電工基礎(chǔ)知識(shí)培訓(xùn)教材

培訓(xùn)教材電工基礎(chǔ)知識(shí)培訓(xùn)教材緒言——電能種信息——電信號(hào)電的應(yīng)用極其廣泛的原因，是由于它具有下列一些重要特點(diǎn)：１、轉(zhuǎn)換容易。作為能量，電能可以很方便地由水能、熱能、化學(xué)能、原子現(xiàn)。２、傳輸方便。作為能量，高電壓遠(yuǎn)距離輸送電能時(shí)，損失小、效率高；并準(zhǔn)確地傳輸，而且可用電磁波的形式在空間傳播。３、便于控制和測(cè)量。電能或電信號(hào)的有關(guān)量值便于準(zhǔn)確而迅速地進(jìn)行控制自動(dòng)化生產(chǎn)提供了必要的有得條件。數(shù)的物理意義以及其中的基本規(guī)律、電磁知識(shí)和常見的電氣設(shè)備及元件的原理、電路的測(cè)量和分析計(jì)算等，以使大家對(duì)電建立起一個(gè)較完整的基本概念和理論，完全掌握有一定的困難，需要在以后的工作中，繼續(xù)學(xué)習(xí)加深和鞏固。由于自身的知識(shí)水平和業(yè)務(wù)能力有限，不可避免的存在一些的錯(cuò)誤和不足，懇切的希望大家給予批評(píng)和指正。§1電路的基本概念§1.1電路的組成電路來完成的。1、電路的組成及電路元件的作用電路分為四類：（1）電源：即發(fā)電設(shè)備，其作用是將其它形式的能量轉(zhuǎn)換為電能。如電池是將化學(xué)能轉(zhuǎn)換為電能，而發(fā)電機(jī)是將機(jī)械能轉(zhuǎn)換為電能。（2）負(fù)載：即發(fā)電機(jī)設(shè)備，其作用是把電能轉(zhuǎn)換為其它形式的能。如電爐是將電能轉(zhuǎn)換為熱能，電動(dòng)機(jī)則是把電能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能。（3）控制電器和保護(hù)電器：在電路中起控制和保護(hù)作用。如開關(guān)、熔斷器、接觸器等。（4）導(dǎo)線：由導(dǎo)線材料制成，其作用就是把電源、負(fù)載和控制電器連接成一個(gè)電路，并將電源的電能傳輸給負(fù)載。1-1就是最簡(jiǎn)單的電路。2、電路圖表示在電路圖中，稱為電路原理圖，也叫電路圖。圖1-1a電路元件圖，1-1b為1-1a的的原理電路圖。（介紹電氣參數(shù)，引出后面電流、電壓、電阻等的講解）§1.2電流一、物質(zhì)的電結(jié)構(gòu)1、構(gòu)成物質(zhì)的分子與原子原物質(zhì)性質(zhì)的顆粒。分子是是由更小的物質(zhì)微?！踊隙?。塑料和其它有機(jī)化合物的分子結(jié)構(gòu)都比較復(fù)雜。數(shù)目也不相同。例如氫原子在它的核外只有一個(gè)原子，而銅的原子則具有29個(gè)電子。的作用恰好完全抵消，所以物體平時(shí)不顯示帶電現(xiàn)象。見圖1—2圖1—2原子結(jié)構(gòu)圖2、物體的帶電、電荷量的正電荷或負(fù)電荷量也就越多。電荷量是以庫侖荷量約等于1.6×10-19庫，也就是在1庫的負(fù)電荷中約包含有625億億個(gè)電子。相排斥的力，這種相互的吸力或斥力就是電場(chǎng)的作用力。見圖1—3圖1—3電場(chǎng)力的相互作用3、庫侖定律（了解）庫侖定義：當(dāng)流過某曲面的電流1安培時(shí)，每秒鐘所通過的電量。1庫侖（C）=1安培·秒（A·S）庫侖定律是電磁場(chǎng)理論的基本定律之一。真空中兩個(gè)靜止的點(diǎn)電荷之間的作用力與這兩個(gè)電荷所帶電量的乘積成正比，和它們距離的平方成反比，作用力的方向沿著這兩個(gè)點(diǎn)電荷的連線,同號(hào)電荷相斥，異號(hào)電荷相吸。庫侖定律公式：F=k×(q1×q2)／r2公式1—1r——兩者之間的距離（從q1到q2方向的矢徑）k——庫侖常數(shù)k=1／4πε0≈9.0×109N·m2·C-2ε0——真空介電系數(shù)，約為8.85×10-12C2·N-1·m-2(1)庫侖定律只適用于計(jì)算兩個(gè)點(diǎn)電荷間的相互作用力,非點(diǎn)電荷間的相互作用力,庫侖定律不適用。(2)應(yīng)用庫侖定律求點(diǎn)電荷間相互作用力時(shí),不用把表示正,負(fù)電荷的"+","-"符號(hào)代入公式中計(jì)算過程中可用絕對(duì)值計(jì)算,其結(jié)果可根據(jù)電荷的正,負(fù)確定作用力為引力或斥力以及作用力的方向。庫侖定律成立的條件：處在真空中，必須是點(diǎn)電荷。注：計(jì)算時(shí)不一定要求靜止是因?yàn)樵谄綍r(shí)的出題和提升中，很大一部分不考慮點(diǎn)電荷是否靜止。圖1—4點(diǎn)電荷的作用庫侖定律——描述靜止點(diǎn)電荷之間的相互作用力的規(guī)律由公式1—1可知電荷之間的作用力隨著電荷量的增大而增大，隨著距離的增大而減小。二、電流1、電流：電荷有規(guī)則的運(yùn)動(dòng)。導(dǎo)體內(nèi)的電流是由于導(dǎo)體內(nèi)部的自由電子在電場(chǎng)的作用下有規(guī)則的運(yùn)動(dòng)而形成的。此外，在有些液體或氣體中由于存在帶正、負(fù)電荷的離子，它們?cè)陔妶?chǎng)作用下分別朝著一定的方向運(yùn)動(dòng)，因此也能形成電流。電流的大小取決于一定的時(shí)間以內(nèi)通過的導(dǎo)體截面的電荷量的多少。i＝q／t(I＝Q／T)公式1—2公式1—2指出：電流的大小等于單位時(shí)間內(nèi)通過導(dǎo)體橫截面的電荷量。為簡(jiǎn)單起見我們把電流的大小簡(jiǎn)稱為電流。習(xí)慣上我們把正電荷流動(dòng)的方向作為電流的實(shí)際方向，即外電路中電流從電源的正極流向負(fù)極。但在導(dǎo)線中，電流實(shí)際上是帶負(fù)電荷的電子流動(dòng)所形成的，但其效果與等量正電荷反方向流動(dòng)完全相同，因此其電流方向是與電子流的方向相反。如圖圖1—4電流方向與負(fù)電荷流動(dòng)的方向念。正方向流值為負(fù)值，說明電流的實(shí)際方向與選定的正方向相反。為關(guān)聯(lián)參考方向。當(dāng)兩不一致時(shí)，稱為非關(guān)聯(lián)參考方向。2、直流電流與交流電流電流的大小和方向都不隨著時(shí)間變化（即保持不變）的電流稱為直流電流。電流的大小和方向隨著時(shí)間按一定的規(guī)律變化的電流稱為交流電流流的大小和方向隨著時(shí)間按正弦的規(guī)律變化的電流稱為正弦交流電流。