模塊二、電工基礎(chǔ)知識(shí)

模塊二、電工基礎(chǔ)知識(shí)

李老師低壓運(yùn)行維修電工第一節(jié)：直流電路模塊二、電工基礎(chǔ)知識(shí)

1、電路的組成及作用

電路：電流所通過(guò)的路徑。

電路的作用是進(jìn)行電能的傳輸和轉(zhuǎn)換，或是實(shí)現(xiàn)信號(hào)的傳遞和處理。

電路是由某些電氣設(shè)備和元器件按一定方式連接組成。電路可分成電源、負(fù)載和中間環(huán)節(jié)三個(gè)部分

電源是提供電能的設(shè)備，是電路工作的能源，電源的作用是將非電能轉(zhuǎn)換成電能。

負(fù)載是用電設(shè)備，是電路中的主要耗電器件。負(fù)載的作用是將電能轉(zhuǎn)換成非電能。

中間環(huán)節(jié)是指電源與負(fù)載之間的部分。一、電路的組成及各部分的作用一、電路的組成及各部分的作用電池?zé)襞軪IRU+_電源

2、電路的工作狀態(tài)

（1）開(kāi)路狀態(tài)（2）斷路狀態(tài)（3）短路狀態(tài)忽略電路元器件的次要因素，將其理想化，并用規(guī)定的電氣圖形符號(hào)表示所組成的電路，稱為電路二、電路的幾個(gè)物理量（1）電流1、電流的概念與分類帶電粒子（電荷）的定向運(yùn)動(dòng)形成電流。直流和交流:方向不變?yōu)橹绷鱅(DC)。方向和大小都變化為交流i(AC)。電流的大小取決于在一定時(shí)間內(nèi)，通過(guò)導(dǎo)體橫截面的電荷量。I＝Q/tI電流強(qiáng)度（A）Q電荷量（C）t時(shí)間（S）二、電路的幾個(gè)物理量2、電流的單位：安培（A）

電流單位換算：1A＝103mA1mA＝103μA，1kA＝103A3、電流的方向

電流的正方向：正電荷運(yùn)動(dòng)的方向?yàn)殡娏鞯恼较?，也叫?shí)際方向。電流的參考方向：人為規(guī)定的電流方向。分析：當(dāng)參考方向與實(shí)際方向相同時(shí)，則I>0

當(dāng)參考方向與實(shí)際方向相反時(shí)，則I<0，負(fù)值表示方向相反而不是負(fù)電流值）1、電動(dòng)勢(shì)的定義電動(dòng)勢(shì)是衡量電源力移動(dòng)電荷做功能力的物理量電動(dòng)勢(shì)：電源力將單位正電荷從電源的負(fù)極移到正極所做的功。

E=W電源力/Q（2）、電動(dòng)勢(shì)2、單位字母符號(hào)：E單位：V（伏）3、電動(dòng)勢(shì)的方向E的方向是從低電位（電源負(fù)極）指向高電位（電源正極）（3）、電壓與電位1、電壓（1）電壓的電壓是衡量電場(chǎng)力作功率領(lǐng)的大小

在電場(chǎng)中，電場(chǎng)力F的將電荷Q由A點(diǎn)移動(dòng)至B點(diǎn).到做的功WAB與電荷的比值。

UAB=WAB/Q

電場(chǎng)力將單位正電荷從電場(chǎng)中的a

點(diǎn)移到b點(diǎn)所做的功，稱其為a、b兩點(diǎn)間的電壓。（2）電壓的方向電壓方向規(guī)定為由高電位指向低電位三種表示法：箭頭表示雙下標(biāo)表示UAB習(xí)慣上把電位降低的方向作為電壓的實(shí)際方向。（3）電壓的單位:

伏特（V）

1V＝103mV

1mV＝103μV1kV＝103V2、電位電位：某點(diǎn)與參考點(diǎn)之間的電壓：用U（或ψ）表示單位V把參考點(diǎn)的位稱為零電位。即如A點(diǎn)參考點(diǎn)則ΨA＝0V）通常選大地為參考點(diǎn)，把大地的電位作為零電位點(diǎn)。任意兩點(diǎn)間的電位差：UAB＝UA-UB

或ΨAB＝ΨA-ΨB

電壓與電位的異同點(diǎn)：電位是某點(diǎn)對(duì)參考點(diǎn)的電壓，電壓是某兩點(diǎn)間的電位差；電位是相對(duì)量，隨參考點(diǎn)的改變而改變，而電壓是絕對(duì)量，不隨參考點(diǎn)的改變而改變。（4）、電阻器1、電阻器的概念電阻器反映導(dǎo)體對(duì)電流起阻礙作用的大小，簡(jiǎn)稱電阻“R”符號(hào)表示。

