中職電工基礎(chǔ)概念總結(jié)

1.1電路

1、電路

由電源、用電器和控制器（開(kāi)關(guān)）用導(dǎo)線(xiàn)連接起來(lái)的網(wǎng)絡(luò)

2、電路的三種狀態(tài)

通路：也稱(chēng)閉路。電路正常運(yùn)行

特征：有電流流過(guò)

斷路：也稱(chēng)開(kāi)路。電源和用電器斷開(kāi)連接，電路不能正常運(yùn)行

特征：無(wú)電流流過(guò)

短路：也稱(chēng)捷路。電源或部分電路通過(guò)導(dǎo)線(xiàn)形成回路

特征：電流很大。（盡量避免）

3、電路抽象（電路圖）

為了便于交流、傳達(dá)、分析，把實(shí)物用電路符號(hào)組成的電路稱(chēng)為電路圖，也稱(chēng)電

路模型

電路符號(hào)：把電路各組成部分用特定的符成號(hào)來(lái)表示

電路圖：用電路符號(hào)描述的電路

1.2電流

1、電流

電荷的定向移動(dòng)形成電流

2、產(chǎn)生電流的條件

自由電荷

電場(chǎng)力

3、電流強(qiáng)度

單位時(shí)間內(nèi)從導(dǎo)體某截面所通過(guò)的電荷電量

公式：1="

t

單位：電流：A（安培）電荷量：C（庫(kù)侖）時(shí)間：S（秒）1A=103mA=106uA

4、電流方向

規(guī)定正電荷移動(dòng)的方向?yàn)殡娏鞣较?/p>

1.3電阻

1、電阻

導(dǎo)體中的自由電子在運(yùn)動(dòng)中跟正離子頻繁碰撞，這種碰撞阻礙了自由電子的定

向移動(dòng)，表示這種阻礙作用的物理量成為電阻

導(dǎo)體的電阻是由它本身的物理?xiàng)l件，即長(zhǎng)度、橫截面積、材料的性質(zhì)和溫度決

定的

公式：R=/?’

S

單位：電阻：。（歐姆）電阻率：。-m（歐米）長(zhǎng)度：m（米）面積：m2（平方米）

1Q=10-3KQ=10-6MQ

2、電阻溫度系數(shù)

單位：1「C

溫度對(duì)導(dǎo)體電阻率的影響：

一方面：溫度升高時(shí)，分子平均熱運(yùn)動(dòng)速度加快（分子的活動(dòng)空間范圍變大，受電子

撞擊的可能性增強(qiáng)），對(duì)正在定向移動(dòng)的自由電子的阻礙作用增強(qiáng)，使得導(dǎo)體的電阻率升高；

另一方面：溫度升高時(shí)，外層電子能量也會(huì)增加，部分獲得能量的電子會(huì)產(chǎn)生能級(jí)躍

遷，變成自由電子，使導(dǎo)體內(nèi)自由電子數(shù)量增加，導(dǎo)電性能增強(qiáng)，電阻率降低。

正溫度系數(shù)（PTC）

絕大多數(shù)的物質(zhì)，溫度升高后電阻率會(huì)增大，稱(chēng)為正溫度系數(shù)（PTC卜原因是以上

論述的第一方面的影響大于第二方面的影響，導(dǎo)電性能減弱，電阻率升高。

負(fù)溫度系數(shù)（NTC）

還有些物質(zhì)（比如半導(dǎo)體材料和一些熱敏材料），在溫度升高時(shí)電阻率會(huì)減小，稱(chēng)為

負(fù)溫度系數(shù)（NTC卜原因是以上論述的第二方面的影響大于第一方面的影響，導(dǎo)電性能增

強(qiáng)，電阻率降低。

1.4部分歐姆定律

1、部分歐姆定律

導(dǎo)體中的電流與它兩端的電壓成正比，與它的電阻成反比

公式：l=—或U=RI

R

單位：電壓：V（伏特入A（安培入。（歐姆）

2、電阻伏安特性曲線(xiàn)

線(xiàn)性電阻

電阻元件的伏安特性曲線(xiàn)是過(guò)原點(diǎn)的直線(xiàn)

非線(xiàn)性電阻

電阻元件的伏安特性曲線(xiàn)不是直線(xiàn)

注：通常所說(shuō)的電阻都是指線(xiàn)性電阻

1.5電能和電功率

1、電能

電做功的大小

公式:W=qU=Ult

單位：電能：J（焦入電壓：V（伏特卜電流：A（安培》時(shí)間：s（秒卜

另一種描述電能（電功）的單位“度”

轉(zhuǎn)換關(guān)系：1度=1KWH=3.6x106J

注：電流做功的過(guò)程實(shí)際上就是電能轉(zhuǎn)化為其他形式的能的過(guò)程

2、電功率

用來(lái)描述用電器耗電的大小（一般描述用電器的耗電能力）

公八式T:Cp=—卬=——Ult=UI

tt

單位：功率：W（瓦特）電壓：V（伏特1A（安培）

3、焦耳定律

規(guī)定

Q是電源對(duì)電阻供電所產(chǎn)生的熱量

W是電源對(duì)電阻所提供的電能

根據(jù)能量守恒定律Q=W

公式：Q=RRtW=l2Rt

單位：電能：J（焦）

另外從W=Ult和1="

R

W=PRt

2.1電動(dòng)勢(shì)閉合電路的歐姆定律

1、電動(dòng)勢(shì)

電源內(nèi)部非靜電力將單位正電荷從電源負(fù)極移動(dòng)到電源正極所做的功

注：電源電動(dòng)勢(shì)不隨外電路的電阻而改變，但電源加在外電路兩端的電壓會(huì)隨著外電

路的電阻而改變

2、閉合電路歐姆定律

E

公式:E=RI+Rol或1=---------

R+&

單位：電動(dòng)勢(shì)：V（伏特）,電流：A（安培卜電阻：Q（歐姆）

兩種特殊情況

當(dāng)外電路斷開(kāi)時(shí)，R變成無(wú)窮大,I變?yōu)榱?，Rol也變?yōu)榱悖琔=E,這表明

外電路斷開(kāi)時(shí)的端電壓等于電源的電動(dòng)勢(shì)

當(dāng)外電路短路時(shí)，區(qū)趨近于零，端電壓U也趨近于零，這時(shí)電流最大

E

公式：l=—

凡

單位：電動(dòng)勢(shì)：V（伏特1電流：A（安培\電阻：Q（歐姆）

3、電源向負(fù)載輸出的最大功率

當(dāng)R=Ro時(shí)電源向負(fù)載輸出的功率最大

輸出的最大功率為

...卜E2E2

公式:Pm=-----=------

4R4Ho

單位：功率：W（瓦特）

注：當(dāng)電源給定而負(fù)載可變，外電路的電阻等于電源的內(nèi)阻時(shí)，電源的輸出功率最

大，這時(shí)稱(chēng)為負(fù)載與電源匹配

2.2電阻的串聯(lián)

1、串聯(lián)電路的兩個(gè)基本特點(diǎn)：

電路中各處的電流相等

電路兩端的總電壓等于各部分電路兩端的電壓之和

2、串聯(lián)電路的三個(gè)重要性質(zhì)：

串聯(lián)電路的總電阻

等于各串聯(lián)電阻之和

串聯(lián)電路的電壓分配

串聯(lián)電路中各個(gè)電阻兩端的電壓跟它的阻值成正比

串聯(lián)電路的功率分配

串聯(lián)電路中各個(gè)電阻消耗的功率跟它的阻值成正比

2.3電阻的并聯(lián)

