序言：寫作是分享個(gè)人見解和探索未知領(lǐng)域的橋梁，我們?yōu)槟x了8篇的歐姆定律的主要內(nèi)容樣本，期待這些樣本能夠?yàn)槟峁┴S富的參考和啟發(fā)，請(qǐng)盡情閱讀。

第1篇

實(shí)驗(yàn)報(bào)告，就是在某項(xiàng)科研活動(dòng)或?qū)I(yè)學(xué)習(xí)中，實(shí)驗(yàn)者把實(shí)驗(yàn)的目的、方法。步驟、結(jié)果等，用簡潔的語言寫成書面報(bào)告。

實(shí)驗(yàn)報(bào)告必須在科學(xué)實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上進(jìn)行。成功的或失敗的實(shí)驗(yàn)結(jié)果的記載，有利于不斷積累研究資料，總結(jié)研究成果，提高實(shí)驗(yàn)者的觀察能力。分析問題和解決問題的能力，培養(yǎng)理論聯(lián)系實(shí)際的學(xué)風(fēng)和實(shí)事求是的科學(xué)態(tài)度。

二、寫作要求

實(shí)驗(yàn)報(bào)告的種類繁多，其格式大同小異，比較固定。實(shí)驗(yàn)報(bào)告，一般根據(jù)實(shí)驗(yàn)的先后順序來寫，主要內(nèi)容有：

1．實(shí)驗(yàn)名稱名稱，要用最簡練的語言反映實(shí)驗(yàn)的內(nèi)容。如驗(yàn)證某定律，可寫成“驗(yàn)證×××”；如測(cè)量的實(shí)驗(yàn)報(bào)告，可寫成“×××的測(cè)定。”

2．實(shí)驗(yàn)?zāi)康膶?shí)驗(yàn)?zāi)康囊鞔_，要抓住重點(diǎn)，可以從理論和實(shí)踐兩個(gè)方面考慮。在理論上，驗(yàn)證定理定律，并使實(shí)驗(yàn)者獲得深刻和系統(tǒng)的理解，在實(shí)踐上，掌握使用儀器或器材的技能技巧。

3．實(shí)驗(yàn)用的儀器和材料如玻璃器皿。金屬用具、溶液、顏料、粉劑、燃料等。

4．實(shí)驗(yàn)的步驟和方法這是實(shí)驗(yàn)報(bào)告極其重要的內(nèi)容。這部分要寫明依據(jù)何種原理。定律或操作方法進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，要寫明經(jīng)過哪兒個(gè)步驟。還應(yīng)該畫出實(shí)驗(yàn)裝置的結(jié)構(gòu)示意圖，再配以相應(yīng)的文字說明，這樣既可以節(jié)省許多文字說明，又能使實(shí)驗(yàn)報(bào)告簡明扼要。清楚明白。

5．?dāng)?shù)據(jù)記錄和計(jì)算指從實(shí)驗(yàn)中測(cè)到的數(shù)據(jù)以及計(jì)算結(jié)果。

6．結(jié)果即根據(jù)實(shí)驗(yàn)過程中所見到的現(xiàn)象和測(cè)得的數(shù)據(jù)，作出結(jié)論。

7．備注或說明可寫上實(shí)驗(yàn)成功或失敗的原因，實(shí)驗(yàn)后的心得體會(huì)、建議等。

有的實(shí)驗(yàn)報(bào)告采用事先設(shè)計(jì)好的表格，使用時(shí)只要逐項(xiàng)填寫即可。

三、撰寫時(shí)應(yīng)注意事項(xiàng)

寫實(shí)驗(yàn)報(bào)告是一件非常嚴(yán)肅。認(rèn)真的工作，要講究科學(xué)性、準(zhǔn)確性。求實(shí)性。在撰寫過程中，常見錯(cuò)誤有以下幾種情況：

1．觀察不細(xì)致，沒有及時(shí)、準(zhǔn)確、如實(shí)記錄。

在實(shí)驗(yàn)時(shí)，由于觀察不細(xì)致，不認(rèn)真，沒有及時(shí)記錄，結(jié)果不能準(zhǔn)確地寫出所發(fā)生的各種現(xiàn)象，不能恰如其分。實(shí)事求是地分析各種現(xiàn)象發(fā)生的原因。故在記錄中，一定要看到什么，就記錄什么，不能弄虛作假。為了印證一些實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象而修改數(shù)據(jù)，假造實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象等做法，都是不允許的。

2．說明不準(zhǔn)確，或?qū)哟尾磺逦?/p>

比如，在化學(xué)實(shí)驗(yàn)中，出現(xiàn)了沉淀物，但沒有準(zhǔn)確他說明是“晶體沉淀”，還是“無定形沉淀”。說明步驟，有的說明沒有按照操作順序分條列出，結(jié)果出現(xiàn)層次不清晰。凌亂等問題。

