电工学基础知识点讲课教案

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1、电工基础知识点1 电路的状态：通路；断路；短路。2 电流：电荷的定向移动形成电流。 习惯上规定： 正电荷定向移动的方向是电流的正方向，实际的电流方向与规定的相反。公式：Iq（ A,C , s）1mA10 3 A,1uA106At直流电：电流方向和强弱都不随时间而改变的电流。交流电：大小和方向都随时间做周期性变化，并且在一个周期内平均值为零的电流。3 电阻：表示物体对自由电子定向移动的阻碍作用的物理量。公式：Rl(,m, m, m2 )S导体的电阻是由本身决定的，由它本身的电阻率和尺寸大小决定，还与温度有关。对温度而言，存在正温度系数和负温度系数变化。4 部分电路的欧姆定律：导体中的电流与两端的

2、电压成正比，与它的电阻成反比。公式：IU或 URI(导体的电阻是恒定的，变化的是电流和电压)R5 电阻的福安特性曲线：如果以电压为横坐标，电流为纵坐标，可画出电阻的U-I关系曲线。电阻元件的福安特性曲线是过原点的直线时，叫做线性电阻。如果不是直线，则叫做非线性电阻。（图： P8）6 电能： WUIt（ J,V , A, s ） 实际中常以 1kW h 1000W1h ，简称度。7 电功率：在一段时间内，电路产生或消耗的电能与时间的比值，用P 表示。公式：W或 =UI=U2I 2 R ( 适用于纯电阻电路 )tR可见，一段电路上的电功率， 跟这段电路两端的电压和电路中的电流成正比。 用电器上通常

3、标明它的电功率和电压，叫做用电器的额定功率和额定电压。8 焦耳定律（电流热效应的规律） ：电流通过导体产生的热量，跟电流的平方，导体的电阻和通电的时间成正比。公式： QRI 2t( J , A, s )阅读P12,13 页的阅读与应用的三和四9 电动势：表征电源做工能力的物理量，用E 表示。电源的电动势等于电源没有接入电路时两极间的电压。它是一个标量，但规定自负极通过电源内部到正极的方向为电动势的方向。10 闭合电路的欧姆定律： 闭合电路内的电流， 跟电源的电动势成正比， 跟整个电路的电阻成反比。公式： IEE RI R0IRR0闭合电路由两部分组成： 一部分是电源外部的电路， 叫做外电路，

4、包括用电器和导线等；另一部分是电源内部电路，叫做内电路，如发电机的线圈，电池内的溶液等。外电路的电阻通常叫做外电阻，内电路也有电阻，通常叫做电源的内电阻，简称内阻。E U U ：电源的电动势等于内，外电路电压降之和。对端电压的分析：A R:I 0,U EB R0(外电路短路 ) : IE,U0R0CR :I ,UDR :I ,U11电源向负载输出的功率：PmE 2E24R当电源给定而负载可变，外电路的电4R0阻等于电源的内阻时（RR0 ），电源的输出功率最大，这时叫做负载与电源的匹配。12电池组的基本接法：串联，并联和混联。串联： E串nER0串 nR0适用于：当用电器的额定电压高于单个电池的

5、电动势时，并用电器的额定电流必须小于单个电池允许通过的最大电流。并联： E并ER0适用于： 当用电器的额定电流比单个电池允许同过的R0并n最大电流大时，并用电器的额定电压必须低于单个电池的电动势。混联：当电池的电动势和允许通过的最大电流都小于用电器的额定电压和额定电流时，可以先组成几个串联电池组，使用电器得到需要的额定电压，在把这几个串联的电池组并联起来，使每个电池实际通过的电流小于允许通过的最大电流。13电阻的串联与并联：串联：把两个或两个以上的电阻依次连接，组成一条无分支电路，这样的连接方式叫做电阻的串联。A 特点：（ 1） 串联电路中流过每个电阻的电流都相等，即：II1I 2I 3.I

