電工電子教案

1、. 電工電子技術(shù)教案 任課老師:教授班級：星期一二三四五單周1-2計算機(201)12機械1計算機(205)12鉗焊計算機(205)12鉗焊3-4電工電子(502)13機械電工電子(502)13機械電工電子(203)12機械45-6電工電子(203)12機械4計算機(201)12機械1雙周1-2計算機(502)11機電4電工電子(202)12機械2計算機(103)12機械33-4計算機(103)12機械3計算機(502)11機電4電工電子(202)12機械25-6電工電子(202)12機械2模塊一電工基礎(chǔ)知識 課題一直流電路掌握一定的電工電子基礎(chǔ)知識，是現(xiàn)代人必備的基本素質(zhì)。電路的定義電路是電

2、流可以通過并利用其實現(xiàn)不同功能的電子元器件的集合，主要是由相互連接的電氣設(shè)備和電器元件構(gòu)成的網(wǎng)絡(luò)。構(gòu)成電路的基本部分1）電氣設(shè)備2）電器元件3電路的主要作用：1）實現(xiàn)電能的傳輸、分配和轉(zhuǎn)換，2）能實現(xiàn)信號的傳輸和處理如電爐在電流通過時是將電能轉(zhuǎn)換成熱能，電視機可將接收的信號經(jīng)過處理，轉(zhuǎn)換成圖像和聲音。4電路的種類根據(jù)使用的電源不同，電路可以分為：1） 直流電路2） 交流電路。手電筒就是一種最簡單的直流照明電路，5一般電路的組成基本部分1）電源、2）負載、3）開關(guān)4）連接導(dǎo)線。知識一 電路及基本物理量一、電流1.定義：電荷在電場力的作用下有規(guī)則的定向移動稱作電流。2.方向：規(guī)定正電荷的運動方向為

3、電流的實際方向。3.大?。弘娏鞯拇笮∪Q于在一定時間內(nèi)通過導(dǎo)體橫截面電荷量的多少。電流I用下式表示： I=Q/t 4單位：基本單位：安培(A)=庫侖(C)/秒(S)換算單位：千安(kA) 1kA=103A毫安(mA)1mA=10-3A微安(uA)1uA=10-3mA=10-6A5電流方向的確定：在電路的分析計算中，可以任意假定一個電流方向，列方程求解，當(dāng)解出電流值為正，則電流的實際方向與假定方向一致，反之，當(dāng)解出的電流值為負值時，則電流的實際方向與假定方向相反。a)I0 b)I0 6.電流的測量：1）電流表、2）安培表、3）交流電流表、4）直流電流表二、電流密度 1定義：電流密度是指當(dāng)電流在導(dǎo)

4、體的截面上均勻分布時，該電流與導(dǎo)體橫截面積的比值。用字母J表示，2計算表達式： J=I/S 3單位： A/mm2。 選擇合適的導(dǎo)線橫截面積就是使導(dǎo)線的電流密度在允許的范圍內(nèi)，保證用電量和用電的安全，否則會產(chǎn)生火災(zāi)。 例：某照明電路需要通過21 A的電流，問應(yīng)采用多粗的銅導(dǎo)線?(設(shè)J=6Amm2)解：由J=I/S 得S=I/J=21/6=3.5mm2學(xué)習(xí)與思考 為了用電安全，電路中的連接導(dǎo)線越粗越好，對嗎?三、電壓1電壓：是衡量電場力對電荷的做功能力。2表示：用Uab表示電路中任意兩點A、B間的電壓， 3單位：基本單位：伏特（V）若電場力將1庫侖的電荷從A點移動到B點，所做的功是1焦耳，則AB兩

5、點間的電壓大小就是1伏特，換算單位：千伏(kV)、毫伏(kv)、微伏(pV)： 1 kV=103V 1mV=10-3V 1uV=10-3mV=10-6V4測量：電壓表5方向與正負：由正指向負。電壓的方向在電路圖中有兩種表示方法，一種用箭頭表示，另一種用極性符號四、電位1定義：電位是指電路中某點與參考點之間的電壓。通常把參考點的電位規(guī)定為零，又稱零電位。2單位： 伏特(V)。3表示：1）通常選大地為參考點，即視大地為零電位： 表示接地。2）在電子儀器和電氣設(shè)備中，又常把金屬外殼或電路的公共接點的電位設(shè)為零電位。 表示接機殼或公共接點。4相對與絕對性電位具有相對性，電位差（即電壓）具有絕對性，5電

6、位的正負：正電位：當(dāng)某點電位高于參考點電位(零電位)時，稱其為正電位，負電位：當(dāng)某點電位低于參考點電位(零電位)時，稱其為正電位五、電動勢 1定義：電源將正電荷從電源負極經(jīng)電源內(nèi)部移動到電源正極的能力稱為電動勢，電動勢的符號用E表示，單位為伏(V)。 電動勢的方向規(guī)定為在電源內(nèi)部由負極指向正極。對于一個電源來說，既有電動勢，又有端電壓。電動勢只存在于電源內(nèi)部，將正電荷從電源負極經(jīng)電源內(nèi)部移動到電源正極；電壓則是電源提供給外電路兩端的電壓，能夠使電流持續(xù)不斷沿電路流動。六、電阻 1電阻概述導(dǎo)體對電流的阻礙作用稱為電阻，用符號R表示。2單位：基本單位：歐姆()，換算單位：千歐(kn)、兆歐(Mn)

7、， 1 k=1031 M=103K=106 3計算： 導(dǎo)體的電阻是客觀存在的： R=L/S 4影響電阻電大有因素 1）電阻率 2）導(dǎo)線長度L 3）導(dǎo)線面積S 2)溫度有關(guān)，一般金屬導(dǎo)體的電阻隨溫度的升高而增大。如220 V，40 W的白熾燈不通電時，燈絲電阻為100；正常發(fā)光時，燈絲電阻高達1210 n。 5電阻與電阻率：電阻是反映導(dǎo)體對電流阻礙作用大小的物理量，電阻率是反映材料導(dǎo)電性能好壞的物理量. 七、電路圖1.定義：電路圖是指用規(guī)定的電路元件的特定符號替代實際電路中的電氣設(shè)備或元器件而構(gòu)成的圖形，簡稱電路。2.形式：電路的結(jié)構(gòu)形式多樣，有：1）原理圖、2）接線圖、3）施工圖、4）制板圖等

