《電工與電子技術(shù)基礎(chǔ)（第4版）》中職全套教學(xué)課件

1電工與電子技術(shù)基礎(chǔ)（第四版）全套可編輯PPT課件2第一章直流電路第二章磁場與電磁感應(yīng)第三章正弦交流電路第四章半導(dǎo)體器件第五章放大與振蕩電路第六章直流穩(wěn)壓電源第七章數(shù)字電路第一章直流電路3§1-5電阻的串聯(lián)、并聯(lián)和混聯(lián)§1-4電功與電功率§1-2電阻與電導(dǎo)§1-1電路及基本物理量§1-3歐姆定律§1-6基爾霍夫定律§1-7戴維南定理§1-1電路及基本物理量5一、電路的組成、作用及狀態(tài)1.電路的組成供汽車行駛的、到達(dá)某目的地的專用道路被稱為車道，在車道上連續(xù)不斷的、同一方向的汽車行列，被稱為車流，如圖所示。同理，由燈泡、連接導(dǎo)線、電池和開關(guān)組成的，將電池電能傳輸給燈泡使其發(fā)光的導(dǎo)電回路被稱為電路，在電路中電荷的定向運(yùn)動形成電流，如圖所示。67車道與車流電路與電流下圖所示為電路圖，它是用電氣符號描述電路的。對電路的描述有時也可采用電路方框圖，如圖所示。電路方框圖主要用于說明一個復(fù)雜電路系統(tǒng)中各部分電路的功能及相互之間的關(guān)系，不描述細(xì)節(jié)。8電路圖電路方框圖9常用電氣符號電路一般由電源、負(fù)載、導(dǎo)線和控制裝置四部分組成。（1）電源電源是為電路提供電能的設(shè)備，常見的電源有干電池、蓄電池、發(fā)電機(jī)組等，如圖所示。10常見的電源a）干電池b）蓄電池c）發(fā)電機(jī)組（2）負(fù)載負(fù)載又稱用電設(shè)備（用電器），其作用是將電能轉(zhuǎn)變?yōu)槠渌问降哪?，下圖所示的計算機(jī)即為負(fù)載。11計算機(jī)（3）導(dǎo)線導(dǎo)線起連接電路和輸送電能的作用。（4）控制裝置控制裝置的主要作用是控制電路的通斷，常見的控制裝置有開關(guān)、繼電器等。在上圖中，電源開關(guān)是控制裝置，插座提供電源，計算機(jī)是負(fù)載，通過導(dǎo)線構(gòu)成電路。有些電路中還裝有保護(hù)裝置，以保證電路的安全運(yùn)行，常見的保護(hù)裝置有熔斷器、熱繼電器等。122.電路的基本作用電路的基本作用主要表現(xiàn)在兩個方面。一是進(jìn)行電能的傳輸和轉(zhuǎn)換，如照明電路、動力電路等，電能傳輸示意圖如圖所示；二是進(jìn)行信息的傳輸和處理，如測量電路、擴(kuò)音機(jī)電路、計算機(jī)電路等，信息傳輸示意圖如圖所示。13電能傳輸示意圖信息傳輸示意圖3.電路的狀態(tài)電路通常有通路、開路和短路三種狀態(tài)，如圖所示。14電路的三種狀態(tài)a）通路b）開路c）短路通路即電路構(gòu)成閉合回路，有電流流過；開路也被稱為斷路，即電路斷開，電路中無電流通過；短路時電源未經(jīng)負(fù)載而直接由導(dǎo)線構(gòu)成回路。這時電源的輸出電流將比允許的通路工作電流大很多倍，電源會因短路而損耗大量的能量，一般不允許短路。15二、電流1.電流的形成電荷的定向移動形成電流。在金屬導(dǎo)體中，能定向移動的電荷是帶負(fù)電荷的自由電子；在導(dǎo)電液體如蓄電池電解液中，能定向移動的電荷是正負(fù)離子。16電流的形成a）金屬導(dǎo)體中的電流b）導(dǎo)電液體中的電流2.電流的大小電流的大小是指單位時間內(nèi)通過導(dǎo)體橫截面的電量，即如果在1秒（s）內(nèi)通過導(dǎo)體橫截面的電量為1庫侖（C），則導(dǎo)體中的電流就是1安培（A）。常用的電流單位還有毫安（mA）、微安（μA）等，不同單位間的換算關(guān)系如下。1A=103mA，1mA=103μA17電路中的電流大小可用電流表進(jìn)行測量。測量時應(yīng)注意以下幾點。18直流電流的測量a）測量電路原理圖b）測量電路接線圖（1）對交流電流、直流電流應(yīng)分別使用交流電流表和直流電流表進(jìn)行測量。（2）電流表應(yīng)串聯(lián)接到被測電路中。（3）直流電流表接線柱上標(biāo)明的“+”“-”記號，應(yīng)與電路的極性相一致，不能接錯，否則指針會反轉(zhuǎn)，影響正常測量，也容易損壞直流電流表。（4）每個電流表都有一定的測量范圍，稱為電流表的量程，一般被測電流的數(shù)值在電流表量程的一半以上時，讀數(shù)較為準(zhǔn)確。因此，在測量之前應(yīng)先估計被測電流的大小，以便選擇合適的量程。若無法估計，可先用電流表的最大量程擋進(jìn)行測量，當(dāng)指針偏轉(zhuǎn)不到1/3刻度時，再改用較小擋進(jìn)行測量，直到測得準(zhǔn)確數(shù)值為止。193.電流的方向習(xí)慣上把正電荷定向移動的方向規(guī)定為電流的方向，因此，自由電子和負(fù)離子移動的方向與電流方向相反。方向不隨時間變化的電流稱為直流電，簡稱直流電。方向隨時間變化的電流，稱為交流電，簡稱交流電。干電池和蓄電池提供的是直流電，交流發(fā)電機(jī)提供的是交流電。20直流電和交流電a）直流電b）交流電在分析和計算較為復(fù)雜的直流電路時，經(jīng)常會遇到某一電流實際方向難以確定的情況，這時可先任意設(shè)定電流的參考方向，然后根據(jù)電流的參考方向列方程求解。當(dāng)解出電流為正值時，說明電流的實際方向和參考方向一致；當(dāng)解出電流為負(fù)值時，說明電流的實際方向和參考方向相反。21電流的方向a）I>0b）I<0三、電壓、電位和電動勢1.電壓在金屬導(dǎo)體中雖然有許多自由電子，但只有在外加電場的作用下，這些自由電子才能做有規(guī)則地定向移動而形成電流。電場力將單位正電荷從a點移到b點所做的功，稱為a、b兩點間的電壓，用Uab表示。電壓的單位為伏特（V），常用的電壓單位還有千伏（kV）、毫伏（mV）等，不同單位的換算關(guān)系如下。1kV=103V，1V=103mV22如圖所示，電源的作用類似于上述水泵，它使C、E之間維持一定的電壓，因此，電路中便有正電荷由正極流向負(fù)極（實際上是自由電子即負(fù)電荷，由負(fù)極流向正極），從而使燈泡發(fā)光。23電壓與電流在計算較為復(fù)雜的電路時，常常難以判斷電壓的實際方向，因此，也要先設(shè)定電壓的參考方向。原則上電壓的參考方向可任意選取，但如果已設(shè)定電流參考方向，則電壓參考方向最好選擇與電流參考方向一致，稱為關(guān)聯(lián)參考方向。當(dāng)電壓的實際方向與參考方向一致時，電壓為正值；反之，電壓為負(fù)值。電壓參考方向的表示方法如圖所示。24電壓參考方向的表示方法a）箭頭表示法b）極性表示法c）下標(biāo)表示法2.電位如果在電路中選定一個參考點（即零電位點），則電路中某一點與參考點之間的電壓即為該點的電位，電位的單位也是伏特（V）。電位通常用U表示，如a、b兩點的電位可以分別記為Ua、Ub。原則上電位的參考點可以任意選擇，但為了便于分析計算，在電力電路中常以大地作為參考點，電氣符號為

