電工基礎(chǔ)知識(shí)入門

1、1 / 138 實(shí)用精品文檔 目目 錄錄 第一章第一章 直流電路直流電路.5 11 電學(xué)的基本物理量.5 一、電量.5 二、電流.5 三、電壓.6 四、電動(dòng)勢(shì)、電源.7 五、電阻.7 六、電功、電功率.8 七、電流的熱效應(yīng).10 12 電 路.11 一、電路的組成和作用.11 二、電路圖.11 三、電路的三種狀態(tài).12 13 歐姆定律.12 一、一段電阻電路的歐姆定律.12 二、全電路歐姆定律.13 14 電阻的串聯(lián)、并聯(lián)電路.14 一、電阻的串聯(lián)電路.14 二、電阻的并聯(lián)電路.16 15 電工測(cè)量基本知識(shí).17 一、萬用表的外形及基本組成.18 二、萬用表的使用步驟.20 三、萬用表的使用注

2、意事項(xiàng).20 2 / 138 實(shí)用精品文檔 習(xí) 題.20 第二章第二章 電磁的基本知識(shí)電磁的基本知識(shí).22 21 磁的基本知識(shí).22 一、磁現(xiàn)象.22 二、磁場、磁感應(yīng)線.22 三、磁通、磁感應(yīng)強(qiáng)度.23 四、磁導(dǎo)率.24 22 電流的磁場.25 一、通電直導(dǎo)線的磁場.25 二、通電螺線管的磁場.25 三、磁場對(duì)載流直導(dǎo)線的作用.26 四、磁場對(duì)通電線圈的作用.27 23 電磁感應(yīng).27 一、電磁感應(yīng)現(xiàn)象.27 二、法拉第定律.29 三、楞次定律.29 四、電磁感應(yīng)定律.31 24 自感、互感.31 一、自感.31 二、互感.32 習(xí) 題.33 第三章第三章 正弦交流電路正弦交流電路.34 3

3、1 正弦交流電的產(chǎn)生.35 一、正弦交流電的特點(diǎn)種.35 二、正弦交流電的產(chǎn)生.35 3 / 138 實(shí)用精品文檔 32 正弦交流電的三要素.37 一、周期、頻率、角頻率.37 二、瞬時(shí)值、最大值、有效值.38 三、相位、初相和相位差.39 33 正弦交流電的表示法.40 一、三角函數(shù)式法.41 一、純電阻電路.42 二、純電感電路.42 三、純電容電路.44 35 三相交流電路.46 一、三相電動(dòng)勢(shì)的產(chǎn)生.46 二、三相電源繞組的聯(lián)結(jié).47 三、三相交流電路負(fù)載的聯(lián)結(jié).48 36 常用電氣照明電路.50 一、白熾燈照明電路.50 二、節(jié)能燈照明電路.51 三、日光燈照明電路.51 習(xí) 題.5

4、2 第四章第四章 變壓器與三相異步電動(dòng)機(jī)變壓器與三相異步電動(dòng)機(jī).54 41 變壓器的基本結(jié)構(gòu)和工作原理.54 一、變壓器的基本結(jié)構(gòu).55 二、變壓器的工作原理.56 三、幾種常見變壓器.58 四、變壓器的主要技術(shù)數(shù)據(jù).59 五、變壓器的使用要點(diǎn).60 4 / 138 實(shí)用精品文檔 42 三相異步電動(dòng)機(jī)的用途和結(jié)構(gòu).60 一、電動(dòng)機(jī)概述.60 二、三相籠式異步電動(dòng)機(jī)的基本結(jié)構(gòu).61 43 三相異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)原理.62 一、演示實(shí)驗(yàn).62 二、定子旋轉(zhuǎn)磁場的產(chǎn)生.62 三、旋轉(zhuǎn)磁場對(duì)轉(zhuǎn)子的作用.64 43 三相異步電動(dòng)機(jī)的使用.65 一、啟動(dòng).65 二、反轉(zhuǎn).66 三、制動(dòng).66 四、三相籠式異

5、步電動(dòng)機(jī)的銘牌數(shù)據(jù).67 五、三相異步電動(dòng)機(jī)使用要點(diǎn).68 45 單相異步電動(dòng)機(jī) .69 第五章第五章 簡單機(jī)床電路簡單機(jī)床電路.71 51 常用低壓電器.72 一、開關(guān).72 二、接觸器.75 三、熱繼電器.76 四、熔斷器.76 52 機(jī)床的幾種控制線路.78 一、點(diǎn)動(dòng)控制線路.78 二、看懂機(jī)床控制線路的基本要領(lǐng).78 三、接觸器自鎖控制線路.79 四、接觸器聯(lián)鎖的正反轉(zhuǎn)控制線路.81 5 / 138 實(shí)用精品文檔 五、C6201型車床控制線路.83 習(xí) 題.84 第六章第六章 安全用電安全用電.85 61 觸 電.85 一、觸電事故.85 二、觸電原因及方式.86 62 安全用電措施.

6、87 一、常用安全用電措施.87 二、電氣設(shè)備的保護(hù)接地和保護(hù)接零.88 三、安全用電十不準(zhǔn).89 63 電氣事故及緊急處理.90 一、觸電急救.90 二、對(duì)電氣設(shè)備做好監(jiān)護(hù).90 三、電火警的緊急處理.91 四、防雷擊的安全措施.91 習(xí) 題.92 6 / 138 實(shí)用精品文檔 第一章第一章 直流電路直流電路 本章學(xué)習(xí)要點(diǎn)：本章學(xué)習(xí)要點(diǎn)： 1熟悉電流、電壓、電阻、電功率、電功等常用 的物理量； 2了解常用電氣元件的電路符號(hào)，能夠看懂電路 圖的連接關(guān)系； 3熟練掌握歐姆定律的兩種形式，明確 U，J，R，E，r之間的關(guān)系； 4準(zhǔn)確辨識(shí)簡單電路電阻的串、并聯(lián)關(guān)系，掌握 兩種連接形式中每個(gè)元件上電壓

7、、電流與總電壓、總 電流的關(guān)系。 現(xiàn)實(shí)生活中，我們經(jīng)常聽到或說起很多有關(guān)電方面的名詞、術(shù) 語，也經(jīng)常有很多用電方面的困惑。這些名詞、術(shù)語究竟是怎樣定 義的?它們之間有什么關(guān)系?是什么因素導(dǎo)致電壓的高低、電流的大 小?為什么會(huì)發(fā)生由用電引發(fā)的火災(zāi)?為什么家里幾個(gè)月沒人住，還 會(huì)產(chǎn)生電費(fèi)?很多經(jīng)常聽到的，看似簡單，又不容易說清的問題，通 過本章的學(xué)習(xí)都會(huì)有明確的答案。 7 / 138 實(shí)用精品文檔 11 電學(xué)的基本物理量電學(xué)的基本物理量 一、電量一、電量 自然界中的一切物質(zhì)都是由分子組成的，分子又是由原子組成 的，而原子是由帶正電荷的原子核和一定數(shù)量帶負(fù)電荷的電子組成 的。在通常情況下，原子核所帶

8、的正電荷數(shù)等于核外電子所帶的負(fù) 電荷數(shù)，原子對(duì)外不顯電性。但是，用一些辦法，可使某種物體上 的電子轉(zhuǎn)移到另外一種物體上。失去電子的物體帶正電荷，得到電 子的物體帶負(fù)電荷。物體失去或得到的電子數(shù)量越多，則物體所帶 的正、負(fù)電荷的數(shù)量也越多。 物體所帶電荷數(shù)量的多少用電量來表示。電量是一個(gè)物理量， 它的單位是庫侖，用字母 C 表示。1C 的電量相當(dāng)于物體失去或得到 6.251018 個(gè)電子所帶的電量。 二、電流二、電流 電荷的定向移動(dòng)形成電流。電流有 大小，有方向。 1電流的方向 1、人們規(guī)定正電荷定向移動(dòng)的方 向?yàn)殡娏鞯姆较?。金屬?dǎo)體中，電流是 電子在導(dǎo)體內(nèi)電場的作用下定向移動(dòng)的結(jié)果，電子流的方

