提高安全意識?加強安全學習電工基礎(chǔ)系列課程《電工技術(shù)基礎(chǔ)與技能》第十一講

電源模型目錄CONTENTS課堂目標重點突破03課堂引入01課堂小結(jié)04內(nèi)容講解02學習本節(jié)課要具備的知識主要有：

①知道電源的作用；

②了解電源內(nèi)部電阻。本節(jié)課學習的主要內(nèi)容為：

①電壓源模型；

②電流源模型；

③電壓源與電流源之間的轉(zhuǎn)化。本節(jié)課的重點是：電壓源與電流源之間的轉(zhuǎn)化學完本節(jié)課，同學們要能達到：

①理解這兩種重要的電源模型

②熟練的進行兩種電源模型的轉(zhuǎn)化。這講的內(nèi)容是電源的模型，先來介紹幾種電源：

這是干電池。

這個是發(fā)電機。

這個是光電池。

這個是電焊機。

這些在各自的應用電路中都是電源。什么是電源？

電源它就是在電路中向負載提供電能的裝置。實際的電源的類型呢，有電壓源和電流源兩種。那么具體的電壓源和電流源他們是怎么工作的呢？我們要來詳細進行了解。電壓源U+-電流源+-

1.定義：能為電路提供一定電壓的電源U+-ErU+-2.實際電壓源模型：I I+E-r3.輸出電壓大小為：U

E

Ir4.理想電壓源模型：當r=0特別指出：實際中理想電壓源是不存在的，它只是一種電壓源的模型。為什么？U+-E+U+-E-

電流源1.定義：能為電路提供一定電流的電源2.實際電流源模型：I

S3.輸出電流大小為：I

IS

I

04.理想電流源模型：

當r=∞

IrII

0I

S特別指出：實際中理想電流源是不存在的。為什么？U+-電壓源與電流源的等效變換I+E-rIrI

0I

SEIS

rE

rI

S實際的電壓源與電流源是可以實現(xiàn)等效變換的。等效變換關(guān)系式：關(guān)鍵點：理想情況下，電壓源與電流源不能實現(xiàn)等效變換。適用于電壓源等效變換成電流源，將內(nèi)阻r由串聯(lián)改為并聯(lián)。E

rI

S適用于電流源等效變換成電壓源，將內(nèi)阻r由并聯(lián)改為串聯(lián)。EIS

r實踐演練與應用拓展E

6V,r

2

例題精解：如圖所示為一個實際的電壓源模型，試將其轉(zhuǎn)換成相應的電流源模型。ErAB應用拓展：通常運用電壓源與電流源等效變換的方法可把多電源的復雜電路等效變換成簡單電路，然后再進行求解。rI

SAB解：電流源的恒定電流：E62IS

r

=電流源的內(nèi)阻：r= 2Ω恒定電流的方向為電動勢的負極指向正極，即圖中的A指向B；等效電流源如圖所示

；已知=3Ω課堂小結(jié)

我們主要學習了三個方面的內(nèi)容，

一、電壓源模型；

二、電流源模型；

三、電壓源與電流源之間的轉(zhuǎn)化。同學在學習的時候，要著重理解這兩種重要的電源模型，并熟練的進行轉(zhuǎn)化，這對于之后的電路分析十分有幫助同學們，你做好學習本門課程的準備了嗎？請關(guān)注教學平臺參與討論!提高安全意識?加強安全學習電工基礎(chǔ)系列課程《電工技術(shù)基礎(chǔ)與技能》第十二講

戴維寧與疊加定理目錄CONTENTS課堂目標重點突破03課堂引入01課堂小結(jié)04內(nèi)容講解02學習本節(jié)課要具備的知識：

①電路連接方式的各種計算；

②基爾霍夫定律與支路電流法。

③電源模型。本節(jié)課學習的主要內(nèi)容為：

①戴維寧定理；

②疊加定理及其應用；本節(jié)課的重點是：電路化簡與相關(guān)計算。學完本節(jié)課，同學們要能達到：

①正確描述戴維寧定理與疊加定理

②熟練的進行電路簡化與相關(guān)計算什么是戴維寧定理？戴維寧定理：任何一個線性有源二端網(wǎng)絡，對外電路而言，可以用一個電動勢E0加內(nèi)阻R

0相串聯(lián)的電壓源來代替。二端網(wǎng)絡：電路也稱為電網(wǎng)絡或網(wǎng)絡。任何一個具有兩個端口與外電路相連的網(wǎng)絡，稱為二端網(wǎng)絡。無源二端網(wǎng)絡有源二端網(wǎng)絡有源二端網(wǎng)絡：二端網(wǎng)絡內(nèi)部含有電源的，稱為有源二端網(wǎng)絡；若內(nèi)部不含電源的，稱為無源二端網(wǎng)絡。戴維寧定理

下面我以動畫來演示一下，如圖所示，是一個有源二端網(wǎng)絡，它有兩個電源E1、E2和兩個電阻r1、r2組成，那么如果這時候我們用萬用表測出AB兩端點之間的開路電壓，它的值就等于我們要求的E0的值。

那么R0又是怎么求呢？R0等于有源二端網(wǎng)絡中所有電源都不起作用，則電壓源短路，電流源開路，僅僅保留內(nèi)阻時候網(wǎng)絡兩端的等效電阻Ra。同樣，我也以動畫來演示一下電壓源短路，我們就把E1、E2分別用兩根導線來代替。

