電工與電子技術(shù)直流電路交流電路常用電磁裝置常用半導體器件放大電路數(shù)字電路直流電路項目1知識目標技能目標了解電路的結(jié)構(gòu)、工作狀態(tài)，以及電路模型與電路圖。掌握電路的基本物理量和基本元件。掌握歐姆定律和基爾霍夫定律。掌握支路電流法和疊加定理。能正確測量簡單直流電路的電壓和電流。能正確驗證基爾霍夫定律。素質(zhì)目標培養(yǎng)不屈不撓、勇往直前的拼搏精神。任務(wù)1.電路的基本知識任務(wù)實施——測量簡單直流電路的電壓和電流任務(wù)1.2直流電路的基本定律任務(wù)實施——驗證基爾霍夫定律任務(wù)1.1電路的基本知識任務(wù)引入為提升駕駛員和乘客的駕乘體驗，現(xiàn)代汽車普遍配備了座椅加熱功能。該功能是通過座椅內(nèi)部的直流電路實現(xiàn)的。當汽車啟動且駕駛員打開座椅加熱開關(guān)時，直流電路立即接通，座椅內(nèi)部的熱元件開始工作，產(chǎn)生熱量，從而使座椅達到適宜的溫度。通過調(diào)整直流電路中的電壓或電流，可實現(xiàn)對座椅溫度的多級調(diào)節(jié)，從而適應(yīng)不同條件下的舒適需求。座椅加熱開關(guān)1.1.1電路的結(jié)構(gòu)功能用于實現(xiàn)電能的傳輸、分配和轉(zhuǎn)換；用于實現(xiàn)信號的傳遞和處理。特點規(guī)模相差很大，小到硅片上的集成電路，大到高壓輸電網(wǎng)。結(jié)構(gòu)電路通常都是由電源、負載和中間環(huán)節(jié)組成的。電流的通路。為滿足一定需要，由各種電路元件按一定方法組合而成的。定義1.1.1電路的結(jié)構(gòu)（1）電源定義：為電路提供電能的裝置，可將其他形式的能量轉(zhuǎn)換為電能。發(fā)動機干電池蓄電池常用的電源1.1.1電路的結(jié)構(gòu)（2）負載定義：各種用電設(shè)備的總稱，可將電能轉(zhuǎn)換為其他形式的能量，如電燈、冰箱、洗衣機等。中間環(huán)節(jié)導線控制保護裝置開關(guān)低壓斷路器低壓熔斷器……其他電路元件（3）中間環(huán)節(jié)定義：電源與負載之間的部分，可用于傳輸、分配電能。1.1.1電路的結(jié)構(gòu)1.1.2電路的工作狀態(tài)電路的工作狀態(tài)（1）開路電源與負載之間未連接成閉合回路。此時，電路中無電流通過。（2）通路電路中各部分連接成閉合回路。此時，電路中有電流通過，負載能正常工作。1.1.2電路的工作狀態(tài)電路的故障狀態(tài)主要有短路和斷路兩種。點撥（2）斷路：電路因出現(xiàn)故障而未與負載連接成閉合回路。此時，電路中無電流通過。（1）短路：電源未經(jīng)過任何負載而直接被導線連接成閉合回路。此時，電路中會產(chǎn)生非常大的電流，輕則會燒壞電源，重則會引發(fā)火災。1.1.3電路模型與電路圖電路模型：由理想電路元件組成的電路。理想電路元件可用國家規(guī)定的圖形符號表示，通過圖形符號和文字符號即可繪制出電路圖。（a）實際電路

（b）電路圖手電筒的實際電路及其電路圖常用圖形符號、文字符號1.1.3電路模型與電路圖（續(xù)表）注：部分文字符號既表示電路元件，又表示物理量，為便于表述，本書統(tǒng)一采用斜體。1.1.3電路模型與電路圖手電筒的實際電路干電池開關(guān)小燈泡導線（a）實際電路（b）電路圖手電筒的實際電路及其電路圖理想電路元件：指忽略了實際電路中電氣設(shè)備和元件的結(jié)構(gòu)、材料、形狀等非電磁特性，而僅表征其主要電磁特性的元件。點撥1.1.3電路模型與電路圖1.1.4電路的基本物理量電流電位電壓電能電功率電路的基本物理量電流強度（電流）定義：單位時間內(nèi)通過導體橫截面的電荷凈轉(zhuǎn)移量。符號：i1.1.4電路的基本物理量

1．電流i電流，單位為安（A）q電荷，單位為庫（C）t時間，單位為秒（s）1.1.4電路的基本物理量 1．電流在電路中，直流電壓和直流電流分別用U和I表示；交流電壓和交流電流的瞬時值分別用u和i

表示，有效值分別用

U和I表示。點撥單位：安（A）、毫安（mA）、微安（μA）換算關(guān)系為例如電路分析（電流的正負）：若電流的實際方向與參考方向相同，則電流為正值；若電流的實際方向與參考方向相反，則電流為負值。（a）電流為正值（b）電流為負值

電流的方向1.1.4電路的基本物理量 1．電流電位定義：在電路中任選一點作為參考點，則電場力把單位正電荷從某點移動到參考點所做的功。符號：v單位：伏（V）從實際應(yīng)用的角度來講，電路中的電流是在電位差的作用下產(chǎn)生的，電路中兩點之間的電位差是不變的，但各點的電位則會隨所選參考點的不同而有所不同。因此，在分析同一電路時，只能選取1個電位參考點。經(jīng)驗傳承1.1.4電路的基本物理量 2．電位電壓定義：電壓即電位差（電勢差）。電場力把單位正電荷從

a點移動到b

點所做的功稱為a、b

兩點之間的電壓。符號：電位、電壓、電動勢的區(qū)別與聯(lián)系a、b兩點之間的電壓，單位為伏（V）電場力把正電荷從a

點移動到b點所做的功，單位為焦（J）被移動的正電荷量，單位為C1.1.4電路的基本物理量 3．電壓在直流電路中，電壓常用表示可寫為1.1.4電路的基本物理量 3．電壓方向：規(guī)定電壓的實際方向為由高電位端指向低電位端，即電位降低的方向。電路中兩點間的電壓也可用兩點間的電位差表示，即。單位：V、毫伏（mV）、千伏（kV）換算關(guān)系為1.1.4電路的基本物理量 3．電壓例如若電壓的實際方向與參考方向相同，則電壓為正值；若電壓的實際方向與參考方向相反，則電壓為負值。（a）電壓為正值

（b）電壓為負值電壓的方向電路分析（電壓正負）：電壓的參考方向的表示：極性符號“+”和“-”雙下標1.1.4電路的基本物理量 3．電壓充電補能電壓作為原動力，驅(qū)動電荷向著指定的方向移動，形成電流，從而使電器工作。而我們在學習與生活中所面臨的壓力亦是如此，當我們樹立了清晰的人生目標和堅定的人生理想時，壓力就會變成驅(qū)動我們不斷進步的動力，讓我們在人生路上快速前行，實現(xiàn)自己的人生價值。1.1.4電路的基本物理量 3．電壓電能定義：電路元件在電路工作過程中產(chǎn)生或消耗的能量。符號：W描述：一定時間內(nèi)電場力對電荷所做的功。電能，單位：J電壓，單位：V電流，單位：A單位：千瓦時（kW?h

）與焦的換算關(guān)系：1.1.4電路的基本物理量 4．電能電功率定義：電場力在單位時間內(nèi)做的功。符號：P它是衡量電流做功快慢的物理量。功率電功率機械功率功率，單位：瓦（W）單位：W、毫瓦（mW）、千瓦（kW）換算關(guān)系：1.1.4電路的基本物理量 5．電功率例如功率反映了電路元件進行電能轉(zhuǎn)換的能力。1.1.4電路的基本物理量 5．電功率例1-11.1.4電路的基本物理量 5．電功率解：1.1.4電路的基本物理量 5．電功率1.1.5電路的基本元件電路的基本元件電阻電感電流源電容電壓源1.1.5電路的基本元件

1．電阻

1）電阻的定義電阻定義：電荷在導體內(nèi)做定向移動時遇到的阻礙作用。符號：R特性：一種耗能元件，是用于描述導體對電流阻礙作用大小的物理量。導體的電阻越大，導體對電流的阻礙作用就越大。電阻定律定義：當溫度不變時，由一定材料制成的均勻?qū)w，其電阻跟它的長度成正比，跟它的橫截面積成反比。電阻，單位：歐（Ω）電阻率，單位：歐米（Ω?m）導體的長度，單位：米（m）導體的橫截面積，單位：平方米（m2）單位：Ω、千歐（kΩ）、兆歐（MΩ）換算關(guān)系：1.1.5電路的基本元件

