《電工電子技術(shù)與技能》上電子教案

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1、電工電子技術(shù)與技能電子教案主 編 范 國(guó) 偉中等職業(yè)教育課程改革規(guī)劃新教材（工科類專業(yè)通用） 電工電子技術(shù)與技能第1章 實(shí)訓(xùn)室認(rèn)識(shí)與安全用電 第2章 直流電路第3章 磁與電磁第4章 電容與電感第5章 單相正弦交流電路第6章 三相正弦交流電路第7章 用電技術(shù)第9章 常用電器 電工電子技術(shù)與技能第10章 認(rèn)識(shí)電子實(shí)訓(xùn)室和基本技能訓(xùn)練第11章 常用半導(dǎo)體器件第12章 整流、濾波及穩(wěn)壓電路第13章 放大電路和集成運(yùn)算放大器第14章 數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ)第15章 組合邏輯電路和時(shí)序邏輯電路第16章 數(shù)字電路的典型應(yīng)用 第1章 實(shí)訓(xùn)室認(rèn)識(shí)與安全用電11電工電子技術(shù)基礎(chǔ)技能的重要性隨著科學(xué)的不斷發(fā)展和創(chuàng)新，電工

2、電子基礎(chǔ)知識(shí)已滲透眾多專業(yè)與領(lǐng)域，也已成為學(xué)生一項(xiàng)必須掌握的技能。所以實(shí)驗(yàn)課是本專業(yè)教學(xué)的重要環(huán)節(jié)，科學(xué)地進(jìn)行實(shí)驗(yàn)過(guò)程是工程技術(shù)人員必備的技術(shù)素質(zhì)。 12 、電工實(shí)訓(xùn)室簡(jiǎn)介 電工實(shí)驗(yàn)室既可用于學(xué)生短期實(shí)驗(yàn)也可作為長(zhǎng)期訓(xùn)練的場(chǎng)所，故應(yīng)配備足夠的實(shí)驗(yàn)、實(shí)訓(xùn)與考核設(shè)備。同時(shí)其面積、安全裝置要符合安全規(guī)定，實(shí)驗(yàn)室還應(yīng)備有實(shí)驗(yàn)室規(guī)則、日常制度和注意事項(xiàng)等。 121 、電工實(shí)訓(xùn)室的電源配置根據(jù)教學(xué)實(shí)驗(yàn)課題的需要，實(shí)驗(yàn)室的電源應(yīng)滿足教學(xué)實(shí)驗(yàn)與安全要求，首先實(shí)驗(yàn)設(shè)備所用的電源應(yīng)有最基礎(chǔ)的多種安全保護(hù)，如：短路保護(hù)、過(guò)載保護(hù)、欠壓保護(hù)、漏電保護(hù)和接地保護(hù)等。交流電源的輸入容量大于實(shí)驗(yàn)中的總負(fù)載。電源輸入：三相五

3、線AC380V10%50Hz。固定交流電源：三相四線380V接插式與插座式，單項(xiàng)220V接插式與插座式?？烧{(diào)交流輸出：0250V直流：110V 0220V可調(diào)穩(wěn)壓直流電流：030V 122 、電工實(shí)訓(xùn)室操作規(guī)程及要求 嚴(yán)格遵守電工實(shí)訓(xùn)室的操作規(guī)程是做好實(shí)驗(yàn)、完成實(shí)訓(xùn)課題、確保人身和設(shè)備安全的必要保證。（1） 實(shí)驗(yàn)前認(rèn)真閱讀講義，明確實(shí)驗(yàn)（實(shí)訓(xùn)）的目的和任務(wù)，掌握實(shí)驗(yàn)中的方法和步驟；（2） 熟悉實(shí)驗(yàn)設(shè)備及安全用電規(guī)則；（3） 合理選擇實(shí)驗(yàn)儀器儀表的類型和量程，了解其使用方法；（4） 正確選用電源，嚴(yán)格遵守用電規(guī)程，嚴(yán)禁人體接觸不絕緣的帶電部位；（5） 實(shí)驗(yàn)中應(yīng)“先接線后通電，先斷電再拆線”；（6