也就是說，AB之間兩端的等效電阻變成了R1與R2的并聯(lián)。

那么如果這時候我們用萬用表測的話，測出來的電阻為Rab，它的值就等于我們要求的R0的值，這就是E0與R0的計算方法。

那么有同學要問嘞。

我們?yōu)槭裁匆獙W戴維寧定理呢？

我們來看下面的電路，這是一個復雜電路，如果讓我們求通過R3的電流，I3為多少？我們可以運用戴維寧定律來求解，我們用一根線段把這個有源二端網(wǎng)絡這個復雜電路分成兩部分，左端一部分為有源二端網(wǎng)絡，右端一部分為R3這個電阻，那么左端這個有源二端網(wǎng)絡我們可以用一個電壓源來代替，這樣的話，這個復雜電路我們就可以簡化成如右圖所示的一個單回路的這樣一個電路，則R0與R3串聯(lián)，然后再與電動勢E0串聯(lián)。那么講到這兒你應該明白了吧，我們學習戴維寧定理的目的是要把這個復雜電路轉(zhuǎn)化成簡單電路來進行求解。

現(xiàn)在讓我們重新審視這個化簡電路的辦法，雖然能夠化繁為簡，但是，要具體計算電路中每一個元件的物理量仍然有難度，這就需要疊加定理來幫忙了。

那么，什么是疊加定理呢？

它是這樣來描述的，由線性電阻和多個電源組成的線性電路中，任何一個支路中的電流或電壓等于各個電源單獨作用時，在此之路中所產(chǎn)生的電流或電壓的代數(shù)和。

如下圖所示，最左端一個是一個復雜電路，有E1、E2兩個電源作用，那么根據(jù)疊加定理，我們可以把它分解成有E1單獨作用時的電路和E2單獨作用時的電路的疊加。

也就是說，運用疊加定理，實際上就是把一個復雜電路分解成幾個簡單電路來進行計算，然后把計算結(jié)果進行疊加。

那么，疊加定理的具體解題步驟是怎么樣呢？

首先我們要在原電路當中標出各支路電流的參考方向，然后分別求出各電源單獨作用時各支路電流的大小和實際方向，最后對各支路電流進行疊加，算出最后的結(jié)果。

那么我們當假設(shè)一個電源單獨作用時候，一定要保持電路中的所有電阻不變，其余電源都不起作用。這將電壓源用短路線代替，將電流源用開路代替。好，下面我們用具體的例子來加以說明UAB－I3=0解：1.求

E020R1

R2 10

10E1I

1

AE0=UAB=E2+IR2+I3R3=20+1×10+0=30V2.求R0R0=RAB=R1‖R2+R3=5+10=15?IR2【例1】如圖所示電路中，已知

R1=

R2=

R3=10?,

E1=

E2=20V,求該有源二端網(wǎng)絡的戴維寧等效電路。E2＋I為什么要學戴維寧定理？ABABI

3簡單電路復雜電路

下面我們來小提示一下。對各支路電流進行疊加的時候，我們一定要注意電流的正負號。

當各電源單獨作用時，支路電流的實際方向與原電路中參考方向一致的時候，電流值取正，反之取負。

那么也要注意的是，疊加定理只能用來求電壓或電流，而不能用來求功率。

(一）戴維寧定理

戴維寧定理就是把一個有源二端網(wǎng)絡，用一個E0與R0串聯(lián)的電壓源來代替。E0也就等于有源二端網(wǎng)絡的開路電壓，R0為有源二端網(wǎng)絡當中所有電源不起作用的時候的等效電阻。（二）疊加定理

疊加定理，我們主要學習了兩塊內(nèi)容，第一塊就是什么是疊加定理，第二塊是運用疊加定理如何來正確的進行解題。那么疊加定理我們都知道，實際上就是把一個復雜電路分解成幾個簡單電路來進行計算，然后把計算結(jié)果進行疊加。疊加定理解題的時候我們特別要注意：1.解題之前一定要先設(shè)定原電路當中各支路電流的參考方向2.疊加的時候一定要看各電源單獨作用時候，各支路電流的方向與參考方向是否一致，如果一致，我們就取正，如果相反，我們就取負，這是我們千萬要注意的。同學們，你做好學習本門課程的準備了嗎？請關(guān)注教學平臺參與討論!提高安全意識?加強安全學習電工基礎(chǔ)系列課程《電工技術(shù)基礎(chǔ)與技能》第十三講

電容器與電容目錄CONTENTS課堂目標重點突破03課堂引入01課堂小結(jié)04內(nèi)容講解02學習本節(jié)課要具備的知識：

①見過生活中的電容器；

②知道電容器的基本外形特點。本節(jié)課學習的主要內(nèi)容為：

①電容的基本概念；

②電容的分類；本節(jié)課的重點是：電容容量的決定因素及其分類。學完本節(jié)課，同學們要能達到：

①能夠正確畫出電容的符號；

②能夠正確寫出電容定義式并說出電容容量的決定因素。

同學們，你見過電容器嗎？你知道它在電路中起什么作用呢？

這一講，我們就一起來學習電路中重要的一個元器件——電容。

最簡單的電容器是平行板電容器。

平行板電容器是由兩塊比較靠近的平行板組成。

平行板電容器的電容量與它的結(jié)構(gòu)有關(guān)。它與電介質(zhì)的介電常數(shù)及極板面積成正比，與兩極板間的距離成反比。用公式表示為：在這個公式中，C為電容，單位是法拉。

ε為某種電介質(zhì)的介電常數(shù)，單位是法拉每米。

S為每塊極板的有效面積，單位是平方米。

d為兩極板間的距離單位是米。

這個表達式中我們可以看出平行板電容器的電容量與介電常數(shù)，極板面積與兩極板間的距離有關(guān)，而與它所儲存的電荷量和兩端電壓無關(guān)。極板介質(zhì)=

