电学基础知识课件

电学基础知识电学基础知识1电学基础知识课件23

什么是电？

4电是一种自然现象，在古代人们是通过‘闪电’发现它的存在的。电是原子或分子之间产生排斥力和吸引力的一种属性。电是原子处在转动状态时的一种表现。自然界存在正、负两种电荷。同种电荷互相排斥，异种电荷互相吸引。电是一种自然现象，在古代人们是通过‘闪电’发现它的存在的。5物质的分类自然界的物质按导电能力来分有哪几种:-导体

容易导电的物体叫导体。如：金属，人体，大地，酸、碱、盐的水溶液等。-半导体导电性介于二者之间，我们就把这类材料叫做半导体。-绝缘体

不容易导电的物体叫绝缘体。如：橡胶，玻璃，陶瓷，塑料，油，纯水等。物质的分类自然界的物质按导电能力来分有哪几种:6物体的结构物体由分子组成，分子由原子组成，原子由原子核和核外电子组成，原子核又由中子和质子组成。质子带正电，电子带负电，通常情况下质子和电子带有等量的异种电荷，则原子对外不显电性（中性）。导体和绝缘体的主要区别是：导体内有大量自由移动的电荷，而绝缘体内几乎没有自由移动的电荷，但导体和绝缘体是没有绝对的界限，在一定条件下可以互相转化。物体的结构物体由分子组成，分子由原子组成，原子由原子核和核外7原子结构

电子,质子和中子电子中子质子少电子多电子多电子原子结构

电子,质子和中子电子少电子多电子多电子8电量的单位电荷---电荷是物体的一种属性，用以描述物荷是否因带电而产生了相互作用。电荷分正电荷和负电荷两种。一个电子的电量为一个基本电荷。一个带电体所带电荷的多少可以用电子数目来表示，不过在实用上这个单位的大小，我们常以库伦作为电量的单位。1库伦=6.24×1018个电子电荷1库仑=1安培·秒。电量的符号用Q表示。电量的单位电荷---电荷是物体的一种属性，用以描述物荷是否因9电场强度和电位在电荷的周围存在着电场，引进电场中的电荷将受到电场力的作用。电场强度和电位是表示静电场中各点性质的两个基本物理量。电场强度--电场强度即是单位正电荷在某点所受到的作用力的大小。电场强度的单位是牛顿／库伦(N/C>o)电场中某点的电位是指在电场中将单位正电荷从该点移至电位参考点的电场力所作的功。电位的常用单位是伏特(V)或毫伏(mV)，即1V=1000mVe电场中某两点之间的电位差称为这两点之间的电压或电压降。电压的单位与电位的单位相同。电场强度和电位在电荷的周围存在着电场，引进电场中的电荷将受10基尔霍夫电压定律定义：对于任意一个集中参数电路中的任意一个回路，在任何时刻，沿该回路的所有支路电压代数和等于零。Uq1+Uq2

+(-U1)+(-U2)=0V基尔霍夫电压定律定义：Uq1+Uq2+(-U1)11电压的测量电压的测量12电流电流是由带电粒子的定向移动形成的开关电流表电阻电流电流是由带电粒子的定向移动形成的开关13电流的方向技术电流方向物理电流方向电流的方向技术电流方向物理电流方向14电流的单位安培-Amp（A）1安培=1000 毫安1毫安=1000微安即1A=1000mA1mA=1000uA电流的单位安培-Amp（A）15电流的测量开关电流表电阻电流夹钳蓄电池负极单线电流的测量开关电流夹钳16基尔霍夫电流定律定义：对于任意一个集中参数电路中的任意一个结点或闭合面，在任何时刻，通过该结点或闭合面的所有支路电流代数和等于零I1+I2

-I3-I4-I5=0A基尔霍夫电流定律定义：I1+I2-I3-I417电流流动的模型水泵阀涡轮水流电源电压开关灯泡电流方向电流流动的模型水泵电源电压18电阻电气符号R- 电阻- 电阻率I- 导线长度A- 线径电阻电气符号R- 电阻19不同材料的电阻率材料比电阻(Ω•mm2/m)银0.0161铜0.0178金0.023铝0.0303锡0.11铁0.13下表列出了一些电工学所用导体的比电阻。不同材料的电阻率材料比电阻(Ω•mm2/m)银0.0161铜20电阻的串联与并联Rges=R1+R2+R3

电阻的串联与并联Rges=R1+R2+R321电路由电源、导线、负载和开关组成的闭合回路叫电路.电路的工种状态：(1)通路:接通的电路叫通路;(2)开路:断开的电路叫开路（有时也叫断路）;(3)短路:直接把导线接在电源两极上的电路叫短路.电路由电源、导线、负载和开关组成的闭合回路叫电路.22通路通路23开路开路24短路短路25焦耳定律定义：以热的形态在一个均匀导体中发生的功率，与此导体的电阻和通过此电阻的电流平方之乘积成正比。焦耳定律是定量说明传导电流将电能转换为热能的定律。内容是：电流通过导体产生的热量跟电流的二次方成正比，跟导体的电阻成正比，跟通电的时间成正比。焦耳定律数学表达式：Q=I^2;×Rt（适用于所有电路）；对于纯电阻电路可推导出:Q=W=PT;Q=UIT;Q=(U^2/R)T焦耳定律定义：以热的形态在一个均匀导体中发生的功率，与此导体26欧姆定律定义：在直流情况下，一闭合电路中的电流与电动势成正比，或当一电路元件中没有电动势时，其中的电流与两端的电位差成正比。在同一电路中，导体中的电流跟导体两端的电压成正比，跟导体的电阻阻值成反比，这就是欧姆定律，基本公式是I=U/R。欧姆定律由乔治·西蒙·欧姆提出，为了纪念他对电磁学的贡献，物理学界将电阻的单位命名为欧姆，以符号Ω表示。欧姆定律定义：27欧姆定律U=I*R

