電路與磁路課件

1、關(guān)于電路和磁路第一張，PPT共一百二十三頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月一、基礎(chǔ)知識(shí)1.電路和磁路知識(shí)（1）直流電路的分析和計(jì)算方法第二張，PPT共一百二十三頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月基爾霍夫電流定律（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 I流入 I流出 例如圖3-2中，在節(jié)點(diǎn)A上： I1I3 I2I4I5 圖3-2 電流定律的舉例說(shuō)明 第三張，PPT共一百二十三頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月 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I 0。 一般可在流入節(jié)點(diǎn)的電

2、 流前面取“”號(hào)，在流出節(jié)點(diǎn)的電流前面取“”號(hào)，反之亦可。例如圖3-2中，在節(jié)點(diǎn)A上：I1 I2 I3 I4 I5 0。第四張，PPT共一百二十三頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月在使用電流定律時(shí)，必須注意： (1) 對(duì)于含有n個(gè)節(jié)點(diǎn)的電路，只能列出(n 1)個(gè)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(dòng)的方向，叫做電流的參考方向，通常用“”號(hào)表示。電流的實(shí)際方向可根據(jù)數(shù)值的正、負(fù)來(lái)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)，即X L X C， 0，電壓u比電

3、流i超前，稱電路呈感性； 2. 容性電路：當(dāng)X 0時(shí)，即X L X C， 0時(shí)，Q 0，電路呈感性；當(dāng) 0時(shí)，Q 2，1 2 。 第六十張，PPT共一百二十三頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月 三相交流電路1 三相交流電源 1.1 三相電動(dòng)勢(shì)的產(chǎn)生 1.2 三相交流電源的連接2 三相負(fù)載及三相電路的計(jì)算 2.1 星形接法及計(jì)算 2.2 三角形接法及計(jì)算3 三相電路的功率第六十一張，PPT共一百二十三頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月1 三相交流電源1.1 三相電動(dòng)勢(shì)的產(chǎn)生NSAXe在兩磁極中間，放一個(gè)線圈。根據(jù)右手定則可知，線圈中產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，其方向由AX。讓線圈以 的速度順時(shí)針旋轉(zhuǎn)。 合理設(shè)計(jì)磁極形狀，使磁通

4、按正弦規(guī)律分布，線圈兩端便可得到單相交流電動(dòng)勢(shì)。第六十二張，PPT共一百二十三頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月一、三相交流電動(dòng)勢(shì)的產(chǎn)生AXYCBZSN定子轉(zhuǎn)子定子中放三個(gè)線圈：A XB YC Z首端末端三線圈空間位置各差120o 轉(zhuǎn)子裝有磁極并以 的速度旋轉(zhuǎn)。三個(gè)線圈中便產(chǎn)生三個(gè)單相電動(dòng)勢(shì)。第六十三張，PPT共一百二十三頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月二、三相電動(dòng)勢(shì)的表示式三相電動(dòng)勢(shì)的特征： 大小相等，頻率相同，相位互差120。1. 三角函數(shù)式第六十四張，PPT共一百二十三頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月2. 相量表示式及相互關(guān)系Em 第六十五張，PPT共一百二十三頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月1.2 三相交流電源的連接一

5、、星形接法AXYCBZN 1. 連接方式第六十六張，PPT共一百二十三頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月（中線）（火線）（火線）（火線）AXYCBZN三相四線制供電火線（相線）:ABC中線（零線）：N第六十七張，PPT共一百二十三頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月 2. 三相電源星形接法的兩組電壓相電壓：火線對(duì)零線間的電壓。ACBN120120120第六十八張，PPT共一百二十三頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月線電壓：火線間的電壓。CABN注意規(guī)定的正方向第六十九張，PPT共一百二十三頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月線電壓和相電壓的關(guān)系：30第七十張，PPT共一百二十三頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月 同理：第七十一張，PPT共一百二十

