下几个特点:
⑴ 流过每一个电阻的电流都相等。
⑵ 电路的总电压等于各个电阻上电压的代数和,即:U=U1+U2+U3。 ⑶ 电路的等效电阻等于各串联电阻之和,即:R=R1+R2+R3。 ⑷ 各电阻上分配的电压与各自电阻的阻值成正比。 ⑸ 各电阻上消耗的功率之和等于电路所消耗的总功率。
2、电阻的并联 将电阻两端分别连接在一起的方式叫电阻的并联。并联电路具有以下几个特点: ⑴ 并联电路中各电阻两端的电压相等。
⑵ 电路总电流对于各支路电流之和。即:I=I1+I2+I3。 ⑶ 并联电路等效电阻的倒数之和等于各并联支路电阻的倒数之和,
即:1/R=1/R1+1/R2+1/R3。对于两只电阻的并联电路,等效电阻即为:R=R1∥R2=R1R2/(R1+R2)
⑷ 各并联电阻中的电流及电阻所消耗的功率均与各电阻的电阻值成反比。
3、电阻的混联 既有电阻串联又有电阻并联的电路称为混联电路。混联电路的计算方法是:先按串、并联等效简化的原则,将混联电路逐步化简,最终得到一个无分支电路。
五、电路中电位、电压的计算
1、零电位 要确定电路中各点的电位高低,就必须在电路中确定一个电位参考点。这个参考点的电位为零,即是零电位。通常选用大地作为参考点,大地的电位就是零电位。
2、电位的计算 要计算电路中各点的电位,必须首先确定零电位点,再选择路径,即要计算某点的电位,可以从这点出发,经过一定的路径(路径可以任意选择)绕到零电位点。该点的电位就等于此路径上各分段电压的代数和。绕行路径上电阻两端电压的正负以电流流入端为正;电动势的正负为计算电位时的正负。
3、电压的计算 电路中任意两点的电压的计算方法有两种:第一种方法是由电位求电压,即UAB=UA-UB。第二种计算方法是分段计算法,即把两点间的电压分成若干小段进行计算,各小段电压的代数之和即为所求电压值。
六、基尔霍夫定律及简单应用
基尔霍夫定律包括第一定律和第二定律。它们是分析计算复杂电路不可缺少的基本定律。 1、基尔霍夫第一定律(节点电流定律)对任一节点来说,流入(或流出)该节点电流的代数和等于零。其表达式为:∑I=0 或 ∑I入 =∑I出
2、基尔霍夫第二定律(回路电压定律)在电路的任何闭合回路中,沿一定方向绕行一周,各段电压的代数和等于零,即:∑U=0 或 ∑E=∑IR
第三节 电容器
一、电容器及电容量
1、电容器 电容器是储存电荷的容器。两个导体中间用绝缘材料隔开,就形成一个电容器。组成电容器的两个导体叫极板,中间的绝缘材料叫介质。
2、电容量 当电容器两端加上直流电压后,每个极板上都会有电荷储存。 二、电容器的分类及主要指标
电容器的分类 按其结构可以分为固定电容器、可变电容器和微调电容器。 三、电容器的串联、并联及混联
1、电容器的串联 将几个电容器依次连接,形成中间无分支的连接方式,叫做电容的串联。
⑴ 电路等效电容量的倒数等于各串联电容量倒数之和,即:1/C=1/C1+1/C2 ⑵ 电路的总电压等于各个电容器上电压的代数和。即:U=U1+U2
2、电容器的并联 把两个或两个以上的电容器都接在相同的两点之间的连接方式叫做电容器的并联。电容器并联电路有如下特点:
⑴ 并联电容器的等效电容量等于各个电容器容量之和,即:C=C1+C2。 ⑵ 每个电容器两端电压相同。
⑶ 并联电路的总电量等于各个电容器电量之和,即:Q=Q1+Q2。
