电工基础教案

第一章直流电路

第一节直流电路的基本概念

一、电路的组成：由电源、负载、开关和导线等按照一定的方式连接起来的闭合回路，称为电路。

E

1、电源：在电路中提供电能的，如干电池，蓄电池，交直流发电机等。

2、负载（用电器）：消耗能量的设备，如电灯、电炉和电动机等。

3、开关：用来实现对电路进行控制和保护作用等。如：刀闸开关、熔断器等。

4、导线；用来联接电路的，为电路提供通路的。在电路中起输送电能的作用。常用铜、铝等材料制作。

二、电流

1、电流：导体中自由电子在电场力的作用下作定向移动，形成电流。

2、方向：通常，我们把正电荷定向移动的方向定为电流的方向，而电子移动的方向和电流的方向正好相反。

3、电流的大小：在数值上等于单位时间内通过导体横截面的电量的多少。用符号I 表示

I = Q / t

式中 I ——电流（A）；

Q ——电荷量（C）；

t ——时间（s）。

4、电流的测量：常用电流表。

注意：a、量称 b、极性 c、与被测电路串连。

例一、P4 如果3 s 内通过导体横截面的电量是12 C ，求通过导体的电流是多少？如果通过导体的电流是0.3 A，那么3s 内将有多少电量通过导体截面？

解：公式 I=Q / t

三、电位、电压、电动势

1、电位（V）：

1）、电位：把正电荷在某点具有的能量，称为该点的电位。

正电荷从高电位流向低电位；负电荷恰好相反2）、参考点：通常将大地作为参考点，且电位为零。

3）、电位的正负：正电位——某点电位高于参考点的电位。

负电位——与正电位相反。

4）、不同的参考点，电位不同，即电位的大小与参考点有关。

例：P6 求：V A，V B， V C

A 3V

B 6V

C A 3V B 6v C

2、电压

1)、电压（U）：电路中某两点的电位差，叫做该两点间的电压。

2）、方向：由高点位指向低电位。

3）、单位：伏特（V）

4）、测量：电压表

注意：a、并列在被测电路中 b、极性 c、量称

3、电动势（E）

1）、电动势：电源正负极间存在电位差，导线中便存在着电场，自由电子在电场力的作用下，沿导线由负极移向正极，而电源力（非电场力）再把负电荷由正极送到负极，因而做功W’。

电动势E=W’/q q ——电荷量（C）

2）、方向：由电源的负极经由内电路指向电源的正极。

四、电阻

1、电阻（R）：导体中的自由电子在运动过程中，自由电子间的碰撞及自由电子与原子间的碰撞，阻碍了电子的移动，称其为电阻。

2、单位：欧姆（Ω）、KΩ、MΩ

3、导体的电阻：R =ρL/S ρ——导体的材料（Ω.M）；

L——导体的长度（M）；

S ——导体的界面（M2）。

例2 P12

第二节欧姆定律

一、部分电路的欧姆定律

部分电路：电路中的一部分，叫做部分电路。 I R

U=RI I=U/R

例 P14

二、全电路欧姆定律

E

全电路：由内电路和外电路组成的闭合回路的整体。

全电路欧姆定律：I = E / (R+r)

