电工基础 ppt课件.ppt

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1、,电工基础,第一章 电路基础知识,第二章 直流电路,第三章 电容器,第四章 磁场与电磁感应,第五章 单相交流电路,第六章 三相交流电路,目 录,第一章 电路基础知识,1.1 电流和电压,高水位,水位差,水泵,水流,电动势的单位：伏 特(V)电动势的实际方向：负极 正极,电 动 势,电动势的大小在数值上等于电源两端的开路电压.,理想电压源:E=U,如何测出电动势的大小?,非理想电压源:EU,A,O,E=UAO,1.2 电阻 R,1 兆欧=103 千欧=106 欧姆 1 M=103 K=106,对于一段材质和粗细都均匀的导体来说，在一定温度下：,1.3 欧姆定律,U-(V)R-()I-(A),一、

2、部分电路欧姆定律,二、全 电 路 欧 姆 定 律,I,R,电功率,1.4 电工和电功率,电功,单位：焦耳 千瓦时,单位：瓦特,第二章 直流电路,2.1 串联电路,2.2 并联电路,2.3 混联电路,2.4 直流电桥,简单电路,复杂电路,2.5 基尔霍夫定律,一、基尔霍夫第一定律,A,I2,I5,I4,I1+I3=I2+I4+I5,I流入=I流出,I1+(-I2)+I3+(-I4)+(-I5)=0,I=0,移项得,基尔霍夫电流定律仅仅适用于节点吗？,基尔霍夫电流定律的推广于任意假定的封闭面，将闭合面视为一个节点，称为广义节点,Ib+Ic=Ie,再来看一个电路：,I1,I2,I3,S,I1+I2=

3、I3,i1+i2=i4+i6,i=0,i=0,基尔霍夫第一定律的推广举例：,（二）基尔霍夫第二定律（回路电压定律）,内容：对任一回路，沿任一方向绕行一周，各 电源电动势的代数和等于各电阻电压降 的代数和。E IR 或 E U,-E2,E1,=,IR1,+IR2,推广：假想回路,A,B,R,E,UAB,E,=,I,IR,UAB,+,UAB,E,IR,=,在多个电源同时作用的线性电路中，任何支路的电流或任意两点间的电压，都是各个电源单独作用时所得结果的代数和。,概念:,2.6 叠加原理,（电路参数不随电压、电流的变化而改变）,+,叠加原理,“恒压源不起作用”或“令其等于0”，即是将此恒压源去掉，代

4、之以导线连接。,用迭加原理求：I=?,I=2A,I=-1A,I=I+I=1A,“恒流源不起作用”或“令其等于0”，即是将此恒流源去掉，使电路开路。,应用叠加定理要注意的问题,1.叠加定理只适用于线性电路。,4.迭加原理只能用于电压或电流的计算，不能用来 求功率，即功率不能叠加。如：,I3,R3,2.7 电压源与电流源的等效变换,自学,2.8 戴维南定理,如果一个复杂电路，只要求某一支路的电流，,可以先把待求支路移开，而把其余部分等效为一个电压源,戴维南定理,对外电路来说，任何一个线性有源二端网络，均可以用一个等效电压源来等效代替，电压源电动势等于二端网络的开路电压UOC，其内阻等于有源二端网络

5、内所有电源不起作用时，网络两端的等效电阻Rab。,内容：,“等效”是指对端口外等效，即R两端的电压和流过R的电流不变。,注意：,未知数：各支路电流,解题思路：根据基尔霍夫定律，列节点电流 和回路电压方程，然后联立求解。,支路电流法小结,解题步骤,结论与引申,1,2,对每一支路假设一未知电流,1.假设未知数时，正方向可任意选择。,对每个节点有,1.未知数=B，,4,解联立方程组,对每个回路有,根据未知数的正负决定电流的实际方向。,3,列电流方程：,列电压方程：,2.原则上，有B个支路就设B个未知数。,（恒流源支路除外）,例外？,(N-1),2.独立回路的选择：,已有(N-1)个节点方程，,需补足

6、 B-（N-1）个方程。,一般按网孔选择,支路电流法的优缺点,优点：支路电流法是电路分析中最基本的 方法之一。只要根据基尔霍夫定律 欧姆定律列方程，就能得出结果。,缺点：电路中支路数多时，所需方程的个 数较多，求解不方便。,支路数 B=4须列4个方程式,电工基础,第二节 磁场及电磁感应,4.1 磁 场,4.2 磁场的主要物理量,(1)直线电流的磁场,【右手螺旋定则】,(2)、环形电流产生的磁场,【右手螺旋定则】,(3)、通电线圈产生的磁场,【右手螺旋定则】,磁通,4.3 磁场对电流的作用,1电磁力的大小,F=B I,磁场强弱,电流大小,有效长度,B-均匀磁场的磁感应强度(特斯拉T)I-导线中的