8、。 2不同材料的電阻 電阻的大小可以用歐姆表測量。根據(jù)電阻率的不同，又可將材料分成導(dǎo)體、絕緣體、半導(dǎo)體、超導(dǎo)體。 (1)導(dǎo)體 導(dǎo)體一般分為良導(dǎo)體和高電阻導(dǎo)體。常用的良導(dǎo)體主要是銅、鋁、鐵等，其他如金、銀，其導(dǎo)電性能良好但價格貴，只用于特殊場合；高電阻導(dǎo)體主要有康銅、錳銅及鐵鉻鋁合金等，主要用于制造精密電阻器。 (2)絕緣體 絕緣體電阻并非絕對不導(dǎo)電，只不過在常溫下，它的電阻率很大，幾乎不通過電流。但當(dāng)溫度和濕度上升，工作電壓增大時，絕緣體的電阻會減小，漏電流會增大。為了使電路能安全工作，必須經(jīng)常檢測電氣設(shè)備的絕緣電阻，確保其電阻值不低于規(guī)定值。 (3)半導(dǎo)體 半導(dǎo)體的導(dǎo)電性能介于導(dǎo)體和絕緣體之

9、間，電阻不隨溫度的升高而增大，反而隨溫度的升高而減小，例如純凈的鍺、硅、砷化鎵等，這種材料叫做半導(dǎo)體。改變半導(dǎo)體的溫度、受光照射、在半導(dǎo)體中摻人微量雜質(zhì)等，都會使半導(dǎo)體的導(dǎo)電性能發(fā)生顯著的變化，這些性能都是導(dǎo)體和絕緣體沒有的。 (4)超導(dǎo)現(xiàn)象和超導(dǎo)體 當(dāng)溫度降低到絕對零度附近時，大多數(shù)金屬材料的電阻率會突然減小到無法測量的程度，可以認為其電阻率突然變?yōu)榱?，這種現(xiàn)象叫做超導(dǎo)現(xiàn)象，能夠發(fā)生超導(dǎo)現(xiàn)象的物質(zhì)稱為導(dǎo)體。超導(dǎo)材料的應(yīng)用前景十分誘人，如超導(dǎo)輸電、超導(dǎo)發(fā)電機、電動機、超導(dǎo)電磁鐵、超導(dǎo)計算機等，由于電流在超導(dǎo)體中傳輸時不發(fā)熱，所以可以減小設(shè)備的冷卻系統(tǒng)，縮小設(shè)備的體積，減少能耗。再如采用超導(dǎo)電纜

10、輸電，不僅可以避免輸電線上的電能損失，而且不需要高壓，從而可以避免高壓帶來的意外事故。 關(guān)于超導(dǎo)的研究還遠沒有結(jié)束，因為導(dǎo)體由普通狀態(tài)向超導(dǎo)狀態(tài)轉(zhuǎn)變時的臨界溫度，對于實際應(yīng)用來說，還是太低了，不容易獲得。同時獲得高溫超導(dǎo)材料的研究也正在探索中。對于超導(dǎo)可以查找有關(guān)報刊書籍或電子信息作進一步的了解。 八、萬用表 萬用表是一種多功能便攜式常用電工儀表?？捎糜跍y量交、直流電壓，電流，電阻以及二極管、三極管參數(shù)、音頻電平等，是電器維修和電器實驗中使用最廣泛的儀表。按其結(jié)構(gòu)、原理不同，可分為模擬萬用表和數(shù)字萬用表兩大類。 1模擬萬用表(也叫指針式萬用表) (1)模擬萬用表結(jié)構(gòu) 模擬萬用表結(jié)構(gòu)主要由表頭(

11、測量機構(gòu))、測量線路和轉(zhuǎn)換開關(guān)組成。 1)表頭：萬用表的主要性能指標基本取決于表頭的性能。表頭的靈敏度是指表頭指針滿刻度偏轉(zhuǎn)時流過表頭的直流電流值，這個值越小，表頭的靈敏度越高。測電壓時的內(nèi)阻越大，其性能就越好。 2)測量線路：測量線路是用來把各種被測量轉(zhuǎn)換到適合表頭測量的微小直流電流的電路，它由電阻、半導(dǎo)體元件及電池組成，它能將各種不同的被測量(如電流、電壓、電阻等)、不同的量程，經(jīng)過一系列的處理(如整流、分流、分壓等)統(tǒng)一變成一定量限的微小直流電流送人表頭進行測量。 3)轉(zhuǎn)換開關(guān)：其作用是用來選擇各種不同的測量線路，以滿足不同種類和不同量程的測量要求。轉(zhuǎn)換開關(guān)有一或兩個，分別標有不同的擋位

12、和量程。 模擬萬用表的刻度盤、轉(zhuǎn)換開關(guān)、調(diào)零旋鈕以及接線插孔均裝在面板上，使用方便簡單，體積小，方便攜帶。 (2)模擬萬用表的使用 以國產(chǎn)MF47D型萬用表為例。其外形如圖l6所示。它是一種多量程儀表，可以測量盲流申流、電壓，交流電壓，直流電阻、晶體管參數(shù)等。其使用方法如下： 1)使用前需調(diào)整調(diào)零旋鈕，使指針準確指示在刻度尺的零位置。 2)直流電壓測量：將表筆插在“+”“一”插孔內(nèi)，將旋轉(zhuǎn)開關(guān)旋至直流電壓擋的相應(yīng)量程上，再將表筆并聯(lián)在被測電路兩端即可。如果無法預(yù)先估計被測電壓的大小，可將量程旋至最大，然后根據(jù)表頭指示再選擇相應(yīng)量程。如指針反打，只需將表筆對調(diào)即可。 3)直流電流測量：將旋轉(zhuǎn)開關(guān)

13、旋至電流擋的相應(yīng)量程，然后將表筆串接在被測電路中，即可測量被測電路的電流。 4)交流電壓的測量：將旋轉(zhuǎn)開關(guān)旋至交流電壓擋的相應(yīng)量程上，測量方法同測量直流電壓的方法。 5)電阻的測量：將旋轉(zhuǎn)開關(guān)旋至電阻擋的相應(yīng)量程上，先將表筆短接調(diào)零，然后將表筆并聯(lián)在被測電阻兩端即可測量。 (3)使用注意事項 1)在測電流、電壓時，不能帶電換量程。 2)選擇量程時，要先選大的，后選小的，盡量使被測值接近于量程。 3)測電阻時，不能帶電測量。因為測量電阻時，萬用表由內(nèi)部電池供電，如果帶電測量則相當(dāng)于接人一個額外的電源，可能損壞表頭。 4)用畢，應(yīng)使轉(zhuǎn)換開關(guān)在交流電壓最大擋位或空擋上。學(xué)習(xí)與思考 測電阻時為什么要將

