第一篇：勞動(dòng)版中職電工學(xué)教案第六章

電工學(xué)教案——韶關(guān)市第二高級(jí)技工學(xué)校

第六章 工作機(jī)械的基本電氣控制電路

本章教學(xué)要求：

1、了解機(jī)械設(shè)備中常用低壓電器的類型及用途，知道它們的圖形符號(hào)和文字符號(hào)。

2、掌握三相異步電動(dòng)機(jī)的直接起的、正反轉(zhuǎn)控制、工作機(jī)械的限位和自動(dòng)往返等基本控制電路。

3、能看懂一般簡(jiǎn)單的電氣控制電路圖，能正確使用和維護(hù)一般常用的電氣控制設(shè)備。

4、了解可編程控制器（PLC）的基本知識(shí)。重點(diǎn)：

1、常用的低壓電器的符號(hào)、用途；

2、具有過(guò)載保護(hù)自鎖環(huán)節(jié)的起動(dòng)控制電路；

3、接觸器聯(lián)鎖正反轉(zhuǎn)控制電路；

4、反接制動(dòng)控制電路。難點(diǎn)：

自動(dòng)往返控制電路；能耗制動(dòng)控制電路 教學(xué)方法：

講授法、講練結(jié)合、實(shí)物演示、掛圖法

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①安裝時(shí)，手柄要向上，不得倒裝或平裝。倒裝時(shí)，手柄有可能因?yàn)檎駝?dòng)而自動(dòng)下落造成誤合閘，另外分閘時(shí)可能電弧灼手。

②接線時(shí)，應(yīng)將電源線接在上端（靜觸點(diǎn)），負(fù)載線接在下端（動(dòng)觸點(diǎn)），這樣，拉閘后刀開關(guān)與電源隔離，便于更換熔絲。③更換熔絲時(shí)，必須在閘刀斷開的情況下按原規(guī)格更換。④拉閘與合閘操作時(shí)要迅速，一次拉合到位。

（二）鐵殼開關(guān)（封閉式負(fù)荷開關(guān)）

1、組成：刀開關(guān)、熔斷器、、速斷彈簧、操作機(jī)構(gòu)和外殼。

2、用途：用于不頻繁的接通和分?jǐn)鄮ж?fù)荷的電路以及線路末端的短路保護(hù)，也用于控制15kW以下電動(dòng)機(jī)不頻繁地直接起動(dòng)和停止。

2、圖形和文字符號(hào)：

3、安裝及操作鐵殼開關(guān)時(shí)注意事項(xiàng)

①必須垂直安裝，安裝高度離地不低于1.3～1.5m，并以操作方便和安全為原則。

②開關(guān)外殼的接地螺釘必須可靠接地。

③接線時(shí)，應(yīng)將電源進(jìn)線接在靜夾座一邊的接線端子上，負(fù)載引線接在熔斷器一邊的接線端子上，且進(jìn)出線都必須穿過(guò)開關(guān)的進(jìn)出線孔。④分合閘操作時(shí)，要站在開關(guān)的手柄側(cè)，不準(zhǔn)面對(duì)開關(guān)，以免因意外故障電流使開關(guān)爆炸，鐵殼飛出傷人。

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路和電氣設(shè)備。

3、圖形和文字符號(hào)：

4、安裝及操作斷路器時(shí)注意事項(xiàng)：

①斷路器應(yīng)垂直安裝，連接導(dǎo)線必須符合規(guī)定要求。

②工作時(shí)不可將滅弧罩取下，滅弧罩損壞應(yīng)及時(shí)更換，以免發(fā)生短路時(shí)出現(xiàn)電流不能熄滅的事故。

③脫扣器的整定值一經(jīng)調(diào)好就不要隨意變動(dòng)。④隨時(shí)檢查觸點(diǎn)有無(wú)燒灼情況，如有應(yīng)及時(shí)修復(fù)。

⑤應(yīng)定期清除斷路器的塵垢，以保證斷路器的絕緣和正常動(dòng)作。

（五）按鈕

一種手動(dòng)電器，通常用來(lái)接通或斷開小電流的控制電路。在低于5A的電路中，可直接用按鈕來(lái)控制電路的通斷。

1、種類：常開按鈕（啟動(dòng)按鈕）、常閉按鈕（停止按鈕）和復(fù)合按鈕

2、圖形和文字符號(hào)：

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螺旋式——應(yīng)用于控制箱、配電屏、機(jī)床設(shè)備及振動(dòng)較大的場(chǎng)合，在交流50Hz、額定電壓500V、額定電流200A及以下的電路中，作為短路保護(hù)器件。

無(wú)填料封閉管式——適用于交流50Hz、額定電壓380V或直流額定電壓440V及以下電壓等級(jí)的動(dòng)力網(wǎng)絡(luò)和成套配電設(shè)備中，作為導(dǎo)線、電纜及較大容量電氣設(shè)備的短路和連續(xù)保護(hù)。

有填料封閉管式——短路電流較大的電力輸配電系統(tǒng)中，主要作為電纜、導(dǎo)線和電氣設(shè)備的短路保護(hù)。

自復(fù)式——具有限流作用顯著、動(dòng)作時(shí)間短、熔而不斷、動(dòng)作后不需更換熔體等特點(diǎn)；常與斷路器串聯(lián)使用，以提高組合分?jǐn)嘈阅堋?八）接觸器

用來(lái)接通或分?jǐn)嚯妱?dòng)機(jī)主電路或其他負(fù)載電路的控制電器。

1、圖形和文字符號(hào)：

2、用途：主要用于控制電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)、反轉(zhuǎn)、制動(dòng)和調(diào)速等。它具有低電壓釋放保護(hù)功能；具有比工作電流大數(shù)倍乃至十幾倍的接通和分?jǐn)嗄芰Γ坏荒芊謹(jǐn)喽搪冯娏鳌?/p>

3、分類：交流接觸器和直流接觸器兩種。

4、結(jié)構(gòu)：電磁系統(tǒng)、主觸點(diǎn)和滅弧系統(tǒng)、輔助觸點(diǎn)、反力裝置等。

5、工作原理：電磁原理

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（十一）中間繼電器

動(dòng)作值和釋放值不能調(diào)節(jié)的電壓繼電器。作用：增大觸頭的容量；增加觸頭的數(shù)量。

(十二)時(shí)間繼電器

線圈通電或斷電后，其觸點(diǎn)在經(jīng)過(guò)預(yù)先設(shè)定好的時(shí)間之后才閉合或斷開的一種控制電器。

（十三）熱繼電器

利用電流的熱效應(yīng)對(duì)電動(dòng)機(jī)及其他電氣設(shè)備進(jìn)行過(guò)載保護(hù)和缺相保護(hù)的控制電器。

1、結(jié)構(gòu)：熱元件、動(dòng)作機(jī)構(gòu)、觸點(diǎn)系統(tǒng)、電流整定裝置、復(fù)位機(jī)構(gòu)等組成。

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§6-2 電氣控制系統(tǒng)圖中基本環(huán)節(jié)的識(shí)讀

一、電氣原理圖

電氣控制線路圖有三種：電氣原理圖、電器布置圖、電氣安裝接線圖。電氣原理圖——采用國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)中統(tǒng)一規(guī)定的圖形符號(hào)和文字符號(hào)代表各種電器、電動(dòng)機(jī)等元件，依據(jù)生產(chǎn)機(jī)械對(duì)控制的要求和各電器的動(dòng)作原理，用導(dǎo)線把它們連接起來(lái)構(gòu)成。

二、電氣原理圖的組成

電氣原理圖主要由主電路、輔助電路、功能說(shuō)明欄、電路編號(hào)等組成。如課本圖6-17所示

三、繪圖的一般原則

1、所有電器元件都應(yīng)采用國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)中統(tǒng)一規(guī)定的圖形符號(hào)和文字符號(hào)表示。

2、電器元件的布局應(yīng)根據(jù)便于閱讀的原則安排。

3、當(dāng)同一電器元件的不同部件(如線圈、觸點(diǎn))分散在不同位置時(shí)，為了表示是同一元件，要在電器元件的不同部件處標(biāo)注統(tǒng)一的文字符號(hào)。對(duì)于同類器件，要在其文字符號(hào)后加數(shù)字序號(hào)來(lái)區(qū)別。

4、所有電器的可動(dòng)部分均按沒(méi)有通電或沒(méi)有外力作用時(shí)的狀態(tài)畫出。

5、應(yīng)盡量減少線條和避免線條交叉。

四、識(shí)讀電氣原理圖的基本步驟

1、看標(biāo)題欄

2、看主電路

3、看輔助電路

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動(dòng)作原理： 先合上電源開關(guān)QF 起動(dòng)：按下按鈕SB2→線圈KM通電→主觸點(diǎn)和輔助觸點(diǎn)KM閉合→電動(dòng)機(jī)M啟動(dòng)運(yùn)轉(zhuǎn)

停轉(zhuǎn)：按下SB1→線圈KM斷電→主觸點(diǎn)和輔助觸點(diǎn)KM斷開→電動(dòng)機(jī)M斷電停轉(zhuǎn)

作業(yè)布置：習(xí)題冊(cè)P47

三、2；P48

四、2

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三、按鈕、接觸器雙重聯(lián)鎖正反轉(zhuǎn)控制電路

作業(yè)布置：習(xí)題冊(cè)P49四1、2

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§6-5 工作臺(tái)的限位和自動(dòng)往返控制電路

課前準(zhǔn)備: 掛圖

動(dòng)作原理：起動(dòng)→自動(dòng)往返控制過(guò)程→停止

作業(yè)布置：習(xí)題冊(cè)P50二

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§6-6 三相異步電動(dòng)機(jī)的制動(dòng)控制電路

一、機(jī)械制動(dòng)控制電路

1、動(dòng)作原理：（如右圖）線圈得電后，吸動(dòng)銜鐵,克 服彈簧拉力，使杠桿向上移動(dòng)，從而使閘瓦與閘輪分開，則閘 輪與電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子就可以自由轉(zhuǎn) 動(dòng)。一旦線圈斷電，銜鐵釋放，在彈簧的拉力下制動(dòng)杠桿向下 移動(dòng)，則閘瓦緊緊將閘輪抱住，使電動(dòng)機(jī)迅速制動(dòng)，實(shí)現(xiàn) 斷電剎車。

2、接線方法：如圖所示。

3、適用范圍：適用于需要斷電制動(dòng)的場(chǎng)合。

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2、能耗制動(dòng)控制電路

動(dòng)作原理： 合上電源開關(guān)QF。

起動(dòng)運(yùn)轉(zhuǎn)：按下SB2→KM1線圈得電→KM1聯(lián)鎖觸頭斷開，自鎖觸頭和主觸頭閉合→電動(dòng)機(jī)M接通電源起動(dòng)運(yùn)轉(zhuǎn)。