圖1—5a)直流電流b)正弦交流電流4、電流的單位電流電流的大小以安培為單位計(jì)量，簡(jiǎn)稱安，用字母A表示。1安的電流即等于在1秒鐘內(nèi)有1庫的電荷量通過導(dǎo)線的截面。1A＝1×103mA＝1×106μA§1.3電阻一、導(dǎo)體、絕緣體與半導(dǎo)體我們知道，象銅、鐵或這樣的一些物質(zhì)是很容易導(dǎo)電的，我們叫做導(dǎo)體；而象玻璃、云母、陶瓷之類的物質(zhì)就很不容易導(dǎo)電，被稱為絕緣體。這是因?yàn)?，在?dǎo)體中存在著不少與原子核的聯(lián)系很松弛的電子，它們很容易擺脫原子核的束縛而在原子之間自由運(yùn)動(dòng)，被稱為“自由電子。各種金屬內(nèi)部都在不同程度上存在著大量的自由電子，它們?cè)谕怆妶?chǎng)的作用下，能很快地使電荷量從一處移到另一處，所以金屬是導(dǎo)體。相反地，在絕緣體內(nèi)部自由電子很少，所以幾乎不能導(dǎo)電，因而可以用來做隔電的材料。但是要指出，絕緣體并不是絕對(duì)不導(dǎo)電的，只是它的導(dǎo)電能力與導(dǎo)體相比相差得非常懸殊而已。象硅與鍺這些物質(zhì)，它們的導(dǎo)電能力介于導(dǎo)體與絕緣體之間，稱為半導(dǎo)體。半導(dǎo)體有很多特殊的性能，尤其是當(dāng)在純硅、純鍺中間摻入適量的其他雜質(zhì)之后，其導(dǎo)電能力將會(huì)成百萬倍地增加。二、電阻和電阻率導(dǎo)體內(nèi)的帶電質(zhì)點(diǎn)的過程中不斷地相互碰撞，并且與導(dǎo)體的分子相互碰撞，因此，導(dǎo)體對(duì)于它所通過的電流呈現(xiàn)有一定的阻力，這種阻力稱為電阻。由于導(dǎo)體的長度、截面積以及本身的材料不同，就具有不同的電阻。電阻小說明電流容易通過，反之，電流則不易通過。絕緣體之所以能做隔電材料，就是因?yàn)樗泻艽蟮碾娮?，使電流很難在其中通過。電阻的單位是歐姆，簡(jiǎn)稱為歐，用符號(hào)Ω表示。1MΩ＝1×103KΩ＝1×106ΩR＝ρL／S公式1—3ρ——由導(dǎo)體材料的導(dǎo)電性能確定的常數(shù)（可查表得），叫做電阻率；常用的銅電阻率為0.0172Ω·mm2／m；鋁為0.029Ω·mm2／m。L——導(dǎo)體的長度，單位為m。S——導(dǎo)體的橫截面積，單位為mm2。S＝πd2／4=0.785d2(d是導(dǎo)線的直徑，通常用來表示各種不同粗細(xì)的導(dǎo)線規(guī)格，如95線、120線等)。公式1—3表明了導(dǎo)線的電阻與它的長度成正比，與橫截面積也就是線徑的平方成反比。也就是說，導(dǎo)線越長，電子與分子碰撞次數(shù)增多，電子所遇到的阻力越大就不容易通過；導(dǎo)線橫截面越大，電子通路寬敞，阻力越小，就越容易通過。所以對(duì)于較長的傳輸線路可采用線徑較粗的導(dǎo)線，或幾根芯線并做一根使用，來增加其總的截面積S，使線路電阻降低。電阻值的倒數(shù)稱為電導(dǎo)，用G表示：G＝1／R電導(dǎo)的單位是西門子，簡(jiǎn)稱西（S）：1S＝1Ω-1三、電阻與溫度的關(guān)系導(dǎo)體的電阻是隨著溫度而變化的。它的原因是在某些導(dǎo)體中（例如金屬），如果溫度升高，使帶電質(zhì)點(diǎn)與分子碰撞的次數(shù)增多，因此導(dǎo)體內(nèi)的電阻就增大。相反，在一些導(dǎo)體中（如電解液導(dǎo)體），如果溫度升高，導(dǎo)體的單位體積內(nèi)自由電子和離子數(shù)增多，這樣就使電流增加，也就是說，這類導(dǎo)體的溫度升高反而使電阻降低。有些金屬（如錳銅、康銅等）的電阻隨著電阻溫度的變化而改變得很小。一般當(dāng)溫度不太低，且變化不大時(shí)，導(dǎo)體電阻所改變的數(shù)值，基本上可以認(rèn)為與溫度改變的值成正比。如以R1表示在起始溫度T1時(shí)的導(dǎo)體電阻，以R2表示溫度增加到T2時(shí)的導(dǎo)體電阻，則電阻與溫度的關(guān)系可以表示為：R2＝R1[1+α（T2—T1）]公式1—4α——電阻溫度系數(shù)，它等于溫度每變化“1／℃”時(shí)，每歐的導(dǎo)體電阻所改變的電阻數(shù)值，其單位們?yōu)椤?／℃”?！?.4電壓及歐姆定律一。一、電源及電源電壓電路中的電流需要靠電源來維持，這好比用水泵來維持連續(xù)的水流一樣。水泵能維持連續(xù)水流的原理是由于它能保持兩處之間的水位差斷地流通了。電位電位差流向高電位。電位差又稱電壓U伏V電源電壓E電壓相同。電勢(shì)的實(shí)際方向電勢(shì)同向。之為負(fù)值。1KV＝1×103V＝1×106mVR0源電壓而內(nèi)阻為零，此電源稱為理想電壓源或恒壓源。對(duì)理想電壓源以符號(hào)“”的電源稱為電壓源ER0的電壓源可以等效為恒壓源E和內(nèi)阻R0串聯(lián)。.一般用電設(shè)備所需的電源，多數(shù)是需要它輸出較為穩(wěn)定的電壓，這要求電源的內(nèi)阻越小越好，也就是要求實(shí)際電源的特性與理想電壓源盡量接近。要求電源具有很大的內(nèi)阻，這是因?yàn)楦邇?nèi)阻的電源能夠輸出一個(gè)較穩(wěn)定的電流。Is的電源稱為理想電流源或恒流源。恒流源輸出恒定電流Is通常稱為電激流。性能只是一定范圍內(nèi)接近于理想電流源。例如,晶體三極管工作于放大狀態(tài)時(shí)就接近于恒流源。把電激流為Is的恒流源與電阻R0并聯(lián)的電路定義為電流源。的條件下是可以互相等效的。二、歐姆定律R的電流I，與電阻兩端的電壓U成正比，與電阻R成反比。錯(cuò)誤！未找到引用源。公式1—5式中電壓?jiǎn)挝挥梅娮璧膯挝挥脷W，則電流的單位是安。從公式（1—5）可以看出，如果電壓U一定，那么電阻R越小時(shí)，則電流I越大；反之，當(dāng)電阻R越大時(shí)，電流I越小。也就是如果把兩個(gè)不同的負(fù)載分別接到相同的電源電壓上時(shí)，則在電阻小的負(fù)載中流過的電流大，而在電阻大的負(fù)載中流過的電流小，即在一定的電壓下，電流與電阻成反比。歐姆定律還可寫成U＝RI這樣的形式，從這里可以看出，當(dāng)電流I一定時(shí)，電阻大則電壓越大；反之，在一定的電流下，電阻越小則電阻上的電壓也越小。換言之，當(dāng)兩個(gè)具有不同阻值的電阻通過相同的電流時(shí)，在低電阻上的電壓低，而在高電阻上的電壓高，即當(dāng)電流一定時(shí)，電壓與電阻成正比例關(guān)系。例1-1、接在電路中的某一個(gè)電阻R上的電壓為10V,其中電流為2mA，問此電阻為多少歐？若將該電阻能以15mA的電流，則其上的電壓為多少伏？