电工技术基础与技能教案全套-完整版

电工技术基础与技能教案 第一节电路一、电路的组成 1电路：由电源、用电器、导线和开关等组成的闭合回路。2电路的组成：电源、用电器、导线、开关（画图讲解）。(1) 电源：把其他形式的能转化为电能的装置。如：干电池、蓄电池等。(2) 用电器：把电能转变成其他形式能量的装置，常称为电源负载。如电灯等。(3) 导线：连接电源与用电器的金属线。作用：把电源产生的电能输送到用电器。(4) 开关：起到把用电器与电源接通或断开的作用。二、电路的状态（画图说明）1通路（闭路）：电路各部分连接成闭合回路，有电流通过。2开路（断路）：电路断开，电路中无电流通过。3短路（捷路）：电源两端的导线直接相连。短路时电流很大，会损坏电源和导线，应尽量避免。三、电路图1电路图：用规定的图形符号表示电路连接情况的图。2几种常用的标准图形符号。第二节电流一、电流的形成1电流：电荷的定向移动形成电流。（提问）2在导体中形成电流的条件(1) 要有自由电荷。(2) 必须使导体两端保持一定的电压（电位差）。二、电流1电流的大小等于通过导体横截面的电荷量与通过这些电荷量所用时间的比值。I = 2单位：1A = 1C/s；1mA = 10-3 A；1mA = 10-6A3电流的方向实际方向规定：正电荷定向移动的方向为电流的方向。提问：金属导体、电解液中的电流方向如何？参考方向：任意假定。4直流电：电流方向和强弱都不随时间而改变的电流。（画图说明）第三节电阻一、电阻1导体对电流所呈现出的阻碍作用。不仅金属导体有电阻，其他物体也有电阻。2导体电阻是由它本身的物理条件决定的。例：金属导体，它的电阻由它的长短、粗细、材料的性质和温度决定。3电阻定律：在保持温度不变的条件下，导体的电阻跟导体的长度成正比，跟导体的横截面积成反比，并与导体的材料性质有关。R = r 式中：r 导体的电阻率。它与导体的几何形状无关，而与导体材料的性质和导体所处的条件有关（如温度）。单位：R欧姆（）；l米（m）；S平方米（m2）；r欧米（Wm）。4(1) 阅读P6表1-1，得出结论。(2) 结论：电阻率的大小反映材料导电性能的好坏，电阻率愈大，导电性能愈差。导体：r 10-6 Wm绝缘体：r 107 Wm半导体：10-6 Wm r 107 Wm(3) 举例说明不同导电性能的物质用途不同。二、电阻与温度的关系1温度对导体电阻的影响：(1) 温度升高，自由电子移动受到的阻碍增加；(2) 温度升高，使物质中带电质点数目增多，更易导电。随着温度的升高，导体的电阻是增大还是减小，看哪一种因素的作用占主要地位。2一般金属导体，温度升高，其电阻增大。少数合金电阻，几乎不受温度影响，用于制造标准电阻器。超导现象：在极低温（接近于热力学零度）状态下，有些金属（一些合金和金属的化合物）电阻突然变为零，这种现象叫超导现象。3电阻的温度系数：温度每升高1C时，电阻所变动的数值与原来电阻值的比。若温度为t1时，导体电阻为R1，温度为t2时，导体电阻为R2，则a = 即R2 = R1 1 + a ( t2 - t1 ) 例1：一漆包线（铜线）绕成的线圈，15C时阻值为20 W，问30C时此线圈的阻值R为多少？例2：习题（电工基础第2版周绍敏主编）4.计算题(3)。 第四节欧姆定律一、欧姆定律1内容：导体中的电流与它两端的电压成正比，与它的电阻成反比。I = 2单位：U伏特（V）；I安培（A）；R欧姆（W）。注：(1) R、U、I须属于同一段电路；(2) 虽R = ，但绝不能认为R是由U、I决定的；(3) 适用条件：适用于金属或电解液。例3：给一导体通电，当电压为20 V时，电流为0.2 A，问电压为30 V时，电流为多大？电流增至1.2 A时，导体两端的电压多大？当电压减为零时，导体的电阻多大？二、伏安特性曲线1定义：以电压为横坐标，电流为纵坐标，可画出电阻的UI关系曲线，叫电阻元件的伏安特性曲线。2线性电阻：电阻元件的伏安特性曲线是直线。K = ；R = = 3非线性电阻：若电阻元件的伏安特性曲线不是直线，例：二极管。课前复习电阻定律和部分电路欧姆定律。第五节电能和电功率一、电能1设导体两端电压为U，通过导体横截面的电量为q，电场力所做的功为：W = q U 而q = I t，所以W = U I t单位：W焦耳（J）；U伏特（V）；I安培（A）；t 秒（s）。1度 = = 3.6 106 J2电场力所做的功即电路所消耗的电能W = U I t。3电流做功的过程实际上是电能转化为其他形式的能的过程。二、电功率1在一段时间内，电路产生或消耗的电能与时间的比值。P = 或P = U I单位：P瓦特（W）。2额定功率、额定电压：用电器上标明的电功率和电压，叫用电器的额定功率和额定电压。若给用电器加上额定电压，它的功率就是额定功率，此时用电器正常工作。若加在它上面的电压改变，则它的实际功率也改变。例1：有一220 V / 60 W的白炽灯接在220 V的供电线路上，它消耗的功率为多大？若加在它两端的电压为110 V，它消耗的功率为多少？（不考虑温度对电阻的影响）例2：P8例题。