4、） 實(shí)驗(yàn)中如有故障應(yīng)立即斷電，并請(qǐng)老師檢查，故障排除后方可再做實(shí)驗(yàn)； （7） 認(rèn)真做好實(shí)驗(yàn)中的各項(xiàng)記錄，完成實(shí)驗(yàn)報(bào)告；（8） 實(shí)驗(yàn)結(jié)束后必須切斷電源，并搞好環(huán)境衛(wèi)生，填寫(xiě)設(shè)備使用記錄。 13 電氣火災(zāi)的防范及撲救常識(shí)電氣火災(zāi)不僅直接造成電氣設(shè)備的毀壞和人身的傷亡，而且還可能造成大規(guī)?；蜷L(zhǎng)時(shí)間的停電，帶來(lái)不可估量的間接損失，因此電氣火災(zāi)對(duì)國(guó)民經(jīng)濟(jì)和人民生活的危害極大。 131、電氣火災(zāi)的一般原因 1、電氣火災(zāi)是由于電氣原因?qū)е碌氖Э?、較大范圍的燃燒。引起火災(zāi)的原因是多種多樣的，其產(chǎn)生的主要原因有以下四個(gè)方面。（1）線路短路、過(guò)載、接觸不良；（2）電氣設(shè)備散熱不良、鐵心發(fā)熱；（3）電火花和電弧以及

5、靜電放電；（4）電熱和照明設(shè)備使用時(shí)不注意安全要求。 1.3.2電氣火災(zāi)的防范及撲救常識(shí)電氣火災(zāi)的防范主要是避免電氣運(yùn)行中產(chǎn)生火花、電弧和高溫，電氣設(shè)備的檢查和管理是防止電氣火災(zāi)發(fā)生的最有效的方法。電氣火災(zāi)一旦發(fā)生，首先應(yīng)先切斷電源，然后再撲救。切斷電源后的電氣火災(zāi)，可按一般性火災(zāi)組織人員撲救，同時(shí)向公安消防部門(mén)報(bào)警；若情況十分危急或無(wú)斷電條件，則只好帶電滅火。帶電滅火時(shí)應(yīng)注意救火人員與帶電體之間要保持足夠的安全距離，并使用不導(dǎo)電滅火劑，如二氧化碳、四氯化碳、1211和干粉滅火劑。 14 安全用電常識(shí) 隨著時(shí)代的變遷，社會(huì)的進(jìn)步，人們的生活水平不斷提高，家里的用電器也不斷增加，但人們是否也會(huì)更

6、懂得安全用電呢？相信也不是每個(gè)人都會(huì)清楚地知道一些有關(guān)安全用電的知識(shí)。但是不懂得安全用電知識(shí)就容易造成觸電身亡、電氣火災(zāi)、電器損壞等意外事故，所以，“安全用電，性命攸關(guān)”。下面我們首先介紹觸電事故的一般原因： 141、觸電事故的一般原因 1、觸電事故的一般原因不外乎有以下三種：（1）缺乏安全用電知識(shí)。例如：在高壓線附近放風(fēng)箏，爬上高壓電桿掏鳥(niǎo)巢；低壓架空線路斷線后不停電用手去搭火線；黑夜帶電接線手摸帶電體；用手摸破損的膠蓋刀閘等。（2）電氣設(shè)備不符合安全規(guī)程。例如：設(shè)備不合格，安全距離不夠；二線一地制接地電阻過(guò)大；接地線不合格或接地線斷開(kāi)；絕緣破壞導(dǎo)線裸露在外等。（3）沒(méi)有普遍推行安全工作制度

7、。例如：違反操作規(guī)程，帶電連接線路或電氣設(shè)備而又未采取必要的安全措施；觸及破損的設(shè)備或?qū)Ь€；誤登帶電設(shè)備；帶電接照明燈具；帶電修理電動(dòng)工具；帶電移動(dòng)電氣設(shè)備；用濕手?jǐn)Q燈泡等。 142、常見(jiàn)的觸電方式 觸電事故是人體觸及帶電體的事故，其實(shí)質(zhì)是電流流過(guò)人體時(shí)，對(duì)人體產(chǎn)生的生理和病理的傷害。按照人體觸及帶電體的方式和電流通過(guò)人體的途徑，觸電可分為如下三種方式： 1單相觸電單相觸電是指人體觸及一相帶電體所引起的觸電事故，如圖1-1 (a)所示。單相觸電的危險(xiǎn)程度與電網(wǎng)運(yùn)行方式有關(guān)。一般情況下，接地電網(wǎng)里的單相觸電比不接地電網(wǎng)里的危險(xiǎn)性要大。 2兩相觸電兩相觸電是指人體同時(shí)觸及二相帶電體所引起的觸電事故