UI=---

RUR=---

I

欧姆定律U=I*R28欧姆定律练习题如图所示，阻值为R1=6Ω，R2=3Ω的两个电阻串联接入9V的电路中，求：-电路的总电阻R；-电路的总电流I；-R1两端的电压U1；欧姆定律练习题如图所示，阻值为R1=6Ω，R2=3Ω的两个电29欧姆定律练习题1.如图所示，阻值为R1=6Ω，R2=3Ω的两个电阻串联接入9V的电路中，求：-电路的总电阻R；-电路的总电流I；-R1两端的电压U1；R总=R1+R2=6Ω+3Ω=9ΩI=U/R总=9÷9=1（A）U1=IχR1=1χ6=6（V）欧姆定律练习题1.如图所示，阻值为R1=6Ω，R2=3Ω的两30欧姆定律练习题2.如图所示的电路中，R1=10Ω，当开关S分别与a、b接通时，电流表的读数分别为1.2A和0.8A，求：（1）电源电压。（2）R2的阻值。欧姆定律练习题2.如图所示的电路中，R1=10Ω，当开关S分31欧姆定律练习题2.如图所示的电路中，R1=10Ω，当开关S分别与a、b接通时，电流表的读数分别为1.2A和0.8A，求：（1）电源电压。U=I1χR1=1.2χ10=12(V)（2）R2的阻值。R2=U÷I=12÷0.8=15(V)欧姆定律练习题2.如图所示的电路中，R1=10Ω，当开关S分32电源电压的内阻电源电压的内阻33电源电压的内阻I/AU/V00.20.40.63.02.01.0电源电压的内阻I/AU/V00.20.40.63.034电源电压内阻计算如下图所示，当开关打在S1位置时，电流表和电压表的读数分别是0.50A和1.30V；当开关打在S2位置时两表的读数分别为0.20A和1.42V，求电池的电动势和内电阻。电源电压内阻计算如下图所示，当开关打在S1位置时，电流35电源电压内阻计算如下图所示，当开关打在S1位置时，电流表和电压表的读数分别是0.50A和1.30V；当开关打在S2位置时两表的读数分别为0.20A和1.42V，求电池的电动势和内电阻。设电动式E为x,电源内阻为Y得：X-0.5Y=1.30X-0.2Y=1.42解得X=1.5，Y=0.4，即电池的电动势=1.5V,内电阻=0.4Ω电源电压内阻计算如下图所示，当开关打在S1位置时，电流36电功与电功率电功是指电场力对自由电荷所做的功，即电流所做的功叫电功。电功的单位：国际单位：焦耳。常用单位有：度（千瓦时），1度=1千瓦时=3.6×106焦耳。电功率：是指电场力对自由电荷所做的功的多少①物理意义：一段电路上功率，跟这段电路两端电压和电路中电流强度成正比。②单位：功的单位用焦耳（J），时间单位用秒（s），功率单位为瓦特（W）。1W=1J／s，它的实用单位是千瓦·时，用kWh表示。1KWｈ＝3.6×106J＝3.6MJ电功与电功率电功是指电场力对自由电荷所做的功，即电流所做的功37电功率电功率－－简称功率，即单位时间内电流所做的功，以P表示。其表达式为P＝W/t=IU=I2R=U2/RI－－电路中的电流，A；U－－电路两端的电压，V；R－－电阻；Ωt－－秒电功率电功率－－简称功率，即单位时间内电流所做的功，以P表示38电功率的计算公式电功率的计算公式39电功率的计算公式电功率的计算公式40练习题某灯泡标有“220V110W”字样，将其接入家庭电路中。求：（1）通过该用电器的电流多大？（2）该用电器工作时的电阻多大？（3）若它工作2h，消耗的电能是多少？练习题某灯泡标有“220V110W”字样，将其接入家庭电路41练习题某灯泡标有“220V110W”字样，将其接入家庭电路中。求：（1）通过该用电器的电流多大？I=P/U=110/220=0.5A（2）该用电器工作时的电阻多大？R=U2/P=2202/110=440Ω（3）若它工作2h，消耗的电能是多少？110W*2h=220Wh=0.22度电练习题某灯泡标有“220V110W”字样，将其接入家庭电路42能提供持续电流（或电压）的装置--电源能提供持续电流（或电压）的装置--电源43直流电直流电直流电（DirectCurrent，简称DC）--直流电的电流大小和方向都不随时间变化直流电有正极（+）、负极（-）区分，电流从正极流向负极.在直流电路中，电源的作用是提供不随时间变化的恒定电动势，为在电阻上消耗的焦耳热补充能量。直流电源有化学电池，燃料电池，温差电池，太阳能电池，直流发电机等。直流电主要应用于各种电子仪器，电解，电镀，直流电力拖动等方面。直流电直流电直流电（DirectCurrent，简称DC）44交流电交流电alternatingcurrent，简称为AC--交流电路中的电流、电压随时间的变化而变化.大小和方向随时间作周期性变化的电动势、电压和电流分别称为交变电动势、交变电压和交变电流，统称为交流电。交流电电源主要是通过发电机发电而得。交流电主要应用于照明、动力、电热等方面。交流电交流电alternatingcurrent，简称为45正弦交流电的三要素幅值频率初相位Ueff:交流电压的均方根值正弦交流电的三要素幅值Ueff:交流电压的均方根值46正弦交流电的三要素幅值是指正弦波的最低端到最高低的幅值，也称峰-峰值.频率-正弦交流电在每秒钟内的变化周期数称为频率，以f表示：f=1/T，单位Hz.初相位t=0时的相位称为正弦交流电的相位.它决定正弦交流电在t=0时的初值，即初始状态.正弦交流电的三要素幅值是指正弦波的最低端到最高低的幅值，也称47正弦交流电的最大值、有效值与平均值最大值—幅值有效值—

正弦交流电的最大值、有效值与平均值最大值—幅值48正弦交流电的最大值、有效值与平均值平均值—正弦交流电的最大值、有效值与平均值平均值—49单相交流电电学基础知识课件50NSAXe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，使磁通按正弦规律分布，线圈两端便可得到单相正弦交流电动势。单相电动势的产生NSAXe在两磁极中间，放一个线圈。根据右手定则可知，线圈51单相交流电在电路中只具有单一的交流电压，在电路中产生的电流，电压都以一定的频率随时间变化。比如在单个线圈的发电机中（即只有一个线圈在磁场中转动）。我国的单相交流电由相线Livewire，简称（L)和零线Neutralwire，简称（N).也叫火线和零线.根据GB50258-1996标准3.19条规定，当配线采用多相导线时其相线的颜色应易于区分相线与零线的颜色应不同同一建筑物构筑物内的导线其颜色选择应统一保护地线（PE线)应采用黄绿颜色相间的绝缘导线零线宜采用淡兰色绝缘导线。单相交流电在电路中只具有单一的交流电压，在电路中产生的电流，52单相交流电火线和零线的区别在于它们对地的电压不同：火线的对地电压等于220V；零线的对地的电压等于零（它本身跟大地相连接在一起的).

