項(xiàng)目一報(bào)警器的制作,本項(xiàng)目教學(xué)內(nèi)容,一、工業(yè)用電與安全用電二、電工測(cè)量（常用電工儀表的使用）三、報(bào)警器的制作（實(shí)驗(yàn)）四、電路的基本概念和定律五、電路的等效變換六、線性電路的基本定理與基本分析方法七、Multisim軟件學(xué)習(xí)與實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證（實(shí)驗(yàn)）,教學(xué)知識(shí)點(diǎn)1,一、電力系統(tǒng)二、工業(yè)企業(yè)配電三、安全用電,教學(xué)知識(shí)點(diǎn)1,教學(xué)要求：,1.了解工業(yè)企業(yè)供配電的基本知識(shí);,2.了解安全用電的基本常識(shí)。,1電力系統(tǒng),1.1電力系統(tǒng)概述,電力是現(xiàn)代工業(yè)的主要?jiǎng)恿?，在各行各業(yè)中都得到了廣泛的應(yīng)用。電力系統(tǒng)是發(fā)電廠、變電站、配電所直到各個(gè)用戶等環(huán)節(jié)所組成的電能生產(chǎn)消費(fèi)系統(tǒng)。,由發(fā)電廠、電力網(wǎng)和電能用戶組成的一個(gè)集發(fā)電、輸送電、變配電和用電的整體稱為電力系統(tǒng)。,項(xiàng)目一報(bào)警器的制作,電力系統(tǒng)示意圖,2.輸電,輸電就是將電能輸送到用電地區(qū)或直接輸送到大型用電戶。輸電網(wǎng)是由35kV及以上的輸電線路與其相連接的變電所組成，它是電力系統(tǒng)的主要網(wǎng)絡(luò)。輸電是聯(lián)系發(fā)電廠和用戶的中間環(huán)節(jié)。,輸電過程中,一般將發(fā)電機(jī)組發(fā)出的610kV電壓經(jīng)升壓變壓器變?yōu)?5500kV高壓，通過輸電線可遠(yuǎn)距離將電能傳送到各用戶，再利用降壓變壓器將35kV高壓變?yōu)?10kV高壓。,項(xiàng)目一報(bào)警器的制作,發(fā)電機(jī)組發(fā)出的電壓一般為610kV。,發(fā)電是將水力、火力、風(fēng)力、核能和沼氣等非電能轉(zhuǎn)換成電能的過程。我國(guó)以水利和火力發(fā)電為主，近年來也在發(fā)展風(fēng)力發(fā)電、核能發(fā)電等。,1.發(fā)電,3.配電,配電是由10kV級(jí)以下的配電線路和配電(降壓)變壓器所組成。它的作用是將電能降為380/220V低壓再分配到各個(gè)用戶的用電設(shè)備。,電力網(wǎng)的電壓等級(jí),高壓：1kV及以上的電壓稱為高壓。,有1,3,6,10,35,110,330,550kV等。,低壓：1kV及以下的電壓稱為低壓。,有220，380V。,安全電壓：36V以下的電壓稱為低壓。,我國(guó)規(guī)定的安全電壓等級(jí)有：12V、24V、36V等。,項(xiàng)目一報(bào)警器的制作,利用輸電線路把一個(gè)個(gè)獨(dú)立運(yùn)行的分散在各地的發(fā)電廠聯(lián)接成一個(gè)整體電網(wǎng)，然后由電網(wǎng)向所覆蓋的地區(qū)范圍內(nèi)所有用戶供電，就構(gòu)成了具有現(xiàn)代意義的電力系統(tǒng),我國(guó)目前已有華東、華北、華中、東北、西北、南方等地區(qū)性電網(wǎng)。,4.電力系統(tǒng)與交流輸電,跳轉(zhuǎn),送電距離愈遠(yuǎn)，要求輸電線的電壓愈高。我國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定輸電線的額定電壓為35kV、110kV、220kV、330kV、500kV、750kV、1000kV。,項(xiàng)目一報(bào)警器的制作,交流輸電線路一例,市區(qū)一般輸電電壓為10kV左右，通常需要設(shè)置降壓變電所，經(jīng)配電變壓器將電壓降為380/220V，再引出若干條供電線到各用電點(diǎn)的配電箱上，配電箱將電能分配給各用電設(shè)備。,項(xiàng)目一報(bào)警器的制作,5.直流輸電,直流輸電能耗小，無線電干擾小，輸電線路造價(jià)較低，但逆變和整流部分較復(fù)雜。從三峽到華東地區(qū)和華南地區(qū)已建有50104V的直流輸電線路。,除交流輸電外，還有直流輸電。其結(jié)構(gòu)原理圖如圖所示。,項(xiàng)目一報(bào)警器的制作,2工業(yè)企業(yè)配電,2.1低壓配電線路的結(jié)構(gòu),低壓配電線路是由配電室(配電箱)、低壓線路、用電線路組成。,通常一個(gè)低壓配電線路的容量在幾十千伏安到幾百千伏安的范圍,負(fù)責(zé)幾十個(gè)用戶的供電。為了合理地分配電能，有效的管理線路，提高線路的可靠性，一般都采用分級(jí)供電的方式。,即按照用戶地域或空間的分布，將用戶劃分成供電區(qū)和片，通過干線、支線向片、區(qū)供電。整個(gè)供電線路形成一個(gè)分級(jí)的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。,項(xiàng)目一報(bào)警器的制作,2.1低壓配電線路的結(jié)構(gòu),從車間變電所或配電箱到用電設(shè)備線路屬于低壓配電線路。其聯(lián)接方式主要是放射式和樹干式兩種。,低壓供電系統(tǒng)的兩種接線方式,1.放射式供電線路,特點(diǎn):供電可靠性高，便于操作和維護(hù)。但配電導(dǎo)線用量大，投資高。,適用場(chǎng)合：負(fù)載點(diǎn)比較分散，而每個(gè)點(diǎn)的用電量又較大，變電所又居于各負(fù)載點(diǎn)的中央。,項(xiàng)目一報(bào)警器的制作,適用場(chǎng)合:負(fù)載比較集中，各負(fù)載點(diǎn)位于變電所或配電箱的同一側(cè)時(shí),如圖(a)所示。,負(fù)載比較均勻地分布在一條線上,如圖(b)所示。,2.樹干式供電線路,特點(diǎn):供電可靠性差。但配電導(dǎo)線用量小，投資費(fèi)用低，接線靈活性大。,項(xiàng)目一報(bào)警器的制作,某校實(shí)驗(yàn)樓樹形供電線路示意圖,項(xiàng)目一報(bào)警器的制作,3安全用電,在生產(chǎn)中，不僅要提高勞動(dòng)生產(chǎn)率，減輕繁重的體力勞動(dòng)，而且要盡一切可能保護(hù)勞動(dòng)者的人身安全。以下介紹安全用電的幾個(gè)問題。,3.1電流對(duì)人體的危害,人體觸電時(shí)，電流對(duì)人體會(huì)造成兩種傷害：,電擊：是指電流通過人體，影響呼吸系統(tǒng)、心臟和神經(jīng)系統(tǒng)，造成人體內(nèi)部組織的破壞乃至死亡。它多發(fā)生在對(duì)地電壓為220V的低壓線路或帶電設(shè)備上。,電傷：是指在電弧作用下或熔斷絲熔斷時(shí)，對(duì)人體外部的傷害，如皮膚局部發(fā)紅、起泡、燒焦或組織破壞，嚴(yán)重時(shí)也可危及人命。它多發(fā)生在1000V及1000V以上的高壓帶電體上，它的危險(xiǎn)雖不像電擊那樣嚴(yán)重，但也不容忽視。,項(xiàng)目一報(bào)警器的制作,1.人體電阻的大小,人體電阻因人而異，通常為104105，當(dāng)角質(zhì)外層破壞時(shí)，則降到8001000。,3.電流的大小,人體允許的安全電流:30mAS工頻危險(xiǎn)電流:50mA,2.