汽車電工電子基礎(chǔ)課件.ppt

中等專業(yè)教育國家規(guī)劃教材配套用書 汽車電工電子 基礎(chǔ),第一章 直流電路,第一節(jié) 直流電路的基本概念 一、電路和電路圖 1.電路 電路是電流流過的路徑。復雜電路呈網(wǎng)狀,所以電路又稱網(wǎng)絡(luò)。 電路是由電源、負載和中間環(huán)節(jié)三部分構(gòu)成的。電源是給電路提供電 能或信號的器件;負載是電路中吸收電能或輸出信號的器件;中間環(huán)節(jié)則 根據(jù)電路作用、需要而不同,通常由起引導和控制或測量作用的器件構(gòu)成。 內(nèi)電路和外電路： 對電源來講,負載和中間環(huán)節(jié)稱做外電路,電源內(nèi)部的電路稱做內(nèi)電路。,2.電路圖 實際電氣設(shè)備的安裝和維修都是依據(jù)電原理圖進行的,很少使用實物 接線圖。電原理圖也簡稱為電路圖,是指將實際電路中的各器件用規(guī)定的 圖形符號表示之后所畫出的圖。如圖所示。,3.汽車電路的單線 在汽車上,為了節(jié)省導線和便于安裝、維修,電源和用電器之間通常只用一根導線連接,另一根導線則由車體的金屬部分代替而構(gòu)成回路。這種連接方式稱為單線制,。采用單線制時,汽車電源(是蓄電池)的一端接到車體上,稱為搭鐵,用符號表示。按電源搭鐵的極性可分為正接地和負接地。由于負極搭鐵時對無線電干擾較小,對車架或車身化學腐蝕較輕,所以世界各國的汽車多采用負極搭鐵,如圖所示。,常用電工圖形符號,二、電路的基本物理量 1.電流 電流是電荷定向移動形成的。習慣上把正電荷定向移動的方向規(guī)定為電流方向。因此,自由電子和負離子移動的方向與電流方向相反。 根據(jù)電流的變化可將電流分為直流電流和交流電流。大小隨時間變化、方向不變的電流稱直流電流,其中大小、方向都不變的稱恒定電流,簡稱直流(DC),如不特別說明,本書所說的直流電均指恒定電流,用字母I 表示。大小和方向都隨時間變化的電流稱為交流電流,用字母i 表示，發(fā)出的交流電都是隨時間按正弦規(guī)律變化的正弦交流電。不同用電器的電流大小是不一樣的。電流大小也簡稱為電流,是指單位時間內(nèi)通過導體橫截面的電量。如果時間t 內(nèi)勻速流過導體橫截面的電量為Q,則電流是恒定的,大小為I = Q/t （P4）,電路較復雜時,電流的實際方向很難判定。為此,在分析與計算電 路時,常?？墒孪热我膺x定某一方向作為電流的參考方向,也稱為正方 向。當實際方向與選擇的參考方向一致時,參考方向下的電流值為正 數(shù),如右下圖所示;當實際方向與參考方向相反時,參考方向下的電 流值為負數(shù),如左圖所示。,例：如圖所示方框為某一通路上的一種用電器件,試分析:(1)若已知該器 件上的電流是從a 到b,大小為1 A,則圖中電流I 等于多少?(2)若已知該 器件上的電流是從b 到a,大小為1 A,則圖中電流I 又等于多少? 例： 在圖電路中,I1 、I2 分別等于多少?,2.電壓 電路中A、B 兩點間的電壓是指單位正電荷在電場力作 用下由A 點移到B 點時,電場力所做的功。電壓用字母u 或U 表示,則 uAB = WAB/Q 式中 WAB 正電荷Q 移動過程中能量的減少量。 電壓的方向是正電荷在電場中的受力方向。例如對電源而言,電壓的方向是從電源正極到電源負極。 電壓的分類與電流一樣,通常所說的直流電壓均指恒定電壓,用字母U 表示,交流電壓是指正弦交流電壓,用u 表示。,電壓的國際單位制單位是V(伏特)。通常使用的單位還有MV(兆伏)、 kV(千伏)、mV(毫伏)、V(微伏)等。 為分析電路方便,通常在分析電壓之前先選定電壓的參考方向,原則 上可任意選,但若已知實際電壓方向,則參考方向應(yīng)盡量與實際方向一致; 若已知電流的參考方向,則電壓的參考方向的選擇最好與電流的參考方向 一致,稱關(guān)聯(lián)參考方向。電壓、電流參考方向不一致時稱非關(guān)聯(lián)參考方向。 在電路分析中,所標的電壓方向均為參考方向,表示方法有: (1)用雙下標表示:ua b ,a 到b 的電壓。 (2)用“+ ”、“- ”極性表示,電壓從正極性端到負極性端。,例 若已知圖示電阻的電壓從a 到b,大小是1 V,則U1 = ?,U2 = ?,Uba = ?,3.電位 電位是一個相對的概念,分析電位時必須先選定一個參考點。參考點 用字母“o”表示,在電路中用符號表示,原則上可任意選取,但習慣上選 接地點或接機殼點或電路中連線最多的點作為參考點。電路中某一點的 電位就是該點到參考點的電壓,用字母V表示?？梢?電位的單位與電壓 一樣,也是V。圖中a 點的電位為Va = Uao 或 Va = Uao參考點本身的電 位顯然為零,所以參考點又叫零電位點。 如果已知a、b 兩點的電位分別為Va 、Vb ,則a、b 兩點間的電壓為 Uab = Uao + Uob = Uao - Ubo = Va Vb即:兩點間的電壓等于這兩點 的電位的差,所以電壓又叫電位差。,4.電動勢 電流通路中,電場力總是使正電荷從高電位處經(jīng)外電路移向低電位處, 而在電源內(nèi)部有一種電源力,正電荷在它的作用下,從低電位處經(jīng)電源 內(nèi)部移向高電位處,從而保持電荷運動的連續(xù)性。汽車上使用的鉛蓄電 池內(nèi)部的電源力是由化學作用產(chǎn)生的,發(fā)電機中的電源力是由電磁作用 產(chǎn)生的。 (1)汽車用鉛蓄電池 鉛蓄電池的兩個電極板分別接在直流電源的正負極上時,一個極板得到電子成為負極,另一個極板失去電子成為正極。此過程中,電能轉(zhuǎn)換為化學能,儲存在鉛蓄電池中,該過程稱為充電。使用蓄電池時,兩極板與負載相連,將儲存的化學能轉(zhuǎn)化為電能,負載中形成電流,該過程稱為放電。 (2)電動勢的大小 電動勢是指電源力將單位正電荷從電源負極經(jīng)電源內(nèi)部移到電源正極所做的功,用字母E或e 表示,方向規(guī)定為從電源負極到正極。