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1、电缆学习课件第一章 电工基础知识 第一节 直流电路及基本物理量 掌握直流电路的基本物理量及其相互关系 一、直流电路 1、直流电路:电流的大小及方向都不随时间变化的电路。 2、交流电路:电流的大小及方向随时间变化的电路。 例题1:电路中,电流的大小和方向都不随时间变化的电路,称为。 A. 稳态电路 B. 直流电路 C. 交流电路 例题2:电路中,电流的方向随时间变化的电路,称为交流电路。 例题3:电路中,电流的大小不随时间变化的电路,称为直流电路。 例题4: 根据电路中电流的流通方向不同,可分为直流电路和交流电路。P3 例题5: 电路中,电流的大小和方向的电路,称为交流电路。P3 A.随时间变化
2、 B. 不随时间变化 C.随磁路变化 D.随频率变化 3、电路的三个基本组成部分:电源、负载、中间环节。 例题1:电路包含电源、( C )三个基本组成部分。 A. 开关和负载 B. 导线和中间环节 C. 负载和中间环节 例题2: 在电路中,最简单的中间环节是。P4 A. 负载 B.导线 C. 开关 D. 电源 4、电流在外电路、电源内部的方向 例题1:电流在外电路中从电源的正极流向负极,在电源内部。P4 A. 从电源的负极流向正极 B. 从负载的正极流向负极 C. 从电源的正极流向负极。 二、电流 1、直流电流:电流的方向和大小不随时间变化的电流,用I表示。习惯上把正电荷运动的方向规定为电流的
3、实际方向,在导体中,电流的实际方向与电子移动的方向相反。 2、电流强度:单位时间内通过导体横截面的电量。 I=Q/t 式中:I-电流强度,A;Q-电量,C;t-时间,s。 例题1:衡量电流大小、强弱的物理量称为电流强度,用I表示。P5 3、电流密度:流过导体单位截面的电流,用J表示。 J=I/S 式中:J电流密度,A/m;I-电流强度,A;S-与导体中电流相垂直的横截面积, m。 三、电阻与电导 1、电阻:导体对电流呈现的阻碍作用称为电阻,用R表示,电阻的单位是欧姆。电阻与导体长度L成正比,而与导体截面积S成反比。 例题1:某长度的平方毫米铜线的电阻为3.4欧,若同长度的平方毫米的同种铜线,其
4、电阻值为。 A. 0.85欧 B. 1.7欧 C. 5.1欧 D. 6.8欧 例题2:导体电阻的大小与导体的长度成正比,与横截面积成反比,并与材料的性质相关。 第1页/共39页 2、电导:电阻的倒数称为电导,用G表示,单位为S(西门子)。导体的电阻越大,电导越小。 3、电阻与温度的关系 四、电动势与电压 1、电动势:表征电源中外力将化学能、机械能、磁能等非电形式的能量,转变为电能时做功的能力。在直流电路中,电动势用E表示,单位为V。 1.1 电动势的大小,等于外力克服电场力把单位正电荷在电源内部从负极移动到正极所做的功。 1.2 电源端电压表示电场力在外电路将正电荷由高电位移向低电位时所做的功
5、。 1.3 电动势的方向从负极指向正极,与电源内的电流方向相同。 1.4 电源的正极电位高,负极的电位低。 1.5 电源的电动势E是一个定值,与外电路的负载大小无关 1.6 电源电动势等于内电压降和外电压降之和,即E=IR0+U。 1.7 电源的端电压为U=E-IR0 例题1:以下有关电源电动势的说法正确的有。 A. 在电源内部,电动势的方向与电源内电流的方向相反 B. 电源的电动势是一个定值,与外电路的负载大小无关 C. 在电源内部,电动势的方向与电源内电流的方向相同 D. 电源的电动势是与外电路的负载大小相关 例题2:电源负极的电位。 A. 高 B.低 C.不确定 例题3:电流在外电路中从