電流通過時(shí)間的長(zhǎng)短,電流通過人體的時(shí)間愈長(zhǎng)，則傷害愈大。,觸電電壓越高，通過人體的電流越大就越危險(xiǎn)。,因此，安全電壓通常規(guī)定為36V。但在潮濕地面和能導(dǎo)電的廠房，安全電壓則規(guī)定為24V或12V。工廠進(jìn)行設(shè)備檢修使用的手燈及機(jī)床照明都采用安全電壓。,項(xiàng)目一報(bào)警器的制作,電擊所引起的傷害程度與下列因素有關(guān)：,電流的路徑通過心臟會(huì)導(dǎo)致神經(jīng)失常、心跳停止、血液循環(huán)中斷，危險(xiǎn)性最大。其中電流的流經(jīng)從左手(或右手)到胸部的危險(xiǎn)最高。,電流頻率在40Hz60Hz對(duì)人體的傷害最大。實(shí)踐證明，直流電對(duì)血液有分解作用，而高頻電流不僅沒有危害還可以用于醫(yī)療保健等。,4.電流頻率,項(xiàng)目一報(bào)警器的制作,3.2觸電方式,1.接觸正常帶電體,(1)電源中性點(diǎn)接地的單相觸電,通過人體電流:,式中:UP:電源相電壓(220V)Ro:接地電阻4Rb:人體電阻1000,這時(shí)人體處于相電壓下，危險(xiǎn)較大。,項(xiàng)目一報(bào)警器的制作,(2)電源中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)的單相觸電,R,對(duì)地絕緣電阻,Ib,人體接觸某一相時(shí)，通過人體的電流取決于人體電阻Rb與輸電線對(duì)地絕緣電阻R的大小。若輸電線絕緣良好，絕緣電阻R較大,對(duì)人體的危害性就減小。,但導(dǎo)線與地面間的絕緣可能不良(R較小),甚至有一相接地，這時(shí)人體中就有電流通過。,項(xiàng)目一報(bào)警器的制作,(3)雙相觸電,雙相觸電,觸電后果更為嚴(yán)重,通過人體的電流：,2.接觸正常不帶電的金屬體,當(dāng)電氣設(shè)備內(nèi)部絕緣損壞而與外殼接觸，將使其外殼帶電。當(dāng)人觸及帶電設(shè)備的外殼時(shí)，相當(dāng)于單相觸電。大多數(shù)觸電事故屬于這一種。,這時(shí)人體處于線電壓下,Ib,項(xiàng)目一報(bào)警器的制作,3.跨步電壓觸電,電位分布,接地點(diǎn),跨步電壓,在高壓輸電線斷線落地時(shí)，有強(qiáng)大的電流流入大地，在接地點(diǎn)周圍產(chǎn)生電壓降。如圖所示。,當(dāng)人體接近接地點(diǎn)時(shí)，兩腳之間承受跨步電壓而觸電?？绮诫妷旱拇笮∨c人和接地點(diǎn)距離，兩腳之間的跨距，接地電流大小等因素有關(guān)。,雙腳跨步,一般在20m之外，跨步電壓就降為零。如果誤入接地點(diǎn)附近，應(yīng)雙腳并攏或單腳跳出危險(xiǎn)區(qū)。,項(xiàng)目一報(bào)警器的制作,3.3接地和接零,為了人身安全和電力系統(tǒng)工作的需要，要求電氣設(shè)備采取接地措施。按接地目的的不同，主要分為工作接地、保護(hù)接地和保護(hù)接零。,1.工作接地,即將中性點(diǎn)接地。,目的：,(1)降低觸電電壓,(2)迅速切斷故障在中性點(diǎn)接地的系統(tǒng)中，一相接地后的電流較大，保護(hù)裝置迅速動(dòng)作，斷開故障點(diǎn)。,(3)降低電氣設(shè)備對(duì)地的絕緣水平,項(xiàng)目一報(bào)警器的制作,2.保護(hù)接地,當(dāng)電氣設(shè)備內(nèi)部絕緣損壞發(fā)生一相碰殼時(shí)：由于外殼帶電,當(dāng)人觸及外殼,接地電流Ie將經(jīng)過人體入地后,再經(jīng)其它兩相對(duì)地絕緣電阻R及分布電容C回到電源。當(dāng)R值較低、C較大時(shí)，Ib將達(dá)到或超過危險(xiǎn)值。,電氣設(shè)備外殼未裝保護(hù)接地時(shí),項(xiàng)目一報(bào)警器的制作,電氣設(shè)備外殼有保護(hù)接地時(shí),通過人體的電流：,Rb與Ro并聯(lián)，且RbRo通過人體的電流可減小到安全值以內(nèi)。,利用接地裝置的分流作用來減少通過人體的電流。,保護(hù)接地：將電氣設(shè)備的金屬外殼(正常情況下是不帶電的)接地。用于中性點(diǎn)不接地的低壓系統(tǒng),分布電容,項(xiàng)目一報(bào)警器的制作,3.保護(hù)接零（用于380V/220V三相四線制系統(tǒng)）,將電氣設(shè)備的外殼可靠地接到零線上。,當(dāng)電氣設(shè)備絕緣損壞造成一相碰殼，該相電源短路，其短路電流使保護(hù)設(shè)備動(dòng)作，將故障設(shè)備從電源切除，防止人身觸電。,把電源碰殼，變成單相短路，使保護(hù)設(shè)備能迅速可靠地動(dòng)作，切斷電源。,項(xiàng)目一報(bào)警器的制作,保護(hù)接地和保護(hù)接零同時(shí)使用時(shí),當(dāng)A相絕緣損壞碰殼時(shí)，接地電流,式中:R0:保護(hù)接地電阻4R0:工作接地電阻4,注:中性點(diǎn)接地系統(tǒng)(1)不允許采用保護(hù)接地，只能采用保護(hù)接零；(2)不準(zhǔn)保護(hù)接地和保護(hù)接零同時(shí)使用。,此電流不足以使大容量的保護(hù)裝置動(dòng)作，而使設(shè)備外殼長(zhǎng)期帶電,其對(duì)地電壓為110V。,項(xiàng)目一報(bào)警器的制作,4.工作零線與保護(hù)零線,N(工作零線),L(相線),PE(保護(hù)零線),220V,(a),(b),(c),N,N,N,L,L,L,E,E,E,為了確保設(shè)備外殼對(duì)地電壓為零,專設(shè)保護(hù)零線PE。,接零正確,接零不正確,忽視接零,項(xiàng)目一報(bào)警器的制作,搶救迅速、救護(hù)得法、貴在堅(jiān)持,觸電后一分鐘內(nèi)搶救，90%能救活；一到四分鐘內(nèi)搶救，60%能救活；超過十分鐘搶救，獲救的機(jī)率就很小了。所以，救護(hù)要點(diǎn)為：搶救迅速、救護(hù)得法、貴在堅(jiān)持,3.4觸電脫離方式,項(xiàng)目一報(bào)警器的制作,正確的救人方式是：首先應(yīng)切斷電源，,案例：,項(xiàng)目一報(bào)警器的制作,正確的救人方式是：無法切斷電源時(shí)，可用干燥的木棍挑開電線！,案例：,項(xiàng)目一報(bào)警器的制作,正確的救人方式是：無法切斷電源時(shí)，可用干燥的木棍挑開電線！,案例：,項(xiàng)目一報(bào)警器的制作,無法切斷電源時(shí)，可穿絕緣靴戴絕緣手套單手進(jìn)行使觸電者脫離電源！,案例：,項(xiàng)目一報(bào)警器的制作,可用帶有絕緣的工具一根一根地剪斷電源線使觸電者脫離電源！,案例：,項(xiàng)目一報(bào)警器的制作,無法切斷電源時(shí)，可穿絕緣靴、戴絕緣手套或用干澡的衣物包裹著手，單手拉著觸電者干澡的衣物使觸電者脫離電源！,案例：,項(xiàng)目一報(bào)警器的制作,3.5觸電急救,項(xiàng)目一報(bào)警器的制作,項(xiàng)目一報(bào)警器的制作,3.5觸電急救,項(xiàng)目一報(bào)警器的制作,3.5觸電急救,絕緣它是防止人體觸及，用絕緣物把帶電體封閉起來。瓷、玻璃、云母、橡膠、木材、膠木、塑料、布、紙和礦物油等都是常用的絕緣材料。