6、三頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月線電壓與相電壓的通用關(guān)系表達(dá)式： -為相電壓 -為線電壓在日常生活與工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中，多數(shù)用戶的電壓等級(jí)為第七十二張，PPT共一百二十三頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月二、三角接法AAXYCBZBC特點(diǎn)：線電壓=相電壓第七十三張，PPT共一百二十三頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月短路+E三個(gè)電源串接能否造成短路？直流電源行嗎？AXYZBC問(wèn)題討論+-EEE直流電源串接不行，三相交流電源可以， 為什么？第七十四張，PPT共一百二十三頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月AXYZBCEm三相交流電源中三個(gè)電源可以串接的原因在于： 三個(gè)電源的電壓任何瞬間相加均為零。第七十五張，PPT共一百二十三頁(yè)，創(chuàng)作于2

7、022年6月星形接法ACB NZZZ2 三相負(fù)載及三相電路的計(jì)算三角形接法ACBZZZ負(fù)載也有兩種接法:第七十六張，PPT共一百二十三頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月ACBNZZZ相電流(負(fù)載上的電流)：2.1 星形接法及計(jì)算線電流(火線上的電流)：第七十七張，PPT共一百二十三頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月 ACBNZZZ一、星形接法特點(diǎn)相電流=線電流* : 零線電流第七十八張，PPT共一百二十三頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月*線電壓=相電壓, 線電壓領(lǐng)先于相電壓30。ACBNZZZ第七十九張，PPT共一百二十三頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月ACBNZAZBZC二、負(fù)載星形接法時(shí)的一般計(jì)算方法解題思路： 一般線電壓

8、為已知，然后根據(jù)電壓和負(fù)載求電流。第八十張，PPT共一百二十三頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月1. 負(fù)載不對(duì)稱時(shí)，各相單獨(dú)計(jì)算。如： 已知： 三相負(fù)載 R、L、C 以及 三相線電壓：求：各相、各線及中線電流 CRA B NLC第八十一張，PPT共一百二十三頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月解：(1) CRA B NLC相電壓線電壓第八十二張，PPT共一百二十三頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月 CRA B NLC令：則相電壓為：第八十三張，PPT共一百二十三頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月(2) 相電流 CRA B NLC第八十四張，PPT共一百二十三頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月(3) 中線電流(4) 各電流相量關(guān)系第八十五張，PP

9、T共一百二十三頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月2. 負(fù)載對(duì)稱時(shí)，只需計(jì)算一相。 如：則：據(jù)此可直接得出另兩相電流：（中線電流為0）3. 負(fù)載對(duì)稱，只要求電流、電壓大小時(shí)，僅算一相 有效值即可。第八十六張，PPT共一百二十三頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月負(fù)載對(duì)稱時(shí)問(wèn)題及討論零線是否可以取消？答：三相完全對(duì)稱時(shí)，零線可以取消。稱為 三相三線制。ACBZZZ第八十七張，PPT共一百二十三頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月關(guān)于零線的結(jié)論負(fù)載不對(duì)稱而又沒(méi)有中線時(shí)，負(fù)載上可能得到大小不等的電壓，有的超過(guò)用電設(shè)備的額定電壓，有的達(dá)不到額定電壓，都不能正常工作。比如，照明電路中各相負(fù)載不能保證完全對(duì)稱，所以絕對(duì)不能采用三相三相制供電

10、，而且必須保證零線可靠。中線的作用在于，使星形連接的不對(duì)稱負(fù)載得到相等的相電壓。為了確保零線在運(yùn)行中不斷開(kāi)，其上不允許接保險(xiǎn)絲也不允許接刀閘。第八十八張，PPT共一百二十三頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月2.2 三角形接法及計(jì)算ACB特點(diǎn)：負(fù)載相電壓=線電壓第八十九張，PPT共一百二十三頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月各電流的計(jì)算ACBZABZBCZCA相電流線電流第九十張，PPT共一百二十三頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月（2）負(fù)載對(duì)稱時(shí)（ZAB=ZBC=ZCA=Z ），各相電流有 效值相等，相位互差120 。有效值為：ACBZABZBCZCA（1）負(fù)載不對(duì)稱時(shí)，先算出各相電流，然后計(jì)算線電流。第九十一張，PPT共

