特种作业人员培训(电工基础).ppt

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1、电工基础主讲：技术培训中心特种作业人员技术培训电电 工工 基基 础础 知知 识识第一节第一节第一节第一节 直流电路直流电路直流电路直流电路第四节第四节第四节第四节 三项交流电路三项交流电路三项交流电路三项交流电路第三节第三节第三节第三节 单项交流电路单项交流电路单项交流电路单项交流电路第二节第二节第二节第二节 电磁感应和磁路电磁感应和磁路电磁感应和磁路电磁感应和磁路第五节第五节第五节第五节 触电危害与急救触电危害与急救触电危害与急救触电危害与急救第一节第一节 直直 流流 电电 路路 电路中的基本物理量电路中的基本物理量 电路的相关定律电路的相关定律 电路和电路模型电路和电路模型(电路图电路图)

2、电路和电路模型电路和电路模型(电路图电路图)一、电路的基本概况一、电路的基本概况1、什么是电路、什么是电路电路是电流所流经的路径,它是由一些电气设备和元器件按一定方式连接而成的。2、电路的基本组成、电路的基本组成电路的基本组成包括以下四个部分：（4）联接导线：将电器设备和元器件按一定方式联接起来(如各种铜、铝电缆线等)。图图1-1 简单电路简单电路（1）电源(供能元件)：为电路提供电能的设备和器件(如电池、发电机等)。（2）负载(耗能元件)：使用(消耗)电能的设备和器件(如灯泡等用电设备)。(3）控制器件：控制电路工作状态的器件或设备(如开关、熔断器等)4 4、电路的作用、电路的作用：（2）实

3、现信号的传递与处理。(1)通路(闭路)：电源与负载接通，电路中有电流通过，电气设备或元器件获得一定的电压和电功率，进行能量转换。3、电路的状态、电路的状态(2)开路(断路)：电路中没有电流通过，又称为空载状态。(3)短路(捷路)：电源两端的导线直接相连接，输出电流过大对电源来说属于严重过载，如没有保护措施，电源或电器会被烧毁或发生火灾，所以通常要在电路或电气设备中安装熔断器、保险丝等保险装置，以避免发生短路时出现不良后果。（1）实现能量的传输、分配和转换.（3）信息的存储。例如：手电筒电路例如：手电筒电路电电源源中间环节中间环节负载负载电源：电源：其它形式的能量（信号其它形式的能量（信号）电能

4、电能（电信号）（电信号）负载：负载：电能（电信号）电能（电信号）其它形式的能量（信号其它形式的能量（信号）*一般不希望中间环节产生能量或一般不希望中间环节产生能量或 信号的转换信号的转换二、电路图二、电路图1、什么是电路图、什么是电路图在实际工作中，为便于分析、研究电路，通常将电路的实际元件用用图形符号便是在电路图中。图1-2所示的手电筒电路电路图也称为电路原理图电路图也称为电路原理图支路支路：只有两个端点与电路其他部分相连的无分支电路，如：只有两个端点与电路其他部分相连的无分支电路，如图图1-3电路中的电路中的ED、AB、FC均为支路，该电路的支路数目均为支路，该电路的支路数目为为b=3。节

5、点：节点：将将3条以上的连接点称为节点，如图条以上的连接点称为节点，如图1-3电路的节点电路的节点为为A、B两点，该电路的节点数目为两点，该电路的节点数目为n=2。回路：回路：在电路中由支路组成的任一闭合路径，如图在电路中由支路组成的任一闭合路径，如图1-3电路电路中的中的CDEFC、AFCBA、EABDE路径均为回路，该电路的路径均为回路，该电路的回路数目为回路数目为l=3。图1-2手电筒电路原理图RUSS2、常用电路名词、常用电路名词 网孔：网孔：不含有分支的闭合回路。如图不含有分支的闭合回路。如图1-3电路中的电路中的AFCBA、EABDE回路均为网孔，该电路的网孔数目为回路均为网孔，该

6、电路的网孔数目为m=2。支路支路：ab、ad、.（共共6条条）回路回路：abda、bcdb、.（共共7个个）节点节点：a、b、.(共共4个个）I3E4E3_+R3R6+R4R5R1R2abcdI1I2I5I6I4-网孔网孔：abda、bcdb、adca（共共3个个）3、常用的电路元件符号、常用的电路元件符号电阻电阻电容电容开关开关电感电感电流表电流表A电灯电灯电压表电压表V熔断器熔断器接地接地或或手电筒的电路图手电筒的电路图RUS电电源源中间环节中间环节负载负载 电路模型只反映实际电路的作用及其相互电路模型只反映实际电路的作用及其相互的连接方式，不反映实际电路的内部结构、几的连接方式，不反映实

