电路与磁路课件

1、关于电路和磁路第一张，PPT共一百二十三页，创作于2022年6月一、基础知识1.电路和磁路知识（1）直流电路的分析和计算方法第二张，PPT共一百二十三页，创作于2022年6月基尔霍夫电流定律（节点电流定律） 1.电流定律(KCL)内容 电流定律的第一种表述：在任何时刻，电路中流入任一节点中的电流之和，恒等于从该节点流出的电流之和，即 I流入 I流出 例如图3-2中，在节点A上： I1I3 I2I4I5 图3-2 电流定律的举例说明 第三张，PPT共一百二十三页，创作于2022年6月 电流定律的第二种表述：在任何时刻，电路中任一节点上的各支路电流代数和恒等 于零，即I 0。 一般可在流入节点的电

2、 流前面取“”号，在流出节点的电流前面取“”号，反之亦可。例如图3-2中，在节点A上：I1 I2 I3 I4 I5 0。第四张，PPT共一百二十三页，创作于2022年6月在使用电流定律时，必须注意： (1) 对于含有n个节点的电路，只能列出(n 1)个独立的电流方程。 (2) 列节点电流方程时，只需考虑电流的参考方向，然后再带入电流的数值。为分析电路的方便，通常需要在所研究的一段电路中事先选定(即假定)电流流动的方向，叫做电流的参考方向，通常用“”号表示。电流的实际方向可根据数值的正、负来判断，当I 0时，表明电流的实际方向与所标定的参考方向一致；当I 0时，即X L X C， 0，电压u比电

3、流i超前，称电路呈感性； 2. 容性电路：当X 0时，即X L X C， 0时，Q 0，电路呈感性；当 0时，Q 2，1 2 。 第六十张，PPT共一百二十三页，创作于2022年6月 三相交流电路1 三相交流电源 1.1 三相电动势的产生 1.2 三相交流电源的连接2 三相负载及三相电路的计算 2.1 星形接法及计算 2.2 三角形接法及计算3 三相电路的功率第六十一张，PPT共一百二十三页，创作于2022年6月1 三相交流电源1.1 三相电动势的产生NSAXe在两磁极中间，放一个线圈。根据右手定则可知，线圈中产生感应电动势，其方向由AX。让线圈以 的速度顺时针旋转。 合理设计磁极形状，使磁通

4、按正弦规律分布，线圈两端便可得到单相交流电动势。第六十二张，PPT共一百二十三页，创作于2022年6月一、三相交流电动势的产生AXYCBZSN定子转子定子中放三个线圈：A XB YC Z首端末端三线圈空间位置各差120o 转子装有磁极并以 的速度旋转。三个线圈中便产生三个单相电动势。第六十三张，PPT共一百二十三页，创作于2022年6月二、三相电动势的表示式三相电动势的特征： 大小相等，频率相同，相位互差120。1. 三角函数式第六十四张，PPT共一百二十三页，创作于2022年6月2. 相量表示式及相互关系Em 第六十五张，PPT共一百二十三页，创作于2022年6月1.2 三相交流电源的连接一

5、、星形接法AXYCBZN 1. 连接方式第六十六张，PPT共一百二十三页，创作于2022年6月（中线）（火线）（火线）（火线）AXYCBZN三相四线制供电火线（相线）:ABC中线（零线）：N第六十七张，PPT共一百二十三页，创作于2022年6月 2. 三相电源星形接法的两组电压相电压：火线对零线间的电压。ACBN120120120第六十八张，PPT共一百二十三页，创作于2022年6月线电压：火线间的电压。CABN注意规定的正方向第六十九张，PPT共一百二十三页，创作于2022年6月线电压和相电压的关系：30第七十张，PPT共一百二十三页，创作于2022年6月 同理：第七十一张，PPT共一百二十