1．電阻

1）電阻的定義知識鏈接電阻器是以電阻為特征的元件，是利用金屬材料或非金屬材料對電流的阻礙作用制成的。它是電阻在實際應(yīng)用中的典型代表，工業(yè)上常用它來實現(xiàn)限流、分壓、分流等功能。（a）碳膜電阻器（b）金屬膜電阻器（c）線繞電阻器（d）壓敏電阻器（e）水泥電阻器（g）熱敏電阻器（f）貼片電阻器（h）濕敏電阻器（i）光敏電阻器（j）微調(diào)電阻器常見的電阻器1.1.5電路的基本元件

1．電阻

1）電阻的定義（1）電阻的串聯(lián)。電阻的串聯(lián)電路兩個或兩個以上元件排成一串，每個元件的首端與前一個元件的尾端連成一個節(jié)點，且這個節(jié)點不再同其他節(jié)點相連接的連接方式稱為元件的串聯(lián)。點撥1.1.5電路的基本元件

1．電阻 2）電阻的串聯(lián)、并聯(lián)和混聯(lián)（1）電阻的串聯(lián)。串聯(lián)電路的特點：②串聯(lián)電路兩端的總電壓等于各電阻兩端的電壓之和，即③串聯(lián)電路的總電阻等于各電阻之和，即①串聯(lián)電路的總電流等于通過各電阻的電流，即1.1.5電路的基本元件

1．電阻 2）電阻的串聯(lián)、并聯(lián)和混聯(lián)（1）電阻的串聯(lián)。串聯(lián)電路的分壓規(guī)律定義：兩個電阻串聯(lián)，每個電阻都從總電壓處分得一部分電壓，所分得的電壓與自身的電阻成正比，即電阻越大，所分得的電壓就越大。用途：通過串聯(lián)電阻來增大電壓表的量程。實際上，電壓表都是在靈敏電流計上串聯(lián)適當?shù)姆謮弘娮柚瞥傻?，串?lián)多個電阻就可制成多量程電壓表，數(shù)字萬用表就是一個典型的應(yīng)用實例。經(jīng)驗傳承1.1.5電路的基本元件

1．電阻 2）電阻的串聯(lián)、并聯(lián)和混聯(lián)（2）電阻的并聯(lián)。兩個或兩個以上元件中每個元件的兩個端子，分別接到一對公共節(jié)點上的連接方式稱為元件的并聯(lián)。點撥電阻的并聯(lián)電路1.1.5電路的基本元件

1．電阻 2）電阻的串聯(lián)、并聯(lián)和混聯(lián)（2）電阻的并聯(lián)。并聯(lián)電路的特點：②并聯(lián)電路兩端的總電壓等于各電阻兩端的電壓，即③并聯(lián)電路中總電阻的倒數(shù)等于各電阻的倒數(shù)之和，即①并聯(lián)電路的總電流等于通過各電阻的分電流之和，即1.1.5電路的基本元件

1．電阻 2）電阻的串聯(lián)、并聯(lián)和混聯(lián)（2）電阻的并聯(lián)。并聯(lián)電路的分流規(guī)律定義：兩個電阻并聯(lián)，每個電阻都會從總電流處分得一部分電流，所分得的電流與自身的電阻成反比，即電阻越大，所分得的電流就越小。用途：通過并聯(lián)電阻來增大電流表的量程。對于電流表，由于在使用時必須將其串聯(lián)在電路中，因此電流表的電阻越小越好，這樣就可忽略電流表在電路中的分壓作用；對于電壓表，由于在使用時必須將其并聯(lián)在電路中，因此電壓表的電阻越大越好，這樣就可忽略電壓表在電路中的分流作用。經(jīng)驗傳承1.1.5電路的基本元件

1．電阻 2）電阻的串聯(lián)、并聯(lián)和混聯(lián)（3）電阻的混聯(lián)。既有串聯(lián)又有并聯(lián)的連接方式稱為元件的混聯(lián)。點撥（a）支路串聯(lián)，整體并聯(lián)

（b）支路并聯(lián)，整體串聯(lián)電阻的混聯(lián)電路1.1.5電路的基本元件

1．電阻 2）電阻的串聯(lián)、并聯(lián)和混聯(lián)（3）電阻的混聯(lián)。混聯(lián)電路的分析和計算通?？刹捎玫刃ё儞Q法。對于內(nèi)部結(jié)構(gòu)不同的兩個電路，若它們的外接端子或端口處電壓與電流的關(guān)系相同（即外特性相同），則稱這兩個電路是相互等效的。相互等效的兩個電路對外電路（即電源外部的電路）的作用相同，兩者互相替代不影響外電路的工作狀態(tài)。將復雜電路等效變換為簡單電路，可使分析和計算工作變得簡單。1.1.5電路的基本元件

1．電阻 2）電阻的串聯(lián)、并聯(lián)和混聯(lián)電容器的電容量（電容）基本結(jié)構(gòu)：一種儲能元件，它由兩個互相靠近的導體（即極板），以及這兩個極板間夾隔的絕緣介質(zhì)組成。定義：對于同一個電容器，當兩個極板間的電壓增大時，電容器所儲存的電荷量也隨之增加，即其中任意一個極板所帶的電荷與兩個極板間電壓的比值是一個常數(shù)。符號：C它是描述電容器儲存電荷能力大小的物理量。電容，單位：法（F）任意一個極板所帶的電荷量，單位：C

兩個極板間的電壓，單位：V單位：F、微法（μF）、兆歐（pF）換算關(guān)系：1.1.5電路的基本元件

2．電容 1）電容的定義知識鏈接電容器是以電容為特征的、能儲存電荷和電能的元件，它是通過充電過程和放電過程進行工作的。任何兩個彼此靠近又相互絕緣的導體，都可視為一個電容器。電容器是電容在實際應(yīng)用中的典型代表，工業(yè)上常用它來實現(xiàn)濾波、諧振、耦合等功能。若將電容器串聯(lián)在直流電路中并合上開關(guān)，則電容器的兩個極板將會分別聚集等量的異種電荷，此過程稱為電容器的充電。若將充電后的電容器用導線短接，則極板上的正、負電荷便會相互中和，電容器將恢復到不帶電的狀態(tài)，此過程稱為電容器的放電。（a）電解電容器（b）陶瓷電容器（c）云母電容器（d）薄膜電容器（e）可變電容器常見的電容器1.1.5電路的基本元件

2．電容 1）電容的定義將若干電容串聯(lián)，則串聯(lián)后等效電容的倒數(shù)等于各電容的倒數(shù)之和，即將若干電容并聯(lián)，則并聯(lián)后的等效電容等于各電容之和，即1.1.5電路的基本元件

2．電容 2）電容的串聯(lián)和并聯(lián)當電感內(nèi)部有電流通過時，電感會產(chǎn)生電磁力，且通過的電流越大，電感所產(chǎn)生的電磁力就越大。點撥1.1.5電路的基本元件

3．電感 1）電感的定義電感，單位：亨（H）磁通鏈，單位：韋（Wb）單位：H、毫亨（mH）、微亨（μH）換算關(guān)系：1.1.5電路的基本元件

3．電感 1）電感的定義知識鏈接電感器是以電感為特征的、能把電能轉(zhuǎn)換為磁能而儲存起來的元件。它是電感在實際應(yīng)用中的典型代表，工業(yè)上常用它來實現(xiàn)濾波、振蕩、延遲等功能。電感線圈是最簡單的電感器。（a）貼片電感器（b）色環(huán)電感器（c）工字電感器常見的電感器1.1.5電路的基本元件

3．電感 1）電感的定義當電路中各電感的磁場彼此隔離且互不干涉時：電阻器、電容器、電感器1.1.5電路的基本元件

3．電感 2）電感的串聯(lián)和并聯(lián)電壓源定義：指能為電路提供一定電壓的電源。若實際電壓源的電阻為零，則實際電壓源輸出的電壓為恒定電壓，即，此時的電壓源稱為理想電壓源或恒壓源。理想電壓源向外輸出的電壓總能保持恒定，且與通過它的電流無關(guān)。（a）實際電壓源（b）理想電壓源電壓源模型1.1.5電路的基本元件

4．電源 1）電壓源電流源定義：指能為電路提供一定電流的電源。實際電流源的輸出電流恒定電流通過實際電流源的電阻若實際電流源的電阻趨近于無窮大，則實際電流源輸出的電流為恒定電流，即，此時的電流源稱為理想電流源或恒流源。理想電流源向外輸出的電流總能保持恒定，且與其兩端的電壓無關(guān)。（a）實際電流源（b）理想電流源電流源模型1.1.5電路的基本元件

4．電源 2）電流源電壓源與電流源等效變換的關(guān)系式為電壓源是以輸出電壓的形式向負載供電，電流源是以輸出電流的形式向負載供電，兩者的外特性基本相同，因此電壓源與電流源可進行等效變換。（a）電壓源