8、，如圖1-1 (b)所示。兩相觸電要比單相觸電后果嚴(yán)重的多。 3跨步電壓觸電跨步電壓觸電是指高壓導(dǎo)線斷落在地，人們從此經(jīng)過(guò)時(shí)，在人體兩腳之間產(chǎn)生的跨步電壓而引起的觸電事故，如圖1-1 (c)所示。 第2章 直流電路 21 電路的組成、作用及狀態(tài) 電流經(jīng)過(guò)的路徑稱為電路。例如在日常生活中，把一個(gè)燈泡通過(guò)開(kāi)關(guān)、導(dǎo)線和干電池連接起來(lái)，就組成了一個(gè)照明電路。如圖2-1所示，在這個(gè)電路中，把開(kāi)關(guān)合上，電路中就有電流通過(guò)，燈泡就能亮起來(lái)。任何一個(gè)完整的電路，不論其結(jié)構(gòu)多么復(fù)雜，就其基本作用而言，一般都是由電源、負(fù)載、開(kāi)關(guān)和導(dǎo)線組成。 211、電路的作用實(shí)際電路所完成的任務(wù)是多種多樣的，其作用具體歸納為：（

9、1）實(shí)現(xiàn)電能的傳輸、分配與轉(zhuǎn)換。例如，照明電路將電能轉(zhuǎn)換為光能和熱能。（2）實(shí)現(xiàn)信號(hào)的傳遞與處理。如圖2-3所示的擴(kuò)音機(jī)電路，放大器用來(lái)放大電信號(hào)，而后傳遞到揚(yáng)聲器，把電信號(hào)還原為語(yǔ)言或音樂(lè)，實(shí)現(xiàn)“聲-電-聲”的放大、傳輸和轉(zhuǎn)換作用。 2 .2 .3 電路的工作狀態(tài) 1. 通路（閉路）通路是指電源與負(fù)載接成閉合回路時(shí)的工作狀態(tài)，這時(shí)電路中有電流通過(guò)。 2. 開(kāi)路（斷路）開(kāi)路是指電源與負(fù)載未接成閉合回路時(shí)的工作狀態(tài)，這時(shí)電路中沒(méi)有電流通過(guò)。在實(shí)際電路中，電氣設(shè)備與電氣設(shè)備之間、電氣設(shè)備與導(dǎo)線之間連接時(shí)的接觸不良也會(huì)使電路處于開(kāi)路狀態(tài)。 3. 短路（捷路）短路是指電源未經(jīng)負(fù)載而直接由導(dǎo)線（導(dǎo)體）構(gòu)

10、成通路時(shí)的工作狀態(tài)。短路時(shí)，電源輸出電流將比允許的通路工作電流大許多倍，電源會(huì)因短路而損耗大量的能量，可能燒壞電源和其他設(shè)備。所以，應(yīng)嚴(yán)防電路發(fā)生短路。 23 歐姆定律及其應(yīng)用在導(dǎo)體兩端加上一個(gè)電壓，則導(dǎo)體中會(huì)產(chǎn)生電流。電流流過(guò)導(dǎo)體時(shí)，又不可避免地遇到電阻。那么電壓、電流和電阻三者之間存在什么關(guān)系呢？電路理論中最基本的一條定律歐姆定律就描述了這種關(guān)系。下面分幾種具體情況來(lái)討論。 2. 3. 1 一段無(wú)源支路的歐姆定律實(shí)驗(yàn)證明：流過(guò)一段無(wú)源支路的電流I的大小與這條支路兩端的電壓U成正比，與這條支路的電阻R成反比。這個(gè)規(guī)律稱為一段無(wú)源支路的歐姆定律，或稱為部分電路的歐姆定律，用公式表示為 I U

11、/ R （2-7）式中，若電壓U的單位為V，電阻R的單位為，則電流I的單位就是A。 2. 3. 2 全電路歐姆定律 全電路是指由內(nèi)電路和外電路組成的閉合電路的整體，如圖2-9所示。圖中的虛線框代表一個(gè)電源的內(nèi)部電路，稱為內(nèi)電路。r是電源的內(nèi)阻（有時(shí)直接在電源符號(hào)旁邊標(biāo)出r，而不再畫(huà)電阻符號(hào)），又稱為內(nèi)電阻。電源外部的電路稱為外電路。實(shí)驗(yàn)證明：流過(guò)閉合電路的電流I的大小與電源電動(dòng)勢(shì)E成正比，與電路中內(nèi)、外電阻之和（R+r）成反比，這個(gè)規(guī)律稱為全電路的歐姆定律，又稱為閉合電路的歐姆定律。用公式表示為： I E / (R+r)rER 24 電阻的串聯(lián)和并聯(lián)在實(shí)際工作中，經(jīng)常把電阻適當(dāng)?shù)剡B接后再進(jìn)行使