6、三页，创作于2022年6月线电压与相电压的通用关系表达式： -为相电压 -为线电压在日常生活与工农业生产中，多数用户的电压等级为第七十二张，PPT共一百二十三页，创作于2022年6月二、三角接法AAXYCBZBC特点：线电压=相电压第七十三张，PPT共一百二十三页，创作于2022年6月短路+E三个电源串接能否造成短路？直流电源行吗？AXYZBC问题讨论+-EEE直流电源串接不行，三相交流电源可以， 为什么？第七十四张，PPT共一百二十三页，创作于2022年6月AXYZBCEm三相交流电源中三个电源可以串接的原因在于： 三个电源的电压任何瞬间相加均为零。第七十五张，PPT共一百二十三页，创作于2

7、022年6月星形接法ACB NZZZ2 三相负载及三相电路的计算三角形接法ACBZZZ负载也有两种接法:第七十六张，PPT共一百二十三页，创作于2022年6月ACBNZZZ相电流(负载上的电流)：2.1 星形接法及计算线电流(火线上的电流)：第七十七张，PPT共一百二十三页，创作于2022年6月 ACBNZZZ一、星形接法特点相电流=线电流* : 零线电流第七十八张，PPT共一百二十三页，创作于2022年6月*线电压=相电压, 线电压领先于相电压30。ACBNZZZ第七十九张，PPT共一百二十三页，创作于2022年6月ACBNZAZBZC二、负载星形接法时的一般计算方法解题思路： 一般线电压

8、为已知，然后根据电压和负载求电流。第八十张，PPT共一百二十三页，创作于2022年6月1. 负载不对称时，各相单独计算。如： 已知： 三相负载 R、L、C 以及 三相线电压：求：各相、各线及中线电流 CRA B NLC第八十一张，PPT共一百二十三页，创作于2022年6月解：(1) CRA B NLC相电压线电压第八十二张，PPT共一百二十三页，创作于2022年6月 CRA B NLC令：则相电压为：第八十三张，PPT共一百二十三页，创作于2022年6月(2) 相电流 CRA B NLC第八十四张，PPT共一百二十三页，创作于2022年6月(3) 中线电流(4) 各电流相量关系第八十五张，PP

9、T共一百二十三页，创作于2022年6月2. 负载对称时，只需计算一相。 如：则：据此可直接得出另两相电流：（中线电流为0）3. 负载对称，只要求电流、电压大小时，仅算一相 有效值即可。第八十六张，PPT共一百二十三页，创作于2022年6月负载对称时问题及讨论零线是否可以取消？答：三相完全对称时，零线可以取消。称为 三相三线制。ACBZZZ第八十七张，PPT共一百二十三页，创作于2022年6月关于零线的结论负载不对称而又没有中线时，负载上可能得到大小不等的电压，有的超过用电设备的额定电压，有的达不到额定电压，都不能正常工作。比如，照明电路中各相负载不能保证完全对称，所以绝对不能采用三相三相制供电

10、，而且必须保证零线可靠。中线的作用在于，使星形连接的不对称负载得到相等的相电压。为了确保零线在运行中不断开，其上不允许接保险丝也不允许接刀闸。第八十八张，PPT共一百二十三页，创作于2022年6月2.2 三角形接法及计算ACB特点：负载相电压=线电压第八十九张，PPT共一百二十三页，创作于2022年6月各电流的计算ACBZABZBCZCA相电流线电流第九十张，PPT共一百二十三页，创作于2022年6月（2）负载对称时（ZAB=ZBC=ZCA=Z ），各相电流有 效值相等，相位互差120 。有效值为：ACBZABZBCZCA（1）负载不对称时，先算出各相电流，然后计算线电流。第九十一张，PPT共

11、一百二十三页，创作于2022年6月同理：设：负载为阻性的，阻抗角为 0 。负载对称时，三角形接法线、相电流的相位关系ABC第九十二张，PPT共一百二十三页，创作于2022年6月负载对称时三角形接法的特点ACB注意电路中规定的正方向第九十三张，PPT共一百二十三页，创作于2022年6月负载对称时：3 三相电路的功率的计算三相总有功功率： 由负载性质决定星形接法时：三角形接法时：第九十四张，PPT共一百二十三页，创作于2022年6月有功功率：无功功率：视在功率：在三相负载对称的条件下，三相电路的功率：第九十五张，PPT共一百二十三页，创作于2022年6月三相交流电路的小结（1）-三相电源三相三线制