7、际电路的内部结构、几何形状及相互位置。何形状及相互位置。返回返回S 电路中的基本物理量电路中的基本物理量一、电场、电场强度一、电场、电场强度1、电场：、电场：电场存在于带电体周围。能对位于该电场中的电荷产生作用电场力。电场力的大小与电场的强弱有关，也与带电体所带的电荷量多少有关2、电场强度、电场强度电场强度是衡量电场强弱的一个物理量，既有大小又有方向E=式中 E 电场强度，电场强度，N/C F 电荷所受的电场力电荷所受的电场力，N Q 正电荷的电量，正电荷的电量，C电场中任意一点的电场强度，在数值上等于放在该点的单位正电荷所受电场力的大小，其方向是正电荷受力的方向。二、电流和电压二、电流和电压

8、1、电流的基本概念电流的基本概念 金属导体中的自由电子是运动的，并且是无序的运动，当存在外电场金属导体中的自由电子是运动的，并且是无序的运动，当存在外电场时，金属导体中的自由电子在电场力作用下定向移动，这就形成了电流。时，金属导体中的自由电子在电场力作用下定向移动，这就形成了电流。因此说电路中电荷沿着导体有规律的定向运动形成电流。因此说电路中电荷沿着导体有规律的定向运动形成电流。产生电流必须具备两个条件：产生电流必须具备两个条件：第一，导体内要有作定向移动的自由电荷，这是形成电流的内因；第一，导体内要有作定向移动的自由电荷，这是形成电流的内因；第二，要有使自由电荷作定向移动的电场，这是形成电流

9、的外因。第二，要有使自由电荷作定向移动的电场，这是形成电流的外因。其方向规定为正电荷流动的方向(或负电荷流动的反方向)其大小等于在单位时间内通过导体横截面的电量，称为电流强度(简称电流)，用符号 I 表示。I=式中 Q 通过导体截面的电量，通过导体截面的电量，C t 通过电量所用的时间通过电量所用的时间，St 为时间间隔，时间的国际单位制为秒(s)电量 Q 的国际单位制为库仑(C)电流I 的国际单位制为安培(A)电流的实用单位有千安（kA）、毫安mA、微安A、它们与安培的换算关系为1mA=A 1A=mA 1 kA=A电流的大小及方向均随时间变化电流的大小及方向都不随时间变化电流分为电流分为直流

10、电流和交流电流两种 直流电流中电流的大小随时间变化，而方向不随时间变化的称为脉动直流电流，如：正弦波脉动直流，三角波脉动直流，矩形波脉动直流等。下图是电流的几种类型。2、电压的基本概念电压的基本概念 电场力把单位电荷由高电位点移到低电位点所做的功叫这两点间的电压，电压也是指电场中某两点之间的电位差。U=式中 U 电压，电压，V W 电荷所做的功，电荷所做的功，J Q 电荷量，电荷量，C常用的单位还有毫伏(mV)、微伏(V)、千伏(kV)等，它们与伏特的换算关系为电压的国际单位制为伏特(V)1mV=V1V=mV 1 kV=V电压就是电压降；电压的方向规定为从高电位指向低电位的方。如果电压的大小及

11、方向随时间变化，则称为变动电压。对电路分析来说，一种最为重要的变动电压是正弦交流电压(简称交流电压)，其大小及方向均随时间按正弦规律作周期性变化。交流电压的瞬时值要用小写字母u或u(t)表示。如果电压的大小及方向都不随时间变化，则称之为稳恒电压或恒定电压，简称为直流电压，用大写字母U表示。直流电压交流电压 电压不但有大小，而且是有方向的。电压总是对电路中的两点而言的，如果正电荷从a点移动到b点是释放能量，则a点为高电位，b点为低电位。规定电压的实际方向是由高电位指向低电位的方向。电压方向可以用箭头来表示，也可以用双下标表示，双下标中前一个字母代表正电荷运动的起点，后一个字母代表正电荷运动的终点

12、，电压的方向则由起点指向终点。还可以用“+”、“-”符号来表示电压的方向。电压方向的三种表示三、电阻三、电阻电阻元件是对电流呈现阻碍作用的耗能元件，例如灯泡、电热炉等电器。电阻元件的电阻值大小一般与温度有关，衡量电阻受温度影响大小的物理量是温度系数，(1)电阻的基本概念电阻的基本概念 电阻元件的电阻值大小一般与温度有关，衡量电阻受温度影响大小的物理量是温度系数，其定义为温度每升高1时电阻值发生变化的百分数。（a）碳膜电阻 （b）金属膜电阻 （c）线绕电阻(2)电阻的串联电路电阻的串联电路将两个以上的电阻，依次首位相联，使各电阻通过同一电流，这种连接方式叫做电阻的串联。定义：定义：图1-三个电阻

13、串联电路IU+R1R2R3U1U2U3串联电路的总电压等于各电阻上串联电路的总电压等于各电阻上电压降之和电压降之和U1IR1U2IR2U3IR3作用：作用：（1）串联电路可起到限流作用串联电路可起到限流作用（2）串联电路可以起到分压作用串联电路可以起到分压作用（3）串联电路可起到开关作用串联电路可起到开关作用U3IR3串联电路中各个电阻两端的电压与各个电阻的阻值成正比，电阻越大分配的电压越大，电阻越小分配的电压也越小。(3)电阻的并联电路电阻的并联电路I1U+R1R2R3I2I3图1-三个电阻并联电路将若干个电阻的一端共同连接在电路的一点上，把它们的另一端共同连接在电路的另一点上，这种连接方式