6、n（ 2）串联电路中的总电压等于各电阻两端的分电压之和；即UU 1U 2U 3.U nB 性质：（ 1）串联电路的等效电阻（即总电阻）等于各串联电阻之和。即RR1R2R3.Rn（ 2）串联电路的分压性质：在串联电路中，各电阻上分配的电压与电阻值成正比，即阻值越大的电阻分配到的电压越大；反之电压越小（ 3）串联电路中的功率分配 : 在串联电路，各电阻上分配的功率与阻值成正比C 应用：（ 1）用几个电阻串联以获得较大的电阻。（ 2）采用几个电阻串联构成分压器，使同一电源能供给几种不同数值的电压，如下图所示。（ 3）当负载的额定电压低于电源电压时，可用串联电阻的方法将负载接入电源。（ 4）限制和调节

7、电路中电流的大小。（ 5）扩大电压表量程。 （公式：RURg I g ）I g并联：把几个电阻并列的连接起来，就组成并联电路。A 特点： (1) 电路中各支路两端的电压相等。（ 2）电路中的总电流等于各支路的电流之和。B 性质：（1）总电阻的倒数等于各支路电阻的倒数之和。即1111.1RR1R2R3Rn（ 2）各支路的电流与其电阻成反比。I1R2或 I 2R1（以两电阻的并联为例）R1R2R1 R2（ 3）各支路电阻所消耗的功率与其电阻成反比。C 应用：（1）凡是额定工作电压相同的负载都采用并联的工作方式。这样每个负载都是一个可独立控制的回路，任一负载的正常启动或关断都不影响其它负载使用。（

8、2）获得较小电阻。（ 3）扩大电流表的量程。 （公式： RRg I g ）I I g14电阻的混联：在实际电路中，既有电阻的串联，又有电阻的并联，叫做电阻的混联。方法：电流法与等电位法。（P27）15万用表的基本原理和使用（P28）16电阻的测量：A 伏安法：（ 1）电流表外接法：适用于待测电阻的阻值比电压表的内阻小得多时，测出的电阻值比实际值小些。 （P32。图 2-25。 a）（ 2）电流表内接法：适用于待测电阻的阻值比电流的内阻大得多时，测出的电阻值比实际值大些。 （ P32。图 2-25。 b）B 惠斯通电桥法：电桥平衡的条件：中间的灵敏电流表读数为零。电桥邻臂的电阻之比相等，电桥对臂

9、的电阻乘积相等。公式：RXl2 Rl117电位：电路中零电位的点规定之后，电路中任一点与零电位点之间的电压（电位差），就是该点的电位。零电位：讲电位也要先指定一个计算电位的起点。注：零电位的选择可以是任意的，习惯上规定大地的电位为零。U abVa VbU baVb Va计算：电路中各点电位，只要从这一点通过一定的路径绕到零电位的点，该点的电位即等于此路径上全部电压降的代数和。公式：电源：或R电阻：或IRI18支路：由一个或几个元件首尾相接构成的无分支电路。节点：三条或三条以上支路汇聚的点。回路：电路中任一闭合路径。网孔：指电路回路中不含有支路的回路。基尔霍夫电流定律（节点电流定律 /KCL ）

10、：电路中任意一个节点上，在任一时刻，流入节点的电流之和， 等于流出节点的电流之和。 即，在任一电路中任一节点是， 电流的代数和永远等于零。I0或I 入I出基尔霍夫电压定律 （回路电压定律 /KVL ）：对于任意一个集中参数电路中的任意一个回路，在任何时刻，沿该回路的所有支路电压代数和等于零。U0或RIE19支路电流法的分析步骤：A 假定各支路电流的方向和回路方向，回路方向可以任意假设，对于具有两个以上电动势的回路，通常取值较大的电动势的方向为回路方向，电流方向也可参考此法来假设。 B 用基尔霍夫电流定律列出节点电流方程式。C 用基尔霍夫电压定律列出回路电压方程式。 D 代入已知数，解联立方程式