不同電介質(zhì)的介電常數(shù)是不同的，真空中的介電常數(shù)用

ε0表示。ε0＝8.85×10－12

F/m

0rεε

ε【例】將一個電容量為1000

F的電容器接到電動勢為12V的直流電源兩端，求充電結(jié)束后電容器極板上所帶的電荷量

。【分析】充電結(jié)束后電容器兩端的電壓為12V，C=1000

F=1×10?3F。Q=CU=1×10?3×12C=0.012C解：按結(jié)構(gòu)形式分：

固定電容器、可變電容器按有無極性分：

無極性電容器、有極性電容器按介質(zhì)材料分：紙介電容器、陶瓷電容器、云母電容器、滌綸電容器、聚苯乙烯電容器、玻璃釉電容器電容器的分類1.認識固定電容器固定電容器是容量不可改變的電容器。（a）電容器一般符號（b）極性電容器符號CC常見的固定電容器有無極性電容器和有極性電容器兩大類（1）有極性電容器的認識（a）鋁電解電容器鋁電解電容器適用于低頻電路中，常用作交流旁路和濾波鉭電解電容器和鈮電解電容器適用于高精密的電子電路中容量范圍為0.47～10

000μF，額定電壓為6.3～500V（b）鉭電解電容器（c）鈮電解電容器（2）無極性電容器的認識①紙介電容器一般適用在低頻電路中，通常不能在高于4MHz的電路中應用容量范圍為30～470μF，額定電壓為63～600V（2）無極性電容器的認識②薄膜電容器聚酯電容器常用于對穩(wěn)定性和損耗要求不高的低頻電路中容量范圍為40pF～4μF

，低壓聚酯電容器額定電壓為63～630V（2）無極性電容器的認識②薄膜電容器聚酯電容器常用于對穩(wěn)定性和損耗要求不高的低頻電路中容量范圍為40pF～4μF

，低壓聚酯電容器額定電壓為63～630V聚苯乙烯電容器適用于對穩(wěn)定性和損耗要求較高的電路容量范圍為10pF～1μF，額定電壓為100V～30kV（2）無極性電容器的認識②薄膜電容器聚丙烯電容器用于要求較高的電路容量范圍為1000pF～10μF，額定電壓為63V～2kV（2）無極性電容器的認識③陶瓷電容器廣泛用于電子電路容量范圍為1pF～0.1μF，低壓陶瓷電容器額定電壓為63～630V（2）無極性電容器的認識④云母電容器廣泛用于電子、電力和通訊設(shè)備的儀器儀表中容量范圍為10pF～0.5μF，額定電壓為100V～7kV（2）無極性電容器的認識⑤玻璃釉電容器適用于半導體電路和小型電子儀器中的交、直流電路或脈沖電路容量范圍為10pF～0.1μF，額定電壓為63～500V2.認識可變電容器可變電容器是容量可以改變的電容器。①微調(diào)電容器陶瓷微調(diào)電容器薄膜微調(diào)電容器拉線微調(diào)電容器在各種調(diào)諧及振蕩電路中作為補償電容器或校正電容器使用2.認識可變電容器②可調(diào)電容器用于無線電接收電路中作調(diào)諧電容器課堂小結(jié)

電容器是兩個被絕緣介質(zhì)隔開而又互相靠近的導體組成的。電容器能夠儲存電荷，表示電容器儲存電荷能力的物理量稱為電容。其公式為C等于Q除以U，平行板電容器是最簡單的電容器。

其電容量由電容器的結(jié)構(gòu)決定。其表達式為C等于εS除以d。另外，我們還講到了一些電容器的分類。1.固定電容器（1）有極性電容器（2）無極性電容器2.

可變電容器微調(diào)電容器、可調(diào)電容器同學們，你做好學習本門課程的準備了嗎？請關(guān)注教學平臺參與討論!提高安全意識?加強安全學習電工基礎(chǔ)系列課程《電工技術(shù)基礎(chǔ)與技能》第十四講

電容器的串并聯(lián)目錄CONTENTS課堂目標重點突破03課堂引入01課堂小結(jié)04內(nèi)容講解02學習本節(jié)課要具備的知識：

①見過生活中的電容器；

②知道電容器的基本外形特點。本節(jié)課學習的主要內(nèi)容為：

①電容的串聯(lián)相關(guān)計算與應用；

②電容的并聯(lián)相關(guān)計算與應用；本節(jié)課的重點是：電容串并聯(lián)的理解和正確計算。學完本節(jié)課，同學們要能達到：

①能夠正確說出電容串、并聯(lián)的基本關(guān)系式，并進行簡單計算；

②能夠說明電容串并聯(lián)的應用意義。接下來，讓我們一起來學習電容串、并聯(lián)電路。

①什么是電容串、并聯(lián)電路？

②電容串、并聯(lián)電路有什么特點？

③電容串、并聯(lián)電路有哪些應用呢？首先我們來看電容串聯(lián)電路。（一）電容串聯(lián)電路

電容串聯(lián)電路是將兩個或兩個以上的電容器首尾依次連接，中間無分支的電路。如圖所示，是三個電容器串聯(lián)的實驗電路。下面我們來分析電容串聯(lián)電路的特點。電容特點U