14、叫做电阻的并联连接，如图（a）所示，图（b）为其等效电路。并联电路中电路的总电流等于通过各并联电阻的分电流之和。(3)电阻的混联电路电阻的混联电路+R1R2R3图1-三个电阻混联电路R4在电阻电路中，既有电阻的串联关系又有电阻的并联关系，称为电阻混联。对混联电路的分析和计算大体上可分为以下几个步骤：(1)将混联电阻分解成若干个电阻的串联、并联，根据串并联的特点进行计算，分别求出它们的等效电阻。(2)用求出的等效电阻取代电路中的串、并联电阻，得到混联电路的等效电路。(3)若等效电路中仍是混联电路，继续按照步骤（2）化简，得到不含支路的等效电路。(4)根据欧姆定律、串联电路、并联电路的特点列方程进

15、行计算。1、电功率：就是单位时间内电场力所做的功、电功率：就是单位时间内电场力所做的功四、电路功率四、电路功率如图，如图，R为一个电阻，它两端的电为一个电阻，它两端的电压是压是U，通过的电流是，通过的电流是I，单位时间，单位时间内电场力在电阻上做的功应为电压内电场力在电阻上做的功应为电压与电流的乘积，即与电流的乘积，即P=UI=I R=U G22R2U式中 P 电功率，电功率，W G 电导，电导，S电功率的换算关系为电功率的换算关系为+URIAB363-31KW=10 W1MW=10 KW=10 W1mW=10 W例题：一只220V、100W的灯泡，当接到电压为220V的电源上时，通过灯泡的电

16、流为多大？灯泡的电阻是多少？解解:I=100 200P U0.455(A)R=220 0.455 484()U P2U I2、电能：就是用来表示电场力在一段时间内所做的功。、电能：就是用来表示电场力在一段时间内所做的功。电动机、电灯的功率只表示它工作能力的大小，而电动机、电灯的功率只表示它工作能力的大小，而它们所完成的工作量，不仅决定于其功率的大小，它们所完成的工作量，不仅决定于其功率的大小，还与它们工作的时间长短有关还与它们工作的时间长短有关W=P t式中 P 功率，功率，KW t 时间，时间，S W 电能，电能，kw h例题：一台10 kw电炉，每天工作8h，求一个月30天要用电多少千瓦时

17、？解解:电炉每天用电为电炉每天用电为 W1=P t1=10 8=80（）电炉每天用电为电炉每天用电为 W=30W1=30 80=2400（）实际上实际上1 就是平时所说的就是平时所说的 1 度电度电kw hkw hkw h 电能和电功率是两个不同的概念，两电能和电功率是两个不同的概念，两者既有联系又有区别。电能是指一段时者既有联系又有区别。电能是指一段时间内电流所做的功，或者说一段时间内间内电流所做的功，或者说一段时间内负载消耗的能量；电功率是指单位时间负载消耗的能量；电功率是指单位时间内电流所做的功，或者说是指单位时间内电流所做的功，或者说是指单位时间内负载消耗的电能。电功率用瓦特表测内负载

18、消耗的电能。电功率用瓦特表测量，电能用瓦时表（即电能表）来计算。量，电能用瓦时表（即电能表）来计算。电能和电功率常用的单位分别是千瓦小电能和电功率常用的单位分别是千瓦小时和瓦。时和瓦。注意注意！电路的相关定律电路的相关定律 一、欧姆定律一、欧姆定律反映电阻元件两端的电压通过该元件的电流同电阻三者关系的定律电路见图1-4，表达式为I=式中 I 电流，电流，A U 电压，电压，V R 电阻，电阻，IRU+-图1-4 欧姆定律电路由上式可知，通过电阻元件的电流与电阻由上式可知，通过电阻元件的电流与电阻两端的电压成正比，而与电阻成反比。两端的电压成正比，而与电阻成反比。例题：例题：一盏一盏100W、2

19、20V的电灯，灯泡的电阻是的电灯，灯泡的电阻是 484，当电源电压为，当电源电压为220V时，求通过灯泡时，求通过灯泡 的电流的电流解：已知电灯的电压和电阻，通过灯泡的电流为：解：已知电灯的电压和电阻，通过灯泡的电流为：I=0.455（A）由欧姆定律可知，电阻有电流通过时，两端必有电压，通常导线都是有电阻的，当用导线传输电流时，就产生电压，输电线路上的电压降低的数值叫做电压损失。电阻两端的电压方向是由高电位指向低电位，并且电位是逐点降落的，因而通常把电阻两端的电压称为“电压降”或“压降”。二、基尔霍夫定律二、基尔霍夫定律(1)基尔霍夫电流定律基尔霍夫电流定律基尔霍夫电流定律也叫做基尔霍夫基尔霍

