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1. 直流(liú)电路(lù)
电路
电路(lù)的(de)定义: 就是电(diàn)流(liú)通过的途(tú)径
电路(lù)的组成: 电(diàn)路由电源、负载、导线、开关(guān)组(zǔ)成
内电路: 负载、导线、开(kāi)关
外电(diàn)路: 电源内部的(de)一段电路
负载: 所有电器(qì)
电源: 能将其它(tā)形式的能量转换成电能的设备
基本物理(lǐ)量(liàng)
1.2.1 电流(liú)
1.2.1.1 电流的形成: 导体中(zhōng)的自由电子在(zài)电场力的作用下作有(yǒu)规则的定
向(xiàng)运动就形(xíng)成电(diàn)流.
1.2.1.2 电流具备的条件: 一是有电位差,二是电路一(yī)定要闭(bì)合(hé).
1.2.1.3 电流强度: 电流(liú)的大小用电流强度(dù)来表示(shì),基数值等于单(dān)位时间内
通过导体截面的(de)电(diàn)荷量,计算公式为
其中Q为(wéi)电荷量(库仑); t为时间(秒/s); I为电流强度
1.2.1.4 电(diàn)流强度的单位(wèi)是(shì) “安”,用(yòng)字母 “A”表示(shì).常用单位有: 千安(KA)、安(ān)(A)、毫安(mA) 、微安(ān)(uA)
1KA = 103A 1A = 103mA 1mA = 103uA
1.2.1.5 直流电流(恒(héng)定(dìng)电流)的大小(xiǎo)和方向不(bú)随时间的变化而变化,用大写字母 “I”表(biǎo)示,简称直流电.
1.2.2 电压(yā)
1.2.2.1 电(diàn)压的形成(chéng): 物体带(dài)电(diàn)后具有一定的电位(wèi),在电路中任意两点之间的
电位差(chà),称为该两点(diǎn)的电压.
1.2.2.2 电压的方(fāng)向: 一是高(gāo)电位指向低(dī)电位; 二(èr)是电位(wèi)随参考(kǎo)点不同而改
变.
1.2.2.3 电(diàn)压的单位是 “伏特”,用字母 “U”表示.常用单位有: 千伏(KV) 、
伏(V)、毫伏(fú)(mV) 、微伏(uV)
1KV = 103V 1V = 103 mV 1mV = 103 uV
1.2.3 电(diàn)动(dòng)势
1.2.3.1 电动势的定义(yì): 一个电源能够使电流持(chí)续不断沿电路(lù)流动,就(jiù)是因为
它能使电路两端维持一定的(de)
电位差(chà).这(zhè)种(zhǒng)电路两(liǎng)端产(chǎn)生和维持(chí)电位差的能(néng)力就叫电源电动势.
1.2.3.2 电动势的单位是 “伏”,用字(zì)母 “E”表示.计算公式为
(该(gāi)公式表明电源将其它形式(shì)的能转化成(chéng)电能的能力)其中A为外力
所作的功,Q为电荷量(liàng),E为电动势.
1.2.3.3 电源(yuán)内电动势(shì)的方向: 由(yóu)低电位移(yí)向高电位
1.2.4 电阻
1.2.4.1 电阻的(de)定(dìng)义: 自由电子在(zài)物体中移动受到其它电子的(de)阻碍,对于这(zhè)种
导电所表现(xiàn)的能力就叫电阻(zǔ).
1.2.4.2 电阻的(de)单(dān)位是 “欧姆”,用字母 “R”表示.
1.2.4.3 电阻(zǔ)的计算方式为(wéi):
其中(zhōng)l为导体长度(dù),s为(wéi)截面(miàn)积,ρ为(wéi)材料电阻率
铜(tóng)ρ=0.017铝ρ=0.028
欧姆定律
1.3.1 欧姆定律是表示电压、电流、电阻三者关系的基本定律.