若所做的功為W,則有E = W/Q (3)電動勢的方向 電源電壓方向是從正極到負極,電動勢的方向是從負極到正極,所以當電源斷路時電源的電動勢與電壓大小相等,方向相反。,5.電功率 電路傳送或轉(zhuǎn)換電能的速率叫做電功率,簡稱為功率(power),用P或p表 示。習慣上,把發(fā)出或吸收電能說成發(fā)出或吸收功率。 分析電路的功率時,當電路的電流、電壓選擇關(guān)聯(lián)參考方向時,用公式 P = UI 或 p = ui來計算。當電路的電流、電壓選擇非關(guān)聯(lián)參考方向 時,用公式P =-UI 或 p =-ui 限定的電壓值叫做電氣設(shè)備的額定電壓,用UN 表示。電氣設(shè)備的額定 電流和額定電壓的乘積就等于它的額定功率,用PN 表示。 一個電路中,每一瞬間,吸收電能的各元件功率的總和等于發(fā)出電能的各 元件功率的總和?；蛘哒f,所有元件吸收的功率總和為零,符合能量守恒定 律,稱“電路的功率平衡”。,例：在圖a 中,若Iab = 1 A,試求該元件的功率; (2)在圖b 中,若Iab = 1 A,試求該元件的功率; (3)在圖c 中,若元件發(fā)出功率6W,試求電流。,三、電路的三種狀態(tài) 1.通路 通路是指電源與負載構(gòu)成了閉合回路,電流從電源出發(fā),經(jīng)過負載后回到 電源的狀態(tài)。通路狀態(tài)根據(jù)負載大小可分為以下三種情況: (1)輕載:負載低于額定功率下的工作狀態(tài)。 (2)滿載:負載在額定功率下的工作狀態(tài)。 (3)過載:負載在高于額定功率下的工作狀態(tài),又叫超載。 顯然,輕載沒有充分利用負載設(shè)備,過載容易燒壞電器設(shè)備,前者尚可使 用,后者一般不允許長時間出現(xiàn)。 2.斷路(開路) 斷路又稱開路,是指電源與負載沒有接成閉合通路,電路中沒有電流的狀 態(tài)。斷路可以分為控制性斷路和故障性斷路。 3.短路 短路是指電流從電源出發(fā),不經(jīng)負載而經(jīng)導體直接回到電源的狀態(tài)。,第二節(jié) 簡單電路 一、電阻 物體對電流的阻礙作用叫做電阻作用。電阻是表示物體電阻作用大 小的一個物理量,用字母R 或r 表示。 電阻的單位是(歐姆)。常用的電阻單位還有k(千歐)、M(兆歐) 等。電阻的倒數(shù)叫電導,用字母G 表示,即G = 1R 。電導的單位為S(西 門子)。 電阻反映了導體的導電能力,是導體的客觀屬性,它的大小與導體的 材料、長度以及導體橫截面面積有關(guān),還與導體所處的環(huán)境溫度有關(guān)。 實驗證明,在一定溫度下,導體的電阻與導體的長度成正比,與導體的橫 截面面積成反比,即 R = L/S 式中 L導體的長度,m; S導體的橫截面面積,m2 ; 反映導體材料性質(zhì)的物理量,叫電阻率, m; R導體的電阻,。,二、歐姆定律 德國物理學家歐姆于1827 年在大量實驗的基礎(chǔ)上總結(jié)出關(guān)于電壓、 電流和電阻三者關(guān)系的定律,稱歐姆定律,應(yīng)用于計算電路中的電壓、電 流和電阻三個物理量。 1.部分電路歐姆定律 不含電源的一段電路稱為部分電路。實驗證明:在一段電路中,通過 電路的電流大小與這段電路兩端的電壓大小成正比,與這段電路的電阻值 成反比。 電流流過電阻時,將電能轉(zhuǎn)換為其他形式的能量,所以電阻上的電壓 與電流的方向總是一致的。當電阻電壓、電流選擇關(guān)聯(lián)參考方向時,歐姆 定律表達式為 I = U/R 或 U = IR 當電阻電壓、電流選擇非關(guān)聯(lián)參考方向時,歐姆定律表達式為 I = - U/R 或 U = - RI,例: 列出圖所示各電路的電壓、電流關(guān)系式,并求R。,2.全電路歐姆定律 一個含有電源的閉合電路稱為全電路,如圖所示,圖中點畫線框內(nèi)為電源 內(nèi)電路,r為電源的內(nèi)電阻。實驗證明:在全電路中,通過電路的電流與電源 電動勢的大小成正比,與電路的總電阻成反比,這就是全電路歐姆定律,用公 式表示為 I = E/(R + r (1 - 13) 式中 E電源的電動勢,V; R外電路電阻,; r內(nèi)電路電阻,; I電路中的電流,A。 由式得 E = RI + rI = U + Ur 式中,U 為外電路的電壓降,也稱路端電壓;Ur 為內(nèi)電路電壓降,也稱內(nèi) 阻壓降。所以,電源的電動勢等于端電壓與內(nèi)阻壓降之和。,3.電源的外特性 電源的外特性就是電源的端電壓U 與電流I 的關(guān)系。 U = E - Ur = E - rI 式中,I = E/(R + r)。對于給定的電源,E 和r 是不變的。當負載電 阻R時(相當于電路斷路),I =0,U = E,即電源的電動勢在數(shù)值上等于 開路電壓。人們利用這一特性,用電壓表來簡單測量電源的電動勢。當負 載電阻R 變小時,引起電流I 變大,內(nèi)阻r 的電壓降也變大,端電壓U就跟 著變小,其變化規(guī)律如圖1 -16 所示,稱電源的外特性曲線。當負載電阻R = 0 時(即短路),I = Er。由于電源的內(nèi)阻一般都很小,因而電路的電流 比正常工作電流大很多,如果沒有熔斷器,會導致電源和導線燒壞。,三、電流的熱效應(yīng)焦耳定律 當電流通過導體(或用電器)時,由于電阻的存在,會產(chǎn)生熱量,稱電流的 熱效應(yīng)。選擇電壓、電流參考方向后,電阻功率的計算公式為 P = I2 R = U2/R 或 p = i2 R = u2/R 導體(用電器)在時間t 內(nèi)產(chǎn)生的熱量為 Q = Pt = I2Rt 或 q = pt = i2Rt 英國物理學家焦耳通過實驗證明:電流通過導體(或用電器)時產(chǎn)生的熱 量Q 與電流I 的平方、導體(用電器)的電阻R 以及通電時間t 成正比,這 一結(jié)論稱為焦耳定律。熱量的單位是J(焦耳)。