电工基础知识培训课件.pptx

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1、主要内容主要内容第一章第一章 直流电路直流电路第二章第二章 电磁场理论电磁场理论第三章第三章 单相交流电路单相交流电路第四章第四章 三相交流电路三相交流电路第五章第五章 电子技术基础电子技术基础第1页/共97页第一章第一章直流电路直流电路1.直流电路基本概念2.直流电路基本定理3.电阻、电感、电容的串并联4.复杂电路的分析和计算第2页/共97页第二章第二章电磁场理论电磁场理论1.磁铁的性质2.电流的磁场3.磁场的几个物理量4.磁场对通电导体的作用5.电磁感应6.铁磁物质的磁化7.自感、互感和涡流第3页/共97页第三章第三章单相交流电路单相交流电路1.正弦交流电的三要素2.交流电的有效值3.交流

2、电的平均值4.正弦交流电的向量表示法5.交流电路中的电阻元件6.交流电路中的纯电感元件7.交流电路中的纯电容元件8.RLC串联电路的分析与计算9.线圈与电容并联电路10. 电路的谐振第4页/共97页第四章第四章三相交流电路三相交流电路1.概述2.三相正弦交流电的表示方法3.三相电路的星形连接4.三相电路的三角形连接5.三相电路的功率第5页/共97页第五章第五章电子技术基础电子技术基础1.PN结及其单向导电性2.晶体二级管3.晶体三级管第6页/共97页第一章第一章直流电路直流电路1.直流电路基本概念2.直流电路基本定理3.电阻、电感、电容的串并联4.复杂电路的分析和计算第7页/共97页1.1 直

3、流电路基本概念直流电路基本概念1、电流：导体中的自由电子在电场力的作用下，作有规则的定向运动，称谓电流，数值上等于单位时间内通过导体任一横截面的电量。2、电压：电场力将单位正电荷从一点移动到另一点所做的功，称为两点之间的电压。电压的大小与电荷移动的路径无关，电压的实际方向为电场力移动正电荷做功的方向。3、电位：在电路中任选一点作为参考点，电路中某点的电位就是该点到参考点的电压。电位实际上就是电压，所以电位也有正负之分。4、电势：电势是电源内部的电源力，在数值上等于单位正电荷从电源负极移至正极时所做的功。第8页/共97页1.1 直流电路基本概念直流电路基本概念5、电阻：在电场力的作用下，电流在导

4、体中流动时所受到的阻力，称谓电阻。6、电阻率：在20时，长度为1m，横截面积为1mm2的某种材料导线的电阻值，称为这种材料的电阻率；电阻率越小，导电性能越好；电阻率的单位是mm2/m。7、电功率：单位时间内电场力所做的功，称为电功率；电功率与时间的乘积，称为电能；功率的单位为kW，电能的单位为kWh。SLRRURIUIP22UItPtARtIQ2热量：第9页/共97页1.2 直流电路基本定理直流电路基本定理一、欧姆定理在一段电路中，流过电阻R的电流I与电阻两端的电压U成正比，而与这段电路的电阻R成反比。IURRUIIRURUI电阻的倒数称为电导，用G表示，欧姆定律还可以表示为：RG1GUI 第

5、10页/共97页1.2 直流电路基本定理直流电路基本定理二、基尔霍夫第一定律在电路中，汇聚于某节点的所有支路电流的代数和等于零。定义支路电流的正方向，例如：定义流入节点电流为正，流出为负。第一定律说明流入节点的电流等于流出节点的电流，其实质上是电荷不灭定律。00321AIIII第11页/共97页1.2 直流电路基本定理直流电路基本定理三、基尔霍夫第二定律在闭合回路中，所有电势的代数和等于回路中所有电压降的代数和。定义回路电流的正方向，例如：定义顺时针方向为正，逆时针方向为负。IRERIRIRIRIEEE44332211321第12页/共97页1.3 电阻、电感、电容的串并联电阻、电感、电容的串