U1

U2

U3Q Q Q Q1

1

1

1C C1 C2 C3即:電容串聯(lián)電路的等效電容的倒數(shù)等于各分電容的倒數(shù)之和。當有n個等值電容串聯(lián)時，其等效電容為C

C0n（一）電容串聯(lián)電路

電容串聯(lián)電路是將兩個或兩個以上的電容器首尾依次連接，中間無分支的電路。如圖所示，是三個電容器串聯(lián)的實驗電路。下面我們來分析電容串聯(lián)電路的特點。電壓分配Q=Q1=Q2=Q3C1U1=C2U2=C3U3即:電容串聯(lián)電路中各電阻器兩端的電壓與電容量成反比。提示電容器串聯(lián)后，耐壓增大。因此，當一只電容器的額定工作電壓值太小不能滿足需要時，除選用額定工作電壓值高的電容器外，還可以采用電容串聯(lián)的方式來獲得較高的額定工作電壓。

最后，來分析電容并聯(lián)電路的電容特點。等效電路電容特點Q

Q1

Q2

Q3U U U UC=C1+C2+C3電容并聯(lián)后的等效電容量等于各個電容器的電容量之和。當n個等值電容并聯(lián)時，其等效電容為C=nC0現(xiàn)在我們一起來分析例題。

提示電容串聯(lián)電路的電容特點與電阻并聯(lián)電路的電阻特點類似，實際應用中要加以區(qū)別。【例1】有兩個電容器，C1=200pF，C2=300pF，求串聯(lián)后的等效電容。【分析】根據(jù)電容串聯(lián)電路的電容特點，就可直接求出等效電容。解：

串聯(lián)后的等效電容為200

300

200

300

pF

120pFC1

C2C＝

C1C2【例2】有兩只電容器，其中一只C1=10μF，耐壓400V，另一只C2=20μF，耐壓500V。求：（1）它們串聯(lián)使用時的等效電容量；（2）兩電容器串聯(lián)后接到電壓為800V的電源上，電路能否正常工作？【分析】電路能否正常工作，需求電容串聯(lián)后能承受的最大電壓是否超過電源電壓。若超過電源電壓，電容串聯(lián)電路是安全可靠的，否則會發(fā)生危險。

10

20

F

6.67

FC1

C2 10

20C1C2解：（1）串聯(lián)使用的總電容

C

（2）電容C1能儲存的最大電量

Q1=C1U1=10×10

6×400C=4000×10

6C電容C2能儲存的最大電量Q2=C2U2=20×10

6×500C=10000×10

6C電容器串聯(lián)后能儲存的最大電量Q=Q1=4000×10

6C電路能承受的最大電壓Q 4000

10

6U

V

600V<800VC 6.67

10

6因此，電路不能正常工作。【例3】有兩個電容器并聯(lián)，已知C1=22μF，耐壓為500V，C2=47μF，耐壓為400V，求并聯(lián)后的等效電容及耐壓。【分析】本題可以根據(jù)電容并聯(lián)電路的特點求解。解：

并聯(lián)后的等效電容C=C1+C2=22μF+47μF=69μF并聯(lián)后的耐壓U=400V提示電容器并聯(lián)電路中，每個電容器均承受外加電壓，因此每個電容器的耐壓均應大于外加電壓。如果一個電容器被擊穿，整個并聯(lián)電路被短路，會對電路造成危害。所以，等效電容的耐壓值為并聯(lián)電路中耐壓最小的電容的耐壓值。【例3】有兩個電容器并聯(lián)，已知C1=22μF，耐壓為500V，C2=47μF，耐壓為400V，求并聯(lián)后的等效電容及耐壓。【分析】本題可以根據(jù)電容并聯(lián)電路的特點求解。解：

并聯(lián)后的等效電容C=C1+C2=22μF+47μF=69μF并聯(lián)后的耐壓U=400V提示電容器并聯(lián)電路中，每個電容器均承受外加電壓，因此每個電容器的耐壓均應大于外加電壓。如果一個電容器被擊穿，整個并聯(lián)電路被短路，會對電路造成危害。所以，等效電容的耐壓值為并聯(lián)電路中耐壓最小的電容的耐壓值。

對于電容串聯(lián)。

我們分析了電容串聯(lián)電路的特點。知道了電容串聯(lián)電路的應用。電容串聯(lián)電路。是指兩個或兩個以上電容器依次連接的電路。電容串聯(lián)電路的特點是1.電量相等。2.總電壓等于各分電壓之和。3.

總電容的倒數(shù)等于各分電容的倒數(shù)之和。4.

他們的電壓分配關(guān)系與電容量成反比。我們可以應用電容串聯(lián)的方式獲得較高的工作電壓。

對于電容并聯(lián)。

我們分析了電容并聯(lián)電路的特點。知道了電容并聯(lián)電路的工程應用。電容并聯(lián)電路是將兩個或兩個以上的電容器并接在電路的兩點之間。電容并聯(lián)電路的特點是：1.

總電量等于各分電量之和。2.

電壓相等。3.