1、并聯(lián)電路的兩個(gè)基本特點(diǎn)：

電路中各支路電壓相等

電路中的總電流等于各支路的電流之和

2、并聯(lián)電路的三個(gè)重要性質(zhì)：

并聯(lián)電路的總電阻

并聯(lián)電路總電阻的倒數(shù)等于各個(gè)電阻倒數(shù)之和

并聯(lián)電路的電流分配

并聯(lián)電路中通過(guò)各個(gè)電阻的電流與它的阻值成反比

并聯(lián)電路的功率分配

并聯(lián)電路中各個(gè)電阻消耗的功率跟它的阻值成反比

2.4電阻的混聯(lián)

1、混聯(lián)電路計(jì)算的一般步驟：

1）對(duì)電路進(jìn)行等效變換

2）計(jì)算各串聯(lián)、并聯(lián)電路的等效電阻，求總電阻

3）計(jì)算出總電流

4）利用串聯(lián)分壓和并聯(lián)分流的方法計(jì)算各電阻中的電流和電壓

2.5電壓表和電流表

1、電壓表

在微安表或毫安表上串聯(lián)一電阻

2、電流表

在微安表或毫安表上并聯(lián)一電阻

2.6電阻的測(cè)量

1、伏安法

根據(jù)歐姆定律進(jìn)行測(cè)量

R=—

I

電壓表的特點(diǎn)：

使用特點(diǎn)：并聯(lián)在電阻兩端

性能特點(diǎn)：電壓表電阻值很大（內(nèi)阻很高）

電流表的特點(diǎn)：

使用特點(diǎn)：電流表串聯(lián)在電路當(dāng)中。

性能特點(diǎn)：電流表內(nèi)阻很小，相當(dāng)于一條導(dǎo)線(xiàn)。

電流表外接法

特點(diǎn)：電流表所測(cè)的電流=被測(cè)電阻中的電流+電壓表分流。

當(dāng)被測(cè)電阻較小時(shí)，宜采用該接法。因電壓表內(nèi)阻很大，電壓表分流可忽略不計(jì)。

電流表內(nèi)接法

特點(diǎn)：電壓表所測(cè)的電壓=被測(cè)電阻兩端電壓+電流表降壓。

當(dāng)被測(cè)電阻較大時(shí)，宜采用該接法，因電流表內(nèi)阻很小，電流表降壓可忽略不計(jì)。

2、電橋法

根據(jù)電橋平衡時(shí)，兩個(gè)支路串聯(lián)電阻分壓比相等的原理，計(jì)算出被測(cè)電阻的阻值。如下圖所示，R1、

R2和R3阻值已知，R?為待測(cè)電阻。

當(dāng)電橋平衡時(shí)：Va=Vb

UIIlXRl_RI

U1=l1xR1U2=I1XR2

U2=IlXR2-R2

U312XR3_R3

U3=l2xR3U?=I2XR?

u?一12XR?"R?

UI_U3R1_R3R2XR3

R?=

U2-U?R2-R?RI

2.7電路中個(gè)點(diǎn)電位的計(jì)算

一、基本概念

1、電位（兩種情況）

規(guī)定8處為0電位。

電場(chǎng)力將正電荷（q）從電場(chǎng)中某點(diǎn)（a點(diǎn)）移動(dòng)至腸處所做的功（Aa）除以該電荷帶

電量，稱(chēng)為該點(diǎn)電位。記作Va。

V=國(guó)

a

q

電場(chǎng)力將負(fù)電荷（q）從s處移動(dòng)到電場(chǎng)中某點(diǎn)（b點(diǎn)）所做的功（Ab）除以該電荷帶

電量，稱(chēng)為該點(diǎn)電位。記作Vb。

V=—

hq

注：電場(chǎng)中某點(diǎn)的電位值與電荷無(wú)關(guān)，屬電場(chǎng)中該點(diǎn)的固有特性！

2、電壓

電場(chǎng)中將正電荷從a點(diǎn)移動(dòng)到b點(diǎn)所做的功除以電荷電量，稱(chēng)a點(diǎn)到b點(diǎn)的電壓。記

作Uabo

u=—

al）q

3、電壓和電位差的關(guān)系

即

Uab=ya-匕,力“=vb-vuuha=-uab

二、電位的計(jì)算步驟

1、確定0電位點(diǎn)；

2、假定電流方向；

3、按照一定的繞行方向，確定電位升降。電位升記為“+”，電位降記為

三、電位升降的確定方法

1、電阻

在電路中繞行計(jì)算電位升降的過(guò)程中，電阻上順著電流方向?yàn)殡娢唤?，逆著?/p>

流的方向?yàn)殡娢簧?/p>

在電阻里的電流始終從高電位點(diǎn)流向低電位點(diǎn)。

2、電源

在電路中繞行計(jì)算電位升降的過(guò)程中，電源上順著電動(dòng)勢(shì)方向?yàn)殡娢簧?，逆?/p>

電動(dòng)勢(shì)方向?yàn)殡娢唤怠?/p>

電源內(nèi)部電動(dòng)勢(shì)的方向始終從負(fù)極指向正極。

3.1基爾霍夫定律

1、簡(jiǎn)單直流電路

利用歐姆定律可以求解的電路

2、復(fù)雜直流電路

利用電阻的串聯(lián)、并聯(lián)和歐姆定律不能直接求解的直流電路

3、支路

由一個(gè)或幾個(gè)元件串聯(lián)構(gòu)成的無(wú)分支電路

4、節(jié)點(diǎn)

三個(gè)或三個(gè)以上支路的匯合點(diǎn)

5、回路

電路中任意一條閉合的電路

6、網(wǎng)孔

不包含支路的回路

7、基爾霍夫電流定律（KCL定律）

針對(duì)節(jié)點(diǎn)而言，描述節(jié)點(diǎn)電流規(guī)律的一種定律

算術(shù)表達(dá)：

在電路中，流入節(jié)點(diǎn)的電流之和等于流出節(jié)點(diǎn)電流之和。

代數(shù)表達(dá)：

在電路中，流入流出某節(jié)點(diǎn)電流的代數(shù)和為零。

約定：

為計(jì)算方便，一般將流入節(jié)點(diǎn)電流記為正“+”，流出節(jié)點(diǎn)電流記為

8、基爾霍夫電壓定律（KVL定律）

針對(duì)回路而言，描述回路電壓規(guī)律的一種定律

算術(shù)表達(dá)：

在電路中，對(duì)于某一回路，從某點(diǎn)出發(fā)繞行一圈電壓升之和等于電壓降之和。

代數(shù)表達(dá)：

在電路中，對(duì)于某一回路，從某點(diǎn)出發(fā)繞行一圈電壓升降代數(shù)和等于零。

約定：

為計(jì)算方便，一般將電位升記為“+”，電位降記為T(mén)

