電工基礎(chǔ)教案

1、電工基礎(chǔ)教案,第一章電路的基本概念和基本定律,本章概述： 電路是電工技術(shù)和電子技術(shù)的主要研究對象，電工理論是電工基礎(chǔ)的主要組成部分。本章介紹的電路基本概念和基本規(guī)律，是對各種電路進(jìn)行分析和研究的基礎(chǔ)，要求了解電路的概念和基本組成及各部分的作用。,學(xué)習(xí)目標(biāo),了解什么是電路，怎樣組成最基本的電路。 了解組成電路的各個部分有什么作用，什么是電路模型。 了解什么是電阻和電阻器及導(dǎo)體電阻的計(jì)算和導(dǎo)體電阻與溫度的關(guān)系。 掌握電阻元件電壓與電流關(guān)系的歐姆定律 理解什么是電壓源、什么是電流源。 掌握電壓源和電流源電壓與電流的關(guān)系。,1.1電路和電路模型,1.1.1電路的概念 電路是由各種電氣器件按一定方式連接

2、起來的總體。 電路由四部分組成：電源、負(fù)載、控制和保護(hù)裝置、連接導(dǎo)線。 1.1.2電路的狀態(tài) 三種狀態(tài)：通路、開路和短路 1.1.3電路模型,簡單直流電路,直流電路原理圖,1.2電路的基本物理量,1.2.1電流 電荷有規(guī)則的定向運(yùn)動就形成了電流。條件是電路兩端有一定的電位差。 電量q；表示電荷的多少 1e= 1.61019 C 通常用單位時(shí)間內(nèi)通過導(dǎo)體橫截面的電荷量的多少來表示電流的強(qiáng)弱。 1A=103mA=106A 電路中電流大小可以用電流表（安培表）進(jìn)行測量。電流不僅有大小，而且有方向。,直流電：大小和方向都不變的電流，又稱穩(wěn)恒電流。 符號：DC 交流電：大小和方向都做周期性變化的電流。

3、符號：AC,R,I,1.2.2電壓 電壓又稱電位差，是衡量電場力做功能力強(qiáng)弱的一個物理量。 電路中電壓的大小可以用電壓表（伏特表）來測量。電壓的方向在電路中用“”、“”或箭頭表示。電流流進(jìn)端為“”，流出為“”；1kV=103V=106mV,1.2.3電位 電場力將正電荷q從任意點(diǎn)A移到參考點(diǎn)所做的功WA跟電荷量q的比值，稱作A點(diǎn)對參考點(diǎn)B的電位。 電路中任意兩點(diǎn)的電位差就是這兩點(diǎn)間的電壓。 相對參考點(diǎn)來說，通常規(guī)定參考點(diǎn)的電位為零電位；一般選擇無窮遠(yuǎn)處或大地為零電位參考點(diǎn)。,1.2.4電動勢 電源是將其他形式的能轉(zhuǎn)化為電能的設(shè)備 在電源內(nèi)，非電場力將單位正電荷從電源負(fù)極經(jīng)電源內(nèi)部移到電源正極所

4、做的功，稱為電動勢。 電壓與電動勢是兩個不同的概念，但是都可以用來表示電源正負(fù)極之間的電位差。 對電動勢也常選取參考方向。,A,B,E,+,-,UAB,+,-,E,1.2.5電功率 電路的功能之一就是傳輸電能。分析電路經(jīng)常用到有關(guān)電功率的計(jì)算。 正電荷從A點(diǎn)移到B點(diǎn)，電場力做功WqUAB PW/t=UABI 1kW=103W=106mW 判別元件是消耗功率還是產(chǎn)生功率，我們引入關(guān)聯(lián)和非關(guān)聯(lián)參考方向。 電源有時(shí)發(fā)出功率，有時(shí)產(chǎn)生功率,1.2.6電能 電流通過負(fù)載或電源時(shí)，若一段時(shí)間內(nèi)電路消耗或產(chǎn)生的電能用WPt表示； 1度1kWh=3.6106J 電能的大小可以用電度表測量。,1.3電阻元件,1

5、.3.1電阻和電阻定律 導(dǎo)體對電流有或大或小的阻礙作用，我們稱之為電阻，用文字符號R表示。 電阻單位是歐姆，用符號表示，還有千歐（k ）、兆歐（M ） 1 M =103 k =106 電阻定律：在材料確定的情況下，與導(dǎo)體的長度成正比，與導(dǎo)體的橫截面成反比。,1.3.2線性電阻和非線性電阻 1.3.3歐姆定律 電路中的電流強(qiáng)度I跟加在這段電路兩端的電壓成正比，跟這段電路的電阻成反比。 閉合電路中的電流強(qiáng)度跟電源電動勢成正比，跟電路的總電阻（外電阻R和內(nèi)電阻r）成反比。,第四節(jié)部分電路歐姆定律 一、歐姆定律 電路中的電流強(qiáng)度I跟加在這段電路兩端的電壓U成正比，跟這段電路的電阻R成反比。 U=IR

6、或 R=U/I 二、線性電阻與非線性電阻 電阻值R與通過它的電流I和兩端電壓U無關(guān)(即R = 常數(shù))的電阻元件叫做線性電阻，其伏安特性曲線在IU 平面坐標(biāo)系中為一條通過原點(diǎn)的直線。,圖1-4線性電阻的伏安特性曲線,第五節(jié)電能和電功率 一、電功率 電路的功能之一就是傳輸電能。電功率(簡稱功率)所表示的物理意義是電路元件或設(shè)備在單位時(shí)間內(nèi)吸收或發(fā)出的電能。 PW/t=UI 或應(yīng)用歐姆定律PI2R=U2/R 功率的國際單位制單位為瓦特(W)， 1kW=103W=106mW 習(xí)慣上，通常把耗能元件吸收的功率寫成正數(shù)，把供能元件發(fā)出的功率寫成負(fù)數(shù)，而儲能元件(如理想電容、電感元件)既不吸收功率也不發(fā)出功

7、率，即其功率P = 0。,二、電能 電流通過負(fù)載或電源時(shí)，若一段時(shí)間內(nèi)電路消耗或產(chǎn)生的電能用WPt表示； 1度1kWh=3.6106J 電能的大小可以用電度表測量。,【例1-1】有一功率為60 W的電燈，每天使用它照明的時(shí)間為4小時(shí)，如果平均每月按30天計(jì)算，那么每月消耗的電能為多少度？合為多少J?,三、電氣設(shè)備的額定值 為了保證電氣設(shè)備和電路元件能夠長期安全地正常工作，規(guī)定了額定電壓、額定電流、額定功率等銘牌數(shù)據(jù)。 額定電壓電氣設(shè)備或元器件在正常工作條件下允許施加的最大電壓。 額定電流電氣設(shè)備或元器件在正常工作條件下允許通過的最大電流。 額定功率在額定電壓和額定電流下消耗的功率，即允許消耗的

8、最大功率。 額定工作狀態(tài)電氣設(shè)備或元器件在額定功率下的工作狀態(tài)，也稱滿載狀態(tài)。 輕載狀態(tài)電氣設(shè)備或元器件在低于額定功率的工作狀態(tài)，輕載時(shí)電氣設(shè)備不能得到充分利用或根本無法正常工作。 過載(超載)狀態(tài)電氣設(shè)備或元器件在高于額定功率的工作狀態(tài)，過載時(shí)電氣設(shè)備很容易被燒壞或造成嚴(yán)重事故。,四、焦?fàn)柖?電流通過導(dǎo)體時(shí)產(chǎn)生的熱量(焦?fàn)枱?為 Q = I2Rt I 通過導(dǎo)體的直流電流或交流電流的有效值，單位為A。 R 導(dǎo)體的電阻值，單位為 。 T 通過導(dǎo)體電流持續(xù)的時(shí)間，單位為s。 Q 焦耳熱單位為J。,1.4電壓源和電流源,1.4.1電壓源模型 電源兩端保持固定電壓值，內(nèi)電阻r=0, 1.4.2電流源