（b）電流源電壓源與電流源的等效變換電壓源與電流源的等效變換1.1.5電路的基本元件

4．電源 2）電流源任務(wù)實施——測量簡單直流電路的電壓和電流1．任務(wù)描述學生以3～5人為一組，各小組選出組長并進行任務(wù)分工。請各小組選擇合適的工具和器材，連接如圖所示的簡單直流電路，測量其電壓和電流。簡單直流電路任務(wù)實施——測量簡單直流電路的電壓和電流2．工具和器材準備準備任務(wù)實施所需的工具和器材，補全下表。工具和器材清單序號名稱規(guī)格型號數(shù)量單位備注1直流電源

1路

2電阻1kΩ

1個

3直流電壓表

1臺

4直流電流表

1臺

5導線

若干根

任務(wù)實施——測量簡單直流電路的電壓和電流3．實施步驟（1）按圖所示電路，將直流電源、開關(guān)、電阻、直流電壓表、直流電流表用導線連接起來，并保持開關(guān)斷開。任務(wù)實施——測量簡單直流電路的電壓和電流3．實施步驟在實施上述任務(wù)前，應(yīng)先估算出所測電壓和電流的大小，然后合理選用儀器儀表的量程，勿使儀器儀表超量程工作；同時，不可把儀器儀表的極性接錯。經(jīng)驗傳承任務(wù)實施——測量簡單直流電路的電壓和電流4．任務(wù)評價任務(wù)實施——測量簡單直流電路的電壓和電流4．任務(wù)評價隨堂檢測在電路模型中，以下哪個元件通常用來表示實際電源的組合？A.理想電壓源B.理想電流源C.理想電壓源串聯(lián)電阻D.理想電流源并聯(lián)電阻答案：?

C課堂小結(jié)電路的基本知識電路的結(jié)構(gòu)電路的工作狀態(tài)電路模型與電路圖電路的基本物理量電路的基本元件任務(wù)1.2直流電路的基本定律項目引入剛剛學習電器維修的小王在第一次維修電器時發(fā)現(xiàn)，電器中的直流電路非常復雜。面對這些復雜直流電路，他意識到要想深入理解復雜直流電路的工作原理，順利完成復雜直流電路的分析、設(shè)計、檢修等工作，就需要掌握直流電路的基本定律，如基爾霍夫定律。這些定律對于分析和處理復雜直流電路至關(guān)重要。1.2.1歐姆定律通過電阻的電流，單位：A電阻兩端的電壓，單位：V電阻，單位：Ω或歐姆定律定義：通過電阻的電流與電阻兩端的電壓成正比，與電阻成反比。如果一個電路中的電壓是10V，電阻是5Ω，那么通過這個電阻的電流是多少呢？1.2.1歐姆定律

1．部分電路的歐姆定律應(yīng)用歐姆定律進行計算時，將電源看作理想電源，忽略電源的內(nèi)阻。電阻線性電阻非線性電阻按伏安特性的不同電阻兩端的電壓與通過電阻的電流間的對應(yīng)關(guān)系可用伏安特性曲線描述。1.2.1歐姆定律

1．部分電路的歐姆定律線性電阻圖形符號伏安特性曲線阻值是一個與電壓和電流無關(guān)的常數(shù)，其伏安特性曲線是一條通過原點的直線遵循歐姆定律，其兩端的電壓與通過其內(nèi)部的電流成正比生活中哪些設(shè)備可能用到了線性電阻？非線性電阻圖形符號伏安特性曲線阻值不是一個常數(shù)，它會隨電壓和電流的變化而變化，其伏安特性曲線是一條通過原點的曲線不遵循歐姆定律，其兩端的電壓與通過其內(nèi)部的電流不成正比電源內(nèi)部的電路稱為內(nèi)電路，內(nèi)電路的電阻稱為內(nèi)電阻（簡稱內(nèi)阻），內(nèi)電路的電壓稱為內(nèi)電壓。點撥假設(shè)你有一個非線性電阻，當電流增大時電壓反而減小，這違反歐姆定律嗎？為什么？1.2.1歐姆定律

1．部分電路的歐姆定律閉合電路中的電流，單位：A電源電壓，單位：V內(nèi)阻，單位：Ω電阻，單位：Ω定義：指閉合電路中的電流與電源電壓成正比，與內(nèi)阻、電阻之和成反比。閉合電路的歐姆定律閉合電路歐姆定律僅適用于純電阻電路。點撥1.2.1歐姆定律

2．閉合電路的歐姆定律電源的端電壓隨電流變化的規(guī)律稱為電源的外特性，電源的外特性可用電源的外特性曲線描述。（a）電源的外特性曲線由閉合電路的歐姆定律可知：（b）端電壓隨電阻變化的曲線外電路的電壓稱為路端電壓，簡稱端電壓。點撥1.2.1歐姆定律

2．閉合電路的歐姆定律由電源的外特性曲線及端電壓隨電阻變化的曲線可得如下規(guī)律。1.2.1歐姆定律

2．閉合電路的歐姆定律基爾霍夫定律基爾霍夫電流定律（Kirchhoffcurrentlaw,KCL）應(yīng)用于復雜直流電路中的節(jié)點基爾霍夫電壓定律（Kirchhoffvoltagelaw,KVL）應(yīng)用于復雜直流電路中的回路1.2.2基爾霍夫定律基爾霍夫定律：是電路理論中最基本、最重要的定律之一是分析和計算復雜直流電路的基礎(chǔ)1.2.2基爾霍夫定律

1．基本概念（1）支路：由1個或幾個元件首尾相連組成的無分支電路。支路中通過的電流稱為支路電流。解讀：該電路中有3條支路，分別為acb、adb和ab。支路acb和adb中含有電源，稱為有源支路；支路ab中不含電源，稱為無源支路。某復雜直流電路（2）節(jié)點：電路中3條及3條以上支路的連接點。解讀：該電路中有兩個節(jié)點，分別為a和b。某復雜直流電路1.2.2基爾霍夫定律

1．基本概念（3）回路：電路中的任意閉合路徑。某復雜直流電路解讀：該電路中有三個回路，分別為abca、abda和adbca。1.2.2基爾霍夫定律

1．基本概念（4）網(wǎng)孔：電路內(nèi)部不含有任何支路的回路。某復雜直流電路解讀：該電路中有兩個網(wǎng)孔，分別為abca和abda。1.2.2基爾霍夫定律

1．基本概念01定義：在任意時刻，通過電路中任意節(jié)點的各支路電流的代數(shù)和恒等于零。02另一表述：在任意時刻，流入電路中某一節(jié)點的電流之和恒等于流出該節(jié)點的電流之和。節(jié)點電流方程1.2.2基爾霍夫定律

2．KCL節(jié)點電流方程的個數(shù)：對于節(jié)點數(shù)為m的電路，其節(jié)點電流方程的個數(shù)為。節(jié)點

a處：節(jié)點

b處：1.2.2基爾霍夫定律

2．KCL應(yīng)用KCL時，應(yīng)注意以下幾點。（1）在列節(jié)點電流方程前，必須先選定電流的參考方向，然后依據(jù)選定的電流參考方向，正確列出相應(yīng)的節(jié)點電流方程并進行求解，若求得的電流大于零，則電流的實際方向與參考方向相同；反之，則電流的實際方向與參考方向相反。（2）KCL不僅適用于線性電路，還適用于非線性電路。（3）KCL不僅適用于電路中的節(jié)點，還適用于電路中任意假定的閉合面，即在任意時刻，通過電路中任意假定閉合面的電流的代數(shù)和恒等于零。虛線框內(nèi)假定的閉合面有3個節(jié)點，分別為節(jié)點a、節(jié)點b、節(jié)點c，則由KCL可得經(jīng)驗傳承KCL的推廣應(yīng)用1.2.2基爾霍夫定律

2．KCL應(yīng)用KVL時，應(yīng)注意以下幾點。（1）在列回路電壓方程前，必須先選定各電路元件端電壓的參考方向、各支路電流的參考方向及各回路的參考繞行方向，然后依據(jù)電路圖中選定的參考方向，正確列出相應(yīng)的回路電壓方程。（2）與KCL相同，KVL不僅適用于線性電路，還適用于非線性電路。經(jīng)驗傳承KVL定義：在任意時刻，任意閉合回路的所有支路電壓的代數(shù)和恒等于零。公式：回路電壓方程1.2.2基爾霍夫定律

3．KVL3條回路的參考繞行方向均選擇順時針方向，由此可對3條回路分別列出回路電壓方程。KVL電路回路Ⅰ的回路電壓方程為回路Ⅱ的回路電壓方程為回路Ⅲ的回路電壓方程為（此方程不獨立，故省略）因此，回路電壓方程的個數(shù)與獨立網(wǎng)孔的個數(shù)相同。1.2.2基爾霍夫定律