3．沒有盡量采用專用術(shù)語來說明事物。

例如，“用棍子在混合物里轉(zhuǎn)動(dòng)”一語，應(yīng)用專用術(shù)語“攪拌”較好，既可使文字簡潔明白，又合乎實(shí)驗(yàn)的情況。

4．外文、符號(hào)、公式不準(zhǔn)確，沒有使用統(tǒng)一規(guī)定的名詞和符號(hào)。

驗(yàn)證歐姆定律

【實(shí)驗(yàn)?zāi)康摹客ㄟ^實(shí)驗(yàn)加深對(duì)歐姆定律的理解，熟悉電流表、電壓表、變阻器的使用方法。

【知識(shí)準(zhǔn)備】學(xué)習(xí)有關(guān)理論（略）

【實(shí)驗(yàn)器材和裝置】器材：電流表、電壓表、電池組、定值電阻滑動(dòng)變阻器、導(dǎo)線、開關(guān)、裝置（略）

【實(shí)驗(yàn)步驟】

1. 按圖示連接電路。

2．保持定值電阻r不變，移動(dòng)滑動(dòng)變阻器的銅片，改變加在r兩端的電壓，將電流表、電壓表所測(cè)得的電流強(qiáng)度。電壓的數(shù)值依次填人表一。

3．改變定值電阻凡同時(shí)調(diào)節(jié)變阻器，使加在r兩端的電壓保持不變，將電阻r的數(shù)值與電流表測(cè)得的電流強(qiáng)度的數(shù)值依次填人表二。

4．通過實(shí)驗(yàn)分析：當(dāng)r一定時(shí)，i和v的關(guān)系及v一定時(shí)，i與r的關(guān)系。

表 一

r(歐姆)=4ωv(伏特)0.4v0.8v 1.2v

i(安培) 0.1a0.2a0.3a

表 二

v(伏特)=0.6vr(歐姆)1ω2ω 4ω

i(安培)0.6a0.3a0.15a

【實(shí)驗(yàn)記錄】

1．調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器礦，觀察電壓表和電流表，可以看出，電阻r兩端的電壓增大到幾倍，通過它的電流強(qiáng)度也增大到幾倍。這表明，在電阻一定時(shí)，通過導(dǎo)體的電流強(qiáng)度同這段導(dǎo)體上的電壓成正比。

2．更換不同的定值電阻，調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器礦，保持r的電壓不變，可以看出，定值電阻r的數(shù)值增大到幾倍，通過它的電流強(qiáng)度就縮小到幾分之一。這表明在電壓不變時(shí)，通過導(dǎo)體的電流強(qiáng)度跟這段導(dǎo)體的電阻成反比。

第2篇

一,認(rèn)真組織好課堂教學(xué),努力完成教學(xué)進(jìn)度.

二,加強(qiáng)高考研討,實(shí)現(xiàn)備考工作的科學(xué)性和實(shí)效性.

本學(xué)期,物理備課組的教研活動(dòng)時(shí)間較靈活.備課組成員將在教材處理,教學(xué)內(nèi)容的選擇,教法學(xué)法的設(shè)計(jì),練習(xí)的安排等方面進(jìn)行嚴(yán)格的商討,確保教學(xué)工作正常開展.主要內(nèi)容分為兩部分:一是商討綜合科的教學(xué)內(nèi)容,確定教學(xué)知識(shí)點(diǎn)和練習(xí).二是針對(duì)物理課上的教學(xué)問題展開研討,制定和及時(shí)調(diào)整對(duì)策,強(qiáng)調(diào)統(tǒng)一行動(dòng).另外,到外校取經(jīng),借鑒外校老師的經(jīng)驗(yàn),聽取他們對(duì)高考備考工作的意見和建議,力求效果明顯. 三是多向老教師學(xué)習(xí),多聽他們的課,學(xué)習(xí)他們的課堂組織學(xué)習(xí)他們的教學(xué)思路,加強(qiáng)交流,取長補(bǔ)短,不斷改進(jìn)教學(xué)水平

三,對(duì)尖子生時(shí)時(shí)關(guān)注,不斷鼓勵(lì).對(duì)學(xué)習(xí)上有困難的學(xué)生,更要多給一點(diǎn)熱愛,多一點(diǎn)鼓勵(lì),多一點(diǎn)微笑.

四,經(jīng)常對(duì)學(xué)生進(jìn)行有針對(duì)性的心理輔導(dǎo),讓他們遠(yuǎn)離學(xué)習(xí)上的困擾,輕松迎戰(zhàn)高考. 五,構(gòu)建物理學(xué)科的知識(shí)結(jié)構(gòu),把握各部分物理知識(shí)的重點(diǎn),難點(diǎn)

物理學(xué)科知識(shí)主要分力,電,光,熱,原子物理五大部分.