20、夫电流定律也叫做基尔霍夫第一定律它确定了电路中任一节点第一定律它确定了电路中任一节点所连的各支路电流之间的关系。所连的各支路电流之间的关系。基尔霍夫电流定律指出：对于电路中的任一节点，流入节点基尔霍夫电流定律指出：对于电路中的任一节点，流入节点的电流之和比等于流出该节点的电流之和的电流之和比等于流出该节点的电流之和如图如图1-5 电路中，对于节点电路中，对于节点A，I1、I2 是流入节点的，是流入节点的，而而I3 是由节点流出的。由基尔霍夫电流定律可将三个是由节点流出的。由基尔霍夫电流定律可将三个电流之间的关系表示为：电流之间的关系表示为：I1 +I2 =I3R2A图图1-5+-R1R3I1I

21、2I3U2U1如果将上式如果将上式 I3 移到左边可得：移到左边可得：I1 +I2 -I3 =0即流入（或流出）电路任一节点的各电流的代数和等于零即流入（或流出）电路任一节点的各电流的代数和等于零符号符号表示表示“代数和代数和”I0例题：如图例题：如图 1-6 所示，已知所示，已知 I1 为为1A，I2 为为2A，I3 为为1A，试求电源发出的总电流试求电源发出的总电流 I。图图1-6+-II2I3I1解：根据基尔霍夫定律列出电流的方程式解：根据基尔霍夫定律列出电流的方程式：I-I1 -I2 -I3=0I=I1 +I2 +I3 =1+2+1 =4 (A)即电源输出的电流为即电源输出的电流为4A

22、在使用电流定律时，必须注意：在使用电流定律时，必须注意：(1)对于含有对于含有n个节点的电路，只能列出个节点的电路，只能列出(n 1)个独立的电流方程。个独立的电流方程。(2)列节点电流方程时，只需考虑电流的参考方向，然后再带入电流的数值。列节点电流方程时，只需考虑电流的参考方向，然后再带入电流的数值。(2)基尔霍夫电压定律基尔霍夫电压定律基尔霍夫电压定律也叫做基尔霍夫第二定律，它确基尔霍夫电压定律也叫做基尔霍夫第二定律，它确定了电路任一回路中各部分电压之间的相互关系。定了电路任一回路中各部分电压之间的相互关系。基尔霍夫电压定律指出：对任一回路，沿任一方向绕行一周，各基尔霍夫电压定律指出：对任

23、一回路，沿任一方向绕行一周，各电源电势的代数和等于各电阻电压降的代数和。电源电势的代数和等于各电阻电压降的代数和。E IR 或或 E U+-+-绕行绕行如图如图1-7 所示，如沿顺势正方向绕行，由基尔霍夫电所示，如沿顺势正方向绕行，由基尔霍夫电压定律可列出该回路的电压方程：压定律可列出该回路的电压方程：E1-E2 =IR1+IR2在应用基尔霍夫电压定律时应注意，先选定绕行方向，回路中在应用基尔霍夫电压定律时应注意，先选定绕行方向，回路中凡是绕行方向相同的电势或电流取正号，反之取符号，电势方凡是绕行方向相同的电势或电流取正号，反之取符号，电势方向从负到正。向从负到正。例题：如图例题：如图 1-8

24、 所示电路图中，已知电源电势所示电路图中，已知电源电势 E1、E2和和各电阻各电阻R1、R2、R3、R4，求回路中的电流，求回路中的电流 I。图图1-8+-IR3解：此电路为一无分支的回路，故利用基尔霍解：此电路为一无分支的回路，故利用基尔霍夫电压定律，按顺时针方向绕行列回路方程为：夫电压定律，按顺时针方向绕行列回路方程为：E1 E2=IR1+IR2+IR3+IR4 =I(R1+R2+R3+R4)则则+-R2R1R4E2E1I =E1 E2R1+R2+R3+R4可见，利用基尔霍夫电压定律即可求解回路上的电压和电流。可见，利用基尔霍夫电压定律即可求解回路上的电压和电流。基尔霍夫电压定律是电路理论

25、的基本定律，在用用基尔霍夫定律是必须注意电流、基尔霍夫电压定律是电路理论的基本定律，在用用基尔霍夫定律是必须注意电流、电压、电势的方向与所选定的绕行方向关系。电压、电势的方向与所选定的绕行方向关系。三、三、焦耳-楞次定律 在我们的日常生活中，电炉、电饭锅、电热毯、电暖器等家用电器是必不可少的。可是，你注意到没有，它们都有一个共同的特点，就是通电后能够发热。那么，电和热之间有什么关系呢？这就是电流的热效应。电源通过导体使导体内自由电子在电场力作用下定向运动，不断与原子发生碰撞而产生热量，并使导体温度升高，电能转化为热量，这种现象叫做电流的热效应，其原因是导体有电阻。I 通过导体的直流电流或交流电