9、模型 電流源的電流是定值，其端電壓可以是任意值，內(nèi)電阻r=,E,+,-,E,E,+,-,r,IS,r,第二章簡單直流電路,學(xué)習(xí)目標(biāo)： 掌握串并聯(lián)電路的性質(zhì)，理解串聯(lián)分壓、并聯(lián)分流和功率分配的原理。 掌握電壓表和電流表擴(kuò)大量程的方法和計(jì)算，掌握簡單混聯(lián)電路的分析和計(jì)算 掌握電路中各點(diǎn)電位的計(jì)算方法 了解電池組的聯(lián)接及其應(yīng)用 了解支路、網(wǎng)孔、節(jié)點(diǎn)和回路的定義,第一節(jié)電動勢閉合電路的歐姆定律 一、電動勢 衡量電源的電源力大小及其方向的物理量叫做電源的電動勢。 電動勢通常用符號E或e(t)表示，E表示大小與方向都恒定的電動勢(即直流電源的電動勢)，e(t)表示大小和方向隨時(shí)間變化的電動勢，也可簡記為e

10、。電動勢的國際單位制為伏特，記做V。 電動勢的大小等于電源力把單位正電荷從電源的負(fù)極，經(jīng)過電源內(nèi)部移到電源正極所作的功。如設(shè)W為電源中非靜電力(電源力)把正電荷量q從負(fù)極經(jīng)過電源內(nèi)部移送到電源正極所作的功，,2.1電阻串聯(lián)電路,2.1.1電阻串聯(lián)電路的特點(diǎn) 把幾個電阻一次連接起來，組成中間無分支的電路，叫做電阻串聯(lián)電路。如下圖1所示為兩個電阻組成的串聯(lián)電路。,圖1 電阻串聯(lián)電路 (),串聯(lián)電路的特點(diǎn)： 1.串聯(lián)電路中電流處處相等。 當(dāng)n個電阻串聯(lián)時(shí)，則 （式2-1） 2.電路兩端的總電壓等于串聯(lián)電阻上分電壓之和。 （式2-2） 3.電路的總電阻等于各串聯(lián)電阻之和。 R叫做R1，R2串聯(lián)的等效電

11、阻，其意義是用R代替R1，R2后，不影響電路的電流和電壓。 在圖1中，（b）圖是（a）圖的等效電路。 當(dāng)n個電阻串聯(lián)時(shí)，則,4.串聯(lián)電路中的電壓分配和功率分配關(guān)系。 由于串聯(lián)電路中的電流處處相等，所以 上述兩式表明，串聯(lián)電路中各個電阻兩端的電壓與各個電阻的阻值成正比；各個電阻所消耗的功率也和各個電阻阻值成正比。推廣開來，當(dāng)串聯(lián)電路有n個電阻構(gòu)成時(shí)，可得串聯(lián)電路分壓公式 提示：在實(shí)際應(yīng)用中，常利用電阻串聯(lián)的方法，擴(kuò)大電壓表的量程。,5. 串聯(lián)電路中各個電阻消耗的功率分別為 P1，P2I2R2，P3I3R3 所以 串聯(lián)電路中各個電阻消耗的功率跟它的阻值成正比。 【例題2-1】兩個電阻的串聯(lián)電路，R

12、110，R220。已知電路中的電流為3A，求（1）串聯(lián)電路的總電阻；（2）各個電阻上的電壓和總電壓；（3）各個電阻上的功率和總功率。,解：（1）RR1R210+2030 （2）U1IR131030V U2IR232060V UU1 +U230+6090V （3）P1I1R1321090W，P2I2R23220180W PP1P290180270W,2.1.2電阻串聯(lián)的實(shí)際應(yīng)用 電阻串聯(lián)電路應(yīng)用廣泛。常用的有以下幾種方式： （1）用幾個電阻串聯(lián)以獲得大電阻。 （2）幾個電阻串聯(lián)構(gòu)成分壓器。 （3）當(dāng)負(fù)載的額定電壓低于電源電壓時(shí)，可用串聯(lián)電阻的方法解決。 【例2-2】有一盞指示燈，額定電壓U6V，

13、正常工作時(shí)，額定電流I0.5A。應(yīng)怎樣把它聯(lián)入U(xiǎn)12V的電路中，它才能正常工作？,解：因?yàn)殡娫措妷撼^指示燈的額定電壓，所以，需要串聯(lián)一個電阻R2分擔(dān)多余的電壓。由于串聯(lián)電路總電壓等于各分電壓之和，可得 U2UU11266V 指示燈正常工作時(shí)，因?yàn)镽1和R2串聯(lián)，由串聯(lián)電路電流處處相等可知R2的電流也是0.5A。 即,（4）應(yīng)用串聯(lián)電路的分壓作用改裝電壓表。 常用的電壓表都是由小是量程的靈敏電流表G（表頭）改裝而成的。電流表G的電阻Rg常叫做電流表的內(nèi)阻，指針偏轉(zhuǎn)到最大刻度時(shí)的電流Ig叫做滿偏電流。 電流表G通過滿偏電流時(shí)，加在它兩端的電壓Ug稱為滿偏電壓，由歐姆定律Ug=IgRg。可見，在電

14、流表刻度盤上直接標(biāo)出電流所對應(yīng)的電壓值，就成為電壓表，可以用來測量電壓。但電流表的滿偏電流和滿偏電壓一般很小。如果電壓超過滿偏電壓，電流也就超過滿偏電流，不但指針指示超出刻度范圍，而且還會燒壞電流表。若給電流表串聯(lián)一個分壓電阻R，分擔(dān)一部分電壓，這樣就擴(kuò)大了電壓量程，把電流表改裝為電壓表。,【例2-3】有一個電流表，內(nèi)阻Rg=1000, 滿偏電流Ig100A，要把它改裝成量程為U6V的電壓表，應(yīng)串聯(lián)多大的電阻？ 解：電流表指針偏轉(zhuǎn)到滿刻度時(shí)，電路中的電流IIg100A 電流表滿偏電壓Ug=IgRg10010610000.1V 要擴(kuò)大量程到6V，串聯(lián)電阻R必須分擔(dān)電壓 URUUg=60.1=5.