零线和地线（“E”EarthWire）区别

-零线和地线这两个是不同的概念，不是一回事。

-地线的对地电位为零.使用电器的最近点接地。-零线的对地电位不一定为零。零线的最近接地点是在变电所或者供电的变压器处.在我照明电路中，使用的交流电压为220V；频率为50Hz.单相交流电火线和零线的区别在于它们对地的电压不同：火线的对地53三相交流电三相交流电是由三相交流发电机产生的.三相交流电三相交流电是由三相交流发电机产生的.54三相电源返回下一节下一页上一页产生对称的三相电动势的电源。一、三相（同步）发电机:铁心（作为导磁路经）三相绕组尺寸、匝数相同空间排列互差120:直流励磁的电磁铁定子转子最大值相等频率相同（f=pn/60)相位互差120°对称三相电动势三个正弦交流电动势满足以下特征L3’L1L1’L2’NSL3-+L2•••定子转子(尾端)+e1e2e3L1’L1L2L2’L3L3’(首端)++––

–三相电源返回下一节下一页上一页产生对称的三相电动势的电源55◆

相序：三相电动势由超前相到滞后相的顺序。L1-L2-L3

表达式:

e1=Emsinωte2=Emsin(ωt–120o)e3=Emsin(ωt–240o)波形图返回下一节下一页上一页ee1e2e3tO相量图相量表示法:E1·E2·1200E3·12001200特点：对称三相电动势的和为0◆相序：三相电动势由超前相到滞后相的顺序。L1-L2-L356(一)三相电源的星形联结（Y接）（三相绕组的末端相联）三相四线制:L1、L2、L3加N三相三线制:L1、L2、L3无N相电压:U1、U2、U3线电压:U12、U23、U31+U1_·_U2+·_U3+·+U12_·+U23_·_U31+·+E1_+_E2E3+_L1NL2L3N···可提供两种电压:返回下一节下一页上一页端线、相线、火线中性线、零线、地线(一)三相电源的星形联结（Y接）三相四线制:L1、L2571.相电压与线电压的关系根据KVL定律:U12=U1

-U2···=U1+(-U2)··U31

=U3

-U1···U23=U2

-U3···+U1_·_U2+·_U3+·+U12_·+U23_·_U31+·+E1_+_E2E3+_L1NL2L3N···U1·U2·U3·U31·300U12·

·-U2U23·返回下一节下一页上一页1.相电压与线电压的关系根据KVL定律:U12=U58(1)相电压对称:

Up=U1=U2=U3线电压也对称:

Ul=U12=U23=U31◆结论:(大小关系)(相位关系)(2)

Ul=√3UpUl超前与之对应的Up30oU1·U2·U3·U31·300U12·

·-U2U23·返回下一节下一页上一页(1)相电压对称:◆结论:(大小关系)(相位关系)(2592.相电流与线电流的关系··IL1

=I1··IL2

=I2··IL3

=I3根据KCL:⑴相电流和线电流都是对称的；⑵Ip=Il并且相位对应相同。+U1_·_U2+·_U3+·+U12_·+U23_·_U31+·+E1_+_E2E3+_L1NL2L3N···IL3·IL2·IL1·IN·I2·I1·I3·返回下一节下一页上一页相电流：绕组上的电流线电流：端线上的电流在三相对称交流电路中2.相电流与线电流的关系··IL1=I1··IL260(二)三相电源的三角形联结（△接）注意：这种接法只有三相三线制。L1L2L3132+U12=U1_··+U23=U2_··_

U31=U3+··IL1·IL2·IL3·I1·I2·I3·返回下一节下一页上一页

每相绕组的末端与相邻的下一相绕组的首端依次相联(二)三相电源的三角形联结（△接）注意：这种接法只有三相三线611.相电压与线电压的关系······根据KVL定律:U12

=U1U23

=U2U31

=U3结论:（1）相电压和线电压都对称。（2）Up=Ul且相位对应相同。L1L2L3132+U12=U1_··+U23=U2_··_U31=U3+

·

·∵∑E=0·∴电源内部无环流返回下一节下一页上一页1.相电压与线电压的关系······根据KVL定律:U622.相电流与线电流的关系根据KCL定律:IL1

=I1

-I3···IL3

=I3-I2···IL2=I2

-I1···I1·I2·IL2·IL1·

·-I3I3·IL3·若相电流对称_U31=U3+··L1L2L3132+U12=U1_··+U23=U2_··IL1·IL2·IL3·I1·I2·I3·=I1+(-I3

)··返回下一节下一页上一页30°2.相电流与线电流的关系根据KCL定律:IL1=I63注意:

一般所说的三相电源电压、电流是指线电压、线电流。◆结论：

Il=√3IpIl滞后与之对应的Ip

30o在对称电路中，相电流和线电流对称。返回下一节下一页上一页I1·I2·IL2·IL1·

·-I3I3·IL3·注意:◆结论：Il=√3IpIl滞后与之对应的64

三相负载三相负载分为两种:

对称负载:

不对称负载:三相负载的连接方式有两种:1.星形联结2.三角形联结上一节返回下一节下一页上一页单相负载：只需一相电源供电（照明负载、家用电器）负载三相负载：需三相电源同时供电（三相电动机等）三相对称电源+三相对称负载=三相对称电路三相负载三相负载分为两种:对称负载:65+U23__U31+···+U12_Z3Z2Z1L1L2L3N+U1_·_+·U2+_·U3·I1·I3I2·IL1·IN·IL2·IL3·三相负载为三相四线制时星形联结。(一)三相负载的星形联结上一节返回下一节下一页上一页每相负载接在端线和中性线之间。+_···+Z3Z2Z1L1L2L3N+·_+·U2+_661.线电压与相电压的关系U12=U1-U2···U31=U3