26、流的有 效值，单位为AR 导体的电阻值，单位为。T 通过导体电流持续的时间，单位为sQ 电阻上产生的热量，单位为J2Q=I Rt 英国物理学家焦耳和俄国科学家楞次各自做了大量的实验，证明了电流的这种热效应现象，称为焦耳楞次定律。它的内容是：电流流过导体产生的热量Q(焦尔热)与电流I的平方成正比，与导体的电阻R成正比，与通电时间t成正比。表示如下：焦耳定律只适用于纯电阻电路，如电炉等，此时电流所做的功W将全部转变成热量Q，即QW。如图电阻通过电流后所产生的热量与电流的平方、电阻及通电的时间成正比。电流的热效应有广泛的应用，如电炉、电烙铁、电烘箱等电热设电流的热效应有广泛的应用，如电炉、电烙铁、电

27、烘箱等电热设备就是利用电流的热效应来产生足够的热量；白炽灯则是通过使钨丝备就是利用电流的热效应来产生足够的热量；白炽灯则是通过使钨丝发热到白炽状态而发光。发热到白炽状态而发光。例题：一个电热器接在电压为220V电源上，通过电热器的电流为5A，求通电1h所产生的热量。解:电热器产生的热量为2Q=I Rt=UIT =22056060 =3960000(J)第二节第二节 电磁感应和磁路电磁感应和磁路电流的磁效应电流的磁效应 磁场的主要物理量磁场的主要物理量 磁场对电流的作用力磁场对电流的作用力 磁路 电流的磁效应电流的磁效应1磁体：磁体周围存在的一种特殊的物质叫磁场。磁体间的相互作用力是通过磁场传送

28、的。磁体间的相互作用力称为磁场力，同名磁极相互排斥，异名磁极相互吸引。2磁场的性质：磁场具有力的性质和能量性质。3匀强磁场匀强磁场在磁场中某一区域，若磁场的大小方向都相同，这部分磁场称为匀强磁场。匀强磁场的磁感线是一系列疏密均匀、相互平行的直线。地理北极地理北极地理南极地理南极SN匀强磁场匀强磁场电流的磁效应电流的磁效应（1）定义：在磁场中画一系列曲线，使曲线上每一点的切线方向都与该点的磁场方向相同，这些曲线称为磁感线。如图5-1所示4、磁感线磁感线图5-2所示条形磁铁的磁感线图5-1 磁感线2）特点特点磁感线的切线方向表示磁场方向，其疏密程度表示磁场的强弱。磁感线是闭合曲线，在磁体外部，磁感

29、线由N极出来，绕到S极；在磁体内部，磁感线的方向由S极指向N极。任意两条磁感线不相交。说明：磁感线是为研究问题方便人为引入的假想曲线，实际上并不存在。图5-2所示为条形磁铁的磁感线的形状。1、磁场方向：在磁场中某点放一个可自由转动的小磁针，它N极所指的方向即为该点的磁场方向。二电流的磁场方向2、判定磁场方向的右旋定则右手螺旋定则又称为安培定则右手螺旋定则又称为安培定则（1）通电直导线磁场方向：用右手握住导线，让拇指指向电流方向（由高电位到低电位），四指所指的方向就是磁感线的环绕方向。通电直导线磁场方向（2）电流通过线圈：将右手大拇指伸直，四指沿着电流方向握住线圈，则大拇指所指方向就是线圈内部的

30、磁场方向。电流通过线圈3 3、判定通电导体受力左手定则、判定通电导体受力左手定则左手定则左手定则1、用左手定则可以判断通电导体在磁场中的受力的方向平伸左手掌心迎着磁力线，也就是让磁力线垂直穿过掌心，伸直的四指与导线中的电流方向一致，则与四指成直角的大拇指所指的方向就是导体受力的方向，如图所示。2、电磁力的大小与磁场的强弱、电流的大小和方向、通电导体的有效长度有关。可用下式表示：F=IBLsinF=IBLsin B式中 F 导体在磁场中所受到的电磁力，N I 通过导体的电流，A B 磁感应强度，T L 导体的有效长度，m 截流导体与磁力线之间的夹角，（)+-NS把一段通电直导线放在磁场中，当导把

31、一段通电直导线放在磁场中，当导线与磁场方向线与磁场方向垂直垂直时，导线所受的时，导线所受的安安培力最大培力最大；当直导线与磁场方向；当直导线与磁场方向平行平行的时候，导线受到的安培力的时候，导线受到的安培力等于零等于零，当导线方向与磁场方向斜交时，所受当导线方向与磁场方向斜交时，所受的安培力介于的安培力介于最大值和最小值最大值和最小值之间。之间。磁场的主要物理量磁场的主要物理量一、自感一、自感挡线圈中的电流变化时，线圈本身就产生了感应电动势，这个电动势总是阻碍线圈中电流的变化。这种由于线圈本身电流发生变化而产生电磁感应的现象叫自感现象，简称自感。在自感现象中产生的感应电动势，叫自感电动势 1结