1.3.2 部分电路欧姆定律(lǜ): 电(diàn)路中通过(guò)电(diàn)阻(zǔ)的电流,与电阻两(liǎng)端所加的电压
成正比,与电阻成反比,称为部(bù)分欧姆定律.计算(suàn)公式为
U = IR
1.3.3 全电路欧姆定律: 在闭合(hé)电(diàn)路中(zhōng)(包括(kuò)电源),电路(lù)中的电流与(yǔ)电源的(de)电(diàn)动势成(chéng)正比,与电路(lù)中(zhōng)负载电阻及电源(yuán)内(nèi)阻之和成反比,称全(quán)电路欧姆定律(lǜ).计算公式为
其中R为外电阻,r0为(wéi)内(nèi)电阻,E为电动势
电路的连(lián)接(串连、并(bìng)连、混连)
1.4.1 串(chuàn)联(lián)电路
1.4.1.1 电阻串联将电(diàn)阻(zǔ)首尾依次相连,但电流只有一条通路的连接方法.
1.4.1.2 电路串联的特点为电流(liú)与总电流相等,即(jí)I = I1 = I2 = I3…
总电压等于各电阻上(shàng)电(diàn)压之和,即(jí) U = U1 + U2 + U3…
总电阻(zǔ)等于负载电阻之和,即 R = R1 + R2 + R3…
各电阻上电压(yā)降之比等于其(qí)电阻比,即 , , …
1.4.1.3 电源串联(lián): 将前一个电源的(de)负(fù)极和后一个(gè)电源的正极依(yī)次连接起来.
特点: 可以获得(dé)较大的电压与电源.计(jì)算(suàn)公(gōng)式为
E = E1 + E2 + E3 +…+ En
r0 = r01 + r02 + r03 +…+ r0n
1.4.2 并(bìng)联电路
1.4.2.1 电阻的并联: 将电路中若干个电阻并列连接起来的(de)接法,称为电阻并(bìng)联.
1.4.2.2 并联电路的特点: 各电阻两端的电压(yā)均相等,即U1 = U2 = U3 = … = Un; 电路(lù)的总(zǒng)电流等于电路(lù)中各支路电流之总和,即I = I1 + I2 + I3 + … + In; 电路总电阻R的倒数等(děng)于各支路电阻倒(dǎo)数之和,即 .并联负载愈(yù)多,总电阻(zǔ)愈小,供应电流愈大(dà),负荷愈(yù)重.
1.4.2.3 通过各支路的电流与各自电(diàn)阻成反比,即
1.4.2.4 电源(yuán)的并联:把所有电源的正极连接起来作(zuò)为电源的(de)正极,把所有电源的负极连(lián)接(jiē)起来作为电源的负极,然(rán)后接到电路(lù)中,称(chēng)为电源(yuán)并联.
1.4.2.5 并联电源的条件:一(yī)是电源的电势(shì)相等(děng);二是每个电源的内电(diàn)阻相同.
1.4.2.6 并联(lián)电源的特点:能获得较大(dà)的电流(liú),即外(wài)电路的(de)电流等于流过各电源的(de)电流之和.
1.4.3 混(hún)联电路
1.4.3.1 定义: 电路中(zhōng)即(jí)有元件的串联又有元件的并(bìng)联称为混联电路
1.4.3.2 混联电路的计算: 先求(qiú)出各(gè)元件串联和并联的电阻值,再(zài)计算电路的点(diǎn)电阻值;由电路总电阻值和电路的端电(diàn)压,根(gēn)据欧姆(mǔ)定(dìng)律计算出电路的总(zǒng)电流(liú);根据(jù)元件串联的(de)分(fèn)压关系和元(yuán)件(jiàn)并联的分流关系,逐(zhú)步推算出(chū)各部分的电流和电压.