6、并联一、电阻的串联所有电阻流过的电流相等；串联电路的总电压等于各串联电阻的电压之和；21RRR21UUU第13页/共97页1.3 电阻、电感、电容的串并联电阻、电感、电容的串并联二、电阻的并联所有电阻承受的电压相等；并联电路的总电流等于各并联电阻的电流之和；21212121212111111RRRRRRRRRRURURUIIRUI第14页/共97页1.3 电阻、电感、电容的串并联电阻、电感、电容的串并联三、电感的串联2121LLLLL四、电感的并联21LLL第15页/共97页1.3 电阻、电感、电容的串并联电阻、电感、电容的串并联五、电容的串联六、电容的并联21CCCUQC 212121212

7、12111111CCCCCCCCCCQCQCQUUCQU第16页/共97页1.4 复杂电路的分析和计算复杂电路的分析和计算一、支路电流法以电路中各个支路的电流为未知量，对电路的运行参数进行求解。例题1：第17页/共97页1.4 复杂电路的分析和计算复杂电路的分析和计算二、节点电压法以电路中各个节点相对于参考节点的电压为未知量，对电路的运行参数进行求解。例题2：第18页/共97页1.4 复杂电路的分析和计算复杂电路的分析和计算三、戴维南定理（等效发电机原理）戴维南定理特别适合于在众多支路中，只需要求解其中一条支路电流的情况。它利用等效的原理，只保留被求的那条支路，而将其他支路等效为一台发电机（包

8、含一个电压源和一个内阻），然后用简单的欧姆定理就可以求出被求支路的电流。例题3：第19页/共97页1.4 复杂电路的分析和计算复杂电路的分析和计算四、叠加原理在线性电路中，若含有两个或两个以上的电源同时作用时，电路中任意支路的电流（或电压）等于各电源单独作用时在该支路上所产生的电流（或电压）的代数和。例题4：第20页/共97页第二章第二章电磁场理论电磁场理论1.磁铁的性质2.电流的磁场3.磁场的几个物理量4.磁场对通电导体的作用5.电磁感应6.铁磁物质的磁化7.自感、互感和涡流第21页/共97页2.1 铁磁的性质铁磁的性质磁铁就是具有磁性的磁体。能够长期保持磁性的磁体叫永久磁铁。能够被磁铁吸引

9、的物质称为铁磁物质。磁铁之所以能吸引铁磁物质，是由于磁铁的周围存在着具有磁力作用的磁场。磁场和电场一样，具有力和能的特性，因此，磁场也是一种特殊的物质。两块磁铁通过磁场相互作用，同性相斥，异性相吸。例如：指南针就是一个磁铁，其指南的一极称为南极（S），指北的一极称为北极（N）。这是因为地球本身就是一个巨大的磁铁，地球的磁北极在地理南极附近，地球的磁南极在地理北极附近。第22页/共97页2.1 铁磁的性质铁磁的性质为了直观地描述磁场，可以像电力线描述电场一样，用磁力线来描述磁场。磁力线的特点：1、磁铁的外部，磁力线从N极到S极，磁铁的内部，磁力线从S极到N极，从而构成一条闭合曲线；2、磁场的强弱

10、由磁力线的疏密来表示；3、磁力线不能相互交叉；4、空间某点磁场的方向就是磁力线上该点的切线方向。第23页/共97页2.2 电流的磁场电流的磁场通电导体的周围空间也存在磁场，这叫做电流的磁效应。磁铁的磁场也是由磁铁内部的分子电流产生的，而分子电流是由绕原子核旋转的电子和电子本身的自转所形成的。电流产生的磁场方向与电流的方向有关，二者之间的关系可以用右手螺旋定则确定。第24页/共97页2.2 电流的磁场电流的磁场通电线圈周围空间的磁场分布情况与条形磁铁周围空间的磁场相似。线圈中电流方向与周围空间的磁场方向之间的关系也符合右手螺旋定则。第25页/共97页2.3 磁场的几个物理量磁场的几个物理量1、磁