32、构结构日光灯主要由灯管、镇流器和起动器组成。镇流器是一个带铁心的线圈，起动器的结构如图6-4所示。起动器是一个充有氖气的小玻璃泡，里面装有两个电极，一个固定不动的静触片和一个用双金属片制成的U形触片。灯管内充有稀薄的水银蒸汽，当水银蒸汽导电时，就发出紫外线，使涂在管壁上的荧光粉发出柔和的光。由于激发水银蒸汽导电所需的电压比220 V的电源电压高得多，因此日光灯在开始点亮之前需要一个高出电源电压很多的瞬时电压。在日光灯正常发光时，灯管的电阻很小，只允许通过不大的电流，这时又要使加在灯管上的电压大大低于电源电压。这两方面的要求都是利用跟灯管串联的镇流器来达到的。图6-3 日光灯电路图自感现象的应用

33、：自感现象的应用：自感现象在各种电器设备和无线电技术中有着广泛的应用。日光灯的镇流器就是利用线圈自感的一个例子。如图6-3是日光灯的电路图。自感的危害自感的危害自感现象也有不利的一面。在自感系数很大而电流又很强的电路中，在切断电源瞬间，由于电流在很短的时间内发生了很大变化，会产生很高的自感电动势，在断开处形成电弧，这不仅会烧坏开关，甚至会危及工作人员的安全。因此，切断这类电源必须采用特制的安全开关。2工作原理工作原理当开关闭合后，电源把电压加在起动器的两极之间，使氖气放电而发出辉光，辉光产生的热量使U形片膨胀伸长，跟静触片接触而使电路接通，于是镇流器的线圈和灯管的灯丝中就有电流通过。电流接通后

34、，启动器中的氖气停止放电，U形触片冷却收缩，两个触片分离，电路自动断开。在电路突然断开的瞬间，镇流器的两端产生一个瞬时高压，这个电压和电源电压都加在灯管两端，使灯管中的水银蒸汽开始导电，于是日光灯管成为电流的通路开始发光。在日光灯正常发光时，与灯管串联的镇流器就起着降压限流的作用，保证日光灯的正常工作。二、互感二、互感由于一个线圈的电流变化，导致另一个线圈产生感应电动势 的现象，称为互感现象。在互感现象中产生的感应电动势，叫互感电动势。三、同名端三、同名端 在电子电路中，对两个或两个以上的有电磁耦合的线圈，常常需要知道互感电动势的极性。2同名端的表示法同名端的表示法在电路中，一般用“”表示同名

35、端，如图6-7所示。在标出同名端后，每个线圈的具体绕法和它们之间的相对位置就不需要在图上表示出来了。3同名端的判定同名端的判定(1)若已知线圈的绕法，可用楞次定律直接判定。(2)若不知道线圈的具体绕法，可用实验法来判定。图6-8是判定同名端的实验电路。当开关S闭合时，电流从线圈的端点1流入，且电流随时间在增大。若此时电流表的指针向正刻度方向偏转，则说明1与3是同名端，否则1与3是异名端。磁场对电流的作用力磁场对电流的作用力 2左手定则左手定则安培力F的方向可用左手定则判断：伸出左手，使拇指跟其他四指垂直，并都跟手掌在一个平面内，让磁感线穿入手心，四指指向电流方向，大拇指所指的方向即为通电直导线

36、在磁场中所受安培力的方向。由左手定则可知：F B，F I，即F垂直于B、I所决定的平面。1右手定则（安培定则）右手定则（安培定则）3.单位单位公式中各物理量的单位均采用用国际单位制：安培力F的单位用牛顿(N)；电流I的单位用安培(A)；长度l的单位用米(m)；磁感应强度B的单位用特斯拉(T)。当闭合回路中一部分导体作切割磁感线运动时，所产生的感应电流方向可用右手定则来判断 磁路 1主磁通和漏磁通主磁通和漏磁通如图5-12所示，当线圈中通以电流后，大部分磁感线沿铁心、衔铁和工作气隙构成回路，这部分磁通称为主磁通；还有一部分磁通，没有经过气隙和衔铁，而是经空气自成回路，这部分磁通称为漏磁通 2磁路

37、磁路磁通经过的闭合路径叫磁路。磁路和电路一样，分为有分支磁路和无分支磁路两种类型。图5-12给出了无分支磁路，图5-13给出了有分支磁路。在无分支磁路中，通过每一个横截面的磁通都相等。图5-12 主磁通和漏磁通图5-13 有分支磁路磁路和电路中对应的物理量及其关系式磁路和电路中对应的物理量及其关系式电电 路路 磁磁 路路 电流 I电阻率 P电动势 E电路欧姆定律电阻磁通 磁导率 磁路欧姆定律 磁阻磁动势1.磁路中的磁通、磁动势和磁阻的关系，可用磁路欧姆定律来表示，即 ，其中 2由于铁磁性物质的磁导率 不是常数，因此磁路欧姆定律一般不能直接用来进行磁路计算，只用于定性分析。第三节第三节 单项交流

38、电路单项交流电路 交流电的基本概念交流电的基本概念 交流电的表示方法交流电的表示方法 交流电路的分析方法交流电路的分析方法 交流电路的物理量交流电路的物理量一、什么是交流电1、所谓交流电是指大小和方向都随时间作周期性变化的电动势（电压或电流）。交流电是交变电动势、交变电压和交变电流的总称。2、交流电可分为：正弦交流电和非正弦交流电A、正弦交流电是指按正弦规律变化的交流电B、非正弦交流电就是变化规律却不安正弦规律变化的IT(a)正弦交流电IT(b)非正弦交流电交流电的电流波形图 交流电的基本概念交流电的基本概念电磁感应现象使人类“磁生电”的梦想成真，发电机就是根据电磁感应原理制成的，而正弦交流电