三、焦耳定律1电流的热效应2焦耳定律：电流通过导体产生的热量，跟电流的平方、导体的电阻和通电时间成正比。Q = I2 R t3单位：Q焦耳（J）；I安培（A）；R欧姆 （W）；t秒（s）第二章 简单直流电路第一节闭合电路的欧姆定律一、电动势1电源的电动势等于电源没有接入电路时两极间的电压。用符号E表示。2单位：伏特（V）注意点：(1)电动势由电源本身决定，与外电路无关。(2）电动势的规定方向：自负极通过电源内部到正极的方向。二、闭合电路的欧姆定律1复习部分电路的欧姆定律 I = 2闭合电路欧姆定律的推导(1) 电路(2) 推导设t时间内有电荷量q通过闭合电路的横截面。电源内部，非静电力把q从负极移到正极所做的功W = E q = E I t，电流通过R和R0时电能转化为热能Q = I2 R t + I2 R0 t因为W = Q所以E I t = I2 R t + I2 R0 tE = I R + I R0或I = (3）闭合电路欧姆定律闭合电路内的电流，与电源电动势成正比，与整个电路的电阻成反比。其中，外电路上的电压降（端电压）U = I R = E - I R0内电路上的电压降U = I R0电动势等于内、外电路压降之和E = I R + I R0 = U + U例1：如上图，若电动势E = 24 V，内阻R0 = 4 W，负载电阻R = 20 W，试求：（1）电路中的电流；（2）电源的端电压；（3）负载上的电压降；（4）电源内阻上的电压降。例2：电源电动势为1.5 V，内电阻为0.12 W，外电路电阻为1.38 W，求电路中的电流和端电压。例3：电动势为3.6 V的电源，与8 W 的电阻接成闭合电路，电源两极间的电压为3.2 V，求电源的内电阻。三、端电压1电动势与外电路电阻的变化无关，但电源端电压随负载变化，随着外电阻的增加端电压增加，随着外电阻的减少端电压减小。证明：I = 当R增加时，（R + R0）增加，电流I减小，U = E - I R0 增加；同理可证，当R减小时，U也减小。2两种特例：（1）当外电路断开时，R趋向于无穷大。I = 0U = E - I R0 = E即U = E应用：可用电压表粗略地测定电源的电动势（2）当外电路短路时，R趋近于零，I = 趋向于无穷大，U趋近于零。短路时电流很大，会烧坏电源，引起火灾，决不允许将导线或电流表直接接到电源上，防止短路。应用：测量电动势和电源内阻。例4：例1（电工基础第2版周绍敏主编）。例5：有一简单闭合电路，当外电阻加倍时，通过的电流减为原来的2/3，求内阻与外阻的比值。四、电源向负载输出的功率1P电源 = I E；P负载 = I U；P内阻 = I 2 R0；U = E - I R0同乘以I ，得U I = I E - I2 R0I E = I U + I2 R0P电源 = P负载 + P内阻在何时电源的输出功率最大？设负载为纯电阻当R = R0时，Pmax = 这时称负载与电源匹配。2电源输出功率P与负载电阻R的变化关系曲线3注意：当R = RO时，电源输出功率最大，但此时电源的效率仅为50%。课前复习：1闭合电路欧姆定律的内容和表达式。2端电压随外电阻的变化规律。3电源输出最大功率的条件。第二节电池组一个电池所能提供的电压不会超过它的电动势，输出的电流有一个最大限度，超出这个极限，电源就要损坏。对于要求较高电压或较大电流的场合，就要用到多个电池的串联和并联及混联。一、电池的串联1当负载需要较高电压时，可使用串联电池组供电。设串联电池组n个电动势为E，内阻为R0的电池组成，则：E串 = n Er串 = n R02特点：(1) 电动势等于单个电池电动势之和。(2) 内阻等于单个电池内电阻之和。3注：用电器的额定电流必须小于单个电池允许通过的最大电流。二、电池的并联1当负载需要较大电流时，可使用并联电池组供电。设并联电池组n个电动势为E，内阻为R0的电池组成，则E并 = E；R0并 = 2特点：(1) 电动势等于单个电池的电动势。(2) 内阻等于单个电池内阻的。3注：用电器的额定电压必须低于单个电池的电动势。三、电池的混联1当单个电池的电动势和允许通过的最大电流都小于用电器额定电压和额定电流时，可采用混联电池组供电。例1：有3个电池串联，若每个电池的电动势E = 1.5 V，内阻R0 = 0.2 W，求串联电池组的电动势和内阻。例2：有5个相同的电池，每个电池的E = 1.5 V，R0 = 0.02 W，将它们串联后,外接电阻为2.4 W，求电路的电流及每个电池两端的电压。课前复习1串、并联电池组的电动势和内电阻的计算。2串、并联电池组的应用场合。第三节电阻的串联一、定义（1）电阻的串联把两个或两个以上的电阻依次连接起来，使电流只有一条通路。（2）特点 电路中电流处处相等。 电路总电压等于各部分电路两端的电压之和。二、重要性质1总电阻U = I R；U1 = I R1；U2 = I R2 ； ；Un = I RnU = U1 + U2 + U3 + + UnI R = I R1 + I R2 + I R3 + + RnR = R1 + R2 + R3 + + Rn结论：串联电路的总电阻等于各个电阻之和。