電工學(xué)教案（第四版）

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第一章直流電路-3-

§1-1電路及其基本物理量-3-§1-2電阻-6-§1-3歐姆定律-7-§1-4電功與電功率-9-§1-5電阻的串聯(lián)、并聯(lián)和混聯(lián)-10-§1-6基爾霍夫定律-12-其次章磁場(chǎng)與電磁感應(yīng)-15-

§2-1磁場(chǎng)-15-§2-2磁場(chǎng)的主要物理量-16-§2-3磁場(chǎng)對(duì)電流的作用-17-§2-4電磁感應(yīng)-18-§2-5自感-19-§2-6互感-19-第三章單相交流電-20-

§3-1交流電的基本概念-20-§3-2正弦交流電的相量圖表示法-22-§3-3純電阻交流電路-23-§3-4純電感交流電路-24-§3-5純電容交流電路-25-§3-6RLC串聯(lián)電路-26-§3-7提高功率因數(shù)的意義和方法-27-§3-8常用照明電路-27-第四章三相交流電路-29-

§4-1三相交流電-29-§4-2三相負(fù)載的連接方式-30-§4-3發(fā)電、輸電和配電常識(shí)-31-

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§4-4安全用電常識(shí)-32-第五章變壓器與三相異步電動(dòng)機(jī)-35-

§5-1變壓器-35-§5-2三相異步電動(dòng)機(jī)-37-第六章工作機(jī)械的基本電氣控制電路-39-

§6-1常用低壓電器-40-§6-2電氣控制系統(tǒng)圖中基本環(huán)節(jié)的識(shí)讀-45-§6-3三相異步電動(dòng)機(jī)的直接起動(dòng)控制電路-46-§6-4三相異步電動(dòng)機(jī)的正反轉(zhuǎn)控制電路-49-§6-5工作臺(tái)的限位和自動(dòng)來回控制電路-51-§6-6三相異步電動(dòng)機(jī)的制動(dòng)控制電路-51-§6-7控制電路常見故障及簡(jiǎn)易處理方法-54-§6-8可編程控制器（PLC）簡(jiǎn)介-55-

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第一章直流電路

本章教學(xué)要求:

1、了解電路的組成和狀態(tài)，理解有關(guān)基本物理量的定義，熟記它們的單位和符號(hào)；

2、把握歐姆定律，熟悉電路的三種狀態(tài)。

3、了解電流熱效應(yīng)的應(yīng)用與危害，了解負(fù)載額定值的意義；4、熟練把握電阻串聯(lián)、并聯(lián)和混聯(lián)電路的特點(diǎn)及其應(yīng)用；5、了解基爾霍夫定律。

6、會(huì)用萬用表測(cè)量電壓、電流和電阻。

重點(diǎn)：

1．電路的基本定律（歐姆定律、基爾霍夫定律）；2．電位的計(jì)算。3、電阻串并聯(lián)計(jì)算。難點(diǎn)：

1．電源與負(fù)載電壓方向的判別方法；2．基爾霍夫電壓方程的列寫。教學(xué)方法：

講授法、講練結(jié)合、啟發(fā)式

§1-1電路及其基本物理量

一、電路：電流流通的通路，是為了某種需要由電工設(shè)備或電路元件按一定方式組合而成。

1、電路的作用

（1）實(shí)現(xiàn)電能的傳輸、分派與轉(zhuǎn)換

（2）實(shí)現(xiàn)信號(hào)的傳遞與處理

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2、電路的組成和狀態(tài)

組成部分：電源、負(fù)載、導(dǎo)線、控制裝置。狀態(tài)：通路、開路（斷路）、短路二、電流

1、電流的形成：電荷有規(guī)則的定向移動(dòng)形成電流。

2、電流的大?。菏侵竼挝粫r(shí)間內(nèi)通過導(dǎo)體橫截面的電荷，即I=Q/t，電流用符號(hào)I表示，單位是安培（A）。3、電流的方向：正電荷移動(dòng)的方向。4、電流的換算關(guān)系：