15、9V 則,III.復(fù)習(xí)小結(jié) 本節(jié)課學(xué)習(xí)了串聯(lián)電路的特點(diǎn)和電阻串聯(lián)的應(yīng)用。 1.串聯(lián)電路中電流處處相等 2.電路兩端的總電壓等于串聯(lián)電阻上分電壓之和 3.電路的總電阻等于各串聯(lián)電阻之和 4.串聯(lián)電路中的電壓分配與阻值成正比 5.串聯(lián)電路中各個電阻消耗的功率跟它的阻值成正比 當(dāng)負(fù)載的額定電壓低于電源電壓時(shí)，可用串聯(lián)電阻的方法解決 應(yīng)用串聯(lián)電路的分壓作用改裝電壓表 IV布置作業(yè) P25頁復(fù)習(xí)題：一、選擇題二、填空題,2.2電阻并聯(lián)電路,2.2.1電阻并聯(lián)電路的特點(diǎn) 把兩個或兩個以上的電阻接到電路中的兩點(diǎn)之間，電阻兩端承受同一個電壓的電路，叫做電阻并聯(lián)電路。,圖2 電阻并聯(lián)電路,并聯(lián)電路的特點(diǎn)： 1、

16、電路中各個電阻兩端的電壓相同 即（式2-6） 2、電阻并聯(lián)電路總電流等于各支路電流之和 即（式2-7） 3、并聯(lián)電路的總阻值的倒數(shù)等于各并聯(lián)電阻的倒數(shù)的和 即（式2-8）,4、電阻并聯(lián)電路的電流分配和功率分配關(guān)系 在并聯(lián)電路中，并聯(lián)電阻兩端電壓相同，所以 上式表明，并聯(lián)電路中各支路電流與電阻成反比；各支路電阻消耗的功率和電阻成反比。 當(dāng)兩個電阻并聯(lián)時(shí)，通過每個電阻的電流可以用分流公式計(jì)算，如圖2-8所示，分流公式為： （式2-9）,（式2-9）說明，在電阻并聯(lián)電路中，電阻小的支路通過的電流大；電阻大的支路通過的電流小。 注意：電阻并聯(lián)電路在日常生活中應(yīng)用十分廣泛，例如：照明電路中的用電器通常都

17、是并聯(lián)供電的。只有將用電器并聯(lián)使用，才能在斷開、閉合某個用電器時(shí)，或者某個用電器出現(xiàn)斷路故障時(shí)，保障其他用電器能夠正常工作。,2.3電阻混聯(lián)電路,一、分析步驟 在電阻電路中，既有電阻的串聯(lián)關(guān)系又有電阻的并聯(lián)關(guān)系，稱為電阻混聯(lián)。對混聯(lián)電路的分析和計(jì)算大體上可分為以下幾個步驟： 1.首先整理清楚電路中電阻串、并聯(lián)關(guān)系，必要時(shí)重新畫出串、并聯(lián)關(guān)系明確的電路圖； 2.利用串、并聯(lián)等效電阻公式計(jì)算出電路中總的等效電阻； 3.利用已知條件進(jìn)行計(jì)算，確定電路的總電壓與總電流； 4.根據(jù)電阻分壓關(guān)系和分流關(guān)系，逐步推算出各支路的電流或電壓。,【例2-7】如圖2-13所示，已知R1 = R2 = 8 ，R3 =

18、 R4 = 6 ，R5 = R6 = 4 ，R7 = R8 = 24 ，R9 = 16 ；電壓U = 224 V。試求： (1)電路總的等效電阻RAB與總電流I； (2) 電阻R9兩端的電壓U9與通過它的電流I9。,解：(1) R5、R6、R9三者串聯(lián)后，再與R8并聯(lián)，E、F兩端等效電阻為 REF = (R5 R6 R9)R8 = 24 24 = 12 REF、R3、R4三者電阻串聯(lián)后，再與R7并聯(lián)，C、D兩端等效電阻為 RCD= (R3 REF R4)R7 = 24 24 = 12 總的等效電阻 RAB =R1 RCD R2 = 28 總電流 I = U/RAB = 224/28 = 8 A

19、,圖2-13 例題2-7,2.4電池的連接,2.4.1串聯(lián)電池組 如圖2-5所示串聯(lián)電池組，每個電池的電動勢均為E、內(nèi)阻均為r。圖2-6 并聯(lián)電池組 如果有n個相同的電池相串聯(lián)，那么整個串聯(lián)電池組的電動勢與等效內(nèi)阻分別為 E串 = nE ，r串 = nr 串聯(lián)電池組的電動勢是單個電池電動勢的n倍，額定電流相同。,圖2-5 串聯(lián)電池組,2.4.2并聯(lián)電池組 如圖2-6所示并聯(lián)電池組，每個電池的電動勢均為E、內(nèi)阻均為r。 如果有n個相同的電池相并聯(lián)，那么整個并聯(lián)電池組的電動勢與等效內(nèi)阻分別為 E并 = E ， r并 = r/n。 并聯(lián)電池組的額定電流是單個電池額定電流的n倍，電動勢相同。,圖2-6

20、 并聯(lián)電池組,2.4.3混聯(lián)電池組,2.5電路中各點(diǎn)電位的計(jì)算,2.5.1電位和零電位點(diǎn) 2.5.2電位的計(jì)算,第三章復(fù)雜直流電路,第一節(jié)基爾霍夫定律 一、常用電路名詞 以圖3-1所示電路為例說明常用電路名詞。 1. 支路：電路中具有兩個端鈕且通過同一電流的無分支電路。如圖3-1電路中的ED、AB、FC均為支路，該電路的支路數(shù)目為b = 3。 2. 節(jié)點(diǎn)：電路中三條或三條以上支路的聯(lián)接點(diǎn)。如圖3-1電路的節(jié)點(diǎn)為A、B兩點(diǎn)，該電路的節(jié)點(diǎn)數(shù)目為n = 2。,圖3-1常用電路名詞的說明,3. 回路：電路中任一閉合的路徑。如圖3-1電路中的CDEFC、AFCBA、EABDE路徑均為回路，該電路的回路數(shù)

21、目為l = 3。 4. 網(wǎng)孔：不含有分支的閉合回路。如圖3-1電路中的AFCBA、EABDE回路均為網(wǎng)孔，該電路的網(wǎng)孔數(shù)目為m = 2。 5. 網(wǎng)絡(luò)：在電路分析范圍內(nèi)網(wǎng)絡(luò)是指包含較多元件的電路。,二、基爾霍夫電流定律(節(jié)點(diǎn)電流定律) 1電流定律(KCL)內(nèi)容 電流定律的第一種表述：在任何時(shí)刻，電路中流入任一節(jié)點(diǎn)中的電流之和，恒等于從該節(jié)點(diǎn)流出的電流之和，即 例如圖3-2中，在節(jié)點(diǎn)A上：I1 I3 = I2 I4 I5 電流定律的第二種表述：在任何時(shí)刻，電路中任一節(jié)點(diǎn)上的各支路電流代數(shù)和恒等于零，即,圖3-2 電流定律的舉例說明,一般可在流入節(jié)點(diǎn)的電流前面取“+”號，在流出節(jié)點(diǎn)的電流前面取“”號

22、，反之亦可。例如圖3-2中，在節(jié)點(diǎn)A上：I1 I2 + I3 I4 I5 = 0。 在使用電流定律時(shí)，必須注意： (1) 對于含有n個節(jié)點(diǎn)的電路，只能列出(n 1)個獨(dú)立的電流方程。 (2) 列節(jié)點(diǎn)電流方程時(shí)，只需考慮電流的參考方向，然后再帶入電流的數(shù)值。 為分析電路的方便，通常需要在所研究的一段電路中事先選定(即假定)電流流動的方向，叫做電流的參考方向，通常用“”號表示。 電流的實(shí)際方向可根據(jù)數(shù)值的正、負(fù)來判斷，當(dāng)I 0時(shí)，表明電流的實(shí)際方向與所標(biāo)定的參考方向一致；當(dāng)I 0時(shí)，則表明電流的實(shí)際方向與所標(biāo)定的參考方向相反。,2KCL的應(yīng)用舉例 (1) 對于電路中任意假設(shè)的封閉面來說，電流定律仍