能耗制動(dòng)：按下SB1→KM1線圈斷電其主觸頭斷開→電機(jī)脫離電源。→KM2線圈和KT線圈得電并自鎖→KM2主觸頭閉合→將直流電源通入電機(jī)→電機(jī)進(jìn)入能耗制動(dòng)狀態(tài)→當(dāng)電機(jī)的轉(zhuǎn)速接近零→KT的延時(shí)動(dòng)斷觸頭動(dòng)作→斷開KM2線圈→制動(dòng)結(jié)束

作業(yè)布置：習(xí)題冊(cè)P52四

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§6-8 可編程控制器（PLC）簡(jiǎn)介

一、可編程控制器的基本結(jié)構(gòu)

主要由CPU、儲(chǔ)存器、輸入/輸出接口、電源等組成。（如圖所示）

二、PLC控制系統(tǒng)的工作原理

三、可編程控制器的應(yīng)用舉例

1、基本指令

LD——取指令 LDI——取反指令 AND——與指令 ANI——與非指令 OR——或指令 ORI——或非指令 OUT——輸出指令 END——程序結(jié)束指令

122-

第二篇：勞動(dòng)版中職電工學(xué)教案第四章

第四章 三相交流電路

本章教學(xué)要求：

1、了解三相交流電的特點(diǎn)，掌握三相四線制電源的線電壓與相電壓的關(guān)系。

2、掌握三相交流電路中對(duì)稱三相負(fù)載分別作星型和三角形連接時(shí)的有關(guān)性質(zhì)，并會(huì)進(jìn)行簡(jiǎn)單計(jì)算。

3、了解發(fā)電、輸電和配電的概況。

4、掌握安全用電的一般知識(shí)。重點(diǎn)：

三相交流電的特點(diǎn)；三相負(fù)載的連接方式；安全用電常識(shí) 難點(diǎn)：

線電壓和相電壓關(guān)系的應(yīng)用、線電流和相電流關(guān)系的應(yīng)用 教學(xué)方法：

講授法、講練結(jié)合、引導(dǎo)式

§4-1 三相交流電 一、三相交流電的三個(gè)優(yōu)點(diǎn)

1、三相發(fā)電機(jī)比體積相同的單相發(fā)電機(jī)輸出的功率要大。

2、三相發(fā)電機(jī)的結(jié)構(gòu)不比單相發(fā)電機(jī)復(fù)雜多少，而使用、維護(hù)都比較方便，運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)比單相發(fā)電機(jī)的振動(dòng)要小。

3、在同樣條件下輸送同樣大的功率時(shí)，特別是在遠(yuǎn)距離輸電時(shí)，三相輸電比單相輸電節(jié)約材料。二、三相交流電動(dòng)勢(shì)的產(chǎn)生

由三相交流發(fā)電機(jī)產(chǎn)生。發(fā)電機(jī)結(jié)構(gòu)示意圖如課本圖4-1所示，產(chǎn)生的三個(gè)對(duì)稱正弦交流電動(dòng)勢(shì)分別為：

eU=Emsin(ωt)V；eV= Emsin(ωt-120°)V；eW=Emsin(ωt+120°)V（針對(duì)性課堂練習(xí)：課本P108第2題）

波形圖 相量圖

相序——三個(gè)交流電動(dòng)勢(shì)到達(dá)最大值（或零）的先后次序。

規(guī)定每相電動(dòng)勢(shì)的正方向是從線圈的末端指向始端，即電流從始端流出時(shí)為正，反之為負(fù)。三、三相四線制

線電壓：相線與相線之間的電壓。相電壓：相線與中線之間的電壓。

U線 =√3 U相

線電壓總是超前于對(duì)應(yīng)的相電壓30°。

課堂練習(xí)：習(xí)題冊(cè)P

31二、三

§4-2 三相負(fù)載的連接方式

一、幾個(gè)概念

1、三相負(fù)載：接在三相電源上的負(fù)載。

2、對(duì)稱三相負(fù)載：各相負(fù)載相同的三相負(fù)載，如三相電動(dòng)機(jī)、大功率三相電路等。

3、不對(duì)稱三相負(fù)載：各相負(fù)載不同，如三相照明電路中的負(fù)載。二、三相負(fù)載的星形連接

把三相負(fù)載分別接在三相電源的一根相線和中線之間的接法（常用“Y”標(biāo)記）。

U線=√3U相 I線Y=I相Y=U相Y/Z相 三、三相負(fù)載的三角形連接

把三相負(fù)載分別接在三相電源每?jī)筛嗑€之間的接法（常用“△ ”標(biāo)記）。

四、三相負(fù)載的功率

在三相交流電源中，三相負(fù)載消耗的總功率為各相負(fù)載消耗的功率之和。在對(duì)稱三相電路中，有：P=3U相I相cosφ=3P相 對(duì)稱三相負(fù)載的無(wú)功功率和視在功率的計(jì)算式分別為： Q=√3 U線 I線sinφ= 3U相I相sinφ S=√3 U線 I線 = 3U相I相

舉例：已知某三相對(duì)稱負(fù)載接在線電壓為380V的三相電源中，其中R相 = 6Ω，X相 = 8Ω。試分別計(jì)算該負(fù)載作星形連接和三角形連接時(shí)的相電流、線電流及有功功率。

課堂練習(xí)：課本P109第5、6、7題 作業(yè)布置：習(xí)題冊(cè)P35四 §4-3 發(fā)電、輸電和配電常識(shí)

一、發(fā)電廠的種類

水力發(fā)電廠、火力發(fā)電廠、核能發(fā)電廠、風(fēng)力發(fā)電廠、太陽(yáng)能發(fā)電廠、地?zé)岚l(fā)電廠等。

二、電力網(wǎng)和電力系統(tǒng)

1、電力網(wǎng)：將發(fā)電廠生產(chǎn)的電能傳輸和分配到用戶的輸配電系統(tǒng)，簡(jiǎn)稱電網(wǎng)。

2、電力系統(tǒng)：將發(fā)電廠、電力網(wǎng)和用戶聯(lián)系起來(lái)的發(fā)電、輸電、變電、配電和用電的整體。如圖所示：

3、輸電原則：容量越大，距離越遠(yuǎn)，輸電電壓越高。

3、變配電及配電方式

電能進(jìn)入工廠后，還要進(jìn)行變電（變換電壓）和配電（分配電能）。變電所的任務(wù)是受電、變壓和配電；而配電所只受電和配電。

配電方式基本有放射式、樹干式兩種類型。放射式優(yōu)點(diǎn)：供電可靠、互不影響、操作控制方便；缺點(diǎn)：耗材多、占地多、投資高。樹干式優(yōu)點(diǎn)：耗材少、投資省；缺點(diǎn)：影響大、可靠性差、操作控制不靈活。

§4-4 安全用電常識(shí)

一、觸電方式及安全常識(shí)

1、觸電方式有三種：

單相觸電（220V）、兩相觸電（380V）、跨步電壓觸電

2、電流對(duì)人體的傷害：(分電擊和電傷)電擊是電流通過(guò)人體內(nèi)部，對(duì)人體內(nèi)臟及神經(jīng)系統(tǒng)造成破壞。電傷是電流通過(guò)人體外部造成的局部傷害，如電弧燒傷、熔化的金屬滲入皮膚等。

3、安全電流：交流30mA及其以下；直流40mA及其以下。

4、人體電阻：一般干燥皮膚時(shí)約2kΩ，皮膚潮濕或有損傷約800Ω。

5、安全電壓：交流36V及其以下，直流48V及其以下。

二、防止觸電的技術(shù)措施

1、保護(hù)接地：將電氣設(shè)備的金屬外殼與大地可靠地連接。它適用于中性點(diǎn)不接地的三相供電系統(tǒng)。

2、保護(hù)接零：將電氣設(shè)備在正常情況下不帶電的外露導(dǎo)電部分與供電系統(tǒng)中的零線相接。采用保護(hù)接零須注意事項(xiàng)：

①保護(hù)接零只能用于中性點(diǎn)接地的三相四線制供電系統(tǒng)。②接零導(dǎo)線必須牢固可靠，防止斷線、脫線。③零線上禁止安裝熔斷器和單獨(dú)的斷流開關(guān)。

④零線每隔一定距離要重復(fù)接地一次。一般中性點(diǎn)接地要求接地電阻小于10Ω。

⑤接零保護(hù)系統(tǒng)中的所有電氣設(shè)備的金屬外殼都要接零，絕不可以一部分接零，一部分接地。

3、家庭安全用電

家庭配電示意圖

4、漏電保護(hù)器原理圖：

三、安全用電注意事項(xiàng)

（1）判斷電線或用電設(shè)備是否帶電，必須用試電器（或測(cè)電筆），決不允許用手觸摸。

（2）在檢修電氣設(shè)備或更換熔體時(shí)，應(yīng)切斷電源，并在開關(guān)處設(shè)置“禁止合閘”的標(biāo)志。

（3）根據(jù)需要選擇熔斷器的熔絲粗細(xì)，嚴(yán)禁用銅絲代替熔絲。（4）安裝照明線路時(shí)，開關(guān)和插座離地一般不低于1.3 m。不要用濕手去摸開關(guān)、插座、燈頭等，也不要用濕布去擦燈泡。（5）在電力線路附近，不要安裝電視機(jī)的天線；不放風(fēng)箏、打鳥；更不能向電線、瓷瓶和變壓器上扔物品。在帶電設(shè)備周圍嚴(yán)禁使用鋼板尺，鋼卷尺進(jìn)行測(cè)量工作。

（6）發(fā)現(xiàn)電線或電氣設(shè)備起火，應(yīng)迅速切斷電源，在帶電狀態(tài)下，決不能用水或泡沫滅火器滅火。

（7）發(fā)生觸電事故時(shí)，首先要使觸電者迅速脫離電源。

第三篇：勞動(dòng)版中職電工學(xué)教案第二章

第二章 磁場(chǎng)與電磁感應(yīng)

本章教學(xué)要求：

1、了解直線電流、環(huán)形電流所產(chǎn)生的磁場(chǎng)，會(huì)用安培定則（右手定則）判斷磁場(chǎng)的方向。

2、理解磁感應(yīng)強(qiáng)度、磁通和磁導(dǎo)率的概念。

3、掌握電流在磁場(chǎng)中受電磁力作用的知識(shí)，會(huì)用左手定則判斷電磁力的方向。

4、理解電磁感應(yīng)的概念，掌握楞次定律和法拉第電磁感應(yīng)定律。

5、理解自感系數(shù)和互感系數(shù)的概念，了解自感現(xiàn)象和互感現(xiàn)象的應(yīng)用，會(huì)判斷和測(cè)定互感線圈的同名端。重點(diǎn)：

電磁感應(yīng)、安培定則、左手定則 難點(diǎn)：

磁場(chǎng)的主要物理量、楞次定律 教學(xué)方法： 講授法、講練結(jié)合§2-1 磁 場(chǎng)