9、向是負(fù)電 荷的移動(dòng)方向，與正電荷的移動(dòng)方向相反，所以金屬導(dǎo)體中電流的 方向與電子流的方向相反，如圖 11 所示。 2電流的大小 電學(xué)中用電流強(qiáng)度來衡量電流的大小。電流強(qiáng)度就是 l 秒鐘通 過導(dǎo)體截面的電量。電流強(qiáng)度用字母 表示，計(jì)算公式如下： I 8 / 138 實(shí)用精品文檔 Q I t 式中 I電流強(qiáng)度，單位安培(A)； 在 t 秒時(shí)間內(nèi)，通過導(dǎo)體截面的電量數(shù)，單位庫侖(C)；Q 時(shí)間，單位秒(s)。t 實(shí)際使用時(shí)，人們把電流強(qiáng)度簡稱為電流。電流的單位是安培， 簡稱安，用字母 A 表示。如果 1 秒內(nèi)通過導(dǎo)體截面的電量為 1 庫侖， 則該電流的電流強(qiáng)度為 1 安培，習(xí)慣簡稱電流為 1 安。實(shí)

10、際應(yīng)用中， 除單位安培外，還有千安()、毫安()和微安()。它們之間的kAmAA 關(guān)系為： 3 1kA=10 A 3 1A=10 mA 3 1mA=10A 三、電壓三、電壓 為了弄清楚電荷在導(dǎo)體中定向移動(dòng)而形成電流的原因，我們對(duì) 照?qǐng)D 12a 水流的形成來理解這個(gè)問題。 9 / 138 實(shí)用精品文檔 從圖12a可以看到外水由一A槽經(jīng)C管向8槽流去。水之所以能 在C管中進(jìn)行定向移動(dòng)，是由于A槽水位高，B槽水位低所致：A，B 兩槽之間的水位差即水壓，是實(shí)現(xiàn)水形成水流的原因。與此相似， 當(dāng)圖12b中的開關(guān)S閉合后，電路里就有電流。這是因?yàn)殡娫吹恼?極電位高，負(fù)極電位低。兩個(gè)極間電位差(電壓)使正電荷

11、從正極出 發(fā)，經(jīng)過負(fù)載R移向負(fù)極形成電流。所以，電壓是自由電荷發(fā)生定 向移動(dòng)形成電流的原因。在電路中電場力把單位正電荷由高電位a點(diǎn) 移向低電位b點(diǎn)所做的功稱為兩點(diǎn)間的電壓，用 ab U 表示。所以電壓 是a與b兩點(diǎn)間的電位差，它是衡量電場力做功本領(lǐng)大小的物理量。 電壓用字母 U 表示，單位為伏特，電場力將 1 庫侖電荷從 a 點(diǎn) 移到 b 點(diǎn)所做的功為 1 焦耳，則 ab 間的電壓值就是 1 伏特，簡稱伏， 用字母 V 表示。常用的電壓單位還有千伏(kV)，毫伏(mV)等。它們 之間的關(guān)系為： 1 kV=V 3 10 l V=mV 3 10 電壓與電流相似，不但有大小，而且有方向。對(duì)于負(fù)載來說

12、， 電流流人端為正端，電流流出端為負(fù)端。電壓的方向是由正端指向 負(fù)端，也就是說負(fù)載中電壓實(shí)際方向與電流方向一致。在電路圖中， 用帶箭頭的細(xì)實(shí)線表示電壓的方向。 四、電動(dòng)勢(shì)、電源四、電動(dòng)勢(shì)、電源 在圖 12a 中，為使水在 C 管中持續(xù)不斷地流動(dòng)，必須用水泵 把 B 槽中的水不斷地泵入 A 槽，以維持兩槽間的固定水位差，也就 是要保證 C 管兩端有一定的水壓。在圖 12b 中，電源與水泵的作 用相似，它把正電荷由電源的負(fù)極移到正極，以維持正、負(fù)極間的 10 / 138 實(shí)用精品文檔 電位差，即電路中有一定的電壓使正電荷在電路中持續(xù)不斷地流動(dòng)。 電源是利用非電力把正電荷由負(fù)極移到正極的，它在電路中

13、將 其他形式能轉(zhuǎn)換成電能。電動(dòng)勢(shì)就是衡量電源能量轉(zhuǎn)換本領(lǐng)的物理 量，用字母 E 表示，它的單位也是伏特，簡稱伏，用字母 V 表示。 電源的電動(dòng)勢(shì)只存在于電源內(nèi)部。人們規(guī)定電動(dòng)勢(shì)的方向在電 源內(nèi)部由負(fù)極指向正極。在電路中也用帶箭頭的細(xì)實(shí)線表示電動(dòng)勢(shì) 的方向，如圖 12b 所示。當(dāng)電源兩端不接負(fù)載時(shí)，電源的開路電 壓等于電源的電動(dòng)勢(shì)，但二者方向相反。 生活中用測(cè)量電源端電壓的辦法，來判斷電源的狀態(tài)。比如測(cè) 得工作電路中兩節(jié) 5 號(hào)電池的端電壓為 2.8 V，則說明電池電量比 較充足。 五、電阻五、電阻 一般來說，導(dǎo)體對(duì)電流的阻礙作用稱為電阻，用字母 R 表示。 電阻的單位為歐姆，簡稱歐，用字母表示

14、。 如果導(dǎo)體兩端的電壓為 1 伏，通過的電流為 1 安，則該導(dǎo)體的 電阻就是 1 歐。 常用的電阻單位還有千歐(k)、兆歐(M)。它們之間的關(guān)系為： 1 k= 3 10 1 M=k 3 10 應(yīng)當(dāng)強(qiáng)調(diào)指出：電阻是導(dǎo)體中客觀存在的，它與導(dǎo)體兩端電壓 變化情況無關(guān)，即使沒有電壓，導(dǎo)體中仍然有電阻存在。實(shí)驗(yàn)證明， 當(dāng)溫度一定時(shí)，導(dǎo)體電阻只與材料及導(dǎo)體的幾何尺寸有關(guān)。對(duì)于二 根材質(zhì)均勻、長度為 L、截面積為 S 的導(dǎo)體而言，其電阻大小可用 下式表示： 11 / 138 實(shí)用精品文檔 L R S 式中 導(dǎo)體電阻，單位為歐()；R 導(dǎo)體長度，單位為米(m)；L 導(dǎo)體截面積，單位為平方毫米()；S 2 mm

15、 電阻率，單位為歐米(m)。 式中電阻率是與材料性質(zhì)有關(guān)的物理量。電阻率的大小等于長 度為 1m，截面積為 1的導(dǎo)體在一定溫度下的電阻值，其單位為 2 mm 歐米(：m)。例如，銅的電阻率為 1.7m，就是指長為 8 10 1m，截面積為 1mmz 的銅線的電阻是 1.7。幾種常用材料在 8 10 20時(shí)的電阻率見表 11。C 從表中可知，銅和鋁的電阻率較小，是應(yīng)用極為廣泛的導(dǎo)電材 料。以前，由于我國鋁的礦藏量豐富，價(jià)格低廉，常用鋁線作輸電 線。由于銅線有更好的電氣特性，如強(qiáng)度高、電阻率小，現(xiàn)在銅制 線材被更廣泛應(yīng)用。電動(dòng)機(jī)、變壓器的繞組一般都用銅材。 表表 11 幾種常用材料在幾種常用材料在

16、 20時(shí)的電阻率時(shí)的電阻率 材料名稱電阻率(m) 銀 1.6 8 10 銅 1.7 8 10 鋁 2.9 8 10 鎢 5.3 8 10 鐵 1.0 7 10 康銅 5.0 7 10 錳銅 4.4 7 10 鋁鉻鐵電阻絲 1.2 6 10 12 / 138 實(shí)用精品文檔 六、電功、電功率六、電功、電功率 電流通過用電器時(shí)，用電器就將電能轉(zhuǎn)換成其他形式的能，如 熱能、光能和機(jī)械能等。我們把電能轉(zhuǎn)換成其他形式的能叫做電流 做功，簡稱電功，用字母 W 表示。電流通過用電器所做的功與用電 器的端電壓、流過的電流、所用的時(shí)間和電阻有以下的關(guān)系： 2 2 WUIt WI Rt U Wt R 如果公式(13