R＝5KΩU＝75Vρ三、電流與電壓的線性關(guān)系我們通常所遇到大多數(shù)電阻元件，其電阻R可認(rèn)為是不變的常數(shù)，即R與所加電壓及所通電流的大小與方向均無關(guān)。例如設(shè)R＝5KΩ，當(dāng)這個(gè)電阻中通過不同數(shù)值電流I時(shí)，用歐姆定律算出相應(yīng)的電壓，如下表所示：12345678I（mA）510152025303540U(V)如果我們用沿水平方向的橫座標(biāo)表示出電壓U，沿垂直方向的縱座標(biāo)表示電流I，則上述關(guān)系可用圖形表示出來，這就是如圖1—6所示的一條直線。圖1—6線性電阻伏安特性曲線86對(duì)于這種電壓與電流之間總具有直線性關(guān)系的電阻稱為線性電阻。線4性電阻是一種線性的電路元件，全部由線性元件構(gòu)成的電路叫線性電路。2除了特別指出的以外，本教材所討論的均屬線性電路。1234在一般情況下，表示一個(gè)電阻元件的電壓與電流之間關(guān)系的圖形，稱為此元件的伏安特性曲線。如上所述，線性電阻的伏安特性曲線為一直線。嚴(yán)格地說，線性電阻是不存在的。例如金屬導(dǎo)體內(nèi)通過不同的電流時(shí)，導(dǎo)體的溫度就不同，而導(dǎo)體的電阻又是隨溫度而變化的，因此導(dǎo)體內(nèi)通過不同的電流，導(dǎo)體的電阻也隨著改變。但由于這種變化很小，所以在一定的范圍內(nèi)，我們可以近似地把它作為線性元件來考慮。但有些電阻元件就不同了，這些元件的伏安特性曲線相差較大。如一個(gè)普通的鎢絲燈泡，在一定的電壓下正常工作時(shí)具有的電阻，可比在冷卻時(shí)用萬用表測(cè)出的電阻值大十倍以上。其伏安特性曲線向下彎曲。而碳絲燈泡因電阻隨溫升減小，所以它的伏安特性曲線向上彎曲?！?.6電功率和電能在分析中解決有關(guān)電路問題中有時(shí)需要考慮功率問題。例如焊大的物件要用大電烙鐵；用大電爐可以很快燒開一壺水。這些都是因?yàn)樗鼈兊墓β什煌?。本?jié)將根據(jù)已知的電壓、電流或電阻來計(jì)算一個(gè)電阻元件所消耗的電功率，以及關(guān)于電阻消耗電功率轉(zhuǎn)變成熱能的概念。一、電功率的計(jì)算公式電功率等于電壓與電流的乘積。用P表示，單位瓦特（W）或(KW)P＝UI公式1-6式中電壓用伏，電流用安，則功率為瓦。把上式中的電壓U以U=RI代入，則電阻R所消耗的功率可以表示為：P＝I2R公式1-7這個(gè)式子表明，對(duì)于一定的電阻R，功率與電流的平方成正比。將1-6式中的I以I=U╱R代入，電阻R所消耗的功率又可表示為：P＝U2╱R公式1-8率就越大。1KW＝1×103W＝1×106mW例1-2=1.4Ω·mm2／m，線徑d=0.35mm的電熱絲繞制一功率為300瓦、工作電壓為220V的電爐，需要多少米？L≈11米練習(xí)：試求阻值為200Ω,額定功率為8瓦的電阻器所允許的工作電流及電壓？I=0.2AU=40V二、能量的轉(zhuǎn)換和守恒能量：就是物體所具有的作功的能力或作功的本領(lǐng)。能量有許多種，例如機(jī)械能、熱能、電能、光能、化學(xué)能等。各種能量之式的能量。電動(dòng)機(jī)將電能轉(zhuǎn)換成機(jī)械能；電燈將電能轉(zhuǎn)換成光能等。在能量轉(zhuǎn)換的過程中，不可避免地有能量損失。如：水從前池經(jīng)壓力管、之和。以上說明，自然界的能量既不能創(chuàng)造，也不能消滅，只能從一種形式轉(zhuǎn)換為另一種形式，能量的總和操持不變，這就是能量守恒定律。三、電能電路的主要任務(wù)是進(jìn)行電能的傳送、控制和轉(zhuǎn)換。在圖1-1中所示的的電R要消耗電能。根據(jù)就應(yīng)該等于負(fù)載所消耗的電能。我們要注意電能和電功率的區(qū)別。電能是指一段時(shí)間內(nèi)電場(chǎng)力（電源力）電功率系是：W=P·tKW·h1KW·h是指功率為11表測(cè)量。例1-3在220V的電源上，接入一個(gè)電爐，已知通過該電爐的電流是4.55A，問1小時(shí)內(nèi)，該電爐消耗的電能是多少？W=3KW·h四、效率能量在轉(zhuǎn)換和傳遞的過程中，因?yàn)榇嬖诜N種損失，只有一部分能量轉(zhuǎn)化為其它有用的能量。我們轉(zhuǎn)換前的能量叫做輸入能量，用P1表示，把轉(zhuǎn)化后的能P2P么根據(jù)能量守恒定律得：P1=P2+△P公式1-9將輸出能量與輸入能量的比值稱之為效率，用符號(hào)η表示。η=P2∕P1×100%公式1-10由于損失的存在，任何一種設(shè)備所得到的能量總是大于它輸出的能量，即效率總是小1的。在水電生產(chǎn)過程中，主要存在有以下幾種損失：水力損失、機(jī)械損失、電能損失。水力損失主要是指各部分的漏水及克服引水管道管壁和導(dǎo)水機(jī)構(gòu)對(duì)水的摩擦力造成的損失。機(jī)械損失主要指克服接觸摩擦和運(yùn)動(dòng)時(shí)的風(fēng)阻造成的損失。電能損失是指輸電線及送配電設(shè)備上消耗的電能損失。例1-4有一臺(tái)電動(dòng)機(jī)，它的名牌上標(biāo)出的功率是7千瓦，效率是86%，問電動(dòng)機(jī)內(nèi)部的損失是多少？1.14KW五、電流的熱效應(yīng)動(dòng)不斷地轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮?，使?dǎo)體溫度升高，這種現(xiàn)象就叫做電流的熱效應(yīng)。電爐、散熱。比，跟導(dǎo)體的電阻成正比，跟通電的時(shí)間成正比，這個(gè)規(guī)律叫做焦耳定律。Q=I2Rt公式1-9公式中的電流IARΩt的單位要用（sQ的單位就是焦耳（J）六、電氣設(shè)備的額定值因素，特別要保證電氣設(shè)備的工作工作溫度不超過規(guī)定允許值。電氣設(shè)備的額定值通常標(biāo)在銘牌上。額定值一般用附有下標(biāo)“e”的符號(hào)表示,如Ue、Ie、Pe等?！?直流電路的分析計(jì)算本章將在第一章的基礎(chǔ)上，逐步討論一些簡(jiǎn)單電路及電路中各種過程的分析方法?！?.1電路的工作狀態(tài)電路有三種可能的工作狀態(tài)：通路、斷路、短路。一、通路通路：就是電源與負(fù)載閉合回路。如圖2-1所示電路中開關(guān)S合上時(shí)的工作狀態(tài)。短距離輸電導(dǎo)線電阻很小，常忽略不計(jì)，據(jù)歐姆定律，于是負(fù)載的電壓降UL就等于路端電壓：U=UL=E／（R+R0）×R圖2-1通路示意圖若輸電線導(dǎo)線較長，就應(yīng)當(dāng)考慮它的電阻。