；在電子電路中常以多條支路匯集的公共點或金屬底板、金屬機(jī)殼等作為參考點，電氣符號為

或

。高于參考點的電位取正，低于參考點的電位取負(fù)。電路中任意兩點之間的電壓就等于這兩點之間的電位差，即Uab=Ua-Ub，故電壓又稱電位差。253.電動勢在下圖中，水泵的作用是不斷地把水從水槽乙抽送到水槽甲，從而使A、B之間始終保持一定的水位差，這樣水管中才能有持續(xù)的水流。在下圖中，電源的作用和水泵相似，電源不斷地將正電荷從電源負(fù)極經(jīng)電源內(nèi)部移向正極，從而使電源的正、負(fù)極之間始終保持一定的電位差（電壓），這樣電路中才能有持續(xù)的電流。電源移動正電荷的能力用電動勢表示，符號為E，單位為伏特（V）。2627水壓與水流電壓與電流電源電動勢在數(shù)值上等于電源沒有接入電路時兩極間的電壓。電動勢的方向規(guī)定為在電源內(nèi)部由負(fù)極指向正極，直流電動勢的兩種符號如圖所示。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；而端電壓則是電源加在外電路兩端的電壓，其方向由正極指向負(fù)極。一般情況下，電源的端電壓總是低于電源內(nèi)部的電動勢，只有當(dāng)電源開路時，電源的端電壓才與電源的電動勢相等。28直流電動勢的兩種符號§1-2電阻與電導(dǎo)29一、電阻與電阻率當(dāng)電流通過導(dǎo)體時，由于做定向移動的電荷會和導(dǎo)體內(nèi)的帶電粒子發(fā)生碰撞，所以導(dǎo)體在通過電流的同時也對電流起著阻礙作用，這種對電流的阻礙作用稱為電阻。導(dǎo)體的電阻常用R表示。在各種電路中，經(jīng)常要用到具有一定電阻值的元件——電阻器，電阻器也簡稱電阻。電阻的單位為歐姆（Ω），比較大的單位還有千歐（kΩ）、兆歐（MΩ），它們之間的換算關(guān)系如下。1MΩ=103kΩ1kΩ=103Ω30導(dǎo)體的電阻是導(dǎo)體本身的一種性質(zhì)，它的大小取決于導(dǎo)體的材料性質(zhì)、長度（l）和橫截面積（S），可按下式進(jìn)行計算。式中，比例常數(shù)ρ稱為材料的電阻率，單位為歐姆·米，簡稱歐米（Ω·m）；l、S的單位分別為m、m2。31如圖所示，電阻率的大小反映了物體的導(dǎo)電能力，電阻率越小物體越容易導(dǎo)電，容易導(dǎo)電的物體稱為導(dǎo)體；電阻率越大越不容易導(dǎo)電，不容易導(dǎo)電的物體稱為絕緣體，導(dǎo)電能力介于導(dǎo)體和絕緣體之間的物體稱為半導(dǎo)體。32導(dǎo)體、半導(dǎo)體和絕緣體從上圖中可以看出，純金屬的電阻率小，導(dǎo)電性能好，所以連接電路的導(dǎo)線一般用電阻率小的銅來制作，必要時還在導(dǎo)線上鍍銀；合金的電阻率較大，常用來作為制作電阻器、電爐電阻絲的材料；為了保證安全，電線的外皮、電工用具的手柄外層等都均勻而密實地包裹一層橡膠、塑料等絕緣材料。33二、電阻與溫度的關(guān)系各種材料的電阻率一般都隨溫度的變化而變化，金屬的電阻率隨溫度升高而增大；電解液、半導(dǎo)體和絕緣體的電阻率隨溫度升高而減??；有些合金，如錳銅合金和鎳銅合金的電阻率幾乎不受溫度變化的影響，常用來制作標(biāo)準(zhǔn)電阻。34三、電阻器的選用常用電阻器見下表，可基于該表進(jìn)行選用。35常用電阻器36常用電阻器四、電阻器的主要指標(biāo)1.標(biāo)稱阻值標(biāo)注在電阻器上的電阻值稱為電阻器的標(biāo)稱阻值。2.允許誤差允許誤差是電阻器和電位器實際阻值相對于標(biāo)稱阻值的最大允許偏差范圍，它表示產(chǎn)品的精度。3.額定功率額定功率也稱標(biāo)稱功率，是指在一定的條件下，電阻器長期連續(xù)工作所允許消耗的最大功率。37五、電阻器的標(biāo)志方法目前小功率的電阻器廣泛使用色標(biāo)法。色標(biāo)法就是用顏色表示電阻器電阻值和精度的標(biāo)志方法。普通電阻器用四個色環(huán)表示其阻值和允許偏差。第一環(huán)、第二環(huán)表示有效數(shù)字，第三環(huán)表示倍率（乘數(shù)），與前三環(huán)距離較大的第四環(huán)表示精度，如圖a所示。精密電阻器通常采用五個色環(huán)。第一環(huán)、第二環(huán)、第三環(huán)表示有效數(shù)字，第四環(huán)表示倍率，與前四環(huán)距離較大的第五環(huán)表示精度，如圖b所示。色環(huán)法中各色環(huán)代表的意義見下表。3839兩種色環(huán)電阻器阻值的標(biāo)注a）四個色環(huán)的電阻器b）五個色環(huán)的電阻器40色標(biāo)法中各色環(huán)代表的意義六、電導(dǎo)電阻的倒數(shù)稱為電導(dǎo)，用符號G表示，即導(dǎo)體的電阻越小，電導(dǎo)就越大，表明導(dǎo)體的導(dǎo)電性能越好。電阻和電導(dǎo)是導(dǎo)體同一性質(zhì)的兩種不同表示方法，并不是導(dǎo)體在本質(zhì)上有什么變化。電導(dǎo)的單位是西門子，簡稱西，用字母S表示。41§1-3歐姆定律42一、部分電路歐姆定律只含有負(fù)載而不包含電源的一段電路稱為部分電路，如圖a虛線框部分所示。43部分電路a）電壓與電流參考方向相同b）電壓與電流參考方向相反部分電路歐姆定律的內(nèi)容：流過導(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，其表達(dá)式為式中I——導(dǎo)體中的電流，A；

U——導(dǎo)體兩端的電壓，V；

R——導(dǎo)體的電阻，Ω。在上圖b所示的電路中，改變了電流I的參考方向，相應(yīng)的歐姆定律表達(dá)式應(yīng)為44二、全電路歐姆定律全電路是含有電源的閉合電路，如圖所示。電源內(nèi)部的電路稱為內(nèi)電路，如發(fā)電機(jī)的繞組、電池內(nèi)的溶液等。電源內(nèi)部的電阻稱為內(nèi)電阻r，簡稱內(nèi)阻。電源外部的電路稱為外電路，外電路中的電阻稱為外電阻。45簡單的全電路全電路歐姆定律的內(nèi)容：全電路中的電流與電源的電動勢成正比，與電路的總電阻（內(nèi)電路電阻與外電路電阻之和）成反比，表達(dá)式為式中I——電路中的電流，A；

E——電源電動勢，V；

R——外電路電阻，Ω；

r——內(nèi)電路電阻，Ω。由上式可得E=IR+Ir46結(jié)合右圖可知，IR為外電阻上的電壓降，也就是電源兩端的電壓（簡稱端電壓），可用U

外表示，Ir為電源內(nèi)電阻上的電壓降，可用U

內(nèi)表示。在電源內(nèi)部，由負(fù)極到正極電位升高，升高的數(shù)值等于電源的電動勢E。這樣，全電路歐姆定律又可表述為：在閉合電路中，電源的電動勢數(shù)值上等于U

外和U

內(nèi)之和，即E=U

外+U

內(nèi)47電源電動勢E=U

外+U

內(nèi)電源端電壓U與電源電動勢的關(guān)系為U=E-Ir可見，當(dāng)電源電動勢E和內(nèi)阻r一定時，電源端電壓U將隨負(fù)載電流I的變化而變化，電源端電壓隨負(fù)載電流變化的關(guān)系特性被稱為電源的外特性，其關(guān)系特性曲線稱為電源的外特性曲線，如圖所示，電源端電壓U隨著電流I的增大而減小，電源內(nèi)阻越大，直線傾斜度越大，直線與縱軸交點的縱坐標(biāo)表示電源電動勢的大?。↖=0時，U=E）。4849電源的外特性曲線1.通路開關(guān)SA接到位置“3”時，電路處于通路狀態(tài)，電路中的電流為端電壓與輸出電流的關(guān)系為U=E-Ir可見，當(dāng)電源電動勢和內(nèi)阻一定時，端電壓隨輸出電流的增大而下降。通常把通過大電流的負(fù)載稱為大負(fù)載，通過小電流的負(fù)載稱為小負(fù)載。也就是說，當(dāng)電源的內(nèi)阻一定，電路接大負(fù)載時，端電壓下降較多；電路接小負(fù)載時，端電壓下降較少。502.開路（斷路）開關(guān)SA接到位置“2”時，電路處于開路狀態(tài)，相當(dāng)于負(fù)載電阻R=∞或電路中某處連接導(dǎo)線斷開，此時電路中的電流為零，即電源的開路電壓等于電源的電動勢。U=E-Ir=E513.短路開關(guān)SA接到位置“1”時，相當(dāng)于電源兩極被導(dǎo)線直接連接，此時電路處于短路狀態(tài)，電路中的短路電流I

短=E/r。由于電源內(nèi)阻一般都很小，所以短路電流極大，此時電源對外輸出電壓U=E-I

短

r=0。電源短路是嚴(yán)重的故障狀態(tài)，必須盡量避免發(fā)生。但有時在調(diào)試和維修電氣設(shè)備的過程中，有意將電路的某一部分短路，這是為了讓與調(diào)試過程無關(guān)的部分暫時不通過電流，或是為了便于發(fā)現(xiàn)故障而采用的一種特殊方法，這種方法也只有在確保電路安全的情況下才能采用。52§1-4電功與電功率53搬運(yùn)工將重物舉到高處，這是人力做功，消耗的是體能；使用電動葫蘆同樣也能將重物舉到高處，這是電流做功，消耗的是電能。54人力做功和電流做功a）人力做功b）電流做功一、電功1.電功的概念下圖所示為燈泡和電動機(jī)。如果給它們接通電源，燈泡就會發(fā)光，電動機(jī)就能旋轉(zhuǎn)運(yùn)動。那么使燈泡發(fā)光和電動機(jī)旋轉(zhuǎn)運(yùn)動的能量是由什么來提供呢？答案是電能。當(dāng)電流通過燈絲時就會做功，電能轉(zhuǎn)化為熱能和光能。當(dāng)電動機(jī)通電時，大部分電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，使電動機(jī)旋轉(zhuǎn)運(yùn)動起來，剩余的小部分電能以熱能的形式消耗在電動機(jī)的內(nèi)部。以上這兩種現(xiàn)象都是電流通過用電設(shè)備將電能轉(zhuǎn)化為其他形式能量的過程，即電流在做功。電流做了多少功，就有多少電能轉(zhuǎn)化為其他形式的能量。電流所做的功，簡稱為電功，用字母W表示。5556燈泡和電動機(jī)a）燈泡b）電動機(jī)2.電功的大小實驗表明，電流在一段電路上所做的功等于這段電路兩端的電壓U、電路中的電流I和通電時間t三者的乘積，即W=UIt3.電功的單位電功的國際單位是焦耳（J），簡稱焦；其常用單位是度（kW·h）。它們的關(guān)系為1kW·h=3.6×106J574.測量電路消耗電能的儀表——電能表電能表一般分為機(jī)械式和電子式兩種，如圖所示，其顯示的數(shù)字即為累積消耗的電能。58電能表a）機(jī)械式電能表b）電子式電能表二、電功率為了衡量電流做功的快慢，需要引入一個新的物理量，即電功率。電流在單位時間內(nèi)所做的功稱為電功率，用字母P表示，單位為瓦特，計算公式為對于純電阻電路，上式還可以寫為59各種電氣設(shè)備的電功率是不同的，下圖所示為幾種常用設(shè)備及其電功率。60幾種常用設(shè)備及其電功率a）0.001W的電子計算器b）60W的便攜式計算機(jī)c）600W的微波爐三、電流的熱效應(yīng)電流通過導(dǎo)體時使導(dǎo)體發(fā)熱的現(xiàn)象稱為電流的熱效應(yīng)。也就是說，電流的熱效應(yīng)就是電能轉(zhuǎn)換為熱能的效應(yīng)。1.焦耳-楞次定律電流通過導(dǎo)體時導(dǎo)體發(fā)的熱可以用焦耳-楞次定律來計算。焦耳-楞次定律的內(nèi)容：電流通過導(dǎo)體產(chǎn)生的熱量，與電流的平方、導(dǎo)體的電阻以及通電的時間成正比，即Q=I