一、磁的幾個(gè)基本概念

1、磁性：能夠吸引鐵、鎳、鈷及其合金的性質(zhì)。

2、磁體：具有磁性的物體，也稱磁鐵。

3、磁極：磁體兩端磁性最強(qiáng)的部分。任何磁體都具有兩個(gè)磁極，分別是北極（N）和南極（S）。

4、磁極間的相互作用力：同性磁極相互排斥，異性磁極相互吸引。

5、磁場(chǎng)：磁體周圍空間中存在著的一種特殊物質(zhì)。磁極間的作用力就是通過(guò)磁場(chǎng)傳遞的。

6、磁感線：為了形象地描述磁場(chǎng)分布而畫出的一些有方向的曲線。

7、磁感線的3個(gè)特點(diǎn)：

①磁感線是互不交叉的閉合曲線；在磁體外部由N極指向S極，在磁體內(nèi)部由S極指向N極。

②磁感線上任一點(diǎn)的切線方向，就是該點(diǎn)的磁場(chǎng)方向。③磁感線越密，磁場(chǎng)越強(qiáng)；磁感線越疏，磁場(chǎng)越弱。

二、電流的磁場(chǎng)

通電導(dǎo)體周圍產(chǎn)生磁場(chǎng)的現(xiàn)象稱為電流的磁效應(yīng)。其磁場(chǎng)方向用右手螺旋定則（安培定則）來(lái)判斷。

1、直線電流產(chǎn)生的磁場(chǎng)方向：用右手握住導(dǎo)線，讓伸直的大拇指指向電流方向，則四指彎曲的方向就是磁感線的環(huán)繞方向。

2、環(huán)形電流（螺線管）產(chǎn)生的磁場(chǎng)方向：右手握住通電螺線管，讓彎曲的四指指向電流方向，則大拇指所指的方向就是磁場(chǎng)的北極方向。

§2-2 磁場(chǎng)的主要物理量

1、磁感應(yīng)強(qiáng)度（B）

在磁場(chǎng)中，垂直于磁場(chǎng)方向的通電導(dǎo)線，所受電磁力F與電流I和導(dǎo)線長(zhǎng)度L的乘積IL的比值稱為該處的磁感應(yīng)強(qiáng)度，用B表示，即B=F/IL。單位是特斯拉，簡(jiǎn)稱特（T）。

磁感應(yīng)強(qiáng)度B是表示磁場(chǎng)內(nèi)某點(diǎn)磁場(chǎng)強(qiáng)弱及方向的物理量。B的大小也等于通過(guò)垂直于磁場(chǎng)方向單位面積的磁力線數(shù)目，B的方向用右手螺旋定則確定。

2、磁通（Φ）

磁通是反映磁場(chǎng)在某一范圍內(nèi)的分布及變化情況的物理量。均勻磁場(chǎng)中磁通Φ等于磁感應(yīng)強(qiáng)度B與垂直于磁場(chǎng)方向的面積S的乘積，即Φ=BS。單位是韋伯(Wb)。

3、磁導(dǎo)率（μ）

磁導(dǎo)率μ表示物質(zhì)的導(dǎo)磁性能，單位是亨/米(H/m)。真空的磁導(dǎo)率為μO=4π×10H/m。將物質(zhì)磁導(dǎo)率與真空磁導(dǎo)率的比值稱為相對(duì)磁導(dǎo)率（μr），則μr =μ/μO

4、物質(zhì)的分類（按相對(duì)磁導(dǎo)率的大小）

①順磁物質(zhì)（μr>1）；②反磁物質(zhì)（μr<1）；③鐵磁物質(zhì)（μr>>1）

5、磁化：使原來(lái)沒(méi)有磁性的物質(zhì)具有磁性的過(guò)程。

§2-3 磁場(chǎng)對(duì)電流的作用

一、磁場(chǎng)對(duì)通電直導(dǎo)體的作用

1、電磁力的概念：通電導(dǎo)體在磁場(chǎng)中受到的力，也稱安培力。

2、電磁力大小：F=BIL。單位牛（N）

3、電磁力的方向：左手定則判斷。平伸左手，使大拇指與其余四指垂直，讓磁感線垂直穿入掌心，并使四指指向電流方向，則大拇指所指的方向就是電磁力的方向。課堂練習(xí)：課本P50第5題

二、通電平等直導(dǎo)線間的作用

通入同方向電流的平行導(dǎo)線相互吸引；通入反方向電流的平行導(dǎo)線相互排斥。如圖所示：（右手定則判斷磁場(chǎng)方向、左手定則判斷電磁力方向）

作業(yè)布置：習(xí)題冊(cè)P14~15 三、四題

§2-4 電磁感應(yīng)

一、電磁感應(yīng)現(xiàn)象（實(shí)驗(yàn)演示）

當(dāng)導(dǎo)體相對(duì)磁場(chǎng)切割磁感線運(yùn)動(dòng)，或在導(dǎo)體包圍的面積中磁通發(fā)生變化時(shí)，導(dǎo)體中將產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，這種現(xiàn)象叫做電磁感應(yīng)現(xiàn)象。

二、楞次定律

感應(yīng)電流產(chǎn)生的磁通總是阻礙原磁通的變化。楞次定律有兩層含義：

①若Φ原增大，則Φ感與Φ原方向相反。（增反）②若Φ原減小，則Φ感與Φ原方向相同。（減同）課堂練習(xí)：習(xí)題冊(cè)P16

四、3

三、法拉第電磁感應(yīng)定律

線圈中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小與線圈中磁通的變化率成正比。即

e??Nd?dt式中N為線圈匝數(shù)。dΦ/dt表示單匝線圈的磁通變化率。感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的方向由dΦ/dt的符號(hào)與感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的參考方向比較而定出。當(dāng)dΦ/dt>0，即穿過(guò)線圈的磁通增加時(shí)，e<0，應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的方向與參考方向相反，表明感應(yīng)電流產(chǎn)生的磁場(chǎng)要阻止原磁場(chǎng)的增加；當(dāng)dΦ/dt<0，即穿過(guò)線圈的磁通減少時(shí)，e>0，這時(shí)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的方向與參考方向相同，表明感應(yīng)電流產(chǎn)生的磁場(chǎng)要阻止原磁場(chǎng)的減少。

四、直導(dǎo)體切割磁感線產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)（實(shí)驗(yàn)演示）

1、大小：e=BLV(導(dǎo)體運(yùn)動(dòng)方向與磁感線方向垂直時(shí))e=BLVsinα(導(dǎo)體運(yùn)動(dòng)方向與磁感線方向夾角為α?xí)r)

2、方向：右手定則。平伸右手，大拇指與其余四指垂直，讓磁感線穿入掌心，大拇指指向?qū)w運(yùn)動(dòng)方向，則其余四指所指的方向就是感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的方向。（舉例分析：習(xí)題冊(cè)P16

四、2）

§2-5 自 感

1、自感現(xiàn)象

實(shí)驗(yàn)：如下圖a)所示合上開關(guān)，HL2比HL1亮得慢；b)圖所示斷開開關(guān)，燈泡閃亮一下才熄滅。像這種由于流過(guò)線圈本事的電流發(fā)生變化而引起的電磁感應(yīng)現(xiàn)象稱為自感現(xiàn)象，簡(jiǎn)稱自感。

2、自感系數(shù)（電感）

自感系數(shù)是一個(gè)衡量線圈產(chǎn)生自感磁通能力的物理量。用L表示，即L=NΦ/I。L的單位是亨利（H）。電感的大小與線圈的長(zhǎng)度、匝數(shù)，和線圈中導(dǎo)體截面積有關(guān)，且成正比。

3、自感電動(dòng)勢(shì)：eL=L(dI/dt)舉例分析：習(xí)題冊(cè)P18四4

4、線圈L所儲(chǔ)存能量：WL=LI/2 自感現(xiàn)象的應(yīng)用舉例：渦流加熱

2§2-6 互 感

1、互感現(xiàn)象和互感電動(dòng)勢(shì)：

把由一個(gè)線圈中的電流發(fā)生變化而在另一個(gè)線圈中產(chǎn)生的電磁感應(yīng)的現(xiàn)象稱為互感現(xiàn)象，簡(jiǎn)稱互感。

由互感現(xiàn)象產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)稱為互感電動(dòng)勢(shì)。用eM=M(dI/dt)，M稱互感系數(shù)，單位是亨（H）。

2、同名端的判斷:右手螺線定則（舉例分析：課本P51第12題）

3、避免互感的方法： ①將兩個(gè)線圈垂直放置； ②安裝磁屏蔽罩（鐵磁材料）

eM表示，

第四篇：電工學(xué)教案

第一章 電路的基本概念和定律

實(shí)際電路種類繁多，但就其功能來(lái)說(shuō)可概括為兩個(gè)方面。其一，是進(jìn)行能量的傳輸、分配與轉(zhuǎn)換。典型的例子是電力系統(tǒng)中的輸電電路。發(fā)電廠的發(fā)電機(jī)組將其他形式的能量(或熱能、或水的勢(shì)能、或原子能等)轉(zhuǎn)換成電能，通過(guò)變壓器、輸電線等輸送給各用戶負(fù)載，那里又把電能轉(zhuǎn)換成機(jī)械能(如負(fù)載是電能機(jī))、光能(如負(fù)載是燈泡)、熱能(如負(fù)載是電爐等)，為人們生產(chǎn)、生活所利用。其二，是實(shí)現(xiàn)信息的傳遞與處理。這方面典型的例子有電話、收音機(jī)、電視機(jī)電路。接收天線把載有語(yǔ)言、音樂(lè)、圖像信息的電磁波接收后，通過(guò)電路把輸入信號(hào)(又稱激勵(lì))變換或處理為人們所需要的輸出信號(hào)(又稱響應(yīng))，送到揚(yáng)聲器或顯像管，再還原為語(yǔ)言、音樂(lè)或圖像。

(1)理想電路元件是具有某種確定的電磁性能的理想元件：理想電阻元件只消耗電能(既不貯藏電能，也不貯藏磁能)；理想電容元件只貯藏電能(既不消耗電能，也不貯藏磁能)；理想電感元件只貯藏磁能(既不消耗電能，也不貯藏電能)。理想電路元件是一種理想的模型并具有精確的數(shù)學(xué)定義，實(shí)際中并不存在。但是不能說(shuō)所定義的理想電路元件模型理論脫離實(shí)際，是無(wú)用的。這尤如實(shí)際中并不存在“質(zhì)點(diǎn)”但“質(zhì)點(diǎn)”這種理想模型在物理學(xué)科運(yùn)動(dòng)學(xué)原理分析與研究中舉足輕重一樣，人們所定義的理想電路元件模型在電路理論問(wèn)題分析與研究中充當(dāng)著重要角色。(2)不同的實(shí)際電路部件，只要具有相同的主要電磁性能，在一定條件下可用同一個(gè)模型表示，如上述的燈泡、電爐、電阻器這些不同的實(shí)際電路部件在低頻電路里都可用電阻R表示。(3)同一個(gè)實(shí)際電路部件在不同的應(yīng)用條件下，它的模型也可以有不同的形式，1.1 歐 姆 定 律