12、用。電阻的連接方式主要有串聯(lián)、并聯(lián)和混聯(lián)三種。（1）串聯(lián)電路的等效電阻(即總電阻)等于各串聯(lián)電阻之和 （2）并聯(lián)電路等效電阻（即總電阻）的倒數(shù)等于各并聯(lián)支路電阻的倒數(shù)之和 （3）對(duì)于電阻混聯(lián)電路的計(jì)算，只要按電阻的串聯(lián)和并聯(lián)的計(jì)算方法，一步一步地把電路化簡(jiǎn)，最后就可以求出其總的等效電阻了。 2. 5 電能與電功率2.5.1 電能電流流過(guò)燈泡，燈泡會(huì)發(fā)光；電流流過(guò)電爐絲，電爐絲會(huì)發(fā)熱；電流流過(guò)電動(dòng)機(jī)，電動(dòng)機(jī)會(huì)運(yùn)轉(zhuǎn)?？梢?jiàn)電流流過(guò)一些用電設(shè)備時(shí)是會(huì)做功的，電流所做的功稱為電功。電功即為電路所消耗的電能，用符號(hào)W表示。 W = IUt W = IUt =I2Rt 252、電功率電流需要通過(guò)一些用電設(shè)備

13、才能做功。為了衡量這些設(shè)備做功能力的大小，引入一個(gè)電功率的概念。我們把單位時(shí)間內(nèi)電流所做的功稱為電功率，用符號(hào)P表示， P = W / t = I U = I2R = U 2/R 26 基爾霍夫電流定律和電壓定律基爾霍夫定律包括基爾霍夫電流定律(KCL)和基爾霍夫電壓定律(KVL)。它反映了電路中所有支路電流和電壓所遵循的基本規(guī)律，它和前面講的歐姆定律是電路中最基本的規(guī)律。 基爾霍夫電流定律（KCL) ：在任一時(shí)刻，流入某一個(gè)節(jié)點(diǎn)的電流之和恒等于從這一個(gè)節(jié)點(diǎn)流出的電流之和， I入=I出 基爾霍夫電壓定律（KVL) ：在任一瞬間，沿電路中的任一回路，各段電壓的代數(shù)和恒等于零 。 U=0 第3章

14、磁與磁路前面我們講述了電路的基本概念、基本規(guī)律和分析計(jì)算方法，但在工程上許多電氣設(shè)備（如電動(dòng)機(jī)、變壓器等）既涉及電路的問(wèn)題，還涉及磁路的問(wèn)題。下面我們向大家介紹磁的基本知識(shí)。 31 電流的磁場(chǎng) 任何磁鐵都具有兩個(gè)磁極，兩個(gè)磁極是彼此依賴，不可分離的。如果把磁鐵折斷為二個(gè)，則每一個(gè)磁鐵都變成具有N、S兩個(gè)磁極的磁鐵。換名話說(shuō)，N極和S極是成對(duì)出現(xiàn)的，無(wú)論你把磁鐵怎樣分割，他總是保持兩個(gè)異性磁極。我們把兩個(gè)磁鐵互相靠近發(fā)現(xiàn)，總是同性的磁極互相排斥，異性的磁極互相吸引。這種相互的作用力稱為磁力。磁力的存在說(shuō)明在磁鐵周圍的空間中存在著一種特殊的物質(zhì)，這種物質(zhì)稱為磁場(chǎng)。 3.1.1、電流產(chǎn)生磁場(chǎng) 實(shí)驗(yàn)證

15、明，在通有電流的導(dǎo)體周圍，放入一個(gè)磁針，我們發(fā)現(xiàn)磁針受到了電磁力的作用。由此可知，通有電流的導(dǎo)體周圍必定產(chǎn)生了磁場(chǎng)，這種現(xiàn)象叫做電流的磁效應(yīng)。電流的方向與由它產(chǎn)生的磁場(chǎng)方向之間的關(guān)系可用安培定則（又稱為右手螺旋定則）來(lái)判斷。 3.2 磁場(chǎng)中的有關(guān)物理量 3.2.1 磁感應(yīng)強(qiáng)度磁感應(yīng)強(qiáng)度是描述磁場(chǎng)中各點(diǎn)的磁場(chǎng)強(qiáng)弱和方向的物理量，用符號(hào)B表示，單位特斯拉（T）。實(shí)驗(yàn)證明：當(dāng)載流導(dǎo)體與磁場(chǎng)方向垂直時(shí)，磁場(chǎng)對(duì)載流導(dǎo)體的作用力F與導(dǎo)體中的電流大小I及導(dǎo)體在磁場(chǎng)中的有效長(zhǎng)度L的乘積成正比。即： B F / I L載流導(dǎo)體在磁場(chǎng)中受力方向可用左手定則來(lái)判斷：伸開(kāi)左手,讓大拇指與其余四指垂直,并與掌心在同一平