2RtQ的單位是焦耳（J）。612.電流熱效應(yīng)的應(yīng)用在日常生活中有一些家用電器就是利用電流的熱效應(yīng)制成的，如圖所示。62電流熱效應(yīng)在生活中的應(yīng)用實例a）電飯煲b）電吹風(fēng)c）電熨斗3.電流熱效應(yīng)的危害電流的熱效應(yīng)也有不利的一面，元器件（元件）和電氣設(shè)備發(fā)熱過高，不僅消耗電能，而且會加速絕緣材料的老化，嚴(yán)重時還會引起電氣火災(zāi)。因此，應(yīng)在電氣設(shè)備中采取防護(hù)措施，以避免由電流的熱效應(yīng)所造成的危害。例如在計算機(jī)CPU上的散熱風(fēng)扇，如圖所示。63計算機(jī)CPU上的散熱風(fēng)扇四、負(fù)載的額定值電氣元件和設(shè)備能夠長期安全工作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。一般元器件和設(shè)備的額定值都標(biāo)在其明顯位置，如圖所示。64燈泡上的額定值一只額定電壓為220V、額定功率為40W的燈泡，接到220V電源上時，它的實際功率為40W，正常發(fā)光；當(dāng)電源電壓低于220V時，它的實際功率小于40W，發(fā)光暗淡；當(dāng)電源電壓高于220V時，它的實際功率就會超過40W，發(fā)光很亮，甚至燒壞燈泡。這說明當(dāng)實際電壓等于額定電壓時，實際功率才等于額定功率，用電設(shè)備才能安全、可靠、經(jīng)濟(jì)、合理地運(yùn)行。電氣設(shè)備在額定功率下的工作狀態(tài)稱為額定工作狀態(tài)，也稱作滿載；低于額定功率的工作狀態(tài)稱作輕載；高于額定功率的工作狀態(tài)稱作過載或超載。由于過載很容易燒壞電氣元件和用電設(shè)備，所以一般不允許出現(xiàn)過載。65§1-5電阻的串聯(lián)、并聯(lián)和混聯(lián)66一、電阻的串聯(lián)有一種裝飾小彩燈，將許多燈泡依次連接在電路里，所有燈泡同時亮，同時滅。像這樣把多個元器件順次連接起來，就組成了串聯(lián)電路。67串聯(lián)而成的裝飾小彩燈下圖所示為由電阻的串聯(lián)電路及對應(yīng)的等效電路。1.電阻串聯(lián)電路的特點（1）電路中流過每個電阻的電流都相等。I1=I2=I3=…=In68串聯(lián)而成的裝飾小彩燈（2）電路兩端的總電壓等于各電阻兩端的分電壓之和，即U=U1+U2+…+Un（3）電路的等效電阻（即總電阻）等于各電阻阻值之和，即R=R1+R2+…+Rn（4）電路中各個電阻兩端的電壓與它的阻值成正比，即上式表明，在串聯(lián)電路中，阻值越大的電阻分配到的電壓越高；反之電壓越低。69若已知R1和R2兩個電阻串聯(lián)，電路總電壓為U，各電阻的分壓公式如圖所示。70兩個電阻串聯(lián)電路2.電阻串聯(lián)電路的實際應(yīng)用（1）分壓作用。電阻通過電流要產(chǎn)生電壓降，可以承擔(dān)電路的一部分電壓，如電阻分壓器和多量程電壓表就是利用了這個原理。（2）限流作用。由串聯(lián)電路的特點可以看出，如果在電路中串聯(lián)一個電阻，那么電路的總等效電阻就會增大。在電源電壓不變的情況下，電路中的電流將要減小，所以串聯(lián)電阻可起到限流作用。（3）采用幾個電阻串聯(lián)來得到阻值較大的電阻。71二、電阻的并聯(lián)在日常生活中使用的電燈、電風(fēng)扇、電視機(jī)、電冰箱、洗衣機(jī)等家用電器，是以并聯(lián)的形式連接在電路中的，各自安裝一個開關(guān)，可以分別控制，互不影響。如圖所示，像這樣把多個家用電器連接到電路中相同的兩點之間，由同一電壓供電，就組成了并聯(lián)電路。72家用電器的并聯(lián)連接下圖所示為電阻的并聯(lián)電路及對應(yīng)的等效電路。73電阻的并聯(lián)電路及對應(yīng)的等效電路a）電阻的并聯(lián)電路b）等效電路1.電阻并聯(lián)電路的特點（1）電路中各電阻兩端的電壓相等，且等于電路兩端的電壓。U1=U2=U3=…=Un（2）電路的總電流等于流過各電阻的電流之和，即I=I1+I2+…+In（3）電路的等效電阻（即總電阻）的倒數(shù)等于各并聯(lián)電阻的倒數(shù)之和，即（4）電路中通過各支路的電流與支路的阻值成反比，即IR=I1R1=I2R2=…=InRn上式表明，阻值越大的電阻所分配到的電流越小，反之電流越大。74若已知R1和R2兩個電阻并聯(lián)，并聯(lián)電路的總電流為I，各電阻的分流公式，如圖所示。75兩個電阻并聯(lián)電路2.電阻并聯(lián)電路的實際應(yīng)用（1）凡是額定電壓相同的負(fù)載都采用并聯(lián)工作方式。這樣每個負(fù)載都是一個獨立的控制回路，任一負(fù)載的正常啟動或關(guān)斷都不會影響其他負(fù)載的使用。例如，工廠中的電動機(jī)、電爐以及各種照明燈具等都是并聯(lián)工作的。（2）采用幾個電阻并聯(lián)來獲得較小阻值的電阻。（3）分流作用：主要用于擴(kuò)大電流表的量程。76三、電阻的混聯(lián)電路中既有電阻的串聯(lián)，又有電阻的并聯(lián)，這種連接方式稱作電阻的混聯(lián)?；炻?lián)電路的計算比單純的串聯(lián)、并聯(lián)電路復(fù)雜，但只要掌握了串聯(lián)電路、并聯(lián)電路的分析方法及特點，按串聯(lián)與并聯(lián)的計算方法，一步一步地把電路簡化，就可求出總的等效電阻。77§1-6基爾霍夫定律78一、電路的基本術(shù)語分析復(fù)雜電路要應(yīng)用基爾霍夫定律，為了闡明該定律的含義，先介紹幾個有關(guān)電路的基本術(shù)語。1.支路電路中的每一個分支稱為支路，它由一個或幾個相互串聯(lián)的電路元件構(gòu)成。下圖所示電路中有3條支路，即GB1、R1支路，GB2、R2支路，R3支路。其中含有電源的支路稱為有源支路，不含電源的支路稱為無源支路。7980復(fù)雜電路12.節(jié)點3條或3條以上支路所匯成的交點稱為節(jié)點。上圖所示的電路中有A、B兩個節(jié)點。3.回路和網(wǎng)孔電路中任一閉合路徑都稱為回路，一個回路可能只包含一條支路，也可能包含幾條支路，其中，最簡單的回路又稱為獨立回路或網(wǎng)孔。上圖所示的電路中有3個回路，2個網(wǎng)孔。81二、基爾霍夫定律1.基爾霍夫第一定律如圖所示為A、B、C、D四個水管，A和B水管中的水流向C和D水管，則四個水管中的水流量關(guān)系是：A+B=C+D。82水流電流類似于水流，如圖所示，對于節(jié)點O有I1+I2=I3+I4+I5上式可改成I1+I2-I3-I4-I5=083電流與水流即對任一節(jié)點來說：流入（或流出）該節(jié)點電流的代數(shù)和恒等于零。推而廣之，在任一瞬間，流進(jìn)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∑I