實(shí)際上為了簡(jiǎn)化電路計(jì)算，常用等值的集中的電阻來代表實(shí)際導(dǎo)線的分布電阻，如圖2-1中用虛線表示的電阻R1。輸電導(dǎo)線的橫截面積應(yīng)依據(jù)線路上的容許電壓損失（一般為額定電壓的5%）和最大工作電流選定，截面過細(xì)導(dǎo)線上的電壓損失太大，過粗則浪費(fèi)材料。稱滿載。滿載時(shí)的電功率等于額定功率。如果由于某種原因，電流超過額定值，過載50%以下時(shí)一般稱為輕載。實(shí)際功率為額定值的80%以上時(shí)，一般稱為重載。二、斷路斷路2-1電路中開關(guān)S斷開時(shí)的狀態(tài)。斷路狀態(tài)相當(dāng)于負(fù)載電阻等于無窮大，電路的電流為零，即R=∞I=0此時(shí)電源不向負(fù)載供給電功率，即PS=PL=0這種情況稱為電源空載，（PS電源空載時(shí)的端電壓為斷路電壓或開路電壓，電源的開路電壓UOC就等于電動(dòng)勢(shì)E：UOC=E三、短路短路就電源未經(jīng)負(fù)載而直接由導(dǎo)線接通成閉合回路。電源輸出的電流就以短路點(diǎn)為回路而不流過負(fù)載。若忽略輸電導(dǎo)線的電阻，短路時(shí)回路中只存在電源的內(nèi)阻R0，這時(shí)的電流為ISC=E／R0ISC稱為短路電流。因?yàn)殡娫磧?nèi)阻R0一般都比負(fù)載電阻小得多，所以短路電流總是很大的。如果電源短路狀態(tài)不迅速排除，由于電流熱效應(yīng)，很大的短路電流將會(huì)燒毀電源、導(dǎo)線以及短路回路中接有的電流表、開關(guān)等，以致引起火災(zāi)。所以，電源短路是一種嚴(yán)重事故，應(yīng)嚴(yán)加防止。許多短路事故是因絕緣損壞引起的；錯(cuò)誤的接線或誤操作也常導(dǎo)致電源短路。為了避免短路事故所引起的嚴(yán)重后果，通常在電路中接入熔斷器或自動(dòng)斷路器，以便在發(fā)生短路時(shí)能迅速將故障電路自動(dòng)切斷。熔斷器的符號(hào)如如圖2-2。熔斷器內(nèi)裝有熔絲，是由低熔點(diǎn)的合金制成的金屬絲或片，電路中一旦發(fā)生短路事故，很大的短路電流流過熔絲所產(chǎn)生的熱量使保險(xiǎn)絲迅速熔斷，斷開電路，保護(hù)設(shè)備。FU圖2-2短路與開路這兩個(gè)術(shù)語不僅能用于電源，也能用于電路中任意一段或某一器件。如某段電路或某一器件因與電源斷開，以致無電流流過，也可說該段電路或該器件開路。若某段電路或某器件的兩端被一根幾乎無電阻的導(dǎo)線連接，以致兩端無電壓，這也可說是該段電路或該器件被短路。短路分為“事故短路”和“有用短路，后者我們稱為短接?！?.2電路中的電位計(jì)算電路中點(diǎn)的電位是相對(duì)的物理量，若不選定參考點(diǎn)，就只能比較兩點(diǎn)電位的高低，而無從確定各點(diǎn)的電位值。參考點(diǎn)的電位通常規(guī)定為零，所以參考點(diǎn)又叫零電位點(diǎn)。零電位點(diǎn)任意選定，但為了統(tǒng)一，習(xí)慣上取大地為參考點(diǎn)，即認(rèn)為大地的電位為零，這是因?yàn)榇蟮厝菁{電荷的能力非常大，它的電位很穩(wěn)定，不受局部電荷量變化的影響。這個(gè)道理與地理上計(jì)算高度常選海平面起點(diǎn)是相似的。電位：某點(diǎn)的電位與零電位之間的電壓。有V表示。電子線路中常取公共點(diǎn)或機(jī)殼作為電位的參考點(diǎn)。接地與接公共點(diǎn)（或機(jī)殼）的表示符號(hào)如圖2-2所示電路任意兩點(diǎn)間的電壓值與參考點(diǎn)的選擇無關(guān)。要計(jì)算某點(diǎn)的電位，簡(jiǎn)單地說，就是從該點(diǎn)出發(fā)，沿著任選的一條路徑“走”到零電位點(diǎn)，該點(diǎn)的電位就等于“走”這條路徑所經(jīng)過的全部電位降（即電壓）的代數(shù)和。一路上經(jīng)過的不論是電源還是負(fù)載，只要從器件的正極到負(fù)極，就取該電位降為正值，反之就取負(fù)值。（負(fù)載則將電流流入端為正極，出端為負(fù)極，若未知?jiǎng)t自己選定參考方向，一般應(yīng)與電壓相關(guān)聯(lián)）R1R2ABC+I1I2E2E1R3I3D圖2-4以圖2-4為例。D點(diǎn)是參考點(diǎn)。A點(diǎn)的電位為：（1）A→E→DVA=E1（2）A→R1→B→R3→DVA=I1R1+I3R3（3）A→R1→B→R2→C→E1→DVA=I1R1=I2R2+E2若以B點(diǎn)為參考點(diǎn)，A點(diǎn)的電位為VA=I1R1=E1－I3R3當(dāng)選A或B為參考點(diǎn)時(shí)，A與B點(diǎn)的電壓選A點(diǎn)時(shí)：Uab=I1R1選B點(diǎn)時(shí)：Uab=I1R1即兩點(diǎn)間的電壓與參考點(diǎn)的選擇無關(guān)。從以上分析可看出：1、在電路中，某點(diǎn)電位的高低是相對(duì)的，當(dāng)電位的參考點(diǎn)改變時(shí)，電位的高低就隨著發(fā)生變化。2、電位參考點(diǎn)的選擇是任意的，但是一個(gè)電路里只能有一個(gè)參考點(diǎn)。當(dāng)參考點(diǎn)選定后，電路中各點(diǎn)的電位就有了確定值，而與計(jì)算電們時(shí)的選擇的路徑無關(guān)。3、不論選擇哪一點(diǎn)作為電路的參考點(diǎn)，任意兩點(diǎn)間的電壓數(shù)值不會(huì)改變。同電位：兩點(diǎn)之間的電壓為零或兩點(diǎn)的電們相等地，叫做這兩點(diǎn)同電位。此時(shí)因兩間沒有電壓，導(dǎo)線中也不會(huì)有電流流過，這根導(dǎo)線接上去或拿掉都有關(guān)系，當(dāng)然，在這兩點(diǎn)間接上任意電阻也沒有影響。§2.3電路中電阻串聯(lián)與并聯(lián)在介紹電阻串聯(lián)與并聯(lián)之前，我們先熟悉一個(gè)概念。電路中任何一部分的幾個(gè)電阻，總可以由一個(gè)電阻來代替，而不影響這一部分兩端原來的電壓和電路中其余部分的電流強(qiáng)度。這一個(gè)電阻就叫做這幾個(gè)電阻的總電阻。也可以說，將這一個(gè)電阻代替原來的幾個(gè)電阻后，對(duì)整個(gè)電路的效果與原來幾個(gè)電阻的效果相同，所以這一個(gè)電阻叫做這幾個(gè)電阻的等效電阻一、電阻的串聯(lián)將若干個(gè)電阻元件，順序地頭尾相接連在一起的連接方式稱為串聯(lián)。所組成的電路，稱為串聯(lián)電阻電路。