6、电源的正极流向负极,在电源内部。 A. 从电源的负极流向正极 B. 从负载的正极流向负极 C. 从电源的正极流向负极 例题4:电动势的大小等于外力克服电场力把单位正电荷在电源内部从正极移到负极所做的功。P9 例题5:以下有关电源端电压的说法正确的有。P9 A. 电源端电压表示电场力在外电路将单位正电荷由低电位移向高电位时所做的功 B. 当电路断开时,电源端电压在数值上小于电源电动势 C. 电源端电压表示电场力在外电路将单位正电荷由高电位移向低电位时所做的功 D. 当电路断开时,电源端电压在数值上等于电源电动势 例题6:已知电源电源内阻为4欧姆,线路和负载总电阻为10欧姆,电路电流为5安,则电源
7、端电压为。P10 A.20伏 B.50伏 C. 70伏 五、欧姆定律 1、部分定路欧姆定律:当电阻一定时,通过电阻的电流与电阻两端的电压成正比;若电压一定,则通过电阻的电流与电阻成反比。 I=U/R 式中:I- 通过电阻的电流,A;R电阻,欧姆;U-电阻两端的电压,V。 例题1:已知一部分电路的端电压为12伏,电流为2安,则电路电阻为。 A. 0.16欧姆 B.6欧姆 C. 24欧姆 第2页/共39页 例题2:部分电路欧姆定律表明,当电阻一定时,通过电阻的电流与电阻两端的电压成正比。 2、全电路欧姆定律:在闭合电路中,电流的大小与电源的电动势成正比,而与整个电路的电阻成反比。 例题1:全电路欧
8、姆定律表明, 在闭合回路中,电流的大小与电源电动势成正比,与整个电路的电阻成正比。 例题2:以下有关全电路欧姆定律的说法正确的有。P10 A. 它用于分析回路电流与电源电动势的关系 B. 当电源电动势为E,电源内阻为r0,线路和负载总电阻为R时,全电路欧姆定律的数学表达式是 C. 它用于分析通过电阻的电流与端电压的关系 D当电源电动势为E,电源内阻为r0,线路和负载总电阻为R时,全电路欧姆定律的数学表达式是 六、电功率和电能 1、电功率:表示单位时间电能的变化,简称功率,用P表示,单位为W。 1.1 电路的功率: P=U*I 式中:U-该段电路的电压,V;I-通过该段电路的电流,A。 1.2
9、电源电动势的功率:PE=IE。 1.3 电阻R消耗的功率:PR=UI=U2/R=I2R,当I一定时,电功率P和电阻成正比;当电压一定时,电功率P和电阻成反比。 例题1: 一段电路两端的电压为U,通过该段电路的电流为I,则该段电路的电功率P等于。 A. P=UI B. P=UI2 C. P=U / I 例题2:以下有关直流电路电功率的说法正确的有。 A. 当电阻R两端的电压U一定时,电阻R消耗的电功率P与电阻R的大小成反比 B. 当电阻R两端的电压U一定时,电阻R消耗的电功率P与电阻R的大小成正比 C. 当通过电阻R的电流I一定时,电阻R消耗的电功率P与电阻R的大小成反比 D. 当通过电阻R的电
10、流I一定时,电阻R消耗的电功率P与电阻R的大小成正比 例题3:以下有关负载电功率的说法正确的有。 A. 负载的电功率表示负载在单位时间消耗的电能 B. 负载的电功率表示负载在单位时间产生的电能 C.负载功率P与其通电时间t的乘积称为负载消耗的电能 D. 负载功率P与其通过电流I的乘积称为负载消耗的电能 2、电能:设备消耗的电能为功率P与其通电时间t的乘积,即W=P*t=UIt。电源的功率是单位时间产生的电能;负载的功率是单位时间消耗的电能。 例题1:负载的电功率表示负载电能。 A. 在单位时间消耗的 B. 在单位时间产生的 C. 在任意时间产生的 例题2:有一额定值为220V、1500W的电阻
11、炉,接在220V的交流电源上,则电阻炉被连续使用4个小时所消耗的电能为P12 A. 3度 B. 4.5度 C. 6度 七、电阻的串联、并联和混联 第3页/共39页 1、电阻的串联:将两个以上的电阻,一个接一个的顺序相连起来,称为电阻的串联。 1.1 串联电路中,电路的端电压U等于各电阻两端电压之和。 1.2 串联电路中,流过各电阻上的电流相等。 1.3 串联的总电阻等于串联各电阻之和。 1.4 串联电路的功率等于串联电路中各电阻的功率之和。 例题1:在电路中,将两个及以上的电阻,一个接一个的顺序联接起来,称为电阻的。P13 A. 混联 B. 串联 C. 并联 例题2:在多个电阻串联构成的电路中