進(jìn)=∑I

出。這就是基爾霍夫第一定律，又稱節(jié)點電流定律，用公式表示為∑I=0?；鶢柣舴虻谝欢煽梢酝茝V應(yīng)用于任一假設(shè)的閉合面（廣義節(jié)點）。84三角形電路2.基爾霍夫第二定律如圖所示，人從地面出發(fā)，上下樓梯后，最終又回到起點，此時其移動的高度為零。85上下樓梯如圖所示為復(fù)雜回路，當(dāng)沿著該回路按某一方向循環(huán)一周時，盡管電位有時升高，有時降低，但是起點和終點的電位是一樣的，即起點對終點的電位差為零，即電壓為零。推而廣之，在任一閉合回路中，各段電路電壓降的代數(shù)和恒等于零。這就是基爾霍夫第二定律，又稱回路電壓定律，用公式表示為∑U=0。86復(fù)雜回路如上圖所示，按虛線方向循環(huán)一周，根據(jù)電壓與電流的參考方向可列出UAB+UBC+UCD+UDA=0即-E1+I1R1-E2+I2R2=0或E1+E2=I1R1+I2R2由此，可得到基爾霍夫第二定律的另一種表示形式∑E=∑IR即在任一回路某一循環(huán)方向上，回路中電動勢的代數(shù)和恒等于電阻上電壓降的代數(shù)和。87§1-7戴維南定理88對于一個較復(fù)雜的直流電路，可以采用戴維南定理計算。在介紹戴維南定理之前，先要了解有關(guān)二端網(wǎng)絡(luò)的概念。任何具有兩個引出端的電路都稱為二端網(wǎng)絡(luò)。如果這部分電路中含有電源，則稱為有源二端網(wǎng)絡(luò)，如圖a所示。如果電路中只有電阻而不含電源，則稱為無源二端網(wǎng)絡(luò)，如圖b所示。無源二端網(wǎng)絡(luò)可用一個等效電阻來代替。戴維南定理的定義是任何一個線性有源二端網(wǎng)絡(luò)對外電路而言，都可以用一個具有恒定電動勢的等效電源和電阻串聯(lián)來代替，等效電源的電動勢E等于二端網(wǎng)絡(luò)的開路電壓UAB，等效電源的內(nèi)阻r等于二端網(wǎng)絡(luò)內(nèi)所有電源短路后，網(wǎng)絡(luò)兩端的輸入等效電阻RAB。8990二端網(wǎng)絡(luò)a）有源二端網(wǎng)絡(luò)b）無源二端網(wǎng)絡(luò)利用戴維南定理求某一支路電流的步驟如下。1.將電路分成有源二端網(wǎng)絡(luò)和待求支路兩部分。2.斷開待求支路，求出有源二端網(wǎng)絡(luò)的開路電壓UAB，作為等效電源的電動勢E。3.將有源二端網(wǎng)絡(luò)內(nèi)的所有電源短路，求出無源二端網(wǎng)絡(luò)的等效電阻RAB，作為等效電源的內(nèi)阻r。4.畫出有源二端網(wǎng)絡(luò)的等效電源圖，接通待求支路，利用全電路歐姆定律解得待求支路電流。91第二章磁場與電磁感應(yīng)92§2-2電磁感應(yīng)定律§2-1磁場及其基本物理量§2-3自感與互感§2-1磁場及其基本物理量94眾所周知，磁鐵能夠吸引小鐵釘，指南針在地磁場的作用下能指示南、北方向。這些物理現(xiàn)象都是因為磁場的作用，磁鐵能吸引鐵釘是因為它具有磁性，同樣指南針的磁針也有磁性。95磁場的作用a）磁鐵吸引小鐵釘b）指南針一、磁體及其性質(zhì)某些物體能夠吸引鐵、鎳、鈷等金屬或它們的合金的性質(zhì)稱為磁性。具有磁性的物體稱為磁體。磁體分為天然磁體和人造磁體兩大類。常見的人造磁體有條形磁體、蹄形磁體和磁針等，如圖所示。96常見的人造磁體a）條形磁體b）蹄形磁體c）磁針磁體兩端磁性最強(qiáng)的部分稱為磁極。可以在水平面內(nèi)自由轉(zhuǎn)動的磁針，靜止后總是一個磁極指南，另一個磁極指北。指北的磁極稱為北極（N），指南的磁極稱為南極（S）。任何磁體都具有兩個磁極，而且無論把磁體怎樣分割總保持有兩個異性磁極，所以，磁極都是成對出現(xiàn)的，如圖所示。與電荷間的相互作用力相似，當(dāng)兩個磁極靠近時，它們之間也會產(chǎn)生相互作用的力，其具體規(guī)律是同性磁極相互排斥，異性磁極相互吸引。97磁極都是成對出現(xiàn)的二、磁場與磁感線1.磁場兩個磁極互不接觸，卻存在相互作用的力，這是為什么呢？原來在磁體周圍的空間中存在著一種特殊的物質(zhì)——磁場，磁極之間的作用力就是通過磁場進(jìn)行傳遞的。在玻璃板上均勻撒一層細(xì)鐵屑，然后把一塊蹄形磁鐵放在玻璃板下面，細(xì)鐵屑在磁場里被磁化成“小磁針”。輕敲玻璃板，使鐵屑能在磁場作用下轉(zhuǎn)動，鐵屑靜止時便會有規(guī)則地排列起來，顯示出磁場的分布。在N極和S極附近鐵屑密集，說明越接近磁極，磁場越強(qiáng)。9899磁場的分布2.磁感線磁場的分布常用磁感線來描述，如圖所示。100磁感線a）條形磁體的磁感線b）蹄形磁體的磁感線磁感線是為形象地描述磁場的強(qiáng)弱和方向而在磁場中畫出的一些有方向的假想曲線。在這些曲線上，每一點的切線方向就是該點的磁場方向，也就是放在該點的小磁針N極所指的方向，如圖所示。磁感線是閉合曲線。101磁感線方向與磁場方向磁感線的方向定義為在磁體外部由N極指向S極，在磁體內(nèi)部由S極指向N極。在磁場的某一區(qū)域里，如果磁感線是一些方向相同、分布均勻的平行直線，這一區(qū)域和磁場稱為均勻磁場。距離很近的兩個異性磁極之間的磁場除邊緣部分外，可以認(rèn)為是均勻磁場，如圖所示。102均勻磁場三、電流的磁場把一個小磁針放在通電導(dǎo)線旁，小磁針會轉(zhuǎn)動，如圖所示；在鐵釘上繞上漆包線，通上電流后，鐵釘能吸住小鐵釘，如圖所示。這些都說明，不僅磁體能產(chǎn)生磁場，電流也能產(chǎn)生磁場，這種現(xiàn)象稱為電流的磁效應(yīng)。103通電直導(dǎo)線的磁效應(yīng)通電線圈的磁效應(yīng)電流所產(chǎn)生磁場的方向可用右手螺旋定則（也稱安培定則）來判斷。1.通電直導(dǎo)線產(chǎn)生的磁場如圖a所示，用右手握住導(dǎo)線，讓伸直的拇指所指的方向與電流的方向一致，則彎曲的四指所指的方向就是磁場的方向。2.通電螺線管產(chǎn)生的磁場如圖b所示，用右手握住通電螺線管，讓彎曲的四指所指的方向與電流的方向一致，則拇指所指的方向就是螺線管內(nèi)部磁場的方向，也就是通電螺線管的磁場N極的方向（通電螺線管相當(dāng)于一根條形磁體）。104105電流的磁場a）直線電流的磁場b）環(huán)形電流的磁場四、表征磁場的物理量1.磁感應(yīng)強(qiáng)度磁體在磁場中會受到力的作用，電流能產(chǎn)生磁場，它相當(dāng)于一個磁體，如果把這個磁體放到另一個磁場中，它一定會受到力的作用。通過下圖所示的實驗，從一小段通電導(dǎo)體在磁場中受力的大小可以檢驗磁場的強(qiáng)弱。106磁場對通電導(dǎo)體作用的實驗實驗時，保持磁場內(nèi)通電導(dǎo)線的長度不變，改變電流的大小，觀察導(dǎo)線擺動情況，然后保持電流不變，改變磁場內(nèi)通電導(dǎo)線的長度，繼續(xù)觀察導(dǎo)線擺動情況。比較兩次實驗結(jié)果發(fā)現(xiàn)，通電導(dǎo)線長度一定時，電流越大，導(dǎo)線擺動距離越大，說明所受電磁力越大；當(dāng)電流一定時，磁場內(nèi)通電導(dǎo)線越長，導(dǎo)線擺動距離越大，說明所受電磁力也越大。實驗結(jié)果表明，電流在磁場中所受電磁力的大小F，既與導(dǎo)線長度l成正比，又與電流I成正比，即與I和l的乘積Il成正比。在磁場中同一點，F(xiàn)/Il恒定不變。磁場中不同點的F/Il比值有可能不同，不同的磁場中的該比值也可能不同。因此，這個比值是由磁場本身決定的，可用來表示磁場的強(qiáng)弱。107在磁場中，垂直于磁場方向的通電導(dǎo)線，所受電磁力F與電流I、導(dǎo)線長度l的乘積Il的比值稱為該處的磁感應(yīng)強(qiáng)度，磁感應(yīng)強(qiáng)度的單位是特斯拉，簡稱特（T），用B表示，即式中B——磁感應(yīng)強(qiáng)度，T；