17、)中，電壓單位為伏，電流單位為安，電阻單位 為歐，時(shí)間單位為秒，則電功單位就是焦耳，簡稱焦，用字母 J 表 示。 電流在單位時(shí)間內(nèi)通過用電器所做的功稱為電功率，用字母 P 表示。其數(shù)學(xué)表達(dá)式為： W P t 將公式(13)代入公式 14 后得到： 2 2 U P R PUI PI R 若在公式(14)中，電功單位為焦耳，時(shí)間單位為秒，則電功 率的單位就是焦耳/秒。焦耳/秒又叫瓦特，簡稱瓦，用字母 W 表示。 在實(shí)際工作中，常用的電功率單位還有千瓦(kW)、毫瓦(mW)等。它 們之間的關(guān)系為： 1kW=W 3 10 1W=mW 3 10 從公式15中可以得出如下結(jié)論： 13 / 138 實(shí)用精品

18、文檔 1當(dāng)用電器的電阻一定時(shí)，電功率與電流平方或電壓平方成正 比。若通過用電器的電流是原來電流的2倍，則電功率就是原功率的 4倍；若加在用電器兩端電壓是原電壓的2倍,則電功率就是原功率的 4倍。 2當(dāng)流過用電器的電流一定時(shí)，電功率與電阻值成正比。對(duì)于 串聯(lián)電阻電路，流經(jīng)各個(gè)電阻的電流是相同的，則串聯(lián)電阻的總功 率與各個(gè)電阻的電阻值的和成正比。 3當(dāng)加在用電器兩端的電壓一定時(shí)，電功率與電阻值成反比。 對(duì)于并聯(lián)電阻電路，各個(gè)電阻兩端電壓相等，則各個(gè)電阻的電功率 與各電阻的阻值成反比。 在實(shí)際工作中，電功的單位常用千瓦小時(shí)(kWh)，也叫“度”。 1千瓦小時(shí)是1度，它表示功率為1千瓦的用電器1小時(shí)所

19、消耗的電能， 即： 1kWh=1kW1h=3.6J 6 10 例題 1 一臺(tái) 42 英寸(1 英寸=2.54 厘米)等離子電視機(jī)的功率約 為 300W，平均每天開機(jī) 3 小時(shí)，若每度電費(fèi)為人民幣 0.48 元，問 一年(以 365 天計(jì)算)要交納多少電費(fèi)? 解： 電視機(jī)的功率P=300 W=0.3 kW 電視機(jī)一年開機(jī)的時(shí)間t=3365=1 095 h 電視機(jī)一年消耗的電能W=Pt=0.31 095=328.5 kWh 一年的電費(fèi)為328.50.48=157.68元 想一想：現(xiàn)在的電氣在不工作時(shí)經(jīng)常是通電 的，(待機(jī)狀態(tài))，此時(shí)的功耗很低，一般不超過 10 W(計(jì)算時(shí)可以估算為5 W)，假定家

20、中有空調(diào)、 14 / 138 實(shí)用精品文檔 電視機(jī)、DVD播放器、家庭影院功放、計(jì)算機(jī)主 機(jī)、計(jì)算機(jī)顯示器，如果這些電氣長期處在待機(jī) 狀態(tài)，它們一年要消耗多少電費(fèi)?有沒有其他問題? 七、電流的熱效應(yīng)七、電流的熱效應(yīng) 電流通過導(dǎo)體使導(dǎo)體發(fā)熱的現(xiàn)象叫做電流的熱效應(yīng)。電流的熱 效應(yīng)是電流通過導(dǎo)體時(shí)電能轉(zhuǎn)換成熱能的效應(yīng)。 電流通過導(dǎo)體產(chǎn)生的熱量，用焦耳一楞次定律表示如下： 2 QI Rt 式中 熱量，單位焦耳(J)； Q 通過導(dǎo)體的電流，單位安培(A)； I 導(dǎo)體電阻，一單位歐姆()； R 導(dǎo)體通過電流的時(shí)間，單位秒(S)t 焦耳一楞次定律的物理意義是：電流通過導(dǎo)體所產(chǎn)生的熱量， 與電流強(qiáng)度的平方、導(dǎo)

21、體的電阻及通電時(shí)間成正比。 在生產(chǎn)和生活中，應(yīng)用電流熱效應(yīng)制作各種電氣。如白熾燈、 電烙鐵、電烤箱、熔斷器等在工廠中最為常見；電吹風(fēng)、電褥子等 常用于家庭中。但是電流的熱效應(yīng)也有其不利的一面，如電流的熱 效應(yīng)能使電路中不需要發(fā)熱的地方(如導(dǎo)線)發(fā)熱，導(dǎo)致絕緣材料老 化，甚至燒毀設(shè)備，導(dǎo)致火災(zāi)，是一種不容忽視的潛在禍因。 例題 2 已知當(dāng)一臺(tái)電烤箱的電阻絲流過 5 A 電流時(shí)，每分鐘 可放出 1.2J 的熱量，求這臺(tái)電烤箱的電功率及電阻絲工作時(shí)的 6 10 電阻值。 解： 根據(jù)公式(14)，電烤箱的電功率為： 15 / 138 實(shí)用精品文檔 6 1.2 10 20kW 60 WQ P tt 電阻

22、絲工作時(shí)電阻值為： 2 20000 800 25 P R I 12 電電 路路 一、電路的組成和作用一、電路的組成和作用 電流所流過的路徑稱為電路。它是由電源、負(fù)載、開關(guān)和連接 導(dǎo)線等 4 個(gè)基本部分組成的，如圖 13 所示。電源是把非電能轉(zhuǎn)換 成電能并向外提供電能的裝置。常見的電源有干電池、蓄電池和發(fā) 電機(jī)等。負(fù)載是電路中用電器的總稱，它將電能轉(zhuǎn)換成其他形式的 能。如電燈把電能轉(zhuǎn)換成光能；電烙鐵把電能轉(zhuǎn)換成熱能；電動(dòng)機(jī) 把電能轉(zhuǎn)換成機(jī)械能。開關(guān)屬于控制電器，用于控制電路的接通或 斷開。連接導(dǎo)線將電源和負(fù)載連接起來，擔(dān)負(fù)著電能的傳 輸和分配的任務(wù)。電路電流方向是由電源正極經(jīng)負(fù)載流到電源 負(fù)極，

23、在電源內(nèi)部，電流由負(fù)極流向正極，形成一個(gè)閉合通路。 二、電路圖二、電路圖 在設(shè)計(jì)、安裝或維修各種實(shí)際電路時(shí)，經(jīng)常要畫出表示電路連 接情況的圖。如果是畫如圖 13 所示的實(shí)物連接圖，雖然直觀，但 很麻煩。所以很少畫實(shí)物圖，而是畫電路圖。所謂電路圖就是用國 家統(tǒng)一規(guī)定的符號(hào)，來表示電路連接情況的圖。表 12 是幾種常用 16 / 138 實(shí)用精品文檔 的電工符號(hào)。圖 14 是圖 13 的電路圖。 表表 12 幾種常用的電工符號(hào)幾種常用的電工符號(hào) 名稱符號(hào)名稱符號(hào) 電池電流 表 導(dǎo)線電壓 表 開關(guān)熔斷 器 電阻電容 照明 燈 接地 三、電路的三種狀態(tài)三、電路的三種狀態(tài) 電路有三種狀態(tài)：即通路、開路、