,1,3.6防止觸電措施,項(xiàng)目一報(bào)警器的制作,注意:檢查絕緣部分是否已破損。,屏護(hù)即采用遮攔、護(hù)照、護(hù)蓋等把帶電體同外界隔絕開來。高壓設(shè)備不論是否有絕緣，均應(yīng)采取屏護(hù)。,2,間距就是保證必要的安全距離。在低壓工作中，最小檢修距離不應(yīng)小于0.1米。,3,4,接地和接零,接地：電氣裝置或其它裝置正常時(shí)不帶電的金屬外殼與大地的連接叫接地。,接地和接零,保護(hù)接零：就是把電氣設(shè)備在正常情況下不帶電的金屬外殼與電網(wǎng)的零線緊密地連接起來。應(yīng)該注意，零線回路中不允許裝設(shè)熔斷器和開關(guān)。（TN-C系統(tǒng)）,4,5,裝設(shè)漏電保護(hù)裝置,為了保證在故障情況下人身和設(shè)備的安全，應(yīng)盡量裝設(shè)漏電流動(dòng)作保護(hù)器。它可以在設(shè)備及線路漏電時(shí)自動(dòng)切斷電源，起到保護(hù)作用。,6,采用安全電壓,凡手提照明燈、高度不足2.5米的一般照明燈，如果沒有特殊安全結(jié)構(gòu)或安全措施，應(yīng)采用36伏安全電壓。安全電壓的工頻有效值不超過50伏，直流不超過120伏。我國(guó)規(guī)定工頻有效值的等級(jí)為42伏，36伏，24伏，12伏和6伏。,加強(qiáng)常識(shí)：不要靠近有這種標(biāo)志牌的地方！,7,雷電是自然界中發(fā)生的放電現(xiàn)象，發(fā)生雷電時(shí)，在云層和大地之間雷電的路徑上有強(qiáng)大的電流通過，會(huì)給人們帶來危害！,加強(qiáng)常識(shí)：雷雨天，要避開空曠地帶的大樹！,不要接觸低壓帶電體不要靠近高壓帶電體（低壓勿摸，高壓勿近）,3.7電工操作規(guī)程,1、電工必須經(jīng)過專門培訓(xùn)、考核合格憑證上崗，嚴(yán)禁無證操作。,2、工作前必須檢查工具，測(cè)量?jī)x表和防護(hù)用品是否完好。3、電器設(shè)備不準(zhǔn)在運(yùn)行中拆卸修理必須在停車后切斷電源，取下熔斷器，掛上“有人工作，禁止合閘”的警示牌。4、動(dòng)力配電箱的閘刀開關(guān)，嚴(yán)禁帶負(fù)荷拉開。5、帶電工作，要在有經(jīng)驗(yàn)的電工監(jiān)護(hù)下，并將臨近各相用絕緣墊，云母板絕緣板隔開方可帶電工作帶電工作必須穿好防護(hù)用品，使用有絕緣柄的工具工作嚴(yán)禁使用銼刀鋼尺等6、電器設(shè)備的金屬外殼必須接地接零接地要符合標(biāo)準(zhǔn)有電設(shè)備不可斷開外殼地線,3.7電工操作規(guī)程,7、電器或線路拆除后可能來電的線頭必須及時(shí)用絕緣布包扎好，高壓電器拆除后遺留線頭必須短路接地8、高空作業(yè)要系好安全帶、戴好安全帽，使用梯子時(shí)梯子與地面角度以60為宜，在水泥地上使用梯子要有防滑措施9、使用電動(dòng)工具要帶絕緣手套站在絕緣物上工作10、電機(jī)電器檢修完工后要仔細(xì)檢查是否有錯(cuò)誤和遺忘的地方，必須清點(diǎn)工具零件以防遺留在設(shè)備內(nèi)造成事故,3.7電工操作規(guī)程,11動(dòng)力配電盤配電箱開關(guān)變壓器等各種電器設(shè)備周圍不準(zhǔn)堆放易燃易爆潮濕和其他影響操作的物件12電氣設(shè)備發(fā)生火災(zāi)未切斷電源嚴(yán)禁用水滅火要用四氯化碳或二氧化碳滅火器滅火13.不準(zhǔn)酒后上班，更不可班中飲酒。14.檢修電氣設(shè)備時(shí)，須參照其它有關(guān)技術(shù)規(guī)程，如不了解該設(shè)備規(guī)范注意事項(xiàng)，不允許私自操作15.嚴(yán)禁在電線上搭曬衣服和各種物品。16.嚴(yán)禁帶電移動(dòng)高于人體安全電壓的設(shè)備。,3.7電工操作規(guī)程,17.每個(gè)電工必須熟練掌握觸電急救方法，有人觸電應(yīng)立即切斷電源按觸電急救方案實(shí)施搶救。18.在巡視檢查時(shí)如發(fā)現(xiàn)有故障或隱患，應(yīng)立即通知上級(jí)，然后采取全部停電或部分停電及其它臨時(shí)性安全措施進(jìn)行處理，避免事故擴(kuò)大。19.電流互感器禁止二次側(cè)開路，電壓互感器禁止二次側(cè)短路和以升壓方式運(yùn)行。20.在有電容器設(shè)備停電工作時(shí)，必須放出電容余電后，方可進(jìn)行工作。21.電氣操作順序：停電時(shí)應(yīng)先斷空氣斷路器，后斷開隔離開關(guān)，送電時(shí)與上述操作順序相反。,3.7電工操作規(guī)程,22.萬用表用完后，打到電壓最高檔再關(guān)閉電源，養(yǎng)成習(xí)慣，預(yù)防燒萬用表。23.電氣設(shè)備燒毀時(shí)，需檢查好原因再更換，防止再次發(fā)生事故。24.配電室除電氣人員，其他人嚴(yán)禁入內(nèi)，配電室值班人員有權(quán)責(zé)令其離開現(xiàn)場(chǎng)，以防止發(fā)生事故。,3.7電工操作規(guī)程,教學(xué)目的：通過學(xué)習(xí)掌握電工測(cè)量的基礎(chǔ)知識(shí)學(xué)會(huì)電流電壓的測(cè)量方法熟練掌握萬用表的使用方法了解鉗形電流表、功率表、兆歐表的使用方法重難點(diǎn)：萬用表的使用,教學(xué)知識(shí)點(diǎn)2,電路中的各個(gè)物理量（如電壓、電流、功率、電能及電路參數(shù)等）的大小，除用分析與計(jì)算的方法外，常用電工測(cè)量?jī)x表去測(cè)量。,電工測(cè)量技術(shù)的應(yīng)用主要有以下優(yōu)點(diǎn)：,電工測(cè)量,1.電工測(cè)量?jī)x表的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，使用方便，并有足夠的精確度。,2.電工測(cè)量?jī)x表可以靈活地安裝在需要進(jìn)行測(cè)量的地方，并可實(shí)現(xiàn)自動(dòng)記錄。,3.電工測(cè)量?jī)x表可實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離的測(cè)量問題。,4.能利用電工測(cè)量的方法對(duì)非電量進(jìn)行測(cè)量。,1電工測(cè)量?jī)x表的分類,1.按照被測(cè)量的種類分類,2.按照工作原理分類,3.按照電流的種類分類,電工測(cè)量?jī)x表可分為直流儀表、交流儀表和交直流兩用儀表。,4.按照準(zhǔn)確度分類,最大基本誤差,儀表的最大量程（滿標(biāo)值）,目前我國(guó)直讀式電工測(cè)量?jī)x表按照準(zhǔn)確度分為0.1,0.2,0.5,1.0,1.5,2.5,5.0七級(jí)。,準(zhǔn)確度是電工測(cè)量?jī)x表的主要特性之一。,準(zhǔn)確度較高（0.1，0.2，0.5）的儀表常用來進(jìn)行精密測(cè)量或校正其他儀表。,相對(duì)額定誤差,準(zhǔn)確度是電工測(cè)量?jī)x表的主要特性之一。儀表的準(zhǔn)確度是根據(jù)儀表的相對(duì)額定誤差來分級(jí)的。,例：一準(zhǔn)確度為2.5級(jí)的電壓表，其最大量程為50V，,正常情況下,可認(rèn)為最大基本誤差是不變的,所以被測(cè)量值比滿標(biāo)值愈小，則相對(duì)測(cè)量誤差就愈大。