圖2-5它有以下特點(diǎn)：1、流過串聯(lián)元件的電流相等；I=I1=I2=I32、串聯(lián)各元件電壓降（功率）之和，等于串聯(lián)電路總的電壓（功率）；E=U=U1+U2+U3P=P1+P2+P33、串聯(lián)電阻電路中的各個(gè)電阻可以用一個(gè)電阻代替，這個(gè)電阻叫做串聯(lián)電阻的等效電阻。它等于各個(gè)電阻之和。R=R1+R2+R3N個(gè)等阻值的電阻串聯(lián)（如：R1=R2=R3N×R1。圖2-5a圖可簡(jiǎn)化成b圖4、串聯(lián)電路各段電壓與各段電阻成正比——分壓公式U1=U×R1／RU2=U×R2／R……R1／R、R2／R、……稱為串聯(lián)分壓系數(shù)。利用串聯(lián)分壓的道理可以擴(kuò)大電壓表的量程；還可以制成電阻分壓器，如電位器、可變電阻器等。二、電阻的并聯(lián)若將幾個(gè)電阻元件都接在兩個(gè)共同端點(diǎn)之間，這種連接方式稱為并聯(lián)。所組成的電路為并聯(lián)電阻電路。+II2I3+E1IE1IRR1R2R3ab圖2-6它有以下特點(diǎn)：1、并聯(lián)各電阻承受同一電壓，即各電阻上的端電壓相等。E=U=U1=U2=U32、并聯(lián)各電阻可等效為一個(gè)總電阻，等效電阻值的倒數(shù)等于各電阻值的倒數(shù)之和?；蚩梢哉f等效電導(dǎo)等于各支路的電導(dǎo)的和。1／R=1／R1+1／R2+1／R3或表示為：G=G1+G2+G3對(duì)于只有兩個(gè)電阻并聯(lián)的電路，其等效電阻R可用下式計(jì)算：R=R1R2／（R1+R2）N個(gè)等阻值的電阻串聯(lián)（如：R1=R2=R3R1／N。并聯(lián)一個(gè)電阻的結(jié)果總是使等效電阻減小，且等效電阻比各并聯(lián)電阻中的任一個(gè)都要小。3、流過并聯(lián)各支路的電流之和，等于并聯(lián)電路總電流。I=I1+I2+I34、并聯(lián)電路各支路電流與各支路電阻成正比——分流公式。I1=I×R1／RI2=I×R2／R……R1／R、R2／R、……稱為并聯(lián)分流系數(shù)。三、基爾霍夫定律電路的基本定律，除歐姆定律外，主要還有基爾霍夫定律（也譯成克希凡運(yùn)用歐姆定律和電阻串并聯(lián)公式就能求解的電路稱為簡(jiǎn)單電路；否則，就是復(fù)雜電路，一般應(yīng)用基爾霍夫的兩條定律。它們不僅適用于簡(jiǎn)單電路，也適用于復(fù)雜電路。這里先介紹幾個(gè)名詞：支路、節(jié)點(diǎn)和回路。支路：電路中每一段不分支的電路，稱為支路。節(jié)點(diǎn)：支路中三條或三條以上支路相交的點(diǎn)，稱為節(jié)點(diǎn)?；芈罚弘娐分腥我婚]合的路徑為回路。１、基爾霍夫電流定律（也稱基爾霍夫第一定律簡(jiǎn)稱KCL）基爾霍夫電流定律：對(duì)電路中任一節(jié)點(diǎn)來說，注入節(jié)點(diǎn)的電流總等于該節(jié)點(diǎn)流出的電流總和，即：∑I=0?；蛘哒f在電路的任一節(jié)點(diǎn)上，電流的代數(shù)和為零。如圖2-4中節(jié)點(diǎn)B，可寫成I1+I2+I3=0或?qū)懗蒊1=I2+I3在列節(jié)點(diǎn)電流方程前，先要標(biāo)定電流的方向，對(duì)已知的電流，則按已知的實(shí)際方向標(biāo)定，對(duì)未知的電流方向可任意標(biāo)定，計(jì)算得正，實(shí)際方向與標(biāo)定方向相同，計(jì)算為負(fù)，則實(shí)際方向與標(biāo)定方向相反。節(jié)點(diǎn)電流定律可應(yīng)用于點(diǎn)，也可應(yīng)用于任意假定的封閉面。圖2-6２、回路電壓定律（也稱基爾霍夫第二定律簡(jiǎn)稱KVL）回路電壓定律∑E=∑U=∑RI應(yīng)用回路電壓定律列方程時(shí)，式中各項(xiàng)符號(hào)的正負(fù)，按下述原則確定：（1）回路循行方向可任意選擇，順時(shí)針或逆時(shí)針均可；（2）循行一周時(shí)，不論是經(jīng)過電源電壓還是電阻上的電壓，凡從負(fù)極到正極均的電壓全部加起來，就是沿整個(gè)回路電位低的總和。降的代數(shù)和等于零。即：∑U=0用于不全由實(shí)際元件構(gòu)成的回路。四、歐姆定律、基爾霍夫定律在電路中的應(yīng)用結(jié)構(gòu)上任意復(fù)雜的電路。一種標(biāo)定方向。n個(gè)節(jié)點(diǎn)及mm個(gè)方程式，用節(jié)點(diǎn)電流定律可以列出n-1個(gè)電流方程，而回路電壓定律列出其余的m-(n-1)個(gè)方程式。在列電壓方程式時(shí)，通常以電路圖所形成的格子作為回路比較方便。例2-1如圖2-7E1=230VE2=215VR1=1Ω，R2=1Ω，R3=44Ω，求各電阻中的電流及電阻上消耗的功率。圖2-7：這個(gè)電路中有3條支路需要列出3個(gè)方程式。電路有2個(gè)節(jié)點(diǎn)，可用節(jié)點(diǎn)電流定律列出1個(gè)電流方程式。同時(shí)，憑直觀可看出，這個(gè)電路圖形成2個(gè)格子，分別沿這2個(gè)格子所構(gòu)成的回路用回路電壓定律可列出2個(gè)電壓方程，總共正好是3個(gè)方程式。（1）I3=I1+I2E1=R1I1+R3I3E2=R2I2+R3I3（2）將已知的電源電壓及電阻的值代入上5式中I3=I1+I2①230=1I1+44I3②215=1I2+44I3③（3）應(yīng)用消元法得I1=10A，I2=-5A，I3=5A。I1、I3為正值，說明這兩個(gè)電流的實(shí)際方向與標(biāo)定方向相反，I2為負(fù)值說明它的實(shí)際方向與標(biāo)定方向相反。各電阻上消耗的功率為：P1=I12R1=102×1=100（W）P2=I22R2=（-5）2×1=25（W）P3=I32R3=52×44=1100（W）練習(xí)：如下圖，已知E1=6V，E2=16V，E3=10V，R1=4Ω，R2=6Ω，R3=4Ω，求各支路電流I1、I2、I3（分別為1A、3A、2A）五、電阻的混聯(lián)電路電阻的串聯(lián)與并聯(lián)是電路最基本的連接形式。在一些電路中，可能既有電阻的串聯(lián)，又有電阻的并聯(lián)，這種電路就叫做電阻的混聯(lián)電路。分析、計(jì)算混聯(lián)電路的方法如下：１、應(yīng)用電阻的串聯(lián)、并聯(lián)逐步簡(jiǎn)化電路，求出電路的等效電阻。２、由等效電阻和電路的總電壓，根據(jù)歐姆定律求電路的總電流。