11、感应强度：表示磁场内各点的磁场强弱和方向的物理量。用符号B表示。磁感应强度是有方向的向量，其方向就是该点的磁场方向。磁感应强度的单位为特斯拉（简称特），用T表示。磁感应强度是一个矢量（即有大小和方向的量），它与产生该磁场的电流方向之间关系满足右手螺旋定则。2、磁通：在均匀磁场中，磁感应强度B与垂直于磁场方向的面积S的乘积，称为通过该面积的磁通量，用符合 表示。它是磁场中一个面上磁场情况的物理量。磁通不是向量，而是标量。磁通的单位是韦伯（简称韦），用Wb表示。 由=BS可知，磁感应强度为B=/S所以在数值上，磁感应强度B可以看成是与磁场方向相垂直的单位面积所通过的磁通量，故磁感应强度B可认为是该

12、面积中的磁通密度。BLIFILFBBS第26页/共97页2.3 磁场的几个物理量磁场的几个物理量3、导磁系数：又称为磁导率，表示物质导磁性能的物理量。所谓导磁性能好，指的是这类物质在外磁场的作用下能产生很大的附加磁场。磁导率可分为绝对磁导率和相对磁导率。绝对磁导率用符合u表示，简称磁导率，真空中的磁导率用符合u。表示；相对磁导率用符合ur表示。导磁系数的单位为亨/米（H/m）。亨（H）是电感单位。铁磁材料的相对导磁系数很高，且不是一个常数，而是随磁化程度变化的。4、磁场强度：表示磁场内各点磁场强弱和方向的辅助物理量。磁场中某点的磁感应强度与磁导率的比值，就是该点磁场强度，用符号H表示。磁场强度

13、只与电流的大小和导体的几何形状以及位置有关，而与物质的导磁性能无关。磁场强度的单位是安培/米（A/m）。070/104rmH相对导磁系数：真空中的导磁系数：BH 第27页/共97页2.4 磁场对通电导体的作用磁场对通电导体的作用在磁场中，通电导体将承受一个电磁力的作用，电磁力的方向与电流的方向和磁场的方向有关。三者的关系可以用左手定则来确定，即伸开左手，让磁力线从手心穿过，四指指向电流的方向，这时，拇指所指的方向就是电磁力的方向。左手定则又叫做电动机定则。第28页/共97页2.5 电磁感应电磁感应变化的磁场在导体中产生电动势的现象，叫做电磁感应。由电磁感应产生的电动势叫做感应电动势。由感应电动

14、势在闭合回路中引起的电流叫做感应电流。一、直导体中的感应电动势直导体作切割磁力线运动，导体内的电荷受电磁力的作用而分离，从而产生感应电动势。感应电动势的大小与磁场的磁感应强度、导体在磁场中的有效长度和导体的运动速度成正比。BLve 式中：B磁感应强度，T； L导体有效长度，m； v导体运动速度，m/s； e感应电动势，V。第29页/共97页2.5 电磁感应电磁感应感应电动势的方向可由右手定则确定。即伸出右手，让磁力线垂直穿过手心，拇指指向导体运动方向，则四指所指的方向就是感应电动势的方向。右手定则也叫做发电机定则。第30页/共97页2.5 电磁感应电磁感应二、线圈中的感应电动势线圈中磁通的变化

15、，将会在线圈两端产生感应电动势。法拉第电磁感应定律：线圈中感应电动势的大小与穿过线圈的磁通变化率和线圈的匝数成正比。楞次定律：当穿过线圈的磁通变化时，感应电动势的方向总是企图使它的感应电流所产生的磁通阻止原有磁通的变化。以右手螺旋关系确定感应电动势和穿过回路的磁通的参考方向，则在任何情况下，线圈中的感应电动势等于磁通变化率的负值。dtddtdNe第31页/共97页2.6 铁磁物质的磁化铁磁物质的磁化在外磁场的作用下，铁磁物质会产生与外磁场方向一致的很强的附加磁场，这种现象叫做铁磁物质的磁化。一、磁化原因铁磁物质的磁化是由于它特殊的内部结构。第32页/共97页2.6 铁磁物质的磁化铁磁物质的磁化

