第一章電工基礎(chǔ)資料課件

電工專業(yè)基礎(chǔ)

直流電路

磁與電磁的基本常識

交流電的基本知識

晶體管電路第一節(jié)直流電路一、電路的組成1、電源：是把其他形式的能量轉(zhuǎn)換成電能的設(shè)備。如蓄電池、發(fā)電機等。2、負載：是電路中消耗電能的設(shè)備。如電燈、電路和電動機等。3、導(dǎo)線、開關(guān)：是電源和負載之間不可少的連接和控制部分，只有將開關(guān)合上，把電路接通時，才能有電流通過負載。構(gòu)成電路的目的是產(chǎn)生、傳輸、分配和使用電能。AT供電方式二、電路的三種狀態(tài)1、通路：也叫閉路，開關(guān)接通，使電源與負載接通，構(gòu)成閉合回路，電路中有電流。根據(jù)負載的情況又分為滿載、輕載、過載。2、開路：也叫斷路，開關(guān)或電路某處斷開，電路中沒有電流，I=0。對于電源來說，稱為空載。3、短路：也叫捷路，電路中負載兩端被導(dǎo)線短接，U=0。電源短路時，電流很大，有毀壞設(shè)備及人身安全危險，必須嚴格防止，避免發(fā)生。三、電路的幾個物理量1、電流：電荷在導(dǎo)體中作有規(guī)則的定向運動形成電流。規(guī)定正電荷移動的方向為電流的方向。電流強度若1秒內(nèi)通過導(dǎo)體橫截面的電量為1庫侖，這時的電流強度叫做1安培。即1A=103mA=106uA

直流電：電路中電流強度的大小和方向不隨時間改變。交流電：在電路中電流的大小和方向都隨時間作周期性變化。例：47000uA=

mA=

A4.7mA=

uA=

A470.0472、電位和電壓（1）電位是一個相對的概念，它同零電位的選擇有關(guān)。規(guī)定大地的電位為零，當導(dǎo)體和大地直接接觸時，就和大地等電位。（2）電壓（電位差）是比較電場中兩點之間電位的高低，可為正（負）值。通常是指相應(yīng)的電位差的絕對值，與零電位選擇無關(guān)。（3）1KV=1000V1V=1000mV=106uV例：電路中，A點電位為10V，B點電位為5V，求UAB、UBA，且它們之間有什么關(guān)系？3、電源和電動勢不論哪種電源都有一個共同點，即能把電源內(nèi)部導(dǎo)體中所存在的正、負電荷分別向兩極推動，使得兩極上分別聚有一定量的正電荷、負電荷。兩極之間就形成了電場，出現(xiàn)了一定的電位差。電源內(nèi)部這種推動電荷移動的作用力稱為電源力。電源力將單位正電荷從電源負極移到正極所做的功稱為電源的電動勢。4、電功和電功率（1）電功：電荷在電路中移動時電場力所做的功。A=qU=IUt

1焦耳=1安培╳

1伏特╳

1秒（2）電功率：電流在單位時間內(nèi)所做的功。

1度電=1千瓦.小時=1000瓦╳3600秒

=1000安培.伏特╳

3600秒

=3.6╳106焦耳例：1、某臺5KW的電動機，每天工作5小時，問10天共用多少度電？2、有一個標有100Ω、2W的電阻器，它允許的最大工作電流及最大工作電壓各是多少？3、額定電壓220V，額定功率分別為25W和60W兩只白熾燈串聯(lián)后接入電源，則（）A、25W的白熾燈燈泡較亮

B、60W的白熾燈燈泡較亮C、兩只都一樣亮5、電阻（1）導(dǎo)體具有傳導(dǎo)電流的能力，但在傳導(dǎo)電流的同時又有阻礙電流通過的作用，這種阻礙作用稱為導(dǎo)體的電阻。