3、电容器的混联 既有电容器串联又有电容器并联的电路叫电容器的混联电路。在计算电路的等效容量时,应根据电路的实际情况,分别利用串联和并联等效方法逐步化简,最终得到所需的结果。
四、电容器的充、放电
1、电容器的充电 电容器在外加电压作用下储存电荷(相当于电压建立)的过程叫做充电。,当开关S与A点接通瞬间,电容器极板上的电荷等于零,在电源电场力的作用下,电荷向电容器移动,电容器两极板上开始逐渐积累数量相等的异性电荷,电容器两端电压逐渐升高。电路中形成充电电流由起始的最大值逐渐减小。当电容与电源之间的电位差为零时,充电电流变为零,充电过程结束,此时UC≈E。整个充电过程中,电容器两端电压uc的升高以及电路中充电电流ic的减小,都是指数按规律变化的。
2、电容器的放电 电容器向外释放电荷的过程叫做放电。当电容器充电结束后,将开关与B点接通,此时电容器可看成一个等效电源,通过电阻R进行放电,在电容支路中将出现与充电电流方向相反的放电电流i’c。放电电流的值由刚开始放电时的最大值逐渐减小,电容器两端的电压也随之降低。当容电器两端电压Uc降为零时,电路中 的放电电流i’c也为零,放电结束。
3、时间常数 在充、放电过程中,电容器端电压和电路中充、放电电流的变化快慢是与电容器的容量和电路中电阻的大小有关的。电阻R与电容C的乘积叫RC电路的时间常数,用τ表示,τ越大,充放电所需的时间越长;τ越小,充放电所需时间就越短。
第四节 磁与电磁的基本知识
凡是具有吸引铁、镍、钴等物质的性质称为磁性。具有磁性物质的物体叫磁体。磁体两端磁性最强的区域叫磁极。每个磁体都有两个磁极,即南极(S)、北极(N)。两个磁极之间具有同性相排斥,异性相吸引的特性。磁极间的这种相互作用力也叫磁力。磁体周围存在的磁力作用的空间称为磁场。一般都用磁力线来直观、形象地表示磁场的强弱和磁力的方向。在磁体外部,磁力线由N极指向S极;在磁体内部,磁力线由S极指向N极。
一、电流的磁场
通电导体周围存在磁场。导体中通过电流时产生的磁场方向可用安培定则(又称右手螺旋定则)来判断。当通电导体为直导体时,右手握直导体,拇指的方向为电流方向,弯曲四指的指向即为磁场方向。当导体为螺旋管时,右手握螺旋管。弯曲四指表示电流方向,拇指所指方向即为磁场方向。
二、磁通与磁感应强度
1、磁通 通过与磁场方向垂直的某一面积上磁力线的总数,叫做通过该面积的磁通量,简称磁通。用字母φ表示,其单位是Wb(韦伯)。面积一定时,通过的磁通越多,磁场就越强。
2、磁感应强度 垂直通过单位面积的磁力线数目,叫该点的磁感应强度。用字母B表示。单位是T(特),在均匀磁场中,磁感应强度B=φ/S。
磁感应强度不仅表示了磁场中某点的强弱,还表示出该点磁场的方向。它是一个矢量。某点磁力线的切线方向,就是该点磁感应强度的方向。
三、磁场对电流的作用
1、磁场对通电直导体的作用 处在磁场中的直导体流过电流时,导体会发生运动,表明通电导体受到一个电磁力的作用。这个电磁力F的大小与通过导体电流I的大小成正比,与导体在磁场中的有效长度L以及导体所处位置的磁感应强度B成正比。
2、通电导体之间的相互作用 两根平行且靠近的通电导体,相互之间都要受到对方电磁力的作用。
第五节 电磁感应
一、电磁感应现象
如图2-1左所示,均匀磁场中放置一根导体AB,两端连接一个检流计PA,当导体垂直于磁力线作切割运动时,检流计的指针发生偏转,说明此时回路中有电流存在;当导体平行于磁力线方向运动时,检流计指针不发生偏转,此时回路中无电流存在。