23、然成立。如圖3-3中，對于封閉面S來說，有I1 + I2 = I3。 (2) 對于網(wǎng)絡(luò) (電路)之間的電流關(guān)系，仍然可由電流定律判定。如圖3-4中，流入電路B中的電流必等于從該電路中流出的電流。 (3) 若兩個網(wǎng)絡(luò)之間只有一根導(dǎo)線相連，那么這根導(dǎo)線中一定沒有電流通過。 (4) 若一個網(wǎng)絡(luò)只有一根導(dǎo)線與地相連，那么這根導(dǎo)線中一定沒有電流通過。,圖3-3 電流定律的應(yīng)用舉例(1),圖3-4 電流定律的應(yīng)用舉例(2),【例3-1】如圖3-5所示電橋電路，已知I1 = 25 mA，I3 = 16 mA，I4 = 12 A，試求其余電阻中的電流I2、I5、I6。,解：在節(jié)點(diǎn)a上： I1 = I2 + I

24、3，則I2 = I1 I3 = 25 16 = 9 mA 在節(jié)點(diǎn)d上 ： I1 = I4 + I5，則I5 = I1 I4 = 25 12 = 13 mA 在節(jié)點(diǎn)b上： I2 = I6 + I5，則I6 = I2 I5 = 9 13 = 4 mA 電流I2與I5均為正數(shù)，表明它們的實(shí)際方向與圖中所標(biāo)定的參考方向相同，I6為負(fù)數(shù)，表明它的實(shí)際方向與圖中所標(biāo)定的參考方向相反。,三、基爾霍夫第二定律（KVL）：回路電壓定律 1. 電壓定律(KVL)內(nèi)容 在任何時(shí)刻，沿著電路中的任一回路繞行方向，回路中各段電壓的代數(shù)和恒等于零，即 以圖3-6電路說明基夫爾霍電壓定律。沿著回路abcdea繞行方向，有

25、Uac = Uab + Ubc = R1I1 + E1， Uce = Ucd + Ude = R2I2 E2， Uea = R3I3 則 Uac + Uce + Uea = 0 即 R1I1 + E1 R2I2 E2 + R3I3 = 0 上式也可寫成 R1I1 R2I2 + R3I3 = E1 + E2,對于電阻電路來說，任何時(shí)刻，在任一閉合回路中，各段電阻上的電壓降代數(shù)和等于各電源電動勢的代數(shù)和，即。 2利用RI = E 列回路電壓方程的原則 標(biāo)出各支路電流的參考方向并選擇回路繞行方向(既可沿著順時(shí)針方向繞行，也可沿著反時(shí)針方向繞行)； 電阻元件的端電壓為RI，當(dāng)電流I的參考方向與回路繞行

26、方向一致時(shí)，選取“+”號；反之，選取“”號； 電源電動勢為 E，當(dāng)電源電動勢的標(biāo)定方向與回路繞行方向一致時(shí)，選取“+”號，反之應(yīng)選取“”號。,第二節(jié) 支路電流法,以各支路電流為未知量，應(yīng)用基爾霍夫定律列出節(jié)點(diǎn)電流方程和回路電壓方程，解出各支路電流，從而可確定各支路(或各元件)的電壓及功率，這種解決電路問題的方法叫做支路電流法。對于具有b條支路、n個節(jié)點(diǎn)的電路，可列出(n 1)個獨(dú)立的電流方程和b (n 1)個獨(dú)立的電壓方程。,【例3-2】如圖3-7所示電路，已知E1 = 42 V，E2 = 21 V，R1 = 12 ，R2 = 3 ，R3 = 6 ，試求：各支路電流I1、I2、I3 。,解：該

27、電路支路數(shù)b = 3、節(jié)點(diǎn)數(shù)n = 2，所以應(yīng)列出1 個節(jié)點(diǎn)電流方程和2個回路電壓方程，并按照 RI = E 列回路電壓方程的方法： 圖3-7 例題3-2 (1) I1 = I2 + I3 (任一節(jié)點(diǎn)) (2) R1I1 + R2I2 = E1 + E2 (網(wǎng)孔1) (3) R3I3 R2I2 = E2 (網(wǎng)孔2) 代入已知數(shù)據(jù)，解得：I1 = 4 A，I2 = 5 A，I3 = 1 A。 電流I1與I2均為正數(shù)，表明它們的實(shí)際方向與 圖中所標(biāo)定的參考方向相同，I3為負(fù)數(shù)，表明它們 的實(shí)際方向與圖中所標(biāo)定的參考方向相反。,圖3-7 例題3-2,第三節(jié)疊加定理 一、疊加定理的內(nèi)容 當(dāng)線性電路中有

28、幾個電源共同作用時(shí)，各支路的電流(或電壓)等于各個電源分別單獨(dú)作用時(shí)在該支路產(chǎn)生的電流(或電壓)的代數(shù)和(疊加)。 在使用疊加定理分析計(jì)算電路應(yīng)注意以下幾點(diǎn): (1) 疊加定理只能用于計(jì)算線性電路(即電路中的元件均為線性元件)的支路電流或電壓(不能直接進(jìn)行功率的疊加計(jì)算)； (2) 電壓源不作用時(shí)應(yīng)視為短路，電流源不作用時(shí)應(yīng)視為開路； (3) 疊加時(shí)要注意電流或電壓的參考方向，正確選取各分量的正負(fù)號。,二、應(yīng)用舉例 【例3-3】如圖3-8(a)所示電路，已知E1 = 17 V，E2 = 17 V，R1 = 2 ，R2 = 1 ，R3 = 5 ，試應(yīng)用疊加定理求各支路電流I1、I2、I3 。 解

29、：(1) 當(dāng)電源E1單獨(dú)作用時(shí)，將E2視為短路，設(shè),R23 = R2R3 = 0.83 則,(2) 當(dāng)電源E2單獨(dú)作用時(shí)，將E1視為短路，設(shè) R13 =R1R3 = 1.43 則 (3) 當(dāng)電源E1、E2共同作用時(shí)(疊加)，若各電流分量與原電路電流參考方向相同時(shí)，在電流分量前面選取“+”號，反之，則選取“”號： I1 = I1 I1 = 1 A， I2 = I2 + I2 = 1 A， I3 = I3 + I3 = 3 A,第四節(jié)戴維寧定理 一、二端網(wǎng)絡(luò)的有關(guān)概念 二端網(wǎng)絡(luò)：具有兩個引出端與外電路相聯(lián)的網(wǎng)絡(luò)。 又叫做一端口網(wǎng)絡(luò)。 無源二端網(wǎng)絡(luò)：內(nèi)部不含有電源的二端網(wǎng)絡(luò)。 有源二端網(wǎng)絡(luò)：內(nèi)部含有

30、電源的二端網(wǎng)絡(luò)。,二、戴維寧定理 任何一個線性有源二端電阻網(wǎng)絡(luò)，對外電路來說，總可以用一個電壓源E0與一個電阻r0相串聯(lián)的模型來替代。電壓源的電動勢E0等于該二端網(wǎng)絡(luò)的開路電壓，電阻r0等于該二端網(wǎng)絡(luò)中所有電源不作用時(shí)(即令電壓源短路、電流源開路)的等效電阻(叫做該二端網(wǎng)絡(luò)的等效內(nèi)阻)。該定理又叫做等效電壓源定理。,【例3-4】如圖3-10所示電路，已知E1 = 7 V，E2 = 6.2 V，R1 = R2 = 0.2 ，R = 3.2 ，試應(yīng)用戴維寧定理求電阻R中的電流I 。,解：(1) 將R所在支路開路去掉，如圖3-11所示，求開路電壓Uab：,(2) 將電壓源短路去掉，如圖3-12所示，