16、面內(nèi)，讓磁感線垂直的穿過(guò)手心,四指指向電流方向,則大拇指所指的方向就是通電導(dǎo)體在磁場(chǎng)中所受的電磁力的方向。如右圖所示。 3.2.2、磁通 磁通是描述磁場(chǎng)在空間某一范圍內(nèi)分布情況的物理量，用符號(hào)表示，單位韋伯（Wb）。磁通定義為：磁感應(yīng)強(qiáng)度B和與垂直于磁感應(yīng)強(qiáng)度方向的面積S的乘積。即 =BS 引入了磁通這一概念之后，反過(guò)來(lái)也可以把磁感應(yīng)強(qiáng)度看作是通過(guò)單位面積和磁通，因此，磁感應(yīng)強(qiáng)度又稱為磁通密度，并且用韋伯/米2作單位。 3.2.3、導(dǎo)磁率磁導(dǎo)率就是一個(gè)用來(lái)表示媒介質(zhì)導(dǎo)磁性能的物理量，用符號(hào)表示，單位是亨利/米（H/m）。不同的物質(zhì)其磁導(dǎo)率也不相同。由實(shí)驗(yàn)測(cè)得真空中的磁導(dǎo)率： 0=410-7H/

17、 m，且為一個(gè)常數(shù)。為了比較各種物質(zhì)的導(dǎo)磁能力，將任一物質(zhì)的磁導(dǎo)率與真空中磁導(dǎo)率的比值叫做相對(duì)磁導(dǎo)率。用表示，即 r = / 0 由上式可知：相對(duì)磁導(dǎo)率是沒(méi)有單位的，它表明在其他條件相同的情況下，媒介質(zhì)中的磁感應(yīng)強(qiáng)度是真空中的多少倍。 3. 2. 4 磁場(chǎng)強(qiáng)度由上分析可知，同一個(gè)通電導(dǎo)體在不同的媒介質(zhì)中，將有不同的磁感應(yīng)強(qiáng)度，這就使得磁場(chǎng)的計(jì)算顯得比較復(fù)雜。為了使磁場(chǎng)的計(jì)算簡(jiǎn)單，我們引入磁場(chǎng)強(qiáng)度這一物理量。磁場(chǎng)中某點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度B與媒介質(zhì)的磁導(dǎo)率u的比值，稱為該點(diǎn)的磁場(chǎng)強(qiáng)度，用符號(hào)H表示，即 H B / 磁場(chǎng)強(qiáng)度也是一個(gè)矢量，在均勻的媒介質(zhì)中，它的方向與所在點(diǎn)磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向一致。在國(guó)際單位中

18、，磁場(chǎng)強(qiáng)度的單位為安培/米（A/ m） 33 磁化與磁性材料 實(shí)驗(yàn)證明：在線圈中通以一個(gè)電流以后，有鐵心的線圈所產(chǎn)生的磁場(chǎng)遠(yuǎn)比沒(méi)有鐵心的線圈所產(chǎn)生的磁場(chǎng)強(qiáng)。這是為什么呢？這是由于鐵心被磁化致使磁場(chǎng)增強(qiáng)的緣故。我們把原來(lái)沒(méi)有磁性的物質(zhì)，在外磁場(chǎng)作用下產(chǎn)生磁性的現(xiàn)象叫做磁化。凡是鐵磁物質(zhì)都能被磁化。鐵磁物質(zhì)之所以能被磁化，是因?yàn)殍F磁物質(zhì)是由許多被稱為磁疇的磁性小區(qū)域所組成，每一個(gè)磁疇相當(dāng)于一個(gè)小磁鐵，在無(wú)外磁場(chǎng)作用時(shí)，這些小磁疇雜亂無(wú)章地排列著，如下圖 (a)所示，磁性相互抵消，對(duì)外不呈現(xiàn)磁性；只有在外磁場(chǎng)的作用下，磁疇都趨向外磁場(chǎng)，形成一個(gè)附加磁場(chǎng)，從而使原磁場(chǎng)顯著增強(qiáng)，如下圖 (b)所示。 3