-U1···U23=U2

-U3···根据KVL定律:若电源电压对称,负载的相电压也是对称的。上一节返回下一节下一页上一页负载承受的电压即相电压是电源的相电压。+U23__U31+···+U12_Z3Z2Z1L1L2L3N+U1_·_+·U2+_·U3·I1·I3I2·IL1·IN·IL2·IL3·1.线电压与相电压的关系U12=U1-U2·67结论:负载相电压对称。

Ul=√3UpUl超前与之对应的Up

300相量图:U1·U2·U3·U31·300U12·

·-U2U23·U12=U1－U2···=U1+(－U2)··上一节返回下一节下一页上一页结论:Ul=√3UpUl超前与之对应的Up682.相电流与线电流的关系

U2·=Z2

U1·=Z1

U3·=Z3得出:··IL1

=I1··IL2

=I2··IL3

=I3IN

=I1

+I2

+I3·······+U12_+U23__U31+Z3Z2Z1L1L2L3N+U1_·_+·U2+_·U3·I1·I3I2·IL1·IN·IL2·IL3·上一节返回下一节下一页上一页负载Y联结带中性线时,可将各相分别看作单相电路计算2.相电流与线电流的关系U2·=Z2U169若负载对称,相电流和线电流就对称。Ip=Il相位对应相同。结论:一般中性线可不要，必须有中性线，否则相电压不对称。1.负载对称时,=0IN

=I1

+I2

+I3····上一节返回下一节下一页上一页2.负载不对称时,≠0IN

=I1

+I2

+I3····只需计算一相电流，其它两相电流可根据对称性直接写出。若负载对称,相电流和线电流就对称。Ip=Il结论:一般70上一节返回下一节下一页上一页N+++–––NR1R2R3L1L3L2例1：若R1=R2=R3=5，求线电流及中性线电若R1=5,R2=10,R3=20,求线电流及

一星形联结的三相电路，电源电压对称。设电源线电压。负载为电灯组，流

IN;中性线电流

IN。上一节返回下一节下一页上一页N+++–––NR1R2R71N+++–––NR1R2R3L1L3L2中性线电流解：已知：(1)线电流三相对称上一节返回下一节下一页上一页N+++–––NR1R2R3L1L3L2中性线电流解：已知72(2)三相负载不对称（R1=5、R2=10、R3=20）

分别计算各线电流中性线电流上一节返回下一节下一页上一页(2)三相负载不对称（R1=5、R2=10、R3=73例2：照明系统故障分析解:

(1)L1相短路1)中性线未断

N’R1R3R2L1L2NL3

L1相短路电流很大，将熔丝熔断，L2和L3相不受影响，相电压仍为220V,正常工作。

在上例（2）中，试分析下列情况(1)L1相短路:中性线未断时，求各相负载电压；

中性线断开时，求各相负载电压。(2)L1相断路:中性线未断时，求各相负载电压；

中性线断开时，求各相负载电压。×上一节返回下一节下一页上一页例2：照明系统故障分析解:(1)L1相短路1)中性线74

此情况下，L2和L3相的电灯组承受电压都超过额定电压（220V)，这是不允许的。

2)L1相短路,中性线断开时,

负载中性点N´即为L1,故负载各相电压为

L1L2NL3N´i1i3i2+++–––上一节返回下一节下一页上一页此情况下，L2和L3相的电灯组承受电压都超过额定电压75

(2)L1相断路

2)中性线断开L1、L2相灯仍承受220V电压,正常工作。1)中性线未断变为单相电路，如图(b)所示,由图可求得IL2L3U´1U´2+––+(b)

N’R1R3R2L1L2NL3(a)上一节返回下一节下一页上一页(2)L1相断路2)中性线断开L1、L2相76

（1）不对称负载Y联结又未接中性线时，负载相电压不再对称，且负载电阻越大，负载承受的电压越高。

（2）中性线的作用：保证星形联结三相不对称负载的相电压对称。

（3）照明负载三相不对称，必须采用三相四线制供电方式，且中性线（指干线）内不允许接熔断器或闸刀开关。结论上一节返回下一节下一页上一页结论上一节返回下一节下一页上一页77(二)三相负载的三角形联结这种连接方法只能是三相三线制。+U1_U12=+

U2_U23=_U3+=U31······上一节返回下一节下一页上一页Z1Z3Z2L1L2L3·IL1IL2IL3I1I2I3·····每相负载接在端线和端线之间。(二)三相负载的三角形联结这种连接方法只能是三相三线制。+781.相电压与线电压的关系结论：⑴负载相电压是对称的电源线电压。⑵Up=Ul··U12

=U1····U23=U2··U31=U3得出：上一节返回下一节下一页上一页+U1_U12=+

U2_U23=_U3+=U31······Z1Z3Z2L1L2L3·IL1IL2IL3I1I2I3·····1.相电压与线电压的关系结论：··U12=U1·792.相电流与线电流的关系根据KCL定律:IL3

=I3

-I2···IL2=I2

-I1···IL1=I1

-I3···=I1+(-I3)··上一节返回下一节下一页上一页Z1Z3Z2L1L2L3·IL1IL2IL3I1I2I3·····I1·I2·IL2·IL1·

·-I3I3·IL3·30°若对称负载，则相电流对称。2.相电流与线电流的关系根据KCL定律:IL3=80⑴若负载对称，相电流和线电流对称。⑵若负载不对称,由于电源电压对称,故负载的相电压对称,但相电流和线电流不对称。◆结论：Il滞后与之对应的Ip

30o。

Il=√3Ip上一节返回下一节下一页上一页⑴若负载对称，⑵若负载不对称,由于电源电压对称,故负载的81三相负载的联结原则负载的额定电压=电源的线电压应作

联结负载的额定电压=

电源线电压应作Y

联结应使加于每相负载上的电压等于其额定电压，而与电源的联接方式无关。三相电动机绕组可以联结成星形，也可以联结成三角形，而照明负载一般都联结成星形（具有中性线）单相负载尽量均衡地分配到三相电源上。上一节返回下一节下一页上一页三相负载的联结原则负载的额定电压=电源的线电压应作联82上一节返回下一节下一页上一页L1L2电源L3保险丝三相四线制380/220伏N