,四、電阻的串聯(lián)、并聯(lián)和混聯(lián)電路 1.電阻的串聯(lián)電路 幾個電阻首尾順序相連,引出兩接線端,中間無分支,稱這幾個電阻串 聯(lián)。常用符號“+ ”表示電阻的串聯(lián)。 串聯(lián)電路有以下特點: (1)流過每個電阻的電流相等,并等于總電流,即 I = I1 = I2 = = In (1 - 18) (2)電路兩端的總電壓等于各電阻兩端的分電壓之和,即 U = U1 + U2 + + Un (1 - 19) (3)電路的總電阻(等效電阻)等于各電阻之和,即 R = R1 + R2 + + Rn (1 - 20) (4)每個電阻上分配到的電壓與電阻成正比,即 U1/R1 = U2/R2 = = Un/Rn = U/R = I 由上式可得到電阻串聯(lián)的分壓公式: Ui = Ri/R U = Ri/(R1 + R2 + + Rn)U 式中Ri(R1 + R2 + + Rn)稱為分壓系數(shù),i =1,2,3,n。,例:有一表頭,滿刻度電流I =50A(即允許通過的最大電流),內(nèi)阻 R= 3 k?，F(xiàn)需擴展其量程,如圖所示。當轉(zhuǎn)換開關(guān)SA 置于a 點時,其 量程擴展為10 V,當轉(zhuǎn)換開關(guān)SA 置于b 點時,其量程擴展為50 V,問擴展 量程所串的電阻Ra 、Rb 分別為多少?,例:在圖所示的分壓器中輸入電壓Ui = 12 V,R1 = 350 ,R2 = 550,RW =270 ,試求輸出電壓Uo的變化范圍。,2.電阻的并聯(lián)電路 幾個電阻的首、尾接在相同兩點之間所構(gòu)成的電路叫并聯(lián)電路。常用 符號“”表示電阻的并聯(lián)。圖所示為三個電阻并聯(lián)的電路,可表示為“R1 R2 R3 ”。,并聯(lián)電路有以下特點: (1)并聯(lián)電阻兩端的電壓相等,并等于總電壓,即 U=U1=U2= =Un (2)總電流等于各電阻分電流之和,即 I = I1 + I2 + + In (3)電路的總電阻(等效電阻)的倒數(shù)等于各分電阻倒數(shù)之 和,即 IR = I/R1 + I/R2 + + I/Rn 如果只有兩個電阻并聯(lián) R = R1R2/(R1 + R2) 如果有n 個阻值相等的電阻并聯(lián) R = Ro/n (4)每個電阻分配到的電流與電阻成反比,即 I1 R1 = I2 R2 = = In Rn = IR = U,例:有一表頭,滿刻度電流I = 100 A(通過的最大電流),內(nèi)阻R = 1 k?，F(xiàn)需擴展其量程,如圖所示。若要改變成量程為10 mA、50 mA 的電流表,應(yīng)并聯(lián)多大的電阻Ra 、Rb ?,3.電阻的混聯(lián)電路 電路中既有電阻的串聯(lián)又有電阻的并聯(lián),叫做電阻的混聯(lián)電路。 分析混聯(lián)電路,必須先搞清楚混聯(lián)電路中各電阻之間的連接關(guān)系,然 后應(yīng)用串并聯(lián)電路的特點,求出各單純的串聯(lián)和并聯(lián)部分的等效電阻, 最后求出電路的總電阻。 畫等效電路圖的方法是: (1)用字母將各電阻連接點標出,相同的點用同一字母。 (2)將各字母依次排開,端點字母在兩端。 (3)畫出各字母間的電阻,得到等效電路圖。,例：在圖電路中,已知R1 =2,R2= R3=R4=R5=4,UAB = 6V,求通過R4的電流I4,例:求圖所示混聯(lián)電路的等效電阻。已知R1=R8=5,R2=2,R3 =16,R4=40,R6=60,R5= R7= R9=10。,第三節(jié) 復雜電路 一、電路的有關(guān)術(shù)語 在引入基爾霍夫定律之前,先介紹幾個常用的電路術(shù)語。 (1)支路:電路中每一段不分支的電路,稱一條支路,如圖所示電路中有三 條支路:acb、adb、ab。 (2)結(jié)點:電路中支路的交點,如圖所示電路中有兩個結(jié)點:a 與b。 (3)回路:電路中由支路組成的閉合路徑稱回路,如圖所示電路中有三個 回路:adba、abca、adbca。 (4)網(wǎng)孔:回路內(nèi)部不含支路的回路,稱為網(wǎng)孔,即一個“窟窿”為一個網(wǎng)孔。 如圖所示電路中有兩個網(wǎng)孔:abca、adba。,二、基爾霍夫定律 1.基爾霍夫電流定律 表達式為Ii = Io 又可寫成I = 0 它也可描述為:任一時刻,電路任一結(jié)點所連各支路電流的代數(shù)和為零。 列 KCL 方程的步驟為: (1)找出結(jié)點所連支路; (2)標出各支路電流參考方向; (3)列出方程。,2.基爾霍夫電壓定律 基爾霍夫電壓定律(Kirchhoffs Voltage Law),簡寫為KVL,又叫基爾霍夫 第二定律。其內(nèi)容為:電路中任一回路,在任一時刻,組成該回路的各支路的電壓 的代數(shù)和為零,即 U =0 該方程稱為KVL 方程,又叫回路電壓方程。 列KVL 方程的步驟為: (1)找出組成回路的各支路及支路上的元件; (2)標出各元件電壓參考方向; (3)從回路上任一點出發(fā),沿回路“走”回到這一點(又稱繞行),對所經(jīng)元件的電 壓求代數(shù)和,電壓標向與繞行方向一致時,該電壓為正,否則為負; (4)列出方程,令(3)中的代數(shù)和等于零。回路abca 的KVL 方程為:U3 - E1 + U1 =0。,三、支路電流法 以圖所示電路為例,說明如何建立支路 電流法方程。圖示電路中有4 個結(jié)點,6 條支路,7 個回路,3 個網(wǎng)孔,要求的未知 數(shù)是支路電流,所以未知數(shù)有6 個:I1 I6 ,如圖所示,因此需要列6 個方程組成 方程組,聯(lián)立才能求得。 