F——通電導(dǎo)體受到的電磁力，N；

I——導(dǎo)體中的電流，A；

l——導(dǎo)體在磁場中的有效長度，即在磁感線垂直方向上的投影長度，m。108地面附近的磁感應(yīng)強(qiáng)度是0.3×10-4～0.7×10-4T，永久磁鐵磁極附近的磁感應(yīng)強(qiáng)度是10-3～1T，電動機(jī)和變壓器鐵芯中的磁感應(yīng)強(qiáng)度是0.8～1.4T。磁感應(yīng)強(qiáng)度是個矢量，它的方向就是該點的磁場的方向。磁感線的疏密程度可以大致反映磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小。在同一個磁場的磁感線分布圖上，磁感線越密的地方，磁感應(yīng)強(qiáng)度越大。1092.磁通研究電磁感應(yīng)現(xiàn)象時，常常需要討論磁場在某一范圍內(nèi)的分布及變化情況，為此，引入一個新的物理量——磁通。設(shè)在磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的均勻磁場中，有一個與磁場方向垂直的平面，面積為S，如圖所示，把B與S的乘積定義為穿過這個面積的磁通量，簡稱磁通。用Φ表示磁通，則有Φ=BS磁通的單位是韋伯（Wb），簡稱韋。當(dāng)面積一定時，通過該面積的磁感線越多，磁感應(yīng)強(qiáng)度越大，則磁通越大。這個物理量在電氣工程應(yīng)用中具有極其重要的意義。110111均勻磁場通過與其垂直的平面3.磁導(dǎo)率（1）概念做一個簡單的小實驗：在一個通電線圈內(nèi)插入一根鐵棒，接著用該線圈去吸引大頭針，然后，在通電電流不變的條件下，將通電線圈中的鐵棒換成同直徑的銅棒，再用該線圈去吸引大頭針。對比不同材料棒的通電線圈吸引大頭針的情況，會發(fā)現(xiàn)它們的吸力不同，前者（鐵芯棒）比后者（銅芯棒）大得多。這表明不同的媒介質(zhì)對磁場的影響不同，影響的程度與媒介質(zhì)的導(dǎo)磁性能有關(guān)。112113通電線圈吸引大頭針實驗a）鐵芯棒通電線圈吸引大頭針b）銅芯棒通電線圈吸引大頭針磁導(dǎo)率是用來表示媒介質(zhì)導(dǎo)磁性能的物理量，用μ表示，其單位為亨/米（H/m）。由實驗測得真空中的磁導(dǎo)率μ0=4π×10-7H/m，它是一個常數(shù)。自然界中大多數(shù)物質(zhì)對磁場的影響甚微，只有少數(shù)物質(zhì)對磁場有明顯的影響。為了比較媒介質(zhì)對磁場的影響，把任一物質(zhì)的磁導(dǎo)率與真空的磁導(dǎo)率的比值稱作相對磁導(dǎo)率，用μr表示，即相對磁導(dǎo)率只是一個比值。它表明在其他條件相同的情況下，媒介質(zhì)中的磁感應(yīng)強(qiáng)度是真空中磁感應(yīng)強(qiáng)度的多少倍。114（2）按照相對磁導(dǎo)率分類根據(jù)相對磁導(dǎo)率的大小，可把物質(zhì)分為三類，見下表。其中，順磁物質(zhì)與反磁物質(zhì)一般被稱為非鐵磁性材料。鐵磁物質(zhì)被廣泛應(yīng)用于電工技術(shù)及計算機(jī)技術(shù)等方面。115按照相對磁導(dǎo)率分類（3）磁化及應(yīng)用使原來沒有磁性的物質(zhì)具有磁性的過程稱為磁化。只有鐵磁物質(zhì)才能被磁化，這是因為鐵磁物質(zhì)可以看作是由許多被稱為磁疇的小磁體組成的。在無外磁場作用時，磁疇排列雜亂無章，磁性互相抵消，對外不顯磁性；但在外磁場作用下，磁疇就會沿著外磁場方向變成整齊有序的排列，所以整體也就具有了磁性。當(dāng)外磁場消失后，磁疇又呈雜亂無章狀的現(xiàn)象稱為退磁。116117鐵磁物質(zhì)的磁化a）不顯磁性的磁疇b）被磁化的磁疇鐵磁材料的用途見下表。118鐵磁材料的用途§2-2電磁感應(yīng)定律119如圖所示為手搖發(fā)電電筒，它不需要電池，手晃即亮，使用方便，既美觀又環(huán)保。那么，它是如何發(fā)光的呢？手搖發(fā)電電筒內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖所示。電筒的電源不是電池。在殼體上安裝了一個空心金屬線圈，隨著手來回晃動電筒，其底部內(nèi)活動的強(qiáng)力磁鐵往復(fù)穿過線圈，線圈內(nèi)就產(chǎn)生了電流，點亮了燈泡。為什么磁鐵反復(fù)穿過線圈會產(chǎn)生電流呢？120手搖發(fā)電電筒121手搖發(fā)電電筒內(nèi)部結(jié)構(gòu)1—聚焦鏡片2—電筒殼體3—燈泡（發(fā)光二極管）4—電路板5—銅片開關(guān)6—預(yù)留的電池倉7—橡膠減振圈8—線圈9—強(qiáng)力磁鐵一、感應(yīng)電流的產(chǎn)生及方向判斷1.電磁感應(yīng)現(xiàn)象采用和手搖發(fā)電電筒相似的電路，將燈泡替換成檢流計，進(jìn)行實驗，如圖所示。當(dāng)條形磁鐵靜止放置在線圈中時，檢流計的指針指示零點，不發(fā)生偏轉(zhuǎn)。但是，如果將條形磁鐵迅速地插入或拔出線圈時，檢流計的指針會向不同方向發(fā)生偏轉(zhuǎn)。這說明，在條形磁鐵運(yùn)動過程中，線圈中產(chǎn)生了電流。這種利用磁場產(chǎn)生電流的現(xiàn)象稱為電磁感應(yīng)現(xiàn)象，產(chǎn)生的電流稱為感應(yīng)電流。產(chǎn)生感應(yīng)電流的電動勢稱為感應(yīng)電動勢。122123電磁感應(yīng)實驗a）磁鐵插入線圈b）磁鐵拔出線圈2.利用楞次定律判斷感應(yīng)電流方向以上實驗表明：磁鐵的插入和拔出導(dǎo)致線圈中的磁通發(fā)生了變化，這是線圈回路中產(chǎn)生感應(yīng)電動勢和感應(yīng)電流的根本原因。如果將鐵芯放置在線圈中后靜止不動，由于線圈中的磁通量不發(fā)生變化，所以感應(yīng)電流為零。124楞次定律指出了磁通的變化與感應(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。根據(jù)楞次定律，可以判斷如上圖所示線圈中感應(yīng)電流的方向。如上圖a所示，當(dāng)把磁鐵插入線圈時，線圈中的磁通將增加，根據(jù)楞次定律，感應(yīng)電流的磁場應(yīng)阻礙磁通的增加，則線圈感應(yīng)電流磁場的方向應(yīng)為上N下S；用右手螺旋定則（拇指方向代表感應(yīng)電流磁通方向，其余四指代表感應(yīng)電流方向），可判斷出感應(yīng)電流的方向是由右端流進(jìn)檢流計。反之，當(dāng)磁鐵拔出線圈時，感應(yīng)電流由左端流入檢流計。125二、感應(yīng)電動勢及方向判斷1.法拉第電磁感應(yīng)定律在上圖所示的實驗中，改變磁鐵插入或拔出的速度，進(jìn)一步觀察就會發(fā)現(xiàn)：磁鐵在線圈內(nèi)的運(yùn)動速度越快，檢流計的指針偏轉(zhuǎn)角度越大；反之，則指針偏轉(zhuǎn)角度越小。磁鐵插入或拔出的速度，反映了線圈中磁通變化的速度。這說明線圈中感應(yīng)電動勢的大小與線圈中磁通的變化率成正比。這就是法拉第電磁感應(yīng)定律。126用ΔΦ表示時間間隔Δt內(nèi)一個單匝線圈中的磁通變化量，則一個單匝線圈產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢的大小為如果線圈有N匝，則感應(yīng)電動勢的大小為這表示了線圈中瞬時產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢的大小。1272.感應(yīng)電動勢的方向和大小如圖所示，連接檢流計的直導(dǎo)體，在均勻磁場中切割磁感線，使檢流計指針偏轉(zhuǎn)，說明回路中產(chǎn)生了感應(yīng)電流。直導(dǎo)體產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢方向可用右手定則判斷，如圖所示。平伸右手，拇指與其余四指垂直，讓磁感線穿入掌心，拇指指向?qū)w運(yùn)動方向，則其余四指所指的方向就是感應(yīng)電動勢的方向。128導(dǎo)體切割磁感線產(chǎn)生感應(yīng)電動勢129右手定則判斷感應(yīng)電動勢方向?qū)w運(yùn)動方向與磁感線方向夾角α§2-3自感與互感130如圖a所示的電路中，EL1和EL2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)SA閉合后，燈泡EL1立即正常發(fā)光，而EL2卻是慢慢變亮。如圖b所示的電路中，合上開關(guān)SA后燈泡正常發(fā)光后，再斷開開關(guān)SA，燈泡先閃亮一下，然后才熄滅。為什么會出現(xiàn)上述現(xiàn)象呢？131自感實驗電路a）合上開關(guān)，EL2比EL1亮得慢b）斷開開關(guān)，燈泡閃亮一下才熄滅一、自感現(xiàn)象如上圖a所示的電路中，由于燈泡EL2與線圈L串聯(lián)，開關(guān)合上后通過線圈L的電流由零開始增大，穿過線圈L的磁通也隨之增加。根據(jù)楞次定律可知，感應(yīng)電動勢要阻礙線圈中電流的增大，因此燈泡EL2必然要比EL1亮得慢些。如上圖b所示的電路中，斷開開關(guān)后，通過線圈L的電流突然減小，穿過線圈L的磁通也很快減少，線圈中必然要產(chǎn)生一個感應(yīng)電動勢，以阻礙電流的減小。由于線圈L與燈泡EL在電路中并聯(lián)，在電源已被切斷的情況下，依然組成回路。線圈L中瞬間產(chǎn)生較強(qiáng)的感應(yīng)電動勢，使該回路中瞬間通過較大的感應(yīng)電流，所以燈泡會突然閃亮。132從上述兩個實驗可以看出，當(dāng)線圈中的電流發(fā)生變化時，線圈中就會產(chǎn)生感應(yīng)電動勢，這個電動勢總是阻礙線圈中原來電流的變化。這種由于流過線圈本身的電流發(fā)生變化而引起的電磁感應(yīng)現(xiàn)象稱為自感現(xiàn)象，簡稱自感。在自感現(xiàn)象中產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢稱為自感電動勢，用eL表示，自感電流用iL表示。133二、自感系數(shù)與自感電動勢1.自感系數(shù)當(dāng)線圈通入電流后，這個電流使每匝線圈產(chǎn)生的磁通稱為自感磁通。當(dāng)同一電流通入結(jié)構(gòu)不同的線圈時，所產(chǎn)生的自感磁通量是不同的。為了衡量不同線圈產(chǎn)生自感磁通的能力，引入自感系數(shù)（簡稱自感，也稱電感）這一物理量，用L表示，它在數(shù)值上等于線圈中通過單位電流所產(chǎn)生的自感磁通。即134式中N——線圈的匝數(shù)；