24、短路。 通路是指電路處處接通。通路也稱 為閉合電路，簡稱閉路。只有在通路的 情況下，電路才有正常的工作電流開路 是電路中某處斷開，沒有形成通路的電 路。開路也稱為斷路，此時(shí) 17 / 138 實(shí)用精品文檔 電路中沒有電流；短路是指電源或負(fù)載兩端被導(dǎo)線連接在一起， 分別稱為電源短路或負(fù)載短路。電源短路時(shí)電源提供的電流要比通 路時(shí)提供的電流大很多倍，通常是有害的，也是非常危險(xiǎn)的，所以 一般不允許電源短路。 13 歐姆定律歐姆定律 一、一段電阻電路的歐姆定律一、一段電阻電路的歐姆定律 所謂一段電阻電路是指不包括電源在內(nèi)的外電路，如圖 15 所 示。實(shí)驗(yàn)證明，二段電阻電路歐姆定律的內(nèi)容是，流過導(dǎo)體的電

25、流 強(qiáng)度與這段導(dǎo)體兩端的電壓成正比；與這殷導(dǎo)體的電阻成反比。其 數(shù)學(xué)表達(dá)式為： U I R 式中 導(dǎo)體中的電流，(A)； I 導(dǎo)體兩端的電壓，(V)；U 導(dǎo)體的電阻，()。R 在公式（17)中，已知其中兩個(gè)量，就可以求出第三個(gè)未知量； 公式(17)又可寫成另外兩種形式： 1. 已知電流、電阻，求電壓： UIR 2. 已知電壓、電流，求電阻： U R I 例題 3 一臺(tái)直流電動(dòng)機(jī)勵(lì)磁繞組在 220V 電壓作用下，通過繞 組的電流為 0.427A，求繞組的電阻。 解： 已知電壓 U=220 V，電流 I=0.427 A，由公式(19)得： 18 / 138 實(shí)用精品文檔 220 515.2 0.4

26、27 U R I 二、全電路歐姆定律二、全電路歐姆定律 全電路是指含有電源的閉合電路。全電路是由各段電路連接成 的閉合電路。如圖 16 所示，電路包括電源內(nèi)部電路和電源外部電 路，電源內(nèi)部電路簡稱內(nèi)電路，電源外 部電路簡稱外電路。在全電路中，電源 電動(dòng)勢(shì)E、電源內(nèi)電阻r、外電路電阻 R和電路電流I之商的關(guān)系為： E I Rr 式中 電路中的電流，(A)； I 電源電動(dòng)勢(shì)，(V)； E 外電路電阻，()； R 內(nèi)電路電阻，()。 r 公式(110)是全電路歐姆定律。定律說明電路中的電流強(qiáng)度與 電源電動(dòng)勢(shì)( )成正比，與整個(gè)電路的電阻（）成反比。ERr 將公式(110)變換后得到： EIRIrUI

27、r 式中 外電路電壓； U 內(nèi)電路電壓。Ir 外電路電壓是指電路接通時(shí)電源兩端的電壓，又叫做路端電壓， 簡稱端電壓。這樣，公式(111)的含義又可敘述為：電源電動(dòng)勢(shì)在 數(shù)值上等于閉合回路的各部分電壓之和。根據(jù)全電路歐姆定律研究 全電路處于三種狀態(tài)時(shí)，全電路中電壓與電流的關(guān)系是： 1當(dāng)全電路處于通路狀態(tài)時(shí)，由公式(111)可以得出端電壓 為： 19 / 138 實(shí)用精品文檔 UEIr 由公式可知，隨著電流的增大，外電路電壓也隨之減小。電源 內(nèi)阻越大，外電路電壓減小得越多。在直流負(fù)載時(shí)需要恒定電壓供 電，所以總是希望電源內(nèi)阻越小越好。 2. 當(dāng)全電路處于斷路狀態(tài)時(shí)，相當(dāng)于外電路電阻值趨于無窮大，

28、此時(shí)電路電流為零，開路內(nèi)電路電阻電壓為零，外電路電壓等于電 源電動(dòng)勢(shì)。 3當(dāng)全電路處于短路狀態(tài)時(shí)，外電路電阻值趨近于零，此時(shí)電 路電流叫短路電流。由于電源內(nèi)阻很小，所以短路電流很大。短路 時(shí)外電路電壓為零，內(nèi)電路電阻電壓等于電源電動(dòng)勢(shì)。 全電路處于三種狀態(tài)時(shí)，電路中電壓與電流的關(guān)系見表13。 表表 13 電路中電壓與電流的關(guān)系電路中電壓與電流的關(guān)系 電路狀 態(tài) 負(fù)載電 阻 電路電 流 外電路 電壓 通路=常數(shù)R E I Rr UEIr 開路 R0I UE 短路0 R E I r 0U 通常電源電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻在短時(shí)間內(nèi)基本不變，且電源內(nèi)阻又非 常小，所以可近似認(rèn)為電源的端電壓等于電源電動(dòng)勢(shì)。今后不

29、特別 指出電源內(nèi)阻時(shí)，就表示其阻值很小忽略不計(jì)。但對(duì)于電池來說， 其內(nèi)阻隨電池使用時(shí)間延長而增大。如果電池內(nèi)阻增大到一定值時(shí)， 電池的電動(dòng)勢(shì)就不能使負(fù)載正常工作了。如舊電池開路時(shí)兩端的電 20 / 138 實(shí)用精品文檔 壓并不低，但裝在收音機(jī)里，卻不能使收音機(jī)發(fā)聲，這是由于電池 內(nèi)阻增大所致。 例題 4 如圖 1 一 6 所示的電路。電源電動(dòng)勢(shì) =24 V，電源內(nèi)阻E =-4，負(fù)載電阻 =20 。求電路中的電流，電源的端電壓，負(fù)載rR 電壓和電源內(nèi)阻電壓。 解： 根據(jù)公式(110)，電路中的電流： 24 1A 204 E I Rr 由公式(1 一 11)，電路中電源的端電壓： 241 4=20

30、VUEIr 根據(jù)公式(18)，電路中的負(fù)載電壓： 1 20=20VUIR 根據(jù)公式(1 一 8)，電路中電源內(nèi)阻的電壓： 1 44V r UIr 14 電阻的串聯(lián)、并聯(lián)電路電阻的串聯(lián)、并聯(lián)電路 一、電阻的串聯(lián)電路一、電阻的串聯(lián)電路 在一段電路上，將幾個(gè)電阻的首尾依次相連所構(gòu)成的一個(gè)沒有 分支的電路，叫做電阻的串聯(lián)電路。如圖 17a 所示是電阻的串聯(lián) 電路。圖 17b 是圖 17a 的等效電路。電阻的串聯(lián)電路有以下特 點(diǎn)： 1串聯(lián)電路中流過各個(gè)電阻的電流都相等，即： 123 IIII n I 2串聯(lián)電路兩端的總電壓等于各個(gè)電阻兩端的電壓之和，即： 21 / 138 實(shí)用精品文檔 12 UUU n

31、 U 3串聯(lián)電路的總電阻(即等效電阻)等于各串聯(lián)的電阻之和，即： 12 RRR n R 根據(jù)歐姆定律得出，可以得出： 11 UIR 22 UIRUIR 12 2 UU UR U R 或者 11 UR UR 22 UR UR 此公式表明，在串聯(lián)電路中，龜阻的阻值越大，這個(gè)電阻所分 配到的電壓越大；反之，電壓越小，即電阻上的電壓分配與電阻的 阻值成正比。這個(gè)理論是電阻串聯(lián)電路中最重要的結(jié)論，用途極其 廣泛。比如，用串聯(lián)電阻的辦法來擴(kuò)大電壓表的量程： 在如圖 17a 所示的，電路中，將代人公式(114）式 12 RRR 中 22 / 138 實(shí)用精品文檔 1 1 12 2 2 12 R UU RR