列KCL 方程: 結(jié)點a:I1 + I2 - I4 = 0 結(jié)點b:I3 + I4 - I5 = 0 結(jié)點c:- I6 - I1 + I5 = 0 結(jié)點d:- I2 - I3 + I6 = 0 如把上述四個方程相加,可得到0 = 0 的關(guān)系,可見這四個方程中任一個方程都 可由其他三個推出。,上述四個方程中可采用三個方程,那么要求出I1 I6 ,還需要列三 個方程。列7 個回路的KVL 方程,因未知數(shù)是支路電流,所以用支路電流 表示電阻電壓。 abca:R4I4 + R5I5 + R1I1 - E1 = 0 adba:E2 - R2I2 + R3I3 - E3 - R4I4 = 0 bdcb:E3 - R3I3 - R6I6 - R5I5 = 0 abdca:R4I4 + E3 - R3 I3 - R6I6 + R1I1 - E1 = 0 adbca:E2 - R2I2 + R3I3 - E3 + R5 I5 + R1I1 - E1 = 0 adcba:E2 - R2I2 - R6I6 - R5I5 - R4I4 = 0 adca:E2 - R2I2 - R6I6 + R1I1 - E1 = 0 以上七個方程也是非獨立方程,只需從中選取三個獨立方程即可。 結(jié)論:平面電路中,網(wǎng)孔數(shù)= 支路數(shù)- (結(jié)點數(shù)-1),而網(wǎng)孔的KVL 方程 一定獨立,所以只需列網(wǎng)孔的KVL方程即可。,例:已知圖中,E1 =5V,r1 = 1,E2 =9V,r2 =6,R2 = 2,R1 =3,求各支 路電流。,四、戴維寧定理 任何具有兩個引出端的部分電路叫二端網(wǎng)絡(luò)。若在這部分電路中含有 電源,就叫有源二端網(wǎng)絡(luò),反之叫無源二端網(wǎng)絡(luò),如圖所示。,任何有源二端網(wǎng)絡(luò)(圖a),都可以用一個具有電動勢E0 和內(nèi)電阻r0 的等效電源來代替(圖b),而其中E0 等于該有源二端網(wǎng)絡(luò)兩端間的開路電 壓U0 (圖c),而r0 等于該有源二端網(wǎng)絡(luò)中所有電動勢等于零時網(wǎng)絡(luò)兩端 點間的等效電阻(圖d)。這就是戴維寧定理,又叫等效電壓源定理。,例:在圖所示的電路中,已知 E=100V,R1=R3=10,R2=5,R4=15,求通過負載電阻R4的電流。,例: 在圖1 -30a 所示的電橋電路中,已知R1 =10,R2=2.5,R3 =5,R4=20,E=12.5 V(內(nèi)阻不計),求R =69時的電流大小及方向。,一、電容器的電容量 1.電容器的概念 電容器是由被絕緣物質(zhì)隔開而又相互靠近的兩個導體組合而形成的,用 以儲存和容納電荷,也簡稱為電容。兩個導體叫電容器的極板,用導線引出, 中間的絕緣物質(zhì)叫電介質(zhì)。常見的電介質(zhì)有空氣、蠟紙和云母等,如圖所示。,電容器最基本的特性是能夠儲存電荷,當電容器極板上有電荷積聚時, 兩極板間就建立電場,產(chǎn)生電壓。不同的電容器儲存電荷的本領(lǐng)是不一樣 的。對給定的電容器,它儲存電荷的電量Q與其建立電場所產(chǎn)生的電壓U 的比值是一個常數(shù)。這個常數(shù)既反映了電容器儲存電荷、維持電壓的物 理性質(zhì),同時又表征了電容器儲存電荷的本領(lǐng)。把這個常數(shù)定義為電容器 的電容量,簡稱電容,用符號“C”表示。即 C = Q/U 式中 Q極板上的電荷量,C(庫); U兩極板間的電壓,V; C電容器的電容量,F(法)。,2.平行板電容器 實際上,一個電容器的電容大小僅決定于 其結(jié)構(gòu)(極板形狀大小和相對位置)與中間絕緣介質(zhì)的性質(zhì)。如平行板 電容器,其電容為 C = S/d 式中 S兩極板的相對有效面積,m2 ; d兩極板間的距離,m; 介電常數(shù),由介質(zhì)性質(zhì)決定,F/ m。 上式的意義是:極板的相對有效面積越大,在相同電壓作用下能容納的 電荷越多,電容也就越大;極板間距離越小,兩極板的靜電引力越大,于是極 板能吸附更多的電荷,所以電容就越大。,二、電容器的充電和放電 1.電容器的充電 如圖所示,當開關(guān)SA 接“1”時,電容器處于充電狀態(tài)。其物理過程 為:SA 接通“1”瞬間,電容器上還未積聚電荷,uC = 0,充電電流i = E / R 為最大。隨著充電的繼續(xù),uC 逐漸增大,i逐漸減小,當uC = E 時,i =0, 充電結(jié)束。如圖1 -33 所示為充電曲線。這時,電容器將電能轉(zhuǎn)化為電場 能的過程也結(jié)束,電路中不再有電流通過。這就是電容的隔直作用。,2.電容器的放電 充電結(jié)束后,在圖中,把開關(guān)SA 接“2”,電容器處于放電狀態(tài)。其物理過 程為:SA 接通“2”瞬間,電容器放電,放電電流與充電電流方向相反,且i = uC /R = E / R 為最大。隨著放電的圖電容器放電時uC 與i 的變化曲線 圖繼續(xù),uC 逐漸下降,i 也逐漸減小,當uC = 0 時電容器中所儲存的電場 能全部釋放完,這時i = 0,放電結(jié)束。如圖所示,圖中電流畫在縱軸的負 半軸,是考慮到放電電流方向與充電電流方向相反。這時,電容器將儲存 的電場能釋放給電阻R 而消耗。,三、電容器的種類和選用,第二章 電磁現(xiàn)象及其應(yīng)用,第一節(jié) 磁的基礎(chǔ)知識 一、電流的磁場 組成一切物質(zhì)的分子是一個個的小環(huán)形電流,物質(zhì)被磁化后,分子環(huán)流規(guī) 則排列,從而對外產(chǎn)生磁場。磁場方向規(guī)定為:小磁針的N 極在磁場中任一 點所指的方向為該點的磁場方向。在研究磁場時引入磁感線來形象地描 繪磁場分布,磁感線在任一點的切線方向為該點的磁場方向。 1.磁場的特性 (1)磁場對處在場內(nèi)的另一載流導體或鐵磁物質(zhì)有力的作用,并能在對磁 場作相對運動的導體中產(chǎn)生感應(yīng)電動勢。 (2)磁場具有能量。,2.通電直導線和通電線圈的磁場 對于載流導線所激發(fā)的磁場,電流及其磁場之間的方向關(guān)系可用右手螺 旋定則來判斷,即將右手拇指指向電流方向,而彎曲的四指指向就是磁場方向, 如圖a 所示。對于載流線圈所激發(fā)的磁場,電流及其磁場也滿足右手螺旋定 則,即右手握住線圈,使彎曲的四指指向與線圈中電流的方向一致,則拇指指 向即是線圈內(nèi)的磁場方向。規(guī)定磁感線從線圈出來的一端是N 極,磁感線進 入線圈的一端為S 極,如圖b 所示。,二、磁場的基本物理量 1.磁感應(yīng)強度和磁通 (1)磁感應(yīng)強度B 磁感應(yīng)強度是表示空間某點磁場強弱與方向的物理量。磁感應(yīng)強度B 的方向即為磁場各點的磁場方向,其大小等于與磁感線方向垂直的載有單位 電流、單位長度的直導線在該點受到的電磁力,并有B = F/IL 若在磁場的各個點上,載流導體受到的電磁力F 大小相等,方向相同,則 表明磁場中各點的強弱程度相同,亦即磁感應(yīng)強度相同,這樣的磁場稱為均 勻磁場。對于均勻磁場,可用疏密均勻、方向相同的磁感線表示。 (2)磁通 在均勻磁場中,磁感應(yīng)強度B 的大小與垂直于磁感應(yīng)強度B 的某一面積 的乘積稱為磁通:磁感應(yīng)強度又稱為磁通密度。 2.磁導率 磁導率表示物質(zhì)的導磁性能,其單位是H / m(亨/ 米)。,三、鐵磁材料 1.鐵磁材料的磁性能 將線圈繞在鐵磁材料上并通入直流電流(勵磁電流)就會產(chǎn)生很大的磁 場,這個過程叫鐵磁材料的磁化。鐵磁材料在磁化過程中表現(xiàn)出如下特性: (1)高導磁性 (2)剩磁性 (3)磁飽和性 (4)磁滯性 2.鐵磁材料的分類 根據(jù)鐵磁材料的磁性能,常把鐵磁材料分為兩類: (1)軟磁性材料 (2)硬磁性材料,第二節(jié) 電磁鐵和繼電器 一、電磁鐵 1.電磁鐵的作用和分類 電磁鐵是利用通電的鐵心線圈吸引銜鐵或保持某種機械零件、工件 于固定位置的一種電器。 電磁鐵可分為線圈、鐵心及銜鐵三部分。它的結(jié)構(gòu)形式通常有如圖 所示幾種。,2.直流電磁鐵的工作原理 在圖所示電磁鐵的線圈兩端加以直流電壓U,則鐵心線圈通電電流 為I 時,電磁鐵的吸力為 F = 107 SB2/8 式中 F磁鐵吸力,N; B氣隙處的磁感應(yīng)強度,T; S鐵心與銜鐵吸合處的橫截面積,m2 。,二、繼電器 1.繼電器的作用和分類 用來改變控制電路的工作狀態(tài),按照預(yù)先設(shè)計的控制程序完成預(yù)定的控制任務(wù),也可以根據(jù)電路狀態(tài)、參數(shù)的改變對電路實現(xiàn)某種保護。 繼電器種類很多。按輸入信號可分為電壓繼電器、電流繼電器、功率繼電器、壓力繼電器、溫度繼電器等;按工作原理可分為電磁式繼電器、感應(yīng)繼電器、電動式繼電器、電子式繼電器、熱繼 電器等。,2.電磁式繼電器的組成和工作原理 如圖所示。按其在電路中的連接方式,可分為電流繼電器、電壓繼電器和中間繼電器等。 電磁式電流繼電器的線圈串于被測電路中,根據(jù)電流變化而動作。電磁式電壓繼電器把線圈并接于被測電路中,線圈的匝數(shù)多、導線細、阻抗大。繼電器根據(jù)所接線路電壓值的變化,處于吸合或釋放狀態(tài)。中間繼電器實質(zhì)上是電壓繼電器,只是觸點數(shù)量多,容量也大,當電壓繼電器、電流繼電器的觸點容量不夠時,可以利用中間繼電器作功率放大;當觸點數(shù)量不夠時,也可利用中間繼電器增加觸點數(shù)量以控制多條回路。,三、汽車喇叭電路 電喇叭的工作原理,第三節(jié) 電磁感應(yīng) 實驗一:如圖a 所示,G 為檢流計。當導體沿磁感線垂直方向上下運動時, 檢流計指針發(fā)生偏轉(zhuǎn);如果導體不動,而使磁場上下運動,檢流計指針也發(fā)生 偏轉(zhuǎn)。這兩種情況說明導體中產(chǎn)生了電動勢,并在與檢流計組成的回路中引 起了電流。當導體沿磁感線方向左右移動或?qū)w與磁場以同一速度上下移 動時,檢流計指針均不發(fā)生偏轉(zhuǎn),這說明導體中沒有電動勢產(chǎn)生。,實驗二:如圖所示,當條形磁鐵插入或拔 出線圈時,檢流計指針發(fā)生了左右偏轉(zhuǎn),說明 線圈中產(chǎn)生了兩次方向不同的電流;當磁鐵 插在線圈中靜止不動或以同一速度和線圈 一起上下移動時,檢流計指針不發(fā)生偏轉(zhuǎn),說 明檢流計沒有電流通過。 以上兩個實驗證明:當導體切割磁感線運 動或通過線圈的磁通量發(fā)生變化時,導體或 線圈中就會產(chǎn)生電動勢。這種現(xiàn)象稱為電 磁感應(yīng)現(xiàn)象,而由電磁感應(yīng)產(chǎn)生的電動勢叫 感應(yīng)電動勢,由感應(yīng)電動勢產(chǎn)生的電流叫感 應(yīng)電流。,一、直導體中的感應(yīng)電動勢 1.感應(yīng)電動勢的方向 作切割磁感線運動的導體,其產(chǎn)生感應(yīng)電動勢的方向可用右手定則來 確定:平伸右手,拇指與四指垂直,讓磁感線垂直穿過手心,拇指指向運動方 向,四指所指方向就是感應(yīng)電動勢的方向(或是感應(yīng)電流方向)。 需要注意的是:判斷感應(yīng)電動勢方向時要把導體看成一個電源,在導體 內(nèi)部,感應(yīng)電動勢方向由負極指向正極。感應(yīng)電流方向與感應(yīng)電動勢方向 相同。當直導體沒有形成閉合回路時,導體中只產(chǎn)生感應(yīng)電動勢,不產(chǎn)生感 應(yīng)電流。 2.感應(yīng)電動勢的大小 實驗證明:在均勻磁場中,作切割磁感線運動的直導體,其感應(yīng)電動勢e 的大小與磁感應(yīng)強度B、導體的有效長度l、導體的運動速度v 以及導體 運動方向與磁感線方向之間夾角 的正弦值成正比,即 e = Blvsin ,例: 如圖所示,受外力作用的直導體AB,在勻強磁場中以v = 20 m / s 的速度 做勻速直線運動。