14、電阻的一端斷開?為什么測電阻時雙手不可碰到電阻引腳及表筆金屬部分? 2數(shù)字式萬用表 與模擬萬用表相比，數(shù)字式儀表以十進制數(shù)字直接顯示，讀數(shù)直接，靈敏度高，功能多(可測量交直流電壓、電流、電阻、電容、電子元件的主要參數(shù)等)，測量速率快，便于攜帶，使用更簡單等。 (1)數(shù)字萬用表的使用方法 下面以DT9208型數(shù)字萬用表為例，其外形如圖l一7所示。簡單介紹其使用方法和注意事項。 1)使用前，應(yīng)認真閱讀有關(guān)的使用說明書，熟悉電源開關(guān)、量程開關(guān)、插孔、特殊插口的作用。 2)將電源開關(guān)置于0N位置。 3)交直流電壓的測量：根據(jù)需要將量程開關(guān)撥至DCV(直流)或ACV(交流)的合適量程，紅表筆插入vQHz

15、孔，黑表筆插入COM孔，并將表筆與被測線路并聯(lián)，儀表在顯示電壓讀數(shù)的同時會顯示紅表筆的極性。 4)交直流電流的測量：將量程開關(guān)撥至DCA(直流)或ACA(交流)的合適量程，紅表筆插入A孔(200 mA時)，黑表筆插入COMiL，并將萬用表串聯(lián)在被測電路中。測量直流量時，數(shù)字萬用表能自動顯示極性。 5)電阻的測量：將量程開關(guān)撥至電阻擋的合適量程，紅表筆插入Vf2Hz孔，黑表筆插入COM孔。如果被測電阻值超出所選擇量程的最大值，萬用表將顯示l，這時應(yīng)選擇更高的量程。測量電阻時，紅表筆接正極，黑表筆接負極。 另外，在測量晶體管有極性的元器件時，也應(yīng)注意表筆的極性。 (2)使用注意事項 1)如果無法預(yù)

16、先估計被測電壓或電流的大小，應(yīng)先將萬用表撥至最高量程擋測量一次，再視情況逐漸把量程減小到合適位置。 2)滿量程時，儀表僅在最高位顯示數(shù)字1，其他位均消失，這時應(yīng)選擇更高的量程。 3)測量電壓時，應(yīng)將數(shù)字萬用表與被測電路并聯(lián)。測電流時應(yīng)與被測電路串聯(lián)，測直流量時不必考慮正、負極性。 4)當(dāng)誤用交流電壓擋去測量直流電壓，或者誤用直流電壓擋去測量交流電壓時，顯示屏將顯示“000”，或低位上的數(shù)字出現(xiàn)跳動。 5)禁止在測量高電壓(220 V 1：2JE)或大電流(05 A以上)時換量程，以防止產(chǎn)生電弧，燒毀開關(guān)觸點。 6)當(dāng)顯示“E”時，表示電池電壓低于工作電壓，需要更換電池。測量完畢，應(yīng)將量程開關(guān)撥

17、至最高電壓擋，并關(guān)閉電源。知識二 歐姆定律一、部分電路的歐姆定律1.部分電路：不含有電源的一段負載電路稱為部分電路，2.部分電路歐姆定律： 導(dǎo)體中的電流，與導(dǎo)體兩端的電壓成正比，與導(dǎo)體的電阻成反比。表達式為：I=U/R二、全電路歐姆定律1.全電路:電源加部分電路組成的閉合電路稱為全電路. 2.全電路歐姆定律：1)閉合電路中的電流與電源的電動勢成正比，與總電阻(內(nèi)電阻+負載電阻)成反比。2)表達式為： I=E/(R+r) E=IR+Ir=U外+U內(nèi)= U +U內(nèi)3)全電路歐姆定律又可以表述為：電源電動勢等于閉合電路中內(nèi)外電路電壓降之和。 三、電路的三種狀態(tài) 電路通常有三種狀態(tài)，即通路、開路和短路

18、 1通路 電路構(gòu)成閉合回路，負載有電流通過。電源端電壓U與電源電動勢的關(guān)系是： 電源的外特性曲線，如圖: 2開路(斷路) 1)電路中的電流為零，2)電壓等于電源的電動勢。 3短路 1）電源被短路: 電源兩端未經(jīng)負載而直接由導(dǎo)線構(gòu)成閉合回路。2）電路中短路電流 I=E/r3）由于電源內(nèi)阻一般都很小，短路時電流比正常電流大很多倍，電源很快會發(fā)熱燒毀，甚至?xí)鸹馂?zāi)。因此短路是嚴重的故障狀態(tài)，為避免發(fā)生這樣的事故，4）通常在電路中串接熔斷器或自動斷路器等保護裝置，以便發(fā)生短路時，迅速將故障電路自動切斷。四、電功和電功率 1電功 電流所做的功，用字母W表示,單位焦耳(J) 數(shù)學(xué)表達式為： 2. 電能

19、1) 電流做功消耗的是電能，用符號kWh表示,單位是千瓦時(度)2) 千瓦時和焦耳的換算關(guān)系為： 3）電能的大小可用電度表測量，如家用單相電度表。 3電功率 1）電流在單位時間內(nèi)所做的功，叫做電功率。用字母P表示，單位瓦(w)2）數(shù)學(xué)表達式為：學(xué)習(xí)與思考 一個額定電壓為220 V、額定功率為60 W的燈泡，接到220 V電源上，正常發(fā)光；當(dāng)電源電壓降低很多或高于220V時，燈泡會出現(xiàn)什么現(xiàn)象?知識三電阻的連接 實際電路中，電阻的連接方式多種多樣，最基本和最常用的是串聯(lián)和并聯(lián)。一、電阻的串聯(lián) 電阻串聯(lián)電路具有以下特點：(1)電路中流過每個電阻的電流都相等，即：(2)電路兩端的總電壓等于各電阻兩端

20、的分電壓之和，即：(3)電路的總電阻等于各串聯(lián)電阻之和，即：(4)根據(jù)歐姆定律及串聯(lián)特點(1)可得：二、電阻的并聯(lián) 多個用電器負載接在電路中相同的兩點之間，承受同一電壓，這種連接方式叫電阻的并聯(lián)。知識四 基爾霍夫定律準備知識1.復(fù)雜直流電路的求解依據(jù)歐姆定律+基爾霍夫定律。2.有關(guān)復(fù)雜電路的幾個基本術(shù)語（1）支路：電路中的每一個分支稱為支路。每一條支路由一個或幾個相互串聯(lián)的電路元件所構(gòu)成。圖中有3條支路。其中1)有源支路: 含有電源的支路稱為有源支路。圖中有源支路有2條2)無源支路: 不含電源的支路稱為。圖中無源支路有1條（2）節(jié)點：電路中三條或三條以上支路的連接點稱為節(jié)點。圖中有A、B兩個節(jié)