32、R UU RR 這兩個(gè)公式可以直接計(jì)算出每個(gè)電阻從總電壓中分得的電壓值， 習(xí)慣上就把這兩個(gè)式子叫做分壓公式。 電阻串聯(lián)的應(yīng)用極為廣泛。例如： (1)用幾個(gè)電阻串聯(lián)來獲得阻值較大的電阻。 (2)用串聯(lián)電阻組成分壓器，使用同一電源獲得幾種不同的電壓。 如圖 18 所示，由 RR4 組成串聯(lián)電路，使用同一電源，輸出 4 種不同數(shù)值的電壓。 (3)當(dāng)負(fù)載的額定電壓(標(biāo)準(zhǔn)工作電壓值)低于電源電壓時(shí)，采用 電阻與負(fù)載串聯(lián)的方法，使電源的部分電壓分配到串聯(lián)電阻上，以 23 / 138 實(shí)用精品文檔 滿足負(fù)載正確的使用電壓值。例如，一個(gè)指示燈額定電壓 6 V，電 阻 6，若將它接在 12 V 電源上，必須串聯(lián)

33、一個(gè)阻值為 6的電阻， 指示燈才能正常工作。 (4)用電阻串聯(lián)的方法來限制調(diào)節(jié)電路中的電流。在電工測(cè)量中 普遍用串聯(lián)電阻法來擴(kuò)大電壓表的量程。 二、電阻的并聯(lián)電路二、電阻的并聯(lián)電路 將兩個(gè)或兩個(gè)以上的電阻兩端分別接在電路中相同的兩個(gè)節(jié)點(diǎn) 之間，這種連接方式叫做電阻的并聯(lián)電路。如圖9a 所示是電阻 的并聯(lián)電路，圖 19b 是圖9a 的等效電路。 電阻的并聯(lián)電路有如下特點(diǎn)： 1并聯(lián)電路中各個(gè)支路兩端的電壓相等，即： 12 UUU n U 2并聯(lián)電路中總的電流等于各支路中的電流之和，即： 12 III n I 3并聯(lián)電路的總電阻(即等效電阻)的倒數(shù)等于各并聯(lián)電阻的倒數(shù)之 和，即： 12 111 RR

34、R 1 n R 若是兩個(gè)電阻并聯(lián)，根據(jù)公式 118 可求并聯(lián)后的總電阻為： 12 12 R R R RR 根據(jù)公式(1l6)及歐姆定律可以得出： 1 1 n n n n IR IR IR IR 公式(120)表明，在并聯(lián)電路中，電阻的阻值越大，這個(gè)電阻 24 / 138 實(shí)用精品文檔 所分配到的電流越小，反之越大，即電阻上的電流分配與電阻的阻 值成反比。這個(gè)結(jié)論是電阻并聯(lián)電路特點(diǎn)的重要推論，用途極為廣 泛，比如，用并聯(lián)電阻的辦法，擴(kuò)大電流表的量程。 電阻并聯(lián)的應(yīng)用，同電阻串聯(lián)的應(yīng)用一樣，也很廣泛。例如： (1)因?yàn)殡娮璨⒙?lián)的總電阻小于并聯(lián)電路中的任意一個(gè)電阻，因 此，可以用電阻并聯(lián)的方法來獲得

35、阻值較小的電阻。 (2)由于并聯(lián) 電阻各個(gè)支路兩 端電壓相等，因 此，工作電壓相 同的負(fù)載，如電 動(dòng)機(jī)、電燈等都 是并聯(lián)使用，任 何一個(gè)負(fù)載的工作狀態(tài)既不受其他負(fù)載的影響，也不影響其他負(fù)載。 在并聯(lián)電路中，負(fù)載個(gè)數(shù)增加，電路的總電阻減小，電流增大，負(fù) 載從電源取用的電能多，負(fù)載變重；負(fù)載數(shù)目減少，電路的總電阻 增大，電流減小，負(fù)載從電源取用的龜能少，負(fù)載變輕。因此，人 們可以根據(jù)工作需要啟動(dòng)或停止并聯(lián)使用的負(fù)載。 (3)在電工測(cè)量中應(yīng)用電阻并聯(lián)方法組成分流器來擴(kuò)大電流表的 量程。 15 電工測(cè)量基本知識(shí)電工測(cè)量基本知識(shí) 自然界中的物理量，都可以使用特定的工具來進(jìn)行測(cè)量。測(cè)量 各種電量的儀器儀表

36、，統(tǒng)稱為電工測(cè)量儀表。電工測(cè)量儀表種類繁 多，最常見的是測(cè)量基本電量的儀表。 25 / 138 實(shí)用精品文檔 電工儀表依據(jù)測(cè)量方法、儀表結(jié)構(gòu)、儀表用途來分，有很多種。 概括來說，電工儀表用來測(cè)量電路中的電流、電壓、電功率、電功、 功率因數(shù)、電量的頻率電阻、絕緣狀況等物理量。由此就有用各種 被測(cè)物理量冠名的儀表，如電流表、電壓表等。其中一些電量要在 后續(xù)課程中介紹。本書簡單介紹電工應(yīng)用中最常用的儀表萬用 表。萬用表是一種便攜式儀表。由于其能夠測(cè)量交流、直流電壓或 電流參數(shù)：以及電路中的電阻等；被稱為萬用表。根據(jù)萬用表內(nèi)部 結(jié)構(gòu)、工作原理的不同，可以把萬用表分為：機(jī)械指針式萬用表(簡 稱機(jī)械表)籠

37、和電子數(shù)顯式萬用表(簡稱電子表)兩類。本節(jié)重點(diǎn)介紹 機(jī)械表。 一、萬用表的外形及基本組成一、萬用表的外形及基本組成 如圖 1-10 所示，是機(jī)械指針式萬用表的外形。 操作萬用表的主要部分有三個(gè)：擋位撥盤、表筆、讀數(shù)表頭。 萬用表除了這幾部分外，最主要的是表內(nèi)電路和表頭機(jī)電基本體模 26 / 138 實(shí)用精品文檔 塊部分。萬用表的表殼部分承擔(dān)著各部分的保護(hù)與承載的責(zé)任。由 于萬用表是一種移動(dòng)測(cè)量儀表，容易受到磕碰摔砸的損害，所以應(yīng) 注意防護(hù)： 1. 擋位撥盤 如圖 111 所示，用于選擇測(cè)量哪種物理量，一般萬用表都至 少設(shè)有如下四個(gè)擋位，每個(gè)擋位又分為幾個(gè)不同量限或不同倍率的 擋位： 交流電壓擋

38、：測(cè)量交流電壓，如圖 111 所示，又分為 10 V，50 V，250 V，500 V，1 000 V 五個(gè)子擋位。 直流電壓擋：測(cè)量直流電壓，如圖 111 所示，又分為 0.25 V，2.5 V，10 V，50 V，250 V，500 V 六個(gè)子擋位。 直流電流擋：用于測(cè)量直流電流值，如圖 111 所示，又分為 1 mA，10 mA，100 mA，1 000 mA 四個(gè)子擋位。 電阻擋：用于測(cè)量電器阻值，如圖 111 所示，又分為 1，10，l00，1 k 四個(gè)子擋位。 電壓、電流的每個(gè)擋位的數(shù)值表示的是量限(或量程)，待測(cè)的 物理量值應(yīng)小于該值。在選擇擋位時(shí)，要選擇一個(gè)擋位量限大于被 測(cè)量

39、值，并且與被測(cè)量值最接近的一個(gè)量限的擋位。比如，要測(cè)一 個(gè)直流電壓，估計(jì)其值約為 190 V，則應(yīng)選擇直流 250 V 擋位。此 時(shí)擋位值 250 V 大于被測(cè)量 190 V，且 250 V 擋位比 500 V，1 000 V 兩個(gè)擋位更接近被測(cè)量值。這樣選擇既能保證萬用表的安全，又 能保證測(cè)量精度。 機(jī)械表電阻擋的幾個(gè)擋位表示幾個(gè)不同的倍率。由于機(jī)械表的 表頭指針在整個(gè)刻度的 2080之間，讀數(shù)比較準(zhǔn)確，尤其是電 阻擋位對(duì)應(yīng)的表頭刻度的非均勻性，在這個(gè)范圍內(nèi)更利于讀取數(shù)值， 27 / 138 實(shí)用精品文檔 所以，利用電阻擋的倍率選擇，可以使表頭指針落在該范圍內(nèi)。電 子表電阻擋位的標(biāo)示數(shù)值與電