３、由總電流根據(jù)基爾霍夫定律和歐姆定律求各支路的電壓和電流。例2-2如圖2-8220VR1=20Ω，R2=20Ω，R3=6Ω，R4=15Ω，R5=10Ω，求各電阻的電流和電壓。I1R1I3R3I4I1I2R2R4R5解：先求R1、R2的并聯(lián)等效電阻：R12=R1×R2／（R1+R2）=20×20／（20+20）=10Ω求R4、R5的并聯(lián)等效電阻：R45=R4×R5／（R4+R5）=15×10／（15+10）=6Ω混聯(lián)電路的等效電阻為R=R12+R3+R45=10+6+6=22Ω電路總電流為I=I3=220／22=10AR1、R2兩端的電壓為：U12=IR12=10×10=10VR3的電壓為：U3=IR3=10×6=60VR4、R5兩端的電壓為：U45=IR45=10×6=60V由于R1=R2，所以I1=I2=100／20=5AR4、R5的電流分別為：I4=60／15=4AI5=10-4=6A練2-9所示，U=120V，R1=30Ω，R2=10Ω，R3=20Ω，R4=15Ω，求I1、I3、I4、UAB、UBCAB

R1I1I2R2UI4R4I3R3C圖2-9得：I1=3A、I3=1A、I4=2A、UAB=90V、UBC=30V§3電容器通過前面學(xué)習(xí)，我們知道了，電阻器是電路中的一個(gè)基本元件。這一章我們將介紹另一個(gè)基本元件——電容器。本章主要討論三個(gè)問題：（1）電容器和電容的基本概念；（2）電容器在電路中的主要作用；（3）電容器串聯(lián)和并聯(lián)時(shí)的等效電容的計(jì)算方法?！?.1電容器和電容一、電容器什么是電容器？電容器就是儲(chǔ)存電荷的容器。由于彼此絕緣物質(zhì)隔開的兩個(gè)導(dǎo)體都具有儲(chǔ)存電荷的性能，因此，凡是用絕緣物質(zhì)隔開的兩個(gè)導(dǎo)體的組合就構(gòu)成了一個(gè)電容器。實(shí)際的電容大都是由兩條金屬箔（或金屬膜）中間隔以空氣、紙、云母、塑料薄膜和陶瓷等絕緣物質(zhì)構(gòu)成的。這些絕緣物質(zhì)稱為電容器的介質(zhì)。最簡(jiǎn)單的平板電容器如圖4-1圖3-1它是由兩塊同樣在的平行的金屬板組成，兩板之間充滿了個(gè)質(zhì)。兩塊金屬板稱為電容的極板，兩極板之間的距離為d，極板的長度和寬度比兩極板間的距離大很多倍。如果我們將所示的電容器接到直流電源上，它的兩個(gè)極板就分別帶上數(shù)量相等、符號(hào)相反的電荷，即與電源正極相連的極板帶上正電荷，與電源負(fù)極相連的極板帶上負(fù)電荷。這時(shí)該電容器兩極板間就建立起了一個(gè)電場(chǎng)。我們將平板電容器兩極板間的電壓U，與兩極板間距離d的比值稱為平板電容器中的電場(chǎng)強(qiáng)度，用字母E表示，即：E=U／d公式3-1電場(chǎng)強(qiáng)度的單位是伏／米，用字母V／m表示。電容器的作用，主要就是利用它在一定條件下，進(jìn)行充電和放電以及隔直流的作用。當(dāng)電容器極板上所儲(chǔ)存的電荷量發(fā)生變化（增加或減少）時(shí)，電容器中就有電流流過；若電容器極板上所儲(chǔ)存的電荷量恒定不變（充滿電時(shí)），則電容中就沒有電流流過。但電容器在交流電路中，情況就不同了。因?yàn)榻涣麟娫吹碾妷捍笮『头较蚴遣粩嘧兓?，致使電容器不斷的充放電，因而電容器極板上所儲(chǔ)存的電荷量也就不斷改變，這就使電容器不斷地有電荷移動(dòng)，而形成了電流。所以電容器接在交流電源上時(shí)，其中就有交流電流通過電容器，這一電流是由于電容反復(fù)電形成的，而不是由于帶電粒子直接通過電容器中的介質(zhì)形成的。（亦即電容器的重要特性：隔直通交）隔直通交反向，從而達(dá)到和電源平衡的狀態(tài)。無論是直流環(huán)境還是交流環(huán)境，理想的電容器內(nèi)產(chǎn)生了電場(chǎng)。電容器的作用：隔直流：作用是阻止直流通過而讓交流通過。旁路（去耦）：為交流電路中某些并聯(lián)的元件提供低阻抗通路。耦合：作為兩個(gè)電路之間的連接，允許交流信號(hào)通過并傳輸?shù)较乱患?jí)電路濾波：將整流以后的鋸齒波變?yōu)槠交拿}動(dòng)波，接近于直流。針對(duì)其它元件對(duì)溫度的適應(yīng)性不夠帶來的影響，而進(jìn)行補(bǔ)償，改善電路的穩(wěn)定性。計(jì)時(shí)：電容器與電阻器配合使用，確定電路的時(shí)間常數(shù)。調(diào)諧：對(duì)與頻率相關(guān)的電路進(jìn)行系統(tǒng)調(diào)諧，比如手機(jī)、收音機(jī)、電視機(jī)。整流：在預(yù)定的時(shí)間開或者關(guān)半閉導(dǎo)體開關(guān)元件。儲(chǔ)能：儲(chǔ)存電能，用于必須要的時(shí)候釋放。例如相機(jī)閃光燈，加熱設(shè)備等等。判斷電容器的好壞可用萬用表的驅(qū)姆檔,看其充放電的能力.如果剛開始電阻小然后慢慢變大的是好的.表示充電正常,如果電阻一直小或者大就是壞的.就§3.2電容電容器儲(chǔ)存電荷的能力用電容器的容量即電容來表示。我們把兩極板在單位電壓作用下，每一極板上所儲(chǔ)存的電荷量（q）叫做該電容器的電容，用字母C表示即：C=q／U公式3-2電容的單位是法拉，簡(jiǎn)稱法，用字母F表示。法是電容很大的單位，生產(chǎn)實(shí)踐中常用微法（μF）或微微法（皮法PF）等較小的單位表示。1F=106μF=1012PF要注意到，不只是電容器才具有電容，實(shí)際上任何兩導(dǎo)體之間都存在著電容。例如兩根傳輸線之間，每根傳輸線與大地之間都是被空氣介質(zhì)隔開的，所以也存在電容。一般情況下，這個(gè)電容值很小，它的作用?？珊雎圆挥?jì)。如果傳輸線很長或所傳輸?shù)男盘?hào)頻率很高時(shí)，就必須計(jì)及這一電容的作用。另外在電子儀器中，導(dǎo)線和儀器的金屬外殼之間也存在有電容，上述這些電容通常叫做分布電容，雖然它的數(shù)值比較小，但有時(shí)卻會(huì)給傳輸線路或儀器設(shè)備造成一些干擾，這是我們應(yīng)該考慮的。§3.3電容的串并聯(lián)一、電容器的串聯(lián)幾個(gè)電容器接成一個(gè)無分支電路的連接方式叫做電容器的串聯(lián)。CC2U-+圖3-2根據(jù)電容定義，將每只電容器兩極板之間的電壓表示為U1=q/C1U2=q/C2因?yàn)榇?lián)電路中的總電壓等于該電路中各段電壓之和，即：U=U1+U2將上式代入此式得：U=q/C1+q/C2=q（1/C1+1/C2）=q/C可得：1/C1+1/C2=1/C（與電阻并聯(lián)類同）公式3-3由公式3-3可看出，電容器串聯(lián)后，等效電容C減小了，但電壓增高了。