Φ——每一匝線圈的自感磁通，Wb；

I——通過線圈的電流，A。L的單位是亨利，用H表示。常采用較小的單位毫亨（mH）和微亨（μH）。1H=103mH，1mH=103μH。線圈的電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，電感就越大。有鐵芯的線圈，其電感要比同參數(shù)下的空心線圈的電感大得多。1352.自感電動勢自感現(xiàn)象是電磁感應(yīng)現(xiàn)象的一種特殊情況，它同樣遵從法拉第電磁感應(yīng)定律。136三、互感現(xiàn)象和互感電動勢觀察下圖所示的互感現(xiàn)象實驗電路。在開關(guān)SA閉合或斷開的瞬間，以及改變可調(diào)電阻RP的阻值時，檢流計的指針都會發(fā)生偏轉(zhuǎn)。這是因為，線圈A中的電流變化引起線圈的磁通發(fā)生變化，該磁通的變化又影響相鄰的線圈B，從而使線圈B中產(chǎn)生感應(yīng)電動勢和感應(yīng)電流。137互感現(xiàn)象實驗電路由一個線圈中的電流發(fā)生變化而使另一線圈中產(chǎn)生電磁感應(yīng)的現(xiàn)象稱為互感現(xiàn)象，簡稱互感。由互感產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢稱為互感電動勢，用eM表示。式中，M稱為互感系數(shù)，其單位和自感系數(shù)相同，也是亨（H）。線圈B中互感電動勢的大小與線圈A中電流變化率的大小有關(guān)，還與兩個線圈的結(jié)構(gòu)以及它們之間的相對位置有關(guān)。當(dāng)兩個線圈相互垂直時，互感電動勢最小。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（也稱全耦合），互感電動勢最大。138四、互感線圈的同名端應(yīng)用互感可以很方便地將能量或信號由一個線圈傳遞到另一個線圈。當(dāng)兩個或兩個以上線圈彼此耦合時，常常需要知道互感電動勢的極性。139互感線圈的同名端例如，分析如上圖所示互感線圈，判斷在開關(guān)SA閉合瞬間各線圈感應(yīng)電動勢的極性。SA閉合瞬間，A線圈有電流I從1端流入，根據(jù)楞次定律，在A線圈兩端產(chǎn)生自感電動勢，極性為左正右負(fù)。所以，可確定B線圈的4端和C線圈的5端皆為自感電動勢的正極。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。因此，利用線圈同名端，可以很容易地判斷出互感電動勢的極性和線圈的繞向。140第三章正弦交流電路141§3-5純電容電路§3-4純電感電路§3-2正弦交流電的表示方法§3-1正弦交流電的基本概念§3-3純電阻電路§3-8三相交流電的基本概念§3-9安全用電常識§3-6串聯(lián)電路§3-7并聯(lián)電路§3-1正弦交流電的基本概念144一、交流電的產(chǎn)生及概念交流電可以由交流發(fā)電機(jī)提供。145交流發(fā)電機(jī)如圖所示為交流發(fā)電機(jī)的工作示意圖，當(dāng)線圈在勻強(qiáng)磁場中以角速度ω逆時針勻速轉(zhuǎn)動時，由于導(dǎo)線切割磁感線，線圈中將產(chǎn)生感應(yīng)電動勢。當(dāng)線圈平面垂直于磁感線時，各邊都不切割磁感線，沒有感應(yīng)電動勢產(chǎn)生，此平面稱為中性面。正弦交流電的產(chǎn)生過程如圖所示。146交流發(fā)電機(jī)的工作示意圖交流發(fā)電機(jī)原理圖147正弦交流電的產(chǎn)生過程線圈從中性面開始轉(zhuǎn)動，此時ab、cd邊的速度方向與磁感線平行，線圈中沒有感應(yīng)電動勢，也沒有感應(yīng)電流。當(dāng)線圈平面逆時針轉(zhuǎn)過90°，即線圈平面與磁感線平行時，ab、cd邊的線速度方向都與磁感線垂直，即兩邊都垂直切割磁感線，這時感應(yīng)電動勢最大，線圈中的感應(yīng)電流也最大。轉(zhuǎn)過180°時，線圈又處于中性面位置，線圈中沒有感應(yīng)電動勢。當(dāng)線圈轉(zhuǎn)過270°時，ab、cd邊的瞬時速度方向與90°時相反，產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢方向也相反。轉(zhuǎn)過360°時線圈又處于起始位置，線圈中沒有感應(yīng)電動勢。由此可見，交流發(fā)電機(jī)產(chǎn)生的交流電的方向和大小是不斷改變的。148如圖a所示為計算機(jī)中的開關(guān)電源提供的方向不變的直流電，如圖b所示為墻上的插座提供的方向隨時間變化而變化，且是按正弦規(guī)律變化的交流電。149直流電和交流電波形a）直流電b）正弦交流電二、交流電的感應(yīng)電動勢和感應(yīng)電流設(shè)磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，磁場中線圈一邊的長度為l，線圈從中性面開始轉(zhuǎn)動，經(jīng)過時間t，線圈轉(zhuǎn)過的角度為ωt，這時，其單側(cè)線圈切割磁感線的線速度v與磁感線的夾角也為ωt，所產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢e1=Blvsinωt。所以整個線圈所產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢為e=2Blvsinωt150其中，2Blv為感應(yīng)電動勢的最大值，設(shè)為Em，則e=Emsinωt上式為正弦交流電電動勢的瞬時值表達(dá)式，也稱為解析式。正弦交流電壓、電流表達(dá)式與此相似。電壓瞬時值表達(dá)式為u=Umsinωt，電流瞬時值表達(dá)式為i=Imsinωt。151三、表征交流電的物理量由于正弦交流電的大小和方向隨時間的變化而變化，而且是周期性變化的，因此表征交流電的物理量就比直流電復(fù)雜，包括周期、頻率和角頻率，最大值、有效值和平均值，以及相位、初相位。1.周期、頻率和角頻率（1）周期如圖所示，交流電每重復(fù)變化一次所需的時間，稱為交流電的周期，用符號T表示，單位是秒（s）。152153正弦交流電的周期交流發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)子做圓周運(yùn)動，因此，交流電的周期相當(dāng)于游樂場里的摩天輪，坐在游樂場摩天輪上轉(zhuǎn)一圈，即是完成一個周期。154游樂場摩天輪（2）頻率交流電在1s內(nèi)重復(fù)變化的次數(shù)，稱為交流電的頻率，用符號f表示，單位是赫茲（Hz）。頻率與周期的關(guān)系如下（3）角頻率正弦交流電1s內(nèi)變化的電角度，用符號ω表示，單位是弧度/秒（rad/s）1552.最大值、有效值和平均值（1）最大值最大值是指正弦交流電在一個周期所能達(dá)到的最大瞬時值，又稱峰值或幅值。最大值用大寫字母加下標(biāo)m表示，如Em、Um、Im。156正弦交流電的最大值（2）有效值交流電的大小是隨時間變化的，在研究交流電功率時，采用最大值較為不便，通常是用有效值來表示。使交流電和直流電加在同樣阻值的電阻上，若在相同的時間內(nèi)產(chǎn)生的熱量相同，就把這一直流電的數(shù)值叫作該交流電的有效值。157交流電的有效值3.相位與相位差（1）相位在e=Emsin（ωt+φ0）中，（ωt+φ0）表示在任意時刻線圈平面與中性面所成的角度，這個角度稱為相位角，也稱為相位或相角，它反映了交流電變化的進(jìn)程。其中，φ0為正弦量t=0時的相位，稱為初相位，也稱為初相角或初相。158（2）相位差兩個同頻率交流電的相位之差稱為相位差，用符號Δφ表示，即Δφ=（ωt+φ1）-（ωt+φ2）=φ1-φ2兩個同頻率交流電的相位差就等于它們的初相之差。正弦交流電的最大值反映了正弦量的變化范圍，角頻率反映了正弦量的變化快慢，初相位反映了正弦量的初始狀態(tài)。最大值、角頻率和初相位稱為正弦交流電的三要素。159§3-2正弦交流電的表示方法160一、解析式法解析式法是用正弦函數(shù)來表示交流電的方法，它是正弦交流電的基本表示方法，其一般表示形式如下。e=Emsin（ωt+φ0）u=Umsin（ωt+φ0）i=Imsin（ωt+φ0）161二、波形圖法波形圖法是用正弦函數(shù)圖像來表示正弦交流電的方法。162正弦交流電波形圖表示法三、相量圖表示法正弦交流電也可以用相量圖來表示，相量圖表示法就是用一個在直角坐標(biāo)中繞原點不斷旋轉(zhuǎn)的相量來表示正弦交流電的方法。163旋轉(zhuǎn)矢量與波形圖的關(guān)系有效值相量圖§3-3純電阻電路164在下圖所示的電路中，串入相同的電阻，分別用6V交流、直流電源點亮6V燈泡。開關(guān)SA閉合后，可以看到，兩個燈泡的亮度相同，這表明電阻對直流電流和對交流電流的阻礙作用相同。165實驗電路a）純電阻直流實驗電路b）純電阻交流實驗電路交流電路如果只有電阻，這種電路稱為純電阻電路，如電熱爐、電吹風(fēng)等都可以近似地看作是純電阻電路。166純電阻電路a）電路圖b）相量圖c）波形圖d）功率曲線圖一、電流與電壓的關(guān)系設(shè)加在電阻兩端的電壓為u=Umsinωt實驗證明，在任一瞬間通過電阻的電流i仍可用歐姆定律計算，即可見在純電阻電路中，電流i與電壓u是同頻率、同相位的正弦量，相量圖如上圖b所示。167由上式可知，通過電阻的最大電流為把上式兩邊同除以