40、流、電壓的數(shù)值一樣，表示量限，不 是倍率。電子表的擋位選擇方法與電流、電壓擋位一樣。 2表頭 如圖 112 所示為萬用表表頭。 機(jī)械表頭有若干條刻度線：刻度線 1 是電阻值讀取線，指針指 向最右端，指示值為 0；指針指向最左端，指示值為 。注意被測(cè)電 阻的實(shí)際阻值是指示值與所選擋位的倍率的乘積。比如，在 R1 k 擋，當(dāng)從刻度線上讀取 35 時(shí)，如圖 113 所示，電阻的測(cè)量阻值為 351 k=35 k；刻度線 2 是均勻刻度線，用于 讀取電壓、電流的指示值。被測(cè)對(duì)象的測(cè)量值也經(jīng)常需要從讀 取值換算而得到。比如使用直流電壓 500 V 擋，按 50 刻度線讀數(shù)， 如果讀取值為 43，如圖 1

41、一 14 所示，則被測(cè)電壓的測(cè)量值為 43(500+50)=430 V；如果按 250 刻度線讀數(shù)，見刻度線，讀數(shù)應(yīng) 為 215，則被測(cè)電壓的測(cè)量值為 215(500250)=430 V，即從同二 類的刻度線讀數(shù)，經(jīng)過換算，得到的測(cè)量值是一樣的。機(jī)械表頭經(jīng) 常還有其他一些刻度線，請(qǐng)參照有關(guān)書籍。 28 / 138 實(shí)用精品文檔 電子表頭的讀數(shù)比較簡單，可直接讀數(shù)，然后冠以所選擋位的 單位，即是被測(cè)對(duì)象的測(cè)量值。比如使用電流 20 mA 擋，讀數(shù)值為 15.5，則測(cè)量值為 l5.5 mA。 3表筆 萬用表的兩表筆一般使用紅黑兩種顏色，紅表筆一般插在標(biāo)有 “十”的插孔內(nèi)，黑表筆一般插在標(biāo)有“一”的

42、插孔內(nèi)。測(cè)量電壓 時(shí)，紅、黑表筆分別接在高、低電位端；測(cè)量電流時(shí)，紅、黑表筆 分別接在電流的流入端和流出端。否則表針會(huì)反向打針，對(duì)萬用表 不利。 二、萬用表的使用步驟二、萬用表的使用步驟 1確認(rèn)萬用表的狀態(tài)，保證各部分的功能正常可靠。 2. 明確要測(cè)量的物理量。一般包括交流電壓、直流電壓、直流 電流和電阻器阻傅。 3選擇合適的擋位，如前所述。 4適當(dāng)接人被測(cè)對(duì)象。測(cè)量電壓時(shí)，直接將紅、黑表筆并接在 被測(cè)元件的高、低電位兩端或電路中的高、低電位點(diǎn)上。測(cè)量電流 時(shí)，須斷開被測(cè)電路，將紅、黑表筆接八電路的電流流出、流入端， 使電流經(jīng)紅表筆流入表內(nèi)，從黑表筆流出時(shí)測(cè)量電阻器阻值時(shí)，電 阻器須脫離電路，

43、然后將表筆兩端接在電阻器兩端測(cè)量即可。 29 / 138 實(shí)用精品文檔 5獲取測(cè)量值。讀取刻度值，并進(jìn)行必要的換算及冠以單位， 如前所述。 6測(cè)量值的分析。對(duì)測(cè)得值要進(jìn)行確認(rèn)，是否合理，是否具備 科學(xué)性。 三、萬用表的使用注意事項(xiàng)三、萬用表的使用注意事項(xiàng) 1萬用表是便攜式儀表，本身精度不高，可能有 5以內(nèi)的誤 差。 2測(cè)量電阻時(shí)，首先要進(jìn)行電阻值調(diào)零，方法是將表筆短接， 使用萬用表面板上的調(diào)零鈕進(jìn)行調(diào)整。 3注意檢查萬用表內(nèi)的電池，當(dāng)電量不足時(shí)，會(huì)影響電阻的測(cè) 量。 4萬用表最容易發(fā)生的損壞是，當(dāng)萬用表處在電流擋時(shí)，測(cè)量 電壓，此時(shí)極易永久性損壞內(nèi)部電路及表頭。避免的辦法是，每次 用完萬用表，

44、都將擋位置于交流電壓最高擋(一般為 1 000 V)。 習(xí)習(xí) 題題 1電流是用來表示_的物理量，常用的單位是 _。 2電阻是用來表示_的物理量，常用的單位是 _。 3電壓是用來表示_的物理量，常用的單位是 _。 4分別用公式來表示下面各組量之間的關(guān)系： (1) 電量、電流、時(shí)間 (2) 電流、電壓、電阻 (3) 電功、電功率、時(shí)間 30 / 138 實(shí)用精品文檔 5電流通過導(dǎo)體的發(fā)熱現(xiàn)象叫_，發(fā)熱的多少與 _的平方成正比，與電阻的阻值成_，與時(shí)間成正 比，這個(gè)關(guān)系寫成公式是_。 6導(dǎo)體中電流的方向規(guī)定是_的方向。電流方向與電 子流方向_。 7簡單描述電路各組成部分的作用。 8畫圖表示電路的 3

45、 種狀態(tài)。 9鎳鉻電爐絲的電阻率是 1.1m，爐絲截面積 6 10 0.6。如果將電爐接在 220 V 的電源上，使?fàn)t絲通過 3 A 的電流， 2 mm 應(yīng)選用多長的電爐絲? 10有兩只燈泡，一只110 V 110 W，另一只110 V 60 W，試問 哪只燈泡的電阻大?若將兩只燈泡串聯(lián)接在220 V的線路中，是否可 以正常使用，通電后有什么現(xiàn)象。 11有 3 個(gè)電阻=5 ， =3 ，=2 ，串聯(lián)后接在 12 V 1 R 2 R 3 R 的電源上，求電路中的電流，各電阻上的電壓。 12有兩只220 V的燈泡，一只15 W，另一只25 W，并聯(lián)接在 220 V電源上。求電路的等效電阻、總電流和各

46、燈泡流過的電流。 13有60 W，40 W，20 W三只220 V的燈泡，要接在220 V電源 上正常使用，應(yīng)采取哪種連接方式?畫出電路圖。 14將兩只220 V 60 W的燈泡串聯(lián)接入220 V電路中，每只燈泡 實(shí)際消耗的電功率是多少?燈泡的壽命有何變化? 這種情況是否可以 應(yīng)用到實(shí)際生活中(舉例說明)? 15簡單敘述電工技術(shù)中廣泛使用銅材料的原因。 16列舉幾項(xiàng)節(jié)電方法。 17萬用表一般有_和_兩種類型，一般萬 31 / 138 實(shí)用精品文檔 用表可用來測(cè)量_、_和_三種物理量。 18萬用表最容易發(fā)生的永久損壞是當(dāng)萬用表處于_ 擋位時(shí)，被用來測(cè)量 19用萬用表測(cè)量電阻時(shí)，要先對(duì)萬用表進(jìn)行_

47、操作。 20使用萬用表測(cè)量交、直流電壓、電流。 第二章第二章 電磁的基本知識(shí)電磁的基本知識(shí) 本章學(xué)習(xí)要點(diǎn)本章學(xué)習(xí)要點(diǎn)： 1熟悉磁的特性及磁的表示方法，熟悉磁 通、磁感應(yīng)強(qiáng)度、磁導(dǎo)率的概念以及鐵磁材料 的特點(diǎn)。 2熟悉電生磁、-磁生電及磁對(duì)電流的力 的作用的三個(gè)現(xiàn)象，了解三個(gè)現(xiàn)象方向判定關(guān) 系，定性掌握磁場對(duì)電流的力的作用規(guī)律。 3。熟悉自感、互感現(xiàn)象，了解典型應(yīng)用和 避害知識(shí)。 人們的生活因?yàn)橛辛穗姸憬?、精彩、時(shí)尚。人們總愛假想 “如果有一天，這個(gè)世界突然沒了電”，可是，如果這個(gè)世界 沒有了磁，會(huì)怎樣呢? 實(shí)際上電與磁有著密不可分的關(guān)系。正因?yàn)橛辛诉@個(gè)關(guān)系，我 們才有了電、電燈、電視、電話、