R＝

L/SL：導(dǎo)體長(zhǎng)度（m）S：橫截面積（MM的平方）

：導(dǎo)體的電阻率（

·M）3、電阻器分類：固定電阻可變電阻碳膜電阻線繞金屬膜電阻2、單位：為歐姆（

）1KΩ=103Ω1MΩ=106Ω4、主要指標(biāo)：標(biāo)稱阻值、承受功率、允許偏差

5、標(biāo)志方法：色環(huán)法、色標(biāo)符號(hào)、方法：棕（偏差）金（倍乘）黃（第三位）紫（第二位）棕（第一位）黑0棕1紅2橙3黃4綠5藍(lán)6紫7灰8白9銀10-2金10-11、部分電路歐姆定律部分電路歐姆定律：（不含電源電路）內(nèi)容：流過(guò)導(dǎo)體的電流與這段導(dǎo)體兩端電壓成正比，與導(dǎo)體的電阻成反比

I=U/R式中R為電阻，單位為歐姆Ω，電阻一定時(shí)，電壓愈高電流愈大；電壓一定，電阻愈大電流就愈小。二、歐姆定律2、全電路歐姆定律全電路歐姆定律（含源電路）內(nèi)容：電路中電流與電源電動(dòng)勢(shì)成正比，與內(nèi)外電阻之和成反比Ｉ＝Ｅ/（Ｒ+ｒ）公式變形：E=IR+Ir=I(R+r)=U=U0分析：由U=E-Ur=E-Ir可知：當(dāng)電阻R為無(wú)窮大，I=0U=E（最高）當(dāng)電阻R變小，I增大U減小當(dāng)電阻R變大，I減小U增大三、電阻的連接1、電阻的串聯(lián)

兩個(gè)或多個(gè)電阻頭尾依次相連，稱為電阻的串聯(lián)。電阻串聯(lián)的特點(diǎn)：

（1）電流相等I＝I1=I2=……＝In；

（2）總電壓等于各個(gè)電壓之和U=U1+U2=IR1+IR2；（3）R=R1+R2---+Rn；總電阻等于各個(gè)電阻之和，（4）串聯(lián)電阻有分壓作用。分壓式：U1=R1U/R1+R2；U2=R2U/R1+R2。2、電阻并聯(lián)兩個(gè)或兩個(gè)以上電阻接在電路中相同的兩點(diǎn)之間，并承受相同的電壓。

電阻并聯(lián)的特點(diǎn)：（1）電壓相同，

U=U1=U2--=Un；（2）總電流等于各個(gè)電流之和，

I=I1+I2---+In；（3）總電阻的倒數(shù)等于各個(gè)電阻倒數(shù)之和。

1/R=1/R1+1/R2---+1/Rn，若只有兩個(gè)電阻并聯(lián)即R=R1并R2=R1R2/R1+R2；（4）電阻并聯(lián)具有分流作用，分流式：

I1=R2I/R1+R2I2=R1I/R1+R2

四、電功與電功率1、電功電能轉(zhuǎn)化為其他形式能的過(guò)程稱為電流做功，簡(jiǎn)稱為電功用字母W表示。

W=UIT

式中：W電功J；U電壓V；I電流A；t時(shí)間SW=I2Rt=U2t/R實(shí)際中：電功的單位常用千瓦·小時(shí)（KW·h），俗稱“度”常生活電能的計(jì)算：3.6×106J=1KW.h=1度四、電功與電功率

有一個(gè)電飯鍋，額定功率為750W，每天使用2小時(shí)；一臺(tái)25吋電視機(jī)，功率為150W，每天使用4小時(shí)；一臺(tái)電冰箱，輸入功率為120W，電冰箱的壓縮機(jī)每天工作8小時(shí)。計(jì)算每月（30天）耗電多少度？解：（0.75kW×2h＋0.15kW×4h＋0.12kW×8h）×30天＝（1.5度＋0.6度＋0.96度）×30

＝91.8度答:每月耗電91.8度【例】2、電功率電流在單位時(shí)間內(nèi)能做的功叫電功率，簡(jiǎn)稱功率用字母P表示，單位：瓦特（W）,mW，KW；

P=W/t=IU=I2R=U2/R式中：P電功率W；U電壓V；I電流A；3、電流的熱效應(yīng)電流通過(guò)導(dǎo)體時(shí)，使導(dǎo)體發(fā)熱的現(xiàn)象叫電流的熱效應(yīng)。焦耳――楞定律

Q=I2Rt=U2t/R=UIt單位：Q-J,I-A,R-Ω,t-S。五、基爾霍夫定律電路中通過(guò)同一電流的每個(gè)分支稱為支路。3條或3條以上支路的連接點(diǎn)稱為節(jié)點(diǎn)。電路中任一閉合的路徑稱為回路。圖示電路有3條支路，2個(gè)節(jié)點(diǎn)，3個(gè)回路。