3．KVL1.2.3支路電流法

1．支路電流法的內(nèi)容對于復雜電路，可以用KCL和KVL推導出各種分析方法，支路電流法就是其中之一。支路電流法的內(nèi)容：以電路中各支路電流為未知量，應(yīng)用KCL和KVL分別對節(jié)點和回路列出所需要的方程組，然后解出各支路電流。對于任何一個復雜電路，若以各支路電流為未知量，應(yīng)用KCL和KVL列方程組，則必須先在電路圖上標出未知支路電流和電壓的參考方向。1.2.3支路電流法 2．應(yīng)用支路電流法的步驟對于含有n條支路、m個節(jié)點的電路，應(yīng)用支路電流法的步驟：（1）選定各支路電流為未知量（有n個未知量），并標出各支路電流的參考方向。（2）應(yīng)用KCL，列出（m-1）個節(jié)點電流方程。（3）指定回路的參考繞行方向，應(yīng)用KVL，列出[n-（m-1）]個回路電壓方程。（4）代入已知數(shù)，解聯(lián)立方程，求出各未知支路的電流。（5）確定各支路電流的方向。當支路電流計算結(jié)果為正時，說明該支路電流的方向與標出的參考方向相同；當支路電流計算結(jié)果為負時，說明支路電流方向與標出的參考方向相反。疊加定理內(nèi)容：在線性電路中，若含有多個獨立電源，則它們共同作用在某一支路中產(chǎn)生的電壓或電流，必定等于各獨立電源單獨作用時所產(chǎn)生的電壓或電流的代數(shù)和。當電流源不作用時應(yīng)將其視為開路當電壓源不作用時應(yīng)將其視為短路疊加定理疊加定理1.2.4疊加定理

1．疊加定理的內(nèi)容（1）在原電路中標出所求量（總量）的參考方向。（2）畫出各電源單獨作用時的電路圖，并標出各分量的參考方向。（3）分別計算出各分量。（4）將各分量疊加。若分量與總量的參考方向相同，則該分量取正；若分量與總量的參考方向相反，則該分量取負。1.2.4疊加定理

2．應(yīng)用疊加定理的步驟經(jīng)驗傳承1.2.4疊加定理

2．應(yīng)用疊加定理的步驟任務(wù)實施——驗證基爾霍夫定律1．任務(wù)描述學生以3～5人為一組，各小組選出組長并進行任務(wù)分工。請各小組選擇合適的工具和器材，連接如圖所示的基爾霍夫定律驗證電路，驗證基爾霍夫定律。基爾霍夫定律驗證電路任務(wù)實施——驗證基爾霍夫定律2．工具和器材準備準備任務(wù)實施所需的工具和器材，補全下表。工具和器材清單序號名稱規(guī)格型號數(shù)量單位備注1直流電源

2路

2直流電壓表

1臺

3直流電流表

1臺

4電阻510Ω

4個

5電阻330Ω

1個

6二極管

IN40071個

7導線

若干根

任務(wù)實施——驗證基爾霍夫定律3．實施步驟（1）按圖所示電路，將直流電源、開關(guān)、電阻等用導線連接起來。任務(wù)實施——驗證基爾霍夫定律3．實施步驟將電流插頭插入電流插座中的示意圖任務(wù)實施——驗證基爾霍夫定律3．實施步驟任務(wù)實施——驗證基爾霍夫定律4．任務(wù)評價任務(wù)實施——驗證基爾霍夫定律4．任務(wù)評價隨堂檢測線性電阻的伏安特性曲線是（）?A.通過原點的直線B.開口向上的拋物線C.不通過原點的曲線D.隨電壓變化的折線答案：?

A課堂小結(jié)直流電路的基本定律歐姆定律基爾霍夫定律支路電流法疊加定理感謝觀看電工與電子技術(shù)

交流電路

項目2任務(wù)2.1單相交流電路任務(wù)實施——測試RLC的阻抗頻率特性任務(wù)2.2三相交流電路任務(wù)實施——測量三相交流電路的電壓和電流項目導讀日常生活和工業(yè)生產(chǎn)中用電設(shè)備所需的電能，既可由蓄電池提供，也可由交流發(fā)電機提供。其中，蓄電池提供的是直流電，交流發(fā)電機提供的是正弦交流電。采用正弦交流電的電路為正弦交流電路，該電路中的電壓可變，這使得電能的輸送、分配和使用更加靈活高效。因此，在日常生活和工業(yè)生產(chǎn)中許多用電設(shè)備都采用了正弦交流電路，如交流電動機、空氣壓縮機等。學習目標知識目標技能目標了解正弦交流電的三要素和表示方法。掌握純電阻電路、純電感電路、純電容電路、RLC串聯(lián)/并聯(lián)電路中電壓與電流的關(guān)系。掌握RLC串聯(lián)/并聯(lián)電路的性質(zhì)。熟悉單相交流電路功率的定義和表達式。掌握三相交流電源的工作原理、表示方法和聯(lián)結(jié)方式。掌握三相負載的聯(lián)結(jié)方式。熟悉三相交流電路功率的定義和表達式。能正確測試RLC的阻抗頻率特性。能正確測量三相交流電路的電壓和電流。素質(zhì)目標培養(yǎng)助人為樂、無私奉獻的優(yōu)秀品質(zhì)。單相交流電路2.1任務(wù)引入單相正弦交流電：簡單又基本的交流電，常應(yīng)用于電風扇、照明燈等家用電器中。特點：電壓和電流都隨時間不斷做周期性平滑變化，這使得電路不易產(chǎn)生高次諧波，從而能更好地保護用電設(shè)備。采用單相正弦交流電的電路為單相交流電路，大多數(shù)單相交流電路都引入了電阻、電感和電容，這種電路稱為RLC

電路。在RLC電路中，通過利用

RLC的阻抗頻率特性，可實現(xiàn)對單相正弦交流電的處理和變換。照明燈2.1.1正弦交流電交流電定義：若電流的大小和方向隨時間做周期性變化。交流電正弦交流電非正弦交流電隨時間按正弦規(guī)律變化的交流電隨時間不按正弦規(guī)律變化的交流電（變化規(guī)律的不同）2.1.1正弦交流電1．交流電的三要素交流電流的波形該波形的表達式：交流電流的瞬時值，單位：安（A）交流電流的最大值（又稱振幅或峰值），單位：安（A）交流電的角頻率（又稱角速度），單位：弧度/秒（rad/s）交流電的初相位，單位：弧度（rad）2.1.1正弦交流電1．交流電的三要素交流電壓的數(shù)學表達式：交流電壓的瞬時值，單位：V交流電壓的最大值，單位：V2.1.1正弦交流電1．交流電的三要素正弦交流電的三要素角頻率振幅初相位當角頻率、最大值和初相位確定以后，交流電流或交流電壓就被確定下來了。2.1.1正弦交流電1．交流電的三要素1）周期、頻率和角頻率周期定義：指交流電完成一次周期性循環(huán)變化所用的時間符號：T單位：s頻率定義：指交流電在單位時間內(nèi)做周期性循環(huán)變化的次數(shù)符號：f單位：赫（Hz）互為倒數(shù)在國際單位制中，頻率的單位為Hz，常用的頻率單位還有千赫（kHz）、兆赫（MHz）等，它們之間的換算關(guān)系為點撥描述交流電變化快慢的物理量2.1.1正弦交流電1．交流電的三要素1）周期、頻率和角頻率角頻率定義：交流電在單位時間內(nèi)的角度的變化率在一個周期T內(nèi)，交流電變化的角度為2π，因此角頻率與周期和頻率之間的關(guān)系為2.1.1正弦交流電1．交流電的三要素2）瞬時值、最大值和有效值交流電流的有效值：交流電壓的有效值：通常情況下，交流電表上所指示的交流電流、交流電壓，以及電氣設(shè)備銘牌上的額定電流、額定電壓均是指有效值。經(jīng)驗傳承2.1.1正弦交流電1．交流電的三要素3）相位、初相位和相位差描述交流電起始位置的物理量交流電的相位角，簡稱相位，它反映了交流電的變化進程。時的相位稱為初相位角，簡稱初相位或初相。通常規(guī)定初相位的絕對值不大于π。相位差定義：指兩個同頻率交流信號（交流電壓或交流電流）的相位之差。如果兩個同頻率的交流信號出現(xiàn)正值的時間有先有后，即“步調(diào)”不完全一致，那么就可認為它們之間存在相位差。2.1.1正弦交流電1．交流電的三要素3）相位、初相位和相位差設(shè)兩個同頻率的交流電流分別為兩個同頻率交流信號的相位差2.1.1正弦交流電1．交流電的三要素3）相位、初相位和相位差可知兩個同頻率交流信號的相位差等于它們的初相位之差。2.1.1正弦交流電2．交流電的表示方法交流電的表示方法解析式法相量法波形圖法2.1.1正弦交流電2．交流電的表示方法解析式法定義：用正弦函數(shù)式表示交流電隨時間變化關(guān)系的方法。交流電瞬時值的數(shù)學表達式即其解析式。交流電流的解析式：交流電壓的解析式：2.1.1正弦交流電2．交流電的表示方法波形圖法定義：用正弦曲線表示交流電隨時間變化關(guān)系的方法。某交流電壓的波形橫坐標表示角度，縱坐標表示交流電壓的瞬時值，A