3.2支路電流法

1、支路電流法的內(nèi)容

對(duì)于一個(gè)復(fù)雜電路，先假定各支路的電流方向、確定回路繞行方向，再根據(jù)基爾霍夫定

律列出節(jié)點(diǎn)電流方程和回路電壓方程，然后聯(lián)立求解，稱(chēng)為支路電流法。

具體步驟如下：

1）對(duì)電路中需要求解的相關(guān)位置，給予假定的電流方向，電流方向的假定可隨意。

2）選定節(jié)點(diǎn)，根據(jù)KCL定律列n-1（n表示有n個(gè)節(jié)點(diǎn)）個(gè)節(jié)點(diǎn)電流方程式。

3）選定不同的回路，根據(jù)KVL定律列出m-（n-1）個(gè)回路電壓方程式。（注：其中m表

示有m條支路）

4）最后聯(lián)立求解。

3.3疊加定理

1、疊加定理的內(nèi)容

將復(fù)雜直流電路通過(guò)一定的方法變換為簡(jiǎn)單直流電路。

具體步驟如下：

1）有幾個(gè)電源存在就分解出幾個(gè)簡(jiǎn)單直流電路。

2）只保留其中一個(gè)電源的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻，其余電源僅保留其內(nèi)阻。

3）利用歐姆定律對(duì)簡(jiǎn)單直流電路進(jìn)行求解，并標(biāo)出電源電壓極性和電流的方向。

4）對(duì)各簡(jiǎn)單直流電路中相應(yīng)元件的端電壓和其中電流進(jìn)行求和運(yùn)算。

電源等效變換的原則：

1）電壓源作短路處理，內(nèi)阻保留。

2）電流源作開(kāi)路處理，內(nèi)阻保留。

注：1、疊加定理只對(duì)線(xiàn)性電路能夠求解。

2、疊加定理只能用來(lái)求電路中的電壓或電流，而不能用于計(jì)算功率。

3.4戴維南定理

一、二端網(wǎng)絡(luò)（抽象概念）

1、網(wǎng)絡(luò)：就是電路的統(tǒng)稱(chēng)

2、電路：電流的通路

3、二端網(wǎng)絡(luò)：具有二個(gè)引出端的電路。

4、輸入電阻：將二端網(wǎng)絡(luò)的電源作等效處理之后，在兩個(gè)引出端等效的電阻。

5、開(kāi)路電壓：有源二端網(wǎng)絡(luò)在兩個(gè)引出端對(duì)外開(kāi)路時(shí)的端電壓。

二、戴維南定理

1、概念

任何線(xiàn)性的、復(fù)雜的有源二端網(wǎng)絡(luò)，都可等效成一個(gè)實(shí)際電源，稱(chēng)為戴維南電

源。該電源的電動(dòng)勢(shì)（戴維南電動(dòng)勢(shì)）和一個(gè)內(nèi)阻（戴維南內(nèi)阻）串聯(lián)。

2、等效電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻等效的方法

等效原則：

1）電壓源短路

2）電流源開(kāi)路

3）電源內(nèi)阻保留

3.5兩種電源模型

一、基本概念

1、模型：通過(guò)數(shù)學(xué)或物理的方法抽象或描述的符號(hào)。

2、理想電壓源：輸出電壓恒定，電流可變。

3、理想電流源：輸出電流恒定，電壓可變。

4、實(shí)際電壓源：一個(gè)理想電壓源和一個(gè)內(nèi)阻串聯(lián)。

5、實(shí)際電流源：一個(gè)理想電流源和一個(gè)電阻并聯(lián)。

6、理想電壓源的特性及標(biāo)準(zhǔn)符號(hào)

7、理想電流源的特性及標(biāo)準(zhǔn)符號(hào)

8、實(shí)際電壓源的標(biāo)準(zhǔn)符號(hào)

9、實(shí)際電流源的標(biāo)準(zhǔn)符號(hào)

10、理想電壓源和電流串、并聯(lián)等效分析

注意：理想的電壓源和理想的電流源不可等效，只有實(shí)際的電壓源和實(shí)際的電流源可以

等效。

電壓源和電流源的等效變換的具體步驟

Us

1）將實(shí)際電壓源和實(shí)際電流源短路，短路電流相等。/,

R°

2）將實(shí)際電壓源和實(shí)際電流源開(kāi)路，開(kāi)路電壓相等。

Ux=ISRS

4.1電容器和電容

一、電容器

任何兩個(gè)彼此絕緣而又互相靠近的導(dǎo)體都可以組成電容器。

二、電容

1.電容器兩極所帶的電荷量越多，產(chǎn)生的電壓也越高，且對(duì)于一定的電容器，極板上

所帶電荷量與極板間電壓的比值是常數(shù)，這一比值為電容器的電容。

公式：c=—

U

單位：電容C:F（法拉）、電荷量q:C（庫(kù)倫）、兩極板間的電壓U:V（伏特）

轉(zhuǎn)換關(guān)系：1F=106"=1012pF

三、平行板電容器的電容

1.平行板電容器的電容與介電常數(shù)成正比，與正對(duì)面積成正比，與極板的距離成反比。

公式:C=￡—

d

單位：介電常數(shù)￡:F/m（法拉/米）、正對(duì)的面積S:m2（平方米）、兩極板間的距

離d:m（米）

電介質(zhì)的介電常數(shù)￡由介質(zhì)的性質(zhì)決定的。真空介電常數(shù)

%=8.86x10-12//加

相對(duì)介電常數(shù)

￡=￡

4.2電容器的連接

1、電容器的串聯(lián)

1）電容器的串聯(lián)：把幾只電容器的極板首尾相接，連成一個(gè)無(wú)分支電路的連接方式。

如圖

2）串聯(lián)的性質(zhì)

設(shè)各電容為Cl、C2、C3的電容器上的電壓為Ui、U2、u3

%力=言u(píng)l

Jv2g

111

U=Ui+U2+u3q-——H-------------1----------

G。2。3

1111

——=——+——+——

cc,c2c3

結(jié)論：（1）串聯(lián)電容的總電荷量等于各電容帶電量。

q=%=心=心

（2）串聯(lián)電容的總電壓等于各電容端電壓之和。

U=U\+U2+U3

（3）串聯(lián)電容的總電容的倒數(shù)等于各電容的電容倒數(shù)之和。

iiii

——=——+——+——

c

cG2c3

3）串聯(lián)的作用：增大耐壓，但電容減小。

2、電容器的并聯(lián)

1）電容器的并聯(lián)：把幾只電容器的正極連在一起，負(fù)極也連在一起，這就是電容器的

并聯(lián)。如圖所示。

+qlCl+q2C2+q3C3

-u

-qi--q2川

2）電容器的性質(zhì)