11、一百二十三頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月同理：設(shè)：負(fù)載為阻性的，阻抗角為 0 。負(fù)載對(duì)稱時(shí)，三角形接法線、相電流的相位關(guān)系A(chǔ)BC第九十二張，PPT共一百二十三頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月負(fù)載對(duì)稱時(shí)三角形接法的特點(diǎn)ACB注意電路中規(guī)定的正方向第九十三張，PPT共一百二十三頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月負(fù)載對(duì)稱時(shí)：3 三相電路的功率的計(jì)算三相總有功功率： 由負(fù)載性質(zhì)決定星形接法時(shí)：三角形接法時(shí)：第九十四張，PPT共一百二十三頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月有功功率：無(wú)功功率：視在功率：在三相負(fù)載對(duì)稱的條件下，三相電路的功率：第九十五張，PPT共一百二十三頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月三相交流電路的小結(jié)（1）-三相電源三相三線制

12、三相四線制ACBNACBACB三相電源一般都是對(duì)稱的，而且多用三相四線制接法。第九十六張，PPT共一百二十三頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月三相交流電路的小結(jié)(2)-三相負(fù)載星形負(fù)載三角形負(fù)載ACBNZZZACBZZZ第九十七張，PPT共一百二十三頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月三相交流電路的小結(jié)(3)-三相電路計(jì)算負(fù)載形接法對(duì)稱負(fù)載下：各相電壓、電流單獨(dú)計(jì)算。負(fù)載不對(duì)稱時(shí)：負(fù)載對(duì)稱時(shí)：電壓對(duì)稱、電流對(duì)稱，只需計(jì)算一相。 求電表讀數(shù)時(shí)，可只算有效值，不算相位。三相電路的計(jì)算要特別注意相位問(wèn)題。負(fù)載Y形接法電源對(duì)稱時(shí)：第九十八張，PPT共一百二十三頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月三相交流電路的小結(jié)(4)-三相功率計(jì)算三

13、相總功率：負(fù)載對(duì)稱時(shí)：和接法無(wú)關(guān)第九十九張，PPT共一百二十三頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月一、基礎(chǔ)知識(shí)1.電路和磁路知識(shí)（1）直流電路的分析和計(jì)算方法（2）交流電路的分析和計(jì)算方法（3）磁場(chǎng)的基本性質(zhì)及磁路與磁路定律的內(nèi)容，以及電磁感應(yīng)、自感系數(shù)的概念。第一百?gòu)垼琍PT共一百二十三頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月磁場(chǎng)的基本性質(zhì)1. 磁通的連續(xù)性磁場(chǎng)中任一閉合面的總磁通恒等于零。2. 安培環(huán)路定律磁場(chǎng)強(qiáng)度矢量H沿任何路徑的線積分等于穿過(guò)此路徑所圍成的面的電流代數(shù)和安培環(huán)路定律的應(yīng)用dlI1I2H第一百零一張，PPT共一百二十三頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月 磁路及磁路定律一、磁路由鐵磁材料組成的磁通集中通過(guò)的路徑

14、稱為磁路。i空氣隙空氣隙線圈鐵心線圈主磁通:通過(guò)磁路(包括氣隙)閉合的磁通。漏磁通：經(jīng)過(guò)磁路周圍非鐵磁性物質(zhì)而閉合的磁通。變壓器磁路接觸器磁路繼電器磁路線圈鐵心i2i1S第一百零二張，PPT共一百二十三頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月磁路的基爾霍夫定律1.磁路基爾霍夫第一定律I1I2a231b1+2=32.磁路基爾霍夫第二定律在磁路的分支點(diǎn)，所連各支路磁通的代數(shù)和等于零。I2I1N2N1l1l3l2l3每段磁路的磁位差選擇磁場(chǎng)與中心線的方向相同時(shí)右邊回路左邊回路可得磁通勢(shì)單位:A有4=0有l(wèi)4H2H1H3H4H3第一百零三張，PPT共一百二十三頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月磁路定律 (2)磁路基爾霍夫第二定