點到原點O

的距離為交流電壓的初相位，一個完整的波形所占據(jù)的時間為交流電壓的周期

T，曲線所能達到的最大值為交流電壓的最大值。2.1.1正弦交流電2．交流電的表示方法

（a）

（b）

（c）

（d）常見交流電的波形2.1.1正弦交流電2．交流電的表示方法相量法定義：隨時間按正弦規(guī)律變化的電壓、電流等物理量。將正弦量用相量表示利用相量法來解決正弦量的計算問題可簡化復雜的數(shù)學計算3）相量法2.1.1正弦交流電2．交流電的表示方法3）相量法（1）最大值相量表示法。正弦量用最大值相量表示，即將正弦量的最大值作為相量的長度，將初相位作為相量的幅角（相量與實軸正方向的夾角）。例如有兩個正弦量分別為則它們的最大值相量如圖所示。正弦量的最大值相量2.1.1正弦交流電2．交流電的表示方法3）相量法（2）有效值相量表示法。當對電路進行分析時，正弦量通常用有效值相量表示，即將正弦量的有效值作為相量的長度，將初相位作為相量的幅角。例如有兩個正弦量分別為則它們的有效值相量如圖所示。正弦量的有效值相量正弦交流電的應(yīng)用與意義2.1.1正弦交流電2．交流電的表示方法3）相量法（2）有效值相量表示法。點撥2.1.2單一參數(shù)的交流電路單一參數(shù)的交流電路純電阻電路純電容電路純電感電路電路中接入元件的不同2.1.2單一參數(shù)的交流電路1．純電阻電路純電阻電路是最簡單的單相交流電路，由電阻性負載和交流電源連接組成。純電阻電路電壓與電流的關(guān)系（表示方法）解析式波形圖相量注：常用的電爐、電烙鐵等都屬于電阻性負載。2.1.2單一參數(shù)的交流電路1．純電阻電路1）用解析式表示電阻兩端電壓u與電流i的頻率相同，電阻與電壓、電流最大值（或有效值）之間的關(guān)系也符合歐姆定律，而且電壓與電流同相（相位差為零）。純電阻電路中，電阻與電壓、電流瞬時值之間的關(guān)系符合歐姆定律。2.1.2單一參數(shù)的交流電路1．純電阻電路2）用波形圖表示純電阻電路中電壓與電流的波形2.1.2單一參數(shù)的交流電路1．純電阻電路3）用相量表示純電阻電路中電壓與電流的相量2.1.2單一參數(shù)的交流電路2．純電容電路純電容電路由純電容與交流電源連接組成。電壓與電流的關(guān)系（表示方法）解析式波形圖相量純電容電路2.1.2單一參數(shù)的交流電路2．純電容電路1）用解析式表示電容兩端電壓

u和電流i是同頻率的正弦量，電流的相位超前電壓90°。則2.1.2單一參數(shù)的交流電路2．純電容電路2）用波形圖表示純電容電路中電壓與電流波形2.1.2單一參數(shù)的交流電路2．純電容電路3）用相量表示純電容電路中電壓與電流的相量2.1.2單一參數(shù)的交流電路3．純電感電路當電感線圈的電阻非常小，可忽略不計時，就可認為它們是純電感。純電感與交流電源連接，即可組成純電感電路。電壓與電流的關(guān)系（表示方法）解析式波形圖相量純電感電路注：變壓器、電機的繞組和日光燈的鎮(zhèn)流器等都含有電感線圈。2.1.2單一參數(shù)的交流電路3．純電感電路1）用解析式表示電壓和電流的方向相同電感兩端電壓u和電流i是同頻率的正弦量，電壓的相位超前電流90°。2.1.2單一參數(shù)的交流電路3．純電感電路2）用波形圖表示純電感電路中電壓與電流的波形2.1.2單一參數(shù)的交流電路3．純電感電路3）用相量表示純電感電路中電壓與電流的相量為虛數(shù)單位，且2.1.3RLC串聯(lián)/并聯(lián)電路1．RLC串聯(lián)電路RLC串聯(lián)電路定義：由電阻R、電感

L

和電容C

串聯(lián)所組成的電路。RLC

串聯(lián)電路2.1.3RLC串聯(lián)/并聯(lián)電路1．RLC串聯(lián)電路1）電壓與電流的關(guān)系電壓三角形2.1.3RLC串聯(lián)/并聯(lián)電路1．RLC串聯(lián)電路1）電壓與電流的關(guān)系可寫成2.1.3RLC串聯(lián)/并聯(lián)電路1．RLC串聯(lián)電路1）電壓與電流的關(guān)系阻抗三角形可寫成阻抗模，用|Z|表示2.1.3RLC串聯(lián)/并聯(lián)電路1．RLC串聯(lián)電路2）性質(zhì)2.1.3RLC串聯(lián)/并聯(lián)電路1．RLC串聯(lián)電路2）性質(zhì)2.1.3RLC串聯(lián)/并聯(lián)電路1．RLC串聯(lián)電路2）性質(zhì)諧振又稱共振，是指物理系統(tǒng)中強迫振蕩周期能使振蕩的特征量或其時間導數(shù)達到極值時出現(xiàn)的現(xiàn)象。點撥2.1.3RLC串聯(lián)/并聯(lián)電路2．RLC并聯(lián)電路1）電壓與電流的關(guān)系，稱為電導，稱為感納，稱為容納，稱為電納，稱為導納單位均為西（S）由導納表示的相量模型2.1.3RLC串聯(lián)/并聯(lián)電路2．RLC并聯(lián)電路1）電壓與電流的關(guān)系導納三角形想一想想一想，RLC并聯(lián)電路中還有哪些物理量之間的關(guān)系可用一個直角三角形表示？2.1.3RLC串聯(lián)/并聯(lián)電路2．RLC并聯(lián)電路2）性質(zhì)2.1.3RLC串聯(lián)/并聯(lián)電路2．RLC并聯(lián)電路2）性質(zhì)2.1.4單相交流電路的功率1．瞬時功率2.1.4單相交流電路的功率1．瞬時功率2.1.4單相交流電路的功率2．視在功率視在功率（表現(xiàn)功率）定義：二端元件或二端電路端子間電壓的有效值

U與電流的有效值I

的乘積。符號：S表達式：單位：伏安（

）、千伏（

）2.1.4單相交流電路的功率3．無功功率2.1.4單相交流電路的功率3．無功功率充電補能無功功率并不是沒有用的功率。相反，無功功率在電力系統(tǒng)中扮演著十分重要的角色，盡管它不代表實際消耗的能量，但它體現(xiàn)了能量互換的最大速率，確保了系統(tǒng)的穩(wěn)定性。正如無功功率在電路中有著不可替代的功能一樣，我們每個人在社會中也承擔著獨特的角色，并做出寶貴的貢獻。每個人的努力和貢獻，無論大小，都將匯聚成推動社會發(fā)展和進步的重要力量，從而促進持續(xù)的發(fā)展和創(chuàng)新。2.1.4單相交流電路的功率4．有功功率與功率因數(shù)有功功率定義：在周期狀態(tài)下，瞬時功率在一個周期T

內(nèi)的平均值。符號：P單位：W、kW表達式：是電路能源消耗的表現(xiàn)2.1.4單相交流電路的功率4．有功功率與功率因數(shù)功率因數(shù)定義：在周期狀態(tài)下，有功功率P的絕對值與視在功率S

的比值。符號：表達式：2.1.4單相交流電路的功率4．有功功率與功率因數(shù)功率三角形任務(wù)實施——測試RLC的阻抗頻率特性1．任務(wù)描述學生以3～5人為一組，各小組選出組長并進行任務(wù)分工。請各小組選擇合適的工具和器材，連接如圖所示的單相交流電路，測試RLC的阻抗頻率特性，然后繪制RLC的阻抗頻率特性曲線。（a）單相交流電路（b）阻抗角關(guān)系圖單相交流電路和阻抗角關(guān)系圖任務(wù)實施——測試RLC的阻抗頻率特性1．任務(wù)描述點撥任務(wù)實施——測試RLC的阻抗頻率特性2．工具和器材準備準備任務(wù)實施所需的工具和器材，補全下表。工具和器材清單序號名稱規(guī)格型號數(shù)量單位備注1低頻信號發(fā)生器