設(shè)每只電容器的電壓都是U,電容分別為Cl、C2、C3,所帶電荷量分別為qi、q2、q3o

%=

q2=c

q3=C3Uq=(C,+C2+C3)U

q=%+42+%>

3)結(jié)論：(1)并聯(lián)電容的總電荷量等于各電容帶電量之和。

q=q}+q2+q3

(2)并聯(lián)電容的總電壓等于各電容量?jī)啥穗妷骸?/p>

u=uI=u2=u3

(3)并聯(lián)電容器的總電容等于各電容器的電容之和。

C=。］+。2+。3

4)并聯(lián)的作用：耐壓不變，但電容增大。

4.3電容器的充電和放電

1、電容器的充電

開(kāi)關(guān)S合向1,電容器充電。

1)現(xiàn)象：

(1)白熾燈開(kāi)始較亮，逐步變暗。

(2)簿的讀數(shù)由大變小。

(3)。的讀數(shù)變大。

(4)最后21指向0,。的大小等于Eo

2)解釋?zhuān)?/p>

電源正極向極板供給正電荷，電源負(fù)極向極板供給負(fù)電荷。電荷在電路中形成定向移動(dòng)，

產(chǎn)生電流，兩極板間有電壓。

S網(wǎng)合上時(shí)，電源與電容器之間存在較大的電壓，使大量電荷從電源移向電容器極板，

產(chǎn)生較大電流，隨著電荷的增加，電壓減小，電流減小。當(dāng)電容器兩端電壓等于電源電壓時(shí)，

電荷停止定向移動(dòng)，電流為0,燈不亮。

2、電容器的放電

S合向2,電容器放電。

1)現(xiàn)象：

(1)白熾燈開(kāi)始較亮，逐漸變暗，直至熄滅。

(2)@開(kāi)始較大，逐漸變小，電流方向與剛才充電方向相反，直至指示為0o

(3)開(kāi)始。指示為E,逐漸下降，直至為0。

2)解釋?zhuān)?/p>

放電過(guò)程中，由于電容器兩極板間的電壓使回路中有電流產(chǎn)生。開(kāi)始這個(gè)電壓較大，因

此電流較大，隨著電容極板上的正、負(fù)電荷的中和，極板間的電壓逐漸減小，電流也減小，

最后放電結(jié)束，極板間不存在電壓，電流為零。

3)結(jié)論：

當(dāng)電容器極板上所儲(chǔ)存的電荷發(fā)生變化時(shí)，電路中就有電流流過(guò)；若電容器極板上所儲(chǔ)

存的電荷量恒定不變時(shí)，則電路中就沒(méi)有電流流過(guò)。電路中的電流為

公式,TAw

c---r

Ar

3、電容器的質(zhì)量判別

1）用Rx100或Rx1k擋。

2）將萬(wàn)用表分別與電容器兩端接觸，指針發(fā)生偏轉(zhuǎn)并回到接近起始的地方，說(shuō)明電容

器的質(zhì)量很好。

3）若指針偏轉(zhuǎn)后回不到起始位置的地方，而停在標(biāo)度盤(pán)的某處說(shuō)明電容器的漏電很大，

這時(shí)指針?biāo)赋龅碾娮钄?shù)值即表示該電容器的漏電阻值。

4）若指針偏轉(zhuǎn)到零位置之后不再回去，則說(shuō)明電容器內(nèi)部已經(jīng)短路；如果指針根本不

偏轉(zhuǎn)，則說(shuō)明電容器內(nèi)部可能斷路，或電容量很小。

4、電容器中的電場(chǎng)能■

1）充電時(shí)，qffUct電壓與電荷量成正比：q=CUc

2）電源輸入電荷■為q時(shí)所做的總功，也就是存儲(chǔ)于電容器中的總能■＞（

公式：卬。=^cuc

單位：電容器的電容C:F（法拉）

電容器兩端的電壓Uc：V（伏特）

電容器所帶的電荷量Q:C（庫(kù)侖）

電容器儲(chǔ)存的電場(chǎng)能量W:J（焦耳）

3）結(jié)論：

電容器中存儲(chǔ)的電場(chǎng)能量與電容器的電容成正比，與電容器兩極板之間的電壓平方成

正比。

4）電容器是一種儲(chǔ)能元件，當(dāng)電容器兩端電壓增加時(shí)，電容器便從電源吸收能

量?jī)?chǔ)存在它兩極板的電場(chǎng)中，當(dāng)電容器兩端電壓降低時(shí)，它便把儲(chǔ)存的電場(chǎng)能量釋放出來(lái)。

電容器本身只與電源進(jìn)行能量交換，不消耗能量。

5.1電流的磁效應(yīng)

一、基本概念

1、磁現(xiàn)象：對(duì)鐵、鉆、鎂等物質(zhì)具有吸引力的現(xiàn)象，稱(chēng)磁現(xiàn)象。

2、磁體：產(chǎn)生磁現(xiàn)象的物體，稱(chēng)為磁體。

3、磁場(chǎng)：在磁體周?chē)鷮?duì)鐵、鉆、鎮(zhèn)等物質(zhì)產(chǎn)生吸引力的一種特殊物質(zhì)，稱(chēng)為磁場(chǎng)。

4、天然磁體：就是天然具有磁性的物質(zhì)，如地球和天然磁石等。

5、磁場(chǎng)的方向：在磁場(chǎng)中任一點(diǎn)，小磁針靜止，N極所指的方向?yàn)樵擖c(diǎn)的磁場(chǎng)方向。

6、磁感線(xiàn)：在磁場(chǎng)中畫(huà)出一些曲線(xiàn)，在曲線(xiàn)上每一點(diǎn)的切線(xiàn)方向都與該點(diǎn)的磁場(chǎng)方向

相同。

7、人工磁體：電流產(chǎn)生磁場(chǎng)。

1）通電直導(dǎo)體產(chǎn)生的磁場(chǎng)

直線(xiàn)電流所產(chǎn)生的磁場(chǎng)方向可以用安培定則（也稱(chēng)為右手螺旋法則）來(lái)判定：用右手握

住導(dǎo)線(xiàn)，讓伸直的大拇指向電流方向，那么彎曲的四指所指向的就是磁場(chǎng)環(huán)繞的方向。

2）環(huán)形電流的磁場(chǎng)

環(huán)形電流所產(chǎn)生的磁場(chǎng)方向也用安培定則來(lái)判定：讓彎曲的四指向環(huán)形電流的方向，那

么伸直的大拇指所指向的就是環(huán)形導(dǎo)線(xiàn)中心軸線(xiàn)上磁場(chǎng)的方向。

3）通電螺線(xiàn)管的磁場(chǎng)

通電螺線(xiàn)管的磁場(chǎng)方向也用安培定則來(lái)判定：用右手握住通電螺線(xiàn)管，讓彎曲的四指指

向電流方向，那么大拇指所指方向就是螺線(xiàn)管內(nèi)部磁場(chǎng)的方向，也就是說(shuō)，大拇指指向通電

螺線(xiàn)管的N極。

5.2磁場(chǎng)的主要物理量

1、磁感應(yīng)強(qiáng)度

利用通電直導(dǎo)體在磁場(chǎng)中受力大小來(lái)描述磁場(chǎng)強(qiáng)弱的物理量。

公式：8=￡（條件：導(dǎo)線(xiàn)垂直于磁場(chǎng)方向）

H

B可用高斯計(jì)測(cè)量，用磁感線(xiàn)的疏密可形象表示磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小。

單位：力F:N（牛頓入電流I:A（安培卜長(zhǎng)度I:m（米1磁感應(yīng)強(qiáng)度B:T（特斯拉）

B是矢量，方向：該點(diǎn)的磁場(chǎng)方向。

2、勻強(qiáng)磁場(chǎng)

在磁場(chǎng)的某一區(qū)域，若磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小和方向都相同，這個(gè)區(qū)域叫勻強(qiáng)磁場(chǎng)。

3、磁通6

設(shè)在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中有一個(gè)與磁場(chǎng)方向垂直的平面，磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，平面的面積為

S,定義磁感應(yīng)強(qiáng)度B與面積S的乘積，稱(chēng)為穿過(guò)這個(gè)面的磁通量（簡(jiǎn)稱(chēng)磁通）?