2电压分配I = ；I = ；I = ； ；I = = = = = = I结论：串联电路中各电阻两端的电压与它的阻值成正比。若两个电阻串联，则U1 = I R1；U2 = I R2 ；I = U1 = U；U2 = U3功率分配P = I U = I2 RP1= I 2R1；P2 = I 2 R2 ；P3 = I 2 R3； ；Pn = I2 Rn = = = = 结论：串联电路中各电阻消耗的功率与它的阻值成正比。例1：有个电阻串联，其中R1 = 20 W，R2 = 15 W，R3 = 10 W，R4 = 10 W，接在110 V的电压上。求（1）电路的总电阻及电流；（2）R1电阻上的电压。例2：例1（电工基础第2版周绍敏主编）。例3：R1、R2为两个串联电阻，已知R1 = 4 R2，若R1上消耗的功率为1 W，求R2上消耗的功率。三、电压（1）常用的电压表是用微安表或毫安表改装成的。（2）毫安表或微安表的重要参数：Ig满偏电流 Rg -表头内阻（3）电流越大，毫安表或微安表指针的偏角就越大。由于U = I R，则毫安表或微安表两端的电压越大，指针偏角也越大。（4）如果在刻度盘上直接标出电压值，就可用来测电压，但这时能测的电压值很小。为了能测较大的电压，可串联一电阻，分担部分电压，就完成了电压表的改装。（5）测量时要与被测电路并联。（6）关键：会计算串联的电阻R的大小。设电流表的满偏电流为Ig，内阻为Rg，要改装成量程为U的电压表，求串入的RR = = 例4：例2（电工基础第2版周绍敏主编）。课前复习：1串联电路中电流、电压的基本特点。2串联电路的总电阻、电流分配和功率分配。3串联电阻的分压作用。第四节电阻的并联一、定义1电阻的并联：把若干个电阻一端连在一起，另一端连接在一起。 2特点： 电路中各支路两端的电压相等； 电路中总电流等于各支路的电流之和。二、重要性质1总电阻设电压为U，根据欧姆定律，则I = ；I1 = ；I2 = ； ；In = 因为I = I1 + I2 + I3 + + In所以 = + + + + 结论：并联电路总电阻的倒数等于各个电阻的倒数之和。2电流分配U = I1 R1；U = I2 R2；U = I3 R3 ； ；U = In RnI1 R1 = I2 R2 = I3 R3 = = I Rn = U结论：并联电路中通过各个电阻的电流与它的阻值成反比。当只有两只电阻并联时I1 = I；I2 = I3功率分配PK = U IK = P1 R1 = P2 R2 = P3 R3 = = Pn Rn结论：并联电路中各个电阻消耗的功率与它的阻值成反比。例1：R1 = 24 W，R2 = 8 W，U = 12V，求总电阻及各电阻上的电流。例2：5个25 W的电阻并联，总电阻为多少？例3：两只电阻并联，其中R1为100 W，通过R1的电流I1为0.4A， 通过整个并联电路的电流I为1A，求R2和通过R2的电流I2。例4：在240 V的线路上并接15 W、30 W、40 W电热器各一个，求（1）各电热器上的电流；（2）总电流及总电阻；（3）总功率及各电热器消耗的电功率。例5：例1（电工基础第2版周绍敏主编）。三、电流表利用并联电路的分流原理，在微安表或毫安表上并联一分流电阻，按比例分流一部分电流，则可以利用微安表和毫安表测量大的电流（扩大量程）。R = = 其中：Ig为电流表的满偏电流；Rg为电流表内阻；I为电流表的量程；R为分流电阻。例5：P26例2。课前复习：电阻串、并联的基本特点和重要性质。第五节电阻的混联一、混联既有电阻的串联又有电阻的并联，叫电阻的混联。二、混联的计算步骤1把电路进行等效变换；2先计算各电阻串联和并联的等效电阻值，再计算电路的总的等效电阻；3由电路的总的等效电阻值和电路的端电压计算电路的总电流；4利用电阻串联的分压和电阻并联的分流关系，计算各部分电压及电流。三、进行电路等效变换的两种方法方法一：利用电流的流向及电流的分合，画出等效电路图。例1：已知：R1 = R2 = 8 W，R3 = R4 = 6 W，R5 = R6 = 4 W，R7 = R8 = 24 W，R9 = 16 W，U = 224 V，求：通过 R9 的电流和 R9 两端的电压。例2：例2。（电工基础第2版周绍敏主编）第六节万用表的基本原理一、表头简述表头原理。表头的参数：Ig满偏电流；Rg表头内阻。二、直流电压的测量1I = I 正比于U可以用来测量电压。2分压电阻的计算当U = UL ( UL为电压表的量程 )则I = IgIg = R = 3多量程的电压表例：例题。（电工基础第2版周绍敏主编）三、交流电压的测量1补充：二极管的单向导电性通断条件（二极管图）2工作原理四、直流电流的测量1利用并联分流原理Ig = I2工作原理五、电阻的测量1mA 满偏电流为Ig、内阻为Rg的电流表；R调零电阻2调零红、黑表笔短接，调R，使Ig = 则指针满偏，红、黑笔间电阻为0。3测量接入电阻Rx，I = 随Rx变化，I也变化，每个Rx对应一个I。4注意（1）刻度不均匀；（2）测量随电池内阻r的变化有影响，不精确。