16、二、磁化曲线铁磁物质的导磁系数不是一个常数，是随磁化程度变化的，即铁磁物质的B和H之间不是线性关系。为了了解铁磁物质的磁性能，通过试验的方法测出各种铁磁物质的B和H之间的关系，并画成曲线，这就是铁磁物质的磁化曲线。第33页/共97页2.6 铁磁物质的磁化铁磁物质的磁化起始磁化曲线反映了铁磁物质在外磁场H由零逐渐增加时的磁化过程。1、oa段接近于直线，B和H成正比，B随H的增加而迅速增加；2、ab段叫做磁化曲线的膝部，B随H的增加而缓慢增加；3、b点以后，当H值增加时，B值几乎不变，铁磁物质达到饱和状态。第34页/共97页2.6 铁磁物质的磁化铁磁物质的磁化三、磁滞回线当铁芯线圈中通交变电流时，

17、铁芯就受到交变得磁化，铁磁物质表现出磁滞性，此时绘制出闭合的BH曲线，称为磁滞回线。铁磁物质在交变磁化时，磁畴来回转动，相互摩擦而造成发热损失，这种损失叫磁滞损失。磁滞回线所围的面积越大，磁滞损失就越大，反之亦然。第35页/共97页2.7 自感、互感和涡流自感、互感和涡流一、自感由于线圈本身电流的变化而引起感应电动势的现象叫做自感现象。由自感现象而产生的感应电动势叫做自感电动势。在线性电路中，线圈的自感磁链和电流成正比，线圈的自感磁链与电流的比值叫做自感系数，简称自感，也叫电感，用L表示。L的数值与线圈的匝数、形状和大小有关。dtddtdNeLLLiLLdtdiLeL第36页/共97页2.7

18、自感、互感和涡流自感、互感和涡流二、互感由于一个线圈电流的变化，使另一个线圈产生感应电动势的现象叫做互感现象。由互感现象而产生的感应电动势叫做互感电动势。在线性电路中，线圈2的互感磁链和线圈1中的电流成正比，它们的比值叫做互感系数，简称互感，用M表示。M的数值除了与线圈的匝数、形状、大小和介质种类有关以外，还和线圈的相对位置有关。dtddtdNeM12122221112iiMdtdiMeM1第37页/共97页2.7 自感、互感和涡流自感、互感和涡流三、涡流当整块导体在磁场中运动或者将它放在变化的磁场中，导体内便产生感应电动势，从而在整个导体内形成自成回路的环形电流，这种环形电流叫做涡流。涡流会

19、使电气设备中的铁芯发热，消耗电功率，造成涡流损失，同时，涡流还会使磁场削弱，降低设备的利用率。减少涡流的方法是采用很薄的硅钢片或其他更优越的导磁材料叠加成铁芯，每片硅钢片之间再涂上绝缘物，使涡流被限制在很小的范围内，且硅钢具有较大的电阻率，从而使涡流大为减少。第38页/共97页第三章第三章单相交流电路单相交流电路1.正弦交流电的三要素2.交流电的有效值3.交流电的平均值4.正弦交流电的向量表示法5.交流电路中的电阻元件6.交流电路中的纯电感元件7.交流电路中的纯电容元件8.RLC串联电路的分析与计算9.线圈与电容并联电路10. 电路的谐振第39页/共97页3.1 正弦交流电的三要素正弦交流电的

20、三要素一、正弦交流电的产生大小和方向都随时间作周期变化的电流，叫做周期电流；在一个周期内，平均值等于零的周期电流，叫做交变电流，也称交流；按正弦规律变化的交流，叫做正弦交流。要得到正弦交流，就必须有正弦电动势作用在电路上，在电力系统中，这个正弦电动势是由交流发电机产生的。假设在 t = 0 时，发电机的定子和转子的轴线相差 角，则考虑到交流电动势随时间的变化，则sinsinsinmmmELvBBLveBBtEemsin第40页/共97页3.1 正弦交流电的三要素正弦交流电的三要素二、正弦交流电的三要素1、最大值（Em）：又称幅值 ，是瞬时值中最大的值；2、角频率（）：表示正弦量相位角的变化速度