在任一瞬時(shí)，流入任一節(jié)點(diǎn)的電流之和必定等于從該節(jié)點(diǎn)流出的電流之和。

在任一瞬時(shí)，通過(guò)任一節(jié)點(diǎn)電流的代數(shù)和恒等于零?；鶢柣舴螂娏鞫杀硎鲆换鶢柣舴螂娏鞫杀硎龆杉俣魅牍?jié)點(diǎn)的電流為正，流出節(jié)點(diǎn)的電流為負(fù)；也可以作相反的假定。所有電流均為正?；鶢柣舴螂妷憾杀硎鲆换鶢柣舴螂妷憾杀硎龆?/p>

在任一瞬時(shí)，在任一回路上的電位升之和等于電位降之和。

在任一瞬時(shí)，沿任一回路電壓的代數(shù)和恒等于零。電壓參考方向與回路繞行方向一致時(shí)取正號(hào)，相反時(shí)取負(fù)號(hào)。所有電壓均為正。九、電容器C電極極板介質(zhì)

電容器是用來(lái)儲(chǔ)存電荷的裝置，它由兩塊金屬極板中間夾有絕緣材料構(gòu)成，簡(jiǎn)稱電容。1、電容器的概念電容量：C=Q/U

式中：C電容F；

Q電極上帶的電荷C；

U兩極板間的電壓V；

電容是表示電容器存儲(chǔ)電荷能力的物理量，是固有參數(shù)。有：C=εS/d式中：S平行板電容器的面積，m2；

d極板間的距離m；

ε

介質(zhì)的介電常數(shù)F/m；

電容的單位是：法拉（F）其換算關(guān)系為：1F=106F

1μF=1012pF按結(jié)構(gòu)分：固定電容器、可變電容器半可變電容器按介質(zhì)分：空氣電容器、紙介電容器、云母電容器、電解電容器（有正負(fù)極）2、電容器的種類3、電容器的主要參數(shù)標(biāo)稱電容耐壓值允許誤差4、電容器的串聯(lián)與并聯(lián)特點(diǎn)：①、Q1=Q2=Q3=…=Qn②、U=U1+U2+U3+…+Un③、1/C=1/C1+1/C2+1/C3+…+/Cn

C=C1C2/C1+C2（兩個(gè)電容串聯(lián)）

C=C0/n（容量相等的電容并聯(lián)）

兩個(gè)或兩個(gè)以上的電容器依次相連，只有一條通路的聯(lián)結(jié)方式（中間無(wú)分支的連接方式）

（1）電容器的串聯(lián)特點(diǎn)：①、U=U1=U2=U3=…=Un②、Q=Q1+Q2+Q3+…+Qn③、C=C1+C2+C3+…+Cn

兩個(gè)或兩個(gè)以上的電容器的一端連在電路中的一點(diǎn)，另一端也同時(shí)連在另一點(diǎn)，使各電容器承受相同電壓。（2）電容器的并聯(lián)第二節(jié)、電與磁模塊二、電工基礎(chǔ)知識(shí)一、電磁基本知識(shí)磁體—人們把具有吸引鐵、鎳、鈷等磁物質(zhì)的性質(zhì)稱為磁性。磁體—具有磁性的物體叫作磁體。磁極—磁鐵具有N極S極，同性磁極呼吸排斥，異性慈極互相吸引。磁場(chǎng)—磁體周圍存在的磁力作用的空間稱為磁場(chǎng)，磁場(chǎng)是用磁力線進(jìn)行形象描述，用磁力線的疏密程度描繪磁場(chǎng)的強(qiáng)弱,磁力線向外由N極出發(fā)，經(jīng)外空間進(jìn)入S極，內(nèi)部由S至N，閉合不斷，且不相交，兩磁極同時(shí)存在不可分割。電流與磁場(chǎng)電流周圍存在著磁場(chǎng)，產(chǎn)生磁場(chǎng)的根本原因是電流，磁場(chǎng)總是伴隨著電流而存在，而電流則永遠(yuǎn)被磁場(chǎng)所包圍。螺旋定則通電導(dǎo)線（或線圈）周圍磁場(chǎng)和（磁力線）的關(guān)系，常用右手螺旋定則來(lái)判斷。

單導(dǎo)線通電時(shí)磁場(chǎng)的方向判斷：用右手握緊導(dǎo)線，大拇指伸直，指向電流的方向，四指彎曲所指的方向就是磁場(chǎng)的方向。線圈通電時(shí)磁場(chǎng)的方向判斷：大拇指伸直，其余四指沿著電流方向圍繞線圈，四指彎曲所指的方向就是磁場(chǎng)的方向，大拇指所指就是磁場(chǎng)方向。磁場(chǎng)的基本物理量