19、.3.1、磁滯回線 鐵磁物質(zhì)是一種性能特異，用途廣泛的材料。其特征是在外磁場(chǎng)作用下能被強(qiáng)烈磁化，故磁導(dǎo)率很高。另一個(gè)特征是磁滯，即外磁場(chǎng)作用停止后，鐵磁物質(zhì)仍保留磁化狀態(tài)。 3.3.2、鐵磁材料的性能、分類和用途從上面對(duì)鐵磁材料的磁化和磁滯回線的討論可以看出，鐵磁材料具有高導(dǎo)磁性、剩磁性、磁飽和性和磁滯性的性能。通常根據(jù)矯頑力的大小把鐵磁材料分成三大類。 34 磁路歐姆定律及電磁鐵 磁通集中通過(guò)的閉合路徑稱為磁路。在工程上，為了獲得較強(qiáng)的磁場(chǎng)，常常需要把磁通集中在某一定型的路徑中。形成磁路的最好方法是利用磁性材料按照電器結(jié)構(gòu)要求，做成各種形狀的鐵心，從而使磁通形成所需的閉合路徑。下圖所示就是幾

20、種電器設(shè)備中的磁路 3.4.1、磁路歐姆定律 簡(jiǎn)單的無(wú)分支磁路和等效磁路，設(shè)勵(lì)磁線圈的匝數(shù)為N，通過(guò)勵(lì)磁線圈的電流為I，鐵心截面積為S且處處相等，磁路的平均長(zhǎng)度為L(zhǎng)（即中心線長(zhǎng)度）。由實(shí)驗(yàn)可知：磁路中的磁場(chǎng)強(qiáng)度H與勵(lì)磁線圈的匝數(shù)N和勵(lì)磁線圈的電流I的乘積成正比，而與磁路的平均長(zhǎng)度L成反比，即 HNI/L由式=BS和式H=B/ 可知:= SNI/L=NI/(L/S)Fm/Rm Fm相當(dāng)于電路中的電動(dòng)勢(shì)，它是產(chǎn)生磁通的磁源， 故稱為磁通勢(shì); Rm對(duì)應(yīng)于電路中的電阻，故稱為磁阻。 3.5 電磁感應(yīng)定律 3.5.1直導(dǎo)體切割磁感線產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)如右圖所示，當(dāng)導(dǎo)體在磁場(chǎng)中靜止不動(dòng)或上下（沿磁感線方向）運(yùn)

21、動(dòng)時(shí)，檢流計(jì)的指針不偏轉(zhuǎn)。當(dāng)導(dǎo)體左右（切割磁感線方向）運(yùn)動(dòng)時(shí)，檢流計(jì)發(fā)生偏轉(zhuǎn)。同時(shí)導(dǎo)體切割磁感線的速度越快，指針偏轉(zhuǎn)的角度就越大。直導(dǎo)體中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小為： e=BLsin 直導(dǎo)體中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的方向可用右手定則判斷： 伸開(kāi)右手，讓大拇指與其余四指垂直，并與掌心在同一平面內(nèi)，讓磁感線垂直的穿過(guò)手心，大拇指指向?qū)w的運(yùn)動(dòng)方向，則其余四指所指的方向就是導(dǎo)體在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)方向（從低電位指向高電位）。如右圖所示。 3.5.2、線圈中磁通變化產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì) 如右圖所示，當(dāng)磁鐵插入或拔出時(shí)，檢流計(jì)的指針發(fā)生偏轉(zhuǎn)；而當(dāng)磁鐵插在線圈中不動(dòng)或兩者以同一速度運(yùn)動(dòng)時(shí)，檢流計(jì)的指針不發(fā)生偏轉(zhuǎn)。檢流計(jì)的指

22、針發(fā)生偏轉(zhuǎn)說(shuō)明線圈中產(chǎn)生了電流，指針偏轉(zhuǎn)的原因是由于磁鐵的插入或拔出導(dǎo)致線圈中的磁通量發(fā)生了變化。 12RR 3. 5. 3 楞次定律 以上實(shí)驗(yàn)表明：當(dāng)穿過(guò)線圈中的磁通量發(fā)生變化時(shí)，在線圈回路中就會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)和感應(yīng)電流。楞次定律指出了變化的磁通與感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)在方向上的關(guān)系，即感應(yīng)電流產(chǎn)生的磁通總是阻礙原磁通的變化。楞次定律提供了判斷感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)或感應(yīng)電流方向的方法：（1）首先判斷原磁場(chǎng)的方向及其變化趨勢(shì)（增加或減少）。（2）應(yīng)用楞次定律確定感應(yīng)電流產(chǎn)生的感應(yīng)磁通方向（如果原磁通是增加的，則感應(yīng)磁通的方向與原磁通方向相反，如果原磁通是減少的，則感應(yīng)磁通的方向與原磁通方向相同）。（3）根據(jù)感應(yīng)磁通