如果電阻值不隨其上電壓或電流數(shù)值變化，稱線性電阻。阻值不隨時(shí)間t變化的線性電阻，稱線性時(shí)不變電阻。一般實(shí)際中使用的諸如碳膜電阻、金屬膜電阻、線繞電阻等都可近似看作是這類電阻。

1.3.1 歐姆定律

歐姆定律(Ohm's Law, 簡(jiǎn)記OL)是電路分析中重要的基本定律之一，它說(shuō)明流過(guò)線性電阻的電流與該電阻兩端電壓之間的關(guān)系，反映了電阻元件的特性。這里我們聯(lián)系電流、電壓參考方向討論歐姆定律。寫該直線的數(shù)學(xué)解析式，即有

u(t)?Ri(t)

此式就是歐姆定律公式。電阻的單位為歐姆(Ω)。

(1)歐姆定律只適用于線性電阻。(2)如果電阻R上的電流電壓參考方向非關(guān)聯(lián)，則歐姆定律公式中應(yīng)冠以負(fù)號(hào)，即

u(t)??Ri(t)或

i(t)??Gu(t)

在參數(shù)值不等于零、不等于無(wú)限大的電阻、電導(dǎo)上，電流與電壓是同時(shí)存在、同時(shí)消失的。或者說(shuō)，在這樣的電阻、電導(dǎo)上，t時(shí)刻的電壓(或電流)只決定于t時(shí)刻的電流(或電壓)。這說(shuō)明電阻、電導(dǎo)上的電壓(或電流)不能記憶電阻、電導(dǎo)上的電流(或電壓)在“歷史”上(t時(shí)刻以前)所起過(guò)的作用。所以說(shuō)電阻、電導(dǎo)元件是無(wú)記憶性元件，又稱即時(shí)元件 1.4 理 想 電 源

不管外部電路如何，其兩端電壓總能保持定值或一定的時(shí)間函數(shù)的電源定義為理想電壓源。

1.5 基爾霍夫定律

1.節(jié)點(diǎn)

2.支路 3．回路 4.網(wǎng)孔

1.5.1 基爾霍夫電流定律(KCL)



KCL是描述電路中與節(jié)點(diǎn)相連的各支路電流間相互關(guān)系的定律。它的基本內(nèi)容是：對(duì)于集總參數(shù)電路的任意節(jié)點(diǎn)，在任意時(shí)刻流出該節(jié)點(diǎn)的電流之和等于流入該節(jié)點(diǎn)的電流之和。KCL是電荷守恒定律和電流連續(xù)性在集總參數(shù)電路中任一節(jié)點(diǎn)處的具體反映。所謂電荷守恒定律，即是說(shuō)電荷既不能創(chuàng)造，也不能消滅。基于這條定律，對(duì)集總參數(shù)電路中某一支路的橫截面來(lái)說(shuō)，它“收支”是完全平衡的。即是說(shuō)，流入橫截面多少電荷即刻又從該橫截面流出多少電荷，dq/dt在一條支路上應(yīng)處處相等，這就是電流的連續(xù)性。對(duì)于集總參數(shù)電路中的節(jié)點(diǎn)，在任意時(shí)刻t, 它“收支”也是完全平衡的，所以KCL是成立的。

關(guān)于KCL的應(yīng)用，應(yīng)再明確以下幾點(diǎn)：

(1)KCL具有普遍意義，它適用于任意時(shí)刻、任何激勵(lì)源(直流、交流或其他任意變動(dòng)激勵(lì)源)情況的一切集總參數(shù)電路。

(2)應(yīng)用KCL列寫節(jié)點(diǎn)或閉曲面電流方程時(shí)，首先要設(shè)出每一支路電流的參考方向，然后依據(jù)參考方向是流入或流出取號(hào)(流出者取正號(hào)，流入者取負(fù)號(hào)，或者反之)列寫出KCL方程。另外，對(duì)連接有較多支路的節(jié)點(diǎn)列KCL方程時(shí)不要遺漏了某些支路。

1.5.2 基爾霍夫電壓定律(KVL)



KVL是描述回路中各支路(或各元件)電壓之間關(guān)系的。它的基本內(nèi)容是：對(duì)任何集總參數(shù)電路，在任意時(shí)刻，沿任意閉合路徑巡行，各段電路電壓的代數(shù)和恒等于零。其數(shù)學(xué)表示式為

m uk(t)?0k?1

式中uk(t)代表回路中第k個(gè)元件上的電壓，m為回路中包含元件的個(gè)數(shù)KVL的實(shí)質(zhì)，反映了集總參數(shù)電路遵從能量守恒定律，或者說(shuō)，它反映了保守場(chǎng)中做功與路徑無(wú)關(guān)的物理本質(zhì)。從電路中電壓變量的定義容易理解KVL的正確性。1.6 電 路 等 效

若B與C具有相同的電壓電流關(guān)系即相同的VAR，則稱B與C是互為等效的。這就是電路等效的一般定義。

電路等效變換的條件是相互代換的兩部分電路具有相同的VAR； 電路等效的對(duì)象是A(也就是電路未變化的部分)中的電流、電壓、功率； 電路等效變換的目的是為簡(jiǎn)化電路，可

?以方便地求出需要求的結(jié)果。

應(yīng)用電源互換等效分析電路問(wèn)題時(shí)還應(yīng)注意這樣幾點(diǎn)：

(1)電源互換是電路等效變換的一種方法。

(2)有內(nèi)阻Rs的實(shí)際電源，它的電壓源模型與電流源模型之間可以互換等效；理想的電壓源與理想的電流源之間不便互換，原因是這兩種理想電源定義本身是相互矛盾的，二者不會(huì)具有相同的VAR。

(3)電源互換等效的方法可以推廣運(yùn)用，如果理想電壓源與外接電阻串聯(lián)，可把外接電阻看作內(nèi)阻，即可互換為電流源形式。如果理想電流源與外接電阻并聯(lián)，可把外接電阻看作內(nèi)阻，互換為電壓源形式。電源互換等效在推廣應(yīng)用中要特別注意等效端子。1.7 受 控 源

所謂受控源，即大小方向受電路中其他地方的電壓或電流控制的電源。這種電源有兩個(gè)控制端鈕(又稱輸入端)，兩個(gè)受控端鈕(又稱輸出端)。就其輸出端所呈現(xiàn)的性能看，受控源可分為電壓控制電壓源與電流控制電壓源兩類；受控電流源又分為電壓控制電流源與電流控制電流源兩種。

第二章 電路的基本分析方法

2.1 支 路 電 流 法

在一個(gè)支路中的各元件上流經(jīng)的只能是同一個(gè)電流，支路兩端電壓等于該支路上相串聯(lián)各元件上電壓的代數(shù)和，由元件約束關(guān)系(VAR)不難得到每個(gè)支路上的電流與支路兩端電壓的關(guān)系，即支路的VAR 支路電流法是以完備的支路電流變量為未知量，根據(jù)元件的VAR 及 KCL、KVL約束，建立數(shù)目足夠且相互獨(dú)立的方程組，解出各支路電流，進(jìn)而再根據(jù)電路有關(guān)的基本概念求得人們期望得到的電路中任何處的電壓、功率等。2.1.1獨(dú)立方程的列寫

一個(gè)有n個(gè)節(jié)點(diǎn)、b條支路的電路，若以支路電流作未知變量，可按如下方法列寫出所需獨(dú)立方程。

(1)從 n 個(gè)節(jié)點(diǎn)中任意擇其n-1個(gè)節(jié)點(diǎn)，依KCL列節(jié)點(diǎn)電流方程，則 n-1個(gè)方程將是相互獨(dú)立的。這一點(diǎn)是不難理解的，因?yàn)槿我粭l支路一定與電路中兩個(gè)節(jié)點(diǎn)相連，它上面的電流總是從一個(gè)節(jié)點(diǎn)流出，流向另一個(gè)節(jié)點(diǎn)。如果對(duì)所有n 個(gè)節(jié)點(diǎn)列KCL方程時(shí)，規(guī)定流出節(jié)點(diǎn)的電流取正號(hào)，流入節(jié)點(diǎn)的電流取負(fù)號(hào)，每一個(gè)支路電流在n個(gè)方程中一定出現(xiàn)兩次，一次為正號(hào)(+ij), 一次為負(fù)號(hào)(-ij), 若把這n個(gè)方程相加，它一定是等于零的恒等式，即

nb(i)k?[(?ij)?(?ij)]?0k?1j?1

式中：n表示節(jié)點(diǎn)數(shù)；(∑i)k 表示第 k 個(gè)節(jié)點(diǎn)電流代數(shù)和；

bn

（i)

表示對(duì) n 個(gè)節(jié)點(diǎn)電流和再求和；

[（? i j)?(?

表示 b 條支ij)]kj?1k?1路一次取正號(hào)，一次取負(fù)號(hào)的電流和。

(2)n個(gè)節(jié)點(diǎn) b 條支路的電路，用支路電流法分析時(shí)需 b 個(gè)相互獨(dú)立的方程，由KCL已經(jīng)列出了n-1 個(gè)相互獨(dú)立的KCL方程，那么剩下的b-(n-1)個(gè)獨(dú)立方程當(dāng)然應(yīng)該由KVL列出。可以證明，由KVL能列寫且僅能列寫的獨(dú)立方程數(shù)為b-(n-1)個(gè)。習(xí)慣上把能列寫?yīng)毩⒎匠痰幕芈贩Q為獨(dú)立回路。獨(dú)立回路可以這樣選取：使所選各回路都包含一條其他回路所沒(méi)有的新支路。對(duì)平面電路，如果它有 n 個(gè)節(jié)點(diǎn)、b 條支路，也可以證明它的網(wǎng)孔數(shù)恰為 b-(n-1)個(gè)，按網(wǎng)孔由KVL列出的電壓方程相互獨(dú)立。??????歸納、明確支路電流法分析電路的步驟。

第一步：設(shè)出各支路電流，標(biāo)明參考方向。任取n-1個(gè)節(jié)點(diǎn)，依KCL列獨(dú)立節(jié)點(diǎn)電流方程(n 為電路節(jié)點(diǎn)數(shù))。

第二步：選取獨(dú)立回路(平面電路一般選網(wǎng)孔)，并選定巡行方向，依KVL列寫出所選獨(dú)立回路電壓方程。

第三步：如若電路中含有受控源，還應(yīng)將控制量用未知電流表示，多加一個(gè)輔助方程。

第四步：求解一、二、三步列寫的聯(lián)立方程組，就得到各支路電流。

第五步：如果需要，再根據(jù)元件約束關(guān)系等計(jì)算電路中任何處的電壓、功率。

如果電路中的受控源的控制量就是某一支路電流，那么方程組中方程個(gè)數(shù)可以不增加，由列寫出的前 3 個(gè)基本方程稍加整理即可求解。如果受控源的控制量是另外的變量，那么需對(duì)含受控源電路先按前面講述的步驟一、二去列寫基本方程(列寫的過(guò)程中把受控源先作為獨(dú)立源一樣看待)，然后再加一個(gè)控制量用未知電流表示的輔助方程，這一點(diǎn)應(yīng)特別注意。