31、求等效電阻Rab：,Uab = E2 + R2I1 = 6.2 + 0.4 = 6.6 V = E0,Rab = R1R2 = 0.1 = r0,(3)畫出戴維寧等效電路，如圖3-13所示，求電阻R中的電流I ：,【例3-5】如圖3-14所示的電路，已知E = 8 V，R1= 3 ，R2 = 5 ，R3 = R4 = 4 ，R5 = 0.125 ，試應(yīng)用戴維寧定理求電阻R5中的電流I 。,解：(1) 將R5所在支路開路去掉，如圖3-15所示，求開路電壓Uab：,Uab = R2I2 R4I4 = 5 4 = 1 V = E0,(2) 將電壓源短路去掉，如圖3-16所示，求等效電阻Rab：,Ra

32、b = (R1R2) + (R3R4) = 1.875 + 2 = 3.875 = r0,(3) 根據(jù)戴維寧定理畫出等效電路，如圖3-17所示，求電阻R5中的電流,第五節(jié)兩種電源模型的等效變換,一、電壓源 通常所說的電壓源一般是指理想電壓源，其基本特性是其電動勢 (或兩端電壓)保持固定不變E或是一定的時(shí)間函數(shù)e(t)，但電壓源輸出的電流卻與外電路有關(guān)。 實(shí)際電壓源是含有一定內(nèi)阻r0的電壓源。,圖3-18電壓源模型,二、電流源 通常所說的電流源一般是指理想電流源，其基本特性是所發(fā)出的電流固定不變(Is)或是一定的時(shí)間函數(shù)is(t)，但電流源的兩端電壓卻與外電路有關(guān)。 實(shí)際電流源是含有一定內(nèi)阻rS

33、的電流源。,圖3-19電流源模型,三、兩種實(shí)際電源模型之間的等效變換 實(shí)際電源可用一個理想電壓源E和一個電阻r0串聯(lián)的電路模型表示，其輸出電壓U與輸出電流I之間關(guān)系為 U = E r0I 實(shí)際電源也可用一個理想電流源IS和一個電阻rS并聯(lián)的電路模型表示，其輸出電壓U與輸出電流I之間關(guān)系為 U = rSIS rSI 對外電路來說，實(shí)際電壓源和實(shí)際電流源是相互等效的，等效變換條件是 r0 = rS， E = rSIS 或 IS = E/r0,【例3-6】如圖3-18所示的電路，已知電源電動勢E = 6 V，內(nèi)阻r0 = 0.2 ，當(dāng)接上R = 5.8 負(fù)載時(shí)，分別用電壓源模型和電流源模型計(jì)算負(fù)載消

34、耗的功率和內(nèi)阻消耗的功率。,圖3-18例題3-6,解：(1) 用電壓源模型計(jì)算： 負(fù)載消耗的功率PL = I2R = 5.8 W，內(nèi)阻的功率Pr = I2r0 = 0.2 W (2) 用電流源模型計(jì)算：電流源的電流IS = E/r0 = 30 A，內(nèi)阻rS = r0 = 0.2 ,負(fù)載中的電流 ， 負(fù)載消耗的功率 PL= I2R = 5.8 W， 內(nèi)阻中的電流 ， 內(nèi)阻的功率 Pr = Ir2r0 = 168.2 W 兩種計(jì)算方法對負(fù)載是等效的，對電源內(nèi)部是不等效的。,【例3-7】如圖3-19所示的電路，已知：E1 = 12 V，E2 = 6 V，R1 = 3 ，R2 = 6 ，R3 = 10

35、 ，試應(yīng)用電源等效變換法求電阻R3中的電流。,解：(1) 先將兩個電壓源等效變換成兩個電流源， 如圖3-20所示，兩個電流源的電流分別為 IS1 = E1/R1 = 4 A， IS2 = E2/R2 = 1 A,圖3-19例題3-7,圖3-20 例題3-7的兩個電壓源等效成兩個電流源,(2) 將兩個電流源合并為一個電流源，得到最簡等效 電路，如圖3-21所示。等效電流源的電流 IS = IS1 IS2 = 3 A 其等效內(nèi)阻為 R = R1R2 = 2 (3) 求出R3中的電流為,圖3-21 例題3-7的最簡等效電路,第四章電容和電感,學(xué)習(xí)要點(diǎn)： 了解電容器的結(jié)構(gòu)和電容的概念產(chǎn)。 理解電容器中

36、的電場能及其計(jì)算，掌握電容器串聯(lián)和并聯(lián)時(shí)等效電容的計(jì)算。 了解電流產(chǎn)生的磁場及其方向的判定方法，理解磁感應(yīng)強(qiáng)度、磁通和線圈電感等概念，理解線圈中的磁場能及其計(jì)算。 理解電磁感應(yīng)定律，掌握楞次定律和法拉第電磁感應(yīng)定律，學(xué)會感應(yīng)電動勢和感應(yīng)電流方向的判斷，學(xué)會感應(yīng)電動勢大小的計(jì)算。,第一節(jié) 電容器和電容,一、電容器： 1結(jié)構(gòu)：兩個彼此絕緣的導(dǎo)體構(gòu)成的器件為電容器，兩個導(dǎo)體稱作極板，從兩個導(dǎo)體引出的導(dǎo)線稱作電極，兩個導(dǎo)體之間的絕緣物質(zhì)也叫做電介質(zhì)。 兩塊彼此平行導(dǎo)電平板組成的電容器稱為平板電容器。 常用的電容器外形如圖46所示。,2種類：電容器按其電容量是否可變，可分為固定電容器和可變電容器，可變電

37、容器還包括半可變電容器，它們在電路中的符號參見表4-1。,表4-1 電容器在電路中的符號,固定電容器的電容量是固定不變的，它的性能和用途與兩極板間的介質(zhì)有關(guān)。一般常用的介質(zhì)有云母、陶瓷、金屬氧化膜、紙介質(zhì)、鋁電解質(zhì)等。 電解電容器是有正負(fù)極之分的，使用時(shí)不可將極性接反或接到交流電路中，否則會將電解電容器擊穿。 電容量在一定范圍內(nèi)可調(diào)的電容器叫可變電容器。半可變電容器又叫微調(diào)電容。,3.作用：電容器是儲存和容納電荷的裝置，也是儲存電場能量的裝置。電容器每個極板上所儲存的電荷的量叫電容器的電量。 將電容器兩極板分別接到電源的正負(fù)極上，使電容器兩極板分別帶上等量異號電荷，這個過程叫電容器的充電過程。

38、 電容器充電后，極板間有電場和電壓。 用一根導(dǎo)線將電容器兩極板相連，兩極板上正負(fù)電荷中和，電容器失去電量，這個過程稱為電容器的放電過程。 4平行板電容器：由兩塊相互平行、靠得很近、彼此絕緣的金屬板所組成的電容器，叫平行板電容器。是一種最簡單的電容器。,二、電容,1電容C 電容器一個極板上所帶電量Q與兩極板之間電壓的比值，稱作電容器的電容C。 電容反映了電容器儲存電荷能力的大小，它只與電容本 身的性質(zhì)有關(guān)，與電容器所帶的電量及電容器兩極板間的電 壓無關(guān)。,2單位 電容的單位有法拉(F)、微法(F)、皮法(pF)，它們之間 的關(guān)系為 1 F = 10 6 F = 10 12 pF 三、平行板電容器