额定相电压为220伏的单相负载

额定相电压为220伏的三相负载上一节返回下一节下一页上一页L1L2电源L3保险丝三相四83上一节返回下一节下一页上一页无论负载为Y或△联结，每相有功功率都应为

Pp=Up

Ip

cosp对称负载联结时：同理对称负载Y联结时：相电压与相电流的相位差当负载对称时：P=3UpIpcosp所以三相电路的功率上一节返回下一节下一页上一页无论负载为Y或△联结，每84有功功率无功功率视在功率说明任意负载P=P1+P2+P3Q=Q1+Q2+Q3S=S1+S2+S3对称负载P=3P1=3Up

Ip

cos=√3UlIlcosQ=3Q1=3Up

Ip

sin=√3UlIlcosS=3S1=3Up

Ip=√3UlIl相值线值三相电路的功率上一节返回下一节下一页上一页×有功功率无功功率视在功率说明任意负载P=P1+P2+85正误判断对称负载Y联结+Z2Z3Z1N'N++–––上一节返回下一节下一页上一页正误判断对称负载Y联结+Z2Z3Z1N'N++–––86对称负载Y联结正误判断上一节返回下一节下一页上一页对称负载Y联结正误判断上一节返回下一节下一页上一87

例1：有一个三相对称负载，每相负载

R=29Ω，X=21.8Ω，且每相负载的额定电压为

380V。

求:

1.有一个三相星接电源,电压为

380V，负载应如何联结？画出电路图；

2.负载的相电流和线电流?

3.负载所消耗的功率?

4.电源的相电流及线电流？解：1.采取△形联结ZZZ电源负载

Ip

Il上一节返回下一节下一页上一页例1：有一个三相对称负载，每相负载R=29Ω，882.Z=√R2+X2

=36.1Ω∴Ip=UPZ=38036.1A=10.5AIl=√3·Ip=18.2A=9800W3.P=3Up

Ip

cos

cos==0.8RZ上一节返回下一节下一页上一页ZZZ电源负载

Ip

Il4.ISl=Il=18.2AISP=ISl=18.2A2.Z=√R2+X2=36.1Ω∴Ip=UP89例2:三相对称负载星形联接，接至线电压380V的三相电源上。其电流为10A，功率为5700W。求负载的功率因数，各相负载的等效阻抗，电路的无功功率和视在功率。解:上一节返回下一节下一页上一页例2:三相对称负载星形联接，接至线电压380V的三相电源上。90例3:各电阻负载的相电流

由于三相负载对称，所以只需计算一相，其它两相可依据对称性写出。

线电压Ul为380V的三相电源上，接有两组对称三相负载：一组是三角形联结的电感性负载，每相阻抗;另一组是星形联结的电阻性负载，每相电阻RY=10,如图所示。试求：各组负载的相电流；(2)电路线电流；(3)三相有功功率。设解：L1L2L3上一节返回下一节下一页上一页例3:各电阻负载的相电流由于三相负载对称，所以只需91负载星形联接时，其线电流为负载三角形联接时，其相电流为(2)电路线电流一相电压与电流的相量图如图所示上一节返回下一节下一页上一页负载星形联接时，其线电流为负载三角形联接时，其相电流为(2)92一相电压与电流的相量图如图所示(3)三相电路的有功功率-30o-67o-46.7o上一节返回下一节下一页上一页一相电压与电流的相量图如图所示(3)三相电路的有功功率-393

某大楼为日光灯和白炽灯混合照明，需装40瓦日光灯210盏(cos1=0.5)，60瓦白炽灯90盏(cos2=1),它们的额定电压都是220V，由380V/220V的电网供电。试分配其负载并指出应如何接入电网。这种情况下,线路电流为多少？例4：解:

(1)该照明系统与电网连接图NL1L2L330盏+–70盏上一节返回下一节下一页上一页某大楼为日光灯和白炽灯混合照明，需装40瓦日光灯294解:

(1)该照明系统与电网连接图.V(2)计算线电流U1设

=2200°NL1L2L330盏+–70盏上一节返回下一节下一页上一页解:(1)该照明系统与电网连接图.V(2)计95另解:

(2)上一节返回下一节下一页上一页另解:(2)上一节返回下一节下一页上一页96例5：

某大楼电灯发生故障，第二层楼和第三层楼所有电灯都突然暗下来，而第一层楼电灯亮度不变，试问这是什么原因？这楼的电灯是如何联接的？同时发现，第三层楼的电灯比第二层楼的电灯还暗些，这又是什么原因？解:

(1)本系统供电线路图三层二层L1L2L3N–+一层上一节返回下一节下一页上一页例5：某大楼电灯发生故障，第二层楼和第三层楼所有97(2)当P处断开时，二、三层楼的灯串联接380V电压，所以亮度变暗，但一层楼的灯仍承受220V电压亮度不变。解：(1)本系统供电线路图(3)因为三楼灯多于二楼灯即