公式：①=8S（條件：①BJ_S;②勻強(qiáng)磁場(chǎng)）

單位：韋伯（Wb）

①

公式：B=—

S

B可看作單位面積的磁通，叫磁通密度。

4、磁導(dǎo)率p

1）表示媒介質(zhì)導(dǎo)磁性能的物理量。

真空中磁導(dǎo)率：

公式：4=4）X10"〃?〃2

相對(duì)磁導(dǎo)率：某種物質(zhì)的實(shí)測(cè)磁導(dǎo)率（絕對(duì)磁導(dǎo)率）與真空中磁導(dǎo)率的比值?！?/p>

公式\flv=—

'Ao

2）/<<1反磁性物質(zhì)；4>1順磁性物質(zhì)；（>>1鐵磁性物質(zhì)。前面兩種為非鐵磁性

物質(zhì)（切,鐵磁性物質(zhì)〃,不是常數(shù)。

5、磁場(chǎng)強(qiáng)度H

1）表示磁場(chǎng)的性質(zhì)，與磁場(chǎng)內(nèi)介質(zhì)無(wú)關(guān)。

公式:H=—或B=H/J

一個(gè)N匝線(xiàn)圈繞在一個(gè)閉合的磁回路上通電流I,如果磁回路的平均長(zhǎng)度為L(zhǎng),則磁回路中

的磁場(chǎng)強(qiáng)度為：

八二?1N

公式：H=—

磁場(chǎng)強(qiáng)度是矢量，方向和磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向一致。

單位：磁場(chǎng)強(qiáng)度H:Am（安米）

5.3磁場(chǎng)對(duì)通電導(dǎo)線(xiàn)的作用力

一、磁場(chǎng)對(duì)通電導(dǎo)線(xiàn)的作用力

1.力的大小

當(dāng)電流方向與磁場(chǎng)方向垂直時(shí):

P=8〃（適用于：一小段通電導(dǎo)線(xiàn)；勻強(qiáng)磁場(chǎng)）

若電流方向與磁場(chǎng)方向平行：

F=0

若電流方向與磁場(chǎng)方向間有一夾角則

1T

討論：。=—最大；。=0°,f=0最小。

2

單位：力F:N（牛頓\長(zhǎng)度L:m（米、磁感應(yīng)強(qiáng)度B:T（特斯拉\

2.力的方向

用左手定則判定：伸出左手，使大拇指跟其余四個(gè)手指垂直，并且都跟手掌在一個(gè)

平面內(nèi)，讓磁感線(xiàn)垂直穿入手心，并使四指指向電流方向，大拇指所指的方向就是通電導(dǎo)線(xiàn)

在磁場(chǎng)中受力的方向。

二、電流表的工作原理（磁電式）

1.勻強(qiáng)磁場(chǎng)對(duì)通電線(xiàn)圈的作用力

2.磁場(chǎng)使線(xiàn)圈偏轉(zhuǎn)的力矩

公式：M、=Fd=3〃sin6,d=BlI,d=dBIsin6?I=KJ

上式說(shuō)明，線(xiàn)圈的偏轉(zhuǎn)力矩和線(xiàn)圈中的電流大小成正比。

彈簧產(chǎn)生的力矩

公式：M2-K-,0

上式說(shuō)明，彈簧的力矩和線(xiàn)圈旋轉(zhuǎn)的角度成正比。

兩力矩平衡（=AG）時(shí)，線(xiàn)圈就停在某一偏轉(zhuǎn)角上，指針指到刻度盤(pán)的某一刻

度，刻度是均勻的。這時(shí)說(shuō)明線(xiàn)圈（指針）偏轉(zhuǎn)的角度和線(xiàn)圈中的電流成正比。因此，用指

針偏轉(zhuǎn)的位置可以表示線(xiàn)圈中電流的大小。

3.優(yōu)點(diǎn)

刻度均勻，準(zhǔn)確度高，靈敏度高。缺點(diǎn)：價(jià)格貴，對(duì)過(guò)載很敏感。

5.4鐵磁性物質(zhì)的磁化

一、鐵磁性物質(zhì)的磁化

本來(lái)不具磁性的物質(zhì)，由于受磁場(chǎng)的作用而具有磁性的現(xiàn)象稱(chēng)為磁化。只有鐵磁性物質(zhì)

才能被磁化，而非鐵磁性物質(zhì)是不能被磁化的。

鐵磁性物質(zhì)能夠被磁化的內(nèi)因：因?yàn)殍F磁性物質(zhì)是由許多稱(chēng)為磁疇的磁性小區(qū)域所組成

的，每一個(gè)磁疇相當(dāng)于一個(gè)小磁鐵，在沒(méi)有外磁場(chǎng)作用時(shí)，磁疇排列雜亂無(wú)章，磁性互相抵

消，對(duì)外不顯磁性。但在外磁場(chǎng)的作用下，磁疇就會(huì)沿著磁場(chǎng)的方向做取向排列，形成附加

磁場(chǎng)，從而使磁場(chǎng)顯著增強(qiáng)。有些鐵磁性物質(zhì)在去掉外磁場(chǎng)以后，磁疇的一部分或大部分仍

然保持取向一致，對(duì)外仍顯示磁性，這就成了永久磁鐵。

二、磁化曲線(xiàn)

鐵磁性物質(zhì)的B隨H而變化的曲線(xiàn)稱(chēng)為磁化曲線(xiàn)，又稱(chēng)為B-H曲線(xiàn)。

三、磁滯回線(xiàn)

1、剩磁：當(dāng)H減至零時(shí)，B值不等于零，而是保留一定值稱(chēng)為剩磁。

2、退磁曲線(xiàn)：為了消除剩磁，必須外加反向的磁場(chǎng)，隨著反方向磁場(chǎng)的增強(qiáng)，鐵磁性

物質(zhì)逐漸退磁，當(dāng)反向磁場(chǎng)增大到一定的值時(shí)，B值變?yōu)榱?，剩磁完全消失，這一段曲線(xiàn)稱(chēng)

為退磁曲線(xiàn)。

3、矯頑磁力：剩磁完全消失時(shí)的H值是克服剩磁所加點(diǎn)的磁場(chǎng)強(qiáng)度，稱(chēng)為矯頑磁力。

4、磁滯回線(xiàn)：B的變化總是落后于H的變化，這種現(xiàn)象稱(chēng)為磁滯現(xiàn)象。經(jīng)過(guò)多次循環(huán),

可以得到一個(gè)封閉的對(duì)稱(chēng)于原點(diǎn)的閉合曲線(xiàn)，稱(chēng)為磁滯回線(xiàn)。

四、鐵磁性物質(zhì)的分類(lèi)