，則得這說明，在純電阻電路中，電流與電壓的瞬時值、最大值、有效值都符合歐姆定律。168二、功率瞬時功率曲線如上圖d所示，p在任一瞬間的數(shù)值都大于零或等于零，這說明電阻總是消耗功率，因此電阻是耗能元件。由于瞬時功率時刻變動，不便于計算，通常用電阻在交流電一個周期內(nèi)消耗的功率的平均值來表示功率的大小，稱為平均功率，又稱有功功率，用P表示，單位是W。電壓、電流用有效值表示時，平均功率P的計算與直流電路相同，即169§3-4純電感電路170如圖所示，直流電路的燈泡比交流電路中的燈泡亮，這表明電感線圈對直流電和對交流電的阻礙作用不同。對于直流電，起阻礙作用的只是線圈的電阻；對于交流電，除了線圈的電阻外，電感也起阻礙作用。171實驗電路a）電感直流實驗電路b）電感交流實驗電路電感對交流電的這種阻礙作用的大小用感抗來衡量。感抗的大小與哪些因素有關(guān)呢？繼續(xù)做以下實驗。（1）把鐵芯從線圈中取出（線圈的自感系數(shù)減小），燈泡就變亮；重新把鐵芯插入線圈，燈泡就變暗?？梢娋€圈的自感系數(shù)L越大，感抗就越大。（2）保持電源電壓大小不變，改變頻率，發(fā)現(xiàn)頻率越高，燈光越暗，可見交流電的頻率越高，線圈的感抗越大。感抗的計算式為：XL=2πfL=ωL上式中的XL、f、L的單位應(yīng)分別用歐姆（Ω）、赫茲（Hz）、亨（H）。172一、電壓與電流的關(guān)系1.電壓與電流的數(shù)量關(guān)系由電阻很小的電感線圈組成的交流電路，可以近似地看作純電感電路。當(dāng)電感對交流電的阻礙作用用感抗表示、交流電壓和電流用有效值表示時，電感兩端電壓與電感電流的大小關(guān)系具有歐姆定律的形式，即1732.電壓與電流的相位關(guān)系如圖a所示為純電感交流電路的電路圖，其相量圖如圖b所示，其波形圖如圖c所示，在i由零增加的瞬間，電壓uL的值最大，隨著電流的增加，電壓逐漸減小，當(dāng)i達(dá)到最大值時，電壓為零，依次類推，電壓超前電流90°，其功率曲線圖如圖d所示。174175純電感交流電路a）電路圖b）相量圖c）波形圖d）功率曲線圖二、功率瞬時功率在一個周期內(nèi)，有時為正值，有時為負(fù)值。瞬時功率為正值，說明電感從電源吸收能量轉(zhuǎn)換為磁場能儲存起來。瞬時功率為負(fù)值，說明電感將磁場能量轉(zhuǎn)換為電能返還給電源。瞬時功率在一個周期內(nèi)吸收的能量與釋放的能量相等，也就是說純電感電路不消耗能量，電感是一種儲能元件。通常用瞬時功率的最大值來反映電感與電源之間交換能量的規(guī)模，稱為無功功率，用QL表示，單位名稱是乏和千乏，符號為Var和kVar，其計算式如下。176§3-5純電容電路177在下圖所示的電路中，有兩塊平行放置的金屬極板C，其間夾著電介質(zhì)（作為電氣絕緣物質(zhì)，如玻璃、空氣、紙、云母等），E是內(nèi)阻很小的直流電源（6V），EL為燈泡。178含電容的直流實驗電路當(dāng)開關(guān)SA置于接點“1”時，電源便向金屬極板C充電。開始時燈泡較亮，然后迅速變暗，從電流表可以觀察到充電電流由大到小的變化，從電壓表可以觀察到金屬極板C兩端電壓由小到大的變化。燈泡很快就熄滅，電流表指針回到零，電壓表所示電壓值接近于電源電動勢，這表明金屬極板C已充滿了電荷。然后將開關(guān)置于接點“2”時，燈泡閃亮了一下，很快就熄滅。負(fù)極板上的負(fù)電荷在兩極板間電場力的作用下不斷移出，與正極板的正電荷中和，金屬極板C兩端的電壓也隨之下降，直至兩極板上電荷完全中和。這時兩極板間電壓為零，電路中電流也為零。這種能夠儲存電能的元件（金屬極板）被稱為電容器。179180手機(jī)充電器上的電容器原來不帶電的電容器接上直流電源后，它的兩個極板就存儲電荷，而且所加電壓越高，電容器存儲的電荷就越多。對某一個電容器來說，電荷與電壓的比值是一個常數(shù)。但是對于不同的電容器，這個比值一般也不相同，因此可用這個比值來反映電容器存儲電荷的能力。把這一比值稱為電容器的電容量，簡稱電容，用符號C表示。它在數(shù)值上等于電容器在1V電壓作用下所存儲的電荷量。即181電容的單位是法拉（F），常用的單位有微法（μF）、納法（nF）和皮法（pF）。1F=106μF=109nF=1012pF將上述直流實驗電路中的燈泡和電容接入6V交流電源，發(fā)現(xiàn)燈泡一直亮著，說明交流電能“通過”電容器，同時電容器對交流電有阻礙作用。電容對交流電的阻礙作用稱為容抗，用XC表示，容抗的單位也是歐姆（Ω）。182容抗的大小與哪些因素有關(guān)呢？繼續(xù)進(jìn)行以下實驗。（1）更換電容量更大的電容器，發(fā)現(xiàn)電容量越大，燈泡越亮。可見電容器的電容量越大，容抗越小。（2）保持電源電壓大小不變，改變頻率，發(fā)現(xiàn)頻率越高，燈泡越亮，可見交流電的頻率越高，電容器的容抗越小。183一、電壓與電流的關(guān)系純電容電路歐姆定律的表達(dá)式為由純電容交流電路波形圖可知，在uC從零增大的瞬間，電流i最大，隨著電壓的增加，電流逐漸減小，當(dāng)電壓為最大值時，電流為零，依次類推，電流超前電壓90°。184185純電容交流電路a）電路圖b）相量圖c）波形圖d）功率曲線二、功率純電容交流電路的功率曲線如上圖d所示。與電感一樣，電容也是儲能元件，純電容電路不消耗功率，平均功率為零。純電容電路的無功功率為186§3-6串聯(lián)電路187熒光燈電路是一個典型的單相RL串聯(lián)電路，R是熒光燈燈絲的等效電阻，L是熒光燈鎮(zhèn)流器的等效電感，如圖所示。188熒光燈等效電路（RL串聯(lián)電路）一、RL串聯(lián)電路1.電壓與電流的關(guān)系RL串聯(lián)電路總電壓瞬時值等于各個元件上電壓瞬時值之和，即u=uR+uL對應(yīng)的相量關(guān)系為根據(jù)相量圖可得189RL串聯(lián)電路相量圖令

則電壓與電流的關(guān)系為可以看出，總電壓有效值與電流有效值之間的關(guān)系仍符合歐姆定律。Z稱為電路的阻抗，它表示電阻和電感串聯(lián)電路對交流電的總阻礙作用。阻抗的單位是歐姆（Ω）。從相量圖中可以看出，總電壓

在相位上比電流

超前φ。1902.功率在電阻、電感串聯(lián)電路中，既有耗能元件，又有儲能元件，既有有功功率，又有無功功率。（1）有功功率整個電路消耗的有功功率等于電阻消耗的有功功率，即P=URI根據(jù)上圖知UR=Ucosφ，代入上式得P=URI=UIcosφ191（2）無功功率整個電路的無功功率也就是電感上的無功功率，即Q＝ULI＝UIsinφ。（3）視在功率電源輸出的總電流與總電壓有效值的乘積叫作電路的視在功率，用S表示，即S=UI。192二、RLC串聯(lián)電路由電阻、電感和電容串聯(lián)構(gòu)成的RLC串聯(lián)電路，如圖所示。193RLC串聯(lián)電路1.電壓與電流的關(guān)系RLC串聯(lián)電路的總電壓瞬時值等于各個元件上電壓瞬時值之和，即u=uR+uL+uC對應(yīng)的相量關(guān)系為1942.功率（1）有功功率RLC串聯(lián)電路的有功功率即為電阻消耗的功率，即P=URI=UIcosφ（2）無功功率由于電感和電容兩端的電壓任何時刻都是反相的，所以電感和電容瞬時功率符號也是相反的，當(dāng)電感吸收能量時，電容釋放能量；當(dāng)電容吸收能量時，電感釋放能量，所以電路的無功功率為電感和電容上的無功功率之差，即195（3）視在功率視在功率即電源輸出功率S=UI。負(fù)載消耗的功率要視實際運(yùn)行中負(fù)載的性質(zhì)和大小而定。視在功率S與有功功率P和無功功率Q的關(guān)系為

稱為功率因數(shù)，表示電源功率被利用的程度。196§3-7并聯(lián)電路197一般常見的并聯(lián)電路是電感線圈（等效為RL串聯(lián)電路）與電容的并聯(lián)電路，電子技術(shù)中的并聯(lián)諧振電路就屬于這種電路，如圖所示。一、電流與電壓的關(guān)系右圖中兩支路的端電壓為同一電壓，故以電壓為參考量，即u=Umsinωt198并聯(lián)諧振電路線圈支路中的電流及其相位角為電容支路中的電流及其相位為根據(jù)基爾霍夫定律有i=i1+i2總電流與各支路電流的相量關(guān)系為199200并聯(lián)諧振電路相量圖根據(jù)上圖所示相量圖，可得總電流的大小為總電流相量滯后總電壓的角度為總電流確定后，電路的功率可根據(jù)下式求得。201二、并聯(lián)諧振1.并聯(lián)諧振的定義根據(jù)公式φ=arctan