,如用上述電壓表來測(cè)量實(shí)際值為10V的電壓時(shí)，相對(duì)誤差為,測(cè)量實(shí)際值為40V的電壓時(shí)，相對(duì)誤差為,在選用儀表的量程時(shí)，一般應(yīng)使被測(cè)量的值超過儀表滿標(biāo)值的一半以上。,則可能產(chǎn)生的最大基本誤差為,電工測(cè)量?jī)x表上的幾種符號(hào),2電工測(cè)量?jī)x表的型式,直讀式儀表測(cè)量各種電量的基本原理利用儀表中通入電流后產(chǎn)生電磁作用，使可動(dòng)部分受到轉(zhuǎn)矩而發(fā)生轉(zhuǎn)動(dòng)。轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)矩與通入的電流之間有,T=f(I),1）產(chǎn)生轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)矩T的部分使儀表可動(dòng)部分受到轉(zhuǎn)矩而發(fā)生轉(zhuǎn)動(dòng)。,3）阻尼器能產(chǎn)生制動(dòng)力（阻尼力）的裝置，使儀表可動(dòng)部分能迅速靜止在平衡位置。,直讀式儀表的基本組成部分,2）產(chǎn)生阻轉(zhuǎn)矩TC的部分當(dāng)阻轉(zhuǎn)矩TC等于轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)矩T時(shí)，儀表可動(dòng)部分平衡在一定的位置。,2電工測(cè)量?jī)x表的型式,2.1磁電式儀表,1.結(jié)構(gòu),螺旋彈簧,(1)固定部分馬蹄形永久磁鐵、極掌NS及圓柱形鐵心等。,(2)可動(dòng)部分鋁框及線圈，兩根半軸O和O，螺旋彈簧及指針。,極掌與鐵心之間的空氣隙的長(zhǎng)度是均勻的，其中產(chǎn)生均勻的輻射方向的磁場(chǎng)。,2.工作原理,(1)轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)矩T的產(chǎn)生,(2)阻轉(zhuǎn)矩TC的產(chǎn)生,在線圈和指針轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，螺旋彈簧被扭緊而產(chǎn)生阻轉(zhuǎn)矩TC。,線圈通入電流I電磁力F,線圈受到的轉(zhuǎn)矩T=k1I,線圈通入電流I電磁力F線圈受到轉(zhuǎn)矩T線圈和指針轉(zhuǎn)動(dòng)，,彈簧的TC與指針的偏轉(zhuǎn)角成正比，即TC=k2,當(dāng)彈簧的阻轉(zhuǎn)矩T與線圈受到的轉(zhuǎn)矩TC達(dá)到平衡時(shí)，可動(dòng)部分停止轉(zhuǎn)動(dòng)，此時(shí)有,T=TC,當(dāng)彈簧阻轉(zhuǎn)矩與轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)矩達(dá)到平衡即TC=T時(shí)，可轉(zhuǎn)動(dòng)部分便停止轉(zhuǎn)動(dòng)，T=k1I，TC=k2。,儀表的標(biāo)度尺上作均勻刻度。,3.阻尼作用的產(chǎn)生,當(dāng)線圈通入電流而發(fā)生偏轉(zhuǎn)時(shí)，鋁框切割磁通，在框內(nèi)感應(yīng)出電流，其電流再與磁場(chǎng)作用，產(chǎn)生與轉(zhuǎn)動(dòng)方向相反的制動(dòng)力，于是可轉(zhuǎn)動(dòng)部分受到阻尼作用，快速停止在平衡位置。,即指針的偏轉(zhuǎn)角,結(jié)論:指針偏轉(zhuǎn)的角度與流經(jīng)線圈的電流成正比。,4.用途,5.優(yōu)點(diǎn)：刻度均勻；靈敏度和準(zhǔn)確度高；阻尼強(qiáng)；消耗電能量??；受外界磁場(chǎng)影響小。缺點(diǎn)：只能測(cè)量直流；價(jià)格較高；不能承受較大過載。,測(cè)量直流電壓、直流電流及電阻。,2.2電磁式儀表,1.結(jié)構(gòu),主要部分是固定的圓形線圈、線圈內(nèi)部有固定的鐵片、固定在轉(zhuǎn)軸上的可動(dòng)鐵片。,2.工作原理,儀表的轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)矩T=kI,彈簧的阻轉(zhuǎn)矩TC=k2,彈簧的阻轉(zhuǎn)矩TC與指針的偏轉(zhuǎn)角成正比，即,當(dāng)T=TC時(shí)，可動(dòng)部分停止轉(zhuǎn)動(dòng)，,即指針的偏轉(zhuǎn)角,結(jié)論:指針偏轉(zhuǎn)的角度與直流電流或交流電流有效值的平方成正比。,線圈通入電流I磁場(chǎng),線圈通入電流I磁場(chǎng)固定和可動(dòng)鐵片均被磁化(同一端的極性是相同的),可動(dòng)片因受斥力而帶動(dòng)指針轉(zhuǎn)動(dòng)，,交流為有效值,因指針的偏轉(zhuǎn)角度與直流電流或交流有效值平方成正比，所以儀表標(biāo)度尺上的刻度是不均勻的。,與軸相聯(lián)的活塞在小室中移動(dòng)產(chǎn)生阻尼力空氣阻尼器。,3.用途,4.優(yōu)點(diǎn)：構(gòu)造簡(jiǎn)單；價(jià)格低廉；可用于交直流；能測(cè)量較大的電流；允許較大的過載。缺點(diǎn)：刻度不均勻；易受外界磁場(chǎng)及鐵片中磁滯和渦流（測(cè)量交流時(shí)）的影響，因此準(zhǔn)確度不高。,測(cè)量交流電壓、交流電流。,2.3電動(dòng)式儀表,1.結(jié)構(gòu),有兩個(gè)線圈：固定線圈和可動(dòng)線圈?？蓜?dòng)線圈與指針及空氣阻尼器的活塞都固定在軸上。,2.工作原理,固定線圈中的電流I1(i1)磁場(chǎng)可動(dòng)線圈中的電流I2(i2)與磁場(chǎng)相互作用電磁力F線圈受到轉(zhuǎn)矩T線圈和指針轉(zhuǎn)動(dòng)，,儀表的轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)矩通入直流時(shí)，T=k1I1I2,通入交流時(shí)，T=k1I1I2cos,i1和i2的有效值,i1和i2之間的相位差,彈簧的阻轉(zhuǎn)矩TC=k2,彈簧的阻轉(zhuǎn)矩TC與指針的偏轉(zhuǎn)角成正比，即,當(dāng)T=TC時(shí)，可動(dòng)部分停止轉(zhuǎn)動(dòng)，,即指針的偏轉(zhuǎn)角,結(jié)論:指針偏轉(zhuǎn)的角度與兩個(gè)電流(對(duì)交流為有效值)的乘積成正比。,儀表的轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)矩通入直流時(shí)，T=k1I1I2,通入交流時(shí)，T=k1I1I2cos,=kI1I2（直流）,=kI1I2cos（交流）,i1和i2之間的相位差,4.優(yōu)點(diǎn)：可用于交直流；準(zhǔn)確度較高。缺點(diǎn)：受外界磁場(chǎng)影響大；不能承受較大過載。,3.用途測(cè)量交直流電壓、電流及功率。,3電流的測(cè)量,電流表的內(nèi)阻要很小。,測(cè)量直流電流通常用磁電式電流表，,若要擴(kuò)大電流表的量程，可在測(cè)量機(jī)構(gòu)上并聯(lián)一個(gè)分流電阻RA。