六、使用万用表的注意事项1了解性能及各符号字母的含义，会读数，了解各部件作用及用法。2观察表头指针是否处于零位。3测量前选择正确的位置：量程选择：应使表头指针偏倒满刻度三分之二左右。无法估算测量值时可从最大量程当逐渐减少到合适量程。4读数（1）对有弧形反射镜的表盘，应使像、物重合。（2）估读一位小数。（3）了解每一刻度的值。5被测位正、负要分清。6测电流要串联。7测电压时要并联在被测电路两端。8测电阻时不可带电测量。9测量过程中不允许拨动转换开关选择量程。10使用结束后，要置于最高交流电压挡或 off 挡。课前复习：使用万用表进行测量时要注意的问题。第七节电阻的测量一、伏安法1利用U = I R（欧姆定律）来测量电阻2步骤：（1）用电压表测出电阻两端的电压。（2）用电流表测出通过电阻的电流。（3）用R = 公式计算电阻值。3方法有两种I电流表内接法II电流表外接法（1）电流表外接法R测 R实适用条件：待测电阻值比电压表内阻小得多（R R实适用条件：待测电阻阻值比电流表内阻大得多（R Ra）。二、惠斯通电桥1原理（1）P32图2-26 R1、R2、R3、R4是电桥的4个臂，其中R4为待测电阻，其余3个为可调已知电阻，G是灵敏电流计，比较B、D两点的电位。（2）调节已知电阻的阻值，使Ig = 0 I1 = I2；I3 = I4当R1和R3上电压降相等，R2和R4上的电压降也相等，既I1 R1 = I3 R3 ，I2 R2 = I4 R4时，两式相除，得 = R4 = 2测量结果的准确程度由下面的因素决定：（1）已知电阻的准确程度。（2）电流计的灵敏度。3学校常用的滑线式电桥计算方式Rx = R课前复习1伏安法测量电阻的原理。2伏安法测量电阻产生误差的原因。3电桥平衡的条件。第八节电路中各点电位的计算一、电位的概念1零电位点计算电位的起点。习惯上规定大地的电位为零或电路中的某一公共点为零电位。2电位电路中任一点与零电位点之间的电压就是该点的电位。二、电位的计算方法1确定零电位点。2标出电路中的电流方向，确定电路中各元件两端电压的正、负极。 3从待求点通过一定的路径绕到零电位点，则该点的电位等于此路径上全部电压降的代数和。如果在绕行过程中从元件的正极到负极，此电压便为正的，反之，从元件的负极到正极，此电压则为负。三、举例例1：如图，求VA、VB、VC、VD、UAB、UBC、UDC例2：已知：E1 = 45 V，E2 = 12 V，内阻忽略，R1 = 5 W，R2 = 4 W，R3 = 2 W，求：B、C、D 三点的电位。结论：（1）电位与所选择的绕行路径无关。（2）选取不同的零电位点，各电位将发生变化，但电路中任意两点间的电压将保持不变。第三章 复杂直流电路第一节基尔霍夫定律一、基本概念1复杂电路。2支路：由一个或几个元件首尾相接构成的无分支电路。节点：三条或三条以上的支路汇聚的点。回路：电路中任一闭合路径。网孔：没有支路的回路称为网孔。3举例说明上述概念。4提问：图3-1中有几个节点、几条支路、几条回路、几个网孔？5举例二、基尔霍夫电流定律1形式一：电路中任意一个节点上，流入节点的电流之和等于流出节点的电流之和。 I入 = I出形式二：在任一电路的任一节点上，电流的代数和永远等于零。 I = 0规定：若流入节点的电流为正，则流出节点的电流为负。2推广：应用于任意假定的封闭面。流入封闭面的电流之和等于流出封闭面的电流之和。例：本节例题三、基尔霍夫电压定律1内容：从一点出发绕回路一周回到该点时，各端电压的代数和等于零。 U = 02注意点：（1）在绕行过程中从元器件的正极到负极，电压取正，反之为负。（2）绕行方向可选择，但已经选定后不能中途改变。课前复习1电路的节点、支路、回路、网孔的概念。2基尔霍夫电流定律、电压定律的内容和表达式。第二节基尔霍夫定律的应用一、支路电流法1以支路电流为未知量，应用基尔霍夫两定律列出联立方程，求出各支路电流的方法。2对于n条支路，m个节点的电路，应用支路电流法解题的步骤：（1）选定各支路电流为未知量，并标出各电流的参考方向，并标出各电阻上的正、负。（2）按基尔霍夫电流定律，列出（m - 1）个独立的节点电流方程式。（3）指定回路的绕行方向，按基尔霍夫电压定律，列出n - ( m - 1 ) 个回路电压方程。（4）代入已知数，解联立方程式，求各支路的电流。（5）确定各支路电流的实际方向。3举例例1：本节例题例2：如图，已知E1 = E2 = 17 V，R1 = 1 W，R2 = 5 W，R3 = 2 W，用支路电流法求各支路的电流。课前复习习题（电工基础第2版周绍敏主编）4计算题（3），用支路电流法求各支路的电流。第三节叠加定理一、叠加原理1运用叠加定理可以将一个复杂的电路分为几个比较简单的电路，然后对这些比较简单的电路进行分析计算，再把结果合成，就可以求出原有电路中的电压、电流，避免了对联立方程的求解。2内容：在线性电路中，任何一个支路中的电流（或电压）等于各电源单独作用时，在此支路中产生的电流（或电压）的代数和。3步骤：（1）分别作出由一个电源单独作用的分图，其余电源只保留其内阻。