1、磁感應(yīng)強(qiáng)度磁感應(yīng)強(qiáng)度是用來(lái)表示磁場(chǎng)中各點(diǎn)磁感應(yīng)的強(qiáng)度和作用力方向的物理量。在磁場(chǎng)中，垂直于該磁場(chǎng)方向單位長(zhǎng)度的載流導(dǎo)體所受到的磁場(chǎng)力F與該導(dǎo)體中電流I及導(dǎo)體長(zhǎng)度l的乘積之比值稱為磁感應(yīng)強(qiáng)度，用“B”表示，單位是特斯拉，簡(jiǎn)稱“特”，用“T”表示.工程上常采用高(Gs)。1Gs=10T。B為矢量，其方向?yàn)樵摯艌?chǎng)中的磁針N極所指的方向。B=F/IL

式中B-----磁感應(yīng)強(qiáng)度，T；F-----通電導(dǎo)體所受到的磁場(chǎng)力，N；I------導(dǎo)體中的電流，A；L-----直導(dǎo)體有效長(zhǎng)度，m；2、磁通磁通是表表征磁場(chǎng)中某一截面上的磁感應(yīng)強(qiáng)弱的物理量，其定義為：與磁感應(yīng)強(qiáng)度方向垂直的某一截面S和磁感應(yīng)強(qiáng)度B的乘積，用字母表示，單位為韋伯（wb）.

Φ=BSΦ----磁通量，wb;B----磁感應(yīng)強(qiáng)度，T；因?yàn)锽=Φ/s，故磁感應(yīng)強(qiáng)度又稱磁通密度。S----與磁感應(yīng)強(qiáng)度方向垂直的某一截面積,m2。

3、磁導(dǎo)率磁導(dǎo)率μ

磁導(dǎo)率是一個(gè)用來(lái)表示磁場(chǎng)媒質(zhì)磁性的物理量,也就是用來(lái)衡量物質(zhì)導(dǎo)磁能力的物理量。真空中的磁導(dǎo)率是一個(gè)常數(shù)，用μ0表示，即

μ0＝4π×10-7H/m

其他任一媒質(zhì)的磁導(dǎo)率與真空的磁導(dǎo)率的比值稱為相對(duì)磁導(dǎo)率，用表示，即

或4、磁場(chǎng)強(qiáng)度磁場(chǎng)強(qiáng)度H：在磁場(chǎng)中，各點(diǎn)磁場(chǎng)強(qiáng)度的大小只與電流的大小和導(dǎo)體的形狀有關(guān)，而與媒質(zhì)的性質(zhì)無(wú)關(guān)。H的方向與B相同，在數(shù)值上：此式H的單位為安／米(A／m)。5、磁路

電流流過(guò)的路徑是電路，同樣，磁通經(jīng)過(guò)的路徑叫做磁路。如圖6-1所示，繞在鐵芯上的線圈產(chǎn)生的磁通在鐵芯中流動(dòng)。

（a）（b）

圖6-1磁路

由于鐵磁性材料具有較高的磁導(dǎo)率，導(dǎo)磁性能好，所以通常利用鐵磁性材料做鐵芯，以使磁通盡可能地集中在鐵芯中。但是，空間內(nèi)仍可能存在磁通，也就是存在漏磁現(xiàn)象。我們把集中在鐵芯內(nèi)的大部分磁通稱為主磁通，不在鐵芯內(nèi)的極小部分磁通稱為漏磁通。由此可見(jiàn)，磁路中的磁通是由主磁通和漏磁通構(gòu)成。I

主磁通

漏磁通鐵心線圈通電線圈的電流是產(chǎn)生磁通的原因，電流越大，磁場(chǎng)越強(qiáng)，磁通也越大。通電線圈的每一匝都要產(chǎn)生磁通，所有磁通合在一起構(gòu)成了磁路中的磁通。線圈的匝數(shù)越多，磁通也就越大。磁通與線圈中的電流強(qiáng)度和線圈的匝數(shù)有密切關(guān)系。通電線圈中的電流與線圈匝數(shù)的乘積被定義為磁動(dòng)勢(shì)（也稱磁通勢(shì)），即：

Em=NI（6-1）電路中往往存在電阻，它對(duì)電流起到阻礙作用。磁路中同樣存在一個(gè)阻礙磁通的物理量，即磁阻。與導(dǎo)體的電阻相似，磁路中磁阻Rm與磁路的長(zhǎng)度l成正比，與磁路的橫截面積S成反比，與構(gòu)成磁路的材料的磁導(dǎo)率μ成反比，可利用下面的公式6-2描述：