設(shè)B =1 T,導體有效長度l =0. 5 m,導體電阻R0 = 1 ,負 載電阻R = 9 。試求導體AB 中的感應(yīng)電動勢e 和電流I、作用于導體的 外力F外及其所提供的功率P。,二、線圈中的感應(yīng)電動勢 1.感應(yīng)電動勢的方向 線圈中的磁通量發(fā)生變化時,線圈就會產(chǎn)生感應(yīng)電動勢。感應(yīng)電動勢的 方向由楞次定律和右手螺旋定則來判定。 楞次通過大量的實驗證明:感應(yīng)電流產(chǎn)生的磁通總是企圖阻礙原磁通的 變化。也就是說,當線圈中的磁通量要增加時,感應(yīng)電流產(chǎn)生的磁通方向與 原磁通方向相反;若線圈中原來的磁通量減少,則感應(yīng)電流產(chǎn)生的磁通方向 與原來磁通方向一致。,例:如圖所示,請判斷兩種情況下線圈的感應(yīng)電動勢的方向。,例: 如圖所示,如果穿過閉合金屬環(huán)的磁通在2 s 內(nèi)由4 10 -2 Wb 均勻增加 到20 10 -2 Wb,試求閉合金屬環(huán)中感應(yīng)電動勢的大小和方向。,三、自感 1.自感現(xiàn)象 由通入線圈的電流變化而產(chǎn)生感應(yīng)電動勢的現(xiàn)象叫自感現(xiàn)象,由自 感現(xiàn)象產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢叫自感電動勢,用符號eL 表示。顯然,自感現(xiàn) 象屬于電磁感應(yīng)現(xiàn)象。 2.自感系數(shù) 自感系數(shù)是用來描述線圈產(chǎn)生自感磁通能力的物理量。定義線圈中 的磁通量與產(chǎn)生該磁通的電流的比值叫自感系數(shù),又叫電感,用符號L 表 示,單位是亨利(H)。即 L = /I 由上式看出,電感表示線圈通過單位外電流所產(chǎn)生的自感磁通。電 感越大,表示線圈產(chǎn)生自感磁通的能力越大。電感的大小與線圈的匝數(shù)、形狀、大小及周圍介質(zhì)的磁導率有關(guān)。,3.自感電動勢 自感電動勢的大小可由法拉第電磁感應(yīng)定律求得,即自感電動勢的大小 與線圈的電感及線圈中外電流的變化率成正比。負號表示自感電動勢的方 向總是企圖阻礙外電流的變化。自感電動勢的方向仍用楞次定律判斷。所 以,當線圈電流i 增大時,自感電動勢方向與外電流i 方向相反,以阻礙外電流 增大,如圖a 所示;當線圈電流i 減小時,自感電動勢方向與外電流i 方向相同, 以阻礙外電流減小,如圖b 所示。,在含有大電感元件的電路被切斷的瞬間,由于電感兩端產(chǎn)生的自感電動 勢很高,會在開關(guān)觸點之間產(chǎn)生電弧,容易燒壞開關(guān)的觸點或引起火災(zāi),故應(yīng) 采取相應(yīng)的保護措施。圖所示是汽車點火電路原理圖,一次線圈2 的電流突 然減少,會產(chǎn)生200 300 V 的自感電動勢,方向與蓄電池的電動勢方向相同, 這兩個電壓相加會使觸點之間產(chǎn)生火花,將觸點燒壞。為了保護觸點,通常在 觸點兩端并聯(lián)一個電容器,用來吸收儲存在線圈中的磁場能,從而起到保護觸 點的作用。,四、互感 1.互感現(xiàn)象 互感現(xiàn)象是指一個線圈中的電流變化而使另一個線圈產(chǎn)生感應(yīng)電動勢 的現(xiàn)象,如所示。互感現(xiàn)象產(chǎn)生的電動勢叫互感電動勢,用符號eM 表示。 2.互感電動勢的大小 在圖中當開關(guān)SA 閉和時,線圈1 中產(chǎn)生磁通1 1 ,這個變化的磁通中有 一部分12 要通過線圈2,則線圈2 中產(chǎn)生的互感電動勢的大小為e2 ,互感 電動勢的大小與互感磁通量的變化率以及線圈2 的匝數(shù)成正比。由此,可 以得到汽車高壓點火線圈產(chǎn)生高壓的解釋。,3.同名端 互感電動勢的方向不僅與磁通的變化趨勢有關(guān),還與線圈的繞向有關(guān)。 為此,有必要引入描述線圈繞向的概念同名端。所謂同名端,就是 繞在同一鐵心上的線圈其繞向相同的接線端。在圖a 中,線圈ABC 中的1、 4、5 端點為同名端,2、3、6 端點也是同名端。在圖a 中SA 閉合瞬間,線 圈A 的“1”端電流增大,根據(jù)楞次定律和右手螺旋定則可以判斷出各線圈 感應(yīng)電動勢的極性如圖2 - 13b 所示。,第三章 正弦交流電路,第一節(jié) 正弦交流電的基本知識 一、交流電概述 交流電是指大小和方向都隨時間變化,并且在一個周期內(nèi)的平均值 為零的電動勢(或電壓、電流),或說交流電是交變電動勢、交變電壓和 交變電流的總稱。交流電按變化規(guī)律可分為正弦交流電和非正弦交流電, 如圖所示。,交流電的物理量用小寫字母表示,如e、u、i 等。交流電動勢的圖 形符號與直流電動勢的不同。如圖所示,圖中標出的電動勢e、電流i 和 電壓u 的方向為參考方向,它們的實際方向是不斷反復變化的,與參考方 向相同的半個周期為正值,與參考方向相反的半個周期為負值。交流電 動勢e 又常寫為eS 。,二、正弦交流電的三要素 正弦交流電(簡稱為交流電),是指隨時間按正弦規(guī)律變化的交流電,統(tǒng) 稱為正弦量。通常將某一瞬間交流電的值叫做交流電的瞬時值,可用解析 式或波形圖來表示。以電流i 為例,正弦量的一般解析式(即瞬時值表達 式)為i(t) = Im sin(t + )波形如圖 (設(shè) 0)所示。 圖中Im 、 三個值,稱為正弦交流電的三要素。1.最大值2.角頻率 (1)頻率 (2)周期(3)角頻率,3.初相角 在正弦交流電的解析式中,角度(t + )叫相位角,簡稱相位,是決 定正弦交流電在某一時刻所處狀態(tài)的物理量;而初相角是指正弦交流電在 計時起點t = 0 時的相位角值,也就是角度。