21、點（3）回路：電路中任一閉合路徑都稱為回路。不含交叉支路的回路稱為網(wǎng)孔或獨立回路。圖中有3個回路,只有3個網(wǎng)孔。一、基爾霍夫第一定律 基爾霍夫第一定律（節(jié)點電流定律）它指出在電路中，任何時刻，流進某一節(jié)點的電流之和恒等于流出該節(jié)點的電流之和。即：在電路中，任何時刻，對任一節(jié)點來說，流進或流出該節(jié)點電流的代數(shù)和等于零。二、基爾霍夫第二定律基爾霍夫第二定律（回路電壓定律）在任一閉合回路中所有支路電壓的代數(shù)和恒等于零。用公式表示為：U=0即在任一閉合回路中所有支路電動勢的代數(shù)和等于用電器上的電壓降的代數(shù)和。E=U 基爾霍夫定律既適用于直流電路也適用于交流電路例：在如圖電路中，已知：El=18 V，E

22、2=9 V，Rl=R2=1，R3=4。求各支路電流。 解： 由基爾霍夫第一定律有： 由基爾霍夫第二定律列出回路電壓方程回路l：回路2：代入已知數(shù)有解聯(lián)立方程式解得：練習(xí)：這樓道設(shè)計一個照燈電路，要求在樓道一兩頭各裝一只單刀雙擲開關(guān)，使得兩頭都能控制同一盞燈的亮滅。課題小結(jié)1電流流經(jīng)的路徑叫電路。一般電路由電源、負載、開關(guān)和連接導(dǎo)線組成。2電路的幾個主要物理量，見下表： 3電阻是反映導(dǎo)體對電流阻礙作用大小的物理量，電阻率是反映材料導(dǎo)電性能好壞的物理量。 4歐姆定律是電路計算的基本定律之一，其數(shù)學(xué)表達式為：部分電路歐姆定律：全電路歐姆定律：5電路在三種狀態(tài)下各物理量間的關(guān)系 6保證電氣設(shè)備安全工作

23、時所允許的最大電流、最大電壓和最大功率分別稱為額定電流、額定電壓和額定功率。 7電阻的連接有三種方式：串聯(lián)、并聯(lián)和混聯(lián)，其性質(zhì)見表l4。 8基爾霍夫第一定律是反映電路中，對任一節(jié)點相互關(guān)聯(lián)的所有支路電流之間的關(guān)系。其表達式為I=0或I入一I出。 9基爾霍夫第二定律是反映電路中，對組成任一回路的所有支路的電壓之間的關(guān)系。其表達式為U=0。 課題二磁與電磁電流可以產(chǎn)生磁場，磁場也可以產(chǎn)生電流，電與磁有著密不可分的關(guān)系。 知識一電流的磁場 磁體能夠產(chǎn)生磁場，但它并不是磁場的唯一來源，下面主要介紹電生磁的現(xiàn)象。一、電流的磁場 1820年，丹麥物理學(xué)家奧斯特做了一個實驗，把一條導(dǎo)線平行地放在磁針的上方，

24、給導(dǎo)線通電后發(fā)現(xiàn)磁針發(fā)生偏轉(zhuǎn)，并停止在垂直于導(dǎo)體的位置上；中斷導(dǎo)體中的電流，小磁針將恢復(fù)原位置；電流方向改變，磁針會反向轉(zhuǎn)動。 在鐵棒上繞上漆包線，通上電流后，鐵棒能吸引鐵屑。 二、電流的磁效應(yīng)通電導(dǎo)體周圍與永久磁鐵一樣也存在著磁場，這種現(xiàn)象叫電流的磁效應(yīng)。 安培定則電流所產(chǎn)生磁場的方向用右手螺旋定則(也稱安培定則)來判斷。 1 直線電流產(chǎn)生的磁場 以右手拇指的指向表示通電電流的方向，彎曲四指的指向表示電流產(chǎn)生的磁場方向。 2 環(huán)行電流產(chǎn)生的磁場 以右手彎曲的四指指向表示通電電流的方向，拇指所指的方向即為磁場方向。知識二磁場對電流的作用一、電磁力與磁感應(yīng)強度 1電磁力磁場對通電導(dǎo)體的作用力稱為

25、電磁力，也稱安培力。判斷電磁力的方向：左手定則伸平左手，使大拇指與四指垂直，手心正對磁場方向，四指指向通電電流的方向，則拇指的指向就是通電導(dǎo)體的受力方向。 2磁感應(yīng)強度 用來描述磁場中各點的磁場強弱和方向的物理量，叫磁感應(yīng)強度。就是同一塊磁鐵，兩極附近的磁場也比其他部位的磁場強。 磁感應(yīng)強度的定義：也可以寫成F=BIL例：試判斷兩根相距很近且相互平行的通電直導(dǎo)線之間所受電磁力的方向。 (1)兩導(dǎo)體通過不同方向的電流，導(dǎo)線相互遠離 (2)兩導(dǎo)體通過同方向的電流，導(dǎo)線相互靠近1） 2）判別方法：先用安培定則(右手螺旋定則)判斷每根導(dǎo)線產(chǎn)生的磁場方向，再用左手定則來判斷另一根導(dǎo)線所受電磁力方向。 二

26、、磁場對通電線圈的作用 1磁場對通電線圈也有作用力 磁場對通電線圈產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩，是使線圈繞軸線轉(zhuǎn)動的原理，被廣泛應(yīng)用于電工儀表，如電流表、電壓表、萬用表等指針的偏轉(zhuǎn)，都是根據(jù)這一原理制作的，也是電動機旋轉(zhuǎn)的基本原理。 2磁通 用磁感應(yīng)線的疏密程度可以大致反映磁感應(yīng)強度的大小，當(dāng)需要定量描述磁場在某一范圍內(nèi)分布情況時需引入一個叫磁通的物理量，用字母西表示。 磁通定義為：磁感應(yīng)強度B和與它垂直方向的某一截面積s的乘積。在均勻磁場中，磁通西的表達式為： 磁通的單位是韋伯(wb)，簡稱韋。 當(dāng)面積一定時，如果通過該面積的磁感應(yīng)線越多，則磁通越大，磁場越強。這一概念在電氣工程上有極其重要的意義，如變壓器

27、、電動機、電磁鐵等就是通過盡可能地減少漏磁通，增強一定鐵心截面下磁場的強度來提高其工作效率的。知識三鐵磁材料一、磁化使原來沒有磁性的物質(zhì)具有磁性的過程叫磁化。二、磁導(dǎo)率1.磁導(dǎo)率就是用來表示介質(zhì)導(dǎo)磁能力的物理量，用表示，單位: 亨米(H/m)。實驗測得真空中的磁導(dǎo)率是個常數(shù)，用0表示，2.相對磁導(dǎo)率:為了比較物質(zhì)的導(dǎo)磁性能，我們把媒介質(zhì)的磁導(dǎo)率與真空中磁導(dǎo)率的比值稱作相對磁導(dǎo)率。用表示，即：三、鐵磁材料 1)根據(jù)物質(zhì)相對磁導(dǎo)率的不同，可把物質(zhì)分成三類： 反磁物質(zhì)。r1的物質(zhì)，如空氣、錫、鋁等。 反磁物質(zhì)與順磁物質(zhì)被稱為非鐵磁性材料。 鐵磁物質(zhì)。r 1的物質(zhì)，如鐵、鎳、鈷、鐵氧體、硅鋼及其合金等