1臺

2頻率計

1臺

3交流毫伏表

1臺

4雙蹤示波器

1臺

5電感1H

1個

6電容

1個

7電阻30Ω

1個

8電阻1kΩ

1個

9導線

若干根

任務(wù)實施——測試RLC的阻抗頻率特性3．實施步驟交流信號的發(fā)生與測量儀器儀表任務(wù)實施——測試RLC的阻抗頻率特性3．實施步驟阻抗角關(guān)系圖任務(wù)實施——測試RLC的阻抗頻率特性4．任務(wù)評價任務(wù)實施——測試RLC的阻抗頻率特性4．任務(wù)評價隨堂檢測一、在三相交流電源的△聯(lián)結(jié)中，線電壓與相電壓的關(guān)系是（）。A．線電壓大于相電壓B．線電壓小于相電壓C．線電壓等于相電壓D．無法確定二、當三相負載對稱時，Y聯(lián)結(jié)和△聯(lián)結(jié)的電路有什么相同點和不同點？C課堂小結(jié)單相交流電路正弦交流電單一參數(shù)的交流電路RLC

串聯(lián)/并聯(lián)電路單相交流電路的功率三相交流電路2.2任務(wù)引入與單相交流電相比，三相交流電具有輸出功率大、遠距離輸電電能損耗小的特點，因此常應(yīng)用于空氣壓縮機、交流電動機等設(shè)備中。采用三相交流電的電路為三相交流電路，三相交流電路中的電壓、電流有相電壓和線電壓、相電流和線電流之分，且它們的值會因電源聯(lián)結(jié)方式的不同而不同。交流電動機2.2.1三相交流電源的工作原理三相交流電路定義：由三相交流電源和三相負載組成的電路。三相交流電源定義：由3個頻率相同、相位互差120°的交流電壓源，按一定方式連接起來的電源。最常見的三相交流電源是三相交流發(fā)電機。大家知道為什么三相交流電源的相位要互差120°嗎？這種設(shè)計有什么優(yōu)勢？2.2.1三相交流電源的工作原理三相交流發(fā)電機的三相定子繞組2.2.1三相交流電源的工作原理2.2.2三相交流電源的表示方法2.2.2三相交流電源的表示方法2.2.2三相交流電源的表示方法三相交流電源的聯(lián)結(jié)方法星形聯(lián)結(jié)（Y聯(lián)結(jié)）三角形聯(lián)結(jié)（△聯(lián)結(jié)兩種）2.2.3三相交流電源的聯(lián)結(jié)方式2.2.3三相交流電源的聯(lián)結(jié)方式1．Y聯(lián)結(jié)三相交流電源的Y聯(lián)結(jié)2.2.3三相交流電源的聯(lián)結(jié)方式1．Y聯(lián)結(jié)相電壓定義：在三相交流電源中，每相定子繞組始端與末端之間的電壓，即相線與中性線之間的電壓。有效值：U1、U2、U3、UP線電壓定義：任意兩始端之間的電壓，即兩相線之間的電壓。有效值：U12、U23、U31、UL三相交流電源的Y聯(lián)結(jié)2.2.3三相交流電源的聯(lián)結(jié)方式1．Y聯(lián)結(jié)在Y聯(lián)結(jié)中，相電壓與線電壓之間的關(guān)系為用相量表示為相電壓和線電壓的相量線電壓也是頻率相同、最大值相等、相位互差120°的三相對稱電壓，且每個線電壓在相位上比相應(yīng)的相電壓超前30°。因此相電壓與線電壓的相量關(guān)系表達式為線電壓有效值UL是相應(yīng)相電壓有效值Up的倍，即2.2.3三相交流電源的聯(lián)結(jié)方式1．Y聯(lián)結(jié)就供電方式而言，從三相交流電源引出3根相線和1根中性線的供電方式稱為三相四線制，用Y0表示；僅引出3根相線的供電方式稱為三相三線制，用Y表示。其中，三相四線制供電方式可向用戶提供相電壓和線電壓兩種電壓，這種供電方式主要用于低壓供電系統(tǒng)中。我國低壓供電系統(tǒng)的相電壓為220V，線電壓為380V。三相三線制供電方式由于沒有中性線，因此只能向用戶提供線電壓，這種供電方式主要用于高壓輸電系統(tǒng)中。點撥2.2.3三相交流電源的聯(lián)結(jié)方式2．△聯(lián)結(jié)如果△聯(lián)結(jié)中有一相繞組接反，會發(fā)生什么情況？為什么？2.2.3三相交流電源的聯(lián)結(jié)方式2．△聯(lián)結(jié)三相交流電源做△聯(lián)結(jié)時，相電壓與線電壓的相量關(guān)系表達式為線電壓的有效值等于相應(yīng)相電壓的有效值，即可知做△聯(lián)結(jié)的三相交流電源，相當于3個單相交流電壓源同時作用在三相定子繞組的閉合回路中。由于，因此閉合回路中的總電壓為零，不會產(chǎn)生環(huán)流。但若有一相定子繞組接反，則，閉合回路中將會產(chǎn)生很大的環(huán)流，從而導致三相交流電源被燒毀。因此，在使用時應(yīng)加以注意。點撥2.2.4三相負載的聯(lián)結(jié)方式負載單相負載三相負載所需供電電源類型的不同2.2.4三相負載的聯(lián)結(jié)方式三相負載的聯(lián)結(jié)方法Y聯(lián)結(jié)△聯(lián)結(jié)當三相負載接入三相交流電路時，應(yīng)當使加在三相負載上的電壓等于其額定電壓，并盡可能使各相負載均勻?qū)ΨQ，從而使三相交流電源趨于平衡。經(jīng)驗傳承2.2.4三相負載的聯(lián)結(jié)方式1．Y聯(lián)結(jié)三相負載做Y聯(lián)結(jié)的三相四線制電路2.2.4三相負載的聯(lián)結(jié)方式1．Y聯(lián)結(jié)三相負載做Y聯(lián)結(jié)的三相四線制電路（a）三相不對稱負載做Y聯(lián)結(jié)（b）三相對稱負載做Y聯(lián)結(jié)三相負載做Y聯(lián)結(jié)時電壓和電流的相量2.2.4三相負載的聯(lián)結(jié)方式1．Y聯(lián)結(jié)2.2.4三相負載的聯(lián)結(jié)方式1．Y聯(lián)結(jié)2.2.4三相負載的聯(lián)結(jié)方式1．Y聯(lián)結(jié)在三相對稱電路中，取消中性線后不會影響該電路的正常工作，此時三相四線制電路實際上就變成了三相三線制電路。三相三線制電路在三相四線制電路中，中性線的作用非常大。當負載不對稱時，中性線的電流不等于零。此時，中性線絕對不能去掉，否則負載上的相電壓將會不對稱，從而導致有的負載上的相電壓大于額定電壓，有的負載上的相電壓小于額定電壓，使負載損壞或不能正常工作。因此，規(guī)定在三相四線制電路的中性線上不允許安裝開關(guān)和熔斷器，而且為使中性線本身具有足夠的機械強度，應(yīng)在中性線中加裝鋼芯。當三相負載對稱時，三相三線制電路與三相四線制電路完全相同，兩者關(guān)于相電流的計算方法也相同，且只需要計算其中任意一相的電流，便可推算出另外兩相的電流。經(jīng)驗傳承2.2.4三相負載的聯(lián)結(jié)方式2．△聯(lián)結(jié)三相負載的△聯(lián)結(jié)2.2.4三相負載的聯(lián)結(jié)方式2．△聯(lián)結(jié)三相對稱負載做△聯(lián)結(jié)時線電流與相電流的相量2.2.4三相負載的聯(lián)結(jié)方式2．△聯(lián)結(jié)三相對稱負載做△聯(lián)結(jié)時線電流與相電流的相量2.2.5三相交流電路的功率三相交流電路三個單相交流電路的組合可看做因此單相交流電路功率的計算方法可直接應(yīng)用于三相交流電路。2.2.5三相交流電路的功率1．有功功率在三相交流電路中，無論負載如何連接，電路總的有功功率都等于各相有功功率之和。在三相對稱電路中，可寫為相電壓的有效值與相電流的有效值之間的相位差2.2.5三相交流電路的功率1．有功功率在實際應(yīng)用中，由于線電壓和線電流的測量較為容易，因此三相交流電路的有功功率通常用線電壓和線電流來計算。2.2.5三相交流電路的功率2．視在功率三相對稱負載的視在功率為2.2.5三相交流電路的功率3．無功功率無論三相負載是做