12、三相四线制ACBNACBACB三相电源一般都是对称的，而且多用三相四线制接法。第九十六张，PPT共一百二十三页，创作于2022年6月三相交流电路的小结(2)-三相负载星形负载三角形负载ACBNZZZACBZZZ第九十七张，PPT共一百二十三页，创作于2022年6月三相交流电路的小结(3)-三相电路计算负载形接法对称负载下：各相电压、电流单独计算。负载不对称时：负载对称时：电压对称、电流对称，只需计算一相。 求电表读数时，可只算有效值，不算相位。三相电路的计算要特别注意相位问题。负载Y形接法电源对称时：第九十八张，PPT共一百二十三页，创作于2022年6月三相交流电路的小结(4)-三相功率计算三

13、相总功率：负载对称时：和接法无关第九十九张，PPT共一百二十三页，创作于2022年6月一、基础知识1.电路和磁路知识（1）直流电路的分析和计算方法（2）交流电路的分析和计算方法（3）磁场的基本性质及磁路与磁路定律的内容，以及电磁感应、自感系数的概念。第一百张，PPT共一百二十三页，创作于2022年6月磁场的基本性质1. 磁通的连续性磁场中任一闭合面的总磁通恒等于零。2. 安培环路定律磁场强度矢量H沿任何路径的线积分等于穿过此路径所围成的面的电流代数和安培环路定律的应用dlI1I2H第一百零一张，PPT共一百二十三页，创作于2022年6月 磁路及磁路定律一、磁路由铁磁材料组成的磁通集中通过的路径

14、称为磁路。i空气隙空气隙线圈铁心线圈主磁通:通过磁路(包括气隙)闭合的磁通。漏磁通：经过磁路周围非铁磁性物质而闭合的磁通。变压器磁路接触器磁路继电器磁路线圈铁心i2i1S第一百零二张，PPT共一百二十三页，创作于2022年6月磁路的基尔霍夫定律1.磁路基尔霍夫第一定律I1I2a231b1+2=32.磁路基尔霍夫第二定律在磁路的分支点，所连各支路磁通的代数和等于零。I2I1N2N1l1l3l2l3每段磁路的磁位差选择磁场与中心线的方向相同时右边回路左边回路可得磁通势单位:A有4=0有l4H2H1H3H4H3第一百零三张，PPT共一百二十三页，创作于2022年6月磁路定律 (2)磁路基尔霍夫第二定

15、律内容:在磁路任一闭合回路中,各段磁位差的代数和等于各磁通势的代数和。磁通的参考方向与饶行方向一致时，该段磁位差取正，反之取负。励磁电流的参考方向与磁路回线饶行方向之间符合右手螺旋关系时，该磁通势取正，反之取负。三、磁路欧姆定律lA因为磁位差式中欧姆定律第一百零四张，PPT共一百二十三页，创作于2022年6月电磁感应现象 一、磁感应现象 二、磁感应条件第一百零五张，PPT共一百二十三页，创作于2022年6月一、磁感应现象 在发现了电流的磁效应后，人们自然想到：既然电能够产生磁，磁能否产生电呢？ 由实验可知，当闭合回路中一部分导体在磁场中做切割磁感线运动时，回路中就有电流产生。 当穿过闭合线圈的

16、磁通发生变化时，线圈中有电流产生。 在一定条件下，由磁产生电的现象，称为电磁感应现象，产生的电流叫感应电流。第一百零六张，PPT共一百二十三页，创作于2022年6月二、磁感应条件 上述几个实验，其实质上是通过不同的方法改变了穿过闭合回路的磁通。因此，产生电磁感应的条件是： 当穿过闭合回路的磁通发生变化时，回路中就有感应电流产生。 第一百零七张，PPT共一百二十三页，创作于2022年6月感应电流的方向 一、右手定则 二、楞次定律 三、右手定则与楞次定律的一致性第一百零八张，PPT共一百二十三页，创作于2022年6月一、右手定则 当闭合回路中一部分导体作切割磁感线运动时，所产生的感应电流方向可用右