2.2 網(wǎng) 孔 分 析 法 2.2.1 網(wǎng)孔電流

欲使方程數(shù)目減少，必使求解的未知量數(shù)目減少。在一個(gè)平面電路里，因?yàn)榫W(wǎng)孔是由若干條支路構(gòu)成的閉合回路，所以它的網(wǎng)孔個(gè)數(shù)必定少于支路個(gè)數(shù)。如果我們?cè)O(shè)想在電路的每個(gè)網(wǎng)孔里有一假想的電流沿著構(gòu)成該網(wǎng)孔的各支路循環(huán)流動(dòng)，2.2.2 網(wǎng)孔電流法

對(duì)平面電路，以假想的網(wǎng)孔電流作未知量，依KVL列出網(wǎng)孔電壓方程式(網(wǎng)孔內(nèi)電阻上電壓通過(guò)歐姆定律換算為電阻乘電流表示)，求解出網(wǎng)孔電流，進(jìn)而求得各支路電流、電壓、功率等，這種求解電路的方法稱網(wǎng)孔電流法(簡(jiǎn)稱網(wǎng)孔法)。應(yīng)用網(wǎng)孔法分析電路的關(guān)鍵是如何簡(jiǎn)便、正確地列寫出網(wǎng)孔電壓方程。

(1)網(wǎng)孔法是回路法的特殊情況。網(wǎng)孔只是平面電路的一組獨(dú)立回路，不過(guò)許多實(shí)際電路都屬于平面電路，選取網(wǎng)孔作獨(dú)立回路方便易行，所以把這種特殊條件下的回路法歸納為網(wǎng)孔法。

(2)回路法更具有一般性，它不僅適用于分析平面電路，而且也適用于分析非平面電路，在使用中還具有一定的靈活性。

2.3 節(jié) 點(diǎn) 電 位 法

2.3.1 節(jié)點(diǎn)電位

在電路中，任選一節(jié)點(diǎn)作參考點(diǎn)，其余各節(jié)點(diǎn)到參考點(diǎn)之間的電壓稱為相應(yīng)各節(jié)點(diǎn)的電位。如圖 2.3-1 電路，選節(jié)點(diǎn) 4 作參考點(diǎn)(亦可選其他節(jié)點(diǎn)作參考點(diǎn))，設(shè)節(jié)點(diǎn)1，2，3 的電位分別為 v1, v2, v3。顯然，這個(gè)電路中任何兩點(diǎn)間的電壓，任何一支路上的電流，都可應(yīng)用已知的節(jié)點(diǎn)電位求出。例如，支路電流

i1?G1(v1?v2)i4?G4v3

電導(dǎo) G5 吸收的功率

p5?G5(v1?v3)2

對(duì)電路中任何一個(gè)回路列寫KVL方程，回路中的節(jié)點(diǎn)，其電位一定出現(xiàn)一次正號(hào)一次負(fù)號(hào) 例如圖中 A 回路，由KVL 列寫方程為

u12?u23?u31?0

將上式中各電壓寫為電位差表示，即有

v1?v2?v2?v3?v3?v1?0

節(jié)點(diǎn)電位變量是相互獨(dú)立的變量 2.3.2 節(jié)點(diǎn)電位法

以各節(jié)點(diǎn)電位為未知量，將各支路電流通過(guò)支路VAR 用未知節(jié)點(diǎn)電位表示，依KCL 列節(jié)點(diǎn)電流方程(簡(jiǎn)稱節(jié)點(diǎn)方程)，求解出各節(jié)點(diǎn)電位變量，進(jìn)而求得電路中需要求的電流、電壓、功率等，這種分析法稱為節(jié)點(diǎn)電位法。

2.4 小

結(jié)

2.4.1 方程法分析

2.網(wǎng)孔分析法 3.節(jié)點(diǎn)電位法

1.支路電流法 2.4.2 方程通式

1.網(wǎng)孔方程通式

?R11iA?R12iB?R13iC?us11? ?R21iA?R22iB?R23iC?us22 ??R31iA?R32iB?R33iC?us33

2.節(jié)點(diǎn)方程通式

?G11v1?G12v2?G13v3?is11 ??G21v1?G22v2?G23v3?is22

?Gv?Gv?Gv?i 322333s33?311

第三章

常用的電路定理

3.1 疊加定理和齊次定理

3.1.1 疊

加定理

如求電流i1，我們可用網(wǎng)孔法。設(shè)網(wǎng)孔電流為iA, iB。由圖可知iB=is，對(duì)網(wǎng)孔A列出的KVL方程為

(R1?R2)iA?R2is?us

usR2?is

iA?R1?R2R1?R2

'如令

is

/(R 1R 1 is

R 1 ?

R

，則可? u? R), i 1“ ?/(2)將電流i1寫為

疊加定理可表述為： 在任何由線性元件、線性受控源及獨(dú)立源組成的線性電路中，每一支i1?i1'?i1”路的響應(yīng)(電壓或電流)都可以看成是各個(gè)獨(dú)立電源單獨(dú)作用時(shí)，在該支路中產(chǎn)生響應(yīng)的代數(shù)和

在應(yīng)用疊加定理時(shí)應(yīng)注意：

(1)疊加定理僅適用于線性電路求解電壓和電流響應(yīng)而不能用來(lái)計(jì)算功率。

(2)應(yīng)用疊加定理求電壓、電流是代數(shù)量的疊加，應(yīng)特別注意各代數(shù)量的符號(hào)

(3)當(dāng)一獨(dú)立源作用時(shí)，其他獨(dú)立源都應(yīng)等于零(即獨(dú)立理想電壓源短路，獨(dú)立理想電流源開路)。

(4)若電路中含有受控源，應(yīng)用疊加定理時(shí)，受控源不要單獨(dú)作用(這是勸告!若要單獨(dú)作用只會(huì)使問(wèn)題的分析求解更復(fù)雜化)，在獨(dú)立源每次單獨(dú)作用時(shí)受控源要保留其中，其數(shù)值隨每一獨(dú)立源單獨(dú)作用時(shí)控制量數(shù)值的變化而變化。

(5)疊加的方式是任意的，可以一次使一個(gè)獨(dú)立源單獨(dú)作用，也可以一次使幾個(gè)獨(dú)立源同時(shí)作用，方式的選擇取決于對(duì)分析計(jì)算問(wèn)題簡(jiǎn)便與否。

3.1.2 齊次定理

齊次定理表述為：當(dāng)一個(gè)激勵(lì)源(獨(dú)立電壓源或獨(dú)立電流源)作用于線性電路，其任意支路的響應(yīng)(電壓或電流)與該激勵(lì)源成正比

us11?us,us22?0,?,usmm?0 i1?k11us

線性電路中，當(dāng)全部激勵(lì)源同時(shí)增大到(K為任意常數(shù))倍，其電路中任何處的響應(yīng)(電壓或電流)亦增大到K倍。

3.2 置換定理

置換定理(又稱替代定理)可表述為：具有唯一解的電路中，若知某支路k的電壓為uk，電流為ik，且該支路與電路中其他支路無(wú)耦合,則無(wú)論該支路是由什么元件組成的，都可用下列任何一個(gè)元件去置換： 

(1)電壓等于uk的理想電壓源； 

(2)電流等于ik的理想電流源； 

(3)阻值為uk/ik的電阻。

3.3 戴維南定理與諾頓定理

3.3.1 戴維南定理

一個(gè)含獨(dú)立源、線性受控源、線性電阻的二端電路N，對(duì)其兩個(gè)端子來(lái)說(shuō)都可等效為一個(gè)理想電壓源串聯(lián)內(nèi)阻的模型。其理想電壓源的數(shù)值為有源二端電路N的兩個(gè)端子間的開路電壓uoc，串聯(lián)的內(nèi)阻為N內(nèi)部所有獨(dú)立源等于零(理想電壓源短路，理想電流源開路)，受控源保留時(shí)兩端子間的等效電阻Req，常記為R0

3.3.2 諾頓定理

諾頓定理(Norton′s Theorem)可表述為：一個(gè)含獨(dú)立電源、線性受控源和線性電阻的二端電路N，對(duì)兩個(gè)端子來(lái)說(shuō)都可等效為一個(gè)理想電流源并聯(lián)內(nèi)阻的模型。其理想電流源的數(shù)值為有源二端電路N的兩個(gè)端子短路時(shí)其上的電流isc，并聯(lián)的內(nèi)阻等于N內(nèi)部所有獨(dú)立源為零時(shí)電路兩端子間的等效電阻，記為R0。

3.4 最大功率傳輸定理

等效電壓源接負(fù)載電路

uoci?

R0?RL ??uocpL?RLi2?RL? ?R?R??L??0

為了找pL的極值點(diǎn)，令dpL/dRL=0，即dpL2(RL?R0)?2RL(RL?R0)?uoc?04 dRL(RL?R0)

RL?R0pLmax2uoc?4R0pLmax?12R0isc4

通常，稱RL=R0為最大功率匹配條件 3.5 互易定理

互易定理可表述為：對(duì)一個(gè)僅含線性電阻的二端口，其中，一個(gè)端口加激勵(lì)源，一個(gè)端口作響應(yīng)端口(所求響應(yīng)在該端口上)。在只有一個(gè)激勵(lì)源的情況下，當(dāng)激勵(lì)與響應(yīng)互換位置時(shí)，同一激勵(lì)所產(chǎn)生的響應(yīng)相同，這就是互易定理 應(yīng)用互易定理分析電路時(shí)應(yīng)注意以下幾點(diǎn)： 

(1)互易前后應(yīng)保持網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)及參數(shù)不變，僅理想電壓源(或理想電流源)搬移，理想電壓源所在支路中電阻仍保留在原支路中。

(2)互易前后電壓源極性與1 1′、2 2′支路電流的參考方向應(yīng)保持一致(要關(guān)聯(lián)都關(guān)聯(lián)，要非關(guān)聯(lián)都非關(guān)聯(lián))。

(3)互易定理只適用于一個(gè)獨(dú)立源作用的線性電阻網(wǎng)絡(luò)，且一般不能含有受控源。

3.6 小

結(jié)

(1)疊加定理是線性電路疊加特性的概括表征，它的重要性不僅在于可用疊加法分析電路本身，而且在于它為線性電路的定性分析和一些具體計(jì)算方法提供了理論依據(jù)。疊加定理作為分析方法用于求解電路的基本思想是“化整為零”，即將多個(gè)獨(dú)立源作用的較復(fù)雜的電路分解為一個(gè)一個(gè)(或一組一組)獨(dú)立源作用的較簡(jiǎn)單的電路，在各分解圖中分別計(jì)算，最后代數(shù)和相加求出結(jié)果。若電路含有受控源，在作分解圖時(shí)受控源不要單獨(dú)作用。齊次定理是表征線性電路齊次性(均勻性)的一個(gè)重要定理，它常輔助疊加定理、戴維南定理、諾頓定理來(lái)分析求解電路問(wèn)題。