39、由交流发电机产生。二、交流电的产生一个简单的交流发电机模型，磁极N、S固定不动，线圈abcd在匀强磁场中由外界其它动力带动绕固定转轴逆时针匀速转动，将线圈的两端分别焊接到随线圈一起转动的两个铜环上，铜环通过电刷与电流表连接。线圈每旋转一周，指针就摆动一次。这表明：转动的线圈里产生了感应电流，并且感应电流的大小和方向都随时间作周期性变化，交流电就这样产生了！简单的交流发电机模型简单的交流发电机模型 交流电的表示方法交流电的表示方法用三角函数形式表示正弦交流电随时间变化规律的方法，称为正弦交流电的解析式表示法，则正弦交流电的电动势、电压和电流的解析式分别为e =Ee =Em msinsin（t+t

40、+e e）u =Uu =Um msinsin（t+t+u u）i=Ii=Im msinsin（t+t+i i）正弦量的旋转矢量表示法正弦量的旋转矢量表示法 在数学中，可用单位圆辅助法来画出正弦曲线图。在在数学中，可用单位圆辅助法来画出正弦曲线图。在电工技术中，常用旋转矢量来表示正弦量，正弦交流电电工技术中，常用旋转矢量来表示正弦量，正弦交流电的旋转矢量图。的旋转矢量图。正弦量的旋转矢量图正弦量的旋转矢量图 正弦量的相量图表示法正弦量的相量图表示法 用初始位置的矢量来表示一个正弦用初始位置的矢量来表示一个正弦量，矢量的长度与正弦量的最大值或有效量，矢量的长度与正弦量的最大值或有效值成正比，矢量与

41、横轴正方向的夹角等于值成正比，矢量与横轴正方向的夹角等于正弦量的初相位，这种表示方法称为正弦正弦量的初相位，这种表示方法称为正弦量的相量图表示法。量的相量图表示法。正弦量的相量表示法正弦量的相量表示法 用相量图法进行同频率正弦量加、减运算时，应用相量图法进行同频率正弦量加、减运算时，应按照以下步骤。按照以下步骤。1.作出与正弦量相对应的最大值或有效值相量图。作出与正弦量相对应的最大值或有效值相量图。2.用平行四边形法则求出它们的相量和。用平行四边形法则求出它们的相量和。和相量的长度表示对应的正弦量和的最大值或和相量的长度表示对应的正弦量和的最大值或有效值，和相量与横轴正方向的夹角就是正弦量和有

42、效值，和相量与横轴正方向的夹角就是正弦量和的初相位的初相位 用相量图法只能求解同频率正弦量的和或差，用相量图法只能求解同频率正弦量的和或差，对不同频率正弦量则不能采用相量图法。对不同频率正弦量则不能采用相量图法。第四节第四节 三项交流电路三项交流电路 交流电的基本概念交流电的基本概念 三相电源的接法三相电源的接法 三相负载的连接三相负载的连接 三相电路的功率三相电路的功率 交流电的基本概念交流电的基本概念 三三相相交交流流电电由由三三相相交交流流发发电电机机产产生生，右右图为三相交流发电机实物图。图为三相交流发电机实物图。三相交流发电机三相交流发电机 三相交流发电机原理示意图如下图所示，三相交

43、流发电机原理示意图如下图所示，它主要由定子和转子两部分组成。发电机定子铁它主要由定子和转子两部分组成。发电机定子铁心由内圆开有槽口的绝缘薄硅钢片叠制而成，槽心由内圆开有槽口的绝缘薄硅钢片叠制而成，槽内嵌有三个尺寸、形状、匝数和绕向完全相同的内嵌有三个尺寸、形状、匝数和绕向完全相同的独立绕组，和。它们在空间位置互差，其中，和独立绕组，和。它们在空间位置互差，其中，和分别是绕组的始端，和分别是绕组的末端。每分别是绕组的始端，和分别是绕组的末端。每个绕组称为发电机中的一相，分别称为个绕组称为发电机中的一相，分别称为U U相、相、V V相相和和W W相。发电机的转子铁心上绕有励磁绕组，通相。发电机的转

44、子铁心上绕有励磁绕组，通过固定在轴上的两个滑环引入直流电流，使转子过固定在轴上的两个滑环引入直流电流，使转子磁化成磁极，建立磁场，产生磁通。磁化成磁极，建立磁场，产生磁通。三相交流电的产生三相交流电的产生 当转子磁极在风力，水力或者蒸汽（火力）等动力驱动下以角当转子磁极在风力，水力或者蒸汽（火力）等动力驱动下以角速度顺时针匀速旋转时，相当于每相绕组沿逆时针方向匀速旋转，速度顺时针匀速旋转时，相当于每相绕组沿逆时针方向匀速旋转，做切割磁力线运动，从而产生三个感应电压，三相电就这样产做切割磁力线运动，从而产生三个感应电压，三相电就这样产生了，如下图所示。生了，如下图所示。风力发电火力发电水利发电