總電容等于各分電容之和。在工程上采用電容并聯(lián)的方式，可以獲得較大的電容量。同學們，你做好學習本門課程的準備了嗎？請關(guān)注教學平臺參與討論!提高安全意識?加強安全學習電工基礎(chǔ)系列課程《電工技術(shù)基礎(chǔ)與技能》第十五講

電容器充放電及其應用目錄CONTENTS課堂目標重點突破03課堂引入01課堂小結(jié)04內(nèi)容講解02學習本節(jié)課要具備的知識：

①見過生活中的電容器；

②知道電容器的基本外形特點。本節(jié)課學習的主要內(nèi)容為：

①電容的電場能；

②電容器的充放電及應用；本節(jié)課的重點是：電容器的充放電與應用。學完本節(jié)課，同學們要能達到：

①能正確描述電容器充放電過程；

②能夠敘述電容器充放電的應用領(lǐng)域。接下來，讓我們一起來學習電容器的充放電。

電容器的充電與放電就是電容器儲存電荷與釋放電荷的過程。

我們先來觀察電容器的充電和放電過程。

如圖所示，是電容器充放電的實驗電路。電路中，C是一個電容量很大的未充電的電容器。E是電源內(nèi)阻，可以忽略的電源。

現(xiàn)在我們來觀察電路的充電過程，當開關(guān)S合上位置一時，電源向電容器充電。隨著電容器極板上電荷量的增加，電容器兩端的電壓逐漸增大。當電容器兩端的電壓與電源電壓相等時，充電過程結(jié)束。在這個過程中，充電電流逐漸減小，燈泡由亮變暗。電容器充電的過程是按指數(shù)規(guī)律變化的。

現(xiàn)在我們來看電容器的放電過程，當開關(guān)S合上位置二時，電容器放電。電容器兩端電壓與放電電流逐漸減小，當電容器兩端電壓為零時，放電過程結(jié)束。電容器的放電過程是按指數(shù)規(guī)律變化的。通過觀察電容器的充電和放電過程，我們發(fā)現(xiàn)電容器具有以下特點。

（一）電容器是一種儲能元件，電容器的充電過程就是極板上電荷不斷積累的過程。當充滿電荷時，相當于一個等效電源。放電時，隨著過程的進行，它所儲存的電場能量釋放出來，即電容器本身只與電源進行能量交換，而不消耗電能。因此，電容器是一種儲能元件。

（二）電容器能夠隔直流通交流。當電容器接通直流電源時，僅僅在剛接通瞬間發(fā)生充電過程。充電結(jié)束后，電路處于開路狀態(tài)，即隔直流。

當電容器接通交流電源時，由于交流電流的大小和方向不斷交替變化，使電容器反復進行充電和放電，電路中就出現(xiàn)連續(xù)的交流電流，即通交流。電容器的電場能電容器充電時所儲存的電場能為2 2CW

1QU

1CU

2WC——電容器中的電場能，單位是JC——電容器的電容，單位是FU——電容器兩極板間的電壓，單位是V

【例】一個電容為1

000μF的電容器接到220kV高壓電路中，電容器中存儲了多少電場能？【分析】U=220kV=2.2×105V，C=1000μF=1×10?3F。解：

電容器中存儲的電場能為2 21 15

2

72

3C CW

CU

1

10

(2.2

10)J

2.42

10

J提示選用大容量電容器（1000μF），在220kV高壓充電獲得的電場能也只有2.42×107J，相當于6.72kW·h電能，這表明電容器只能儲存少量電能課堂小結(jié)

這一講，我們學習了電容器的充放電過程、電容器的電場能、電容器的應用。電容器的充放電過程就是儲存電荷與釋放電荷的過程。

從這個過程里面我們可以發(fā)現(xiàn)，電容器是一種儲能元件。

它能夠隔直流、通交流。

電容器儲存的電場能等于1/2C。

電容器廣泛應用于電子電路和電力系統(tǒng)中。同學們，你做好學習本門課程的準備了嗎？請關(guān)注教學平臺參與討論!提高安全意識?加強安全學習電工基礎(chǔ)系列課程《電工技術(shù)基礎(chǔ)與技能》第十六講

磁場及其基本物理量目錄CONTENTS課堂目標重點突破03課堂引入01課堂小結(jié)04內(nèi)容講解02學習本節(jié)課要具備的知識：

①見過生活中的磁現(xiàn)象；

②知道一些磁的性質(zhì)。本節(jié)課學習的主要內(nèi)容為：

①磁場的基本物理量；

②磁場各物理量之間的關(guān)系。本節(jié)課的重點是：磁場各物理量之間的關(guān)系學完本節(jié)課，同學們要能達到：

①能正確描述磁場中物理量的概念；

②能通過表達式表示磁場中各物理量之間的關(guān)系。一、磁感應強度定量描述磁場中各點的強弱和方向的物理量單位是TB是矢量，方向：該點的磁場方向勻強磁場：在磁場中，磁感應強度的大小和方向都相同的區(qū)域二、磁通定量描述磁場在一定面積的分布情況的物理量通過與磁場方向垂直的某一面積上的磁感線的總數(shù)，稱為通過該面積的磁通量，簡稱磁通，用Φ

表示，單位為Wb在勻強磁場中，有一個與磁場方向垂直的平面，平面的面積為A，則磁通與磁感應強度的關(guān)系為：Φ=B

AB可看做通過單位面積的磁通，也稱磁通密度三、磁導率磁導率是用來表示媒介質(zhì)導磁性能的物理量，用μ表示，單位為H/m真空中的磁導率是一個常數(shù)，μ0=4

×10

7H/m任一物質(zhì)的磁導率μ與真空磁導率μ0的比值稱為相對磁導率，用μ表示，即r0

r做一做現(xiàn)有一堆混放在一起的墊片和接線端子，你能快速地將它們分開嗎？四、磁場強度為方便計算，引入磁場強度來表示磁場的性質(zhì)，用字母H表示磁場中某點的磁場強度等于該點的磁感應強度與媒介質(zhì)磁導率的比值，即磁場強度的單位為A/m提示磁場強度是為方便計算引入的計算輔助量。磁場強度是矢量，均勻媒介質(zhì)中，它的方向與磁感應強度的方向一致。

H

B或B=

μH課堂小結(jié)