Rm=l/μS

（6-2）由上面式子可以得出：若磁導(dǎo)率μ以H/m的單位，長(zhǎng)度l和截面積分別以m和m2為單位，則磁阻的單位為1/亨（H-1）二、鐵磁性材料鐵磁材料：含有鐵、鈷、鎳及其合金的材料稱為鐵磁材料。鐵磁材料具有很強(qiáng)的磁化特性。磁化：鐵磁性材料在外加磁場(chǎng)作用下，其內(nèi)部分子磁矩有秩序地排列，從而顯示出磁性的現(xiàn)象。主要性質(zhì)：鐵磁材料在外加磁場(chǎng)的作用下能產(chǎn)生遠(yuǎn)大于外加磁場(chǎng)的附加磁場(chǎng)，利用鐵磁材料的這個(gè)特性，使用鐵磁材料做成鐵心，可以用較小的電流來(lái)產(chǎn)生較強(qiáng)的磁場(chǎng)。1、鐵磁性物質(zhì)的磁化

當(dāng)把一根鐵棒插入通有電流的線圈時(shí)，可以發(fā)現(xiàn)鐵棒能夠吸引鐵屑，這是由于鐵棒被磁化的緣故。所謂磁化是指使原來(lái)沒(méi)有磁性的物質(zhì)具有磁性的過(guò)程。只有鐵磁性物質(zhì)能夠被磁化，非鐵磁性物質(zhì)不能被磁化。鐵磁性物質(zhì)能夠被磁化的主要原因是其內(nèi)部存在大量的磁性小區(qū)域，即磁疇。在無(wú)外磁場(chǎng)作用時(shí)，鐵磁物質(zhì)中磁疇的排列雜亂無(wú)章，磁性相互抵消，物質(zhì)對(duì)外界并不顯磁性。但是，在外磁場(chǎng)作用下，磁疇將沿著磁場(chǎng)的方向排列，從而產(chǎn)生附加磁場(chǎng)，如圖6-11所示。附加磁場(chǎng)與外磁場(chǎng)疊加在一起，使得總磁場(chǎng)增強(qiáng)。有些鐵磁性物質(zhì)在去掉外磁場(chǎng)后對(duì)外仍顯磁性，于是它們變成了永久磁鐵。

（a）（b）

圖6-11鐵磁性物質(zhì)的磁疇

2、磁化曲線鐵磁性物質(zhì)在外磁場(chǎng)作用下，其內(nèi)部將產(chǎn)生磁場(chǎng)。表征鐵磁性物質(zhì)內(nèi)磁感應(yīng)強(qiáng)度B隨外磁場(chǎng)強(qiáng)度H變化的曲線，稱為磁化曲線，也稱為B-H曲線。如果鐵磁性物質(zhì)從完全無(wú)磁的狀態(tài)進(jìn)行磁化所得到的磁化曲線稱為起始磁化曲線。磁化曲線是非線性的。起始磁化曲線應(yīng)經(jīng)過(guò)坐標(biāo)原點(diǎn)，如圖6-12所示。圖6-12鐵磁性物質(zhì)的磁化曲線在磁化曲線起始的Oa段，曲線上升緩慢，這是由于鐵磁物質(zhì)內(nèi)部磁疇的慣性造成的，這個(gè)階段稱為起始磁化階段。隨著H的增大，B也增大，磁化曲線中ab段的變化接近于直線，這是由于大量的磁疇在外磁場(chǎng)作用下沿著磁場(chǎng)的方向排列，附加磁場(chǎng)增強(qiáng)。然后，在bc段，隨著H的增大，B也增大，但增大的速度變慢，這是由于鐵磁性物質(zhì)內(nèi)部只剩下了少數(shù)的磁疇。最后，在cd段，由于鐵磁性物質(zhì)幾乎全部被磁化，繼續(xù)增大H，B幾乎沒(méi)有變化，即B達(dá)到了飽和值。不同的鐵磁性物質(zhì)具有不同的磁化曲線。