28、。由于它們的相對磁導(dǎo)率r遠大于1，其產(chǎn)生的磁場往往比真空中的磁場要強幾千甚至幾萬倍。 只有鐵磁物質(zhì)才能被磁化，而非鐵磁物質(zhì)是不能被磁化的。 2)根據(jù)鐵磁物質(zhì)的磁滯回線不同，又可將鐵磁物質(zhì)分為以下三大類： 軟磁材料。其特點是容易磁化，也容易退磁。常用的軟磁材料有鑄鐵、硅鋼、坡莫合金和軟磁鐵氧體等。一般用來制造電機、變壓器、繼電器、電磁鐵等的鐵心；鐵氧體在電子技術(shù)中的應(yīng)用也很廣泛，如可做計算機的磁心、磁盤以及錄音機的磁帶、磁頭等。 硬磁材料。其特點是不容易磁化，也不容易退磁。常用硬磁材料有鎢鋼、鉆鋼及鐵鎳鋁合金等。一般用來制作各種永久磁鐵、揚聲器的磁鋼等。 矩磁材料。其特點是去掉磁場后，磁性能穩(wěn)定

29、的保持下去，具有記憶性。因此在數(shù)字信息存儲系統(tǒng)中，可用作記憶元件和邏輯元件。常用的矩磁材料有鎂錳鐵氧體及1J51型鐵鎳合金等。四、磁的應(yīng)用 磁懸浮火車 知識四電磁感應(yīng)定律 訓(xùn)練四調(diào)查報告 課題小結(jié) 目標檢測 課題三正弦交流電路 知識一交流電的基本概念一、直流電與交流電1.直流電是指方向一定而大小不斷改變的電流、電壓、電動勢；2.交流電是指方向和大小都在不斷改變的電流、電壓、電動勢。3.正弦交流電 交流電的方向和大小按正弦規(guī)律變化，叫正弦交流電。二、交流電的產(chǎn)生和正弦交流電的變化規(guī)律a) 位置: 產(chǎn)生電動勢為0b) 位置：產(chǎn)生電動勢為最大c) 位置: 產(chǎn)生電動勢為0d) 位置：產(chǎn)生電動勢為反向最

30、大線圈如果不停地轉(zhuǎn)動，電路中就會不斷產(chǎn)生方向和大小隨之變化的感應(yīng)電動勢和感應(yīng)電流，交流電就是這樣產(chǎn)生的。感應(yīng)電動勢的大小為： 正弦交流電動勢的瞬時值表達式是按正弦規(guī)律變化的。 知識二單相正弦交流電路 知識三三相交流電路 訓(xùn)練五三相負載的聯(lián)結(jié) 課題小結(jié) 目標檢測模塊二工作機械的基本電氣控制線路課題一三相異步電動機點動控制線路知識一三相籠型異步電動機知識二常用低壓電器知識三學(xué)習(xí)繪制、識讀電路圖知識四點動正轉(zhuǎn)控制線路訓(xùn)練一安裝點動正轉(zhuǎn)控制線路課題小結(jié)目標檢測課題二三相異步電動機自鎖正轉(zhuǎn)控制線路知識一接觸器自鎖正轉(zhuǎn)控制線路知識二具有過載保護的接觸器自鎖正轉(zhuǎn)控制線路訓(xùn)練二安裝接觸器自鎖正轉(zhuǎn)控制線路課題小

31、結(jié)目標檢測課題三三相異步電動機的正反轉(zhuǎn)控制線路知識一倒順開關(guān)正反轉(zhuǎn)控制線路知識二接觸器聯(lián)鎖正反轉(zhuǎn)控制線路訓(xùn)練三安裝接觸器聯(lián)鎖正、反轉(zhuǎn)控制線路課題小結(jié)目標檢測課題四 三相異步電動機的制動控制線路知識一三相異步電動機的機械制動知識二三相異步電動機的電氣制動課題小結(jié)目標檢測 課題五 可編程控制器知識一可編程控制器(PLC)的基本結(jié)構(gòu)知識二可編程控制器(PLC)的工作原理及特點能力訓(xùn)練四 自學(xué) 相關(guān)知識三鐵磁材料。學(xué)習(xí)與思考 你能舉出原本沒有磁性的物質(zhì)被磁化的例子嗎? 一、磁化 使原來沒有磁性的物質(zhì)具有磁性的過程叫磁化。鐵釘與磁鐵放在一起，一段時間后將鐵釘與磁鐵分開，用鐵釘接觸鐵屑，會發(fā)現(xiàn)鐵釘能將鐵屑

32、吸起，這說明鐵釘被磁化，也具有磁性。 二、磁導(dǎo)率 用一個插入鐵棒的通電線圈去吸引鐵屑，然后把通電線圈中的鐵棒換成銅棒再去吸引鐵屑，會發(fā)現(xiàn)兩種情況下的吸力大小明顯不同，前者比后者大得多。這說明不同的介質(zhì)對磁場的影響不同，與磁場內(nèi)介質(zhì)的導(dǎo)磁能力有關(guān)。 磁導(dǎo)率就是用來表示介質(zhì)導(dǎo)磁能力的物理量，用”表示，單位為亨米(nl)。不同的媒介質(zhì)有不同的磁導(dǎo)率，實驗測得真空中的磁導(dǎo)率是個常數(shù)，用表示，為了比較物質(zhì)的導(dǎo)磁性能，我們把媒介質(zhì)的磁導(dǎo)率與真空中磁導(dǎo)率的比值稱作相對磁導(dǎo)率。用表示，即： 相對磁導(dǎo)率只是一個比值，它表示在其他條件相同的情況下，介質(zhì)中的磁導(dǎo)率相對真空中的磁導(dǎo)率的倍數(shù)。 三、鐵磁材料 1)根據(jù)物

33、質(zhì)相對磁導(dǎo)率的不同，可把物質(zhì)分成三類： 反磁物質(zhì)。r1的物質(zhì)，如空氣、錫、鋁等。 反磁物質(zhì)與順磁物質(zhì)被稱為非鐵磁性材料。 鐵磁物質(zhì)。r 1的物質(zhì)，如鐵、鎳、鈷、鐵氧體、硅鋼及其合金等。由于它們的相對磁導(dǎo)率r遠大于1，其產(chǎn)生的磁場往往比真空中的磁場要強幾千甚至幾萬倍。 只有鐵磁物質(zhì)才能被磁化，而非鐵磁物質(zhì)是不能被磁化的。 2)根據(jù)鐵磁物質(zhì)的磁滯回線不同，又可將鐵磁物質(zhì)分為以下三大類： 軟磁材料。其特點是容易磁化，也容易退磁。常用的軟磁材料有鑄鐵、硅鋼、坡莫合金和軟磁鐵氧體等。一般用來制造電機、變壓器、繼電器、電磁鐵等的鐵心；鐵氧體在電子技術(shù)中的應(yīng)用也很廣泛，如可做計算機的磁心、磁盤以及錄音機的磁