1、軟磁性物質(zhì)：軟磁性物質(zhì)的磁滯回線(xiàn)窄而陡，回線(xiàn)所包圍的面積比較小。因而在交

變磁場(chǎng)中的磁滯損耗小，比較容易磁化，但撤去外磁場(chǎng)，磁性基本消失，即剩磁和矯頑磁力

都較小。

2、硬磁性物質(zhì)：硬磁性物質(zhì)的磁滯回線(xiàn)寬而平，回線(xiàn)所包圍的面積比較大，因而在交

變磁場(chǎng)中的磁滯損耗大，必須用較強(qiáng)的外加磁場(chǎng)才能使它磁化，但磁化以后撤去外磁場(chǎng)，仍

能保留較大的剩磁，而且不易去磁，即矯頑磁力也較大。

3、矩磁性物質(zhì)：矩磁性物質(zhì)具有矩形磁滯回線(xiàn)的鐵磁性物質(zhì)。它的特點(diǎn)是當(dāng)很小的外

磁場(chǎng)作用時(shí)，就能使它磁化并達(dá)到飽和，去掉外磁場(chǎng)時(shí)，磁感應(yīng)強(qiáng)度仍然保持與飽和時(shí)一樣。

4、壓磁性物質(zhì)：這類(lèi)材料的特點(diǎn)是在外加磁場(chǎng)作用下會(huì)發(fā)生機(jī)械形變，故又稱(chēng)磁致伸

縮材料，它的功能是作磁聲或磁力能量的轉(zhuǎn)換。

5.5磁路的基本概念

1、磁路

磁通經(jīng)過(guò)的閉合路徑。

2、主磁通

磁通沿鐵芯、銜鐵和工作氣隙構(gòu)成回路，這部分磁通稱(chēng)為主磁通。

3、漏磁通

有一部分磁通沒(méi)有經(jīng)過(guò)工作氣隙和銜鐵，而經(jīng)空氣自成回路，這部分磁通稱(chēng)為漏磁通。

4、磁動(dòng)勢(shì)

通過(guò)線(xiàn)圈的電流和線(xiàn)圈匝數(shù)的乘積，稱(chēng)為磁動(dòng)勢(shì)（也稱(chēng)磁通勢(shì)）

公式:=N1

5、磁阻

磁通通過(guò)磁路時(shí)所受到的阻礙作用，稱(chēng)為磁阻。

與導(dǎo)體的電阻相似，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的性質(zhì)有關(guān)：

公式：/?,?=—

m

單位：磁阻Rm:1/H、磁導(dǎo)率口：H/m、長(zhǎng)度L:m、截面積S:m2

6、磁路的歐姆定律

[NINF

公式：①=8S="〃S=——?pS=—=-SL

I__

心

6.1電磁感應(yīng)現(xiàn)象

1、實(shí)驗(yàn)一

閉合電路的部分導(dǎo)體在磁場(chǎng)中做切割磁感線(xiàn)運(yùn)動(dòng)

現(xiàn)象：有電流產(chǎn)生

2、實(shí)驗(yàn)二

磁鐵插入線(xiàn)圈中做切割磁感線(xiàn)運(yùn)動(dòng)

現(xiàn)象：有電流產(chǎn)生

3、實(shí)驗(yàn)三

在線(xiàn)圈中套一通電線(xiàn)圈改變通電電流

現(xiàn)象：有電流產(chǎn)生

結(jié)論以上實(shí)驗(yàn)表明在導(dǎo)體和磁場(chǎng)發(fā)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)的情況下和穿過(guò)閉合電路的磁通發(fā)生變

化的情況下，閉合電路中就有電流產(chǎn)生。稱(chēng)此現(xiàn)象為電磁感應(yīng)現(xiàn)象，產(chǎn)生的電流稱(chēng)為感應(yīng)電

流。

6.2感應(yīng)電流的方向

1、右手定則（適用于導(dǎo)體切割磁力線(xiàn)）

伸開(kāi)右手，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)，讓磁感線(xiàn)垂直進(jìn)入

手心，大拇指指向?qū)w運(yùn)動(dòng)方向，這時(shí)四指所指的方向就是感應(yīng)電流的方向。

2、楞次定律（適用于所有電磁感應(yīng)現(xiàn)象）

感應(yīng)電流的方向，總是要使感應(yīng)電流的磁場(chǎng)阻礙引起感應(yīng)電流的磁通變化，這就是楞次

定律。

楞次定律判定感應(yīng)電流方向的具體步驟：

首先要明確原來(lái)磁場(chǎng)的方向，以及穿過(guò)閉合電路的磁通是增加還是減小。然后根據(jù)楞次

定律確定感應(yīng)電流的磁場(chǎng)方向，即穿過(guò)線(xiàn)圈的磁通增加時(shí)，感應(yīng)電流的磁場(chǎng)方向跟原來(lái)磁場(chǎng)

的方向相反，阻礙磁通的增加；穿過(guò)線(xiàn)圈的磁通減少時(shí)，感應(yīng)電流的磁場(chǎng)方向跟原來(lái)磁場(chǎng)的

方向相同，阻礙磁通的減少。最后利用安培定則來(lái)確定感應(yīng)電流的方向。

6.3電磁感應(yīng)定律

1、感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)

在電磁感應(yīng)現(xiàn)象中產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)稱(chēng)為感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)。

2、切割磁感線(xiàn)時(shí)的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)

公式:E=Blusind

3、磁通變化時(shí)的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)（電磁感應(yīng)定律）

公式：E=—

線(xiàn)圈中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小與穿過(guò)線(xiàn)圈的磁通的變化率成正比，這個(gè)規(guī)律稱(chēng)為法拉第電磁

感應(yīng)定律。

如有N匝線(xiàn)圈：

一△①△中

公式：E=-^—=--

ArAr

式中N①表示磁通與線(xiàn)圈匝數(shù)的乘積，稱(chēng)為磁鏈。用中表示。

號(hào)的意思是：感應(yīng)電流產(chǎn)生的磁場(chǎng)總是反抗原磁通的變化。

6.4自感現(xiàn)象

1、自感現(xiàn)象

當(dāng)線(xiàn)圈中的電流發(fā)生變化時(shí)，線(xiàn)圈本身就產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，這個(gè)電動(dòng)勢(shì)總是阻礙線(xiàn)圈中

原電流的變化。這種由于線(xiàn)圈本身的電流發(fā)生變化而產(chǎn)生的電磁感應(yīng)現(xiàn)象，稱(chēng)為自感現(xiàn)象，

簡(jiǎn)稱(chēng)自感。

2、自感電動(dòng)勢(shì)

在自感現(xiàn)象中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，稱(chēng)為自感電動(dòng)勢(shì)。

3、自感系數(shù)

線(xiàn)圈中的自感磁鏈與線(xiàn)圈中通過(guò)的電流成正比。不同的線(xiàn)圈即使通過(guò)相同的電流，也會(huì)

產(chǎn)生不同的自感磁鏈。為了表明各個(gè)線(xiàn)圈產(chǎn)生自感磁鏈的能力，將線(xiàn)圈的自感磁鏈與電流的

比值稱(chēng)為線(xiàn)圈（或回路）的自感系數(shù)（或稱(chēng)為自感量），簡(jiǎn)稱(chēng)自感。

八t.以人皿NEmNK〃小N?S

i1iR,“iII

單位：電感L:H（亨）

4、自感電動(dòng)勢(shì)

公式：E.=——;T,=L/;A+=L?A7

LZL

E="冷2L1「L1\"1

LArAfAr

5、磁場(chǎng)能量

公式：％=-〃2

L2

單位：磁場(chǎng)能量WL：J（焦耳卜電感L:H（亨利入電流I:A（安培）

6.5互感現(xiàn)象

1、互感現(xiàn)象

當(dāng)一個(gè)線(xiàn)圈中通過(guò)的電流變化時(shí)，在另一個(gè)線(xiàn)圈中將產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，這種現(xiàn)象稱(chēng)為互