39、的電容 圖4-2所示的平行板電容器的電容C，跟介電常數(shù) 成正比，跟兩極板正對的面積S成正比，跟極板間的距離成d反比，即,式中介電常數(shù) 由介質(zhì)的性質(zhì)決定，單位是F/m。真空介電常數(shù)為 0 8.86 1012 F/m。 某種介質(zhì)的介電常數(shù) 與真空介電常數(shù) 0之比，叫做該介質(zhì)的相對介電常數(shù)，用 r表示，即 r = / 0 表4-2給出了幾種常用介質(zhì)的相對介電常數(shù)。,表4-2 幾種常用介質(zhì)的相對介電常數(shù),四、說明 1電容是電容器的固有特性，它只與兩極板正對面積、板間距離及板間的介質(zhì)有關(guān)，與電容器是否帶電、帶電多少無關(guān)。 2任何兩個導(dǎo)體之間都存在電容。 3電容器存在耐壓值，當(dāng)加在電容器兩極板間的電壓大于

40、它的額定電壓時(shí)，電容器將被擊穿。,【例4-1】將一個電容為6.8 F的電容器接到電動勢為1000 V的直流電源上，充電結(jié)束后，求電容器極板上所帶的電量。,解： 根據(jù)電容定義式,，則Q = CU = 6.8 106 1000 = 0.0068 C,第二節(jié)電容器的連接 一、電容器的串聯(lián) 把幾個電容器首尾相接連成一個無分支的電路，稱為電容器的串聯(lián)，如圖4-3所示。 串聯(lián)時(shí)每個極板上的電荷量都是q。 設(shè)每個電容器的電容分別為C1、C2、C3，電壓分別為U1、U2、U3，則,圖4-3 電容器的串聯(lián),總電壓U等于各個電容器上的電壓之和，所以,設(shè)串聯(lián)總電容(等效電容)為C，則由,，可得,即：串聯(lián)電容器總電容

41、的倒數(shù)等于各電容器電容的倒數(shù)之和。,【例4-3】如圖4-3中，C1 = C2 = C3 = C0 = 200 F，額定工作電壓為50 V，電源電壓U = 120 V，求這組串聯(lián)電容器的等效電容是多大？每只電容器兩端的電壓是多大？在此電壓下工作是否安全？,圖4-4 例題4-4圖,解：三只電容串聯(lián)后的等效電容為,每只電容器上所帶的電荷量為,每只電容上的電壓為,電容器上的電壓小于它的額定電壓，因此電容在這種情況下工作是安全的。,二、 電容器的并聯(lián) 如圖4-5所示，把幾個電容器的一端連在一起，另一端也連在一起的連接方式，叫電容器的并聯(lián)。 電容器并聯(lián)時(shí)，加在每個電容器上的電壓都相等。 設(shè)電容器的電容分別

42、為C1、C2、C3，所帶的電量分別為q1、q2、q3，則,圖4-5 電容器的并聯(lián),電容器組儲存的總電量q等于各個電容器所帶電量之和，即,設(shè)并聯(lián)電容器的總電容(等效電容)為C，由 q = CU 得,即并聯(lián)電容器的總電容等于各個電容器的電容之和。,【例4-5】 電容器A的電容為10 F，充電后電壓為30 V，電容器B的電容為20 F，充電后電壓為15 V，把它們并聯(lián)在一起，其電壓是多少？,解：電容器A、B連接前的帶電量分別為,它們的總電荷量為,并聯(lián)后的總電容為,連接后的共同電壓為,第三節(jié)電容器的充電和放電 一、電容器的充電 充電過程中，隨著電容器兩極板上所帶的電荷量的增加，電容器兩端電壓逐漸增大，

43、充電電流逐漸減小，當(dāng)充電結(jié)束時(shí)，電流為零，電容器兩端電壓 UC = E 二、電容器的放電 放電過程中，隨著電容器極板上電量的減少，電容器兩端電壓逐漸減小，放電電流也逐漸減小直至為零，此時(shí)放電過程結(jié)束。,三、電容器充放電電流 充放電過程中，電容器極板上儲存的電荷發(fā)生了變化，電路中有電流產(chǎn)生。其電流大小為,由,，可得,。所以,需要說明的是，電路中的電流是由于電容器充放電形成的，并非電荷直接通過了介質(zhì)。,四、電容器質(zhì)量的判別 利用電容器的充放電作用，可用萬用表的電阻檔來判別較大容量電容器的質(zhì)量。 將萬用表的表棒分別與電容器的兩端接觸，若指針偏轉(zhuǎn)后又很快回到接近于起始位置的地方，則說明電容器的質(zhì)量很好

44、，漏電很小；若指針回不到起始位置，停在標(biāo)度盤某處，說明電容器漏電嚴(yán)重，這時(shí)指針?biāo)柑幍碾娮钄?shù)值即表示該電容的漏電阻值；若指針偏轉(zhuǎn)到零歐位置后不再回去，說明電容器內(nèi)部短路；若指針根本不偏轉(zhuǎn)，則說明電容器內(nèi)部可能斷路。,第四節(jié)電容器中的電場能,一、電容器中的電場能量 1能量來源 電容器在充電過程中，兩極板上有電荷積累，極板間形成電場。電場具有能量，此能量是從電源吸取過來儲存在電容器中的。 2儲能大小的計(jì)算,圖4-6 uCq關(guān)系,電容器充電時(shí)，極板上的電荷量q逐漸增加，兩板間電壓uC,也在逐漸增加，電壓與電荷量成正比，即 q = CuC，。,把充入電容器的總電量q分成許多小等份，每一等 份的電荷量為

45、 q表示在某個很短的時(shí)間內(nèi)電容器極板 上增加的電量，在這段時(shí)間內(nèi)，可認(rèn)為電容器兩端的電壓為uC，此時(shí)電源運(yùn)送電荷做功為 即為這段時(shí)間內(nèi)電容器所儲存的能量增加的數(shù)值。 當(dāng)充電結(jié)束時(shí)，電容器兩極板間的電壓達(dá)到穩(wěn)定值UC， 此時(shí)，電容器所儲存的電場能量應(yīng)為整個充電過程中電源運(yùn)送電荷所做的功之和，即把圖中每一小段所做的功都加起來。利用積分的方法可得,式中，電容C的單位為F，電壓UC的單位為V，電荷量q的單位為C，能量的單位為J。 電容器中儲存的能量與電容器的電容成正比，與電容器兩極板間電壓的平方成正比。 二、電容器在電路中的作用 當(dāng)電容器兩端電壓增加時(shí)，電容器從電源吸收能量并儲存起來；當(dāng)電容器兩端電壓

46、降低時(shí)，電容器便把它原來所儲存的能量釋放出來。即電容器本身只與電源進(jìn)行能量交換，而并不損耗能量，因此電容器是一種儲能元件。 實(shí)際的電容器由于介質(zhì)漏電及其他原因，也要消耗一些能量，使電容器發(fā)熱，這種能量消耗稱為電容器的損耗。,本章小結(jié) 一、電容器 1任何兩個相互靠近有彼此絕緣的導(dǎo)體，都可看成是一個電容器。 2平行板電容器是最簡單的電容器，是由兩塊相互絕緣，彼此靠得很近的平行金屬板組成。 3電容器是儲能元件。充電時(shí)把能量儲存起來，放電時(shí)把儲存的能量釋放出去。儲存在電容器中的電場能量為,若電容器極板上所儲存的電荷量不變，則電路中沒有電流流過；當(dāng)電容器極板上的所帶的電量發(fā)生變化時(shí)，電路中就有電流流過，