1kA?103A1、電壓

1mA?10-3A1μA?10-3mA?10-6A三、電壓、電位和電動(dòng)勢(shì)

（1）概念：電場(chǎng)力將單位正電荷從a點(diǎn)移到b點(diǎn)所做的功，稱為a、b兩點(diǎn)的電壓，用Uab表示。電壓?jiǎn)挝皇欠兀╒）。

（2）方向：高電位?低電位，電位降低的方向。（3）換算關(guān)系：

1kV?103V1mV?10-3V1μV?10-3mV?10-6V2、電動(dòng)勢(shì)

（1）概念：在電源內(nèi)部外力將單位正電荷從電源的負(fù)極移動(dòng)到電源正極所做的功，是衡量電源移動(dòng)正電荷的能力的物理量，符號(hào)為E，單位為伏特（V）。

（2）方向：在電源內(nèi)部由負(fù)極指向正極。

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3、電位

（1）概念：電路中某點(diǎn)與參考點(diǎn)之間的電壓稱為該點(diǎn)的電位。選定參考點(diǎn)電位為零，電位的單位也是伏特（V）。

（2）電壓與電位的關(guān)系：電路中任意兩點(diǎn)之間的電壓等于這兩點(diǎn)之間的電位差，即Uab=Ua-Ub，故電壓又稱電位差。

舉例：已知Ua=10V，Ub=-10V，Uc=5V。求Uab和Ubc各為多少？解：根據(jù)電位差與電位的關(guān)系可知：

Uab=Ua-Ub=10-（-10）=20V；Ubc=Ub-Uc=-10-5=-15V課堂練習(xí)：課本P30第2題

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§1-2電阻

一、電阻與電阻率

1、電阻概念：導(dǎo)體對(duì)電流的阻礙作用稱為電阻，用符號(hào)R表示。其單位為Ω（歐姆）。

2、電阻單位的換算關(guān)系：

1kΩ?103Ω1MΩ?103kΩ?106Ω3、電阻率：長(zhǎng)度為1m、截面為1mm2的導(dǎo)體，在一定溫度下的電阻值，用符號(hào)ρ表示。其單位為Ω2m（歐米）。

注：純金屬的電阻率很小，絕緣體的電阻率很大。銀是最好的導(dǎo)體，但價(jià)格昂貴而很少采用，目前電氣設(shè)備中常采用導(dǎo)電性能良好的銅、鋁作導(dǎo)線。

4、電阻與電阻率的關(guān)系：

導(dǎo)體電阻的大小決定于導(dǎo)體的材料（ρ）、長(zhǎng)度（L）和橫截面積（S）,即：

二、電阻與溫度的關(guān)系

R?ρLS金屬的電阻率隨溫度升高而增大，電解液、半導(dǎo)體和絕緣體的電阻率則隨溫度升高而減小。

三、電阻的測(cè)量

電阻的測(cè)量使用電阻計(jì)（歐姆表）進(jìn)行測(cè)量，測(cè)量時(shí)應(yīng)注意：1、切斷電路上的電源。2、使被測(cè)電阻的一端斷開。3、避免把人體的電阻量入。

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§1-3歐姆定律

一、部分歐姆定律

在不包含電源的電路中，流過導(dǎo)體的電流與這段導(dǎo)體兩端的電壓成正比，與導(dǎo)體的電阻成反比，即

I=U/R或U=IR

式中I—電流（A）；U—電壓（V）；R—電阻（Ω）。

例1已知，某100W的白熾燈在電壓220V時(shí)正常發(fā)光，此時(shí)通過的電流是0.455A，試求該燈泡工作時(shí)的電阻。

解：

U220R??484Ω例2有一個(gè)量程為300V?（即測(cè)量范圍是0～300V）的電壓表，其

I0.455內(nèi)阻R0為40kΩ。用它測(cè)量電壓時(shí)，允許流過的最大電流是多少？

解：

I?U300??0.0075A?7.5mARo40?103word文檔可自由復(fù)制編輯

二、全電路歐姆定律

在全電路中電流強(qiáng)度與電源的電動(dòng)勢(shì)成正比，與整個(gè)電路的內(nèi)、外電阻之和成反比。其數(shù)學(xué)表達(dá)式為：