17、手定则来判断。 伸开右手，使拇指与四指垂直，并都跟手掌在一个平面内，让磁感线穿入手心，拇指指向导体运动方向，四指所指的即为感应电流的方向。第一百零九张，PPT共一百二十三页，创作于2022年6月 通过实验发现： 当磁铁插入线圈时，原磁通在增加，线圈所产生的感应电流的磁场方向总是与原磁场方向相反，即感应电流的磁场总是阻碍原磁通的增加； 当磁铁拔出线圈时，原磁通在减少，线圈所产生的感应电流的磁场方向总是与原磁场方向相同，即感应电流的磁场总是阻碍原磁通的减少。 因此，得出结论： 当将磁铁插入或拔出线圈时，线圈中感应电流所产生的磁场方向，总是阻碍原磁通的变化。这就是楞次定律的内容。 根据楞次定律判断出

18、感应电流磁场方向，然后根据安培定则，即可判断出线圈中的感应电流方向。1楞次定律二、楞次定律 第一百一十张，PPT共一百二十三页，创作于2022年6月2判断步骤 3楞次定律符合能量守恒定律 由于线圈中所产生的感应电流磁场总是阻碍原磁通的 变化，即阻碍磁铁与线圈的相对运动，因此，要想保持它 们的相对运动，必须有外力来克服阻力做功，并通过做功 将其他形式的能转化为电能，即线圈中的电流不是凭空产 生的。 第一百一十一张，PPT共一百二十三页，创作于2022年6月三、右手定则与楞次定律的一致性 右手定则和楞次定律都可用来判断感应电流的方向，两种方法本质是相同的，所得的结果也是一致的。 右手定则适用于判断

19、导体切割磁感线的情况，而楞次定律是判断感应电流方向的普遍规律。第一百一十二张，PPT共一百二十三页，创作于2022年6月电磁感应定律 一、感应电动势 二、电磁感应定律 三、说明 第一百一十三张，PPT共一百二十三页，创作于2022年6月一、感应电动势 1感应电动势 电磁感应现象中，闭合回路中产生了感应电流，说明回路中有电动势存在。在电磁感应现象中产生的电动势叫感应电动势。产生感应电动势的那部分导体，就相当于电源，如在磁场中切割磁感线的导体和磁通发生变化的线圈等。注意：对电源来说，电流流出的一端为电源的正极。 2感应电动势的方向 在电源内部，电流从电源负极流向正极，电动势的方向也是由负极指向正极

20、，因此感应电动势的方向与感应电流的方向一致，仍可用右手定则和楞次定律来判断。第一百一十四张，PPT共一百二十三页，创作于2022年6月 感应电动势是电源本身的特性，即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，与电路是否闭合无关。 若电路是闭合的，则电路中有感应电流，若外电路是断开的，则电路中就没有感应电流，只有感应电动势。3感应电动势与电路是否闭合无关第一百一十五张，PPT共一百二十三页，创作于2022年6月 二、电磁感应定律 1电磁感应定律 大量的实验表明： 单匝线圈中产生的感应电动势的大小，与穿过线圈的磁通变化率 / t成正比，即对于N匝线圈，有 式中N 表示磁通与线圈匝数的乘

21、积，称为磁链用 表示。即 = N于是第一百一十六张，PPT共一百二十三页，创作于2022年6月 如图6-1所示，abcd是一个矩形线圈，它处于磁感应强度为 B 的匀强磁场中，线圈平面和磁场垂直，ab边可以在线圈平面上自由滑动。设ab长为l，匀速滑动的速度为v，在t时间内，由位置ab滑动到ab，利用电磁感应定律，ab中产生的感应电动势大小为即2直导线在磁场中切割磁感线第一百一十七张，PPT共一百二十三页，创作于2022年6月 上式适用于 的情况。 如图6-2所示，设速度v和磁场B之间有一夹角 。将速度v分解为两个互相垂直的分量v1、v2，v1 = vcos 与B平行，不切割磁感线；v2 = vsin 与B垂直，切割磁感线。 第一百一十八张，PPT共一百二十三页，创作于2022年6月 E Bl v2 Bl vsin