23、方向，用安培定律確定線圈中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)或感應(yīng)電流的方向。 3.5.3 法拉第電磁感應(yīng)定律我們發(fā)現(xiàn)檢流計(jì)的指針偏轉(zhuǎn)角度大小與磁鐵插入或拔出線圈的速度有關(guān)，當(dāng)磁鐵運(yùn)動(dòng)的速度越快時(shí)，指針偏轉(zhuǎn)角度越大；反之越小。磁鐵插入或拔出線圈的速度，反映了線圈中磁通變化的快慢。即線圈中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小與線圈中磁通的變化速度（即變化率）成正比。這個(gè)規(guī)律就叫做法拉第電磁感應(yīng)定律。 對(duì)于N匝線圈，其感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為 e = - N / t 3. 5. 4 自感與自感系數(shù) 流過(guò)線圈的電流發(fā)生變化，導(dǎo)致穿過(guò)線圈的磁通量發(fā)生變化而產(chǎn)生的自感電動(dòng)勢(shì)，總是阻礙線圈中原來(lái)電流的變化，當(dāng)原來(lái)電流在增大時(shí)，自感電動(dòng)勢(shì)與原來(lái)電流方向相反；當(dāng)原

24、來(lái)電流減小時(shí)，自感電動(dòng)勢(shì)與原來(lái)電流方向相同。 對(duì)于不同的線圈，在電流變化快慢相同的情況下，產(chǎn)生的自感電動(dòng)勢(shì)是不同的，電學(xué)中用自感系數(shù)來(lái)表示線圈的這種特征。自感系數(shù)簡(jiǎn)稱自感或電感。用符號(hào)“L”表示，單位：亨利（H）。 第4章 電容與電感【本章學(xué)習(xí)目標(biāo)】 1、了解電容器概念及其作用； 2、了解電感的概念； 3、理解電容概念，能分析有關(guān)電容問(wèn)題并進(jìn)行簡(jiǎn)單的計(jì)算； 4、理解電感線圈的用途和選用； 5、掌握電感和電容的識(shí)別與檢測(cè)。 41 電容器很多電子產(chǎn)品中，電容器都是必不可少的電子元器件，它是一種儲(chǔ)能元件，在電路中用于調(diào)諧、濾波、耦合、旁路、能量轉(zhuǎn)換和延時(shí)等。為了衡量電容器儲(chǔ)存電荷本領(lǐng)的大小，引入電容

25、量這一物理量，其定義為：電容器任一極板上所儲(chǔ)存的電荷量Q與兩極板間電壓U的比值，叫做電容器的電容量，用符號(hào)“C”表示。即： C Q / U 電容器的串聯(lián)和并聯(lián) (1)電容器串聯(lián)時(shí)，電路的總電容量（即等效電容）的倒數(shù)，等于各串聯(lián)電容器電容量的倒數(shù)之和 ；（2）電容器并聯(lián)時(shí)，電路的總電容量（即等效電容量）等于各電容器的電容量之和，即： C= C1+C2+ C3+Cn 4. 2 電感電感線圈是一種儲(chǔ)能元件，它能把電能轉(zhuǎn)換成磁場(chǎng)能。它和電阻器、電容器一樣都是電子設(shè)備中的重要組成元件。電感線圈的用途很廣，例如：發(fā)電機(jī)、電動(dòng)機(jī)、變壓器、電抗器和繼電器等電氣設(shè)備中的繞組就是各種各樣的電感線圈；另外收音機(jī)、電

26、視機(jī)等電子產(chǎn)品中也有不少電感線圈，如：振蕩線圈、天線線圈、中頻變壓器（中周）和貼片式電感線圈等。選用電感線圈時(shí)，要注意額定值，即額定電感量和額定電流。線圈中實(shí)際通過(guò)的電流不能大于其額定值，否則會(huì)使線圈過(guò)熱或承受很大的電磁力，導(dǎo)致機(jī)械變形，甚至燒毀。 第5章 單相正弦電路第二章我們所講的電量，都是大小和方向不隨時(shí)間變化的，我們稱為穩(wěn)恒直流電。本章介紹的單相正弦交流電，其電量的大小和方向均隨時(shí)間按正弦規(guī)律進(jìn)行周期性變化，是交流電中的一種。電量的大小和方向隨不隨時(shí)間變化是交流電與直流電之間的本質(zhì)區(qū)別。在日常生產(chǎn)和生活中，廣泛使用的都是本章所介紹的正弦交流電，這是因?yàn)檎医涣麟娫趥鬏?、變換和控制上有著