7、电流强度(安)L-导线在磁场中的有效长度(米)F-导线受到的电磁力(牛),实验还得出:当导体垂直与磁场方向放置时,受电磁力最大；当导体与磁场平行放置时,导线不受力；当导体与磁场方向夹角，导线受力大小介于0与最大值之间。,F=B Isin,内容:伸出左手,拇指与其余四指垂直，磁力线垂直穿过掌心，四指指示电流方向，则拇指的指向就是通电导线受力的方向,i,F,2 受力方向:电动机左手定则,例：试用左手定则解释两根平行载流直导线间的相互作用力。,结论：如果两根载流导体电流方向相同，相互吸引，反之则排斥。,右手螺旋定则,左手定则,磁,动,电,生,N,S,总结,磁化,互感,电？,涡流,自感,钳表,钳形电流

8、表,磁滞损耗,二、电磁感应,变化的磁场在导体或线圈中产生电动势的现象叫电磁感应现象。,动磁生电,自感,电流变化闭合断开,内容：线圈中产生感应电动势的大小 与磁通量变化率成正比。,1、法拉第电磁感应定律,2、楞次定律,判断穿过线圈磁通变化产生感应电动势及感应电流的方向.,俄国物理学家楞次经过大量的实验,于1834年发现的!,楞次定律内容:,在线圈中产生的感应电动势总是使它所产生的感应电流的磁通 阻碍 原有磁通的变化,感应电流磁通,感应电流的磁通 阻碍 原磁通的变化,原磁通增加,感应磁通与之方向 相反,原磁通增加,原磁通减少,感应电流磁通,原磁通减少,感应磁通与之方向相同,感应电流的磁通 阻碍 原

9、磁通的变化,判断感应电动势（感应电流）方向的具体方法：,1、先确定原磁通方向及其变化趋势(是增加还是减少)；2、根据楞次定律确定感应磁通方向 如果原磁通的趋势是增加,则感应磁通与原有磁通方向相反；反之，原有磁通的变化趋势是减少，则感应磁通与原有磁通方向相同。3、根据感应磁通方向，应用右手螺旋定则确定感应电流及感应电动势方向。,+,-,注意：判断时必须把产生感应电动势的线圈或导体看做是电源。,动磁生电,切割磁力线,磁通变化,动磁生电,旋转电枢式发电机,切割磁力线,磁通变化,动磁生电,旋转磁极式发电机,直导体中产生的感应电动势的大小,e=B sin,em=B,切割方向与磁力线的夹角,切割快慢,有效

10、长度,磁场强弱,当=0时，导体运动方向与磁力线平行，则e=0 当=90时，导体垂直于磁力线运动，则e=Blv(最大),导体切割磁力线产生的感应电动势方向 右手定则,e,i,+,-,内容:伸出右手,拇指与其余四指垂直，磁力线垂直穿过掌心，拇指指示导体切割磁力线的方向，则其余四指的指向就是感应电动势的方向,同名端,应 用,感应电流是从3还是4流出？,电流从哪端流出来很重要吗？,由同一电流感应的电动势，极性始终保持一致的端子为同名端。,1和3称为同名端,结论：电流从一个同名端流入，必定从另一个同名端流出。,表示方法：,涡流,应 用,在交变磁场作用下，整块铁芯中产生的旋涡状感应电流称为涡流。,涡 流

11、的 害 处,铁芯发热,线圈绝缘,削弱原磁场,请观看,请思考,电动机首尾端测试方法,4.8磁路,磁通(磁力线)集中通过的闭合路径叫磁路。,一、磁路的概念,磁路按结构分为：无分支磁路 和 有分支磁路,对称分支磁路 和 不对称有分支磁路,二、磁路的欧姆定律,1磁动势即 Fm=NI磁动势Em的单位是安培(A)。,2磁阻 磁通通过磁路时所受到的阻碍作用，用Rm表示。,注:由于磁导率 不是常数，所以Rm也不是常数。,3磁路欧姆定律,(1)磁路欧姆定律通过磁路的磁通与磁动势成正比，与磁阻成反比，即,上式与电路的欧姆定律相似，磁通 对应于电流I，磁动势Em对应于电动势E，磁阻Rm对应于电阻R。因此，这一关系称为磁路欧姆定律。,表列出了电路与磁路对应的物理量及其关系式。,因为磁导率不是常数,所以磁路欧姆定律一般只做定性分析，不宜在磁路中用来计算.,电路断开时,电动势依然存在;,磁路与电路的区别:,磁路是没有开路状态的,也不能有开路状态,因为磁力线是不可能中断的闭合曲线.,