相位角和初相角的范圍都 是(- ,+ ),它有以下三種情況:,三、相位差 相位差是兩個正弦量的相位之差,用字母 表示。 設(shè)有兩個正弦電壓 u1 = U1m sin(1 t + 1 ) u2 = U2m sin(2 t + 2 ) 這兩個正弦量的相位差為 = (1 t + 1 )- (2 t + 2 ) 當兩正弦量的頻率相同,即1 = 2 時,有 = 1 - 2 可見,兩個同頻率正弦量的相位差就是它們的初相角之差。相位差的范圍是(- ,+ 。,相位差有以下幾種情況: (1)當 = 1 - 2 0 時,說明u1 比u2 先到達最大值或零值,稱u1 的相位超前u2 的相位,簡稱u1 超前u2 角,或u2 滯后u1 角,如圖a 所示。 (2)當 = 1 - 2 0 時,稱u1 滯后u2 角,或u2 超前u1 角。 (3)當 =0 時,說明u1 、u2 同時到達最大值或零值,稱u1 和u2 同相位,簡稱同相,如圖b 所示。 (4)當 = 時,說明u1 到達正最大值時,u2 到達負最大值,稱u1 和u2 反相,如圖c,四、有效值 交流電和直流電(如圖所示),如果在交流電的一個周期的時間里,兩種 情況產(chǎn)生的熱量相等,則把直流電流的數(shù)值稱為該交流電流的有效值,用 大寫字母I 表示。同理,可以把在數(shù)值相等的電阻上產(chǎn)生熱效應(yīng)相等的直 流電壓、直流電動勢分別稱為交流電壓、交流電動勢的有效值,分別用大 寫字母U、E 表示。,五、正弦交流電的相量表示法 正弦交流電一般有三種表示方法:解析法、曲線法和相量表示法。 相量表示法又叫矢量圖示法,是用旋轉(zhuǎn)矢量表示正弦量的方法,如圖所示為正 弦交流電流的相量表示。圖中矢量的長度表示正弦量的最大值,叫最大值相量,用 Im 表示(也可表示正弦量的有效值,叫有效值相量,用I 表示);矢量與橫坐標的夾 角表示初相角,當 0 時,矢量在橫坐標的上方,當 0 時,矢量在橫坐標 的下方;矢量以角速度 逆時針旋轉(zhuǎn)。,正弦交流電用相量圖來表示以后,計算兩個(或兩個以上)同頻率交 流電的相加或相減時,可以避免直接利用三角函數(shù)進行運算帶來的繁瑣, 也可以避免曲線圖疊加求合成曲線帶來的麻煩。這種用相量圖求和的 方法叫做相量法,具體步驟是: (1)根據(jù)給出正弦量的大小和初相角畫出相量圖; (2)用平行四邊形法則作出總相量; (3)根據(jù)勾股定理或余弦定理求解總相量的大小及初相角; (4)利用合成后相量頻率不變的結(jié)論寫出合成相量的解析式。,第二節(jié) 單相交流電路 一、概述 把負載接到交流電源上組成的電路叫交流電路。 交流電路中的負載元件有電阻、電感和電容。如果只有單純的電 阻(或電感、電容),則電路叫純電阻(或純電感、電容)電路。嚴格地 講,純電路是沒有的。 二、純電阻電路 1.電壓和電流的關(guān)系 設(shè)加在電阻兩端的電壓為uR = URmsin(t) 根據(jù)歐姆定律,通過電阻的電流為 URmsin(t)/R= IRmsin(t) 結(jié)論:在純電阻電路中,電壓、電流的最大值或有效值之間的關(guān)系 符合歐姆定律,且電壓和電流同相位。,其波形圖和相量圖見圖所示。,2.功率 由功率的定義式可知,負載吸收的瞬時功率等于加在負載兩端電壓與通 過負載電流的乘積。已知純電阻電路兩端的電壓u 和通過的電流i,所以 電阻吸收的瞬時功率為 pR = uRiR = URmsin(t)IRmsin(t) = URmIRm sin2(t) 由于瞬時功率不便計算和測量,所以通常用瞬時功率在一個周期內(nèi)的平 均值來表示功率的大小,叫平均功率(或有功功率),用字母P 表示,單位為W。 數(shù)學推導證明,平均功率等于瞬時功率最大值的一半。 例： 標有“220 V,100 W”的電烙鐵,接在220 V 的交流電源上,通過的 電流是多少?工作4 h消耗的電能是多少?,三、純電感電路 電阻和分布電容可忽略的電感線圈作交流電路負載的電路,叫純電感 電路。 1.電壓和電流的關(guān)系 從第二章電磁感應(yīng)定律知道,變化的電流通過線圈時,線圈中就要產(chǎn)生 自感電動勢來阻止電流的變化, 有自感電動勢eL = Li/t。 uL = eL = Li/t iL = ILm sin(t) uL = LILm sin(t + 90) = ULmsin(t + 90) UL = LIL 或IL = UL/L XL = L = 2fL (3 - 15) 式中 f交流電的頻率,Hz; L線圈的電感,H; XL 線圈的感抗,。,結(jié)論:在純電感電路中,電壓、電流的最大值或有效值之間的關(guān)系符合 歐姆定律形式,且電壓超前電流90。其波形圖和相量圖見圖所示。,2.功率 純電感電路的瞬時功率為 pL = uLiL = U Lm sin(t + 90) ILm sin(t) = ULIL sin(2t) 例（P45）,四、純電容電路 1.電壓和電流的關(guān)系 結(jié)論:在純電容電路中,電壓、電流的最大值或有效值之間的關(guān)系符 合歐姆定律形式,且電壓滯后電流90。其波形圖和相量圖如圖所示。,五、電阻、電感和電容器串聯(lián)電路 實際中的電容器與電感線圈串聯(lián)的電路,都可以簡化等效為電阻、電 感和電容器串聯(lián)的電路(以下用RLC 表示)。如圖所示,這種電路是具有 一般意義的典型電路,因為它包含了電阻、電感和電容三個不同的電路 元件,能體現(xiàn)交流電路的一般特點。,1.總電壓和電流的關(guān)系 2.功率 在RLC 串聯(lián)電路中,電阻是耗能元件,故有有功功率;電感和電容是儲能 元件,一般情況下也有無功功率( =0 時除外),所不同的是:由于電感與電 容上的電壓恰好相位相反,就形成了電感儲存磁場能與電容釋放電場能的互 補性質(zhì)。也就是說,電感(或電容)所存儲的能量中,有一部分是來自電容(或 電感)所釋放的電場(磁場)能。這樣,電路與電源之間的能量交換(即總無功 功率)就應(yīng)該是電感無功功率與電容無功功率之差。