng)勢(shì)成正比，與磁阻成反比，即上式與電路的歐姆定律相似，磁通 對(duì)應(yīng)于電流 I ，磁動(dòng)勢(shì) Em 對(duì)應(yīng)于電動(dòng)勢(shì) E ，磁阻 Rm 對(duì)應(yīng)于電阻 R 。因此，這一關(guān)系稱為磁路歐姆定律。(2) 磁路與電路的對(duì)應(yīng)關(guān)系磁路中

58、的某些物理量與電路中的某些物理量有對(duì)應(yīng)關(guān)系，同時(shí)磁路中某些物理量之間與電路中某些物理量之間也有相似的關(guān)系。圖 5-14 是相對(duì)應(yīng)的兩種電路和磁路。 圖 5-14對(duì)應(yīng)的電路和磁路 表 5-2 列出了電路與磁路對(duì)應(yīng)的物理量及其關(guān)系式。 表 5-2磁路和電路中對(duì)應(yīng)的物理量及其關(guān)系式 電路磁路電流I磁通電阻磁阻電阻率磁導(dǎo)率電動(dòng)勢(shì)E磁動(dòng)勢(shì)EI N電路歐姆定律I=E/R磁路歐姆定律 = E/R本章小結(jié)一、磁場(chǎng)二、電流的磁效應(yīng)三、描述磁場(chǎng)的物理量四、磁場(chǎng)對(duì)電流的作用力五、鐵磁性物質(zhì)的磁化六、磁路一、磁場(chǎng)1磁場(chǎng)是磁體周圍存在的一種特殊物質(zhì)，磁體通過(guò)磁場(chǎng)發(fā)生相互作用。2磁場(chǎng)的大小和方向可用磁感線來(lái)形象的描述：磁

59、感線的疏密表示磁場(chǎng)的強(qiáng)弱，磁感線的切線方向表示磁場(chǎng)的方向。二、電流的磁效應(yīng)1通電導(dǎo)線周圍存在著磁場(chǎng)，說(shuō)明電可以產(chǎn)生磁，由電產(chǎn)生磁的現(xiàn)象稱為電流的磁效應(yīng)。電流具有磁效應(yīng)說(shuō)明磁現(xiàn)象具有電本質(zhì)。2電流產(chǎn)生的磁場(chǎng)方向與電流的方向有關(guān)，可用安培定則，即右手螺旋定則來(lái)判斷。三、描述磁場(chǎng)的物理量 1磁感應(yīng)強(qiáng)度 BB 是描述磁場(chǎng)強(qiáng)弱和磁場(chǎng)方向的物理量，它描述了磁場(chǎng)的力效應(yīng)。當(dāng)通電直導(dǎo)線與磁場(chǎng)垂直時(shí)，通過(guò)觀察導(dǎo)線受力可知導(dǎo)線所在處的磁感應(yīng)強(qiáng)度2磁通勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，穿過(guò)與磁感線垂直的某一截面的磁感線的條數(shù)，叫穿過(guò)這個(gè)面的磁通， = BS。3磁導(dǎo)率磁導(dǎo)率是描述媒介質(zhì)導(dǎo)磁性能的物理量。某一媒介質(zhì)的磁導(dǎo)率與真空磁導(dǎo)率之比，

60、叫這種介質(zhì)的相對(duì)磁導(dǎo)率0 = 4 10-7 H/m4磁場(chǎng)強(qiáng)度磁感應(yīng)強(qiáng)度 B 與磁導(dǎo)率 之比稱為該點(diǎn)的磁場(chǎng)強(qiáng)度四、磁場(chǎng)對(duì)電流的作用力1磁場(chǎng)對(duì)放置于其中的直線電流有力的作用，其大小為F = BIl sin，方向可用左手定則判斷。2通電線圈放在磁場(chǎng)中將受到磁力矩的作用。五、鐵磁性物質(zhì)的磁化1鐵磁性物質(zhì)都能夠磁化。鐵磁性物質(zhì)在反復(fù)磁化過(guò)程中，有飽和、剩磁、磁滯現(xiàn)象，并且有磁滯損耗。2鐵磁性物質(zhì)的 B 隨 H 而變化的曲線稱為磁化曲線，它表示了鐵磁性物質(zhì)的磁性能。磁滯回線常用來(lái)判斷鐵磁性物質(zhì)的性質(zhì)和作為選擇材料的依據(jù)。六、磁路1. 磁通經(jīng)過(guò)的閉合路徑稱為磁路。磁路中的磁通、磁動(dòng)勢(shì)和磁阻的關(guān)系，可用磁路歐