這一講，我們學習了磁感應強度、磁通、磁導率和磁場強度，它們都是用來定量描述磁場的物理量。

磁感應強度是定量描述磁場中各點的強弱和方向的物理量。

磁通是定量描述磁場在一定面積的分布情況的物理量。

在勻強磁場中，他們的關(guān)系是？

Φ=B

A。

磁導率是表示媒介質(zhì)導磁性能的物理量。

磁場強度是為方便計算引入的計算輔助量，它反映的是磁場的性質(zhì)。

磁感應強度、磁導率和磁場強度的關(guān)系為：B=

μH同學們，你做好學習本門課程的準備了嗎？請關(guān)注教學平臺參與討論!提高安全意識?加強安全學習電工基礎(chǔ)系列課程《電工技術(shù)基礎(chǔ)與技能》第十七講

磁場對載流體的作用目錄CONTENTS課堂目標重點突破03課堂引入01課堂小結(jié)04內(nèi)容講解02學習本節(jié)課要具備的知識：

①知道磁場、載流體的概念；

②知道電動機。本節(jié)課學習的主要內(nèi)容為：

①電磁力大小；

②電磁力方向判斷；

③左手定則。

④磁場對通電矩形線圈的作用本節(jié)課的重點是：電磁力在均勻磁場中的大小、磁場對通電矩形線圈的作用。學完本節(jié)課，同學們要能達到：

①能夠通過左手定則判斷電磁力的方向

②會計算磁場對通電直導體的作用力大小；

③會計算磁場對通電矩形線圈的轉(zhuǎn)距。

在野外，我們看到高壓輸電線之間總是保持一定的距離，這是為什么呢？

在現(xiàn)代生產(chǎn)車間，電動機是動力系統(tǒng)的重要設(shè)備。那么，電動機是如何實現(xiàn)電能與機械能之間的相互轉(zhuǎn)換的呢？

原來這一切都與磁場對電流的作用有關(guān)。

那么，磁場對電流的作用力的大小與哪些因素有關(guān)呢？

磁場對電流的作用力方向又是如何判斷的呢？

一、磁場對通電直導體的作用通電導體在磁場中所受的作用力稱為電磁力，也稱安培力在勻強磁場中，當通電導體與磁場方向垂直時，電磁力的大小與導體中電流大小成正比，與導體在磁場中的有效長度及載流導體所在的磁感應強度成正比F=BILF——導體受到的電磁力，單位是NB——勻強磁場的磁感應強度，單位是TI——導體中的電流，單位是AL——導體在磁場中的有效長度，單位是m

當導體和磁感線方向成α時，電磁力的大小為F=BILsinα提示當導體與磁感線方向平行放置時，導體受到的電磁力為零；當導體與磁感線方向垂直放置時，導體受到的電磁力最大。伸出左手，讓大拇指與四指在同一平面內(nèi)，大拇指與四指垂直，讓磁感線垂直穿過手心，四指指向電流方向，那么，大拇指所指的方向，就是磁場對通電導體的作用力方向通電導體在磁場中受到的電磁力的方向，可以用左手定則來判斷二、磁場對通電矩形線圈的作用線圈的力偶矩，即轉(zhuǎn)矩的大小為M＝BIAcosαM――線圈的力偶矩（轉(zhuǎn)矩），單位是N·m；B――勻強磁場的磁感應強度，單位是T；I――通過線圈的電流，單位是A；A――線圈在磁場中的面積，單位是m2；α――線圈平面與磁感線的夾角提示當線圈平面與磁感線平行時，線圈的轉(zhuǎn)矩最大；當線圈平面與磁感線垂直時，線圈的轉(zhuǎn)矩為零。

如圖所示，是工程上常用的直流電動機，它就是根據(jù)磁場對通電線圈的作用原理制成的。常用的直流電流表、直流電壓表、萬用表等磁電系儀表也是利用磁場對通電線圈的作用原理制成的。課堂小結(jié)

我們分析了磁場對通電直導體的作用，分析了磁場對通電矩形線圈的作用。磁場對通電直導體的作用力的大小，F(xiàn)=BILsinα，方向可以用左手定則判斷。磁場對通電矩形線圈的轉(zhuǎn)距M=BIScosα。同學們，你做好學習本門課程的準備了嗎？請關(guān)注教學平臺參與討論!提高安全意識?加強安全學習電工基礎(chǔ)系列課程《電工技術(shù)基礎(chǔ)與技能》第十八講

電磁感應目錄CONTENTS課堂目標重點突破03課堂引入01課堂小結(jié)04內(nèi)容講解02學習本節(jié)課要具備的知識：

①知道用電器工作需要形成電路；

②熟悉某些小型電路。本節(jié)課學習的主要內(nèi)容為：

①法拉第電磁感應定律；

②右手定則。本節(jié)課的重點是：法拉第電磁感應定律及右手定則的用法學完本節(jié)課，同學們要能達到：

①能正確描述電磁感應定律；

②會用右手定則判斷感應電動勢方向。

1820年奧斯特發(fā)現(xiàn)了電流的磁效應以后，人們很自然的想到，既然電流能夠產(chǎn)生磁場，那么磁場能否產(chǎn)生電流呢？

科學家進行了不懈的探索。

直到1831年，法拉第終于發(fā)現(xiàn)了電磁感應現(xiàn)象。奧斯特法拉第一、電磁感應現(xiàn)象我們通過實驗現(xiàn)象發(fā)現(xiàn)

不論是閉合回路的一部分導體做切割磁感線運動，還是閉合回路中的磁場發(fā)生變化，穿過線圈的磁通都發(fā)生變化。不論用什么方法，只要穿過閉合回路的磁通發(fā)生變化，閉合回路就有電流產(chǎn)生。