R3R2

,所以三楼灯比二楼灯暗。P三层二层L1L2L3N–+一层上一节返回下一节下一页上一页(2)当P处断开时，二、三层楼的灯串联接380V电压，98电力系统电力传输过程：电力网额定电压等级为:3kV、6kV、10kV、110kV、220kV、330kV、500kV上一节返回下一节下一页上一页电力系统电力传输过程：电力网额定电压等级为:上一节返回99低压供电系统的连接方式：1.放射式：2.树干式：上一节返回下一节下一页上一页图4.4.1放射式供电线路图4.4.2树干式供电线路低压供电系统的连接方式：1.放射式：2.树干式：上一节返100三相交流电在电路中同时存在3个交流电压，在电路中产生的电流，电压都以一定的频率随时间变化。他们之间的相位差分别是120°.我国的三相交流电采用3相4线制形式。由3根相线LivewireA-B-C，简称（L1-3)和零线Neutralwire，简称（N).在我国，使用的三相交流电相电压为220V，线电压（相线之间电压）=380V，频率为50Hz.三相交流电在电路中同时存在3个交流电压，在电路中产生的电流，101三相交流电根据GB50258-1996标准3.19条规定，当配线采用多相导线时其相线的颜色应易于区分相线与零线的颜色应不同同一建筑物构筑物内的导线其颜色选择应统一保护地线（PE线)应采用黄绿颜色相间的绝缘导线零线宜采用淡兰色绝缘导线。在动力电缆中黄色绿色红色分别代表A相B相C相（三相火线）蓝色代表零线，黄绿双色代表接地线。三相交流电根据GB50258-1996标准3.19条规定，当102生活用电小常识家庭电路由：进户线→电能表→总开关→保险盒→用电器。两根进户线是火线和零线，它们之间的电压是220伏，可用测电笔来判别。如果测电笔中氖管发光，则所测的是火线，不发光的是零线。所有家用电器和插座都是并联的。而开关则要与它所控制的用电器串联。保险丝：是用电阻率大，熔点低的铅锑合金制成。它的作用是当电路中有过大的电流时，保险产生较多的热量，使它的温度达到熔点，从而熔断，自动切断电路，起到保险的作用。引起电路中电流过大的原因有两个：一是电路发生短路；二是用电器总功率过大。安全用电的原则是：①不接触低压带电体；②不靠近高压带电体.生活用电小常识家庭电路由：进户线→电能表→总开关→保险盒→用103触电事故触电：指人体接触带电体时，电流流经人体造成的伤害。触电事故又分为：直接接触触电和间接接触触电。1.直接触电L3R0L2L1N图4.5.1单线触电L3R0L2L1N上一节返回下一节下一页上一页图4.5.2两线触电触电事故触电：指人体接触带电体时，电流流经1042.间接触电是指人体接触到正常情况下不带电,仅在事故下才带电的部分而发生的触电事故。⑴电击:电流通过人体内部,影响呼吸系统、心脏和神经系统，造成人体内部组织的破坏乃至死亡。⑵电伤：电流的热效应、化学效应、机械效应等对人体表面或外部造成的局部伤害。上一节返回下一节下一页上一页2.间接触电是指人体接触到正常情况下不带电,仅在事105触电防护(一)安全电压常规环境下:交流电压为50V直流电压为120V我国规定的工频安全电压额定值分别为:42V、36V、24V、12V和6V。上一节返回下一节下一页上一页触电防护(一)安全电压交流电压为50V我国规定的工频安全106(二)保护接地和保护接零接地装置一般要求接地电阻≤4Ω。M接地线接地体1.接地:上一节返回下一节下一页上一页(二)保护接地和保护接零接地装置一般要求接地电阻≤4Ω。M接107接地分为两种:⑴工作接地:为保证电力设备和设备达到正常工作要求而进行的接地。如:电源中性点接地,防雷装置接地等。⑵保护接地:为保证人身安全,防止间接触电,而将设备的外壳可导电金属部分接地。上一节返回下一节下一页上一页接地分为两种:⑴工作接地:为保证电力设备和设备达到正常工作1082.保护接地和保护接零⑴IT系统电源中性点不接地的三相三线制供电系统,电器设备的金属外壳接地。也称为保护接地。MRdL3L2L1上一节返回下一节下一页上一页图4.6.1IT系统2.保护接地和保护接零⑴IT系统电源中性点109⑵TN系统电源中性点接地的三相四线制供电系统电器设备的金属外壳与零线相连。也称为保护接零。系统分为:TN-C(PE和N共用)TN-S(PE和N完全分开共用)TN-C-S(PE和N部分共用)(PE)三相五线制N(PE)MR0L3L2L1上一节返回下一节下一页上一页图4.6.2TN系统⑵TN系统电源中性点接地的三相四线制供电系110⑶TT系统电源中性点接地的三相四线制供电系统电器设备的金属外壳与地线相连。也称为保护接地。MR0L3L2L1RdNIdUdU0R0Rd=故障电流Id

=UpRd+R0上一节返回下一节下一页上一页图4.6.3TT系统⑶TT系统电源中性点接地的三相四线制供电系统电器设111注意:在同一供电系统中,TN和TT系统应尽量不同时使用,否则会降低其安全性。例如:

Up

=220V,Rd

=

R0=4Ω∴Ip

=27.5A问:低压供电系统保护接零应用在下列那种系统中?低压供电系统保护接地应用在下列那种系统中?⑴中点接地的三相四线制。⑵中点不接地的三相三线制。⑶三相四线制或三相三线制。上一节返回下一节下一页上一页注意:在同一供电系统中,TN和TT系统应尽112电气防火和防爆主要原因:1.电气设备使用不当;2.电气设备发生故障。预防措施:1.合理选用电气设备—防爆电器;2.保持电气设备正常运行;3.保持必要的安全距离;4.保持良好的通风;5.装备可靠的基地装置;6.采取完美的组织措施。上一节返回下一页上一页图片电气防火和防爆主要原因:1.电气设备使用不当;预防措113漏电开关1.作用：主要用于低压供电系统，当被保护的设备出现故障时，故障电流作用与保护开关，若该电流超过预定值，变会使开关自动断开，切断供电电路。2.漏电开关的选择：若用于保护人:动作电流30mA以下。漏电动作时间0.1s以下。若用于保护线路:动作电流30～100mA以下。漏电动作时间0.2～0.4s以下。上一节返回下一节图片漏电开关1.作用：主要用于低压供电系统，当被保护的设备出现114电学基础知识电学基础知识115电学基础知识课件116117

什么是电？

118电是一种自然现象，在古代人们是通过‘闪电’发现它的存在的。电是原子或分子之间产生排斥力和吸引力的一种属性。电是原子处在转动状态时的一种表现。自然界存在正、负两种电荷。同种电荷互相排斥，异种电荷互相吸引。电是一种自然现象，在古代人们是通过‘闪电’发现它的存在的。119物质的分类自然界的物质按导电能力来分有哪几种:-导体

容易导电的物体叫导体。如：金属，人体，大地，酸、碱、盐的水溶液等。-半导体导电性介于二者之间，我们就把这类材料叫做半导体。-绝缘体

不容易导电的物体叫绝缘体。如：橡胶，玻璃，陶瓷，塑料，油，纯水等。物质的分类自然界的物质按导电能力来分有哪几种:120物体的结构物体由分子组成，分子由原子组成，原子由原子核和核外电子组成，原子核又由中子和质子组成。质子带正电，电子带负电，通常情况下质子和电子带有等量的异种电荷，则原子对外不显电性（中性）。导体和绝缘体的主要区别是：导体内有大量自由移动的电荷，而绝缘体内几乎没有自由移动的电荷，但导体和绝缘体是没有绝对的界限，在一定条件下可以互相转化。物体的结构物体由分子组成，分子由原子组成，原子由原子核和核外121原子结构