Y聯(lián)結(jié)還是做△聯(lián)結(jié)，其總無功功率均等于各相負載的無功功率之和。對于三相對稱負載，其無功功率均為任務(wù)實施——測量三相交流電路的電壓和電流1．任務(wù)描述學生以3～5人為一組，各小組選出組長并進行任務(wù)分工。請各小組選擇合適的工具和器材，連接三相交流電路，測量其電壓和電流。三相負載做Y聯(lián)結(jié)的三相交流電路三相負載做△聯(lián)結(jié)的三相交流電路任務(wù)實施——測量三相交流電路的電壓和電流2．工具和器材準備準備任務(wù)實施所需的工具和器材，補全下表。工具和器材清單序號名稱規(guī)格型號數(shù)量單位備注1三相交流電源

1路

2三相燈組負載9

盞

220V

15W

的白熾燈

1組

3三相調(diào)壓器

1個

4試驗掛箱

DG081套

5交流電壓表

1臺

6交流電流表

1臺

7導線

若干根

任務(wù)實施——測量三相交流電路的電壓和電流3．實施步驟1）測量三相負載做Y聯(lián)結(jié)的三相交流電路（1）按圖所示連接電路，使三相燈組負載經(jīng)三相調(diào)壓器接通三相交流電源。將三相調(diào)壓器的旋柄置于輸出為0V的位置（即逆時針旋轉(zhuǎn)到底）。（2）經(jīng)指導教師檢查，合格后方可接通電源，然后調(diào)整三相調(diào)壓器，使其輸出的相電壓為220V。（3）在如圖所示的電路中，用交流電流表和交流電壓表分別測量三相燈組負載在如表所示不同接線方式下的線電流、相電流、線電壓、相電壓、中性線電流（I0）、負載中性點與N點之間的電壓（

U0），然后將其測量結(jié)果填入表中，并觀察三相燈組負載的明暗變化，分析中性線的作用。測量三相交流電路時為什么會有誤差任務(wù)實施——測量三相交流電路的電壓和電流3．實施步驟1）測量三相負載做Y聯(lián)結(jié)的三相交流電路任務(wù)實施——測量三相交流電路的電壓和電流3．實施步驟1）測量三相負載做Y聯(lián)結(jié)的三相交流電路任務(wù)實施——測量三相交流電路的電壓和電流3．實施步驟2）測量三相負載做△聯(lián)結(jié)的三相交流電路如圖所示連接電路，經(jīng)指導教師檢查，合格后接通三相交流電源。調(diào)整三相調(diào)壓器，使其輸出的線電壓為220V，并按如表所示的內(nèi)容進行測量，將其測量結(jié)果填入表中。任務(wù)實施——測量三相交流電路的電壓和電流3．實施步驟2）測量三相負載做△聯(lián)結(jié)的三相交流電路（1）本任務(wù)采用的是線電壓為380V的三相交流電，必須穿絕緣鞋進入試驗室。測量時要注意人身安全，切勿觸及導電部件，以防發(fā)生意外事故。（2）每次接線完畢后，同組學生應(yīng)自查一遍，然后由指導教師檢查，合格后方可接通電源；試驗過程中必須嚴格遵守“先斷電、再接線、后通電”及“先斷電、后拆線”的操作原則。（3）做Y聯(lián)結(jié)的三相負載在進行L2相短路操作時，必須先斷開中性線，以免發(fā)生觸電事故。（4）為避免燒壞白熾燈，DG08型試驗掛箱內(nèi)設(shè)有過電壓自動保護裝置，當任意一相的相電壓大于250V時，即可開啟聲光報警并自動跳閘。因此，在三相不平衡負載做Y聯(lián)結(jié)或在缺相的情況下進行測量時，所加最高相電壓應(yīng)小于240V。經(jīng)驗傳承任務(wù)實施——測量三相交流電路的電壓和電流4．任務(wù)評價任務(wù)實施——測量三相交流電路的電壓和電流4．任務(wù)評價隨堂檢測一、正弦交流電的三要素是（）。A．瞬時值、最大值、有效值B．周期、頻率、角頻率C．最大值、角頻率、初相位D．相位、初相位、相位差二、在純電容電路中，容抗的表達式是什么？并說明其物理意義。C課堂小結(jié)三相交流電路三相交流電源的工作原理三相交流電源的表示方法三相交流電源的聯(lián)結(jié)方式三相負載的聯(lián)結(jié)方式三相交流電路的功率感謝觀看電工與電子技術(shù)

常用電磁裝置項目3任務(wù)3.1電磁閥與繼電器任務(wù)實施——驗證電磁感應(yīng)定律任務(wù)3.2變壓器任務(wù)實施——測試單相變壓器的變比和外特性任務(wù)3.3直流電動機任務(wù)實施——拆裝直流電動機任務(wù)3.4交流電機任務(wù)實施——拆裝三相異步電動機項目導讀在自然界，電與磁的關(guān)系密不可分：變化的電場會產(chǎn)生磁場，變化的磁場也會產(chǎn)生電場。根據(jù)電與磁相互轉(zhuǎn)換的原理可制成鐵芯線圈電路，它在通入電流時會產(chǎn)生磁場。利用鐵芯線圈電路可制成多種電磁裝置，如電磁閥、繼電器、變壓器、電動機、發(fā)電機等。本項目主要介紹磁路、交流鐵芯線圈電路、電磁閥、繼電器、直流電動機、交流電機等的基本知識。學習目標知識目標技能目標了解磁場的基本物理量、磁路的基本定律和鐵磁性材料的性能。掌握交流鐵芯線圈電路中的電磁關(guān)系、電壓與電流的關(guān)系。熟悉電磁閥與繼電器的結(jié)構(gòu)和工作原理。掌握變壓器的結(jié)構(gòu)、工作原理、外特性、額定值、功率和效率。掌握直流電動機的結(jié)構(gòu)、工作原理，以及啟動、反轉(zhuǎn)、調(diào)速和制動方法。掌握三相異步電動機的結(jié)構(gòu)、工作原理、電磁轉(zhuǎn)矩和機械特性。掌握三相異步電動機的啟動、反轉(zhuǎn)、調(diào)速和制動方法。掌握交流發(fā)電機的結(jié)構(gòu)和工作原理。能正確驗證電磁感應(yīng)定律。能正確測試單相變壓器的變比和外特性。能正確拆裝直流電動機。能正確拆裝三相異步電動機。素質(zhì)目標弘揚愛崗敬業(yè)、甘于奉獻的勞模精神。電磁閥與繼電器3.1任務(wù)引入小李在做電路試驗時，偶然將一塊磁鐵塞入到空心線圈中。與此同時，他發(fā)現(xiàn)電路中小燈泡的亮度發(fā)生了變化。當他將磁鐵從空心線圈中取出后，小燈泡的亮度再次發(fā)生了變化。小李對此非常好奇，在查閱資料后發(fā)現(xiàn)，原來這是電磁感應(yīng)現(xiàn)象。早在1831年法拉第就發(fā)現(xiàn)了電磁感應(yīng)現(xiàn)象，并總結(jié)出了電磁感應(yīng)定律。電磁感應(yīng)定律在眾多工業(yè)領(lǐng)域都有廣泛的應(yīng)用，各種發(fā)電機、變壓器、電動機都是利用電磁感應(yīng)定律制成的。3.1.1磁場與磁路磁性定義：某些物體具有吸引鐵、鈷、鎳等一類物質(zhì)的性質(zhì)。磁體定義：帶有磁性的物體。磁極定義：磁體上磁性最強的兩個部位。北極定義：可在水平面內(nèi)自由轉(zhuǎn)動的磁體，其在靜止時指向北方的磁極。表示：N磁體之間同性磁極相互排斥、異性磁極相互吸引的特性都是通過某種特殊物質(zhì)實現(xiàn)的，這種特殊物質(zhì)稱為磁場。磁場是有方向的。而磁力線就是人們?yōu)樾蜗蟮孛枋龈鼽c的磁場方向而假想的曲線?？衫么帕€形象地描繪磁場，即在磁場中畫出一系列有方向的曲線，曲線上任意一點的切線方向就是該點的磁場方向。南極定義：指向南方的磁極。表示：S3.1.1磁場與磁路想一想地球本身就是一個巨大的磁體，想一想地球的南、北磁極分別位于哪個方向。3.1.1磁場與磁路線圈通電后，其周圍和內(nèi)部會產(chǎn)生磁場?？招妮d流線圈產(chǎn)生的磁場較弱，為了得到較強的磁場并加以有效利用，工程上常用鐵磁性材料做成一定形狀的鐵芯，然后將線圈繞在鐵芯上組成鐵芯線圈電路。磁路當線圈中通過電流時，鐵芯即被磁化，從而使電流產(chǎn)生的磁場大大增強。對于鐵芯線圈電路，通電線圈的磁通將集中通過鐵芯，這種磁通集中通過的路徑便稱為磁路。3.1.1磁場與磁路1．磁場的基本物理量磁路問題也是局限于一定路徑內(nèi)的磁場問題。磁感應(yīng)強度磁場強度磁通磁導率磁場的特性3.1.1磁場與磁路1．磁場的基本物理量1）磁感應(yīng)強度磁感應(yīng)強度的方向與電流方向之間的關(guān)系可用右手螺旋定則來確定。若磁場中各點的磁感應(yīng)強度大小相等、方向相同，則這樣的磁場稱為均勻磁場。磁感應(yīng)強度：用于表示磁場中某點磁場強弱和方向的物理量，它是一個矢量，用