47、其電流大小為,4加在電容器兩端的電壓不能超過它的額定電壓，否則電容器將有可能被擊穿。 二、電容 1電容器所帶的電量與它的兩極板間的電壓的比值，稱為電容器的電容。,2電容是電容器的固有特性，外界條件變化、電容器是否帶電或帶電多少都不會使電容改變。平行板電容器的電容是有兩極板的正對面積、極板間距離以及兩板間的介質(zhì)所決定的。即,3電容反映了電容器儲存電荷的能力。 三、電容器的連接 1電容器的連接方法有串聯(lián)、并聯(lián)和混聯(lián)三種。 2串聯(lián)電容器的總電容的倒數(shù)等于各電容器電容的倒數(shù)之和，各電容器上的電壓與它的電容成反比；并聯(lián)電容器的總電容等于各電容器電容之和。,第五章磁場和磁路,第一節(jié)電流的磁效應(yīng) 一、磁場

48、1磁場：磁體周圍存在的一種特殊的物質(zhì)叫磁場。磁體間的相互作用力是通過磁場傳送的。磁體間的相互作用力稱為磁場力，同名磁極相互排斥，異名磁極相互吸引。 2磁場的性質(zhì)：磁場具有力的性質(zhì)和能量性質(zhì)。 3磁場方向：在磁場中某點(diǎn)放一個可自由轉(zhuǎn)動的小磁針，它N極所指的方向即為該點(diǎn)的磁場方向。,二、磁感線 1磁感線,圖5-2 條形磁鐵的磁感線,在磁場中畫一系列曲線，使曲線上每一點(diǎn)的切線方向都與該點(diǎn)的磁場方向相同，這些曲線稱為磁感線。如圖5-1所示。,圖5-1 磁感線,圖5-1 磁感線,二、磁感線 1磁感線,2特點(diǎn) (1) 磁感線的切線方向表示磁場方向，其疏密程度表示磁場的強(qiáng)弱。 (2) 磁感線是閉合曲線，在磁

49、體外部，磁感線由N極出來，繞到S極；在磁體內(nèi)部，磁感線的方向由S極指向N極。 (3) 任意兩條磁感線不相交。 說明：磁感線是為研究問題方便人為引入的假想曲線，實(shí)際上并不存在。 圖5-2所示為條形磁鐵的磁感線的形狀。 3勻強(qiáng)磁場 在磁場中某一區(qū)域，若磁場的大小方向都相同，這部分磁場稱為勻強(qiáng)磁場。勻強(qiáng)磁場的磁感線是一系列疏密均勻、相互平行的直線。,三、電流的磁場 1電流的磁場,直線電流所產(chǎn)生的磁場方向可用安培定則來判定，方法是：用右手握住導(dǎo)線，讓拇指指向電流方向，四指所指的方向就是磁感線的環(huán)繞方向。,環(huán)形電流的磁場方向也可用安培定則來判定，方法是：讓右手彎曲的四指和環(huán)形電流方向一致，伸直的拇指所指

50、的方向就是導(dǎo)線環(huán)中心軸線上的磁感線方向。,螺線管通電后，磁場方向仍可用安培定則來判定：用右手握住螺線管，四指指向電流的方向，拇指所指的就是螺線管內(nèi)部的磁感線方向。 2電流的磁效應(yīng) 電流的周圍存在磁場的現(xiàn)象稱為電流的磁效應(yīng)。電流的磁效應(yīng)揭示了磁現(xiàn)象的電本質(zhì)。,第二節(jié)磁場的主要物理量 一、磁感應(yīng)強(qiáng)度 磁場中垂直于磁場方向的通電直導(dǎo)線，所受的磁場力F與電流I和導(dǎo)線長度l的乘積Il的比值叫做通電直導(dǎo)線所在處的磁感應(yīng)強(qiáng)度B。即,二磁感應(yīng)強(qiáng)度是描述磁場強(qiáng)弱和方向的物理量。 磁感應(yīng)強(qiáng)度是一個矢量，它的方向即為該點(diǎn)的磁場方向。在國際單位制中，磁感應(yīng)強(qiáng)度的單位是：特斯拉(T)。 用磁感線可形象的描述磁感應(yīng)強(qiáng)度B

51、的大小，B較大的地方，磁場較強(qiáng)，磁感線較密；B較小的地方，磁場較弱，磁感線較??；磁感線的切線方向即為該點(diǎn)磁感應(yīng)強(qiáng)度B的方向。 勻強(qiáng)磁場中各點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小和方向均相同。,二、磁通 在磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場中取一個與磁場方向垂直，面積為S的平面，則B與S的乘積，叫做穿過這個平面的磁通量 ，簡稱磁通。即 = BS 磁通的國際單位是韋伯(Wb)。 由磁通的定義式，可得,即磁感應(yīng)強(qiáng)度B可看作是通過單位面積的磁通，因此磁感應(yīng)強(qiáng)度B也常叫做磁通密度，并用Wb/m2作單位。,三、磁導(dǎo)率 1磁導(dǎo)率 磁場中各點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度B的大小不僅與產(chǎn)生磁場的電流和導(dǎo)體有關(guān)，還與磁場內(nèi)媒介質(zhì)(又叫做磁介質(zhì))的導(dǎo)磁性質(zhì)有關(guān)

52、。在磁場中放入磁介質(zhì)時(shí)，介質(zhì)的磁感應(yīng)強(qiáng)度B將發(fā)生變化，磁介質(zhì)對磁場的影響程度取決于它本身的導(dǎo)磁性能。 物質(zhì)導(dǎo)磁性能的強(qiáng)弱用磁導(dǎo)率 來表示。 的單位是：亨利/米(H/m)。不同的物質(zhì)磁導(dǎo)率不同。在相同的條件下， 值越大，磁感應(yīng)強(qiáng)度B越大，磁場越強(qiáng)； 值越小，磁感應(yīng)強(qiáng)度B越小，磁場越弱。 真空中的磁導(dǎo)率是一個常數(shù)，用 0表示 0 = 4 107 H/m,2相對磁導(dǎo)率 r 為便于對各種物質(zhì)的導(dǎo)磁性能進(jìn)行比較，以真空磁導(dǎo)率 0為基準(zhǔn)，將其他物質(zhì)的磁導(dǎo)率 與 0比較，其比值叫相對磁導(dǎo)率，用 r表示，即 根據(jù)相對磁導(dǎo)率 r的大小，可將物質(zhì)分為三類： (1) 順磁性物質(zhì)： r 略大于1，如空氣、氧、錫、鋁、

53、鉛等物質(zhì)都是順磁性物質(zhì)。在磁場中放置順磁性物質(zhì)，磁感應(yīng)強(qiáng)度B略有增加。 (2) 反磁性物質(zhì)： r略小于1，如氫、銅、石墨、銀、鋅等物質(zhì)都是反磁性物質(zhì)，又叫做抗磁性物質(zhì)。在磁場中放置反磁性物質(zhì)，磁感應(yīng)強(qiáng)度B略有減小。 (3) 鐵磁性物質(zhì)： r 1，且不是常數(shù)，如鐵、鋼、鑄鐵、鎳、鈷等物質(zhì)都是鐵磁性物質(zhì)。在磁場中放入鐵磁性物質(zhì)，可使磁感應(yīng)強(qiáng)度B增加幾千甚至幾萬倍。,3.3.2確定通電導(dǎo)線在磁場中受到的作用力 FBILsin 左手定則；磁感線垂直從手心穿過，四指所指的方向?yàn)閷?dǎo)線中的電流方向，拇指所指的方向?yàn)橥妼?dǎo)線受到磁場作用力的方向。 3.3.3描述磁場的物理量 1.磁感應(yīng)強(qiáng)度B 單位： T （特