因此，在實(shí)際中應(yīng)用中，當(dāng)一只電容器的額定工作電壓值太小不能滿足工作需要時(shí)，除選用額定工作電壓值高的電容器外，還可采用電容器串聯(lián)的方式來獲得較高的額定工作電壓。但當(dāng)電容不等的電容器串聯(lián)使用時(shí)，每個(gè)電容器上所分配到的電壓是不相等的。各電容器上的電壓分配是和它的電容成反比的，即電容小的電容器比電容大的電容器所分配的電壓要高。在生產(chǎn)實(shí)踐中，若把電容不等的電容器串聯(lián)使用，應(yīng)先通過計(jì)算，在安全可靠的情況下再串聯(lián)使用，以免燒壞電容器。二、電容器的并聯(lián)幾個(gè)電容器在同一對(duì)節(jié)點(diǎn)間的連接方式叫做電容器的并聯(lián)。圖3-2C1+C2=C電容器并聯(lián)時(shí)的等效電容等于各并聯(lián)電容器的電容之和。電容器并聯(lián)時(shí)，總電容增大，但每只電容器承受相同的電壓，因此每只電容器的耐壓值都必須大于外加電壓值。電容器和電阻器都電路中的基本元件，但它們所起的作用卻不相同，電容器兩電壓增加時(shí)，電容器便從外界吸收能量儲(chǔ)藏在它兩極之間建立起來的電場(chǎng)中，當(dāng)電容器兩端電壓降低時(shí)，它便把原來所儲(chǔ)藏起來的電場(chǎng)能量釋放出來，即電容器本身只進(jìn)行能量的吞吐，而并不消耗能量，所以說電容器是一種儲(chǔ)能元件。電阻器則與此不同，它在電路中作用時(shí)是消耗電能的，它是耗能元件。電容器它所儲(chǔ)存的電場(chǎng)能量：WC=1/2×C×U2公式3-3§4電磁感應(yīng)電與磁都是物質(zhì)的基本運(yùn)動(dòng)形式，兩者之間有著密切的聯(lián)系，統(tǒng)稱為電磁。電磁感應(yīng)。電流的磁場(chǎng)：電流是因，磁場(chǎng)是果。有了電流才有它的磁場(chǎng)；電流一旦消失，它的磁場(chǎng)立即隨之消失。B）存在，還必須有另一個(gè)電流（I）存在（注意，B不是電流I電流I的方向跟磁場(chǎng)B——用是電動(dòng)機(jī)。電磁感應(yīng)有兩種：（1）導(dǎo)線切割磁力線；（2）磁通變化引起感應(yīng)電流：原因是閉合回路所包圍的磁通量發(fā)生變化；結(jié)果是在閉合回路中產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)與感應(yīng)電流。——典型應(yīng)用變壓器?！?.1磁場(chǎng)磁體能吸引它附近的鐵磁物質(zhì)但對(duì)距離離它較遠(yuǎn)的鐵磁物質(zhì)吸力就很小，甚至不能吸引。由此可見，在磁體周圍有一上磁力能起作用的空間，叫做磁場(chǎng)。電流、運(yùn)動(dòng)電荷、磁體或變化電場(chǎng)周圍空間存在的一種特殊形態(tài)的物質(zhì)。由于磁體的磁性來源于電流，電流是電荷的運(yùn)動(dòng)，因而概括地說，磁場(chǎng)是由運(yùn)動(dòng)電荷或變化電場(chǎng)產(chǎn)生的。磁場(chǎng)的基本特征是能對(duì)其中的運(yùn)動(dòng)電荷施加作用力，磁場(chǎng)對(duì)電流、對(duì)磁體的作用力或力距皆源于此。而現(xiàn)代理論則說明，磁力是電場(chǎng)力的相對(duì)論效應(yīng)。與電場(chǎng)相仿，磁場(chǎng)是在一定空間區(qū)域內(nèi)連續(xù)分布的矢量場(chǎng)，描述磁場(chǎng)的基本物理量是磁感應(yīng)強(qiáng)度矢量B，也可以用磁感線形象地圖示。然而，作為一個(gè)矢量場(chǎng)，磁場(chǎng)的性質(zhì)與電場(chǎng)頗為不同。運(yùn)動(dòng)電荷或變化電場(chǎng)產(chǎn)生的磁場(chǎng)，或兩者之和的總磁場(chǎng)，都是無源有旋的矢量場(chǎng)，磁力線是閉合的曲線族，不中斷，不交叉。換言之，在磁場(chǎng)中不存在發(fā)出磁力線的源頭，也不存在會(huì)聚磁力線的尾閭，磁力線閉合表明沿磁力線的環(huán)路積分不為零，即磁場(chǎng)是有旋場(chǎng)而不是勢(shì)場(chǎng)（保守場(chǎng)），不存在類似于電勢(shì)那樣的標(biāo)量函數(shù)。磁感應(yīng)強(qiáng)度：與磁力線方向垂直的單位面積上所通過的磁力線數(shù)目，又叫磁力線的密度，也叫磁通密度，用B表示，單位為特（斯拉）T。磁通量：磁通量是通過某一截面積的磁力線總數(shù)，用Φ表示，單位為韋伯（Weber），符號(hào)是Wb。通過一線圈的磁通的表達(dá)式為：Φ=B·S（其中B為磁感應(yīng)強(qiáng)度，S為該線圈的面積。）1Wb=1T·m2磁場(chǎng)方向：規(guī)定小磁針的北極在磁場(chǎng)中某點(diǎn)所受磁場(chǎng)力的方向?yàn)樵撾姶艌?chǎng)的方向。從北極出發(fā)到南極的方向。磁感線：在磁場(chǎng)中畫一些曲線，使曲線上任何一點(diǎn)的切線方向都跟這一點(diǎn)的磁場(chǎng)方向相同，這些曲線叫磁力線。磁力線是閉合曲線。S極N極圖4-1磁力線具有下述基本特點(diǎn)：1.磁力線是人為假象的曲線2.磁力線有無數(shù)條3.磁力線是立體的4.所有的磁力線都不交叉5.磁力線的相對(duì)疏密表示磁性的相對(duì)強(qiáng)弱，即磁力線疏的地方磁性較弱，磁力線密的地方磁性較強(qiáng)6.磁力線總是從N極出發(fā)，進(jìn)入與其最鄰近的S極，并形成閉合回路。磁導(dǎo)率：表征磁介質(zhì)磁性的物理量。常用符號(hào)μ表示，μ為介質(zhì)的磁導(dǎo)率，或稱絕對(duì)磁導(dǎo)率。μ等于磁介質(zhì)中磁感應(yīng)強(qiáng)度B與磁場(chǎng)強(qiáng)度H之比，（通常使用的是磁介質(zhì)的相對(duì)磁導(dǎo)率μr，其定義為磁導(dǎo)率μ與真空磁導(dǎo)率μ0之比），即μ=B/H電磁場(chǎng)是電磁作用的媒遞物，是統(tǒng)一的整體，電場(chǎng)和磁場(chǎng)是它緊密聯(lián)系、相互依存的兩個(gè)側(cè)面，變化的電場(chǎng)產(chǎn)生磁場(chǎng)，變化的磁場(chǎng)產(chǎn)生電場(chǎng)，變化的電磁場(chǎng)以波動(dòng)形式在空間傳播。