电功和电功率(lǜ)
电功
电流所作的功叫做电功(gōng),用符号 “A”表示.电功的大小与电路中的电流(liú)、电压(yā)及通(tōng)电时间(jiān)成(chéng)正比,计算公式为 A = UIT =I2RT
电功及电能量的(de)单位(wèi)名称是焦耳,用符(fú)号 “J”表示;也称千瓦/时,用符号 “KWH”表示. 1KWH=3.6MJ
电功率
电流在单位时间内所作的功叫电功率,用符(fú)号(hào) “P”表示(shì).计(jì)算公式为
电功(gōng)率单(dān)位名称为 “瓦(wǎ)”或 “千瓦”,用符号 “W”或(huò) “KW”表示;也可称 “马力(lì).
1马力=736W 1KW = 1.36马力
电流的热效应、短路
电流(liú)的热效应
定义(yì): 电(diàn)流通过导体时,由于自(zì)由电子的碰撞(zhuàng),电能不断的转变为热能.这种电流通过导(dǎo)体时会发(fā)生热(rè)的现象(xiàng),称为电流的热(rè)效应(yīng).
电与热的转(zhuǎn)化关(guān)系(xì)其(qí)计算公式为
其中Q为导体产(chǎn)生的热量,W为消耗的(de)电(diàn)能(néng).
短(duǎn)路
定义: 电源通向负载的两根导线,不以过负载而(ér)相互直接接通.该现(xiàn)象称之为短(duǎn)路.
短路分析: 电阻(R) 变小(xiǎo),电流(liú)(I)加大(dà),用(yòng)公式表示为
短路(lù)的危害: 温度升(shēng)高,烧毁设备,发生火灾;产生很大(dà)的动力(lì),烧(shāo)毁电(diàn)源,电(diàn)网破裂.
保护措施: 安装自动(dòng)开关;安(ān)装(zhuāng)熔断器.
2. 交流电路;
单(dān)相交流电路
定义: 所谓(wèi)交流电即指其电动势、电(diàn)压及电流的大小和(hé)方(fāng)向(xiàng)都随时间按一定规律作周期性的变(biàn)化,又叫正磁交流电(diàn).
单相交流电的产生: 线(xiàn)圈在(zài)磁(cí)场中运动旋转,旋转方向切割磁力线,产生(shēng)感应电动(dòng)势.
单相交流(liú)发电机: 只有一个(gè)线圈在磁场中运动旋转,电(diàn)路里只能产生一个(gè)交变电动势,叫单相交流发电机.由单相(xiàng)交流(liú)发电机(jī)发出的电简称(chēng)为单(dān)相(xiàng)交(jiāo)流电.
交流电(diàn)与直流电(diàn)的比较: 输送(sòng)方便、使用安全,价(jià)格便宜。
交流(liú)电(diàn)的(de)基本物理量
瞬时值与最大值
电动势、电流、电压每瞬时的(de)值(zhí)称为(wéi)瞬时值.符(fú)号分别是: 电动势 “E”,电压 “U”,电流 “I”.
瞬(shùn)时值中最大(dà)值,叫做(zuò)交流电(diàn)动最(zuì)大值.也叫振(zhèn)幅(fú).符号分(fèn)别是: Em, Im, Um.
周期、频率和角频率
周期: 交流电每交变一次(或(huò)一周)所需时间.用符号 “T”表(biǎo)示;单位为 “秒”,用(yòng)字母 “s”表示; T = 0.02s
I
0 t T = 0.02s(China 中国)
频率(lǜ): 交流电每秒交变的次(cì)数或周(zhōu)期叫(jiào)做(zuò)频率.用符号 “f”表示,单位是Hz.
50Hz(China 中国)
角频率: 单位时间(jiān)内的(de)变化角度,用 “rad/s”(每秒的角度)表示(shì),单位为 ”ω”.
相位(wèi)、初相(xiàng)位、相(xiàng)位差
相(xiàng)位(wèi):两个(gè)正弦(xián)电动势的(de)最(zuì)大值是不是在同一时间出现就叫相(xiàng)位,也可称相角.
初相位:不同的相位对(duì)应不同(tóng)的瞬时值,也叫初相角.
相位差:在任(rèn)一瞬(shùn)时(shí),两个同频率正弦(xián)交流电的相位之差叫相位差.