21、，即一秒钟内发电机的转子旋转多少电角度，单位是弧度/秒（rad/s）；3、初相位（）：表示 t = 0 时正弦量的相位角，它确定了正弦量在 t = 0 时的瞬时值（即初始值）。tEemsinf2第41页/共97页3.2 交流电的有效值交流电的有效值交流电的瞬时值是随时间变化的，最大值实际上是瞬时值中最大的一个，我们用有效值来衡量交流电的大小或做功的能力。有效值的定义：在阻值相同的两个电阻元件中，分别通入直流电流 I 和交流电流 i ，如果在相同的时间里，这两个电流所产生的热量相同，则交流电流 i 的有效值就等于直流电流的大小。TdtiTI0212mEE 2mII 我们平常所说的交流电流、电压和

22、电动势的数值，指的都是有效值，测量表计所显示的数值也都是用有效值表示。正弦交流电有效值和最大值的关系：第42页/共97页3.3 交流电的平均值交流电的平均值交流电是周期电流，即一个周期内的平均值等于零，工程中所说的交流电的平均值，是指交流电半波的平均值。正弦交流电的平均值与有效值的关系：202TavidtTI9 . 022mmavIIII第43页/共97页3.4 正弦交流电的向量表示法正弦交流电的向量表示法一、向量表示法一个正弦量可以用一个旋转的向量表示。从某一时刻开始，旋转向量以等角速度不断旋转，那么，旋转向量在 y 轴上的投影对应一条正弦曲线。第44页/共97页3.4 正弦交流电的向量表示

23、法正弦交流电的向量表示法当所有向量都以相同的角速度旋转时，向量之间相对静止，可将旋转向量改成用静止向量表示，只要最大值和初相位就可以表示一个正弦量。实用计算时，通常用有效值表示正弦量，向量的长度一般等于正弦量的有效值，这时它在 y 轴上的投影不再表示正弦量的瞬时值。必须指出，这里所说的向量与空间向量有本质区别。空间向量既有大小，又有方向，这里所说的向量的长度和与 x 轴的夹角分别代表正弦量的有效值和初相位，正弦量本身是标量，而不是向量，只不过是用向量这个工具表示正弦量而已。第45页/共97页3.4 正弦交流电的向量表示法正弦交流电的向量表示法二、复数表示法数学上，用复数表示平面上的任意一点，而

24、零点指向这一点的连线就是一个向量。一个静止向量可以用一个复数表示，那么，正弦量也就可以用一个复数表示。由此可见，正弦量的之间的四则运算可以采用复数的运算方法。IIjIIjIIIyxsincos第46页/共97页3.5 交流电路中的电阻元件交流电路中的电阻元件假设交流电压 u 和交流电流 i 的参考方向一致，则因此，电压与电流满足欧姆定律，且两者相位相同。电阻元件的功率关系：通常，各电气设备上所标的功率就是指平均功率，也就是有功功率。iRu RIURURIUIdtpTPtUIUItIUuipTmm220212cossin平均功率瞬时功率第47页/共97页3.6 交流电路中的纯电感元件交流电路中的

25、纯电感元件一、电压与电流的关系根据电磁感应原理，当线圈中通以交流电时，线圈中将会产生阻碍线圈电流变化的自感电动势，假设则转换成向量表示：其中感抗 ，它只是线圈上电压和电流的有效值之比，而不是瞬时值之比。由此可见，线圈上的电压在相位上超前电流90。tIimLLsin2sinsintLIdttIdLdtdiLumLmLLLLLLLLjXILjILIU2fLLXL2第48页/共97页3.6 交流电路中的纯电感元件交流电路中的纯电感元件二、功率关系无功功率等于瞬时功率中去除有功功率后剩余功率的最大值，它表示能量交换的能力。LLLLLLLTLLLLXUXIIUQpdtTPtIUiup220012sin无