34、帶、磁頭等。 硬磁材料。其特點是不容易磁化，也不容易退磁。常用硬磁材料有鎢鋼、鉆鋼及鐵鎳鋁合金等。一般用來制作各種永久磁鐵、揚聲器的磁鋼等。 矩磁材料。其特點是去掉磁場后，磁性能穩(wěn)定的保持下去，具有記憶性。因此在數(shù)字信息存儲系統(tǒng)中，可用作記憶元件和邏輯元件。常用的矩磁材料有鎂錳鐵氧體及1J51型鐵鎳合金等。磁的應(yīng)用 例17 磁懸浮火車，如圖l 32中右圖所示，磁懸浮原理是利用列車上磁鐵與鐵軌上磁鐵的不同磁極性之間的磁吸引力而浮起，由于列車上磁鐵與鐵軌兩側(cè)的相同磁極性之間的磁排斥力，使列車保持居中位置，不致左右偏移。這種利用火車與鐵路軌道之間的磁作用力使火車從鐵軌上浮起來，既不會揚起塵土，也不會

35、產(chǎn)生噴氣噪聲，因而是一種提高火車速度的好方法。 例18 電生磁的一個應(yīng)用實例是實驗室常用的電磁鐵。為了進行某些科學(xué)實驗，經(jīng)常會用到較強的恒定磁場，但只有普通的螺線管是不夠的。為此，除了盡可能多地繞制線圈以外，還采用兩個相對的螺線管靠近放置，使它們的N、S極相對，這樣兩個線包直接就產(chǎn)生了一個較強的磁場。另外，還在線包中間放置純鐵(稱為磁軛)，以構(gòu)成磁路，聚集磁 26感應(yīng)線，增強線包中間的磁場，如圖l 33所示。 相關(guān)知識四 電磁感應(yīng)定律學(xué)習(xí)與思考 為什么把電磁感應(yīng)現(xiàn)象稱為“動磁生電”? 一、電磁感應(yīng)現(xiàn)象 由變動的磁場產(chǎn)生電流的現(xiàn)象稱為電磁感應(yīng)現(xiàn)象。由電磁感應(yīng)產(chǎn)生的電動勢叫感應(yīng)電動勢，由感應(yīng)電動勢

36、產(chǎn)生的電流叫感應(yīng)電流。這一系列感應(yīng)現(xiàn)象皆因磁場變動，因此也將變動的磁場產(chǎn)生電流的現(xiàn)象簡稱為“動磁生電”。 這里所說的“動，有兩種情況，一種是導(dǎo)體與磁場之間發(fā)生相對切割運動，另一種是線圈內(nèi)的磁通發(fā)生變化。 1直導(dǎo)體切割磁感應(yīng)線產(chǎn)生感應(yīng)電動勢 如圖l34所示，當(dāng)導(dǎo)體棒AB在磁場中沿切割磁感應(yīng)線的方向運動時，檢流計的指針發(fā)生偏轉(zhuǎn)。而且導(dǎo)體切割磁感應(yīng)線的速度越快，指針偏轉(zhuǎn)的角度越大。當(dāng)導(dǎo)體在磁場中靜止不動或沿磁感應(yīng)線方向運動時，檢流計指針不發(fā)生偏轉(zhuǎn)。 由“恒定電流，知識知道，閉合電路中要維持持續(xù)電流，就必須有電動勢的存在；在電 27磁感應(yīng)現(xiàn)象中，閉合電路中有感應(yīng)電流也必然要存在對應(yīng)的感應(yīng)電動勢。 電磁

37、感應(yīng)現(xiàn)象中產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢，為人們研制新的電源提供了可能，當(dāng)它作為電源向外供電的時候，應(yīng)當(dāng)把它與外電路作為一個閉合回路來研究，這和直流電路沒有區(qū)別。 直導(dǎo)體中感應(yīng)電動勢的方向，可用右手定則判斷。伸平右手，拇指與其余四指垂直，讓掌心正對磁場方向，以拇指指向表示導(dǎo)體運動方向，則其余四指的指向就是感應(yīng)電動勢的方向(低電位指向高電位)。 發(fā)電機就是應(yīng)用導(dǎo)線切割磁感應(yīng)線產(chǎn)生感應(yīng)電動勢的原理發(fā)電的，在實際應(yīng)用中，將導(dǎo)線作成線圈，使其在磁場中轉(zhuǎn)動，從而得到連續(xù)的電流，如圖135所示。 2線圈中磁通變化產(chǎn)生感應(yīng)電動勢 如圖l 36所示，當(dāng)把條形磁鐵N極(或S極)插入或拔出線圈時，檢流計指針都會偏轉(zhuǎn)，只是偏轉(zhuǎn)方

38、向不同，條形磁鐵插入或拔出的速度越快，指針偏轉(zhuǎn)越大。當(dāng)磁鐵在線圈中靜止時，檢流計的指針也靜止不動。 指針偏轉(zhuǎn)的原因是由于磁鐵的插入或拔出，導(dǎo)致線圈中的磁通發(fā)生變化。變化的磁通引起線圈兩端產(chǎn)生感應(yīng)電動勢，當(dāng)把線圈形成閉合回路，就會有感應(yīng)電流產(chǎn)生。 二、楞次定律 感應(yīng)電動勢、感應(yīng)電流不僅有大小，而且還有方向。 楞次定律指出了變化的磁通與感應(yīng)電動勢在方向上的關(guān)系，即感應(yīng)電流產(chǎn)生的磁通總是阻礙原磁通的變化。 2R 例如在圖1 36所示中，當(dāng)把磁鐵插入線圈時，線圈中的磁通增加。根據(jù)楞次定律，感應(yīng)電流的磁場將阻礙磁通的增加(變化)，則線圈感應(yīng)電流磁場的方向應(yīng)為左N右s，再用右手螺旋定則判斷出感應(yīng)電流的方向

39、是由左端流進檢流計。如果將磁鐵放置在線圈中靜止不動，線圈中的磁通量不發(fā)生變化，那么感應(yīng)電流為零。 如果把線圈看成是一個電源，則感應(yīng)電流流出端為電源的正極。 線圈中感應(yīng)電動勢的大小與線圈中磁通的變化率成正比。這個規(guī)律叫做法拉第電磁感應(yīng)幸律用下式表示： 式中的負號表示了感應(yīng)電動勢的方向和磁通變化的趨勢相反，N是線圈的匝數(shù)。在實琢應(yīng)用中，常用楞次定律來判斷感應(yīng)電動勢的方向，而用法拉第電磁感應(yīng)定律來計算感應(yīng)電動勢的大小(取決對值)。這兩個定律是電磁感應(yīng)的基本定律。 1自感現(xiàn)象 在圖137a所示電路中，HLl和HL2是完全相同的兩只燈泡，線圈L的阻值和電阻R的阻值相等。當(dāng)開關(guān)S閉合后，燈泡Hl2立即正常