电子,质子和中子电子中子质子少电子多电子多电子原子结构

电子,质子和中子电子少电子多电子多电子122电量的单位电荷---电荷是物体的一种属性，用以描述物荷是否因带电而产生了相互作用。电荷分正电荷和负电荷两种。一个电子的电量为一个基本电荷。一个带电体所带电荷的多少可以用电子数目来表示，不过在实用上这个单位的大小，我们常以库伦作为电量的单位。1库伦=6.24×1018个电子电荷1库仑=1安培·秒。电量的符号用Q表示。电量的单位电荷---电荷是物体的一种属性，用以描述物荷是否因123电场强度和电位在电荷的周围存在着电场，引进电场中的电荷将受到电场力的作用。电场强度和电位是表示静电场中各点性质的两个基本物理量。电场强度--电场强度即是单位正电荷在某点所受到的作用力的大小。电场强度的单位是牛顿／库伦(N/C>o)电场中某点的电位是指在电场中将单位正电荷从该点移至电位参考点的电场力所作的功。电位的常用单位是伏特(V)或毫伏(mV)，即1V=1000mVe电场中某两点之间的电位差称为这两点之间的电压或电压降。电压的单位与电位的单位相同。电场强度和电位在电荷的周围存在着电场，引进电场中的电荷将受124基尔霍夫电压定律定义：对于任意一个集中参数电路中的任意一个回路，在任何时刻，沿该回路的所有支路电压代数和等于零。Uq1+Uq2

+(-U1)+(-U2)=0V基尔霍夫电压定律定义：Uq1+Uq2+(-U1)125电压的测量电压的测量126电流电流是由带电粒子的定向移动形成的开关电流表电阻电流电流是由带电粒子的定向移动形成的开关127电流的方向技术电流方向物理电流方向电流的方向技术电流方向物理电流方向128电流的单位安培-Amp（A）1安培=1000 毫安1毫安=1000微安即1A=1000mA1mA=1000uA电流的单位安培-Amp（A）129电流的测量开关电流表电阻电流夹钳蓄电池负极单线电流的测量开关电流夹钳130基尔霍夫电流定律定义：对于任意一个集中参数电路中的任意一个结点或闭合面，在任何时刻，通过该结点或闭合面的所有支路电流代数和等于零I1+I2

-I3-I4-I5=0A基尔霍夫电流定律定义：I1+I2-I3-I4131电流流动的模型水泵阀涡轮水流电源电压开关灯泡电流方向电流流动的模型水泵电源电压132电阻电气符号R- 电阻- 电阻率I- 导线长度A- 线径电阻电气符号R- 电阻133不同材料的电阻率材料比电阻(Ω•mm2/m)银0.0161铜0.0178金0.023铝0.0303锡0.11铁0.13下表列出了一些电工学所用导体的比电阻。不同材料的电阻率材料比电阻(Ω•mm2/m)银0.0161铜134电阻的串联与并联Rges=R1+R2+R3

电阻的串联与并联Rges=R1+R2+R3135电路由电源、导线、负载和开关组成的闭合回路叫电路.电路的工种状态：(1)通路:接通的电路叫通路;(2)开路:断开的电路叫开路（有时也叫断路）;(3)短路:直接把导线接在电源两极上的电路叫短路.电路由电源、导线、负载和开关组成的闭合回路叫电路.136通路通路137开路开路138短路短路139焦耳定律定义：以热的形态在一个均匀导体中发生的功率，与此导体的电阻和通过此电阻的电流平方之乘积成正比。焦耳定律是定量说明传导电流将电能转换为热能的定律。内容是：电流通过导体产生的热量跟电流的二次方成正比，跟导体的电阻成正比，跟通电的时间成正比。焦耳定律数学表达式：Q=I^2;×Rt（适用于所有电路）；对于纯电阻电路可推导出:Q=W=PT;Q=UIT;Q=(U^2/R)T焦耳定律定义：以热的形态在一个均匀导体中发生的功率，与此导体140欧姆定律定义：在直流情况下，一闭合电路中的电流与电动势成正比，或当一电路元件中没有电动势时，其中的电流与两端的电位差成正比。在同一电路中，导体中的电流跟导体两端的电压成正比，跟导体的电阻阻值成反比，这就是欧姆定律，基本公式是I=U/R。欧姆定律由乔治·西蒙·欧姆提出，为了纪念他对电磁学的贡献，物理学界将电阻的单位命名为欧姆，以符号Ω表示。欧姆定律定义：141欧姆定律U=I*R