27、直流電不可替代的優(yōu)點(diǎn)，單相正弦交流電路的基本知識(shí)則是分析和計(jì)算正弦交流電路的基礎(chǔ)，因此了解和掌握正弦交流電的特點(diǎn)，必須學(xué)會(huì)正弦交流電路的基本分析方法。下面我們首先介紹正弦交流電路的基本概念： 51 正弦交流電路的基本概念 511 、正弦交流電動(dòng)勢(shì)的產(chǎn)生 大多數(shù)正弦交流電動(dòng)勢(shì)是由交流發(fā)電機(jī)產(chǎn)生的。如下圖為交流發(fā)電機(jī)電流產(chǎn)生的示意圖，它由一對(duì)正對(duì)的磁極與轉(zhuǎn)子線圈組成，在外力作用下使轉(zhuǎn)子線圈在磁場(chǎng)中勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，觀察電流表的指針發(fā)現(xiàn)，指針隨著線圈的轉(zhuǎn)動(dòng)而擺動(dòng)，并且線圈每旋轉(zhuǎn)一周，指針左右擺動(dòng)一次。這表明轉(zhuǎn)動(dòng)的線圈里產(chǎn)生了感應(yīng)電流，并且感應(yīng)電流的大小和方向都在隨時(shí)間做周期性變化。這種大小和方向均隨時(shí)間做周

28、期性變化的電流稱為交流電。 512 、正弦交流電的三要素 一個(gè)正弦交流電可由三個(gè)特征量來(lái)確定，最大值反映了正弦量的變化范圍；角頻率反映了正弦量的變化快慢；初相位反映了正弦量的起始狀態(tài)。因此，常把最大值（或有效值）、角頻率（或頻率、周期）和初相位稱為交流電的三要素。 【例5-2】 已知i 1=10sin（314t+60）A，i 2=10sin（314t-60）A。求i = i 1+ i 2的瞬時(shí)表達(dá)式。【解】首先畫(huà)出i 1和i 2的相量圖，然后按平行四邊形法則畫(huà)出合相量i，如圖5-5所示。由相量圖求得：I=I1=I2=10A（等邊三角形） i =0則 i = i 1+ i 2=10sin314t

29、A 52 純電阻電路 交流電路中如果只有電阻，這種電路就叫做純電阻電路 。在純電阻電路中，電流i與電壓R是同頻率、同相位的正弦量。 電流與電壓的數(shù)量關(guān)系 ：I UR/ R電阻的有功功率： P I2R UR 2/ R URI 53純電感電路 在純電感電路中，電流i與電壓UL的頻率相同，但在相位上，電壓超前電流90。它們的相量圖如下圖所示。 電流與電壓的數(shù)量關(guān)系 ：感抗XL=L=2f L=UL/I XL是表示電感線圈對(duì)交流電流阻礙作用大小的一個(gè)物理量，與純電阻電路中的電阻R相當(dāng)，稱為感抗，單位歐姆（）。電感有“通直流，阻交流”和“通低頻，阻高頻”的特性。為了反映電感元件與電源之間進(jìn)行能量交換的規(guī)模

30、，我們把瞬時(shí)功率的最大值，稱為電感元件的無(wú)功功率，用符號(hào)Q L表示，單位為乏（var）QL= ULI = I2XL = UL2/XL 54純電容電路 在交流電路中，如果只用電容器作負(fù)載，而且電容器的絕緣電阻很大，介質(zhì)的損耗可以忽略，那么這個(gè)電路就稱為純電容電路。 在純電容電路中,電流i與電壓uC的頻率相同,但在相位上,電壓滯后電流。 電流與電壓的數(shù)量關(guān)系： 容抗 Xc1/c = 1/2f c =Uc/I電容器有“通交流、隔直流，通高頻，阻低頻”的特性。瞬時(shí)功率的最大值被定義為電路的無(wú)功功率，用來(lái)表示電容器與電源交換能量的規(guī)模。其數(shù)學(xué)表達(dá)式為：Q c=UcI= I2Xc= Uc2/Xc 54 R L串聯(lián)電路 在含有線圈的交流電路中,當(dāng)線圈的電阻不能忽略時(shí),就構(gòu)成了由電阻R和電感L串聯(lián)的交流電路,簡(jiǎn)稱RL串聯(lián)電路。工廠里常見(jiàn)的電動(dòng)機(jī)、變壓器以及日常生活中的日光燈等都可以看成是一個(gè)電阻與電感串聯(lián)的電路。阻抗三角形 電壓三角形功率三角形功率因數(shù)由功率三角形可知，電源提供的功率不能被感性負(fù)載完全吸收。這樣就存在著電源功率的利用問(wèn)題。為了反映電源的利用率，我們把有功功率與視在功率的比值稱為電路的功率因數(shù)，用表示。即：2 2LZ R X2 2R LU U U2 2LS P Qcos RUP RS Z U