48、計(jì)算機(jī)、電動(dòng)機(jī)，同時(shí)一也 因?yàn)檫@個(gè)關(guān)系，導(dǎo)致了我們的電氣壽命的短暫，突發(fā)故障的不約而 32 / 138 實(shí)用精品文檔 至。你想知道這是什么原因嗎? 21 磁的基本知識(shí)磁的基本知識(shí) 一、磁現(xiàn)象一、磁現(xiàn)象 早在 2 000 多年前，我們的祖先就發(fā)現(xiàn)了磁鐵礦石具有吸引鐵 的性質(zhì)。人們把物體能夠吸引鐵、鉆、鎳及其合金的性質(zhì)稱為磁性， 把具有磁性的物體叫做磁體。磁體上磁性最強(qiáng)的位置稱為磁極，磁 體有兩個(gè)磁極：即南極和北極，通常用字母 S 表示南極(常涂紅色)， 用字母 N 表示北極(常涂綠色或白色)。條形、蹄形、針形磁鐵的磁 極位于它們的兩端。值得注意的是任何一個(gè)磁體的磁極總是成對(duì)出 現(xiàn)的。若把一個(gè)條形

49、磁鐵分割成若干段，則每段都會(huì)同時(shí)出現(xiàn)南極、 北極。這叫做磁極的不可分割性。磁極與磁極之間存在的相互作用 力稱為磁力：?其作用規(guī)律是同性磁極相斥，異性磁極相吸。一根沒 有磁性的鐵棒，在其他磁鐵的作用下獲得磁性的過程叫磁化。如果 把磁鐵拿走，鐵棒仍有的磁性則稱為剩磁。 二、磁場、磁感應(yīng)線二、磁場、磁感應(yīng)線 磁體周圍存在磁力作用的空間稱為磁場。我們經(jīng)?？匆妰蓚€(gè)互 不接觸的磁體之間具有相互作用力，它們是通過磁場這一特殊物質(zhì) 進(jìn)行傳遞的。磁場之所以是一種特殊物質(zhì)，是因?yàn)樗皇怯煞肿雍?原子等粒子組成的。雖然磁場是一種看不見、摸不著的特殊物質(zhì)， 但通過實(shí)驗(yàn)可以證明它的存在。例如，在一塊玻璃板上均勻地撒些

50、鐵粉，在玻璃板下面放置一個(gè)條形磁鐵。鐵粉在磁場的作用下排列 成規(guī)則線條，如圖 21 所示。這些線條都是從磁鐵的。N 極到 S 極 的光滑曲線，如圖 2 一 1b 所示。我們把這些曲線稱為磁感應(yīng)線，用 它能形象描述磁場的性質(zhì)。 33 / 138 實(shí)用精品文檔 實(shí)驗(yàn)證明磁感應(yīng)線具有下列特點(diǎn)： 1磁感應(yīng)線是閉合曲線 在磁體外部，磁感應(yīng)線從 N 極出發(fā)，然后回到 S 極，在磁體內(nèi) 部，是從 S 極到 N 極，這叫做磁感應(yīng)線的不可中斷性，如圖 22 所 示。 2. 磁感應(yīng)線互不相交 這是因?yàn)榇艌鲋腥魏我稽c(diǎn)磁場方向只有一個(gè)。 3磁感應(yīng)線的疏密程度與磁場強(qiáng)弱有關(guān)。 磁感應(yīng)線稠密表示磁場強(qiáng)，-磁感應(yīng)線稀疏表示

51、磁場弱。 三、磁通、磁感應(yīng)強(qiáng)度三、磁通、磁感應(yīng)強(qiáng)度 為了描述磁場在上定面積上的分布情 況而引入了磁通這一物理量。 在磁場中，把通過與磁場方向垂直的 某一面積的磁感應(yīng)線的總數(shù)目，叫做通過 該面積的磁通，用字母表示。磁通的單 位是韋伯“簡稱韋，用 Wb 表示。 磁感應(yīng)強(qiáng)度是用來表示磁場中各點(diǎn)磁場強(qiáng)弱和方向的物理量， 用字母 B 表示。 垂直通過單位面積的磁感應(yīng)線的數(shù)目叫做該點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度。 它既有大小，又有方向。在磁場中某點(diǎn)磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向，就是位 于該點(diǎn)磁針北極所指的方向，它的大小在均勻磁場中可表示為： 34 / 138 實(shí)用精品文檔 B S 式中 一磁感應(yīng)強(qiáng)度 (T)； B 磁通(Wb)； 垂

52、直于磁感應(yīng)線方向通過磁感應(yīng)線的面積()。S 2 m 公式(21)說明磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小等于單位面積的磁通。如果 通過單位面積的磁通越多，則磁感應(yīng)線越密，磁場也越強(qiáng)，反之磁 場越弱。 磁感應(yīng)強(qiáng)度的單位是韋/米 ，稱為特斯拉，簡稱特，用字母 T 2 表示。 四、磁導(dǎo)率四、磁導(dǎo)率 實(shí)驗(yàn)證明，鐵、鉆、鎳及其合金對(duì)磁場影響強(qiáng)烈，具有明顯的 導(dǎo)磁作用。但是自然界絕大多數(shù)物質(zhì)對(duì)磁場影響甚微，導(dǎo)磁作用很 差。為了衡量各種物質(zhì)導(dǎo)磁的性能，引入磁導(dǎo)率這一物理量，用字 母 表示。磁導(dǎo)率的單位為亨利/米(H/m)。不同物質(zhì)有不同的磁導(dǎo)率。 在其他條件相同的情況下，某些物質(zhì)的磁導(dǎo)率比真空中的強(qiáng)，另一 些物質(zhì)的磁導(dǎo)率比真空

53、中的弱。 經(jīng)實(shí)驗(yàn)測(cè)得真空的磁導(dǎo)率為，且是常數(shù)。 7 0 410H/m 為了便于比較各種物質(zhì)的導(dǎo)磁性能，把各種性質(zhì)的磁導(dǎo)率與真 空中的磁導(dǎo)率進(jìn)行比較，引人相對(duì)磁導(dǎo)率這一物理量。任何一種物 質(zhì)的磁導(dǎo)率與真空的磁導(dǎo)率的比值叫做相對(duì)磁導(dǎo)率，用以表示。即： 0 r 相對(duì)磁導(dǎo)率沒有單位，只是說明在其他條件相同的情況下，物 質(zhì)的磁導(dǎo)率是真空磁導(dǎo)率的多少倍。 根據(jù)各種物質(zhì)的磁導(dǎo)率的大小，可將物質(zhì)分成三類。 35 / 138 實(shí)用精品文檔 1 的物質(zhì)叫做順磁物質(zhì)，如空氣、鋁等； r 1 的物質(zhì)叫做鐵磁物質(zhì)，如鐵、鈷、鎳及其合金等。 r 由于鐵磁物質(zhì)的相對(duì)磁導(dǎo)率很高，所以鐵磁物質(zhì)被廣泛地應(yīng)用 于電工技術(shù)方面(如制