15、律內(nèi)容:在磁路任一閉合回路中,各段磁位差的代數(shù)和等于各磁通勢(shì)的代數(shù)和。磁通的參考方向與饒行方向一致時(shí)，該段磁位差取正，反之取負(fù)。勵(lì)磁電流的參考方向與磁路回線饒行方向之間符合右手螺旋關(guān)系時(shí)，該磁通勢(shì)取正，反之取負(fù)。三、磁路歐姆定律lA因?yàn)榇盼徊钍街袣W姆定律第一百零四張，PPT共一百二十三頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月電磁感應(yīng)現(xiàn)象 一、磁感應(yīng)現(xiàn)象 二、磁感應(yīng)條件第一百零五張，PPT共一百二十三頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月一、磁感應(yīng)現(xiàn)象 在發(fā)現(xiàn)了電流的磁效應(yīng)后，人們自然想到：既然電能夠產(chǎn)生磁，磁能否產(chǎn)生電呢？ 由實(shí)驗(yàn)可知，當(dāng)閉合回路中一部分導(dǎo)體在磁場(chǎng)中做切割磁感線運(yùn)動(dòng)時(shí)，回路中就有電流產(chǎn)生。 當(dāng)穿過(guò)閉合線圈的

16、磁通發(fā)生變化時(shí)，線圈中有電流產(chǎn)生。 在一定條件下，由磁產(chǎn)生電的現(xiàn)象，稱為電磁感應(yīng)現(xiàn)象，產(chǎn)生的電流叫感應(yīng)電流。第一百零六張，PPT共一百二十三頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月二、磁感應(yīng)條件 上述幾個(gè)實(shí)驗(yàn)，其實(shí)質(zhì)上是通過(guò)不同的方法改變了穿過(guò)閉合回路的磁通。因此，產(chǎn)生電磁感應(yīng)的條件是： 當(dāng)穿過(guò)閉合回路的磁通發(fā)生變化時(shí)，回路中就有感應(yīng)電流產(chǎn)生。 第一百零七張，PPT共一百二十三頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月感應(yīng)電流的方向 一、右手定則 二、楞次定律 三、右手定則與楞次定律的一致性第一百零八張，PPT共一百二十三頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月一、右手定則 當(dāng)閉合回路中一部分導(dǎo)體作切割磁感線運(yùn)動(dòng)時(shí)，所產(chǎn)生的感應(yīng)電流方向可用右

17、手定則來(lái)判斷。 伸開(kāi)右手，使拇指與四指垂直，并都跟手掌在一個(gè)平面內(nèi)，讓磁感線穿入手心，拇指指向?qū)w運(yùn)動(dòng)方向，四指所指的即為感應(yīng)電流的方向。第一百零九張，PPT共一百二十三頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月 通過(guò)實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)： 當(dāng)磁鐵插入線圈時(shí)，原磁通在增加，線圈所產(chǎn)生的感應(yīng)電流的磁場(chǎng)方向總是與原磁場(chǎng)方向相反，即感應(yīng)電流的磁場(chǎng)總是阻礙原磁通的增加； 當(dāng)磁鐵拔出線圈時(shí)，原磁通在減少，線圈所產(chǎn)生的感應(yīng)電流的磁場(chǎng)方向總是與原磁場(chǎng)方向相同，即感應(yīng)電流的磁場(chǎng)總是阻礙原磁通的減少。 因此，得出結(jié)論： 當(dāng)將磁鐵插入或拔出線圈時(shí)，線圈中感應(yīng)電流所產(chǎn)生的磁場(chǎng)方向，總是阻礙原磁通的變化。這就是楞次定律的內(nèi)容。 根據(jù)楞次定律判斷出