12、,以下说法正确的有。 A.各电阻端电压大于电路端电压 B.电路的端电压U等于各串联电阻端电压的之和 C.电路总电阻等于各串联电阻之和 D.各串联电阻电流相等,电路电流等于各电阻电流之和 2、电阻的并联:将两个或两个以上的电阻的一端全部连接在一点a上,而另一端全部连接在另一点b上,这样的连接叫电阻的并联。 2.1 并联电阻两端的电压相同。 2.2 并联电路中,总电流等于各分支电流之和。 2.3 并联电阻的等值电阻的倒数,等于各并联电阻的倒数之和。 2.4 两个阻值相等的电阻组成的并联电路的总电阻值,等于其任一支路电阻的数值除以2. 2.5 如果是N个相等的电阻RN并联时,它的总电阻为任一支路电阻
13、的数值除以并联支路数N,即R=RN/N 例题1:在电阻并联的电路中,电路的端电压U等于各并联电阻的端电压之和。P15 例题2:两个及多个阻值相等的电阻并联,其等效电阻各并联支路的电阻值。P16 A. 等于 B. 大于 C. 小于 例题3:在三个电阻并联的电路中,已知三条并联支路的电流分别为4安、8安和15安,则电路的电流等于。P15 A. 9安 B. 15安 C. 27安 3、电阻的混联:电路中既有电阻的串联,又有电阻的并联的电路,称为电阻的混联。 第二节 磁场及电磁感应 了解磁场和电磁感应概念及原理 一、磁场 1、磁力线:磁力线是用来描述磁场结构的一组曲线。磁力线上某点的切线方向是该点磁场的
14、方向。 1.1 磁力线在某区域的密度与该区域的磁场强弱成正比。 1.2 长直载流导线周围的磁场,其磁力线具有同心圆的形状,环绕着导线。离导线越近,磁力线分布越密;离导线越远,磁力线分布越稀疏。 1.3 磁力线都是闭合曲线。 例题1:长直载流导线周围磁力线的形状和特点是。P19 A. 椭圆形 B. 不环绕导线的同心圆 C. 环绕导线的同心圆 第4页/共39页 2、右手螺旋定则:见P20。 例题1:磁场的方向与产生磁场的电流的方向由右手螺旋定则决定。P20 例题2:用右手螺旋定则判定载流线圈的磁场时,右手握住线圈,伸直拇指,四指的螺旋方向为电流方向,则大拇指指向为线圈内磁场的方向。P20 3、磁感
15、应强度与磁通量 3.1 磁感应强度:描述磁场的强度与方向的物理量叫做磁感应强度,用符号B表示,单位为特拉斯。 3.2 磁通量:磁感应强度B与垂直于磁场方向的面积S的乘积,称为通过该面积的磁通量,用符号 表示。 二、磁导率与磁场强度 1、磁导率:表征磁介质磁性能的物理量。 2、磁场强度:磁场中,某点的磁感应强度与导磁率的比值,就是该点的磁场强度,用符号H表示,单位为A/m。 2.1 同样的导线,通过同样的电流,在同一相对位置的某一点来说,如果磁介质不同,就有不同的磁感应强度,但有相同的磁场强度。 例题1:通过同样大小电流的载流导线,在同一相对位置的某一点,若磁介质不同,则磁感应强度不同,但具有相
16、同的磁场强度。P22 三、磁场对载流导体的作用与左手定则 1、左手定则的内容:见P23。 例题1:磁场、电流和电磁力三者间的方向关系可用( A )来判定。P23 A.左手定则 B.右手定则 C.顺时针定则 D.逆时针定则 四、磁路及磁路欧姆定律 1、磁路:是磁通的闭合路径。 2、磁路欧姆定律:见P24。 五、电磁感应 1、电磁感应:导体切割磁力线而在导体中产生感应电流的现象叫做电磁感应。 2、 导体在磁场中作切割磁力线运动时,产生的感应电动势,与磁场的强弱、导线运动的速度和切割磁力线的方向有关 3、 导体上的感应电动势为:e=BLv 式中:B-磁感应强度,T;L-导体有效长度,m;v导体运动速
17、度,m/s;e-感应电动势,V。 4、穿过一单匝线圈的磁通量变化时,线圈上产生的电动势,它的大小等于穿过该单匝线圈的磁通对时间的变化率。 例题1:通过电磁感应现象可以知道,当导体的切割速度和磁场的磁感应强度一定时,导线的切割长度越长,则导体中的感应电动势( C )。P25 A.越小 B.不变 C.越大 例题2:通过电磁感应现象可以知道,线圈中磁通变化的频率越快,线圈的感应电动势( C )。P26 A.越小 B.不变 C.越大 例题3:通过电磁感应现象可以知道,导体切割磁力线的运动速度越慢,导体中的感应电动势( A )。P25 A.越小 B.不变 C.越大 例题4:感应电动势的方向与磁力线方向、