可以得出：當(dāng)I1sinφ1=I2時，φ=0，即總電流與電壓同相，電路呈電阻性，這時的電路狀態(tài)為并聯(lián)諧振狀態(tài)，簡稱并聯(lián)諧振。并聯(lián)諧振在電工電子技術(shù)中有著廣泛的應(yīng)用。2.并聯(lián)諧振的特點（1）總阻抗最大，且為純電阻性，其值為（2）總電流最小，且與電壓同相，其值為I=IR=I1cosφ1202§3-8三相交流電的基本概念203工廠車間里的常見插座有四孔插座，如圖a所示；家用的兩孔和三孔插座，分別如下圖b和圖c所示，這兩個插座有什么不同呢？家用插座上通的是單相交流電，只有一根相線（火線），而四孔插座上接的是三相交流電，即有三根相線。204插座面板a）三相插座b）單相插座c）單相三孔插座一、三相交流電的產(chǎn)生三相交流發(fā)電機(jī)的結(jié)構(gòu)示意圖如圖所示，它主要由定子和轉(zhuǎn)子組成。轉(zhuǎn)子是電磁鐵，定子有三個繞組（U1U2、V1V2和W1W2），它們在空間位置上彼此相隔120°，轉(zhuǎn)子在原動機(jī)帶動下以角速度ω做勻速轉(zhuǎn)動時，三相定子繞組切割磁感線，產(chǎn)生三個對稱的正弦交流電動勢。三個正弦交流電動勢的最大值相等，頻率相同，相位彼此相差120°，其解析式為205206三相交流發(fā)電機(jī)的結(jié)構(gòu)示意圖其波形圖如圖所示。三個交流電動勢到達(dá)最大值（或零）的先后順序稱為相序。207三相交流電的波形圖二、三相四線制發(fā)電機(jī)的每個繞組各接上一個負(fù)載，就得到三個獨立的單相電路，構(gòu)成三相六線制，由于需要六根導(dǎo)線，很不經(jīng)濟(jì)。目前在低壓供電系統(tǒng)中多采用三相四線制供電線路，如圖所示。208三相四線制供電線路將發(fā)電機(jī)三個繞組的末端連在一起，成為一個公共點（稱為中性點），從中性點引出一條輸電線，稱為中性線，簡稱中線，用N表示，又稱為零線。從發(fā)電機(jī)三個繞組的始端引出的輸電線，稱為相線，又稱為火線，用L1、L2、L3表示。三相四線制供電線路可送出兩種電壓，一種是相線與相線之間（如L1、L2、L3之間）的電壓，稱為線電壓，分別為uUV、uVW、uWU；另一種是相線與零線之間（如L1、L2、L3與N之間）的電壓，稱為相電壓，分別為uU、uV、uW。209這兩種電壓在大小上的關(guān)系為單相交流電是從三相交流電取一相而來，如圖所示。210單相交流電三、三相負(fù)載的聯(lián)結(jié)在實際生產(chǎn)和日常生活中，把接在三相電源上的負(fù)載統(tǒng)稱為三相負(fù)載，并且把各相負(fù)載相同的三相負(fù)載稱為三相對稱負(fù)載，如三相電動機(jī)。如果三相負(fù)載不同，則稱為三相不對稱負(fù)載，如三相照明負(fù)載。根據(jù)負(fù)載額定電壓不同，三相負(fù)載的聯(lián)結(jié)方法有星形（Y）聯(lián)結(jié)和三角形（△）聯(lián)結(jié)兩種。其目的是使負(fù)載實際承受的電壓等于負(fù)載的額定電壓。2111.三相負(fù)載的星形聯(lián)結(jié)將三相負(fù)載分別接在三相電源的一根相線與中線（零線）之間的接法稱為星形聯(lián)結(jié)（用“Y”標(biāo)記），如圖所示，負(fù)載兩端電壓等于電源的相電壓，電源的線電壓為負(fù)載相電壓的212三相負(fù)載的星形聯(lián)結(jié)在三相交流電路中，流過每根相線的電流叫線電流，流過每相負(fù)載的電流叫相電流，流過中線的電流叫中線電流，在星形聯(lián)結(jié)中，線電流等于相電流，即IY線=IY相中線是不允許斷開的。通常在高壓輸電時，由于三相負(fù)載都是對稱的三相變壓器，所以都采用了三相三線制，而在低壓供電系統(tǒng)中，由于三相負(fù)載經(jīng)常變動（如照明電路中的燈具經(jīng)常要開和關(guān)），是不對稱負(fù)載，這時，只有當(dāng)中線存在時，才能保證三相電路成為三個互不影響的獨立回路，不會因負(fù)載的變動而相互影響。213當(dāng)中線斷開后，各相電壓不再相等。計算和實際測量都證明，阻抗較小的相電壓低，阻抗較大的相電壓高，這可能燒壞接在相電壓升高線路的用電設(shè)備。所以在三相負(fù)載不對稱的低壓供電系統(tǒng)中，不允許在中線上安裝熔斷器和開關(guān)，而且中線常用內(nèi)芯含有鋼絲的線纜制成，以加強(qiáng)其力學(xué)強(qiáng)度，避免中線斷開引起事故。2142.三相負(fù)載的三角形聯(lián)結(jié)將三相負(fù)載分別接在三相電源的每兩根相線之間的接法稱為三角形聯(lián)結(jié)（常用“△”標(biāo)記），如圖所示。215三相負(fù)載的三角形聯(lián)結(jié)由于各相負(fù)載是接在兩根相線之間的，因此負(fù)載的相電壓和電源的線電壓大小相等，即U

△線=U△相線電流與相電流的大小關(guān)系為216§3-9安全用電常識217電能的廣泛應(yīng)用，給人類生產(chǎn)和生活帶來了極大的方便，但是如果使用不當(dāng)，就會危及人身安全和設(shè)備安全，如圖所示為觸電事故。觸電事故往往發(fā)生得很突然，且在極短時間內(nèi)就會造成嚴(yán)重的后果。因此，要防止觸電事故的發(fā)生，操作人員應(yīng)嚴(yán)格遵守各種電氣設(shè)備的操作規(guī)程和操作步驟，同時在生產(chǎn)中須采取必要的安全措施。218觸電事故一、觸電類型1.單相觸電人站在大地上，人體觸及一根相線（或漏電的電氣設(shè)備），而電源中性點是接地的，此時電流通過人體流入大地，人體承受的電壓是相電壓220V。219單相觸電2.兩相觸電人體同時觸及兩根相線，此時電流從一根相線通過人體流到另一根相線，作用于人體的電壓是線電壓380V，危險性比單相觸電更大。220兩相觸電3.跨步電壓觸電在高壓導(dǎo)線斷落掉地處，在大地周圍形成電場，當(dāng)人走進(jìn)電場區(qū)域，兩腳踩在A、B兩點時，由于A、B的電場強(qiáng)度不同，便形成跨步電壓觸電。因此，發(fā)現(xiàn)高壓線掉落地面時應(yīng)盡量不要靠近；若誤入該區(qū)域，應(yīng)雙腳并攏或單腳跳離，以避免形成跨步電壓。221跨步電壓觸電二、安全電流與安全電壓1.影響人體觸電受傷害程度的因素（1）電流的大小和持續(xù)的時間觸電電流越大，持續(xù)時間越長，對人體的傷害越嚴(yán)重。人體能夠擺脫的握在手中的導(dǎo)電體的最大電流值稱為安全電流。交流電安全電流為10mA以下，若交流電超過10mA，人體就會感到麻痹或劇痛。人體接觸交流電30mA以上，持續(xù)的時間超過1s就會危及生命。222（2）觸電路徑人體的心臟對電流是最敏感的，因此，最危險的觸電路徑是從左手到腳。（3）電流種類50Hz的工頻交流電流對人體的傷害最大。直流電、高頻和超高頻交流電流對人體的傷害程度較小。（4）人體電阻觸電時流過人體的電流取決于作用于人體的電阻和人體的電壓。影響人體電阻的因素有很多，其中皮膚越潮濕，人體電阻越小。2232.安全電壓加在人體上一定時間內(nèi)不致造成傷害的電壓稱為安全電壓。通常規(guī)定交流42V及以下、直流48V及以下為安全電壓。在有較高觸電危險的場合按要求應(yīng)全部使用安全電壓，例如，機(jī)床的照明燈、小型手持電動工具、普通移動式照明燈具等都使用36V電壓，在潮濕、高溫、有導(dǎo)電塵埃環(huán)境中應(yīng)使用12V電壓等。我國把安全電壓的額定值分為42V、36V、24V、12V和6V共五個等級。224三、防止觸電的技術(shù)措施防止觸電的技術(shù)措施主要有保護(hù)接地、保護(hù)接零和采用漏電保護(hù)器。1.保護(hù)接地將電氣設(shè)備的金屬外殼與大地可靠地連接，稱為保護(hù)接地。它適用于1kV以下中性點不接地的三相供電系統(tǒng)。225保護(hù)接地當(dāng)人體觸及帶電的外殼時，人體相當(dāng)于接地電阻的一條并聯(lián)支路，由于人體電阻遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于接地電阻，所以通過人體的電流很小，從而避免了觸電事故。各種電氣設(shè)備上都會采用保護(hù)接地措施，如計算機(jī)電源線插頭的最上面一個電極就是接地極。226計算機(jī)電源線2.保護(hù)接零將電氣設(shè)備在正常情況下不帶電的外露導(dǎo)電部分與供電系統(tǒng)中的零線相接，稱為保護(hù)接零。保護(hù)接零適用于中性點直接接地的三相供電系統(tǒng)。外殼帶電時，由于外殼采用了保護(hù)接零措施，因此該相線和零線構(gòu)成回路，單相短路電流很大，足以使線路上的保護(hù)裝置（如熔斷器）迅速熔斷，從而將漏電設(shè)備與電源斷開，避免人身觸電的可能性。227228保護(hù)接零采用保護(hù)接零須注意以下幾點。（1）保護(hù)接零只能用在中性點接地的三相四