,電流表應(yīng)串聯(lián)在電路中，,式中：R0測(cè)量機(jī)構(gòu)的電阻RA分流器的電阻,測(cè)量直流電流通常用磁電式電流表，測(cè)量交流電流通常用電磁式電流表。,由,可得，分流電阻,可知，需擴(kuò)大的量程愈大，則分流電阻應(yīng)愈小。,例:有一磁電式電流表，當(dāng)無分流器時(shí)，表頭的滿標(biāo)值電流為5mA，表頭電阻為20。今欲使其量程（滿標(biāo)值）為1A，問分流器的電阻應(yīng)為多大？,4電壓的測(cè)量,表的內(nèi)阻要很高。,測(cè)量直流電壓通常用磁電式電壓表，,若要擴(kuò)大電壓表的量程，可在測(cè)量機(jī)構(gòu)上串聯(lián)一個(gè)倍壓電阻RV。,電壓表應(yīng)并聯(lián)在被測(cè)電路兩端，,式中：R0測(cè)量機(jī)構(gòu)的電阻RV倍壓器的電阻,測(cè)量直流電壓通常用磁電式電壓表，測(cè)量交流電流通常用電磁式電壓表。,由,可得，串聯(lián)電阻,可知，需擴(kuò)大的量程愈大，則串聯(lián)電阻應(yīng)愈大。,例:有一電壓表，其量程為50V，內(nèi)阻為2000。今欲使其量程擴(kuò)大到300V，問還需串聯(lián)多大電阻的倍壓器？,5.1磁電式萬用表,用來測(cè)量直流電流、直流電壓、交流電壓和電阻等,1.直流電流的測(cè)量,RA1RA5是分流器電阻，改變轉(zhuǎn)換開關(guān)的位置，就改變了分流器的電阻，從而改變了電流的量程。量程愈大，分流器電阻愈小。,5萬用表,直流調(diào)整電位器,5萬用表,5.1磁電式萬用表,用來測(cè)量直流電流、直流電壓、交流電壓和電阻等,2.直流電壓的測(cè)量,RV1RV3構(gòu)成倍壓器電阻，改變轉(zhuǎn)換開關(guān)的位置，就改變了倍壓器的電阻，從而改變了電壓的量程。量程愈大，倍壓器電阻愈大。,3.交流電壓的測(cè)量,磁電式儀表只能測(cè)量直流，如果要測(cè)量交流，需加整流元件，如圖中D1和D2。,正半周時(shí)，電流流經(jīng)D1和部分電流流經(jīng)微安表流出。,負(fù)半周時(shí)，電流直接流經(jīng)D2從“+”端流出。,可見，通過微安表的是半波電流，讀數(shù)應(yīng)為該電流的平均值。,可見，通過微安表的是半波電流，讀數(shù)應(yīng)為該電流的平均值。為此，加一交流調(diào)整電位器（圖中600），用來改變表盤刻度；指示讀數(shù)被折換為正弦電壓有效值。,可見，通過微安表的是半波電流，讀數(shù)應(yīng)為該電流的平均值。為此，加一交流調(diào)整電位器（圖中600），用來改變表盤刻度；指示讀數(shù)被折換為正弦電壓有效值。普通萬用表只適合測(cè)量頻率為451000Hz的電壓。,4.電阻的測(cè)量,測(cè)量電阻時(shí)，需接入電池，被測(cè)電阻愈小，電流愈大，則指針偏轉(zhuǎn)的角度愈大。,注意：(1)測(cè)量前應(yīng)先將“+”、“-”兩端短接，看指針是否指在零，否則應(yīng)調(diào)節(jié)調(diào)零電位器（圖中1.7k電阻）進(jìn)行校正。,(2)絕對(duì)不能在帶電線路上測(cè)量電阻。用畢應(yīng)將轉(zhuǎn)換開關(guān)轉(zhuǎn)到高電壓檔。,MF-30型萬用表的面板圖,5萬用表,零歐姆調(diào)整,機(jī)械零位調(diào)整,轉(zhuǎn)換開關(guān),5.2數(shù)字式萬用表,今以DT-830型數(shù)字萬用表為例來說明它的測(cè)量范圍和使用方法。,1.測(cè)量范圍,（1）直流電壓分為五檔:200mV,2V,20V,200V,1000V。,（2）交流電壓分為五檔:200mV,2V,20V,200V,750V。,（3）直流電流分為五檔:200V,2mA,20mA,200mA,10A。,（4）交流電流分為五檔:200V,2mA,20mA,200mA,10A。,（5）電阻分為六檔:200,2k,20k,200k,2M,20M,5.2數(shù)字式萬用表,DT-830型萬用表的面板圖,2.面板說明,(2)電源開關(guān)：使用時(shí)將開關(guān)置于“ON”位置；使用完畢置于“OFF”位置。,(3)轉(zhuǎn)換開關(guān)：用以選擇功能和量程。根據(jù)被測(cè)的電量(電壓、電流、電阻等)選擇相應(yīng)的功能位；按被測(cè)量程的大小性選擇合適的量程。,(4)輸入插座：將黑色測(cè)試筆插入“COM”的插座。紅色測(cè)試筆有如下三種插法，測(cè)量電壓和電阻時(shí)插入“V”插座；測(cè)量小于200mA的電流時(shí)插入“mA”插座；測(cè)量大于200mA的電流時(shí)插入“10A”插座。,(1)顯示器：顯示四位數(shù)字，最高位只能顯示1或不顯示數(shù)字，算半位，故稱三位半（）。最大指示為1999或-1999。當(dāng)被測(cè)量超過最大指示值時(shí)，顯示“1”或“-1”。,6功率的測(cè)量,6.1單相交流和直流功率的測(cè)量,通常用電動(dòng)式儀表來測(cè)量功率,功率表的接線圖,負(fù)載,固定線圈：匝數(shù)少，導(dǎo)線粗，與負(fù)載串聯(lián)，作為電流線圈。,可動(dòng)線圈：匝數(shù)多，導(dǎo)線細(xì)，與負(fù)載并聯(lián)，作為電壓線圈。,工作原理：,I2正比U，且可認(rèn)為i2與u同相,所以：,6功率的測(cè)量,6.2三相功率的測(cè)量,在三相三線制中，廣泛采用兩功率表來測(cè)量三相功率。,兩功率表測(cè)量三相功率,工作原理：,三相瞬時(shí)功率：,所以，p=uAiA+uBiB+uC(iAiB)iC=(uAuC)iA+(uBuC)iB=uACiA+uBCiB=p1+p2,p=pA+pB+pC=uAiA+uBiB+uCiC,因?yàn)?，iA+iB+iC=0,可見，三相功率可用兩個(gè)功率表來測(cè)量。,式中為uAC和iA之間的相位差。,式中為uBC和iB之間的相位差。,兩功率表讀數(shù)之和為P=P1+P2=UACIAcos+UBCIBcos,當(dāng)負(fù)載對(duì)稱時(shí)，,P1=UACIAcos,=UlIlcos(30),P2=UBCIBcos,=UlIlcos(30+),由相量圖可知，兩功率表的讀數(shù)為,兩功率表讀數(shù)之和為P=P1+P2=UlIlcos(30)+UlIlcos(30+),可見，采用兩表法可測(cè)量三相功率。,當(dāng)60時(shí)，P1為正值，P2為負(fù)值，P=P1P2,三相功率應(yīng)是兩個(gè)功率表讀數(shù)的代數(shù)和，其中任意一個(gè)功率表的讀數(shù)是無意義的。,實(shí)用中，常用一個(gè)三相功率表（二元功率表）代替兩個(gè)單相功率表來測(cè)量功率，,7兆歐表,兆歐表：用于檢查電機(jī)、電器及線路的絕緣情況和測(cè)量高值電阻。,1.結(jié)構(gòu),兆歐表構(gòu)造示意圖,兩個(gè)線圈固定在同一軸上且相互垂直。一個(gè)線圈與電阻R串聯(lián)，另一個(gè)線圈與被測(cè)電阻Rx串聯(lián)，兩者并聯(lián)接于直流電源。,永久磁鐵,線圈,手搖直流發(fā)電機(jī),磁場(chǎng)是不均勻的,2.工作原理,在測(cè)量時(shí)，通過線圈的電流,線圈受到磁場(chǎng)的作用，產(chǎn)生兩個(gè)方向相反的轉(zhuǎn)矩，,f1()和f2()分別為兩個(gè)線圈所在處的磁感應(yīng)強(qiáng)度與偏轉(zhuǎn)角之間的函數(shù)關(guān)系。