（对恒压源，该处用短路替代，对恒流源，该处用开路替代）。（2）按电阻串、并联的计算方法，分别计算出分图中每一支路电流（或电压）的大小和方向。（3）求出各电动势在各个支路中产生的电流（或电压）的代数和，这些电流（或电压）就是各电源共同作用时，在各支路中产生的电流（或电压）。4注意点：（1）在求和时要注意各个电流（或电压）的正、负。（2）叠加定理只能用来求电路中的电流或电压，而不能用来计算功率。二、举例例1：本节例题课前复习叠加定理的内容。第四节戴维宁定理当有一个复杂电路，并不需要把所有支路电流都求出来，只要求出某一支路的电流，在这种情况下，用前面的方法来计算就很复杂，应用戴维宁定理求解就较方便。一、二端网络1网络：电路也称为电网络或网络。2二端网络：任何具有两个引出端与外电路相连的电路。3输入电阻：由若干个电阻组成的无源二端网络，可以等效成的电阻。4开路电压：有源二端网络两端点之间开路时的电压。二、戴维宁定理1内容：对外电路来说，一个含源二端线性网络可以用一个电源来代替。该电源的电动势E0等于二端网络的开路电压，其内阻R0等于含源二端网络内所有电动势为零，仅保留其内阻时，网络两端的等效电阻（输入电阻）。2步骤：（1）把电路分为待求支路和含源二端网络两部分。（2）把待求支路移开，求出含源二端网络的开路电压Uab。（3）将网络内各电源除去，仅保留电源内阻，求出网络二端的等效电阻Rab。（4）画出含源二端网络的等效电路，并接上代求支路电流。3注意：代替含源二端网络的电源极性应与开路电压Uab的极性一致。三、举例例1：例1 例2：例2课前复习戴维宁定理的内容。第五节两种电源模型的等效变换一、电压源1电压源：为电路提供一定电压的电源。2恒压源：电源内阻为零，电源提供恒定不变的电压。3恒压源的特点（1）它的电压恒定不变。（2）通过它的电流可以是任意的，且决定于与它连接的外电路负载的大小。4符号二、电流源1电流源：为电路提供一定电流的电源。2恒流源：电源内阻为无穷大，电源将提供恒定不变的电流。3恒流源的特点（1）它提供的电流恒定不变，不随外电路而改变。（2）电源端电压是任意的，且决定于外电路。4符号三、电压源与电流源的等效变换1电压源 = 理想电压源串联内阻R0电流源 = 理想电流源并联内阻R02电压源U = US - I R0I = 电流源I = IS - 对外等效 = IS - 所以IS = = ，R0 = RS3结论（1）一个电压源与电阻的串联组合，可用一个电流源与电阻的并联组合来等效代替。条件：IS = US / R0，RS = R0，如下图（2）一个电流源与电阻的并联组合，可用一个电压源与电阻的串联组合来等效代替。条件：US = IS RS，R0 = RS如下图。四、举例例1：例1例2：例2注意：（1）IS与US的方向一致。（2）等效变换对外电路等效，对电源内部不等效。（3）恒压源和恒流源之间不能等效。五、电源等效变换及化简原则1注意点（3）2两个并联的电压源不能直接合并成一个电压源，但两个并联的电流源可以直接合并成一个电流源。3两个串联的电流源不能直接合并成一个电流源，但两个串联的电压源可以直接合并成一个电压源。4与恒压源并联的电流源或电阻均可去除；与恒流源串联的电压源或电阻均可去除。例4：将下图中的含源二端网络等效变换为一个电压源。例5：用电压源与电流源等效变换的方法计算1 W 电阻上的电流。总结复习第一章1了解电路的组成及各部分原理2电流（1）定义（2）产生条件（3）方向 （4）电流的大小 3电阻（1）电阻是表示导体对电流的阻碍作用的物理量（2）电阻大小的决定因素（3）电阻与温度的关系4欧姆定律（1）部分电路欧姆定律（2）闭合电路欧姆定律5电路中能量转换（1）电流通过用电器时 转换电能的计算W = U I t 电功率的计算P = U I 焦耳定律（电流热效应的规律） 电热：Q = I 2 R t；热功率：P = I2 R （2）电源的功率和输出功率P = E I = 分配给内电路的功率 分配给外电路的功率第二章1电池阻的串、并联2电阻的串、并联规律总结3电阻的混联4万用表的基本原理5电阻的测量（1）伏安法：电流表外接；电流表内接（2）惠斯通电桥6电位的计算方法（1）标出电流方向确定元件电压正、负极性（2）确定零电位点（3）从待求点通过一定路径绕到零电位点，该点电位等于此路径上全部电压的代数和。第三章1复杂电路、支路、节点、回路、网孔的概念2基尔霍夫定律的内容、表达式、注意事项、应用3复杂电路的求解方法（1）支路电流法： 内容 解题步骤 注意点 应用（2）叠加定理 内容 解题步骤 注意点 应用（3）戴维宁定理 内容 解题步骤 注意点 应用（4）电压源与电流源的等效变换电压源、电流源的概念；恒压源、恒流源的概念；电压源与电流源的等效互换变换的条件；注意点 应用第四章 电容课前复习1电压源、电流源的概念。2电压源和电流源等效变换的条件。第一节电容器和电容一、电容器1电容器 任何两个彼此绝缘而又互相靠近的导体都可以组成电容器。2当电容器与直流电源接通时，电源两极的电荷就会在电场力的作用下，向电容器的极板上移动，使与电源正极相接的极板上带正电荷，与电源负极的极板上带负电荷，从而在电容器两极板间建立起电压。