(2)依據(jù)等效概念，運(yùn)用各種等效變換方法，將電路由繁化簡(jiǎn)，最后能方便地求得結(jié)果的分析電路的方法統(tǒng)稱為等效法分析。第一章中所講的電阻、電導(dǎo)串并聯(lián)等效，獨(dú)立源串并聯(lián)等效，電源互換等效，Π-T互換等效；本章中所講的置換定理，戴維南定理，諾頓定理都是應(yīng)用等效法分析電路中常使用的等效變換方法。這些方法或定理都是遵從兩類約束(即拓?fù)浼s束——KCL、KVL約束與元件VAR約束)的前提下針對(duì)某類電路歸納總結(jié)出的，讀者務(wù)必理解其內(nèi)容，注意使用的范圍、條件、熟練掌握使用方法和步驟。

(2)依據(jù)等效概念，運(yùn)用各種等效變換方法，將電路由繁化簡(jiǎn)，最后能方便地求得結(jié)果的分析電路的方法統(tǒng)稱為等效法分析。第一章中所講的電阻、電導(dǎo)串并聯(lián)等效，獨(dú)立源串并聯(lián)等效，電源互換等效，Π-T互換等效；本章中所講的置換定理，戴維南定理，諾頓定理都是應(yīng)用等效法分析電路中常使用的等效變換方法。這些方法或定理都是遵從兩類約束(即拓?fù)浼s束——KCL、KVL約束與元件VAR約束)的前提下針對(duì)某類電路歸納總結(jié)出的，讀者務(wù)必理解其內(nèi)容，注意使用的范圍、條件、熟練掌握使用方法和步驟。

(3)置換定理(又稱替代定理)是集總參數(shù)電路中的一個(gè)重要定理，它本身就是一種常用的電路等效方法，常輔助其他分析電路法(包括方程法、等效法)來(lái)分析求解電路。對(duì)有些電路，在關(guān)鍵之處、在最需要的時(shí)候，經(jīng)置換定理化簡(jiǎn)等效一步，使讀者會(huì)有“豁然開朗”或“柳暗花明又一村”之感((4)戴維南定理、諾頓定理是等效法分析電路最常用的兩個(gè)定理。解題過(guò)程可分為三個(gè)步驟：① 求開路電壓或短路電流；② 求等效內(nèi)阻；③ 畫出等效電源接上待求支路，由最簡(jiǎn)等效電路求得待求量。

(5)最大功率這類問(wèn)題的求解使用戴維南定理(或諾頓定理)并結(jié)合使用最大功率傳輸定理最為簡(jiǎn)便。

6)方程法、等效法是電路中相輔相承的兩類分析法。

第四章 動(dòng)態(tài)電路的時(shí)域分析 4.1 動(dòng) 態(tài)元件

(1)任何時(shí)刻，通過(guò)電容元件的電流與該時(shí)刻的電壓變化率成正比。如果電容兩端加直流電壓，則i=0，電容元件相當(dāng)于開路。故電容元件有隔斷直流的作用。

(2)在實(shí)際電路中，通過(guò)電容的電流i總是為有限值，這意味著du/dt必須為有限值，也就是說(shuō)，電容兩端電壓u必定是時(shí)間t的連續(xù)函數(shù)，而不能躍變。這從數(shù)學(xué)上可以很好地理解，當(dāng)函數(shù)的導(dǎo)數(shù)為有限值時(shí)，其函數(shù)必定連續(xù)。4.2 動(dòng)態(tài)電路的方程

4.2.1 方程的建立

電路中開關(guān)的接通、斷開或者電路參數(shù)的突然變化等統(tǒng)稱為“換路” 根據(jù)KVL列出電路的回路電壓方程為

uR(t)?uC(t)?us(t)

由于

dudu i?CC,uR?Ri?RCC dtdt將它們代入上式，并稍加整理，得

duC11?uC?usdtRCRC

4.3 一階電路的零輸入響應(yīng)

我們把這種外加激勵(lì)為零，僅由動(dòng)態(tài)元件初始儲(chǔ)能所產(chǎn)生的電流和電壓，稱為動(dòng)態(tài)電路的零輸入響應(yīng)

一階RC電路的零輸入響應(yīng)

4.4 一階電路的零狀態(tài)響應(yīng)

電路的零狀態(tài)響應(yīng)定義為：電路的初始儲(chǔ)能為零，僅由t≥0外加激勵(lì)所產(chǎn)生的響應(yīng)。

一階RC電路的零狀態(tài)響應(yīng)

4.5 一階電路的完全響應(yīng)

假若電路的初始狀態(tài)不為零，同時(shí)又有外加激勵(lì)電源的作用，這時(shí)電路的響應(yīng)稱為完全響應(yīng)。對(duì)于線性電路而言，其完全響應(yīng)等于零輸入響應(yīng)與零狀態(tài)響應(yīng)之和，即

y(t)?yx(t)?yf(t)

4.6 一階電路的單位階躍響應(yīng)

4.6.2 一階電路的單位階躍響應(yīng)

當(dāng)激勵(lì)為單位階躍函數(shù)時(shí)，電路的零狀態(tài)響應(yīng)稱為單位階躍響應(yīng)。簡(jiǎn)稱階躍響應(yīng)，用g(t)表示之。

4.7.1 零輸入響應(yīng)

根據(jù)零輸入響應(yīng)的定義，令us=0，同時(shí)為了簡(jiǎn)化討論中的計(jì)算，又不失一般性，令uC(0)=U0，iL(0)=0。

2?duCduC2 ?2???0uC?0?2dtdt? ?dui(0)u(0)?U,C?L?0?C0dtt?0C??

上式為二階齊次微分方程，其特征方程為p2?2?p??0?0

小

結(jié)

1)動(dòng)態(tài)元件的VAR是微分或積分關(guān)系，如下表所示

(2)描述動(dòng)態(tài)電路的方程是微分方程。利用KCL, KVL和元件的VAR可列寫出待求響應(yīng)的微分方程。利用換路定律和0+等效電路，可求得電路中各電流、電壓的初始值。

(3)零輸入響應(yīng)是激勵(lì)為零，由電路的初始儲(chǔ)能產(chǎn)生的響應(yīng)，它是齊次微分方程滿足初始條件的解。零狀態(tài)響應(yīng)是電路的初始狀態(tài)為零，由激勵(lì)產(chǎn)生的響應(yīng)，它是非齊次微分方程滿足初始條件的解，包含齊次解和特解兩部分。假若電路的初始狀態(tài)不為零，在外加激勵(lì)電源作用下，電路的響應(yīng)為完全響應(yīng)，它等于零輸入響應(yīng)與零狀態(tài)響應(yīng)之和。動(dòng)態(tài)電路的響應(yīng)也可以分為自由響應(yīng)與強(qiáng)迫響應(yīng)。對(duì)于穩(wěn)定電路，在直流電源或正弦電源激勵(lì)下，強(qiáng)迫響應(yīng)為穩(wěn)態(tài)響應(yīng)，它與激勵(lì)具有相同的函數(shù)形式。自由響應(yīng)即為暫態(tài)響應(yīng)，它隨著時(shí)間的增加逐漸衰減到零。

零輸入響應(yīng)和自由響應(yīng)都是滿足齊次微分方程的解，它們的形式相同，但常數(shù)不同。零輸入響應(yīng)的待定常數(shù)僅由輸入為零時(shí)的初始條件yx(0+)所確定，而自由響應(yīng)的待定常數(shù)由全響應(yīng)的初始條件y(0+)所確定。

(4)利用三要素公式可以簡(jiǎn)便地求解一階電路在直流電源或階躍信號(hào)作用下的電路響應(yīng)。三要素公式為

t ??y(t)?y(?)?[y(0?)?y(?)]e

求三要素的方法為

① 初始值y(0+)：利用換路定律和0+等效電路求得。

② 穩(wěn)態(tài)響應(yīng)y(∞): 在直流電源或階躍信號(hào)作用下，電路達(dá)到穩(wěn)態(tài)時(shí)，電容看作開路，電感看作短路，此時(shí)電路成為電阻電路。利用電阻電路的分析方法，求得穩(wěn)態(tài)響應(yīng)y(∞)。

③ 時(shí)常數(shù)τ：RC電路，τ=RC;RL電路，τ=L/R。式中R為斷開動(dòng)態(tài)元件后的戴維南等效電路的等效電阻。

5)單位階躍響應(yīng)g(t)定義為：在ε(t)作用下電路的零狀態(tài)響應(yīng)。

(6)對(duì)于二階電路，只要求了解由于其特征根p1, p2的取值有3種不同的情況，其響應(yīng)分為過(guò)阻尼、臨界阻尼和欠阻尼。

第五章 正弦電路的穩(wěn)態(tài)分析

5.1 正弦電壓和電流

5.1.1 正弦量的三要素

所謂周期信號(hào)，就是每隔一定的時(shí)間T，電流或電壓的波形重復(fù)出現(xiàn)；或者說(shuō)，每隔一定的時(shí)間T，電流或電壓完成一個(gè)循環(huán)。圖 5.1-1 給出了幾個(gè)周期信號(hào)的波形，周期信號(hào)的數(shù)學(xué)表示式為

f(t)?f(t?kT)

式中k為任何整數(shù)。周期信號(hào)完成一個(gè)循環(huán)所需要的時(shí)間T稱為周期，單位為秒

圖 5.1-1 周期信號(hào)

周期信號(hào)在單位時(shí)間內(nèi)完成的循環(huán)次數(shù)稱為頻率，用f表示。顯然，頻率與周期的關(guān)系為

1f?

T

頻率的單位為赫茲(Hz)。我國(guó)電力網(wǎng)所供給的交流電的頻率是 50 Hz，其周期是0.02s。實(shí)驗(yàn)室用的音頻信號(hào)源的頻率大約從20~20×103Hz左右，相應(yīng)的周期為0.05s~0.05 ms 左右。

5.1.2 相位差

假設(shè)兩個(gè)正弦電壓分別為

u1(t)?U1mcos(?t??1)

u2(t)?U2mcos(?t??2)

它們的相位之差稱為相位差，用ψ表示，即

??(?t??1)?(?t??2)??1??2

兩個(gè)同頻率的正弦信號(hào)的相位差等于它們的初相之差 5.1.3 有效值

正弦信號(hào)的有效值定義為：讓正弦信號(hào)和直流電分別通過(guò)兩個(gè)阻值相等的電阻。如果在相同的時(shí)間T內(nèi)(T可取為正弦信號(hào)的周期)，兩個(gè)電阻消耗的能量相等，那么，我們稱該直流電的值為正弦信號(hào)的有效值。

當(dāng)直流電流I流過(guò)電阻R時(shí)，該電阻在時(shí)間T內(nèi)消耗的電能為

W??I2RT

當(dāng)正弦電流i流過(guò)電阻R時(shí)，在相同的時(shí)間T內(nèi)，電阻消耗的電能為

TTW~?p(t)dt?Ri2(t)dt 00

上式中p(t)表示電阻在任一瞬間消耗的功率，即p(t)=u(t)i(t)=Ri2(t)。根據(jù)有效值的定義，有

W~?W?T

I2RT?Ri2(t)dt0

故正弦電流的有效值為

1T2 I?i(t)dt0T

正弦電流的有效值是瞬時(shí)值的平方在一個(gè)周期內(nèi)的平均值再取平方根，故有效值也稱為均方根值。

類似地，可得正弦電壓的有效值為

1T2U?u(t)dt 0T5.2 利用相量表示正弦信號(hào)

一個(gè)復(fù)數(shù)既能表示成代數(shù)型，也能表示成指數(shù)型。設(shè)A為一復(fù)數(shù)，a1和a2分別為其實(shí)部和虛部，則

A?a1?ja2?aej?