18、导体运动方向相关。P25 六、自感与互感现象 第5页/共39页 1、自感现象:见P26。 1.1 电感:磁链与线圈电流之比,称为该线圈的自感系数,简称电感,用符号L表示。 1.2 线圈匝数越多。电感越大;线圈中单位电流产生的磁通愈大,电感愈大。 例题1:对匝数一定的线圈,当线圈中单位电流产生的磁通越多,则线圈的电感。P26 A.越小 B.不变 C.越大 例题2:在相同磁场中,线圈匝数越少,线圈的电感。P27 A.越小 B.不变 C.越大 2、互感现象:见P27。 例题1:当两个线圈放得很近,或两个线圈同绕在一个铁芯上时,如果其中一个线圈中电流变化,在另一个线圈中产生的感应电动势称为。P27 A
19、. 自感电动势 B.互感电动势 C.交变电动势 第三节 正弦交流电路 掌握单相交流电路基本概念及主要参数 一、交流电的基本概念及参数 1、正弦交流电的数值 1.1 正弦交流电:电路中的电动势、电压及电流的大小和方向都随时间按正弦规律变化的交流电。 1.2 瞬时值 1.3 最大值 1.4 有效值 2、频率和周期 2.1 周期 2.2 频率 2.3 角频率 3、正弦交流电的相位、初相角与相位差 3.1 相位与瞬时值 3.2 相位与初值 3.3 正弦量的三要素:最大值、角频率和初相角。 例题1:正弦交流量的三要素是。P30 A.有效值 B.最大值 C.角频率 D.初相角 3、正弦量的向量表示法 二、
20、单相交流电路 1、纯电阻电路 1.1 电压和电流:纯电阻电路中,电压和电流是同相位的,而且均按正弦规律变化。 1.2 有功功率:等于电压和电流的乘积,即P=UI=U2/R。 例题1:有一额定值为220V、1500W的电阻炉,接在220V的交流电源上,则电阻炉的电阻和通过它的电流各为P34 A. 32.3W, 6.82A B. 35.3W, 8.82A C. 42.3W, 9.82A 例题2:已知一灯泡的电压220伏,功率为40瓦,它的电阻是。P34 A. 620欧 B. 1210欧 C. 3200欧 2、纯电感电路 第6页/共39页 3、纯电容电路 3.1 容抗:用XC表示,单位为欧姆,XC=
21、1/(wC)=1/(2FC)。 3.2 一个电容的容抗,只有在一定的频率下才是个常数,频率越高,则容抗越小。 例题1:对于同一电容C如接在不同频率的交流电路中时,频率越高则容抗越大。P36 第四节 三相交流电路 熟悉三相交流电路的基本概念及主要参数 一、对称三相交流电路 1、对称三相电源:三相电动势幅值相等,频率相同,初始相位依次相差120。 2、三相负载的类型:三相对称负载,不对称负载。 二、三相电源的供电方式 1、三相三线制供电方式 2、三相四线制供电方式 3、三相五线制供电方式 三、三相负载的接线方式 1、三相负载的星形连接 2、三相负载的三角形连接 2.1 在对称负载三角形连接的三相电
22、路中,线电流在数值上等于相电流的3倍。相位上,线电流滞后相电流30。 例题1:三相交流对称电路中,如采用三角形接线时,线电流等于相电流的3倍。P48 四、三相负载功率计算 五、三相不对称电路 1、 TN-S供电系统:见图1-1,它是整个系统把工作零线N和专用保护线PE在供电电源处严格分开的供电系统,也称三相五线。它的优点是专用保护线上无电流,此线专门承接故障电流,确保其保护装置动作。应该特别指出,PE线不许断线,在供电末端应将PE线做重复接地。 第7页/共39页 例题1:某工厂低压配电系统为TN-S保护,接带中小容量三相负荷,故应采用。P50 A 单芯电缆 B 三芯电缆 C 四芯电缆 D五芯电
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