電磁波以有限的速度傳播，具有可交換的能量和動(dòng)量，電磁波與實(shí)物的相互作用，電磁波與粒子的相互轉(zhuǎn)化等等，都證明電磁場(chǎng)是客觀存在的物質(zhì)，它的“特殊”只在于沒有靜質(zhì)量。磁現(xiàn)象是最早被人類認(rèn)識(shí)的物理現(xiàn)象之一，指南針是中國古代一大發(fā)明。磁場(chǎng)是廣泛存在的，地球，恒星(如太陽)，星系（如銀河系），行星、衛(wèi)星，以及星際空間和星系際空間，都存在著磁場(chǎng)。為了認(rèn)識(shí)和解釋其中的許多物理現(xiàn)象和過程，必須考慮磁場(chǎng)這一重要因素。在現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)和人類生活中，處處可遇到磁場(chǎng)，發(fā)電機(jī)、電動(dòng)機(jī)、變壓器、電報(bào)、電話、收音機(jī)以至加速器、熱核聚變裝置、電磁測(cè)量儀表等無不與磁現(xiàn)象有關(guān)。甚至在人體內(nèi)，伴隨著生命活動(dòng)，一些組織和器官內(nèi)也會(huì)產(chǎn)生微弱的磁場(chǎng)。地球的磁級(jí)與地理的兩極相反。§4.2電磁感應(yīng)1831年法拉第發(fā)現(xiàn)：當(dāng)導(dǎo)體相對(duì)于磁場(chǎng)運(yùn)動(dòng)而切割磁力線，或線圈中的磁通發(fā)生變化時(shí)，在導(dǎo)體或線圈中都會(huì)產(chǎn)生電動(dòng)勢(shì)；若導(dǎo)體或線圈是閉合電路的一部分，則導(dǎo)體或線圈中將產(chǎn)生電流。從本質(zhì)上講，上述兩種現(xiàn)象都是由于磁場(chǎng)發(fā)生變化而引起的。我們把變動(dòng)磁場(chǎng)在導(dǎo)體中引起電動(dòng)勢(shì)的現(xiàn)象稱為電磁感應(yīng)，也稱“動(dòng)磁生電，由電磁感應(yīng)引起的電動(dòng)勢(shì)叫做電動(dòng)勢(shì)；由感生電動(dòng)勢(shì)引起的電流叫做感生電流。一、直導(dǎo)體中產(chǎn)生的感生電動(dòng)勢(shì)圖4-2磁體向下運(yùn)動(dòng)時(shí)，檢流計(jì)指針向左偏轉(zhuǎn)一下。而且導(dǎo)體切割磁力線的速度越快，有關(guān)，而且還導(dǎo)體的運(yùn)動(dòng)速度ν有關(guān)。直導(dǎo)體中產(chǎn)生的感生電動(dòng)勢(shì)的大小為e=Bνlsinα若磁通密度B的單位為Tν的單位為m／s,l單位為me的單位為V。導(dǎo)體垂直磁力線（即導(dǎo)體在磁場(chǎng)中的有效長度lsinα=lsin900=l）時(shí)，感生電動(dòng)勢(shì)最大E=Bνl。直導(dǎo)體中產(chǎn)生的感生電動(dòng)勢(shì)方向可用右手定則來判斷，圖4-3右手定則：右手平展，使大拇指與其余四指垂直，并且都跟手掌在一個(gè)平面內(nèi)。把右手放入磁場(chǎng)中，若磁力線垂直進(jìn)入手心（當(dāng)磁感線為直線時(shí)，相當(dāng)于手心面向N極），大拇指指向?qū)Ь€運(yùn)動(dòng)方向，則四指所指方向?yàn)閷?dǎo)線中感應(yīng)電流的方向。電磁學(xué)中，右手定則判斷的主要是與力無關(guān)的方向。如果是和力有關(guān)的則全依靠左手定則。即，關(guān)于力的用左手，其他的（一般用于判斷感生電流方向）用右手定則。（這一點(diǎn)常常有人記混，可以發(fā)現(xiàn)“力”字向左撇，就用左手；而“電”字向右撇，就用右手）二、楞次定律圖4-4如圖4-4所示，當(dāng)我們把一條形磁鐵的N極插入線圈時(shí)，檢流計(jì)指針將向右偏轉(zhuǎn)，如圖甲。當(dāng)磁鐵在線圈中靜止時(shí)，檢流計(jì)指針不偏轉(zhuǎn)。當(dāng)把磁鐵從線圈中拔出來時(shí)檢流計(jì)指針反向偏轉(zhuǎn)。若改用磁鐵的S極來重復(fù)實(shí)驗(yàn)，則當(dāng)S極插入線圈和從線圈中拔出時(shí)，檢流計(jì)指針的偏轉(zhuǎn)方向與圖甲、乙相反。這個(gè)實(shí)驗(yàn)說明：當(dāng)磁通發(fā)生變化時(shí)，閉合線圈中要產(chǎn)生感生電動(dòng)勢(shì)和感生電流。而且磁鐵插入線圈和從線圈中拔出磁鐵時(shí)，感生電流的方向相反。結(jié)論：第一、導(dǎo)體中產(chǎn)生感生電動(dòng)勢(shì)和感生電流的條件是：導(dǎo)體相對(duì)于磁場(chǎng)作切割磁力線或線圈中的磁通發(fā)生變化時(shí)，導(dǎo)體或線圈中就產(chǎn)生感生電動(dòng)勢(shì)；若導(dǎo)體或線圈是閉合電路的一部分，就會(huì)產(chǎn)生感生電流。第二，感生電流產(chǎn)生的磁場(chǎng)總是阻礙原磁通的變化。也就是說，當(dāng)線圈中的磁通增加時(shí)，感生電流就要產(chǎn)生一個(gè)磁場(chǎng)去阻礙它增加；當(dāng)線圈中的磁通要減少時(shí)，感生電流所產(chǎn)生的磁場(chǎng)將阻礙它減少，即楞次定律（楞次于1934楞次定律為我們提供了一個(gè)判斷感生電動(dòng)勢(shì)或感生電流方向的方法，具體步驟：（1）首先，判定原磁通的方向及其變化趨勢(shì)（即增加還是減少）。（2）根據(jù)感生電流的磁場(chǎng)方向永遠(yuǎn)和原磁通變化趨勢(shì)相反的原理確定感生電流的磁場(chǎng)方向。（3）根據(jù)感生磁場(chǎng)的方向，用安培定則就可以判斷出感生電動(dòng)勢(shì)或感生電流的方向。應(yīng)當(dāng)注意，必須把線圈或?qū)w看成一個(gè)電源。在線圈或直導(dǎo)體內(nèi)部，感生電流從電源的“━”端流到“╋”端；在線圈或直導(dǎo)體外部，感生電流由電源的“╋”端經(jīng)負(fù)載流回“━”端。因此電流的方向永遠(yuǎn)和感生電動(dòng)勢(shì)的方向相同。三、法拉第電磁感應(yīng)定律此定律于1831年由邁克爾··亨利則是在1830年的獨(dú)立研第定律。本定律可用以下的公式表達(dá)：是電動(dòng)勢(shì)，單位為伏特。ΦB是通過電路的磁通量，單位為韋伯。電動(dòng)勢(shì)的方向（公式中的負(fù)號(hào)）由楞次定律提供?！岸x：線圈中感生電動(dòng)勢(shì)的大小與線圈中磁通的變化速度（即變化率）成正比。律。圖4-5(a)簡(jiǎn)易發(fā)電機(jī)。(b)頂視的