3充电 使电容器带电的过程叫充电。4放电 使电容器失去电荷的过程叫放电。二、电容1电容器两极带的电荷越多，产生的电压也越高，且对于一定 的电容器，极板上带电量与极板间电压的比值是常数，这一比值为电容器的电容量。2C = ，式中：C 电容量 q 电荷量 U 两极板间的电压3单位：1F = 106 F = 1012 pF三、平行板电容器的电容1平行板电容器的电容与介电常数成正比，与正对面积成正比，与极板的距离成反比。2C =，式中： 介电常数法拉/米（F / m）S 正对的面积平方米（m2）d 两极板间的距离米（m）电介质的介电常数由介质的性质决定的。真空介电常数0= 8.86 10 -12 F / m相对介电常数r = 例1：平行板电容器的极板面积为100cm2，两板间的介质为空气，两极板间的距离为5mm，现将电压为120V的直流电源接在电容器的两端。求（1）该平行板电容器的电容及所带的电荷量。（2）若将电容器的两极板浸入相对介电常数为2.2的油中，此时电容又是多大？课前复习P65习题4.问答与计算题（3）第二节电容器的连接一、电容器的串联1电容器的串联：把几只电容器的极板首尾相接，连成一个无分支电路的连接方式。如图2串联的性质（1）q1 = q2 = q3 = q（2）U = U1 + U2 + U3（3）=+设各电容为C1、C2、C3的电容器上的电压为U1、U2、U3U1=；U2=；U3=U = U1 + U2 + U3 = q ( + + ) = + + 结论：串联电容的总电容的倒数等于各电容的电容倒数之和。3串联的作用：增大耐压，但电容减小。例1：P58例2二、电容器的并联1电容器的并联：把几只电容器的正极连在一起，负极也连在一起，这就是电容器的并联。如图所示。2性质（1）q = q1 + q2 + q3（2）U = U1 = U2 = U3（3）C = C1 + C2 + C3设每只电容器的电压都是U，电容为C1、C2、C3，所带电量为q1、q2、q3，q1 = C1 Uq2 = C2 Uq3 = C3 UC = C1 + C2 + C3q = (C1 + C2 + C3 ) U结论：并联电容器的总电容等于各电容器的电容之和。例3：有两只电容器，电容分别为10 F和20 F。它们的额定工作电压为25 V和15 V，并联后，接在10 V电源上。求：（1）q1、q2及C； （2）最大允许的工作电压。课前复习1串联电容器的总电容、并联电容器的总电容的计算公式。2何种情况下需要把电容器串联起来？何种情况下需要把电容器并联起来？3P64习题1是非题（3）（8）。 2选择题（4）（7）。第三节电容器的充电和放电一、电容器的充电开关S合向1，电容器充电。1现象：（1）白炽灯开始较亮，逐步变暗。（2）的读数由大变小。（3）的读数变大。（4）最后指向0，的大小等于E。2解释：电源正极向极板供给正电荷，负极向极板供给负电荷。电荷在电路中形成定向移动，产生电流，两极板间有电压。S刚合上时，电源与电容器之间存在较大的电压，使大量电荷从电源移向电容器极板，产生较大电流，随着电荷的增加，电压减小，电流减小。当电容器两端电压等于电源电压时，电荷停止定向移动，电流为0，灯不亮。二、电容器的放电S合向2，电容放电。1现象：（1）开始灯较亮，逐渐变暗，直至熄灭。（2）开始较大，逐渐变小，电流方向与刚才充电方向相反，直至指示为0。（3）开始指示为E，逐渐下降，直至为0。2解释：放电过程中，由于电容器两极板间的电压使回路中有电流产生。开始这个电压较大，因此电流较大，随着电容极板上的正、负电荷的中和，极板间的电压逐渐减小，电流也减小，最后放电结束，极板间不存在电压，电流为零。3结论：当电容器极板上所储存的电荷发生变化时，电路中就有电流流过；若电容器极板上所储存的电荷量恒定不变时，则电路中就没有电流流过。电路中的电流为i = = C 三、电容器的质量判别1用R 100或R 1k挡。2将万用表分别与电容器两端接触，指针发生偏转并回到接近起始的地方，说明电容器的质量很好。3若指针偏转后回不到起始位置的地方，而停在标度盘的某处说明电容器的漏电很大，这时指针所指出的电阻数值即表示该电容器的漏电阻值。4若指针偏转到零位置之后不再回去，则说明电容器内部已经短路；如果指针根本不偏转，则说明电容器内部可能断路，或电容量很小。第四节电容器中的电场能量1充电时，qUc电压与电荷量成正比：q = C uC2电源输入电荷量为 q 时所做的总功，也就是存储于电容器中的总能量。Wc = q UC = C UC2式中：C 电容器的电容单位：F（法拉）UC电容器两端的电压单位：V（伏特）Q 电容器所带的电荷量单位：C（库仑）W 电容器储存的电场能量单位：J（焦耳）3结论：电容器中存储的电场能量与电容器的电容成正比，与电容器两极板之间的电压平方成正比。4电容器是一种储能元件，当电容器两端电压增加时，电容器便从电源吸收能量储存在它两极板的电场中，当电容器两端电压降低时，它便把储存的电场能量释放出来。电容器本身只与电源进行能量交换，不消耗能量。