45、三相电源的接法三相电源的接法把三相电源的三个绕组的末端U2，V2，W2联接成一个公共点N，由三个始端U1，V1，W1分别引出三根导线L1，L2，L3向负载供电的联接方式称为星形(Y形)联接，如下图所示。1、三相电源的星型连接、三相电源的星型连接公共点N称为中点或零点，从N点引出的导线称为中线或零线，如上图所示。若N点接地，则中线又叫地线。由U1，V1，W1端引出的三根输电线L1，L2，L3称为相线，俗称火线。这种由三根火线和一根中线组成的三相供电系统称为三相四线制供电系统，在低压配电中常采用。有时为简化线路图，常省略三相电源不画，只标相线和中线符号，如下图所示。相电压相电压及线电压相线与相线之

46、间的电压称为线电压，它们的瞬时值用,uL1-2,uL2-3,uL3-1表示，通用符号为u线，线电压的正方向由下标数字的先后次序来标明。例如表示两相线L1和L2之间的线电压是由L1指向L2线，如上页图中所示。根据电压与电位关系，可得出线电压与相电压的根据电压与电位关系，可得出线电压与相电压的关系式：关系式：三相负载的连接三相负载的连接电灯、电冰箱等家用电器都是交流用电设备，它们是接在三相电源中任意一相上工作的，称为单相负载；而三相电动机、三相工业电炉等负载必须接上三相电压才能正常工作，称为三相负载，如下图所示：单相负载和三相负载在三相负载中，如果每相负载的电阻、电抗分别相等，则称为三相对称负载；

47、否则称为三相不对称负载，由三组单相负载组合成的三相负载通常是不对称的，如下图所示照明电路。三相负载与三相电源的联接有星形（Y形）和三角形（形）两种连接方式。三相电路的功率三相电路的功率在三相交流电路中，不论负载采用何种联接方式，三相负载的总功在三相交流电路中，不论负载采用何种联接方式，三相负载的总功率都等于各相负载功率的总和，即率都等于各相负载功率的总和，即 其中，其中，U、I分别为各相电压和相电流，以及各相负载的相电压分别为各相电压和相电流，以及各相负载的相电压与相电流之间的相位差与相电流之间的相位差。在三相对称电路中，由于各线电压、相电压、线电流都对称，在三相对称电路中，由于各线电压、相电

48、压、线电流都对称，所以各相功率相等，总功率为一相功率的所以各相功率相等，总功率为一相功率的3 3倍，即倍，即 在实际应用中，由于测量线电压、线电流比较方便，故三相在实际应用中，由于测量线电压、线电流比较方便，故三相电路的总功率常用线电压线电流来表示和计算。电路的总功率常用线电压线电流来表示和计算。P=Pu+Pv+PwP=Pu+Pv+PwI相=I线U相=U线3 3第五节第五节 触电危害与急救触电危害与急救 触电事故种类和方式触电事故种类和方式 电流对人体的危害电流对人体的危害 触电事故规律触电事故规律 触电急救触电急救 触电事故种类和方式触电事故种类和方式一、触电事故种类一、触电事故种类1、电击

49、电击是电流对人内部组织的伤害，是最危险的一种伤害。绝大多数（大约80%以上）的触电死亡事故都是由电击造成的。电击的主要特征有：（1）伤害人体内部（3）致命电流小（2）在人体的外表没有显著的痕迹按照发生电击时电气设备的状态，电击可分为直接接触电击和间接接触电击直接接触电击：直接接触电击是触及设备和线路正常运行时的带电体发生的电击，也称为正常状态下的电击。间接接触电击：间接接触电击是触及正常状态下不带电，而当设备或线路故障时 意外带电的导体发生的电击，也称为故障状态下的电击。2 2、电伤、电伤是由电流的热效应、化学效应、机械效应等效应对人体造成的伤害。是由电流的热效应、化学效应、机械效应等效应对人

50、体造成的伤害。（1）电烧伤）电烧伤 电流的热效应造成的伤害，分为电流灼伤和电弧烧伤。电流的热效应造成的伤害，分为电流灼伤和电弧烧伤。电弧温度高达电弧温度高达8000以上。以上。（3）电烙印）电烙印 是在人体与带电体接触的部位留下的永久性斑痕。斑痕处皮肤失去原是在人体与带电体接触的部位留下的永久性斑痕。斑痕处皮肤失去原 有弹性、色泽、表皮坏死，失去知觉。有弹性、色泽、表皮坏死，失去知觉。（2）皮肤金属化）皮肤金属化 实在电弧高温的作用下，金属熔化、汽金属微粒渗入皮肤，实在电弧高温的作用下，金属熔化、汽金属微粒渗入皮肤，使皮肤粗糙而张紧的伤害，皮肤金属化多与电弧烧伤同时发生。使皮肤粗糙而张紧的伤害