1、电场、电位及电压 1. 电场 :当两个带电物体相互靠近时,同性带电相互排斥,异性带电相互吸引。说明带电物体周围的空间存在一种特殊物质,相互作用力就是靠这种特殊物质来传递的,我们把它称为电场。电荷的多少和位置都不变化,则电场也不变化,这种电场称为静电场。
2、电流与电流密度 1. 电流 :就是电荷有规律定地向移动。电流的方向规定为正电荷移动的方向。 通常规定:1S 内通过导体横截面的电量称为电流强度,以字母 I 表示。若在 t 时间内通过导体横截面的电量是 Q,则电流强度 I 就可以用下式表示:
3、电源与电动势 电源是将其他能量转换为电能的装置。电动势是衡量电源将其他能量转换为电能的本领大小的物理量。电动势简称为电势,单位是 V(伏)。 电荷的运动规律:①电源外部:正电荷由高电位向低电位移动。②电源内部:正电荷由低电位向高电位移动。 当电路开路时电源端电压在数值上等于电源的电动势。
4、电阻与电导 1、 电阻 :反映导体对电流阻碍作用大小的物理量。导体对电流的阻力小,导电能力强;导体对电流的阻力大,导电能力差。 电阻用字母 R 表示,单位是欧姆,简称欧,用字母?表示。导体电阻的大小与导体的长度成正比,与导体的截面积成反比,同时跟导体材料的性质、环境温度很多因素有关。电阻的表达式为:
5、欧姆定律 欧姆定律是反映电路中电压、电流、电阻三者之间关系的定律,它是电路的基本定律之一,应用非常广泛。 1. 部分电路欧姆定律
6、电路连接(串联、并联、混联) 1. 电阻串联电路 两个或两个以上的电阻按头尾相接的顺序一个接一个地连接起来,使电流中有一条回路,电阻的这种连接方式称为电阻的串联。
10、磁场的基本物理量 (一)磁通 通过与磁场方向垂直的某一面积上的磁力线总数,称为通过该面积的磁通。用字母Ф表示。磁通的单位是 Wb(韦伯),简称韦,工程上常用比韦小的单位,叫 Mx 麦克斯,简称麦。
12、磁场对通电导体的作用 通电直导体在磁场中,将受到力的作用,磁场越强所受的力就越大,磁场越弱所受的力就越小;导体通过的电流大所受的力就大,通过的电流小所受的力就小。 在均匀磁场中,直导体受力大小:
- 描述交流电大小的物理量
(1)瞬时值:某一瞬时的数值 (2)最大值:最大瞬时值 (3)有效值:与它的热效应相等的直流值 (4)平均值:正半周内,其瞬时值的平均数 瞬时值常用小写字母表示 ,有效值常用大写字母表示。 2.描述交流电变化快慢的物理量 (1)周期:交流电变化一次所需要的时间 T=1/f (2)频率:1s 内交变电重复变化的次数 f=1/T (3)角频率:每秒内变化的角度ω=2πf 工频率:f=50Hz ;T =0.02s ;ω=314(rad/s)
3.正弦交流电的初相角、相位、相位差。
4.趋肤效应(集肤效应) 在直流电路中均匀导线横截面上的电流密度是均匀的。但在导线流过交变电流时,根据楞次定律会在导线内部产生涡流,与导线中心电流方向相反。由于导线中心较导线表面的磁链大,在导线中心处产生的电动势就比在导线表面附近处产生的电动势大。这样作用的结果,电流在表面流动,中心则无电流,这种由导线本身电流产生之磁场使导线电流在表面流动。 趋肤效应使导线的有效面积减小,等效电阻增加。
(二)纯电阻电路 1.纯电阻电路中电压与电流的关系:I=U/R 2.纯电阻电路中的功率: P=UI 电压的瞬时值与电流的瞬时值的乘积叫作瞬时功率。 电流和电压同相位
(三)纯电感电路 (1)纯电感电路中电压与电流相位关系:电流的相位滞后于电压 90°且同为同频率正弦量
注:XL=ωL=2πfL称为感抗,反映电感对交流电的阻碍作用;与频率有关。 (2)功率关系 有功功率:P=0(即不消耗电能) 无功功率:Q=ULI=I2XL(乏) 无功功率的“无功”的含义是“交换”的意思 (四)纯电容电路 1.纯电容电路中电压与电流的关系
注:Xc=1/ωc=1/2πfc,称为容抗,反映电容对交流电的阻碍作用;与频率有关。f→0,Xc→∞;f→∞, Xc→0 说明电容有“隔直通交”的作用。 2.纯电容电路中的功率 有功功率:P=0(即不消耗电能) 无功功率:Q=UCI=I2XC(乏) (五)电阻、电感、电容串联电路 1.电路中电压与电流的关系
2.单相交流电功率关系 视在功率:电源提供的功率:S=UI(伏安) 有功功率:电阻上消耗的功率:P=URI=UIcosφ(瓦) 无功功率:电感、电容上的功率:Q= UIsinφ(乏)
(六)电阻电感串联再与电容并联的电路及功率因数提高 1.提高功率因数的意义:提高发、配电设备的利用率;减少输电线路的电压降和功率损失。 2.提高功率因数的方法:在感性负载上并联适当的电容。 必须注意功率因素 cosφ不能提高到等于 1。 15、 三相交流电 (一)概述 1.三相交流点的特点 频率相同、幅值相等、相位相差 120 度 三相交流电具有以下优点: (1)三相发电机比尺寸相同的单相发电机输出的功率要大。 (2)三相发电机的结构和制造并不比单相发电机复杂多少,而且使用、维护也方便,运转时比单相发电机的振动小。 (3)同样条件下,输送同样大的功率时,三相输电线比单相输电线可省约 25%左右的材料。 2.三相正弦交流电动势的产生
三相交流电由三相交流发电机产生。如上图所示,三相交流发电机单相交流发电机一样,它也是由定子(磁极)和转子(电枢)组成。发电机的转子绕组有 U1—U2,V1—V2,W1—W2 三个,每一个绕组称为一相,各相绕组匝数相等、结构相同,它们的始端(U1、V1、W1)在空间位置上彼此相差 120°。 3.三相正弦交流电动势的表达方法
4.相序 黄 U、绿 V、红 W 一般称 U→V→W→U 为正序或顺序 V→U→W→V 为负序或逆序
(二)三相电源绕组的连接 连接方法:星形(Y)连接和三角形(D)连接 1.三相电源绕组的星形(Y)连接
2.三相电源绕组的三角形(D)连接
(三)三相负载的连接
- 三相负载的星形(Y)连接法
各相负载的相电压就等于电源的相电压。(1)相电流:负载中的电流。(2)线电流:火线中的电流 2.三相负载的三角形(D)连接
线电流的有效值为相电流有效值的 1.73 倍。各线电流在相位上比各相应的相电流滞后 30°。 (四)三相电路的功率 1.对于负载不对称电路,有功功率等于各相有功功率之和。即: P=Pu+Pv+Pw 2.对于负载对称的电路