B

表示，單位為特（T）。在磁場中垂直于磁場方向放置一個通電導體，其所受的電磁力F與電流I和導體長度

L

的乘積

IL之比，稱為通電導體所在處的磁感應(yīng)強度，即3.1.1磁場與磁路1．磁場的基本物理量2）磁場強度在均勻磁介質(zhì)中，磁場強度的方向與磁感應(yīng)強度的方向一致。磁場強度：在分析磁場時所引入的一個輔助物理量，它也是一個矢量，用

H

表示，單位為安每米（A/m）?？臻g中某點的磁場強度與該點磁感應(yīng)強度的關(guān)系為3.1.1磁場與磁路1．磁場的基本物理量3）磁通磁感應(yīng)強度在數(shù)值上可看作與磁場方向相垂直的單位面積內(nèi)所通過的磁通，因此磁感應(yīng)強度又稱磁通密度。磁通：用于描述磁場在某一范圍分布情況的物理量，它是一個標量，用表示，單位為韋（Wb）。磁感應(yīng)強度B

與垂直于磁場方向的某一橫截面積

S的乘積，稱為通過該面積的磁通，即或磁通與磁路的分類3.1.1磁場與磁路1．磁場的基本物理量4）磁導率3.1.1磁場與磁路1．磁場的基本物理量4）磁導率知識鏈接右手螺旋定則又稱安培定則，是表示電流方向與磁場方向之間關(guān)系的定則。利用右手螺旋定則可判斷通電直導線的磁場方向和通電螺線管的磁場方向。（1）通電直導線的磁場方向：用右手握住通電直導線，使大拇指指向電流的方向，則彎曲的四指所指的方向就是通電直導線的磁場方向。（2）通電螺線管的磁場方向：用右手握住通電螺線管，使四指彎曲的方向與電流的方向一致，則大拇指所指的方向就是通電螺線管的磁場方向。（a）通電直導線的磁場方向（b）通電螺線管的磁場方向右手螺旋定則3.1.1磁場與磁路2．磁路的基本定律1）安培環(huán)路定律磁路以如圖所示磁路為例，應(yīng)用安培環(huán)路定律可得H磁路鐵芯的磁場強度，單位：A/ml磁路的平均長度，單位：mN線圈的匝數(shù)I通過線圈的電流，單位：A磁通勢：線圈匝數(shù)N與電流I的乘積NI，它是一個標量，用F表示，即單位：安（A）3.1.1磁場與磁路2．磁路的基本定律2）磁路歐姆定律得磁路的磁通，單位：Wb磁路的磁阻，，單位：每亨（1/H）磁路的橫截面積，單位：m2磁路的磁通勢，單位：A與電路歐姆定律在形式上相似，故稱為磁路歐姆定律。由于鐵磁性材料的磁導率不是常數(shù)，因此磁路歐姆定律通常不能用于定量計算，只能用于定性分析?；虼雽?、、3.1.1磁場與磁路2．磁路的基本定律2）磁路歐姆定律3.1.1磁場與磁路2．磁路的基本定律2）磁路歐姆定律3.1.1磁場與磁路2．磁路的基本定律2）磁路歐姆定律點撥3.1.1磁場與磁路2．磁路的基本定律3）電磁感應(yīng)定律電磁感應(yīng)：當閉合回路中的一部分導體在磁場中切割磁力線，或者閉合回路中的磁通發(fā)生變化時，閉合回路中會有電流產(chǎn)生。感應(yīng)電壓：由電磁感應(yīng)產(chǎn)生的電壓。感應(yīng)電流：由電磁感應(yīng)產(chǎn)生的電流。感應(yīng)電壓的大小與磁通變化的快慢（磁通變化率）有關(guān)，即若線圈的匝數(shù)為N，則整個線圈的感應(yīng)電壓為上述感應(yīng)電壓與磁通變化率之間的關(guān)系稱為電磁感應(yīng)定律。3.1.1磁場與磁路2．磁路的基本定律3）電磁感應(yīng)定律知識鏈接利用右手定則可判斷導體在磁場中切割磁力線時所產(chǎn)生的感應(yīng)電流的方向：伸出右手，使大拇指與其余四指垂直，并在同一平面內(nèi)，使磁力線垂直穿過手心，大拇指指向?qū)w運動的方向，則其余四指所指的方向就是感應(yīng)電流的方向。右手定則3.1.2鐵磁性材料的性能與交流鐵芯線圈電路1．鐵磁性材料的性能鐵鈷鎳合金鐵磁性材料的性能：磁飽和性磁滯性鐵磁性材料：指相對磁導率能夠達到幾千、幾萬，甚至幾十萬的材料高導磁性3.1.2鐵磁性材料的性能與交流鐵芯線圈電路1．鐵磁性材料的性能1）高導磁性磁化：鐵磁性材料在外磁場的作用下，沿磁場方向產(chǎn)生磁性的過程。在沒有外磁場作用時，磁疇的方向各不相同，磁場相互抵消，鐵磁性材料整體對外不呈磁性。在有外磁場作用時，磁疇在電磁力的作用下會趨向外磁場的方向排列，從而形成附加磁場，鐵磁性材料整體對外呈現(xiàn)出很強的磁性。磁疇：鐵磁性材料能被磁化是因為鐵磁性材料的內(nèi)部存在許多磁化的小區(qū)域。沒有外磁場作用有外磁場作用3.1.2鐵磁性材料的性能與交流鐵芯線圈電路1．鐵磁性材料的性能2）磁飽和性磁化曲線：在鐵磁性材料的磁化過程中，磁感應(yīng)強度B隨磁場強度H變化的曲線。在圖中，開始時B與H近于成正比地增大，隨著H的增大，B的增大緩慢下來，最后趨于磁飽和。B和μ與H的關(guān)系由于B與H不成正比，因此鐵磁性材料的磁導率不是常數(shù)，它隨H的變化而變化。3.1.2鐵磁性材料的性能與交流鐵芯線圈電路1．鐵磁性材料的性能3）磁滯性鐵磁性材料的磁化曲線僅反映了鐵磁性材料在磁場強度由零逐漸增大時的磁化過程，而在電氣設(shè)備的實際應(yīng)用中，當含有鐵芯的線圈中通有交流電時，鐵芯就會發(fā)生交變磁化，其在一個周期內(nèi)的B-H曲線如所示。軟磁材料3.1.2鐵磁性材料的性能與交流鐵芯線圈電路1．鐵磁性材料的性能3）磁滯性3.1.2鐵磁性材料的性能與交流鐵芯線圈電路1．鐵磁性材料的性能3）磁滯性不同的鐵磁性材料，其磁滯回線的形狀也不同。鐵磁性材料軟磁材料永磁材料矩磁材料如鑄鐵、硅鋼、坡莫合金等，它們的磁滯性不明顯，矯頑力較小，磁滯回線較窄，通常用于制造變壓器、電機等的鐵芯。3.1.2鐵磁性材料的性能與交流鐵芯線圈電路1．鐵磁性材料的性能3）磁滯性鐵磁性材料軟磁材料永磁材料矩磁材料如碳鋼、鎢鋼及鐵鎳鋁鈷合金等，它們的磁滯性明顯，剩磁和矯頑力均較大，磁滯回線較寬，通常用于制造永久磁鐵。3.1.2鐵磁性材料的性能與交流鐵芯線圈電路1．鐵磁性材料的性能3）磁滯性鐵磁性材料軟磁材料永磁材料矩磁材料如鎂錳鐵氧體及鐵鎳合金等，它們的剩磁較大、矯頑力較小，磁滯回線接近矩形，穩(wěn)定性較好，通常用于制造計算機和控制系統(tǒng)中的記憶元件、開關(guān)元件、邏輯元件。3.1.2鐵磁性材料的性能與交流鐵芯線圈電路2．交流鐵芯線圈電路利用直流電來勵磁，它所產(chǎn)生的磁通是恒定的，在線圈和鐵芯中不會產(chǎn)生感應(yīng)電壓，線圈中的電流是由外加電壓和線圈本身的電阻決定的，功率損耗也只有線圈電阻上的損耗。利用交流電來勵磁，它所產(chǎn)生的磁通是交變的，因此其電磁關(guān)系、電壓與電流的關(guān)系、功率損耗等都有特殊規(guī)律。0102鐵芯線圈直流鐵芯線圈交流鐵芯線圈利用電流來產(chǎn)生通過磁路的磁通稱為勵磁