感現(xiàn)象。

當(dāng)?shù)谝粋€(gè)線(xiàn)圈通過(guò)電流/i時(shí)：Tll（/1“）=L2

自感電動(dòng)勢(shì)：Eu=L]?竺

2、互感電動(dòng)勢(shì)

在第一個(gè)線(xiàn)圈中通口在L2中產(chǎn)生的磁通用①2i表示，稱(chēng)為L(zhǎng)1對(duì)L2的互感磁通。為

了計(jì)算L2中的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)（互感電動(dòng)勢(shì)），需要知道L2中的磁鏈，也就是互感磁鏈

+21=M①21°

互感電動(dòng)勢(shì)：￡“2=",?段紅="生

,W22Xz

在第一個(gè)線(xiàn)圈中通i2在1_1中產(chǎn)生的磁通用①12表示，稱(chēng)為L(zhǎng)2對(duì)L1的互感磁通。為

了計(jì)算L1中的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)（互感電動(dòng)勢(shì)），需要知道L1中的磁鏈，也就是互感磁鏈

當(dāng)2=M%。

①A甲

互感電動(dòng)勢(shì)：EM1=N]?一=—也

M1'A/Z

3、互感系數(shù)

L1L2

第一個(gè)線(xiàn)圈對(duì)的互感系數(shù)，用M2I來(lái)表示。

公式：〃21=￥"

Z1

第二個(gè)線(xiàn)圈L2對(duì)L1的互感系數(shù)，用M12來(lái)表示。

公式：%2=上2

理論和實(shí)驗(yàn)都可證明：同一磁回路的兩個(gè)線(xiàn)圈L1和L2的互感系數(shù)相等，用M來(lái)表示。

公式：=A/=-^-=

M2I=pM

z；i2

單位：亨利（H）

2）說(shuō)明：

M只與兩個(gè)回路的結(jié)構(gòu)、相互位置及媒質(zhì)磁導(dǎo)率有關(guān)，與回路中的電流無(wú)關(guān)。只有當(dāng)

媒介質(zhì)為鐵磁性材料時(shí)，互感系數(shù)才與電流有關(guān)。

3）M與L的關(guān)系

設(shè)K1為i1在L2中產(chǎn)生的互感磁通與其在自身L1中的自感磁通的比值。稱(chēng)為耦合系

數(shù)（交鏈系數(shù)b

K,①21_丁=_MiN_MN、

l①“一網(wǎng)一1-0N,一LN,

&

同樣K2為i2在L1中產(chǎn)生的互感磁通與其在自身L2中的自感磁通的比值。稱(chēng)為耦合

系

數(shù)（交鏈系數(shù)b

112

K——12_N1_+於2_MiM_MN]

2一式一區(qū)一叫乂—L,iM一6

取Ki和&幾何平均值，用K來(lái)表示，稱(chēng)為L(zhǎng)1和L2間的偶和系數(shù)。

K稱(chēng)兩線(xiàn)圈的耦合系數(shù)，其取值范圍：0<K<1

K較大時(shí)，稱(chēng)緊耦合。

K較小時(shí)，稱(chēng)松耦合。

4、互感線(xiàn)圈的同名端

利用自感電動(dòng)勢(shì)和互感電動(dòng)勢(shì)的極性來(lái)判斷。即自感電動(dòng)勢(shì)和互感電動(dòng)勢(shì)極性相同的端

子為同名端，極性不同的端子為異名端。

6.6渦流和磁屏蔽

1、渦流

把塊狀金屬放在交變磁場(chǎng)中，金屬塊內(nèi)將產(chǎn)生環(huán)形的感應(yīng)電流，這種電流稱(chēng)為渦流。

2、渦流損失

渦流會(huì)使鐵芯發(fā)熱（因?yàn)殍F芯有電阻），白白浪費(fèi)了一部分電能；同時(shí)也使鐵芯溫度升

高，引起材料絕緣性能下降，甚至破壞絕緣造成事故。

3、磁屏蔽

有些儀器中的變壓器或其他線(xiàn)圈產(chǎn)生的漏磁通，會(huì)影響某些器件的正常工作，如破壞示

波管或顯示管中電子的聚焦。為此，必須將這些器件屏蔽起來(lái)，使其免受外界磁場(chǎng)的影響。

用導(dǎo)磁率很高的磁性材料將這種具有漏磁通的設(shè)備封閉起來(lái)，使得漏磁通只能存在于這種磁

性材料形成的閉合磁路中，不再出現(xiàn)磁通泄露；也可將易受電磁輻射的設(shè)備用導(dǎo)磁率很高的

磁性材料封閉起來(lái)，同樣可以避免外來(lái)漏磁通的影響。這種措施稱(chēng)為磁屏蔽。

6.7變壓器

一、變壓器

1、變壓器的基本結(jié)構(gòu)

變壓器由鐵芯和線(xiàn)圈兩部分組成

鐵芯：是變壓器磁路的通道，為了減小渦流和磁滯損耗，鐵芯用磁導(dǎo)率較高而且相

互絕緣的硅鋼片疊裝而成。

線(xiàn)圈:是變壓器的電路部分，工作時(shí)和電源相連的線(xiàn)圈稱(chēng)為一次繞組（原線(xiàn)圈、初級(jí)

繞組）,而與負(fù)載相連的線(xiàn)圈稱(chēng)為二次繞組（副線(xiàn)圈、次級(jí)線(xiàn)圈卜

2、變壓器的工作原理

變壓器是按電磁感應(yīng)原理工作的。變壓器的一次繞組接在交流電源上時(shí)，在一次繞組中

就有交變電流流過(guò),交變電流將在鐵芯中產(chǎn)生交變磁通，這個(gè)變化的磁通經(jīng)過(guò)閉合磁路同時(shí)

穿過(guò)一次繞組和二次繞組，因此，在變壓器一次繞組中產(chǎn)生自感電動(dòng)勢(shì)的同時(shí)，在二次繞組

中也產(chǎn)生了互感電動(dòng)勢(shì)，這時(shí)，如果在二次繞組上接上負(fù)載，電能將通過(guò)負(fù)載轉(zhuǎn)換成其他形

式的能。

3、變壓器的作用（理想變壓器）

1）變換交流電壓：變壓器一次繞組、二次繞組兩端的電壓與繞組的匝數(shù)成正比。

互感的兩線(xiàn)圈，在理想情況下，它的相合系數(shù)為1即

公式:

vp

k=\,k.=1,A:,=\,k=-Jk.k2=1,①"=①=

①ii①22N2

即叫=旦

$

因?yàn)樗允?△毛產(chǎn)°'懸=懸,曰=.'卷=￡=K

式中，K稱(chēng)為變壓比。在實(shí)際情況下，Ui>Ei,U2<E2,Q=&+線(xiàn)圈內(nèi)阻降壓，

UEN

因?yàn)榫€(xiàn)圈的內(nèi)阻通常很小，所以=&,U,=￡2,5=%=&=長(zhǎng)

122

'u2E2N2

2）變換交流電流：變壓器一次繞組、二次繞組中的電流與繞組的匝數(shù)成反比。

根據(jù)能量守恒定律可知：甲=PJ

公式：［=PU/=U/，=*=去

A5M

所以電流比等于變壓比的倒數(shù)