從上面的電磁感應現(xiàn)象我們可以看出，不論是閉合回路的一部分導體做切割磁感線運動，還是閉合回路中的磁場發(fā)生變化，穿過線圈的磁通都發(fā)生變化。

因此，不論用什么方法，只要穿過閉合回路的磁通發(fā)生變化，閉合回路就會有電流產(chǎn)生。

這種利用磁場產(chǎn)生電流的現(xiàn)象稱為電磁感應現(xiàn)象，利用電磁感應的方法產(chǎn)生的電流稱為感應電流。

在閉合回路中，既然有感應電流，那么必然會有感應電動勢。

在電磁感應現(xiàn)象中產(chǎn)生的電動勢稱為感應電動勢。二、電磁感應定律在電磁感應現(xiàn)象中產(chǎn)生的電動勢稱為感應電動勢感應電動勢的大小與磁通變化的快慢有關(guān)。磁通變化的快慢稱為磁通的變化率，即單位時間內(nèi)磁通的變化量法拉第電磁感應定律電路中感應電動勢的大小，與穿過這一電路的磁通的變化率成正比e

Φ

t如果線圈的匝數(shù)有N匝，那么，線圈的感應電動勢為e——線圈在Δt時間內(nèi)產(chǎn)生的感應電動勢，單位是V；ΔΦ——線圈在Δt時間內(nèi)磁通的變化量，單位是Wb；Δt——磁通變化所需要的時間，單位是s；N——線圈的匝數(shù)

te

N

Φ當閉合回路的一部分導體做切割磁感線運動時，如果導體的運動方向與磁場方向的夾角是

，那么，導體產(chǎn)生的感應電動勢e=BLvsinαe——導體產(chǎn)生的感應電動勢，單位是V；B——磁感應強度，單位是T；L——導體做切割磁感線運動的有效長度，單位是m；v

——導線的運動速度，單位是m/s；α——導體的運動方向與磁場方向的夾角閉合回路的一部分導體做切割磁感線運動時，感應電流（感應電動勢）的方向可以用右手定則判定伸出右手，讓大拇指與四指在同一平面內(nèi)，大拇指與四指垂直，讓磁感線垂直穿過手心，大拇指指向?qū)w運動方向，那么，四指所指的方向，就是感應電流的方向三、右手定則課堂小結(jié)這一講我們學習了電磁感應現(xiàn)象、電磁感應定律和右手定則。

利用磁場產(chǎn)生電流的現(xiàn)象稱為電磁感應現(xiàn)象。

在電磁感應中產(chǎn)生的電流稱為感應電流，產(chǎn)生的電動勢稱為感應電動勢。感應電動勢的大小e=Δ?/ΔT

當閉合回路的部分導體做切割磁感線運動時，產(chǎn)生的感應電動勢e=BLVsinα右手定則是用來判定部分導體做切割磁感線運動時的感應電流的方向。同學們，你做好學習本門課程的準備了嗎？請關(guān)注教學平臺參與討論!提高安全意識?加強安全學習電工基礎(chǔ)系列課程《電工技術(shù)基礎(chǔ)與技能》第十九講

自感與互感目錄CONTENTS課堂目標重點突破03課堂引入01課堂小結(jié)04內(nèi)容講解02學習本節(jié)課要具備的知識：

①已掌握電磁感應定律；

②熟悉生活中的某些自感互感現(xiàn)象。本節(jié)課學習的主要內(nèi)容為：

①自感、自感系數(shù)和磁場能；

②互感現(xiàn)象及同名端。本節(jié)課的重點是：準確描述自感互感的原理及應用學完本節(jié)課，同學們要能達到：

①能準確描述自感互感的原理及應用；

②會判定互感同名端。

我們先來觀察兩個實驗現(xiàn)象，實驗1：如圖所示，電路中當開關(guān)S,閉合瞬間，我們看到與電阻R串聯(lián)的燈泡HL2立刻發(fā)光，而與電感線圈串聯(lián)的燈泡HL1逐漸變亮，這是為什么呢？

同時我們再來觀察另一個電路，如圖所示，當開關(guān)S斷開瞬間，燈泡不是立即熄滅，而是發(fā)出很強的光，然后再慢慢熄滅。實驗2：手機耳機線與螺線管L1兩端相連接，發(fā)送音頻信號給線圈L1，螺線管L2與一個有源揚聲器相連。此時手機播放音樂并插上耳機的一端，L1靠近L2的時候可逐漸聽到揚聲器有音樂放出，音樂聲音大小隨著線圈的靠近逐漸增大，隨著線圈遠離而逐漸減小。這又是什么原因呢？對于實驗1.

當開關(guān)S閉合瞬間，通過線圈的電流逐漸增大，穿過線圈的磁通也隨之增加，線圈中必然產(chǎn)生感應電動勢，這個感應電動勢將阻礙線圈中電流的增大，從而使通過燈泡HL1的電流只能逐漸增大，HL1只能逐漸變亮。

而當S斷開瞬間，通過線圈的電流突然減少，穿過線圈的磁通也隨之減少，在線圈中產(chǎn)生與原電流方向相同的感應電動勢。此時，由于電源已經(jīng)斷開，但線圈L與燈泡HL組成閉合電路，在這個電路中有感應電流流過，所以燈泡不會立即熄滅。

這種由于線圈本身電流發(fā)生變化而產(chǎn)生電磁感應的現(xiàn)象稱為自感現(xiàn)象，在自感現(xiàn)象中產(chǎn)生的感應電動勢稱為自感電動勢。對于實驗2.