代數(shù)型

指數(shù)型

式中a稱為復(fù)數(shù)A的模；φ稱為復(fù)數(shù)A的輻角 ?????

復(fù)數(shù)的圖示

5.2.1 利用相量表示正弦信號(hào)

假設(shè)某正弦電流為

i(t)?Imcos(?t??i)根據(jù)歐拉公式

ej??cos??jsin?

可以把復(fù)指數(shù)函數(shù)Im e j(ωt+θi)展開成Imej(?t??i)?Imcos(?t??i)?jImsin(?t??i)

i(t)?Re[Imej(?t??i)]?Imcos(?t??i)

把式(5.2-3)進(jìn)一步寫成 j(?t??i)j?ij?ti(t)?Re[Ie]?R[Iee]mem

? ?Re[Imej?t]

式中

??Iej?i Imm

相量圖

Imcos(?t1??i)

?ej?t]i(t)?Re[Im

(?t??u)u?Umcos(?t??u)?Re[Umej]

?ej?t]?Re[Umej?uej?t]?Re[Um

??Uej?u?U??? Ummmu

5.3 KCL、KVL的相量形式

?i?0對(duì)于任意瞬間，KCL的表達(dá)式為

??0同理可得KVL的相量形式為

?Um

5.4

阻 抗 與 導(dǎo) 納

5.4.1

阻抗與導(dǎo)納

端口電壓相量與電流相量的比值定義為阻抗，并用Z表示

? UZ?m ?Im ?UZ?

?I可改寫成

??ZI? Umm ??ZI?U

5.4.2

阻抗和導(dǎo)納的串、并聯(lián)

若有n個(gè)阻抗相串聯(lián)，它的等效阻抗為

nn Z?Zk?(Rk?jXk)k?1k?1

分壓公式為

??ZiU?Uin Zkk?1

U ?

為n個(gè)串聯(lián)阻抗的總電壓相量；

為第i個(gè)阻抗上的電壓相量 若有n個(gè)導(dǎo)納相并聯(lián)，它的等效導(dǎo)納為

nn

Y?Yk?(Gk?jBk)k?1k?1分流公式為

??YiI?I in Ykk?1

??????I?i為通過(guò)任一導(dǎo)納Yi的電流相量； I?為總電流相量i 若兩個(gè)阻抗Z1和Z2相并聯(lián)，則等效阻抗為

Z?Z1Z2

Z1?Z2分流公式為

I?1?Z2I??

Z1?Z2??

I?2?ZZZI??1?1?2??5.5 電路基本元件的功率和能量

電阻元件的瞬時(shí)功率波形

設(shè)電壓u(t)為

u(t)?Umcos(?t??u)i(t)?u(t)?Imcos(?t??u)

R p(t)?u(t)i(t)?UmImcos2(?t??u)?12UmIm[1?cos2(?t??u)] ?12UI1mm?2UmImcos2(?t??u)] ?UI?UIcos2(?t??u)瞬時(shí)功率在一周期內(nèi)的平均值，稱為平均功率。用P表示，即

P?1?TT0p(t)dt 11U2 P?2U?m12mIm2R?2ImR或用有效值表示為

U2

P?UI??I2R平均功率也稱為有功功率。通常，我們所說(shuō)的功率都是指平均功率。R指燈泡的平均功率為60 W。

5.6 無(wú)功功率和復(fù)功率

二端電路N的無(wú)功功率Q(或PQ)定義為

例如，60W燈泡是 1Q?UmImsin(?u??i)?UIsin(?u??i)2其單位為伏安(V·A)。

?

分解為兩個(gè)分量：一設(shè)二端電路的端口電壓與電流的相量圖如圖5.6-3 所示。電流相量

I?

;另一個(gè)與

U?

。它們的值分?個(gè)與電壓相量

同相的分量

I ?

正交的分量

IUxx別為

Ix?Icos(?u??i)

Iy?Isin(?u??i)

端口電壓、電流相量圖

?

與電壓

U二端電路的有功功率看作是由電流

I ?

所產(chǎn)生的，即

x

P?UIx?UIcos(?u??i)?無(wú)功功率看作是由電流

I y 與電壓

U ?

產(chǎn)生的，即

Q?UIy?UIsin(?u??i)

當(dāng)二端電路不含獨(dú)立源時(shí)，φZ(yǔ)=θu-θi，(5.6-5)式可寫為

Q?UIsin?Z

當(dāng)電路N是純電阻時(shí)，φZ(yǔ)=0, QR=0；當(dāng)電路N是電感時(shí)，φZ(yǔ)=90°, QL=UI;當(dāng)電路N是電容時(shí)，φZ(yǔ)=-90°,QC=-UI。

工程上為了計(jì)算方便，把有功功率作為實(shí)部，無(wú)功功率作為虛部，組成復(fù)功率，用S表示，即

S?P?jQ

S?UIcos(?u??i)?jUIsin(?u??i)

?UI[cos(?u??i)?jsin(?u??i)]

?Sej(?u??i)

S?P2?Q2

若二端電路N不含獨(dú)立源，φZ(yǔ)=θu-θi, 則

S?P?jQ?Sej?Z

5.7 正弦穩(wěn)態(tài)電路中的最大功率傳輸

功率三角形

由圖可知，電路中的電流為

?? UUss?I?? Zi?ZL(Ri?RL)?j(Xi?XL)

電流的有效值為

Us I?(Ri?RL)2?(Xi?XL)2負(fù)載吸收的功率

U52RL2 PL?IRL?(Ri?RL)2?(Xi?XL)2

若RL保持不變，只改變XL，當(dāng)Xi+XL=0 時(shí), PL獲得最大值

Us2RL PL?2(R?R)iL

2dPL2(Ri?RL)?2RL(Ri?RL)?Us?04dRL(Ri?RL)

(Ri?RL)2?2RL(Ri?RL)?0

RL?Ri當(dāng)負(fù)載電阻和電抗均可變時(shí)，負(fù)載吸收最大功率的條件為

XL??Xi? ?R?RLi?

即

ZL?Zi*

當(dāng)負(fù)載阻抗等于電源內(nèi)阻抗的共軛復(fù)數(shù)時(shí)，負(fù)載能獲得最大功率，稱為最大功率匹配或共軛匹配。Us1UsmPLmax?? 4Ri24Ri

?? UUss?I?? Zi?RL(Ri?RL)?jXi

UsI?

22(R?R)?XiLi

負(fù)載吸收的功率為

Us2RL2 PL?IRL?22(R?R)?XiLi

當(dāng)RL改變，PL獲得最大值的條件是dPL2(Ri?RL)?Xi?2RL(Ri?RL)?Us dRL[(Ri?RL)2?Xi2]2(Ri?RL)2?Xi2?2RL(Ri?RL)?0

RL?Ri2?Xi2?Zi

當(dāng)負(fù)載阻抗為純電阻時(shí)，負(fù)載電阻獲得最大功率的條件是負(fù)載電阻與電源的內(nèi)阻抗模相等。

5.8 正弦穩(wěn)態(tài)電路的相量分析法

5.8.1 網(wǎng)孔法

5.8.2 節(jié)點(diǎn)法

5.8.3 等效電源定理

5.9

三相電路概述

三相電源

這三個(gè)相電壓的瞬時(shí)表示式為

?ua(t)?2Upcos?t

?? ub(t)?2Upcos(?t?120?)??

uc(t)?2Upcos(?t?240?)??

??U?0??Uap

??? Ub?Up??120??? ?Uc?Up??240??Up?120???

5.9.1 三相電源的連接

對(duì)稱三相電壓相量圖

三相電源的Y形連接

5.10 小

結(jié)

1.正弦信號(hào)的三要素和相量表示

i(t)?Imcos(?t??i)?2Icos(?t??i)

式中振幅Im(有效值I)、角頻率ω(頻率f)和初相角θi稱為正弦信號(hào)的三要素。設(shè)兩個(gè)頻率相同的正弦電流i1和i2，它們的初相角分別為θ1和θ2，那么這兩個(gè)電流的相位差等于它們的初相角之差，即

???1??2若ψ>0, 表示i1的相位超前i2;若ψ<0，表示i1的相位滯后i2。正弦電流可以表示為

?ej?t]Re[2I?ej?t]i?Icos(?t??)?Re[Imim

?

??式中

I m e j ?i(I

j ? i)

稱為電流振幅(有效值)相量。相量是一個(gè)復(fù)I? Iem常數(shù)，它的模表示了正弦電流的振幅(有效值)，輻角表示了正弦電流的初相角。

2． 電路定律的相量形式和相量分析法 KCL和KVL的相量形式分別為

??0 I ??0U歐姆定律的相量形式為

??ZI?U

3.正弦穩(wěn)態(tài)電路的功率

任一阻抗Z的有功功率(平均功率)和無(wú)功功率分別為

P?UIcos?Z

Q?UIsin?Z

PS?UI視在功率為

復(fù)功率為

S?P?jQ?Sej?Z

在電源和內(nèi)阻抗Zi一定條件下，負(fù)載阻抗ZL獲得最大功率的條件為

ZL?Zi*

這稱為共軛匹配，此時(shí)負(fù)載獲得的最大功率為

PL?Ri2?Xi2?Zi

這稱為模匹配，即負(fù)載電阻RL等于內(nèi)阻抗的模|Zi|時(shí)，能獲得最大功率。計(jì)算模匹配情況下

?，那么負(fù)載電阻消耗的功率為的最大功率，首先應(yīng)該計(jì)算流過(guò)負(fù)載電阻RL的電流

IR 2PL?IRRL第六章

互感與理想變壓器

6.1 耦合電感元件

6.2 耦合電感的去耦等效

6.2.1 耦合電感的串聯(lián)等效

??

互感線圈順接串聯(lián)

6.3 含互感電路的相量法分析

兩個(gè)回路的互感電路

由KVL得

didi? R1i1?L11?M2?us??dtdt ?didi(RL?R2)i2?L22?M1?0??dtdt?

??j?MI??U??(R1?j?L1)I?12s

????j?MI?(R?R?j?L)I?0 12L22?

??ZI??? Z11I1122?Us? ??ZI??0??Z21I1222?