三、磁滯回線上面介紹的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)時(shí)的磁化過(guò)程。但是，在實(shí)際使用中，許多鐵磁性材料往往工作在大小和方向交替變化的磁場(chǎng)中，這時(shí)由于鐵磁性物質(zhì)具有滯后效應(yīng)和粘滯性，使得B的值不僅與相應(yīng)的H有關(guān)，還與物質(zhì)之前的磁化狀態(tài)有關(guān)。實(shí)驗(yàn)表明，如果B達(dá)到飽和值后，逐漸減小H，這時(shí)B并不是沿著圖6-12中的磁化曲線減小，而是沿著另一條曲線下降，如圖6-13所示的de段。當(dāng)H減小至零時(shí)，B的值不是零，而是Br，Br稱為剩磁。圖6-13磁滯回線為了消除剩磁，必須施加反向的磁場(chǎng)。當(dāng)反向磁場(chǎng)由零增大到Hc時(shí)，B的值為零。Hc稱為矯頑力，它反映了鐵磁性物質(zhì)保持剩磁的能力。繼續(xù)增大反向磁場(chǎng)，B的值將從零變?yōu)樨?fù)值，即B的方向發(fā)生改變，鐵磁性物質(zhì)被反向磁化。反向磁化使B達(dá)到飽和值后，減小反向磁場(chǎng)，磁化曲線將沿gk段變化，在k點(diǎn)處H為零。繼續(xù)增大正向磁場(chǎng)，磁化曲線將沿khd變化。從磁化的整個(gè)過(guò)程可以看出，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。磁化過(guò)程所形成的閉合的、對(duì)稱于原點(diǎn)的曲線defgkhd，稱為磁滯回線。三、磁場(chǎng)對(duì)電流的作用思考：1、若把通電導(dǎo)體放入磁場(chǎng)中，它會(huì)受到力的作用嗎？

2、若把通電線圈放入磁場(chǎng)中，將會(huì)怎樣？猜想并說(shuō)明理由。通電導(dǎo)體在磁場(chǎng)中的受力方向與什么因素有關(guān)？-----通電導(dǎo)體在磁場(chǎng)中的受力方向與磁場(chǎng)的方向和電流的方向有關(guān)。

通電導(dǎo)體在磁場(chǎng)中的受力的大小與

什么因素有關(guān)？-----F=BLVsinα左手定則：左手定則：左手平展，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)。把左手放入磁場(chǎng)中，讓磁感線垂直穿入手心，四指指向電流方向，則大拇指的方向就是導(dǎo)體受力的方向。

左手定則：左手定則仍然可用于發(fā)電機(jī)的場(chǎng)景，因閉合電路中部分導(dǎo)體作切割磁感線運(yùn)動(dòng)，產(chǎn)生感應(yīng)電流，所以在判斷感應(yīng)電流方向時(shí)，左手平展，手心對(duì)準(zhǔn)N極，大拇指與并在一起的四指垂直，則大拇指為切割磁感線方向，而四指為產(chǎn)生的感應(yīng)電流方向了。

三、磁場(chǎng)對(duì)電流的作用若把通電線圈放入磁場(chǎng)中，各邊將同樣受到力的作用，作用合力將受到一個(gè)力矩的作用，從而使線圈旋轉(zhuǎn)。---------電動(dòng)機(jī)的基本原理。四、電磁感應(yīng)案例3．2

現(xiàn)代社會(huì)，工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和日常生活中，我們都離不開(kāi)電能，而我們使用的電能是如何產(chǎn)生的？交流發(fā)電機(jī)是電能生產(chǎn)的關(guān)鍵部件，而交流發(fā)電機(jī)就是利用電磁感應(yīng)原理來(lái)發(fā)出交流電的。1．電磁感應(yīng)現(xiàn)象在如圖3．5（a）所示的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，放置一根導(dǎo)線AB，導(dǎo)線AB的兩端分別與靈敏電流計(jì)的兩個(gè)接線柱相連接，形成閉合回路。當(dāng)導(dǎo)線AB在磁場(chǎng)中垂直磁感線方向運(yùn)動(dòng)時(shí)，電流計(jì)指針發(fā)生偏轉(zhuǎn)，表明由感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)產(chǎn)生了電流。如圖3．5（b）所示，將磁鐵插入線圈，或從線圈抽出時(shí)，同樣也會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電流。也就是說(shuō)，只要與導(dǎo)線或線圈交鏈的磁通發(fā)生變化（包括方向、大小的變化），就會(huì)在導(dǎo)線或線圈中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，當(dāng)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)與外電路相接，形成閉合回路時(shí)，回路中就有電流通過(guò)。這種現(xiàn)象稱為電磁感應(yīng)。2．感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)

如果導(dǎo)線在磁場(chǎng)中，做切割磁感線運(yùn)動(dòng)時(shí)，就會(huì)在導(dǎo)線中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)。其大小為

當(dāng)導(dǎo)線運(yùn)動(dòng)方向與與導(dǎo)線本身垂直，而與磁感線方向成角時(shí)，導(dǎo)線切割磁感線產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小為：

感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的方向可用右手定則判定：伸開(kāi)右手，讓拇指與其余四指垂直，讓磁感線垂直穿過(guò)手心，拇指指向?qū)w的運(yùn)動(dòng)方向，四指所指的就是感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的方向。如圖3．6（a）所示。

圖3．5電磁感應(yīng)實(shí)驗(yàn)