11、，求出各支路的电流。E 确定各支路的电流方向（注意题上已知） 。（请把例题多看几次）20叠加定理：由线性电阻和多个电源组成的线性电路中，任何一个支路中的电流（或电压）等于各个电源单独作用时，在此支路中所产生的电流（或电压） 的代数和。 叠加定理只能用来求电路中的电压或电流，而不能用来求功率。步骤： A分别作出由一个电源单独作用的分图，而其余电源只保留其内阻。（电压源不作用时，当成一根导线 短路 ；电流源不作用时，当成断开的 断路 ） B 分别计算分图中每一支路电流的大小和方向。C 求出各电动势在各个支路中产生的电流的代数和，这些电流就是各电动势共同作用时，在各支路中产生的电流。（注意例题）21

12、二端网络： 电路也叫电网络或网络。 如果网络具有两个引出端与外电路相连，不管其内部结构如何，这样的网络就叫二端网络。分为有源和无源二端网络。戴维宁定理： 对外电路来说， 一个含源二端网络可以用一个电源来代替，该电源的电动势E0等于二端网络的开路电压，其内阻 R0 等于含源二端网络内所有电动势为零，仅保留其内阻时，网络两端的等效电阻（输入电阻）。步骤： A 把电路分为待求支路和含源二端网络两部分。B 把待求支路移开，求出含源二端网络的开路电压。C 把网络内各电源除去，仅保留电源内阻，求出网络两端的等效电阻。D 画出含源二端网络的等效电路，把待求支路移入，进行求解。（注意等效电源的正负极和题上待求

13、支路的参考方向）22电容器： 如何两个彼此绝缘而又互相靠近的导体，都可以看成一个电容器，这两个导体就是电容器的两个极。使电容器带电的过程叫做充电，这时总是使它的一个导体带正电荷，另一个导体带负电荷。充电后的电容器失去电荷的过程叫做放电。电容：电容器所带的电荷量与它的两极板间的电压比值，表征了电容器的特性，这个比值叫做电容器的电容。公式： Cq单位： 1F 106 F1012 pF1pF106 F10 12FU平行板电容器的电容：跟电介质的介电常数成正比，跟正对面积成正比，跟极板的距离成反比。公式： CS( F , F m , m2 , m )r00 rd电介质的介电常数由介质的性质决定。23电

14、容器的连接：A 串联： 1 每个电容器所带电荷量相等；2 串联电容器的总电容的倒数等于各个电容的倒数之和；3 每个电容器所带电压与电容成反比。B 并联： 1 每个电容器所带电压相等； 2 并联电容器的总电容等于各个电容器的电容之和；3 每个电容器所带电荷量与电容成正比。（注意例题，这时串并联时安全电压的求法）24电容器充电：电流由大变小，直到为零；电压由小变大。电容器放电：电流由大变小，直到为零；电压由大变小，直到为零。25电容器中的电场能量：与电容器的电容成正比，与电容器两极板之间的电压平方成正比。公式： WC1 qU C1 CUC222电容器是储能原件。 加在电容器两极板上的电压不能超过某

15、一限度， 一旦超过这个限度， 电介质将被击穿， 电容器损坏。 这个极限电压叫做击穿电压， 电容器的安全工作电压应低于击穿电压。一般电容器均标有电容量，允许误差和额定电压（即耐压）。26磁场跟电场一样，是一种物质，因而具有力和能的性质。同名磁极互相排斥，异名磁极互相吸引。磁场方向：一般规定，在磁场中任一点，小磁针N 极受力的方向，即小磁针静止时N 极所指的方向，就是那一点的磁场方向。磁力线：所谓磁感线，就是在磁场中画出的一些曲线，这些曲线上，每一点的切线方向，都跟该点的磁场方向相同。电流的磁场方向的判定（安培定则又叫右手螺旋定则）：见书 P68 图 5-3,5-4,5-5 。27磁场的主要物理量