如图2-1右所示,在线圈两端接上检流计PA构成回路,当磁铁插入线圈时,检流计指针发生偏转;磁铁在线圈中不动时,检流计指针不偏转;将磁铁迅速由线圈中拔出时,检流计指针又向另一方向偏转。
上述现象说明:当导体切割磁力线或线圈中磁通发生变化时,在导体或线圈中都会产生感应电
图2-1 电磁感应现象
动势。其本质都是由于磁通发生变化而引起的。因此,电磁感应的条件是穿越线圈回路中的磁通必须发生变化。
第六节 交流电基本知识
一、交流电的基本概念
大小与方向均随时间作周期性变化的电流(电压、电动势)叫交流电。交流电的变化规律随时间按正弦函数变化的称为正弦交流电。工程上用的一般都是交流电。工作在交流电下的电路称为交流电路。
二、正弦交流电的瞬时值、最大值、有效值和平均值
1、瞬时值 交流电在某一瞬间的数值称为交流电的瞬时值,用小写字母e、u、i等表示。 2、最大值 交流电的最大瞬时值称为交流电的最大值(也称振幅值或峰值),用字母Em、Um、Im等表示。
3、有效值 若一个交流电和直流电通过相同的电阻,经过相同的时间产生的热量相等,则这个直流电的量值就称为该交流电的有效值。用大写字母E、U、I等表示。
4、平均值 正弦交流电在正半周期内所有瞬时值的平均大小称为正弦交流电的平均值。 三、正弦交流电的周期、频率及角频率
1、周期和频率 交流电完成一次循环所需的时间叫周期,用字母T表示,单位是s。在每一秒钟内交流电重复变化的次数叫频率,用字母f表示,单位是HZ。频率和周期互为倒数,即:T=1/f 或 f=1/T。
我国工业上使用的正弦交流电频率为50HZ,习惯上称为工频。 2、角频率
四、正弦交流电的相位、初相交及相位差
在交流电表达式中,符号sin后面ψτ为角度,不同正弦量在τ=0时的初始值是不一样的。把τ=0时正弦交流电的相位角称为初相角或初相位。确定一个交流电变化情况的三个重要数值是:最大值、频率和初相角。通常称之为交流电的三要素。
五、三相交流电源
1、基本知识 三相交流电是由三相交流发电机产生,经三相输电线输送到各地的对称电源。三相电源对外输出的为eu、ev、ew三个电动势,三者之间的关系为:大小相等、频率相同、相位上互差120°。
三相电动势达到最大值的先后次序叫相序.正序为U-V-W-U;反之为逆序.常用黄.绿.红三色分别表示U、V、W三相. 2.三相电源的联结
⑴三相电源绕组的星形联结 将三相电动势的末端U2、V2、W2联成一个公共点的联结方式,称为星形(Y)联结,如图2-2所示.该公共点称为电源中点,用N表示。由三个电动势始端U1、V1、W1分别引出的三根导线称相线或端线。从电源中点N引出的导线叫做中性线或零线。
有中性线的叫三相四线制;无中性线的叫做三相三线制。每相绕组两端的电压成为相电压,用Uu、Uv、Uw表示,各相电压的参考方向是从始端指向末端。当泛指相电压时,用U表示。两根相线之间电压称为线电压,用Uuv、Uuw、Uwu表示,泛指时用Ul表示。 三相四相制电源可提供的电压有线电压和相电压两种,
图 2-2 三相四线制 图2-3 电源绕组三角形连接
且线电压超前相电压30°。
(2)三相电源绕组的三角形联结 将三相电动势中每一相的末端和另一相的始端依次相接的联结方式,称为三角形联结,如图2-3所示,在三角形联结中,UL△=U¢△。