U= E - I r

注意两种特殊状态：1、开路 2、短路

第三节电阻的串联、并联和混联

一、电阻的串联

1、串联：各个电阻首尾相联，称为电阻的串联。

R1 R2

2、特点：1）、电流：相等。

2）、总电压：等于各个电阻上分电压之和。

3）、总电阻：等于各分电阻之和。R= R1+ R2。

4）、每个电阻上的电压与总电压之间的关系为： U1=(R1/R )U U2=(R2/R) U

可见，每个电阻上分得的电压大小和电阻成正比。

3、应用：1）、分压器 2）、扩充电压表的量程。

例12 P23

二、电阻的并联

1、并联：各个电阻首首相联，尾尾相联。

2、特点：1）、并联支路两端电压相等

2）、总电流：等于各个支路电流之和

3）、总电阻：总电阻的倒数等于各个电阻的倒数之和 1/R= 1/R1+1/R2

4）、每一个电阻上流过的电流和电阻成反比 I1=( R/R1 )I

3、应用：1）、可获得小电阻（总电阻小于任何一个并联电阻）

2）、电压相同的负载并列使用，互不影响

3）、扩大电流表的量程

三、电阻的混联：既有串联又有并联的连接方式叫做混联。

P24

第四节电功和电功率

一、电功

1、电功（电场力做的功）：电场力把电荷从一点移到另一点，对电荷所做的功，称为电功。

2、大小： W=q u

而 q=I t

所以 W=u I t

对电阻电路 U=RI W=I2Rt=U2/Rt

其中 w——功率，焦耳J

I——电流，安培A；

u——电压，伏特V。

3、单位：国际单位焦耳（J），常用单位度（千瓦小时）

1KW.h = 3.6 X 106 J

二、电功率

1、电功率：电场力在单位时间内所做的功

2、大小： P=w/t=u i

P——电功率，瓦特w 。

3、单位：W、KW

注意：电器上通常标注的功率和电压，即为设备的额定功率和额定电压。

三、焦耳—楞次定律

电流通过导体会发热，Q=I2Rt

例17 例18

第五节电容器

一、电容器与电容

1、电容器：任意两块非常接近的金属导体（极板），中间隔以绝缘介质（空气、云母和陶瓷等），形成一个电容器。

2、电压与电量的关系： Q=CU C—电容器的电容量

C=Q/U

3、C的意义：在一定电压下，电容器储存电荷量的大小。

C的单位：法拉（F）、微法（μF），皮法（μμF）

1F=106μF=1012PF

二、电容器的种类：P36 见图

三、电容器的串联和并联

1、串联：

1）、电容器的串联：两个或两个以上的电容器依次首尾相联。

C1 C2

2）、串联的特点：a、每个电容器上的电荷量都相等，等于等效电容上的电荷量， Q1 = Q 2 = Q

b、总电压等于各个电容上的电压之和。

U=U1+U2

3）、等效电容：经过推导知：总电容的倒数等于各个电容的倒数和。1/C=1/C1+1/C2

2、电容器的并联

1）、并联：多个电容器首首相联，尾尾相联。

C1

C2

2）、特点：a、电压相等

b、总电荷量等于各电容电荷量之和，Q=Q1+Q2

c、总电容等于各个并联电容之和，C=C1+C2

第二章磁与电磁

第一节磁场的基本概念

一、磁场和磁力线

1、磁场：磁铁周围存在着一个肉眼看不见的特殊物质，这种物质称为磁场。

2、磁力线：用来描述磁场中某点磁场的大小和方向的概念。

1）、磁力线在磁铁外部总是丛N极出，S极入；在磁铁内部则相反。

2）、磁场的大小用磁力线的疏密程度表示；磁场的方向即为磁力线在该点的切线方向。

3）、磁力线是一些封闭的曲线。

二、电流的磁场

1、通电直导线的磁场

是以通电直导线为中心的一组同心圆，方向满足右手螺旋定则，

I

例：P51 学员判断

2、通电线圈的磁场

右手螺旋定则同时适合螺线管线圈，四个弯曲手指为电流的方向，大拇指方向线圈磁场的N极。

例：P51 学员判断

三、磁场的基本物理量

1、磁感应强度（B）：

1)、作用：描述磁场中各点磁场强弱和方向的物理量。

2）、大小：磁感应强度在数值上等于与磁场方向相垂直的单位长度的导体，通过单位电流时所受的作用力。

匀强磁场中： F=BLI B = F / L I

其中 B——磁感应强度，T；

L——导体的有效长度，M；

F——导体所受的作用力，N。

3）、单位：特斯拉（T）

2、磁通

磁通（Ф）：磁感应强度B 与垂直与磁场方向的面积S的乘积。

Ф=B×S

B=Ф/S

磁感应强度B（磁密）：单位面积上磁力线条数。

3、磁场强度（H）：用来确定磁场和电流间关系的物理量。

大小：H=IN/L

1）、磁导率：表示磁场中媒介质的导磁性能的物理量。

2）、真空的磁导率为ц0=4π×10-7亨利/米（H/M）

3）、相对磁导率：任一媒介质磁导率ц与真空磁导率ц0的比值。

цr=ц/ц0

4）、磁感应强度B与磁场强度H的关系

B=цH

第二节铁磁物质的磁化和分类（省略）媒介质的分类：根据цr的大小分为铁磁性物质和非铁磁性物质。

非铁磁性物质：如空气、木材等。

铁磁性物质：如铸铁、硅钢片等，可用来制作所有电磁设备铁芯。

1）、磁场强度（H）：表示磁场性质的物理量。大小为磁场中某点的磁感应强度（B）与媒介质的磁导率（ц）的比值。