1KΩ=103Ω1MΩ=103KΩ=106Ω（2）對于一根材料均勻、截面積也均勻的導(dǎo)體，在一定溫度下，它的電阻值用下式計算：式中l(wèi)——導(dǎo)體材料的長度，單位為米。

s——導(dǎo)體材料的截面積，單位為平方毫米。

ρ——比例常數(shù)，稱為導(dǎo)體電阻率，單位是

a、導(dǎo)體的電阻與導(dǎo)體的長度成正比。b、導(dǎo)體的電阻與導(dǎo)體的橫截面積成反比。c、導(dǎo)體的電阻與導(dǎo)體的材料有關(guān)。d、導(dǎo)體的電阻與導(dǎo)體的溫度有關(guān)。電阻隨溫度的變化關(guān)系為：Rt=R0[1+α（t－t０）］例：1、有一根100m長，35mm2截面的銅導(dǎo)線，銅的電阻率為0.0175Ω?mm2/m，它的電阻為（）。A、0.5ΩB、0.05ΩC、0.1Ω2、將一根電阻值為R的電阻線對折起來后，雙股使用時它的電阻為原來的（）。A、2B、1/2C、4D、1/4材料名稱電阻率歐姆.毫米2/米電阻溫度系數(shù)1/度純金屬銀銅鋁鎢鐵鉑碳0.01650.01750.02850.0550.0980.105353.6╳10-33.9╳10-34.2╳10-34.4╳10-36.2╳10-34.0╳10-3-0.5╳10-3合金鋼黃銅錳銅康銅鎳鉻絲0.10~0.250.07~0.080.42~0.480.48~0.521.0~1.21.3~1.44.5~5.0╳10-31.3~1.9╳10-3~0.6╳10-5~0.52╳10-5~1.2╳10-5~1.2╳10-5幾種常用材料的電阻溫度系數(shù)三、歐姆定律在電阻電路中，電流的大小與電阻兩端電壓的高低成正比，與電阻的阻值大小成反比。

四、電阻的串聯(lián)和并聯(lián)1、電阻的串聯(lián)可以看出，在串聯(lián)電路中，電壓的分配與電阻的阻值成正比。哪個電阻值大，分配在它兩端的電壓就大。所以阻值高的電阻在串聯(lián)電路中起主要作用。2、電阻的并聯(lián)可以看出，在并聯(lián)電路中，電流的分配與電阻值成反比，哪個電阻值小，通過它的電流就大，所以低電阻在并聯(lián)電路中起主要作用。例1：電阻R1大于R2，二者相串聯(lián)時等效電阻為10Ω，相并聯(lián)時為2.4Ω，所以R1=

Ω，

R2=

Ω。例2：電阻R1=80Ω，R2=20Ω，兩者相串聯(lián)后，在其兩端加200V電壓時，R1上的電壓降是

V，R2上電壓降是

V。例3：有三個電阻并聯(lián)使用時，電阻的阻值比1:2:3，所以通過三個電阻的電流比是（）。A、6:3:2B、3:2:1C、1:2:3五、電流的熱效應(yīng)電流通過導(dǎo)體時所產(chǎn)生的熱量Q跟電流強度I的平方、導(dǎo)體的電阻R以及通電時間t成正比。K為比例常數(shù)，叫做電熱當量。當熱量用卡做單位，電流強度用安培做單位，電阻用歐姆做單位，時間用秒做單位時，K=0.24卡/焦耳。焦耳—楞次定律例：有一個電熱器接在220V的電源兩端，流過的電流為5A，求通電1小時所產(chǎn)生的熱量為多少？