I2U[$K

一般變壓器的高壓繞組匝數(shù)多而通過(guò)的電流較小，可用較細(xì)的導(dǎo)線(xiàn)繞制；低壓繞組匝數(shù)

少而通過(guò)的電流較大，應(yīng)當(dāng)用較粗的導(dǎo)線(xiàn)繞制。

3）變換交流阻抗：變壓器一次繞組、二次繞組中的阻抗等于電壓和匝數(shù)的平方比。

U；U2

公式：由片=R得一!一=上工

丫

AL1AXL2

嚙*光X獷嘮）2

因此，在負(fù)載和信號(hào)源之間接一變壓器可使兩者阻抗達(dá)到匹配，從而使負(fù)載獲得最大功率。

4、功率和效率

1）功率

一次側(cè)輸入功率

公式：P[=[7]/,cos/

二次側(cè)輸出功率

公式:P2=U2I2cos^2

損耗功率

公式：p'=m"

式中，P4和￡■“分別稱(chēng)為鐵損耗和銅損耗。

2）效率：變壓器的輸出功率和輸入功率的百分比，即

公式：77=—x100%

4

5、常用變壓器

1）自耦變壓器：一次繞組、二次繞組有一部分是共同的，這樣的變壓器稱(chēng)為自耦變壓

器，如圖所示。

自耦變壓器中，一次繞組、二次繞組的電壓和電流的關(guān)系仍為

UN

公式：'必=K

U2N2

「『I

--?---一--

/2N\K

但因?yàn)殡娏魅撕汀暗南辔徊罱咏?80。，所以在共用線(xiàn)圈be內(nèi)的電流等于乙和乙之差，即

公式：&j7=以一5）

2）多繞組變壓器：變壓器的二次側(cè)有兩個(gè)以上繞組或一次、二次側(cè)都有兩個(gè)以上繞組，這

樣的變壓器稱(chēng)為多繞組變壓器，如圖所示。

多繞組變壓器中，一次繞組和各二次繞組的電壓關(guān)系仍為

山

%%

多繞組變壓器的一次電流可由功率關(guān)系計(jì)算

公式：耳=

7

/,=—3—

U、cos夕］

3）互感器：根據(jù)用途不同，互感器可分為電壓互感器（如圖1）和電流互感器（如

圖2）兩種。

電壓互感器使用時(shí)，將匝數(shù)多的一次繞組跨接在需要測(cè)量的供電線(xiàn)路上，而匝數(shù)少的

二次繞組則與電壓表相連，從而達(dá)到將高電壓變換為低電壓，然后進(jìn)行測(cè)量的目的。電壓互

感器在使用時(shí)還必須注意，二次繞組不能短路，同時(shí)鐵芯和二次繞組一段必須接地。

電流互感器使用時(shí)，將匝數(shù)少的一次繞組與待測(cè)電流的負(fù)載串聯(lián)，而匝數(shù)多的二次繞

組與電流表相連，從而達(dá)到將大電流變換成小電流，然后進(jìn)行測(cè)量的目的。電流互感器在使

用時(shí)還必須注意，二次繞組不能開(kāi)路，同時(shí)鐵芯和二次繞組一端必須接地。

二、變壓器的使用

1、顫定值

變壓器的運(yùn)行情況分空載和有載運(yùn)行，制造工廠所指定的滿(mǎn)負(fù)荷運(yùn)行情況稱(chēng)為額定運(yùn)

行，額定運(yùn)行的條件稱(chēng)為變壓器的額定值。

額定容量指二次側(cè)的最大視在功率。

額定一次電壓指接到一次繞組電壓的規(guī)定值；額定二次電壓是指變壓器空載時(shí)，一次側(cè)

加上額定電壓后，二次側(cè)兩端的輸出電壓值。

額定電流指規(guī)定的滿(mǎn)載電流值。

變壓器的額定值，決定于變壓器的結(jié)構(gòu)和所用的材料，使用時(shí)不能超過(guò)其額定值。

2、磁化電流

變壓器一次側(cè)接上額定電壓，二次側(cè)開(kāi)路時(shí)的一次電流稱(chēng)為磁化電流。它的數(shù)值一般為

一次額定電流的3%?8%,如果磁化電流大于此值，表明一次繞組匝數(shù)繞少了（電感不夠）,

或者是鐵芯結(jié)合處距離太大，或者是鐵芯磁導(dǎo)率太小。若發(fā)現(xiàn)磁化電流太大，變壓器不能使

用。

3、外特性

外特性指變壓器的一次電壓和負(fù)載功率因數(shù)一定時(shí)，二次電壓隨二次電流變化的關(guān)系。

當(dāng)負(fù)載為電阻性和電感性時(shí)，隨著負(fù)載電流的增大（負(fù)載增大），變壓器二次電壓逐漸

下降。在相同的負(fù)載電流下，二次電壓下降的程度取決于負(fù)載功率因數(shù)的大小，負(fù)載功率因

數(shù)越低，電壓下降就越大。

7.1正弦交流電的產(chǎn)生

一、基本概念

1、交流電：大小和方向隨時(shí)間而變化的電流、電壓或電動(dòng)勢(shì)。

2、正弦交流電：按照正弦規(guī)律變化的電流、電壓或電動(dòng)勢(shì)。

3、正弦交流電的特征：交流電在一周期內(nèi)平均值為零，正負(fù)半周?chē)鸬拿娣e等于

負(fù)半周?chē)饋?lái)的面積。

4、非正弦交流電：不按照正弦規(guī)律變化的電流、電壓或電動(dòng)勢(shì)。

5、中性面：與磁力線(xiàn)（磁感線(xiàn)）垂直的平面。

6、初相角°:，=0時(shí)的相位，稱(chēng)為初相位，簡(jiǎn)稱(chēng)初相。

7、相位角a:線(xiàn)圈平面和中性面的夾角。（a=cot+（p）

8、角速度3：線(xiàn)圈旋轉(zhuǎn)的角速度（每秒鐘轉(zhuǎn)過(guò)的弧度b（。=24）

9、周期：線(xiàn)圈旋轉(zhuǎn)一周的電氣角度所用的時(shí)間。（了=!）

f

10、頻率f：每秒鐘線(xiàn)圈旋轉(zhuǎn)的圈數(shù)（/=&b

2萬(wàn)

11、波長(zhǎng)丸:波峰到波峰之間的距離。（光是一種電磁波，即光速度等于電磁波的傳

播速度。=c=亍="=3xl（）8〃?/s）

12、線(xiàn)速度：物體上任意一點(diǎn)對(duì)定軸作圓周運(yùn)動(dòng)時(shí)的速度稱(chēng)為線(xiàn)速度。

,rcot1,d、

（v=---=a）r=3（iCD=2中）

13、角度：把一個(gè)圓周分成360份，每份叫1°（1°對(duì)應(yīng)U-rad=0.01731radb

180

1QQO

14、弧度：把一個(gè)圓周叫做2TT弧度（radb（1rad對(duì)應(yīng)之a(chǎn)57.296°）

7t

15、弧長(zhǎng)/：弧線(xiàn)的長(zhǎng)度（l=6?r（注：，用弧度表示））□

注：360°或2rr弧度等于一周

二、交流電的產(chǎn)生

某一線(xiàn)圈寬度為d，