,T1=k1I1f1(),T2=k2I2f2(),儀表的可動(dòng)部分在轉(zhuǎn)矩的作用下發(fā)生偏轉(zhuǎn)，直到兩個(gè)線圈產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩平衡。,2.工作原理,當(dāng)兩個(gè)線圈產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩平衡時(shí)，有T1=T2,即k1I1f1()=k2I2f2(),上式表明，偏轉(zhuǎn)角與兩線圈中電流之比有關(guān)，故稱為流比計(jì)。,因,所以,結(jié)論：1.偏轉(zhuǎn)角與被測(cè)電阻Rx有一定的函數(shù)關(guān)系，所以角可以反映出被測(cè)電阻的大小。,2.儀表的偏轉(zhuǎn)角與電源電壓U無關(guān)，所以手搖發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)的快慢不影響讀數(shù)。,教學(xué)目的：掌握電路的概念和基本物理量及組成電路的理想電路元件熟練掌握基爾霍夫電壓、電流定律熟練掌握電壓源與電流源的等效變換、電阻元件串聯(lián)和并聯(lián)重難點(diǎn)：基爾霍夫電壓、電流定律電壓源與電流源的等效變換,教學(xué)知識(shí)點(diǎn)3電路的基本概念和定律,電路的組成,手電筒照明電路示意圖：,電源：將非電能轉(zhuǎn)換成電能的裝置（干電池、蓄電池、發(fā)電機(jī)）或信號(hào)源。中間環(huán)節(jié)：把電源與負(fù)載連接起來的部分（連接導(dǎo)線，開關(guān)）負(fù)載：將電能轉(zhuǎn)換成非電能的用電設(shè)備（電燈、電爐、電動(dòng)機(jī)）,電路的組成,1、傳輸分配電能電力電路,電路的作用,2、信號(hào)的傳遞與處理電子電路,電路的作用,理想元件,在工程上，分析電路時(shí)，常常沒有必要把器件的全部物理特性都加以考慮，把問題復(fù)雜化。為了便于對(duì)實(shí)際電路進(jìn)行分析和數(shù)學(xué)表述，將實(shí)際電路元件理想化（模型化），即在一定條件下突出其主要的電磁性質(zhì)，忽略其次要性質(zhì)，把它近似地看作理想元件。理想元件，是假想出來的、只具有單一物理特性的元件。理想元件又可稱為實(shí)際器件的理想化型,例如,理想化,下圖為理想電阻、電容、電感元件的電路符號(hào)。,理想元件,具有相同的主要電磁性能的實(shí)際電路部件，在一定條件下可用同一模型表示；如燈泡、電爐絲等。同一實(shí)際電路部件在不同的應(yīng)用條件下，可以有不同的模型。如電感。,電感線圈的電路模型,注意,由一些理想元件所組成的電路就是實(shí)際電路的電路模型（circuitmodel）。將電路中實(shí)際各部件用理想元件符號(hào)表示，這樣畫出的電路圖稱為實(shí)際電路的電路模型圖，也稱作電路原理圖。手電筒的電路模型圖如下圖所示。,電路模型,電流的大小,1、電流的大?。◤?qiáng)度）電荷的定向移動(dòng)形成電流。它的大小用電流強(qiáng)度來描述。電流的大?。?jiǎn)挝粫r(shí)間內(nèi)通過導(dǎo)體截面的電荷量。用符號(hào)i表示大寫I表示直流電流小寫i表示交流電流單位：安培（A）、毫安（mA）、微安（A）、千安（kA),電流的參考方向,實(shí)際方向-正電荷定向運(yùn)動(dòng)的方向。電流的參考方向-任選一方向?yàn)殡娏髡较?。圖電流的實(shí)際方向與參考方向,電壓（voltage）是描述電場(chǎng)力對(duì)電荷做功大小的物理量。在電路中，任意兩點(diǎn)之間的電位差稱為這兩點(diǎn)的電壓。,大寫U表示直流電壓小寫u表示交流電壓?jiǎn)挝唬悍兀╒）、毫伏（mV）、微伏（V）、千伏（kV),電壓的大小,電壓的參考方向,電壓實(shí)際方向-由高電位端指向低電位端。“+”表示假定的高電位端，“-”號(hào)表示假定的低電位端。電壓參考方向-任選一方向位為電壓正方向。圖電壓的參考方向與實(shí)際方向,電壓的表示方法,注：Uab表示電壓的參考方向由a指向b，腳標(biāo)中第一個(gè)字母a表示假設(shè)電壓參考方向的正極性端，第二個(gè)字母b表示假設(shè)電壓參考方向的負(fù)極性端。,電源的電動(dòng)勢(shì)-電源內(nèi)部通過電源力建立的電場(chǎng)正極與負(fù)極之間的電位差。用E或e表示，單位為伏特。電動(dòng)勢(shì)的實(shí)際方向與電壓實(shí)際方向相反，規(guī)定為由負(fù)極指向正極。,電動(dòng)勢(shì)的大小,電動(dòng)勢(shì)的實(shí)際方向-電位升高的方向電動(dòng)勢(shì)的參考方向-任選一方向?yàn)殡妱?dòng)勢(shì)的正方向電動(dòng)勢(shì)和電壓的關(guān)系：,電動(dòng)勢(shì)和電壓的關(guān)系,關(guān)聯(lián)參考方向,電壓、電流參考方向選得一致的情況稱為關(guān)聯(lián)參考方向（關(guān)聯(lián)正方向），可簡(jiǎn)稱為電壓電流關(guān)聯(lián)；反之，電流、電壓的參考方向相反稱為非關(guān)聯(lián)參考方向。,例,電壓電流參考方向如圖中所標(biāo)，問：對(duì)A、B兩部分電路電壓電流參考方向關(guān)聯(lián)否？,答：A電壓、電流參考方向非關(guān)聯(lián)；B電壓、電流參考方向關(guān)聯(lián)。,u為正值說明電壓的實(shí)際方向與參考方向一致，否則說明兩者相反。,例如：,功率,單位時(shí)間做功大小稱為功率（power），或者說做功的速率稱為功率。在電路中所述的電功率即是電場(chǎng)力做功的速率，以符號(hào)或p表示。,單位：瓦（W），1W=1J/S=1VA,計(jì)算一段電路的吸收電功率時(shí)會(huì)有以下兩個(gè)公式：,當(dāng)電壓、電流選用關(guān)聯(lián)參考方向時(shí)，,當(dāng)電壓、電流選用非關(guān)聯(lián)參考方向時(shí)，,當(dāng)p時(shí)，電路實(shí)際吸收功率；當(dāng)p時(shí)，電路實(shí)際發(fā)出功率。若計(jì)算一段電路的產(chǎn)生功率，無論、參考方向關(guān)聯(lián)或非關(guān)聯(lián)情況，所用公式與計(jì)算吸收功率時(shí)的公式恰恰相反。,功率,注意,對(duì)一完整的電路，滿足：發(fā)出的功率吸收的功率當(dāng)元件吸收功率大于零時(shí)，此元件在電路中起負(fù)載作用，當(dāng)元件產(chǎn)生功率大于零時(shí)，此元件在電路中起電源作用,例,求圖示電路中各方框所代表的元件吸收或產(chǎn)生的功率。,已知：U1=1V,U2=-3V，U3=8V,U4=-4V,U5=7V,U6=-3V，I1=2A,I2=1A,，I3=-1A,功率,解,兩端元件：凡具有兩個(gè)端鈕可與外部電路相連接的元件稱為兩端元件。圖中所示的電路中含有5個(gè)兩端元件。支路-電路中兩點(diǎn)之間通過同一電流的不分叉的一段電路稱為支路。節(jié)點(diǎn)-電路中3條或3條以上支路的聯(lián)接點(diǎn)稱為節(jié)點(diǎn)?；芈?