有效值:正(zhèng)弦交(jiāo)流电的大小和方向随时在(zài)变.用与热效(xiào)应相等的直流(liú)电流值来表示(shì)交流电流的大小.这个值就叫做(zuò)交流电的有(yǒu)效值.
纯电阻电(diàn)路(lù):负载的电路,其电感和电容略去不计称为纯电阻电路.
纯电感电路:由(yóu)电感组成的电路称为纯电感(gǎn)电路.
纯电(diàn)容电路:将电容(róng)器接在交流(liú)电源上组成的电路并略去电(diàn)路中(zhōng)的一切电阻和电感.这种电(diàn)路(lù)称为纯电容电路.
三相交流电路(lù)
三相(xiàng)交流电的定义:在磁场里有三个互成角度的线圈(quān)同时转(zhuǎn)动,电路里就产(chǎn)生三个交变电(diàn)动(dòng)势.这样(yàng)的发电(diàn)机(jī)叫(jiào)三相交流发电(diàn)机(jī),发出的电叫三相(xiàng)交流电.每一单相称为一相.
三(sān)相交流电(diàn)的特点
转速相同,电(diàn)动势相同;
线圈形状、匝数均相(xiàng)同,电动势的(de)最大值(有效值)相等;
三(sān)个电动势之间互存相(xiàng)位差;eA、eB、eC为三相对称电动势.计算公式为:
eA = EmSinnt
eB = EmSin(wt-1200)
eC = EmSin(wt-2400)
电源(yuán)的连接(jiē)(在实际连接(jiē)中)
星(xīng)形(xíng)连接 "Y"
A A 相(xiàng)电(diàn)压:每个线圈两端的电压.相电(diàn)
压为220V
UA 0 线(xiàn)电压:两条相线之间的电压(yā).线电
压为380V
B 相电压与线电压的关系如下:
C UB B U线 = 相;U相 = 220V;
U线 = 380V
UC C 相(xiàng)电流(liú):流(liú)过每一相线圈的电流.
用I相表(biǎo)示
(三相四(sì)线输出) 线电流:流过端成的电流.用I线(xiàn)表
示.
相电流等于(yú)线电流.
三角(jiǎo)形连(lián)接 "Δ"
A B I线 = 相;U线 = U相(xiàng)
C
(三线三相输出)
示例:有一三(sān)相发电机,其每相(xiàng)电动势为127V,分(fèn)别求出(chū)三相绕组(zǔ)作星形连接和三角形(xíng)连接(jiē)时的线电压和相电压(yā)
解(jiě):作星(xīng)形(xíng)连接时(shí),UY相(xiàng) = 127V, UY线 = 相 = 127V x
作(zuò)三角形连(lián)接时,U = 127V
三相电(diàn)路的功率计算
单相有(yǒu)功功率:P = IU (纯电阻(zǔ)电路(lù))
功率因数:衡(héng)量(liàng)电器设(shè)备效率高低的一个系数(shù).用Cosø表示.
对于(yú)纯电阻电路,Cosø = 1
对于非纯电阻电路(lù),Cosø < 1
单相有(yǒu)功功(gōng)率(lǜ)的计算公(gōng)式为(将公式一般化(huà)) P = IUCosø
三(sān)相有功功(gōng)率(lǜ):不论 “Y”或(huò)"Δ"接法,总的功率等于各相(xiàng)功率之(zhī)和(hé)
三相总(zǒng)功率计算公式为 P = IAUACosø + IBUBCosø + ICUCCos = 3
对于“Y”接法, 因U线(xiàn) = I线(xiàn) =I相,则P =3 x I相 x = I线U线(xiàn)Cosø
对(duì)于“Δ”接法,因(yīn)因I线 = U线 =U相(xiàng),则P =3 x U线 x = I线U线Cosø
示例一:某(mǒu)单相电焊机(jī),用钳表测出电流为(wéi)7.5A,用(yòng)万能表测出电压(yā)为380V,设有功系数为0.5,求有功功率.