54、作變壓器、電磁鐵。電動(dòng)機(jī)的鐵心等)。 表 21 中列出了幾種鐵磁物質(zhì)的相對(duì)磁導(dǎo)率，供參考。 表表 21 幾種鐵磁物質(zhì)的相對(duì)磁導(dǎo)率幾種鐵磁物質(zhì)的相對(duì)磁導(dǎo)率 鐵磁物質(zhì)名稱相對(duì)磁導(dǎo)率 r 鈷 174 鎳 1 120 退火的鐵 7 000 軟鋼 2 180 硅鋼片 7 500 鎳鐵合金 60 000 坡莫合金 115 000 22 電流的磁場電流的磁場 一、通電直導(dǎo)線的磁場一、通電直導(dǎo)線的磁場 磁鐵周圍有磁場，通電直導(dǎo)線的周圍也 有磁場。例如，一根直導(dǎo)線垂直穿過水平放 置的紙板，在紙板上均勻地撒些鐵粉。當(dāng)直 導(dǎo)線通電時(shí)，鐵粉以導(dǎo)線為中心形成許多同 心圓，如圖 23 所示：鐵粉的分布情況表 示磁感應(yīng)線分

55、布情況。若直導(dǎo)線中電流消失， 36 / 138 實(shí)用精品文檔 則紙板上的鐵粉又呈均勻分布。從而證明了“動(dòng)電生磁”，即磁場 是伴隨電流而存在的，而電流永遠(yuǎn)被磁場所包圍。經(jīng)實(shí)驗(yàn)證明，磁 場方向與電流方向有關(guān)。若直導(dǎo)線垂直紙面，電流向著讀者而來， 則磁場方向是逆時(shí)針方向；若直導(dǎo)線上的電流是離開讀者而丟，則 磁場方向?yàn)轫槙r(shí)針方向，如圖 24a 所示：為了討論問題方便起見；規(guī)定用符號(hào)，分別表示電 流或磁感應(yīng)線垂直進(jìn)人和流出紙面的方向。 通電直導(dǎo)線周圍磁場方向與導(dǎo)線中的電流方向之間的關(guān)系可用 安培定則(又稱右手螺旋定則)進(jìn)行判定。其具體內(nèi)容是：右手拇指 指向電流方向，貼在導(dǎo)線上，其余四指彎曲握住直導(dǎo)線，則

56、彎曲四 指的方向就是磁感應(yīng)線的環(huán)繞方向；如圖 24b 所示。 實(shí)驗(yàn)證明，通電直導(dǎo)線四周的磁感應(yīng)線距直導(dǎo)線越近，磁感應(yīng) 線越密，磁感應(yīng)強(qiáng)度越大，反之，磁感應(yīng)線越疏 k 磁感應(yīng)強(qiáng)度越小。 導(dǎo)線中通過電流越大，靠近直導(dǎo)線的磁感應(yīng)線越密集，磁感應(yīng)強(qiáng)度 越大；反之，導(dǎo)線中通過電流越小，靠近直導(dǎo)線的磁感應(yīng)線越稀疏， 磁感應(yīng)強(qiáng)度越小。 二、通電螺線管的磁場二、通電螺線管的磁場 已經(jīng)知道通電直導(dǎo)線周圍有磁場存在。若將通電直導(dǎo)線繞成多 匝螺線管后，在它的周圍還有磁場存在嗎?為證實(shí)這個(gè)問題。將磁針 放在螺線管附近科當(dāng)螺線管不通電時(shí)，磁針沒有偏轉(zhuǎn)。當(dāng)通電時(shí)， 37 / 138 實(shí)用精品文檔 磁針發(fā)生偏轉(zhuǎn)。這就說明通

57、電螺線管周圍有磁場存在。對(duì)于一個(gè)確 定的螺線管，磁場的強(qiáng)弱與螺線管中所通過的電流大小成正比。 通電螺線管磁場方向，與螺線管中通過的電流方向的關(guān)系，用 右手螺旋定則進(jìn)行判定，如圖 25 所示。 右手螺旋定則的內(nèi)容是：用右手握住螺線管，讓彎曲的四指所 指的方向與螺線管中流過的電流方向一致，那么拇指所指的那一端 就是螺線管的 N 極。由圖 25 可知，通電螺線管的磁場與條形磁 鐵的磁場相似。因此，一個(gè)通電螺線管相當(dāng)于一塊條形磁鐵。 總之，凡是通電的導(dǎo)線，在其周圍必定會(huì)產(chǎn)生磁場，從而說明 電流與磁場之間有著不可分割的聯(lián)系。電流產(chǎn)生磁場的這種現(xiàn)象叫 做電流的磁效應(yīng)。 三、三、磁場對(duì)載磁場對(duì)載 流直導(dǎo)線的

58、作用流直導(dǎo)線的作用 通過前面學(xué)習(xí)已經(jīng)知道，兩塊磁鐵之間有力的作用一載流直導(dǎo) 線周圍也存在磁場，若將其放入磁場中，兩者之間也會(huì)產(chǎn)生力，現(xiàn) 在用如圖 26 所示的實(shí)驗(yàn)來證實(shí)這一問題。 想一想：如果將一個(gè)鐵磁性材料插入到線 圈中，對(duì)線圈的磁場有什么影響?這一點(diǎn)會(huì)有 什冬應(yīng)用? 38 / 138 實(shí)用精品文檔 在圖 26a 中，U 形磁鐵中水平放置一根直導(dǎo)線，它與磁感應(yīng) 線垂直。當(dāng)導(dǎo)線上沒有電流通過時(shí)，導(dǎo)線在磁場里靜止不動(dòng)。當(dāng)導(dǎo) 線上有電流通過，且背離讀者而去，則導(dǎo)線因受磁場作用而向左運(yùn) 動(dòng)。若改變導(dǎo)線中的電流方向(見圖 26b)，即電流方向指向讀者， 則導(dǎo)線受磁場作用向右運(yùn)動(dòng)。上述實(shí)驗(yàn)說明載流直導(dǎo)線

59、在磁場的作 用下而產(chǎn)生運(yùn)動(dòng)。在磁極固定時(shí)，運(yùn)動(dòng)方向與電流方向有關(guān)；若導(dǎo) 線中電流方向不變，只改變磁極方向，則導(dǎo)線的運(yùn)動(dòng)方向也發(fā)生改 變。電動(dòng)機(jī)就是利用載流導(dǎo)線在磁場中產(chǎn)生運(yùn)動(dòng)的原理制成的。 載流直導(dǎo)線在磁場作用下產(chǎn)生運(yùn)動(dòng)，而運(yùn)動(dòng)是在力的作用下產(chǎn) 生的。載流直導(dǎo)線在磁場中所受到的力稱為電磁作用力，簡稱電磁 力，用字母 F 表示。電磁力既有大小，也有方向。 電磁力方向(即導(dǎo)線運(yùn)動(dòng)方向)、電流方向和磁場方向三者相互 垂直。因?yàn)殡姶帕Φ姆较蚺c磁場方向及電流方向有關(guān)。所以，用左 手定則(又稱電動(dòng)機(jī)定則)來判定蘭者之間的關(guān)系。 左手定則的內(nèi)容是：伸平左手， 使大拇指與其余四指垂直，手心對(duì)著 N 極，讓磁感

60、應(yīng)線垂直穿過手心，四 指的指向代表電流方向，則大拇指所 示的方向就是磁場對(duì)載流直導(dǎo)線的作 用力方向，如圖 27 所示。 39 / 138 實(shí)用精品文檔 實(shí)驗(yàn)證明，在勻強(qiáng)磁場中，當(dāng)載流直導(dǎo)線與磁場方向垂直時(shí)， 磁場對(duì)載流直導(dǎo)線作用力的大小，與導(dǎo)線所處的磁感應(yīng)強(qiáng)度、通過 直導(dǎo)線的電流以及導(dǎo)線在磁場中的長度的乘積成正比。即： FBIL 式中 磁感應(yīng)強(qiáng)度(Wb/)； B 2 m 直導(dǎo)線中通過的電流(A)； I 直導(dǎo)線在磁場中的長度(m)； L 直導(dǎo)線受到的電場力(N)。 F 四、磁場對(duì)通電線圈的作用四、磁場對(duì)通電線圈的作用 由于磁場對(duì)通電導(dǎo)線有作用力，因此， 磁場對(duì)通電線圈也有力的作用。在均勻磁場 中