40、發(fā)光，而HLl卻是慢慢變亮，為什么呢? 原來，在接通電路的瞬間，電路中的電流增大，穿過線圈的磁通量也隨著增大，由楞次定律可知，線圈中必然會產(chǎn)生感應(yīng)電動勢，這個感應(yīng)電動勢阻礙線圈中電流的增大。所以流經(jīng)與線圈串聯(lián)的燈泡的電流只能逐漸增大，燈泡只能逐漸亮起來。 如圖l37b中所示電路；當(dāng)開關(guān)s斷開電路的瞬間會發(fā)生什么現(xiàn)象呢?， 會發(fā)現(xiàn)電路在斷開的瞬間，燈泡過一會才逐漸熄滅。 原因是在斷開電路的瞬間，電路中的電流突然減弱，穿過線圈的磁通量也隨著很快減少，由楞次定律可知，線圈中必然會產(chǎn)生感應(yīng)電動勢，這個感應(yīng)電動勢會阻礙線圈中電流的減少。雖然這時電路已經(jīng)斷開，但線圈和燈泡組成了閉合回路，在這個回路中有自感

41、電流通過，所以燈泡只能逐漸熄滅。 這種由于導(dǎo)體本身的電流發(fā)生變化而產(chǎn)生的電磁感應(yīng)現(xiàn)象，叫做自感現(xiàn)象。自感現(xiàn)象中產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢叫自感電動勢。自感電流產(chǎn)生的磁通稱為自感磁通。 線圈產(chǎn)生自感能力的強弱，用自感系數(shù)表示，也稱自感，用字母L表示，它在數(shù)值上等于一個線圈中通過單位電流所產(chǎn)生的自感磁通。即：式中N線圈的匝數(shù)； 29 參一每一匝線圈的自感磁通。 線圈的自感是由線圈本身的特性決定的。線圈越長，單位長度上的匝數(shù)越多，截面積越大，自感就越大。有鐵心的線圈，其自感要比空心線圈的自感大得多。由電磁感應(yīng)定律得知，自感電動勢 渦流是自感現(xiàn)象的一個實例：在一根鐵心外面繞上線圈，并將線圈通交流電，那么線圈就產(chǎn)

42、生交變磁場。由于線圈中間的鐵心在圓周方向是可以等效成一圈圈的閉合回路，所以在鐵心的圓周方向會產(chǎn)生感生電流，電流的方向沿鐵心的圓周方向轉(zhuǎn)圈，就像一圈圈的漩渦，被稱為渦流，如圖l38所示。鐵心的外周長越長，交變磁場的變化越快，渦流就越大。 渦流流動時，由于鐵心的電阻很小，渦流的數(shù)值很大，會使鐵心發(fā)熱，造成不必要的損耗。渦流還有去磁作用，會削弱原磁場，因此，渦流有時是有害的。如變壓器的鐵心在工作時會產(chǎn)生渦流，增加能耗，并導(dǎo)致變壓器發(fā)熱。為了減少發(fā)熱，降低能耗，提高變壓器效率，一般不用整塊材料作鐵心，而是把鐵心材料首先軋制成很薄的板材，板材外面涂上絕緣材料，再把板材疊放在一起，形成鐵心。這樣，變壓器在

43、工作時，鐵心中的每一片材料的回路都很小，渦流就降低了。 但有時又要利用渦流。既然導(dǎo)體中有電流可以發(fā)熱，那么就能夠利用足夠大的電力在導(dǎo)體中產(chǎn)生很大的渦流，使金屬受熱甚至熔化。根據(jù)這個道理，人們制造出感應(yīng)爐，用來冶煉金屬。為了增大渦流，采用高頻大功率的交流電。在感應(yīng)爐中，有產(chǎn)生高頻電流的電源，有產(chǎn)生交變磁場的線圈，線圈中間放置個耐火材料制造的坩堝，用來盛放有待熔化的金屬，如圖l39所示。 電磁爐也是利用渦流加熱的。它利用電流通過線圈產(chǎn)生磁場，磁場內(nèi)的磁感應(yīng)線通過鍋的底部時，會產(chǎn)生無數(shù)小渦流，使鍋體本身自行高速發(fā)熱，從而達到烹飪食物的目的。其工作原理如圖140所示。 2互感現(xiàn)象 如圖l41所示電路，

44、當(dāng)開關(guān)s閉合或斷開的瞬間或改變RP的阻值時，檢流計的指針都會發(fā)生偏轉(zhuǎn)。這是因為，當(dāng)線圈A中的電流發(fā)生變化時，通過線圈的磁通也發(fā)生變化，該磁通的變化直接影響線圈8，使線圈8中產(chǎn)生了感應(yīng)電動勢和感應(yīng)電流。 把這種由一個線圈中的電流發(fā)生變化，而使其他線圈產(chǎn)生感應(yīng)電動勢的現(xiàn)象叫互感現(xiàn)象，簡稱互感。由互感產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢叫互感電動勢，用e。表示。 Rn。 由上述實驗可知，互感電動勢的大小與通電線圈中電流的變化率成正比。除此之外還與兩個線圈的位置有關(guān)。當(dāng)兩個線圈互相平行且第一個線圈的磁通變化全部影響到第二個線圈時，互感電動勢最大；當(dāng)兩個線圈互相垂直時，互感電動勢最小。 互感電動勢的方向，可用楞次定律判斷。

45、但實際應(yīng)用中，制作好的互感器，從外觀上已無法知道線圈的繞向，因此一般都采取同名端的方法確定互感電動勢的方向。 通常把由于線圈繞向一致而產(chǎn)生感應(yīng)電動勢的極性始終保持一致的端子稱為線圈的同名端，用“”或“$”表示。 例19 如圖l42所示，1、4、5就是一組同名端。其次根據(jù)楞次定律判斷A線圈兩端產(chǎn)生的自感電動勢，極性為左正右負。然后利用同名端確定出B線圈的4端和C線圈的5端皆為互感電動勢的正端。 互感原理的應(yīng)用很廣泛，各種電動機、變壓器等都是利用互感原理工作的。但對于電路來說，互感也有其不利的一面。例如在一些電子電路中，若線圈的位置安放不當(dāng)，各線圈產(chǎn)生的磁場會互相干擾，嚴重時會使整個電路無法工作。

