电工基础PPT课件.ppt

,电工基础,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,电工基础,1,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,2,第一章 电路基础知识,1.1,电流和电压,3,高水位,水位差,水泵,水流,4,水位差,(,水压,),水流 水泵,电位差（电压,),电流 电源,5,电动势的单位：伏 特(V),电动势的实际方向,：,负极 正极,电 动 势,6,电动势的大小在数值上等于电源两端的开路电压,.,U,E,理想电压源,:E=U,如何测出电动势的大小,?,非理想电压源,:E,U,U,E,A,O,E=U,AO,7,1.2,电阻,R,1,兆欧,=10,3,千欧,=10,6,欧姆,1 M=10,3,K=10,6,对于一段材质和粗细都均匀的导体来说，在一定温度下：,8,1.3,欧姆定律,U-(V,)R-(),I-(A),一、部分电路欧姆定律,9,二、全 电 路 欧 姆 定 律,E,r,I,R,10,电功率,1.4,电工和电功率,电功,单位：焦耳,千瓦时,单位：瓦特,11,第二章 直流电路,12,2.1,串联电路,13,2.2,并联电路,14,2.3,混联电路,2.4,直流电桥,15,R,E,1,R,1,E,2,R,2,R,1,R,2,R,3,R,4,R,5,E,简单电路,复杂电路,2.5,基尔霍夫定律,16,一、基尔霍夫第一定律,A,I,1,I,2,I,5,I,3,I,4,17,I,1,+I,3,=I,2,+I,4,+I,5,I,流入,=,I,流出,I,1,+,(,-I,2,),+I,3,+,(,-I,4,),+,(,-I,5,),=,0,I=,0,移项得,A,I,1,I,2,I,3,I,4,I,5,基尔霍夫电流定律,仅仅适用于节点吗？,18,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,19,再来看一个电路：,R,1,R,2,R,3,R,5,R,4,E,1,E,2,I,1,I,2,I,3,S,I,1,+,I,2,=,I,3,20,i,1,+i,2,=i,4,+i,6,i=0,i=0,基尔霍夫第一定律的推广举例：,21,（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,E,1,I,R,1,E,2,R,2,-E,2,E,1,=,IR,1,+IR,2,22,推广：假想回路,A,B,R,E,U,AB,E,=,I,IR,U,AB,+,U,AB,E,IR,=,23,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）,24,+,B,I,2,R,1,I,1,U,1,R,2,A,U,2,I,3,R,3,+,_,+,_,原电路,I,2,R,1,I,1,R,2,A,B,U,2,I,3,R,3,+,_,U,2,单独作用,+,_,A,U,1,B,I,2,R,1,I,1,R,2,I,3,R,3,U,1,单独作用,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，代之以导线连接。,25,+,-,10,I,4A,20V,10,10,用迭加原理求：,I,=?,I,=2A,I,=-1A,I=I+I=1A,+,10,I,4,A,10,10,+,-,10,I,20V,10,10,解：,“,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。,26,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。,2.,叠加时只将电源分别考虑，电路的结构和参数不变。,暂时不予考虑的恒压源应予以短路，即令,U=0,；,暂时不予考虑的恒流源应予以开路，即令,I,s,=0,。,3.,解题时要标明各支路电流、电压的正方向。原电,路中各电压、电流的最后结果是各分电压、分电,流的代数和。,=,+,27,4.,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：,5.,运用迭加定理时也可以把电源分组求解，每个分,电路的电源个数可能不止一个。,设：,则：,I,3,R,3,=,+,28,2.7,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,29,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,U,OC,，,其内阻等于有源二端网络内所有电源不起作用时，网络两端的等效电阻,R,ab,。,内容：,有源,二端网络,R,U,S,R,S,+,_,R,“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：,30,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,31,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,#1,#2,#3,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？,若电路有,N,个节点，,则可以列出,？,个独立方程。,(,N,-1),I,1,I,2,I,3,2.独立回路的选择：,已有,(,N,-1),个节点方程，,需补足,B,-,（,N,-,1,）,个方程。,一般按网孔选择,32,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,a,b,33,电工基础,第二节,磁场及电磁感应,34,4.1,磁 场,4.2,磁场的主要物理量,35,(1),直线电流的磁场,【,右手螺旋定则,】,36,(,2),、环形电流产生的磁场,【,右手螺旋定则,】,37,(,3),、通电线圈产生的磁场,【,右手螺旋定则,】,磁通,38,4.3,磁场对电流的作用,39,1,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,),40,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,41,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,42,43,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。,44,右手螺旋定则,左手定则,磁,动,电,生,N,S,总结,45,磁化,互感,电？,涡流,自感,钳表,46,钳形电流表,47,磁滞损耗,48,49,二、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,50,自感,电流变化,闭合,断开,51,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,52,2,、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,!,53,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,54,感应电流磁通,插入,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,55,拔出,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,原磁通的变化,56,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。,+,-,插入,N,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。,57,动磁生电,58,切割磁力线,磁通变化,动磁生电,旋转电枢式发电机,59,切割磁力线,磁通变化,动磁生电,旋转磁极式发电机,60,直导体中产生的感应电动势的大小,e=B,sin,e,m,=B,切割方向与磁力线的夹角,切割快慢,有效长度,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,),61,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,62,同名端,应 用,63,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。,64,表示方法：,a,x,A,X,A,N,2,N,1,65,66,涡流,应 用,67,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 的 害 处,铁芯发热,线圈绝缘,削弱原磁场,68,69,请观看,70,请思考,71,电动机首尾端测试方法,72,73,74,75,4.8,磁路,76,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,77,二、磁路的欧姆定律,1,磁动势,即,F,m,=,NI,磁动势,E,m,的单位是安培,(A),。,S,I,N,78,2,磁阻,磁通通过磁路时所受到的阻碍作用，用,R,m,表示。,注,:,由于磁导率,不是常数，所以,R,m,也不是常数。,S,I,N,79,3,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,E,m,对应于电动势,E,，,磁阻,R,m,对应于电阻,R,。因此，这一关系称为磁路欧姆定律。,80,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,.,81,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,.,82,83,