將磁鐵插入線圈，或從線圈抽出時(shí)，導(dǎo)致磁通的大小發(fā)生變化，根據(jù)法拉第定律：當(dāng)與線圈交鏈的磁場(chǎng)發(fā)生變化時(shí)，線圈中將產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小與線圈交鏈的磁通變化率成正比。感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小為[e是感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，單位為伏（V）。]如果線圈有N匝，而且磁通全部穿過(guò)N匝線圈，則與線圈相交鏈的總磁通為，稱為磁鏈，用“”表示，單位還是。則線圈的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為

感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的方向與其產(chǎn)生的感應(yīng)電流方向相同。3．感應(yīng)電流

當(dāng)導(dǎo)體在磁場(chǎng)中切割磁感線運(yùn)動(dòng)時(shí)，在導(dǎo)體中產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，如果導(dǎo)體與外電路形成閉合回路，就會(huì)在閉合回路中產(chǎn)生感應(yīng)電流，感應(yīng)電流的方向與感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的方向相同，也可用右手定則來(lái)判定：感應(yīng)電流產(chǎn)生的磁通總是阻礙原磁通的變化。圖3．6感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)、感應(yīng)電流方向的判斷例3．2在一個(gè)的勻強(qiáng)磁場(chǎng)里，放一個(gè)面積為的線圈，其匝數(shù)為500匝。在0.1s內(nèi)，把線圈從平行于磁感線的方向轉(zhuǎn)過(guò)，變成與磁感線方向垂直。求感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的平均值。

解：在時(shí)間0.1s里，線圈轉(zhuǎn)過(guò)，穿過(guò)它的磁通是從0變成：在這段時(shí)間內(nèi)，磁通量的平均變化率：

圖3．7如圖3．6所示，將磁鐵插入線圈，或從線圈抽出時(shí)，線圈中將產(chǎn)生感應(yīng)電流，而感應(yīng)電流產(chǎn)生的磁通總是阻礙線圈中原磁通的變化。例3．1

在圖3．7中，設(shè)勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度為0．1T，切割磁感線的導(dǎo)線長(zhǎng)度為40cm，向右勻速運(yùn)動(dòng)的速度為5m/s，整個(gè)線框的電阻為0．5，求：（1）感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小（2）感應(yīng)電流的大小和方向解：（1）線圈中的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為（2）線圈中的感應(yīng)電流為利用楞次定律或右手定則，可以確定出線圈中感應(yīng)電流的方向是沿abcd方向。

根據(jù)電磁感應(yīng)定律：例3．3

如果將一個(gè)線圈按圖3．8所示，放置在磁鐵中，讓其在磁場(chǎng)中作切割磁力線運(yùn)動(dòng)，試判斷線圈中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的方向。并分析由此可以得出什么結(jié)論？解：根據(jù)右手定則判斷感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的方向，如圖示。若將線圈中的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)從線圈兩端引出，我們便獲得了一個(gè)交變的電壓，這就是發(fā)電機(jī)的原理。圖3.8五、自感、互感1、自感自感現(xiàn)象：

合上開(kāi)關(guān)，HL2比HL1亮的慢07:2968

斷開(kāi)開(kāi)關(guān)，燈泡閃亮一下才熄滅自感現(xiàn)象：07:2969 當(dāng)線圈中的電流發(fā)生變化時(shí)，線圈中就會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，這個(gè)電動(dòng)勢(shì)總是阻礙線圈中原來(lái)電流的變化。 這種由于流過(guò)線圈本身的電流發(fā)生變化而引起的電磁感應(yīng)現(xiàn)象稱為自感現(xiàn)象，簡(jiǎn)稱自感。

在自感現(xiàn)象中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)稱為自感電動(dòng)勢(shì)，用eL表示，自感電流用iL表示。07:2970自感系數(shù)：

自感電流產(chǎn)生的磁通稱為自感磁通。 一個(gè)線圈中通過(guò)單位電流所產(chǎn)生的自感磁通稱為自感系數(shù)（簡(jiǎn)稱電感），用L表示，即

L的單位是亨利，用H表示。常采用較小的單位有毫亨(mH)和微亨（μH）。07:2971

線圈的電感是由線圈本身的特性決定的。線圈越長(zhǎng)，單位長(zhǎng)度上的匝數(shù)越多，截面積越大，電感就越大。有鐵心的線圈，其電感要比空心線圈的電感大得多。

有鐵心的線圈，其電感也不是一個(gè)常數(shù)，稱為非線性電感。電感為常數(shù)的線圈稱為線性電感。空心線圈當(dāng)其結(jié)構(gòu)一定時(shí)，可近似地看成線性電感。07:2972