電路中任一閉合的路徑稱為回路。網(wǎng)孔-回路內(nèi)部不含支路的回路稱為網(wǎng)孔。,基本概念,表述一在任一瞬時(shí)，流入任一節(jié)點(diǎn)的電流之和必定等于從該節(jié)點(diǎn)流出的電流之和。所有電流均為正。表述二在任一瞬時(shí)，通過任一節(jié)點(diǎn)電流的代數(shù)和恒等于零?？杉俣魅牍?jié)點(diǎn)的電流為正，流出節(jié)點(diǎn)的電流為負(fù)；也可以作相反的假定。,基爾霍夫電流定律（KCL),KCL通常用于節(jié)點(diǎn)，并且對(duì)于包圍幾個(gè)節(jié)點(diǎn)的閉合面也是適用的。【例】列出下圖中各節(jié)點(diǎn)的KCL方程,基爾霍夫電流定律（KCL),【例】在下圖所示的電路中，I1=2A,I2=5A,I3=-3A，求電流I4。解：I1+I2+I3+I4=0例】如下圖所示，I1=4A,I2=1A,I4=-3A,I5=-2A,求電流I3的數(shù)值。解：I1-I2+I3-I4-I5=0,表述一在任一瞬時(shí)，沿任一回路電壓的代數(shù)和恒等于零。電壓參考方向與回路繞行方向一致時(shí)取正號(hào)，相反時(shí)取負(fù)號(hào)。表述二在任一瞬時(shí)，在任一回路上的電位升之和等于電位降之和。所有電壓均為正。,基爾霍夫電壓定律（KVL）,對(duì)于電阻電路，回路中電阻上電壓降的代數(shù)和等于回路中的電壓源電壓的代數(shù)和。在運(yùn)用上式時(shí)：電流參考方向與回路繞行方向一致時(shí)IR前取正號(hào)，相反時(shí)取負(fù)號(hào)；電壓源電壓方向與回路繞行方向一致時(shí)Us前取負(fù)號(hào)，相反時(shí)取正號(hào)。,基爾霍夫電壓定律（KVL）,【例】電路的支路數(shù)b=3，支路電流有I1、I2、I3三個(gè)，節(jié)點(diǎn)數(shù)n=2。（1）可列出2-1=1個(gè)獨(dú)立的KCL方程。節(jié)點(diǎn)aI1+I2-I3=0(2)獨(dú)立的KVL方程數(shù)為：3-（2-1）=2個(gè)?；芈?：I1R1+I3R3=Us1回路2：I2R2+I3R3=Us2,【例】如圖所示，已知U1=5V,U3=3V,I=2A,求U2、I2、R1、R2和Us。,解：I2=U3/2=1.5AR1=U1/I1=10I1=I-I2=0.5AR2=U2/I2=1.33U2=U1-U3=2VUs=U+U1=11V,KVL通常用于閉合回路，但也可推廣應(yīng)用到任一不閉合的電路上?！纠苛谐鱿铝械腒VL方程,基爾霍夫電壓定律（KVL）,【例】,1、電阻元件電阻元件是一種消耗電能的元件伏安關(guān)系：歐姆定律伏安特性從上式可看出，不論u,i是正值還是負(fù)值，p總是大于零，說明電阻元件總是消耗電功率的，與電壓、電流的實(shí)際方向無關(guān)，故電阻是耗能元件。,電阻、電容及電感元件,2、電容元件當(dāng)電容的端電壓和通過電流的參考方向一致時(shí)，則有。伏安關(guān)系：只有電容上的電壓變化時(shí)，電容兩端才有電流。在直流電路中，電容上即使有電壓，但i=0，相當(dāng)于開路。存儲(chǔ)能量：上式說明，電容元件在某時(shí)刻儲(chǔ)存的電場(chǎng)能量與元件在該時(shí)刻所承受的電壓的平方成正比，電容元件不消耗能量，故稱為儲(chǔ)能元件。,電阻、電容及電感元件,3、電感元件當(dāng)電感線圈中通以電流后，將產(chǎn)生磁通，在其內(nèi)部及周圍建立磁場(chǎng)，儲(chǔ)存能量，可將其抽象為只具有儲(chǔ)存磁場(chǎng)性質(zhì)的電感元件。電感元件是一種能夠貯存磁場(chǎng)能量的元件，是實(shí)際電感器的理想化模型。根據(jù)電磁感應(yīng)定律，當(dāng)電壓、電流、電動(dòng)勢(shì)的參考方向如圖所示，則有伏安關(guān)系：,電阻、電容及電感元件,3、電感元件存儲(chǔ)能量：上式說明，電感元件在某時(shí)刻儲(chǔ)存的磁場(chǎng)能量，與該時(shí)刻流過的電流的平方成正比，電感元件不消耗能量，故稱為儲(chǔ)能元件。,電阻、電容及電感元件,1、負(fù)載狀態(tài)S合上，電路中產(chǎn)生了電流I，電路處于負(fù)載狀態(tài)。電流的大?。贺?fù)載兩端的電壓：,電路的三種狀態(tài),1、負(fù)載狀態(tài)電源的內(nèi)阻R0一般很小，即R0R，負(fù)載兩端的電壓UUs,說明電路帶負(fù)載能力較強(qiáng)。將兩邊乘以電流I，得到UI=UsI-I2R0，即P=UI=I2R=U2/R：負(fù)載功率，電源輸出的功率PE=UsI：電源產(chǎn)生的功率P=I2R0：內(nèi)阻消耗的功率,電路的三種狀態(tài),2、空載（斷路/開路）狀態(tài)如圖中，S斷開，稱為開路狀態(tài)，也可稱為空載或斷路狀態(tài)，電源兩端的電壓稱為開路電壓或空載電壓，用U0C表示，其值等于電源的電動(dòng)勢(shì)E，輸出功率P等于零，電源不輸出功率。,電路的三種狀態(tài),3、短路狀態(tài)將a、b兩點(diǎn)用一根導(dǎo)線連接起來，稱為短路狀態(tài)，電流被稱為短路電流。用Isc表示。這時(shí)Uab=0，電阻吸收的功率P=0電源產(chǎn)生的功率全部消耗在內(nèi)電阻中。為如下式。為了防止短路所造成的嚴(yán)重后果，通常在電源開關(guān)后面安裝熔斷器（FU）。,電路的三種狀態(tài),【例】已知某電源的開路電壓U0=5V,短路電流Is=50A,問該電源的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻各是多少？,電路的三種狀態(tài),解：電源電動(dòng)勢(shì)E=U0=5V電源的內(nèi)阻R0=U0/Is=5/50=0.1,電路的三種狀態(tài),電阻的串聯(lián)與并聯(lián),電阻的串聯(lián),如果電路中兩個(gè)或多個(gè)電阻依次首尾連接，中間沒有分支，這種連接方式叫做串聯(lián)（seriesconnection）。相串聯(lián)的電阻流過的是同一個(gè)電流。,對(duì)于有多個(gè)電阻串聯(lián)的情況，等效電阻為,電阻串聯(lián)有分壓關(guān)系,電阻的并聯(lián),如果電路中有兩個(gè)或多個(gè)電阻聯(lián)接在兩個(gè)公共的結(jié)點(diǎn)之間，則這樣的聯(lián)接方式稱為電阻的并聯(lián)（parallelconnection）。并聯(lián)電阻兩端電壓相同.,如果有n個(gè)電阻并聯(lián)，其等效電阻的倒數(shù)等于相并聯(lián)各電阻倒數(shù)之和。,或?qū)懗?電阻并聯(lián)有分流關(guān)系,理想電壓源,理想電壓源的VCR特性曲線,電源兩端電壓由電源本身決定，與外電路無關(guān)；與流經(jīng)它的電流方向、大小無關(guān)。,例,外電路,電壓源不能短路！,通過電壓源的電流由電源及外電路共同決定。,理想電壓源,實(shí)際電壓源,電壓源空載時(shí)，電源端電壓,接上負(fù)載后,實(shí)際電壓源可以用一個(gè)理想電壓源和內(nèi)阻相串聯(lián)的模型來表示，如圖中的虛線框內(nèi)所示,理想電流源,電流源的輸出電流由電源本身決定，與外電路無關(guān)；與它兩端電壓方向、大小無關(guān)。,電流源兩端的電壓由電源及外電路共同決定。