EV；式中E—電源的電動(dòng)勢(shì)，I?R—外電路（負(fù)載）電阻，Ω；R?rr—內(nèi)電路電阻，Ω；I—電路中的電流，A。

E可得：E=IR+Ir=U外+U內(nèi)由式I?式中U外—電源向外電路輸出的電壓，又稱電源的端電壓，V；U內(nèi)—電源內(nèi)阻的電壓降，V。

全電路歐姆定律又可表述為：電源的電動(dòng)勢(shì)等于內(nèi)外電壓之和。

三、電路在三種狀態(tài)下各物理量的關(guān)系電路狀態(tài)斷路通路短路電流I=0I=E/(R+r)I短=E/r電壓U=EU=E-IrU=0電源耗功PE=0PE=EIPE=I短2r負(fù)載功率PR=0PR=UIPR=0R?r例如下圖，不計(jì)電壓表和電流表內(nèi)阻對(duì)電路的影響，求開關(guān)在不同位置時(shí)，電壓表和電流表的讀數(shù)各為多少？

解：①開關(guān)接“1〞號(hào)位置，電路短路。電壓表讀數(shù)為0。電流表中的短路電流為:

I=E/r=2/0.2=10A②開關(guān)接“2〞號(hào)位置，電路

斷路，則電流表讀數(shù)為0。電壓表讀數(shù)為U=E=2V。

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③開關(guān)接“3〞號(hào)位置，電路處于通路狀態(tài)。電流表讀數(shù)：I=E/(R+r)=2/（9.8+0.2）=0.2A電壓表讀數(shù)：U=IR=0.239.8=1.96V

§1-4電功與電功率

一、電功和電功率

1、電功：電流所做的功，即電能，用字母W表示。單位是焦耳（J），或者千瓦時(shí)（kW2h）即尋常所說的度。注意：1kW2h=3.63106J

電功的計(jì)算公式：W=UIt

2、電功率：電流在單位時(shí)間內(nèi)所做的功，用字母P表示，單位是瓦特（W）。計(jì)算公式為：P=W/t=UI=I2R=U2/R

3、電流的熱效應(yīng)：電流通過導(dǎo)體時(shí)使導(dǎo)體發(fā)熱的現(xiàn)象稱為電流的熱效應(yīng)。電流熱效應(yīng)就是電能轉(zhuǎn)換成熱能的效應(yīng)。

焦耳定律：Q=I2Rt

二、負(fù)載的額定值和最大功率

1、額定值:電氣設(shè)備安全工作時(shí)所允許的最大電流、最大電壓和最大功率分別稱為額定電流、額定電壓和額定功率。

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2、負(fù)載獲得最大功率的條件：負(fù)載電阻與電源內(nèi)阻相等，即R=r。此時(shí)負(fù)載獲得最大功率為Pm=E2/4r

§1-5電阻的串聯(lián)、并聯(lián)和混聯(lián)

一、串聯(lián)

1、電阻串聯(lián)概念：如下圖，把兩個(gè)或兩個(gè)以上的電阻依次連接，組成一條無分支電路，這樣的連接方式叫做電阻的串聯(lián)。

2、電阻串聯(lián)的性質(zhì)：

①串聯(lián)電路中流過每個(gè)電阻的電流都相等。

②串聯(lián)電路兩端總電壓等于各電阻兩端分電壓之和，即U=U1+U2+?+Un③串聯(lián)電路等效電阻（即總電阻）等于各串聯(lián)電阻值之和，

即：R=R1+R2+?+Rn

④電路中各個(gè)電阻兩端的電壓與它的阻值成正比，即