自感既有利又有弊。例如日光燈（熒光燈）是利用鎮(zhèn)流器中的自感電動(dòng)勢(shì)來(lái)點(diǎn)燃燈管的；含有電感元件的電路被切斷的瞬間，因電感兩端的自感電動(dòng)勢(shì)很高，在開(kāi)關(guān)刀口的斷開(kāi)處會(huì)產(chǎn)生電弧，容易燒壞刀口觸點(diǎn)和發(fā)生短路，這都要盡量避免。

避免方法：在開(kāi)關(guān)或電感兩端并接一適當(dāng)電阻或電容，或先將電阻和電容串接后接到電感兩端；在含有大電感的電路中的開(kāi)關(guān)加上滅弧裝置。

07:29732、互感

互感現(xiàn)象和互感電動(dòng)勢(shì)

在開(kāi)關(guān)SA閉合或斷開(kāi)瞬間以及改變RP的阻值，檢流計(jì)的指針都會(huì)發(fā)生偏轉(zhuǎn)。07:2974

圖中1、4、5就是一組同名端。

SA閉合瞬間，A線圈有電流i從1端流進(jìn)，根據(jù)楞次定律，在A線圈兩端產(chǎn)生自感電動(dòng)勢(shì)，極性為左正右負(fù)。利用同名端可確定B線圈的4端和C線圈的5端皆為互感電動(dòng)勢(shì)的正端。第三節(jié)正弦交流電路模塊二、電工基礎(chǔ)知識(shí)一、正弦交流電的基本概念ti

如果在電路中電動(dòng)勢(shì)的大小與方向均隨時(shí)間按正弦規(guī)律變化，由此產(chǎn)生的電流、電壓大小和方向也是正弦的，這樣的電路稱為正弦交流電路。

交流電是指大小和方向隨時(shí)間作周期性變化的電動(dòng)勢(shì)（電壓或電流）。1、正弦交流電的定義3、正弦交流電的三要素2、正弦交流電的產(chǎn)生FFNSIIe=Emsinωt在兩磁極中間，放一個(gè)線圈，讓線圈以

的速度順時(shí)針旋轉(zhuǎn)，根據(jù)右手定則可知，線圈中產(chǎn)生感應(yīng)電流。合理設(shè)計(jì)磁極形狀，使磁通按正弦規(guī)律分布，線圈兩端便可得到單相交流電動(dòng)勢(shì)。

i最大值角頻率（弧度/秒）初相位三要素:最大值電量名稱必須大寫,下標(biāo)加m。如：Um、Im用小寫字母表示交流瞬時(shí)值，如u、i有效值電量必須大寫，如：U、I有效值概念交流電流i通過(guò)電阻R在一個(gè)周期T內(nèi)產(chǎn)生的熱量與一直流電流I通過(guò)同一電阻在同一時(shí)間T內(nèi)產(chǎn)生的熱量相等，則稱I的數(shù)值為i的有效值（1）瞬時(shí)值、最大值、有效值

在工程應(yīng)用中常用有效值表示幅度。常用交流電表指示的電壓、電流讀數(shù)，就是被測(cè)物理量的有效值。標(biāo)準(zhǔn)電壓220V，也是指供電電壓的有效值。問(wèn)題與討論

電器~220V最高耐壓

=300V

若購(gòu)得一臺(tái)耐壓為

300V的電器，是否可用于

220V的線路上?

該用電器最高耐壓低于電源電壓的最大值，所以不能用。有效值

U=220V

最大值

Um

=220V=311V

電源電壓

已知我國(guó)的交流電

f＝50Hz,試求T和ω

。【例3.1】（2）周期、頻率、角頻率①周期

T：變化一周所需的時(shí)間

單位：秒，毫秒。③角頻率

ω：每秒變化的弧度

單位：弧度/秒。②頻率

f：每秒變化的次數(shù)

單位：赫茲，千赫茲。iTf=1/Tω=2∏/T=2∏ft=0

時(shí)的相位，稱為初相位或初相角（φ）。（ωt+φ）正弦波的相位角或相位

兩個(gè)同頻率正弦量間的初相之差稱相位差（φ2-φ1）

（2）相位、初相位、相位差e=Emsin（ωt+φ）

同相位落后于相位領(lǐng)先超前于相位落后

相量

波形圖i（3）正弦波的表示方法

瞬時(shí)值表達(dá)式必須小寫u=Umsinωt二、單相正弦交流電路1.純電阻電路交流負(fù)載中只有電阻的交流電路。如電爐、白熾燈等。uiRωtuiUI（1）電壓與電流的關(guān)系設(shè)：uR=URmsinωt

則有：i=uR/R=(URm/R)sinωt=Imsinωt在純電阻電路中，電流i和電壓uR是同頻率、同相位的正弦量。電壓與電流最大值的關(guān)系：Im=URm/R電壓與電流有效