六、基爾霍夫定律1、基爾霍夫電流定律（KCV）表明會合在節(jié)點的電流的代數(shù)和等于零。規(guī)定流入節(jié)點的電流取正值，流出節(jié)點的電流取負值。2、基爾霍夫電壓定律（KVL）表明在直流電的復(fù)雜電路中，任何時刻沿任一回路，各段電壓的代數(shù)和恒等于零。通常選順時針方向為繞行方向，凡電壓的參考方向同繞行方向一致時，電壓取正值，反之取負值。電路的組成電路的狀態(tài)電路的相關(guān)物理量歐姆定律電阻的串聯(lián)和并聯(lián)電流的熱效應(yīng)基爾霍夫定律電源、負載、導(dǎo)線、開關(guān)通路（滿載、輕載、過載）開路短路電流（直流、交流以及單位換算）電位和電壓的關(guān)系電源力和電動勢的關(guān)系電功和電功率的關(guān)系電阻（公式及相關(guān)參數(shù)）公式串聯(lián)分壓并聯(lián)分流各參數(shù)的關(guān)系焦耳楞次定律KCV、KVL第二節(jié)磁與電磁一、磁的基本概念1、磁鐵上各處的磁性強弱不同，磁鐵的兩端磁性最強，叫做磁鐵的極性。N表示北極，S表示南極。同性磁極相斥，異性磁極相吸。2、磁力線的方向總是從N極出發(fā)回到S極的，在內(nèi)部總是從S極回到N極。磁力線總是閉合的環(huán)形曲線。3、磁通φ的大小表示磁力線的多少。4、磁通密度B表示磁場的強弱。二、電和磁的關(guān)系1、電流的磁效應(yīng)通有電流的導(dǎo)體周圍必定產(chǎn)生了磁場，這種現(xiàn)象叫做電流的磁效應(yīng)。電流越大，產(chǎn)生的磁場越強。磁場的方向由電流的方向決定。“右手螺旋定則”在通電線圈內(nèi)放入一個鐵芯，產(chǎn)生的磁場將大大增強。這正是利用電磁關(guān)系工作的變壓器、發(fā)電機、電動機等設(shè)備都用鐵芯的原因。2、電磁感應(yīng)（磁動生電）a、直導(dǎo)線切割磁力線產(chǎn)生的感應(yīng)電勢當導(dǎo)線與磁場發(fā)生相對運動（切割磁力線）時，導(dǎo)線內(nèi)部的正負電荷便會受到力的作用，分別被拉向兩端，建立電場。這種分離電荷的勢力便稱為感應(yīng)電勢。大小方向由右手定則確定：右手手掌伸直，使拇指與其他四指垂直，手心正對N極，拇指指向?qū)Ь€運動的方向，四指的指向變?yōu)楦袘?yīng)電動勢的方向。b、穿過線圈的磁通產(chǎn)生變化產(chǎn)生的感應(yīng)電勢——互感由于一個回路中的電流強度發(fā)生變化，而在另一個相鄰回路中產(chǎn)生感應(yīng)電動勢的現(xiàn)象。磁場的強度變化越快，線圈內(nèi)的感應(yīng)電動勢就越大，線圈內(nèi)的圈數(shù)越多，感應(yīng)電勢也越大。楞次定律：感應(yīng)電勢的方向總是企圖阻止它所耦合磁通的變化。E1=4.44fN1BmS×10-4E2=4.44fN2BmS×10-4

Bm為鐵心中最大的磁通密度（T）E1/E2=N1/N2由能量守恒P1=P2，所以有I1/I2=E2/E1=N2/N1=K

c、自感電勢由于流過導(dǎo)體或線圈本身中的電流強度發(fā)生變化時而在導(dǎo)體或線圈中產(chǎn)生感應(yīng)電動勢的現(xiàn)象叫做自感現(xiàn)象，電動勢叫做自感電動勢。三、磁場對載流導(dǎo)體的力效應(yīng)1、磁場對通電導(dǎo)線的作用安培力大小

方向由左手定則確定：伸開左手掌，使大拇指和其余四指垂直，讓磁力線從手心穿過手掌，四指順著電流的方向，大拇指所指的方向便為安培力的方向。如B的方向與電流成一夾角θ，2、均勻磁場對矩形通電線圈的作用產(chǎn)生一個使線圈轉(zhuǎn)動的力矩，即磁力矩3、通電導(dǎo)體間的相互作用實質(zhì)上仍是磁場對通電導(dǎo)體的作用。作用力計算公式：F=0.2I1I2L×10-6/a例：試判定下列各圖的受力方向四、磁滯與渦流1、磁滯——磁感應(yīng)強度B的變化總是落后于磁場強度H的變化。B=μH2、渦流為了減小渦流損耗，交流電機、電器中廣泛采用表面涂有薄層絕緣漆或絕緣的氧化物的薄硅鋼片疊壓制成的鐵心，這樣渦流被限制在狹窄的薄片之內(nèi)，磁通穿過薄片的狹窄截面時，這些回路中的凈電動勢較小，回路的長度較大，回路的電阻很大，渦流大為減弱。再由于這種薄片材料的電阻率大（硅鋼的渦流損失只有只有普通鋼的1/5至1/4），從而使渦流損失大大降低。