手機發(fā)送音頻信號（變化的電流）給線圈1，線圈2靠近的時候會因為互感現(xiàn)象產(chǎn)生感應電流，電流經(jīng)過揚聲器放大，進而在揚聲器播放音樂。

這種由于一個線圈的電流變化導致另一個線圈產(chǎn)生感應電動勢的現(xiàn)象稱為互感現(xiàn)象。在互感現(xiàn)象中產(chǎn)生的感應電動勢稱為互感電動勢。

自感和互感現(xiàn)象在各種電子技術(shù)和電氣設(shè)備中有著廣泛的應用。(一）自感應用

如圖a所示的實際電路就是由電感線圈和電容器組成的濾波電路。

如圖B所示，是日光燈的鎮(zhèn)流器，它就是利用自感現(xiàn)象獲得點燃燈管所需要的高壓。

自感現(xiàn)象也有不利的一面，在自感系數(shù)較大且電流很強的電路中。在開關(guān)閉合瞬間，由于自感的作用容易產(chǎn)生電弧，不僅會危及設(shè)備的安全也可能會危及工作人員的安全，因此切斷這類電路需要用特制的安全開關(guān)，如圖C所示，就是帶有完善滅弧裝置的高壓斷路器。

自感電動勢的大小與其他電動勢一樣，多與磁通變化的快慢有關(guān)。線圈的磁場是由電流產(chǎn)生，所以穿過線圈磁通變化的快慢與電流的變化快慢有關(guān)。

對于同一個線圈來說，電流變化越快，它的磁通變化也就越快，線圈中產(chǎn)生的自感電動勢就越大；電流變化越慢，產(chǎn)生的自感電動勢就越小。我們用自感系數(shù)來表示線圈的這種特性，簡稱電感，用字母L表示。

電感的單位是亨利，常用單位有毫亨、微亨。

線圈的電感是由線圈本身的特性決定的，它與線圈的尺寸、匝數(shù)和媒介質(zhì)的磁導率有關(guān)，而與線圈中有無電流及電流的大小無關(guān)。線圈的橫極面積越大，線圈的匝數(shù)越多，它的電感就越大。有鐵芯線圈的電感比空心線圈要大得多。工程上常在線圈中放置鐵芯或磁芯來獲得較大的電感。

與電容器相似，電感線圈也是一個儲能元件，線圈的電感反映了線圈儲存磁場能量的能力。

理論和實驗證明，線圈中儲存的磁場能量與通過線圈的電流的平方成正比，與線圈的電感成正比，用公式表示為Wl等于1/2L*L。

磁場能量和電場能量在電路中的轉(zhuǎn)化都是可逆的，線圈和電容器一樣都是儲能元件而不是耗能以元件。磁場能量的計算公式在形式上與電場能量的計算公式也是相似的。（二）互感應用

常見的電力變壓器、電源變壓器、電流互感器、電壓互感器等都是利用互感原理工作的。

當然，互感現(xiàn)象也有不利的一面。

在電子技術(shù)中，若線圈位置放置不當，各個線圈之間可能會因為互感而產(chǎn)生互相干擾的現(xiàn)象，因此需要利用磁屏蔽灶進行磁屏蔽。

在工程上，由對兩個或兩個以上的電磁耦合線圈，常常需要知道互感電動勢的極性。互感線圈由于電流變化而產(chǎn)生的自感電動勢的極性和互感電動勢的極性始終保持一致的端點稱為同名端，反之稱為異名端。在電路中，同名端一般加點號加以表示，如圖所示。

如果沒有標注同名端，我們可以根據(jù)下列方法來判斷。

一是根據(jù)線圈的繞向判定。

如圖所示，線圈L1通有電流，并且電流隨著時間而增加。由于磁通的變化，線圈L1中要產(chǎn)生自感電動勢，線圈L2中要產(chǎn)生互感電動勢。以磁通作為參考方向，根據(jù)安培定則我們可以判斷。AOE產(chǎn)生的自感電動勢極性，A端點為正極性點。B端點為負極性點。L2產(chǎn)生的互感電動勢C端點為正極性點，D端點為負極性點。由此我們可以判斷A與C,B與D點極性相同。

同樣道理，當電流I減小時，A與C,B與D的極性仍然相同。

因此，無論電流從哪一端流入，線圈大小變化如何，A與C,B與D端的極性都保持一致即線圈繞向一致的A與C,B與D端為同名端。如果線圈的繞線未知，我們可以用實驗法來判斷。

如圖所示。當開關(guān)S閉合時，電流從線圈的端點1流入，且電流隨時間增加而增大，若此時電流表的指針向正方向偏轉(zhuǎn)，說明1與3為同名端，否則1與3是異名端。課堂小結(jié)

這一講我們學習了自感現(xiàn)象、自感系數(shù)和磁場能。同時詳細介紹了互感現(xiàn)象和同名端的概念。

由于線圈本身電流發(fā)生變化而產(chǎn)生電磁感應的現(xiàn)象稱為自感現(xiàn)象，自感現(xiàn)象中產(chǎn)生的電動勢稱為自感電動勢。自感系數(shù)簡稱電感，用字母L表示。線圈儲存的磁場能Wl等于1/2L*L。

互感現(xiàn)象是由于一個線圈的變化引起另一個線圈產(chǎn)生電動勢的現(xiàn)象。互感現(xiàn)象產(chǎn)生的電動勢稱為互感電動勢。

同名端是由于線圈電流變化引起的自感電動勢的極性與互感電動勢