,例,外電路,電流源不能開路！,理想電流源,實(shí)際電流源,實(shí)際電流源可用一個(gè)理想電流源與內(nèi)電阻相并聯(lián)的電路模型來表示。圖中的虛線框內(nèi)所示為一實(shí)際電流源的電路模型。,實(shí)際電流源的外特性曲線,額定工作狀態(tài),額定值:電氣設(shè)備在正常運(yùn)行時(shí)的規(guī)定使用值,例：一只220V,60W的白熾燈,接在220V的電源上，試求通過電燈的電流和電燈在220V電壓下工作時(shí)的電阻。如果每晚工作3h(小時(shí))，問一個(gè)月消耗多少電能?,注意：電氣設(shè)備工作時(shí)的實(shí)際值不一定都等于其額定值，要能夠加以區(qū)別。,解:通過電燈的電流為,電氣設(shè)備的三種運(yùn)行狀態(tài),欠載(輕載)：IPN(設(shè)備易損壞),額定工作狀態(tài)：I=IN，P=PN(經(jīng)濟(jì)合理安全可靠),在220V電壓下工作時(shí)的電阻,一個(gè)月用電,W=Pt=60W(330)h=0.06kW90h=5.4kW.h,例,計(jì)算圖示電路各元件的功率,解,發(fā)出,吸收,吸收,滿足：P（發(fā)）P（吸）,i,+,_,+,_,10V,5V,-,+,uR,例求圖中電壓源產(chǎn)生的功率。,由KVL得,在圖中標(biāo)出求解所需各電流的參考方向。,由歐姆定律得,由KCL得,由KVL,電壓源產(chǎn)生的功率,受控源,獨(dú)立電源指電壓源的端電壓和電流源的電流都是由電源本身決定的，與電源以外的其他電路無關(guān)。而受控電源是非獨(dú)立電源，受控電源的輸出電壓或電流受到電路中某部分的電壓或電流的控制。受控源是由電子器件抽象而來的一種模型。一些電子器件，如晶體管具有輸入端的電壓（電流）能控制輸出端的電壓或電流的特點(diǎn)，人們提出了受控源元件。,受控源是一種具有四個(gè)端子的元件，有兩個(gè)控制端鈕（又稱輸入端），兩個(gè)受控端鈕（又稱輸出端）。受控源可分為如下四種：電壓控制電壓源（voltagecontrolledvoltagesource，簡(jiǎn)稱VCVS）、電壓控制電流源（voltagecontrolledcurrentsource，簡(jiǎn)稱VCCS）、電流控制電壓源（currentcontrolledvoltagesource，簡(jiǎn)稱CCVS）和電流控制電流源（currentcontrolledcurrentsource，簡(jiǎn)稱CCCS）。,電壓控制的電壓源(VCVS),:電壓放大倍數(shù),電流控制的電壓源(CCVS),r:轉(zhuǎn)移電阻,輸入：控制部分,輸出：受控部分,g:轉(zhuǎn)移電導(dǎo),電壓控制的電流源(VCCS),電流控制的電流源(CCCS),:電流放大倍數(shù),受控源與獨(dú)立源的比較,獨(dú)立源電壓(或電流)由電源本身決定，與電路中其它電壓、電流無關(guān)，而受控源電壓(或電流)由控制量決定。,獨(dú)立源在電路中起“激勵(lì)”作用，在電路中產(chǎn)生電壓、電流，而受控源是反映電路中某處的電壓或電流對(duì)另一處的電壓或電流的控制關(guān)系，在電路中不能作為“激勵(lì)”。,電路中電位的計(jì)算,電位（electricpotential）：某一點(diǎn)的電位就是單位正電荷由此點(diǎn)移至參考點(diǎn)所作的功，即該點(diǎn)與參考點(diǎn)之間的電壓，單位為伏特。,參考點(diǎn)（reference）：又稱零點(diǎn)、零電位點(diǎn)、接地點(diǎn)。在計(jì)算電位時(shí)，必須選定電路中某一點(diǎn)作為參考點(diǎn)。它的電位作為參考電位（referencepotential），通常設(shè)參考電位為零伏,參考點(diǎn)的符號(hào)采用接地符號(hào)“”,電位的符號(hào)：電位用u(U)或v(V)加下標(biāo)表示，例如a點(diǎn)電位可以表示為或Ua,Va。,求圖示電路中各點(diǎn)的電位:Va、Vb、Vc、Vd。,Vb=Uba=106=60VVc=Uca=420=80VVd=Uda=65=30V,設(shè)b為參考點(diǎn)，即Vb=0V,Va=Uab=106=60VVc=Ucb=E1=140VVd=Udb=E2=90V,b,a,c,20,4A,6,10A,E290V,E1140V,5,6A,d,Uab=106=60VUcb=E1=140VUdb=E2=90V,Uab=106=60VUcb=E1=140VUdb=E2=90V,設(shè)a為參考點(diǎn)，即Va=0V,(1)電位值是相對(duì)的，參考點(diǎn)選取的不同，電路中各點(diǎn)的電位也將隨之改變；,(2)電路中兩點(diǎn)間的電壓值是固定的，不會(huì)因參考點(diǎn)的不同而變，即與零電位參考點(diǎn)的選取無關(guān)。,借助電位的概念可以簡(jiǎn)化電路作圖,例1:圖示電路，計(jì)算開關(guān)S斷開和閉合時(shí)A點(diǎn)的電位VA,解:(1)當(dāng)開關(guān)S斷開時(shí),(2)當(dāng)開關(guān)閉合時(shí),電路如圖（b）,電流I2=0，電位VA=0V。,電流I1=I2=0，電位VA=6V。,電流在閉合路徑中流通,例：電路如下圖所示，零電位參考點(diǎn)在哪里？求VA和VB,解：電路可畫成右圖的形式。零電位參考點(diǎn)為+12V電源的“”端與12V電源的“+”端的聯(lián)接處。,VA=IR1+12VB=IR212,等效變換法,電路等效的一般定義：如果一個(gè)二端網(wǎng)絡(luò)（對(duì)外有兩個(gè)端鈕的網(wǎng)絡(luò)）和另一個(gè)二端網(wǎng)絡(luò)的伏安關(guān)系完全相同，則這兩個(gè)二端網(wǎng)絡(luò)對(duì)任意的外電路來說是等效的.,在計(jì)算中可把一個(gè)復(fù)雜的二端網(wǎng)絡(luò)用簡(jiǎn)單的二端網(wǎng)絡(luò)代替，從而簡(jiǎn)化計(jì)算過程。,注意參考方向,理想電壓源串聯(lián),若幾個(gè)理想電壓源串聯(lián)，對(duì)外可等效成一個(gè)理想電壓源，其電壓等于相串聯(lián)理想電壓源端電壓的代數(shù)和。,電源的等效變換,+,u,理想電流源并聯(lián),若幾個(gè)理想電流源并聯(lián)可等效成一個(gè)理想電流源，其等效源的輸出電流等于相并聯(lián)理想電流源輸出電流的代數(shù)和。,任意二端網(wǎng)絡(luò)與理想電壓源并聯(lián)對(duì)外等效為此此理想電壓源.,任意二端網(wǎng)絡(luò)與理想電壓源并聯(lián),任意二端網(wǎng)絡(luò)與理想電流源串聯(lián),任意二端網(wǎng)絡(luò)與理想電流源串聯(lián)對(duì)外均可將其等效為此理想電流源,實(shí)際電壓源、電流源模型的等效互換,圖a,圖b,如果要讓實(shí)際電壓源、實(shí)際電流源等效應(yīng)滿足,（1）這種等效并不局限于電源模型，可以這樣總結(jié)：電壓為US的理想電壓源和電阻R0串聯(lián)都可以等效為電流為US/R0的理想電流源和這個(gè)電阻并聯(lián)。（2）電壓源和電流源的等效是對(duì)外電路而言的，或是對(duì)電源輸出電流、端電壓的等效，對(duì)電源內(nèi)部講是不等效的。（3）理想電壓源和理想電流