18、感應(yīng)電流磁場(chǎng)方向，然后根據(jù)安培定則，即可判斷出線圈中的感應(yīng)電流方向。1楞次定律二、楞次定律 第一百一十張，PPT共一百二十三頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月2判斷步驟 3楞次定律符合能量守恒定律 由于線圈中所產(chǎn)生的感應(yīng)電流磁場(chǎng)總是阻礙原磁通的 變化，即阻礙磁鐵與線圈的相對(duì)運(yùn)動(dòng)，因此，要想保持它 們的相對(duì)運(yùn)動(dòng)，必須有外力來(lái)克服阻力做功，并通過(guò)做功 將其他形式的能轉(zhuǎn)化為電能，即線圈中的電流不是憑空產(chǎn) 生的。 第一百一十一張，PPT共一百二十三頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月三、右手定則與楞次定律的一致性 右手定則和楞次定律都可用來(lái)判斷感應(yīng)電流的方向，兩種方法本質(zhì)是相同的，所得的結(jié)果也是一致的。 右手定則適用于判斷

19、導(dǎo)體切割磁感線的情況，而楞次定律是判斷感應(yīng)電流方向的普遍規(guī)律。第一百一十二張，PPT共一百二十三頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月電磁感應(yīng)定律 一、感應(yīng)電動(dòng)勢(shì) 二、電磁感應(yīng)定律 三、說(shuō)明 第一百一十三張，PPT共一百二十三頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月一、感應(yīng)電動(dòng)勢(shì) 1感應(yīng)電動(dòng)勢(shì) 電磁感應(yīng)現(xiàn)象中，閉合回路中產(chǎn)生了感應(yīng)電流，說(shuō)明回路中有電動(dòng)勢(shì)存在。在電磁感應(yīng)現(xiàn)象中產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)叫感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)。產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的那部分導(dǎo)體，就相當(dāng)于電源，如在磁場(chǎng)中切割磁感線的導(dǎo)體和磁通發(fā)生變化的線圈等。注意：對(duì)電源來(lái)說(shuō)，電流流出的一端為電源的正極。 2感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的方向 在電源內(nèi)部，電流從電源負(fù)極流向正極，電動(dòng)勢(shì)的方向也是由負(fù)極指向正極

20、，因此感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的方向與感應(yīng)電流的方向一致，仍可用右手定則和楞次定律來(lái)判斷。第一百一十四張，PPT共一百二十三頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月 感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)是電源本身的特性，即只要穿過(guò)電路的磁通發(fā)生變化，電路中就有感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)產(chǎn)生，與電路是否閉合無(wú)關(guān)。 若電路是閉合的，則電路中有感應(yīng)電流，若外電路是斷開(kāi)的，則電路中就沒(méi)有感應(yīng)電流，只有感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)。3感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)與電路是否閉合無(wú)關(guān)第一百一十五張，PPT共一百二十三頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月 二、電磁感應(yīng)定律 1電磁感應(yīng)定律 大量的實(shí)驗(yàn)表明： 單匝線圈中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小，與穿過(guò)線圈的磁通變化率 / t成正比，即對(duì)于N匝線圈，有 式中N 表示磁通與線圈匝數(shù)的乘

21、積，稱為磁鏈用 表示。即 = N于是第一百一十六張，PPT共一百二十三頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月 如圖6-1所示，abcd是一個(gè)矩形線圈，它處于磁感應(yīng)強(qiáng)度為 B 的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，線圈平面和磁場(chǎng)垂直，ab邊可以在線圈平面上自由滑動(dòng)。設(shè)ab長(zhǎng)為l，勻速滑動(dòng)的速度為v，在t時(shí)間內(nèi)，由位置ab滑動(dòng)到ab，利用電磁感應(yīng)定律，ab中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)大小為即2直導(dǎo)線在磁場(chǎng)中切割磁感線第一百一十七張，PPT共一百二十三頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月 上式適用于 的情況。 如圖6-2所示，設(shè)速度v和磁場(chǎng)B之間有一夾角 。將速度v分解為兩個(gè)互相垂直的分量v1、v2，v1 = vcos 與B平行，不切割磁感線；v2 = vsin 與B垂直，切割磁感線。 第一百一十八張，PPT共一百二十三頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月 E Bl v2 Bl vsin