16、： 磁感应强度： 在磁场中垂直于磁场方向的通电导线，所受的磁场力F 与电流 I 和导线长度 L 的乘积的比值叫做通电导线所在处的磁感应强度。公式： BF磁感应强度是一个矢量， 它的大小如左式所示，它的方向就是该点的磁场Il方向。它的单位是 T（特）。如果在磁场的某一区域里，磁感应强度的大小和方向都相同，这个区域就叫做匀强磁场，用分布均匀的平行直线表示。磁通：定义磁感应强度与面积的乘积，叫做穿过这个面的磁通量（简称磁通）。公式：S 单位是 Wb（韦）磁导率：就是一个用来表示媒介质导磁性能的物理量。公式： 04 107H m0 rr0磁场强度： 磁场中某点的磁感应强度与媒介质磁导率的比值，叫做该点

17、的磁场强度。它是一个矢量。公式： HBHr H 单位是： A m （安 /米）B028磁场的电流的作用力：公式FBIL sin( N / T / A/ m )当0 时，力最小，为零当2 时，力最大，为FBIL当越小，力也越小。电流方向与磁场方向间的夹角。左手定则用于判断力的方向：伸出左手，使大拇指跟其余四个手指垂直，并且都跟手掌在一个平面内， 让磁感线垂直进入手心， 并使四指指向电流方向， 这时手掌所在的平面与磁感线和导线所在的平面垂直，大拇指所指的方向就是通电导线在磁场中受力的方向。29磁化曲线： 铁磁性物质的B（磁感应强度） 随 H（磁场强度） 而变化的曲线叫做磁化曲线。看书 P73-P7

18、430磁路：磁通经过的闭合路径，分为有分支和无分支磁路。磁动势：通过线圈的电流和线圈匝数的乘积。公式： EmIN单位： A磁阻：表示磁通通过磁路时所受到的阻碍作用。公式： Rml单位： 1 H , m, H m , m2S磁路的欧姆定律：EmRm31电磁感应现象： 利用磁场产生电流的现象，叫做电磁感应现象，产生的电流叫做感应电流。产生的条件：只要穿过闭合电路的磁通发生变化，闭合电路就有电流产生。即直导体切割磁力线；闭合线圈的磁通发生变化。右手定则：当闭合电路中的一部分导线做切割磁感应线运动时。伸开右手，使大拇指与其余四指垂直， 并且都跟手掌在一个平面内， 让磁感应线垂直进入手心， 大拇指指向导

19、体运动方向，这时四指所指的方向就是感应电流的方向。楞次定律：感应电流的方向，总是要使感应电流的磁场阻碍引起感应电流的磁通的变化，这就是楞次定律，它是判断感应电流方向的普遍规律。32感应电动势： 不管外电流是否闭合， 只要有发生电磁感应现象的条件， 电路中就有感应电动势。计算办法：直导体切割磁力线：EBlv sin闭合线圈：EEN(N)ttt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的变化率成正比。33自感现象： 由于线圈本身的电流发生变化而产生的电磁感应现象，叫做自感现象，简称自感。在自感现象中产生的感应电动势，叫做自感电动势。电感： 线圈的自感磁链与电流的比值叫做线圈 （或回

20、路） 的自感系数（或叫做自感量） ，简称电感。公式：LLNN 2SII单位： Hl自感电动势： ELItLt磁场能量： WL1LI 2234自感现象的应用：P.9135互感现象： 假如两个线圈或回路靠的很近，如果一个线圈上的电流随时间变化，则穿过另一个线圈的磁链也随时间变化， 因此在另一个线圈中将要产生感应电动势，这种现象叫做互感现象。互感系数：在两个交链（耦合）的线圈中，互感磁链与产生此磁链的电流的比值，叫做这两个线圈的互感系数（或互感量），简称互感。公式： M2112i1i 236把这种在同一变化磁通的作用下，感应电动势极性相同的端点叫做同名端，感应电动势极性相反的端点叫做异名端。关键：掌