磁的基本概念電和磁的關(guān)系磁場對載流導(dǎo)體的力效應(yīng)磁滯與渦流磁的極性（N、S）磁力線（閉和的環(huán)行曲線）磁通磁通密度電流的磁效應(yīng)（右手螺旋定則）電磁感應(yīng)（右手定則）左手定則第三節(jié)交流電路一、交流電的基本概念1、交流電的周期與頻率2、交流電的相位和相位差3、交流電的有效值

或交流測量儀表標尺一般都按有效值刻度，交流電氣設(shè)備的銘牌上所給出的電壓、電流值一般都是有效值。在談到交流電時，如沒有特別說明，都是指它的有效值。但在分析整流器的擊穿電壓或計算電氣設(shè)備的絕緣耐壓水平時，應(yīng)當考慮交流電壓的最大值。例：某輸電導(dǎo)線最高僅能承受10KV的直流電壓，問能否用來作10KV交流電源輸電導(dǎo)線使用。因此不能用來輸送10KV的交流電二、單相交流電路1、電阻電流電壓同相，I=U/R在電路中消耗功率，消耗的電能由電源供給。有功功率P2、電感電流滯后電壓π/2，感抗XL=2π×f×L=ωL在電路中不消耗電能。無功功率Q=ULI=I2XL（var/kvar）3、電容電流超前電壓π/2，容抗XC=1/（2πfC）=1/ωC在電路中不消耗電能。無功功率Q=I2XC（var/kvar）電阻、電感、電容在交、直流電路中的作用三、三相交流電1、對稱三相交流電動勢的特點2、三相連接中性點（零點）端線（火線）中性線（零線）相電壓U相線電壓U線相電流I相線電流I線三相四線供電的特點：可以得到兩種不同的電壓，相電壓與線電壓，且線電壓是相電壓的倍。對稱星形連接對稱三角形連接3、三相電功率的計算

P=PA+PB+PC對稱負載4、功率因數(shù)規(guī)定要達到0.9功率因數(shù)低的危害1、降低發(fā)供電設(shè)備的有效利用率；2、增加供電線路的電力損失，或為了減少損失必須增大供電下路的導(dǎo)線截面，增加投資；3、增加線路的電壓損失，降低電壓質(zhì)量；4、增加一部分企業(yè)的電費支出，加大用戶的生產(chǎn)成本。為了提高功率因數(shù)，在感性負載電路中可以采用并聯(lián)電容器的方法以抵消部分電感的作用。千乏（Kvar）=U2×2×π×f×c×10-9f——電壓頻率，通常等于50HzC——電容器的電容量（微法）U——電路工作電壓例：電路的有功功率為P，端電壓有效值U，電源頻率f，將線路的功率因數(shù)cosψ1提高到cosψ2，所需并聯(lián)的電容值C=

。三、電力系統(tǒng)發(fā)電（高壓）輸電變電配電高壓輸電：1、減小線路功率損耗

2、降低線路造價第四節(jié)晶體管電路一、晶體二極管1、晶體二極管的特性

陽極

陰極正向?qū)?，反向截止當加在二極管兩端的正向電壓比較小時，由于外電場不足以克服內(nèi)電場對擴散運動所造成的阻力，正向電流非常小，二極管仍處于截止狀態(tài)，所以一般把這個區(qū)域稱為死區(qū)，把越過死區(qū)二極管電流開始有較大變化（二極管開始導(dǎo)通）的電壓稱為死區(qū)電壓或開啟電壓UON。一般硅管UON≈0.5V，鍺管UON≈0.1V主要參數(shù)最大整流電流IOM：正常工作時二極管所能通過的最大正向電流。電流太大，則發(fā)熱大，會損壞二極管。最大反向工作電壓URM：為了保證二極管不被擊穿而給出的最高反向工作電壓。最大反向工作電流IRM：二極管加最大反向工作電壓時的反向電流值2、穩(wěn)壓二極管一般情況下，多工作于擊穿區(qū)當外加正向電壓大于死區(qū)電壓時，隨著端電壓的增大，正向電流按指數(shù)規(guī)律增大；當外加反向電壓大到一定程度時，穩(wěn)壓管擊穿，擊穿區(qū)曲線非常陡，幾乎平行于縱軸，表現(xiàn)出很好的穩(wěn)壓特性。工作于反向擊穿區(qū)，在電路中正極必須接負電位，負極接正電位，不能接反，否則會因電源短路損壞穩(wěn)壓管