46、避免互感的影響可采用將兩個線圈垂直放置，也可安裝磁屏蔽。 能力訓(xùn)練四調(diào)查報告 1設(shè)計并做一個與電磁感應(yīng)有關(guān)的實驗。要求獨立完成。 2以小組為單位去家電市場，調(diào)研關(guān)于電磁感應(yīng)在家用電器方面的應(yīng)用，并寫出調(diào)研報告，要求在報告中例舉1 2實例說明工作原理。 課題小結(jié) 1電流產(chǎn)生的磁場方向用安培定則判斷；磁場對處于其中的載流導(dǎo)體有作用力，力的方向用左手定則判斷。 2產(chǎn)生感應(yīng)電動勢的條件是導(dǎo)體相對磁場運動而切割磁感應(yīng)線或線圈中的磁通發(fā)生變 31化；產(chǎn)生感應(yīng)電流的條件是產(chǎn)生感應(yīng)電動勢的導(dǎo)體或線圈必須是閉合電路的一部分。 3楞次定律：感應(yīng)電流的磁場總是阻礙原磁通的變化。法拉第電磁感應(yīng)定律：線圈中 A而感應(yīng)電

47、動勢的大小與線圈中磁通的變化率成正比，即e一一N籌。通常用楞次定律判別感 廿應(yīng)電動勢的方向，用法拉第電磁感應(yīng)定律計算感應(yīng)電動勢的大小。 4由于線圈自身電流變化而引起的電磁感應(yīng)現(xiàn)象叫自感；由于一個線圈中的電流變化而在另一耦合線圈中引起的電磁感應(yīng)現(xiàn)象叫互感。自感電動勢和互感電動勢的方向都可用楞次定律判別，用同名端判別法判斷互感電動勢的方向更簡便。 5鐵磁物質(zhì)都能被磁化，從而使原有磁場被加強；鐵磁有三種類型：即軟磁材料、硬磁材料、矩磁材料。 目標檢測 1如圖143所示，請說明為什么無法使一塊磁鐵穩(wěn)定地浮在另一塊磁鐵上?2在圖144所示中根據(jù)電流方向或磁場方向標出磁極極性或電源的正負極。 3在圖1 4

48、5所示中，分別標出了電流I、電磁力F和磁感應(yīng)強度8三個物理量中的兩個物理量，試標出第三個物理量的方向。 4在圖146所示中矩形導(dǎo)電線圈的平面垂直于磁感應(yīng)線。若線圈按箭頭方向運動，哪種情況能產(chǎn)生感應(yīng)電流?方向如何? 32 8在圖l一49所示是為了避免互感，而將兩個線圈垂直放置，試分析圖l一49a中甲線圈產(chǎn)生的磁通能否引起藝線圈磁通的變化；圖l49b中乙線圈產(chǎn)生的磁通能否引起甲線圈磁通的變化，為什么?33課題三正弦交流電路 在現(xiàn)代工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和日常生活中，正弦交流電的使用非常廣泛。主要原因是與直流電相比，正弦交流電在產(chǎn)生、輸送和使用方面具有明顯的優(yōu)點和重大的經(jīng)濟意義。學(xué)習(xí)目標 通過本課題的學(xué)習(xí)，熟練

49、掌握正弦交流電的三要素，了解單相、三相交流電動勢的產(chǎn)生，掌握三相三線制、三相四線制供電的特點。掌握三相負載的連接方式。了解三相交流電在生產(chǎn)和生活中的廣泛應(yīng)用，培養(yǎng)學(xué)生應(yīng)用知識的能力和合理用電、安全用電的意識。了解渦流效應(yīng)的利與弊。 相關(guān)知識一交流電的基本概念 一、交流電 在日常生產(chǎn)中，大多數(shù)的電氣設(shè)備，如電動機、車床、銑床、數(shù)控加工設(shè)備等和日常生活中所用的照明器具、家用電器等都使用交流電。 直流電與交流電的根本區(qū)別是：直流電是指方向一定而大小不斷改變的電流、電壓、電動勢；交流電是指方向和大小都在不斷改變的電流、電壓、電動勢。 二、交流電的產(chǎn)生和正弦交流電的變化規(guī)律 如圖l50所示是交流發(fā)電機的

50、原理示意圖。為了表示清楚，圖中只畫出了一匝線圈，它的曲邊連在集電環(huán)K上，cd邊連在集電環(huán)L上；兩個集電環(huán)通過電刷A、B和外電路相連，線圈在磁場中以角速度m沿逆時針方向勻速轉(zhuǎn)動，分析曲這段導(dǎo)線在幾個特殊位置時產(chǎn)生電流的情況。根提右手定則可以判斷，當(dāng)線圈轉(zhuǎn)到圖1 50b位置的過程中，導(dǎo)線切割磁感應(yīng)線，產(chǎn)生感應(yīng)電動勢，此時感應(yīng)電流由n向6流動，而當(dāng)線圈轉(zhuǎn)到圖l50d的位置時，則由6向n流動；在圖1 50a和圖l 50c的位置，因?qū)Ь€n6的運動方向和磁感應(yīng)線平行，電路中沒有感應(yīng)電動勢，也沒有感應(yīng)電流，此平面被稱為中性面。34 線圈如果不停地轉(zhuǎn)動，電路中就會不斷產(chǎn)生方向和大小隨之變化的感應(yīng)電動勢和感應(yīng)電

51、流，交流電就是這樣產(chǎn)生的。 設(shè)磁感應(yīng)強度為B，磁場中線圈切割磁感應(yīng)線的一邊長度為L的平面，以速度。切割磁感應(yīng)線，從中性面開始轉(zhuǎn)動，經(jīng)過時間t，線圈轉(zhuǎn)過的角度為mt，這時，整個線圈所產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢的大小為： 上式為正弦交流電動勢的瞬時值表達式由此式可知，線圈中的感應(yīng)電動勢是按正弦規(guī)律變化的。q 如果將線圈在磁場中旋轉(zhuǎn)的每一時亥0產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢用圖像表示，則可以看出該圖像呈正弦規(guī)律變化，如圖l509所示。 發(fā)電廠里交流發(fā)電機的構(gòu)造比圖l 50所示復(fù)雜得多，但基本組成部分也是產(chǎn)生感應(yīng)電動勢的線圈(通常叫電樞)和產(chǎn)生磁場的磁極，如圖l 51所示。 交流電的方向和大小按正弦規(guī)律變化，叫正弦交流電。正弦交流電是一種最簡單、最基本的交流電，實際應(yīng)用的交流電不限于正弦交流電，還有非正弦交流電。下面以示波器顯示不同的交、直流電流波形為例做比較，如圖l52所示。 本課題所講的均為正弦交流電。 。三、表征正弦交流電的物理量1最大值和有效值(1)最大值正弦交流電在一個周期所能達到的最大瞬時值叫正弦交流電的最大值(又稱峰值、振幅)。最大值用大寫字母加下