21、握对同名端的判定。特点：顺串：异名端相连L顺L1L2 2M反串：同名端相连L反L1 L2 2M则： ML顺L反437涡流和磁屏蔽： P96.38交流电的产生： P10439表征交流电的物理量：周期：交流电完成一次周期性变化所需的时间，叫做交流电的周期，用T 表示，单位是 s（秒）。频率：交流电在1s 内完成周期性变化的次数叫做交流电的频率。用f 表示，单位是 Hz （赫）。角频率：交流电每秒所变化的角度( 电角度 ) ，叫做交流电的角频率。用表示，单位是 rad s （弧度 /秒）。最大值： 交流电在一个周期内所能达到的最大数值，可以用来表示交流电的电流强弱或电压高低。有效值： 交流电的有效值

22、是根据电流的热效应来规定的。让交流电和直流电分别通过同样阻值的电阻， 如果他们在同一时间内产生的热量相等，就把这一直流电的数值叫做这一交流电的有效值。相位和相位差： 两个交流电的相位差叫做它们的相位差。同频率之间的相位差就是初相之差。有效值（或最大值） ，频率（或周期，角频率） ，初相是正弦交流电的三要素。112E(U /I)Em (U m/ I m )公式： Tf2 f20.707 Em (U m / I m)fTT40交流电的表示方法：解析式，波形图，向量图。41正弦交流电：纯电路部分：电路形式项目纯电阻电路纯电感电路纯电容电路对电流的阻碍作用电阻 R感抗XLL1容抗 XCUC电流和电大小

23、UU压间的关IRII系X LX C相位电流电压同相电压超前电流 90电压滞后电流 90有功功率P URI R2I00无功功率0QL ULI XLI 2QC UCI XCI 2串联电路部分：P。 141.向量图如下：串并联谐振：P.142.交流电功率：瞬时功率：将电压瞬时值和电流瞬时值的乘积叫做瞬时功率。用字母p 表示。有功功率 （平均功率）：就是瞬时功率在一个周期内的平均值，用字母 P 表示，单位为 W（瓦）无功功率：电容电感原件的瞬时功率的最大值，表示电容电感与电源之间能量交换的最大值。用符号 Q表示，单位是var( 乏 ) 。视在功率：总电压有效值和电流有效值的乘积。用符号 S表示，单位是

24、 V.A，（伏。安）功率因数 : 电路的有功功率与视在功率的比值。cosPS意义：功率因数的大小是表示电源功率被利用的程度； 同时在同一电压下， 要输送同一功率，功率因数越高，则线路中电流越小，故线路中的损耗也越小。提高方法：在电感性负载两端并联一只电容适当的电容器。42. 三项正弦交流电： 第一节 三相交流电源一、三相交流电源的产生1三相交流发电机120 的单相交流电源按一定三相交流电源是三个频率相同、最大值相等、相位彼此相差方式的组合。2三相交流电源的表示方法（ 1）解析式e2 E sint1e2 E sin (t120)2e2 E sin (t + 120)3这样的三个电动势叫对称三相电

25、动势。三个电动势到达最大值（或零）的先后次序叫相序。正序 e1 e2 e3。（ 2）波形图（ 3）相量图e1e2e30即E1+ E2+ E30二、三相电源的连接1连接方式（ Y ）（ 1）中性点（或零点） ：三个末端相连接的点。用字母“ N”表示中性线（或零线） ：从中性点引出的一根线叫中性线或零线。（ 2）端线或相线：从始端引出的三根线，俗称火线。2相电压与线电压（ 1）相电压：相线与中性线间的电压，用 u1、u2、u3 表示（通用符号用 uP 表示）三个相电压对称相电压的方向：从绕组的始端指向末端。（ 2）线电压：两根相线间的电压，用u122331表示（通用符号用L表示）三个线、u、uu电