UI=---

RUR=---

I

欧姆定律U=I*R142欧姆定律练习题如图所示，阻值为R1=6Ω，R2=3Ω的两个电阻串联接入9V的电路中，求：-电路的总电阻R；-电路的总电流I；-R1两端的电压U1；欧姆定律练习题如图所示，阻值为R1=6Ω，R2=3Ω的两个电143欧姆定律练习题1.如图所示，阻值为R1=6Ω，R2=3Ω的两个电阻串联接入9V的电路中，求：-电路的总电阻R；-电路的总电流I；-R1两端的电压U1；R总=R1+R2=6Ω+3Ω=9ΩI=U/R总=9÷9=1（A）U1=IχR1=1χ6=6（V）欧姆定律练习题1.如图所示，阻值为R1=6Ω，R2=3Ω的两144欧姆定律练习题2.如图所示的电路中，R1=10Ω，当开关S分别与a、b接通时，电流表的读数分别为1.2A和0.8A，求：（1）电源电压。（2）R2的阻值。欧姆定律练习题2.如图所示的电路中，R1=10Ω，当开关S分145欧姆定律练习题2.如图所示的电路中，R1=10Ω，当开关S分别与a、b接通时，电流表的读数分别为1.2A和0.8A，求：（1）电源电压。U=I1χR1=1.2χ10=12(V)（2）R2的阻值。R2=U÷I=12÷0.8=15(V)欧姆定律练习题2.如图所示的电路中，R1=10Ω，当开关S分146电源电压的内阻电源电压的内阻147电源电压的内阻I/AU/V00.20.40.63.02.01.0电源电压的内阻I/AU/V00.20.40.63.0148电源电压内阻计算如下图所示，当开关打在S1位置时，电流表和电压表的读数分别是0.50A和1.30V；当开关打在S2位置时两表的读数分别为0.20A和1.42V，求电池的电动势和内电阻。电源电压内阻计算如下图所示，当开关打在S1位置时，电流149电源电压内阻计算如下图所示，当开关打在S1位置时，电流表和电压表的读数分别是0.50A和1.30V；当开关打在S2位置时两表的读数分别为0.20A和1.42V，求电池的电动势和内电阻。设电动式E为x,电源内阻为Y得：X-0.5Y=1.30X-0.2Y=1.42解得X=1.5，Y=0.4，即电池的电动势=1.5V,内电阻=0.4Ω电源电压内阻计算如下图所示，当开关打在S1位置时，电流150电功与电功率电功是指电场力对自由电荷所做的功，即电流所做的功叫电功。电功的单位：国际单位：焦耳。常用单位有：度（千瓦时），1度=1千瓦时=3.6×106焦耳。电功率：是指电场力对自由电荷所做的功的多少①物理意义：一段电路上功率，跟这段电路两端电压和电路中电流强度成正比。②单位：功的单位用焦耳（J），时间单位用秒（s），功率单位为瓦特（W）。1W=1J／s，它的实用单位是千瓦·时，用kWh表示。1KWｈ＝3.6×106J＝3.6MJ电功与电功率电功是指电场力对自由电荷所做的功，即电流所做的功151电功率电功率－－简称功率，即单位时间内电流所做的功，以P表示。其表达式为P＝W/t=IU=I2R=U2/RI－－电路中的电流，A；U－－电路两端的电压，V；R－－电阻；Ωt－－秒电功率电功率－－简称功率，即单位时间内电流所做的功，以P表示152电功率的计算公式电功率的计算公式153电功率的计算公式电功率的计算公式154练习题某灯泡标有“220V110W”字样，将其接入家庭电路中。求：（1）通过该用电器的电流多大？（2）该用电器工作时的电阻多大？（3）若它工作2h，消耗的电能是多少？练习题某灯泡标有“220V110W”字样，将其接入家庭电路155练习题某灯泡标有“220V110W”字样，将其接入家庭电路中。求：（1）通过该用电器的电流多大？I=P/U=110/220=0.5A（2）该用电器工作时的电阻多大？R=U2/P=2202/110=440Ω（3）若它工作2h，消耗的电能是多少？110W*2h=220Wh=0.22度电练习题某灯泡标有“220V110W”字样，将其接入家庭电路156能提供持续电流（或电压）的装置--电源能提供持续电流（或电压）的装置--电源157直流电直流电直流电（DirectCurrent，简称DC）--直流电的电流大小和方向都不随时间变化直流电有正极（+）、负极（-）区分，电流从正极流向负极.在直流电路中，电源的作用是提供不随时间变化的恒定电动势，为在电阻上消耗的焦耳热补充能量。直流电源有化学电池，燃料电池，温差电池，太阳能电池，直流发电机等。直流电主要应用于各种电子仪器，电解，电镀，直流电力拖动等方面。直流电直流电直流电（DirectCurrent，简称DC）158交流电交流电alternatingcurrent，简称为AC--交流电路中的电流、电压随时间的变化而变化.大小和方向随时间作周期性变化的电动势、电压和电流分别称为交变电动势、交变电压和交变电流，统称为交流电。交流电电源主要是通过发电机发电而得。交流电主要应用于照明、动力、电热等方面。交流电交流电alternatingcurrent，简称为159正弦交流电的三要素幅值频率初相位Ueff:交流电压的均方根值正弦交流电的三要素幅值Ueff:交流电压的均方根值160正弦交流电的三要素幅值是指正弦波的最低端到最高低的幅值，也称峰-峰值.频率-正弦交流电在每秒钟内的变化周期数称为频率，以f表示：f=1/T，单位Hz.初相位t=0时的相位称为正弦交流电的相位.它决定正弦交流电在t=0时的初值，即初始状态.正弦交流电的三要素幅值是指正弦波的最低端到最高低的幅值，也称161正弦交流电的最大值、有效值与平均值最大值—幅值有效值—

正弦交流电的最大值、有效值与平均值最大值—幅值162正弦交流电的最大值、有效值与平均值平均值—正弦交流电的最大值、有效值与平均值平均值—163单相交流电电学基础知识课件164NSAXe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，使磁通按正弦规律分布，线圈两端便可得到单相正弦交流电动势。单相电动势的产生NSAXe在两磁极中间，放一个线圈。根据右手定则可知，线圈165单相交流电在电路中只具有单一的交流电压，在电路中产生的电流，电压都以一定的频率随时间变化。比如在单个线圈的发电机中（即只有一个线圈在磁场中转动）。我国的单相交流电由相线Livewire，简称（L)和零线Neutralwire，简称（N).也叫火线和零线.根据GB50258-1996标准3.19条规定，当配线采用多相导线时其相线的颜色应易于区分相线与零线的颜色应不同同一建筑物构筑物内的导线其颜色选择应统一保护地线（PE线)应采用黄绿颜色相间的绝缘导线零线宜采用淡兰色绝缘导线。单相交流电在电路中只具有单一的交流电压，在电路中产生的电流，166单相交流电火线和零线的区别在于它们对地的电压不同：火线的对地电压等于220V；零线的对地的电压等于零（它本身跟大地相连接在一起的).

零线和地线（“E”EarthWire）区别

-零线和地线这两个是不同的概念，不是一回事。

-地线的对地电位为零.使用电器的最近点接地。-零线的对地电位不一定为零。零线的最近接地点是在变电所或者供电的变压器处.在我照明电路中，使用的交流电压为220V；频率为50Hz.单相交流电火线和零线的区别在于它们对地的电压不同：火线的对地167三相交流电三相交流电是由三相交流发电机产生的.三相交流电三相交流电是由三相交流发电机产生的.168三相电源返回下一节下一页上一页产生对称的三相电动势的电源。一、三相（同步）发电机:铁心（作为导磁路经）三相绕组尺寸、匝数相同空间排列互差120:直流励磁的电磁铁定子转子最大值相等频率相同（f=pn/60)相位互差120°对称三相电动势三个正弦交流电动势满足以下特征L3’L1L1’L2’NSL3-+L2•••定子转子(尾端)+e1e2e3L