6.3.1含互感電路的等效法分析

? Us?I1? ?2M2Z11? Z22 2?M2 Zf1?Z22

? Us?I1? Z11?Zf1

初級(jí)等效電路

設(shè)次級(jí)回路自阻抗

Z22?R22?jX2

222222222?M?M?MR?MX2222 Zf1???2?j222ZR?jXR?XR?X22222222222222

?Rf1?jXf1

?2M2Rf1?2R222 R22?X22

?2M2Xf1??2X22 2R22?X22

從初級(jí)端看的輸入阻抗

2?U?M21 Zin??Z11?Zf1?Z11??I1Z22

???Z21I?I21 Z22 ??j?MI1?I2?

Z22?, 特別應(yīng)應(yīng)當(dāng)清楚，該等效電路必須在求得了初級(jí)電流

I ?1的前提下才可應(yīng)用來(lái)求電流

I2注意的是，等效源的極性、大小及相位與耦合電感的同名端、初, 次級(jí)電流參考方向有關(guān)

次級(jí)等效電路

6.4 理 想 變 壓 器

6.4.1 理想變壓器的三個(gè)理想條件

理想變壓器多端元件可以看作為互感多端元件在滿足下述3個(gè)理想條件極限演變而來(lái)的。

條件1：耦合系數(shù)k=1, 即全耦合。

條件2：自感系數(shù)L1,L2無(wú)窮大且L1/L2等于常數(shù)。

條件3： 無(wú)損耗。

理想變壓器次級(jí)短路相當(dāng)于初級(jí)亦短路；次級(jí)開路相當(dāng)于初級(jí)亦開路。(1)理想變壓器的3個(gè)理想條件： 全耦合、參數(shù)無(wú)窮大、無(wú)損耗。

(2)理想變壓器的3個(gè)主要性能：變壓、變流、變阻抗。

(3)理想變壓器的變壓、變流關(guān)系適用于一切變動(dòng)電壓、電流情況，即便是直流電壓、電流，理想變壓器也存在上述變換關(guān)系。

(4)理想變壓器在任意時(shí)刻吸收的功率為零，這說(shuō)明它是不耗能、不貯能、只起能量傳輸作用的電路元件

第五篇：電工學(xué)教案

1.2 教學(xué)目的：

1．電路的組成及其作用，電路的三種基本狀態(tài)。

2．理解電流產(chǎn)生的條件和電流的概念，掌握電流的計(jì)算公式。教學(xué)重點(diǎn)：

1．電路各部分的作用及電路的三種狀態(tài)。2．電流的計(jì)算公式。教學(xué)難點(diǎn)：

對(duì)電路的三種狀態(tài)的理解。教學(xué)課時(shí)：

2課時(shí) 教學(xué)課題：

第一章 直流電路

第一節(jié) 電路及其基本物理量 教學(xué)過(guò)程：

（一）導(dǎo)入新課

本學(xué)期由我和大家一同學(xué)習(xí)《電工學(xué)》，本門課程只有理論課，期末成績(jī)由筆試成績(jī)和平時(shí)成績(jī)兩部分組成，筆試占60%，平時(shí)占40%。

（二）新課講授 電路的組成和作用

1、電流流過(guò)的路徑稱為電路，由直流電源供電的電路稱為直流電路。電路的組成：電源、負(fù)載、中間環(huán)路（畫圖講解）。

(1)電源：把其他形式的能轉(zhuǎn)化為電能的裝置。如：干電池、蓄電池等。(2)負(fù)載：把電能轉(zhuǎn)變成其他形式能量的裝置，常稱為用電器。如電燈等。(3)導(dǎo)線：作用是連接電路，輸送電能。

（4）控制裝置：控制電路的通斷，開關(guān)、繼電器。

電路最基本的作用：一是進(jìn)行電能的傳輸和轉(zhuǎn)換；二是進(jìn)行信息的傳輸和處理。電路的三種狀態(tài)（畫圖說(shuō)明）

1．通路（閉路）：電路各部分連接成閉合回路，有電流通過(guò)。2．開路（斷路）：電路斷開，電路中無(wú)電流通過(guò)。3．短路（捷路）：電源兩端的導(dǎo)線直接相連。電流很大，會(huì)損壞電源和導(dǎo)線，應(yīng)盡量避免。電流

1、電流的形成

電荷的定向移動(dòng)形成電流。在金屬導(dǎo)體中，實(shí)質(zhì)上能定向移動(dòng)的電荷是帶負(fù)電的自由電子。

2、電流的大小

在單位時(shí)間內(nèi)，通過(guò)導(dǎo)體橫截面的電荷量越多，就表示流過(guò)該導(dǎo)體的電流越強(qiáng)。若在t時(shí)間內(nèi)通過(guò)導(dǎo)體橫截面的電荷量是Q，則電流I可用下式表示

I?式中，I、Q、t的單位分別為A、C、s 電流的大小可用電流表進(jìn)行測(cè)量。測(cè)量時(shí)應(yīng)注意：

（1）對(duì)交、直流電流應(yīng)分別使用交流電流表和直流電流表測(cè)量。（2）電流表應(yīng)串接到被測(cè)量的電路中。

（3）注意直流電流表的正負(fù)極性。直流電流表表殼接線柱上標(biāo)明的“+”、“－”記號(hào)，應(yīng)和電路的極性相一致，不能接錯(cuò)，否則指針要反轉(zhuǎn)，既影響正常測(cè)量，也容易損壞電流表。（4）合理選擇電流表的量程

每個(gè)電流表都有一定的測(cè)量范圍，稱為電流表的量程。

一般被測(cè)電流的數(shù)值在電流表量程的一半以上，讀數(shù)較為準(zhǔn)確。因此在測(cè)量之前應(yīng)先估計(jì)被測(cè)電流大小，以便選擇適當(dāng)量程的電流表。

若無(wú)法估計(jì)，可先用電流表的最大量程擋測(cè)量，當(dāng)指針偏轉(zhuǎn)不到1/3刻度時(shí)，再改用較小擋去測(cè)量，直到測(cè)得正確數(shù)值為止。

3、電流的方向

習(xí)慣上規(guī)定正電荷移動(dòng)的方向?yàn)殡娏鞯姆较颍虼穗娏鞯姆较驅(qū)嶋H上與自由電子和負(fù)離子移動(dòng)的方向相反。

若電流的方向不隨時(shí)間的變化而變化，則稱其為直流電流，簡(jiǎn)稱直流，用符號(hào)DC表示。

其中，電流大小和方向都不隨時(shí)間變化而變化的電流，稱為穩(wěn)恒直流電；電流大小隨時(shí)間的變化而作周期性變化，但方向不變的稱為脈動(dòng)直流電。

Qt若電流的大小和方向都隨時(shí)間作相應(yīng)變化的，稱為交流，用符號(hào)AC表示。

參考方向：在分析和計(jì)算較為復(fù)雜的直流電路時(shí)，經(jīng)常會(huì)遇到某一電流的實(shí)際方向難以確定的問(wèn)題，這時(shí)可先任意假定電流的參考方向，然后根據(jù)電流的參考方向列方程求解。

如果計(jì)算結(jié)果I>0，表明電流的實(shí)際方向與參考方向相同。

如果計(jì)算結(jié)果I<0，表明電流的實(shí)際方向與參考方向相反。

如下圖所示電路中，電流參考方向已選定，已知I1=1A，I2=–3A，I3=–5A，試指出電流的實(shí)際方向。

（三）課堂小結(jié)

1．電路的組成及其作用。2．電路的三種工作狀態(tài)。

3．形成電流的條件。4．電流的大小和方向及參考方向。5．直流電的概念。

（四）課后作業(yè)

復(fù)習(xí)本節(jié)課內(nèi)容

3.4 教學(xué)目的：

1．掌握電壓、電位及電動(dòng)勢(shì)的相關(guān)知識(shí)。2．了解電壓的測(cè)量方法。教學(xué)重點(diǎn)：

電壓、電位、電動(dòng)勢(shì) 教學(xué)難點(diǎn)：

電壓的關(guān)聯(lián)參考方向、電位分析 教學(xué)課時(shí)：

2課時(shí) 教學(xué)課題：

第一章 直流電路

第一節(jié) 電路及其基本物理量 教學(xué)過(guò)程：

（一）導(dǎo)入新課

復(fù)習(xí)：電路的組成及其作用，電路的三種基本狀態(tài)；電流產(chǎn)生的條件和電流的概念，電流的計(jì)算公式。今天來(lái)學(xué)習(xí)電壓、電位及電動(dòng)勢(shì)的相關(guān)知識(shí)。

（二）新課講授

電壓、電位和電動(dòng)勢(shì)

1、電壓

電場(chǎng)力將單位正電荷從a點(diǎn)移到b點(diǎn)所做的功，稱為a、b兩點(diǎn)間的電壓，用Uab表示。電壓?jiǎn)挝坏拿Q是伏特，簡(jiǎn)稱伏，用V表示。

已知圖a中，Uab=-5V；圖b中，Uab=-2V；圖c中，Uab=-4V。試指出電壓的實(shí)際方向。

2、電位

電路中某一點(diǎn)與參考點(diǎn)之間的電壓即為該點(diǎn)的電位。電路中任意兩點(diǎn)之間的電位差就等于這兩點(diǎn)之間的電壓，即Uab = Ua－Ub，故電壓又稱電位差。

電路中某點(diǎn)的電位與參考點(diǎn)的選擇有關(guān)，但兩點(diǎn)間的電位差與參考點(diǎn)的選擇無(wú)關(guān)。

下圖所示電路中，已知E1 =24V，E2 =12V，電源內(nèi)阻可忽略不計(jì)，R1 = 3Ω，R2=4Ω，R3 =5Ω，分別選D 點(diǎn)和E 點(diǎn)為參考點(diǎn)，試求A、B、D、E 四點(diǎn)的電位及UAB和UED的值。

3、電動(dòng)勢(shì)

電源將正電荷從電源負(fù)極經(jīng)電源內(nèi)部移到正極的能力用電動(dòng)勢(shì)表示，電動(dòng)勢(shì)的符號(hào)為E，單位為V。

電動(dòng)勢(shì)的方向規(guī)定為在電源內(nèi)部由負(fù)極指向正極。

對(duì)于一個(gè)電源來(lái)說(shuō)，既有電動(dòng)勢(shì)，又有端電壓。電動(dòng)勢(shì)只存在于電源內(nèi)部；而端電壓則是電源加在外電路兩端的電壓，其方向由正極指向負(fù)極。

4、電壓的測(cè)量

（1）對(duì)交、直流電壓應(yīng)分別采用交流電壓表和直流電壓表測(cè)量。（2）電壓表必須并聯(lián)在被測(cè)電路的兩端。

（3）直流電壓表表殼接線柱上標(biāo)明的“+” “-”記號(hào)，應(yīng)和被測(cè)兩點(diǎn)的電位相一致,即“+”端接高電位,“-”端接低電位，不能接錯(cuò)，否則指針要反轉(zhuǎn)，并會(huì)損壞電壓表（4）合理選擇電壓表的量程,其方法和電流表相同。

（三）課堂小結(jié)

電壓、電位、電動(dòng)勢(shì)的相關(guān)知識(shí)

（四）課后作業(yè)