第五章 磁场和磁路第一节电流的磁效应一、磁场磁极间相互作用的磁力是通过磁场传递的。磁极在它周围的空间产生磁场，磁场对处在它里面的磁极有磁场力的作用。二、磁场的方向和磁感线1磁场的方向：在磁场中任一点，小磁针静止，N极所指的方向为该点的磁场方向。2磁感线：在磁场中画出一些曲线，在曲线上每一点的切线方向都与该点的磁场方向相同。三、电流的磁场1直线电流的磁场电流的方向与它的磁感线方向之间的关系用安培定则判定。例： 2环形电流的磁场电流方向与磁感线方向之间的关系，用安培定则判定。例：3通电螺线管的磁场电流方向与磁感线方向之间的关系用安培定则判定。第二节磁场的主要物理量一、磁感应强度B1它是表示磁场强弱的物理量B = （条件：导线垂直于磁场方向）B可用高斯计测量，用磁感线的疏密可形象表示磁感应强度的大小。2单位：FN（牛顿），IA（安培），Lm（米），BT（特斯拉）3B是矢量，方向：该点的磁场方向。4匀强磁场：在磁场的某一区域，若磁感应强度的大小和方向都相同，这个区域叫匀强磁场。二、磁通1 = B S （条件： B S； 匀强磁场）2单位：韦伯（Wb）3B =；B可看作单位面积的磁通，叫磁通密度。三、磁导率 1表示媒介质导磁性能的物理量。真空中磁导率：0 = 4p 10-7 H / m。相对磁导率：r = 2r 1反磁性物质；r 1顺磁性物质；r 1铁磁性物质。前面两种为非铁磁性物质 r 1，铁磁性物质 不是常数。四、磁场强度H1表示磁场的性质，与磁场内介质无关。2H = 或 B = H = 0 r H3（1）磁场强度是矢量，方向和磁感应强度的方向一致。（2）单位：安 / 米（A / m）课前复习1磁场中某一点的磁场方向的规定。2安培定则的内容。3磁感应强度的定义式、磁感应强度方向的规定。4磁通、磁导率、相对磁导率的概念。5磁场强度的定义式，磁场强度方向的规定。第三节磁场对通电导线的作用力一、磁场对通电导线的作用力1力的大小（1）当电流方向与磁场方向垂直时 F = B I l（适用于：一小段通电导线；匀强磁场）（2）若电流方向与磁场方向平行，则F = 0。（3）若电流方向与磁场方向间有一夹角q，则B1 = B cos q ；B2 = B sinqF = B2I l = B I l sin q讨论：q = ，F = B I l最大；q = 0，F = 0最小。单位：F 牛顿（N）；l 米（m）；B特斯拉（T）。2力的方向 用左手定则判定例1：一根通电直导线放在磁场中，图中已分别表明电流，磁感应强度和磁场对电流的作用力这三个物理量中两个量的方向，试标出第三个物理量的方向。例2：一匀强磁场B = 0.4 T；L = 20 cm；q = 30；I = 10 A，求：直导线所受磁场力的大小和方向。二、电流表的工作原理（磁电式）（胶片）1匀强磁场对通电线圈的作用力2磁场使线圈偏转的力矩M1 = K1 I；弹簧产生的力矩M2 = K2q ，两力矩平衡（ M1 = M2 ）时，线圈就停在某一偏转角上，指针指到刻度盘的某一刻度，刻度是均匀的。3优点：刻度均匀，准确度高，灵敏度高。缺点：价格贵，对过载很敏感。课前复习1磁场力大小的公式、磁场力方向的规定。2习题（电工基础第2版周绍敏主编）1是非题（5）、（6）。2选择题（6）、（7）。3填充题（7）、（8）。第五节铁磁性物质的磁化一、铁磁性物质的磁化1磁化：本来不具磁性的物质，由于受磁场的作用而具有了磁性的现象。非铁磁性物质是不能被磁化的。2磁化内因：在外磁场的作用下，磁畴（磁性小区域）沿磁场方向作取向排列，形成附加磁场，从而使磁场显著增强。去掉外磁场后，有些铁磁性物质中磁畴的一部分或大部分仍保持取向一致，对外仍显磁性，这就成了永久磁铁。3应用：用于电子和电气设备中。二、磁化曲线1磁化曲线（BH曲线）：铁磁性物质的B随H而变化的曲线。B =H即 = B / H2测试原理图a3磁化曲线图bO1段：起始磁化段。B增加得较慢（由于磁畴惯性）。12段：直线段。B随H增加很快（由于磁畴在外磁场的作用下大部分趋向H的方向）。23段：B增加变慢（由于随着H的增加只有少数磁畴继续转向）。3以后：饱和段，B基本不随H变化（已几乎没有磁畴可转向了，为饱和磁感应强度）。4说明：（1）对于变压器和电机，通常工作于23段。（2）每一种材料B的饱和值一定，不同铁磁性物质，B的饱和值不同。（3）B愈大导磁性能愈好。三、磁滞回线1曲线2剩磁：当H 减至零时，B值不等于零，而是保留一定的值，称为剩磁。用Br表示。矫顽磁力：为克服剩磁所加的磁场强度。用Hc表示。3磁滞现象：B的变化总是落后于H的变化。磁滞回线：abcdefa为一封闭对称于原点的闭合曲线，称为磁滞回线4（1）基本磁化曲线：连接各条对称的磁滞回线的顶点，得到的一条曲线叫基本磁化曲线。（2）磁滞损耗：反复交变磁化过程中有能量损耗，称为磁滞损耗。（3）剩磁和矫顽力愈大的铁磁性物质，磁滞损耗就愈大。课前复习1什么叫铁磁性物质的磁化？它能够被磁化的原因。2铁磁性物质的磁化曲线和磁滞回线的概念。第五节磁路的基本概念一、磁路1磁路：磁通经过的闭合路径。2说明主、漏磁通。