54、斯拉） 2.磁通BScos 單位：Wb（韋伯） 注意：平面的法線與磁感線的夾角為。,3.4電磁感應(yīng)定律,導(dǎo)線切割磁感線或穿過線圈的磁通發(fā)生變化，這是產(chǎn)生感應(yīng)電動勢的條件。只有當(dāng)電路中有感應(yīng)電動勢，電路又閉合時(shí)才有電流。 3.4.1確定感應(yīng)電動勢的大小 感應(yīng)電動勢用e表示，線圈匝數(shù)用N表示，穿過線圈磁通的變化率用表示 則感應(yīng)電動勢的大小為 用線圈磁鏈來表示，則,上式中“”號表示感應(yīng)電流所產(chǎn)生的磁通，總是要阻礙引起感應(yīng)電流的磁通的變化。它只有在磁通與感應(yīng)電動勢的參考方向符合右手螺旋定則時(shí)才有意義。 用拇指所指的方向表示引起感應(yīng)電動勢的磁通原的方向，四指彎曲的方向表示感應(yīng)電動勢e的參考方向，這就是右

55、手螺旋定則。 若穿過線圈的磁通增加，則感應(yīng)電動勢的實(shí)際方向與參考方向相反； 【例3-1】一個匝數(shù)50匝的線圈，在0.2s 的時(shí)間內(nèi)，磁通由0.2Wb增加到0.6Wb,求線圈感應(yīng)電動勢的大小。 解： 【例3-2】如圖所示，一條長為L的導(dǎo)體，在磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場中，以速度做與磁場方向垂直的運(yùn)動，求導(dǎo)體感應(yīng)電動勢的大小。 解：導(dǎo)線交鏈磁通的變化量為,B,P+,Q -,M,N,L,v,線圈在磁場運(yùn)動方向與磁場方向垂直，這種情形通常叫做切割磁感線,e, i,3.4.2確定感應(yīng)電動勢的方向 1.導(dǎo)體切割磁感線產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢的方向 導(dǎo)線切割磁感線時(shí)，感應(yīng)電動勢和感應(yīng)電流的方向用右手定則判斷；注意：電

56、動勢的方向是由負(fù)極指向正極，電路閉會時(shí)，感應(yīng)電流的方向由負(fù)極流向正極。 2.用楞次定律判斷感應(yīng)電動勢的方向 感應(yīng)電流產(chǎn)生的磁場，總是阻礙引起感應(yīng)電流的磁場的變化，這就是楞次定律。 方法和步驟：先確定引起感應(yīng)電流的磁場方向和強(qiáng)弱怎樣變化； 根據(jù)楞次定律，確定感應(yīng)電流產(chǎn)生的磁場方向； 用右手定則判斷感應(yīng)電流的方向； 感應(yīng)電流的方向是由負(fù)極流向正極的原則確定感應(yīng)電動勢的方向,G,Q,P,e,例3-13,D,Q,L2,L1,S,P,RP,例3-14,3.4.3產(chǎn)生感應(yīng)電動勢的基本方法 產(chǎn)生感應(yīng)電動勢有三種方法。 1.動生感應(yīng) 導(dǎo)體在磁場中切割磁感線而產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢，稱作動生電動勢，這種產(chǎn)生感應(yīng)電動勢

57、的方法為動生感應(yīng)。 2.自感應(yīng) 線圈中的電流發(fā)生變化時(shí)，線圈內(nèi)部的磁通也會發(fā)生變化，從而在線圈上產(chǎn)生感應(yīng)電動勢。這種因線圈的電流發(fā)生變化而產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢的現(xiàn)象，稱作自感現(xiàn)象。 3.互感應(yīng) 線圈L1中的電流變化，在線圈L1周圍的磁場也發(fā)生變化，放在線圈L1附近的其他線圈L2和L3中的磁通發(fā)生變化而產(chǎn)生感應(yīng)電動勢，這種現(xiàn)象稱作互感現(xiàn)象。,3.5電感元件,3.5.1電感 線圈中有電流通過時(shí)，就有磁通穿過線圈，這種磁通叫自感磁通L表示。 自感磁通穿過線圈的每一匝，彼此交鏈，我們把自感磁通與線圈匝數(shù)的乘積叫作自感磁鏈 LN L 將線圈的自感磁鏈與線圈中電流的比值稱作線圈的自感系數(shù)或電感系數(shù)，簡稱電感，

58、用符號L表示。單位：H（亨） 1H103mH=106H,線圈的電感L是由線圈的結(jié)構(gòu)確定，它只與線圈的形狀、大小、匝數(shù)、線圈內(nèi)有鐵心有關(guān)，而與線圈中的電流和磁鏈等無關(guān)。 【例315】有一個N50匝的線圈，在通過電流i2A時(shí)，線圈中的磁通L0.002Wb，求線圈的電感L。 解：L=NL=50 0.002Wb=0.1Wb,3.5.2自感電動勢的大小和方向 自感電動勢的方向與自感磁通之間，應(yīng)符合右手螺旋定則?！啊钡囊饬x是：當(dāng)線圈中的電流增大時(shí)，自感電動勢的方向與按右手螺旋定則確定的參考方向相反。 【例316】電感L20mH的線圈中電流方向如圖3-27所示。當(dāng)電流在2s內(nèi)由0增加到2A，求線圈的自感電動

59、勢的大小和方向。 解：,P,Q,3.5.3電感線圈在電路中的作用 電感線圈與電容一樣，也是儲能元件 線圈中儲存的磁場能為W 當(dāng)線圈中電流由i1變化到i2時(shí)，線圈中增加或減少的磁場能 【例316】電感L100mH的線圈，當(dāng)電流為2A時(shí)，線圈中儲存的磁場能是多少？當(dāng)電流增加到4A時(shí)，有多少電能轉(zhuǎn)換為磁場能？ 解：儲存的磁場能為 轉(zhuǎn)換為磁場能的電能,3.5.4電感元件 電感元件在電路中的圖形和文字符號如圖3-28 如果一個線圈的磁鏈與其電流成正比，電感L為不隨電流變化的常數(shù)，這樣的線圈為線性電感元件，如空心線圈；如果一個線圈的磁鏈與電流為成正比，電感L為隨電流變化，為非線性電感元件，如帶有鐵心的線圈

60、。 利用電感線圈“通直流，阻交流”的作用來進(jìn)行分頻和濾波。 電子電路中如高頻扼流圈、調(diào)諧或選頻電路； 電力系統(tǒng)中，如日光燈中的電感； 自動控制中的各種形式的傳感器，如變隙式、變截面式、螺管式電傳感器。,L,圖3-28 電感元件,3.6鐵磁材料的性質(zhì),3.6.1磁介質(zhì) 原來不帶磁性的物質(zhì)，在磁場中獲得磁性的現(xiàn)象叫磁化，在磁場中被磁化進(jìn)而對磁場產(chǎn)生影響的物質(zhì)，稱作磁介質(zhì)。 按磁介質(zhì)在磁場中對磁場的影響不同，磁介質(zhì)分為弱磁材料和鐵磁材料兩大類。 設(shè)一無限長螺線管每米匝數(shù)為n，其中電流為i,在磁介質(zhì)中管內(nèi)各點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度B為 為磁導(dǎo)率用來描述磁介質(zhì)對磁場的影響。 真空磁導(dǎo)率01.257106H/m，相