,第三節(jié) 三相交流電路 在現(xiàn)在的電力系統(tǒng)中,幾乎全部采用對稱三相交流電供電。所謂對稱三 相交流電供電,就是由三個頻率相同、幅值相等、相位互差120的一組交 流電動勢組成的供電系統(tǒng)。與單相交流電相比,三相交流供電的主要優(yōu)點是: 在電機方面(發(fā)電機和電動機),三相交流電機能充分利用定子鐵心和繞組, 且運行平穩(wěn),結(jié)構(gòu)簡單,維護方便;如果電機的容量相同,則三相交流電機的 體積小、造價低;在輸電方面,如果傳輸相同功率,三相交流電比單相交流 電使用的材料、功率損耗等都少得多。,一、三相交流電動勢的產(chǎn)生 圖a 是汽車用三相交流發(fā)電機的示意圖, 由定子和轉(zhuǎn)子構(gòu)成。 在定 子上嵌入三個空間位置相隔120、完全相同的繞組,每個繞組為一組,合 稱三相繞組。三相繞組中就產(chǎn)生振幅相等、頻率相同、相位差120的三 個正弦電動勢,叫對稱三相交流電動勢。如果規(guī)定三相交流電動勢的正方 向從繞組的末端指向始端,如圖b 所示,則對稱三相交流電動勢。,相序就是三相交流電動勢到達最大值的先后次序,在圖a 中,最先到 達最大值的是eU ,其次是eV ,最后是eW ,即最大值出現(xiàn)的次序是UV WU,稱為正序;若最大值出現(xiàn)的次序為UWVU,則稱為逆序。習慣 上采用黃、綠、紅三種顏色分別表示U、V、W 三相。,二、三相電源的星形連接(Y) 星形連接又寫作Y 聯(lián)結(jié),是將發(fā)電機三個繞組的末端U2 、V2 、W2 連 接在一起,從三個繞組的始端引出三根導線與外電路相連,如圖a 所示,圖 是簡化畫法。從始端引出的導線稱為端線(俗稱火線),分別叫U線、V 線、 W 線。三個繞組末端的連接點用N 表示,稱中性點(又叫零點)。,由于發(fā)電機三相繞組內(nèi)的電壓降一般較小,所以各相電壓可以看作與 該相繞組的電動勢相等,即UU = EU ,UV = EV ,UW = EW 。如果規(guī)定電壓 的正方向由端線指向中性線(與電動勢方向關(guān)聯(lián)),則電壓相量圖如圖a 所示。根據(jù)平行四邊形法則作圖,得如圖3 -24b 所示的線電壓與相電壓 相量關(guān)系圖。,第四節(jié) 安全用電 造成停電、損壞設(shè)備、引起火災(zāi)、發(fā)生觸電等事故。 一、觸電對人體的傷害 觸電指電流以人體為通路,使身體一部分或全身受到電的刺激或傷害。 觸電可分為電擊和電傷兩種。 電擊是指電流使人體內(nèi)部器官受到損害。在一般情況下,規(guī)定36 V以 下為安全電壓,對潮濕的地面或井下安全電壓的規(guī)定就更低,如24 V、12 V。 二、觸電的原因和方式 1.觸電的原因 觸電的原因很多,通?？蓺w納為以下三種: (1)忽視安全操作,違章冒險; (2)缺乏安全用電的基本常識; (3)輸電或電氣設(shè)備絕緣損壞,人體無意間觸及帶電裸露導線金屬外殼。 2.觸電方式 觸電可分為單相觸電和兩相觸電兩種。,三、安全措施 為了保護電氣設(shè)備的安全運行,防止人身觸電事故發(fā)生,電氣設(shè)備常 采用保護接地和保護接零的措施。 1.保護接地 保護接地就是將電氣設(shè)備的金屬外殼與接地體之間可靠連接,如圖b 所示。,2.保護接零 保護接零就是電氣設(shè)備的金屬外殼與零線可靠連接,如圖所示。 電氣設(shè)備保護接零以后,如果電器內(nèi)部一相絕緣損壞而碰金屬外殼 時,則該相短路,引起很大的短路電流將使電路中的保護電器動作或使 熔斷器熔絲燒斷而切斷電源,從而消除了觸電危險。,四、安全用電注意事項 (1)檢查電氣設(shè)備或更換熔斷器熔絲時,要先切斷電源,并在電源開關(guān) 處掛上“嚴禁合閘”的警告牌;在沒有采取足夠安全措施的情況下,嚴禁帶 電作業(yè)。 (2)使用各種電氣設(shè)備時,應(yīng)采取相應(yīng)的安全措施。 (3)電熱設(shè)備應(yīng)遠離易燃物,用完即斷開電源。 (4)判斷電線或用電設(shè)備是否帶電,必須用驗電器檢查判斷(如250 V 以下可用測電筆),不允許用手去摸試。 (5)電燈開關(guān)接在火線上,用螺旋式燈頭時不可把火線接在與螺旋套 相連的接線柱上。 (6)電線或電氣設(shè)備失火時,應(yīng)迅速切斷電源,在帶電狀態(tài)下,只能用 黃沙、二氧化碳滅火器和1211 滅火器進行滅火。 (7)發(fā)現(xiàn)有人觸電時,應(yīng)首先使觸電者脫離電源,然后進行現(xiàn)場搶救。,第四章 電機與變壓器,第一節(jié) 變 壓 器 變壓器是一種常見的電氣設(shè)備,是用來把某一數(shù)值的交變電壓變換 為同一頻率的另一數(shù)值的交變電壓的電器。 一、變壓器的基本構(gòu)造 變壓器的主要部件是鐵心和繞組。鐵心由若干層涂有絕緣漆的硅鋼片 疊成,繞在鐵心上的線圈稱作繞組。根據(jù)鐵心與繞組的安裝位置可將變壓 器分為心式和殼式兩種。心式變壓器的繞組套在兩側(cè)的鐵柱上,如圖所示。,殼式變壓器的繞組則只繞在中間的鐵心柱上,如圖所示。,電力變壓器多采用心式,小型變壓器多采用殼式。汽車中開磁路點火 線圈的鐵心為圓柱形的,繞組就套在其上,如圖所示。,二、變壓器變換電壓的作用 下圖表示單相變壓器運行時的原理圖。為了便于分析,將匝數(shù)為N1 的一次繞組和匝數(shù)為N2 的一次繞組分別畫在閉合鐵心的兩個柱子上。 一次繞組的兩端加上交流電壓u1 時,便有交流電流i1 通過一次繞 組,在它的作用下產(chǎn)生交變磁通。因為鐵心的磁導率比空氣的大得多,絕 大部分磁通沿鐵心而閉合,它既與一次繞組交鏈,又與二次繞組交鏈,稱 為主磁通(或稱為工作磁通)。此外還有很少一部分磁通,在穿過原繞 組后就沿附近的空間而閉合,如圖中的11 ,這部分磁通稱為漏磁通漏 磁通一般很少,為了使問題簡化可以略去不計。,三、