3磁路：无分支和有分支。 无分支 有分支二、磁路的欧姆定律1通电线圈产生磁场，磁通随线圈匝数和所通过的电流的增大而增加。把通过线圈的电流和线圈匝数的乘积称为磁动势。Em = I N单位：安培（A）2磁阻：磁通通过磁路时所受到的阻碍作用。Rm = 式中：l 磁路长度（m）；S 磁路横截面积（m2）； 磁导率（Hm）；Rm 磁阻（1H）。3磁路的欧姆定律（1）内容：通过磁路的磁通与磁动势成正比，与磁阻成反比。（2）F = （3）磁路与电路对应的物理量及其关系式。电路磁路电流I磁通 F电阻R = r l / S磁通 Rm l / mS电阻率 r磁导率 m电动势E磁动势 Em I N电路欧姆定律 I = E / R磁路欧姆定律 F =Em / Rm练习：1在磁场中，各点的磁场强度的大小不仅与电流的大小和导体的形状有关，而且与媒介质的性质有关。（ ） 2磁路的欧姆定律是指：磁感应强度与磁动势成正比，与磁阻成反比。（ ）第六章 电磁感应课前复习1电流产生的磁场。 2右手螺旋定则的内容。第一节电磁感应现象1演示（1）让导体AB在磁场中向前或向后运动。现象：电流表指针发生偏转，说明电路中有了电流。（2）导体AB静止或做上、下运动。现象：电流表指针不发生偏转，说明电路中无电流。结论：1闭合电路中的一部分导体做切割磁感线运动时，电路中就有电流产生。2演示（1）把磁铁插入线圈或从线圈中抽出。现象：电流表指针发生偏转。（2）磁铁插入线圈后静止不动，或磁铁和线圈以同一速度运动。现象：电流表指针不偏转，说明闭合电路中没有电流。结论II：只要闭合电路的一部分导体切割磁感线，电路中就有电流产生。3演示如图6-3（1）打开开关、合上开关或改变A中的电流。现象：与B相连的电流表指针偏转，说明B中有电流。结论III：在导体和磁场不发生相对运动时，只要穿过闭合电路的磁通发生变化，闭合电路中就有电流产生。分析结论I、II、III得总结论： 产生感应电流的条件：只要穿过闭合电路的磁通发生变化，闭合电路中就有电流产生。 电磁感应现象：利用磁场产生电流的现象叫电磁感应现象。产生的电流叫感应电流。讨论：1如图所示，在通电直导线旁有一矩形线圈，下述情况下，线圈中有无感应电流？为什么？（1）线圈以直导线为轴旋转。（2）线圈向右远离直导线而去。第二节感应电流的方向判断感应电流方向的方法：（1）右手定则（2）楞次定律一、右手定则1内容：伸开右手，使大拇指与其余四指垂直，并且都与手掌在一个平面内，让磁感线垂直进入手心，大拇指指向导体运动方向，这时四指所指的方向为感应电流的方向。二、楞次定律1（1）演示： （2）分析：能量守恒定律，磁力阻碍磁铁运动，外力克服磁力的阻碍做了功，其它形式的能转化为感应电流的电能。 （3）演示2楞次定律：感应电流的方向，总是要使感应电流的磁场阻碍引起感应电流的磁通的变化。3判定感应电流方向的步骤：（1）明确原来磁场的方向及穿过闭合电路的磁通是增加还是减少。（2）根据楞次定律确定感应电流的磁场方向。（3）利用安培定则确定感应电流方向。例1：如图用右手定则、楞次定律判定AB中感应电流的的方向。课前复习1电磁感应现象、感应电流的概念。2右手定则的内容。3习题3填充题（1）。第三节电磁感应定律一、感应电动势1感应电动势：在电磁感应现象中产生的电动势叫感应电动势。2方向：和感应电流方向相同，用右手定则或楞次定律来判断。3不管外电路是否闭合，只要穿过电路的磁通发生变化，电路中就有感应电动势。产生感应电动势的那段导体相当于电源。二、切割磁感线时的感应电动势1感应电动势的大小（1）若导线运动方向与导线本身垂直，与磁感线方向也垂直，则E = B L v（2）若导线运动方向与导线本身垂直，与磁感线方向成 q 角，则E = B L v sinq2推导过程（1）设：ab长为l，以速度v沿垂直磁感线方向匀速向右运动，t s内移动距离aaF = B I l ；Fout = F外力反抗磁场力做的功W1= Fout l aa= Fl aa = B I l v t感应电流做的功：W2 = E I t因为W1=W2B I l v t = E I t所以E = B l vI = （R是闭合电路电阻）（2）若导线运动方向与导线本身垂直，与磁感线方向成 q 角，v分解为v1、v2，v1不切割磁感线，不产生感应电动势，只有v2产生感应电动势所以E = B l v2 = B l v sin q3单位：B特斯拉（T）；E伏特（V）； l米（m）； v米/秒（ms）。例1：P87例1三、电磁感应定律E = B l v sin q 单位时间内穿过线圈回路的磁通的改变量，若用 = 2 - 1表示导线在t = t2 - t1时间内磁通的改变量，则E =单位时间内导线回路里磁通的改变量1法拉第电磁感应定律：线圈中感应电动势的大小与穿过线圈的磁通变化率成正比。E = 若线圈有N匝，则E = N = （N DF = NF2 - NF1 = Y2 - Y1= DY ）（Y 称为磁链）例2：P88例23（a）E = N 中的E是时间 Dt内感应电动势的平均值。（b）在应用E = B l v sin q 时，若v为一段时间