26、压对称线电压的方向：按三相电源的相序来确定。如：u12 就是从 U1 端指向 V1 端， u23 就是从 V1 端指向 W1 端， u31 就是从 W1端指向 U1端。（ 3）相电压与线电压的关系U12 =U1(U 2 )推导： 相量图（或复数运算）结论： 各线电压的有效值是各相电压有效值的3倍。即UL3UP( 3803 220)各线电压的相位比各对应的相电压超前30 。3三相三线制和三相四线制三根相线和一根中线组成的输电方式称为三相四线制，通常在低压配电中采用。三根相线组成的输电方式称为三相三线制，在高压输电工程中采用。第二节三相负载的连接从复习三相电源的连接引入课题。一、三相负载连接1单相

27、负载：只需单相电源供电的设备。三相负载：同时需要三相电源供电的负载。三相对称负载： 在三相负载中， 如果每相负载的电阻、 电抗都相等， 这样的负载称为三相对称负载。2负载的连接方法（在三相电路中）：星形、三角形。二、三相负载星形联结（Y）1电路2特点（ 1）负载电压 U Y UPU L3（ 2）负载电流负载中的电流称为相电流，用I YP 表示。方向：与相电压方向一致。中性线电流：流过中性线的电流叫中性线电流，用IN 表示。方向：规定由负载中点N 流向电源中点 N 。I YPUP，ZP=R2X 2ZP各相电流与各相电压的相位差RarccosZP（ 3）线电流流过每根相线的电流叫线电流，即I 1、

28、 I 2、 I 3，一般用 I YL 表示。IYL IYP若三相负载对称则负载上的电压、电流及线电流均对称。例 1：本节例13中性线的作用（ 1）若负载对称，则 I N 0 可省去中性线。（ 2）若负载不对称，则 IN 0，若有中性线，则各相负载仍有对称的电源相电压，从而保证了各相负载能正常工作； 若没有中性线， 则各相负载的电压就不再等于电源的相电压，时阻抗较小的负载的相电压可能低于其额定电压， 阻抗较大的负载的相电压可能高于其额定电压，使负载不能正常工作，甚至会造成事故。这三、三相负载三角形联结（）1电路2特点（ 1）负载电压UPUL（ 2）负载电流I PUUL，ZPR2X 2ZZPP（

29、3）线电流IL=3IP各线电流的相位比相应的相电流滞后30 。推导：作相量图（或复数运算）I1I12+（I31）3三相负载连接法的选择应根据负载的额定电压与电源电压的数值而定， 总之要使每相负载所承受的电压等于其额定电压。若每相负载的额定电压为电源线电压的1 ，则负载应连成星形； 若每相负载的额定电压3等于电源的线电压，则负载应联成三角形。例 2：本节例 2根据例题的结论，提问：同一负载在相同的线电压下，下列比值等于多少？U=P； IL=； I =U YIYPIYL第三节三相电路的功率一、不对称三相负载P P1P2P3U I cos1U2I2cos2U3I3cos311二、对称三相负载1公式之

30、一P 3 UP IP cos Q 3 U P I P sinS 3 UPIPS P 2Q 2RU RPcosZUS2公式之二P3 UlIl cosQ3U l I l sinS3 Ul Il第四节安全用电介绍一些触电事故，使学生明确安全用电的意义.一、电流对人体的作用1触电人体因触及高电压的带电体而承受过大的电流，以致引起死亡或局部受伤的现象称为触电。决定触电对人体伤害程度的因素有：（ 1）流过人体电流的大小（ 2）流过人体电流的频率（ 3）通电时间的长短（ 4）电流流过人体的途径（ 5）触电者本人的情况（人体电阻）3触电方式单相触电；两相触电。二、常用的安全措施1安全电压36 V 以下2开关必须通过相线3选用合适的导线和熔丝4正确安装用电设备5电气设备的保护接地和保护接零（ 1）保护接地： 将电气设备的金属外壳与地线相连， 适用于中性点不接地的低压系统中。介绍三脚插头和三眼插座的应用。（ 2）保护接零： 将电气设备的金属外壳与中性线相连，适用于中性点接地的低压系统中。6触电保护装置