解(jiě):根(gēn)据(jù)公式(shì)P = IUCosø,已知I= 7.5A,U = 380V,
Cosø= 0.5
则 P = IUCosø = 7.5 x 380 x 0.5 = 1425W
示(shì)例二:某单相电(diàn)焊机,额(é)定耗电量为(wéi)2.5KW,额定电压为380V, Cosø为0.6,求额定电流.
解:根据公(gōng)式P = IUCosø,
则I= ≈11.0A
3. 电(diàn)磁和电(diàn)磁感应;
磁的基本知识
任一磁铁(tiě)均(jun1)有两个(gè)磁极,即N极(北极)和S极(南极(jí)).同性磁极相斥(chì),异性磁极相吸.
磁场: 受到磁性影响的区域,显示出穿越区域的电(diàn)荷或(huò)置(zhì)于该区域中的磁极(jí)会受(shòu)到机械力的作(zuò)用;也(yě)可(kě)称磁(cí)铁能吸铁的空间(jiān),称为磁场.
磁材(cái)料: 硬磁材料—永久磁(cí)铁;软磁材料—电(diàn)机(jī)和电磁铁的铁(tiě)芯.
电流的磁(cí)效应(yīng)
定义: 载流导体周围存在着磁场(chǎng),即电流产生磁场(电能生(shēng)磁)称电流的磁效应(yīng).
磁效(xiào)应的作用(yòng): 能够容(róng)易的控(kòng)制(zhì)磁场的产(chǎn)生和(hé)消失,电动机和测量磁电式仪表的工作原理就是磁效应的作用(yòng).
通电导线(或线圈)周(zhōu)围磁场(磁力(lì)线)的方向判别,可用右手定则(zé)来判断:
通电直(zhí)导线磁场方向的判断方法: 用(yòng)右(yòu)手握住导线,大拇指(zhǐ)指向(xiàng)电流方向,则其余四(sì)指所指的方向就是磁场(chǎng)的方向.
线(xiàn)圈(quān)磁场(chǎng)方向的判断方法(fǎ): 将右手大拇指伸(shēn)直(zhí),其余四指沿(yán)着电流方向(xiàng)围绕线圈,则(zé)大拇指所指的(de)方(fāng)向就是磁场(chǎng)方向.
通电导线在磁(cí)场(chǎng)中受力的方向,用电动机左手定则确定: 伸出左手使掌心迎(yíng)着磁力线(xiàn),即磁力线(xiàn)透直穿过掌(zhǎng)心(xīn),伸直(zhí)的四指(zhǐ)与导线中的电(diàn)流方(fāng)向一(yī)致(zhì),则与四指成直角(jiǎo)的大拇指所指(zhǐ)方向就是(shì)导线受力(lì)的(de)方(fāng)向.
电磁感应(yīng)
感应电(diàn)动势的产(chǎn)生: 当导(dǎo)体与磁线(xiàn)之间有相对切割运动时,这个导体就有电动势产生.
磁场的磁(cí)通变化时,回路中就有电势产(chǎn)生,以上现象称为电磁(cí)感(gǎn)应现象.由电磁感(gǎn)应(yīng)现象产生的电动势叫感(gǎn)应电(diàn)动势.由感应电动势产生的电流叫(jiào)感应电(diàn)流.
自(zì)感: 由于线圈(或(huò)回路)本身电(diàn)流(liú)的变化而引(yǐn)起线圈(回(huí)路)内产生电磁感应的现象,叫自感现象.由自感现象而(ér)产生的感应电(diàn)动势叫(jiào)做自感电动(dòng)势(shì).
互感: 在同一(yī)导体内设有两组线圈,电(diàn)流通过一组(zǔ)线圈(quān)时,线(xiàn)圈内产生
磁通并穿(chuān)越线圈,而另一组则能(néng)产生感应电动势.这(zhè)种(zhǒng)现象叫(jiào)做互感