26、功功率：平均功率：瞬时功率：第49页/共97页3.7 交流电路中的纯电容元件交流电路中的纯电容元件一、电压与电流的关系根据电流的定义和电容器所带电荷量 得假设则转换成向量表示：其中感抗 ，它只是线圈上电压和电流的有效值之比，而不是瞬时值之比。由此可见，线圈上的电压在相位上滞后电流90。CCuQ dtduCdtdQiCCtUumCCsin2sinsintCUdttUdCdtduCimCmCCCCCCCCjXICjICIU121fCCXC211第50页/共97页3.7 交流电路中的纯电容元件交流电路中的纯电容元件二、功率关系无功功率等于瞬时功率中去除有功功率后剩余功率的最大值，它表示能量交换的能力

27、。CCCCCCCTCCCCXUXIIUQpdtTPtIUiup220012sin无功功率：平均功率：瞬时功率：第51页/共97页3.8 RLC串联电路的分析与计算串联电路的分析与计算一、电压和电流的关系CLCLCLRXXjRIjXIjXIRIUUUURXXRXXXRZXXjRZCLCLCL1122tantan第52页/共97页3.8 RLC串联电路的分析与计算串联电路的分析与计算1、当XLXC时，为正值，总电压超前电流角，电路呈感性；2、当XLXC时，为零，总电压与电流同相位，电路呈纯电阻性；3、当XLXC时，总电压电流，电路呈；当XL=XC时，总电压与电流，电路呈；当XLXC时，总电压电流，

28、电路呈。答案：超前，感性，同相位，纯电阻性，滞后，容性第81页/共97页练练 习习6、功率因数是用电设备的一个重要技术指标。一般负载的功率因数在0.70.9之间，有时会更低，功率因数低对系统运行有不利影响，常用的方法提高用户的功率因数。答案：并联电容器第82页/共97页练练 习习7、只要有( )存在，其周围必然有磁场。(A)电压；(B)电流；(C)电阻；(D)电容。答案：B第83页/共97页练练 习习8、导线切割磁力线运动时，导线中会产生( )。(A)感应电动势；(B)感应电流；(C)磁力线；(D)感应磁场。答案：A第84页/共97页练练 习习9、把长度一定的导线的直径减为原来的一半，其电阻值

29、为原来( )。(A)2倍；(B)1/2倍；(C)4倍；(D)1/4倍。答案：C第85页/共97页练练 习习10、按正弦规律变化的交流电的三个要素是( )。(A)电压值、电流值、频率；(B)最大值、角频率、相位；(C)最大值、角频率、初相角；(D)有效值、频率、相位。答案：C第86页/共97页练练 习习11、将一个100W的白炽灯泡分别接入220V交流电源上或220V直流电源上，灯泡的亮度( )。(A)前者比后者亮；(B)一样亮；(C)后者比前者亮；(D)不能确定。答案：B第87页/共97页练练 习习12、三相对称负载的功率 ，其中 角是( )的相位角。(A)线电压与线电流之间；(B)相电压与对

30、应相电流之间；(C)线电压与相电流之间；(D)相电压与线电流之间。答案：Bcos3UIP 第88页/共97页练练 习习13、线圈中自感电动势的方向是( )。(A)与原电流方向相反；(B)与原电流方向相同；(C)阻止原磁通的变化；(D)加强原磁通的变化。答案：C第89页/共97页练练 习习14、电场是一种殊特物质。( )答案： 第90页/共97页练练 习习15、载流导体在磁场中要受到力的作用。( )答案： 第91页/共97页练练 习习16、在电路中只要没有电流通过，就一定没有电压。( )答案： 第92页/共97页练练 习习17、三相四线制中的中性线也应装设熔断器。( )答案： 第93页/共97页练练 习习18、磁力线是在磁体的外部，由N极到S极，而在磁体的内部，由S极到N极的闭合曲线。( )答案： 第94页/共97页练练 习习19、根据电功率P=I2R可知，在并联电路中各电阻消耗的电功率与它的电阻值成正比。( )答案： 第95页/共97页练练 习习20、电位是相对的，离开参考点谈电位没有意义。( )答案： 第96页/共97页感谢您的观看！第97页/共97页