力學(xué)是基礎(chǔ),電學(xué)與熱學(xué)中的許多復(fù)雜問題都是與力學(xué)相結(jié)合的,因此一定要熟練掌握力學(xué)中的基本概念和基本規(guī)律,以便在復(fù)雜問題中靈活應(yīng)用.力學(xué)可分為靜力學(xué),運(yùn)動(dòng)學(xué),動(dòng)力學(xué)以及振動(dòng)和波.

靜力學(xué)的核心是質(zhì)點(diǎn)平衡,只要選擇恰當(dāng)?shù)奈矬w,認(rèn)真分析物體受力,再用合成或正交分解的方法來解決即可.一般來說三力平衡用合成,畫好力的合成的平行四邊形后,選定半個(gè)四邊形———三角形,進(jìn)行解三角形的數(shù)學(xué)工作就行了.

運(yùn)動(dòng)學(xué)的核心是基本概念和幾種特殊運(yùn)動(dòng).基本概念中,要區(qū)分位移與路程,速度與速率,速度,速度變化與加速度.幾種運(yùn)動(dòng)中,最簡單的是勻變速直線運(yùn)動(dòng),用勻變速直線運(yùn)動(dòng)的公式可直接解決;稍復(fù)雜的是勻變速曲線運(yùn)動(dòng),只要將運(yùn)動(dòng)正交分解為兩個(gè)勻變速直線運(yùn)動(dòng)后,再運(yùn)用勻變速公式即可.對(duì)于勻速圓周運(yùn)動(dòng),要知道,它既不是勻速運(yùn)動(dòng)(速度方向不斷改變),也不是勻變速運(yùn)動(dòng)(加速度方向不斷變化),解決它要用圓周運(yùn)動(dòng)的基本公式.

力學(xué)中最為復(fù)雜的是動(dòng)力學(xué)部分,但是只要清楚動(dòng)力學(xué)的3對(duì)主要矛盾:力與加速度,沖量與動(dòng)量變化和功與能量變化,并在解決問題時(shí)選擇恰當(dāng)途徑,許多問題可比較快捷地解決.一般來說,某一時(shí)刻的問題,只能用牛頓第二定律(力與加速度的關(guān)系)來解決.對(duì)于一個(gè)過程而言,若涉及時(shí)間可用動(dòng)量定理;若涉及位移可用功能關(guān)系;若這個(gè)過程中的力是恒力,那么還可用牛頓第二定律加勻變速直線運(yùn)動(dòng)的公式來解決.但是這種方法,要涉及過程中每一階段的物理量,計(jì)算起來相對(duì)麻煩.如果能用動(dòng)量定理或機(jī)械能守恒來解就會(huì)方便得多,因?yàn)檫@是兩個(gè)守恒定律,如果只關(guān)心過程的初末狀態(tài),就不必求解過程中的各個(gè)細(xì)節(jié).那么在什么情況下才能用上述兩個(gè)定律呢 只要體系所受合外力為零(該條件可放寬為:外力的沖量遠(yuǎn)小于內(nèi)力的沖量)時(shí),體系總動(dòng)量守恒;若體系在某一方向所受合外力為零,那么體系在這一方向上的動(dòng)量守恒.

振動(dòng)和波這一部分是建立在運(yùn)動(dòng)學(xué)和動(dòng)力學(xué)基礎(chǔ)之上的,只不過加入了振動(dòng)與波的一些特性,例如運(yùn)動(dòng)的周期性(解題時(shí)要注意通解,即符合要求的答案有多個(gè)),再如波的干涉和衍射現(xiàn)象等等.

熱學(xué)有兩大部分,分子運(yùn)動(dòng)論和氣體性質(zhì).對(duì)于分子運(yùn)動(dòng)論,如果去為每條理論尋找實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ),那么書上的各知識(shí)點(diǎn)自然就掌握了;熱力學(xué)第一定律:外界對(duì)氣體做功W與氣體所吸熱量Q之和等于氣體的內(nèi)能增量?.其次,V與W有關(guān)系,若氣體體積V增加,氣體必對(duì)外做功;理想氣體溫度T與內(nèi)能E有關(guān),若理想氣體溫度升高,其分子平均平動(dòng)動(dòng)能必增大,而理想氣體分子間無相互作用,因此分子勢(shì)能不變,所以其體內(nèi)能E必增大.這6個(gè)物理量的關(guān)系清楚了,熱學(xué)本身的問題就解決了.至于熱學(xué)和力學(xué)的綜合問題,以力學(xué)為基礎(chǔ),將氣體壓力F用氣體壓強(qiáng)P和受力面積S表示,即,F=PS.

電學(xué)是物理學(xué)中的另一大部分,可分為:靜電,恒定電流,電與磁,交流電和電磁振蕩,電磁波5部分.

靜電部分包括庫侖定律,電場(chǎng),場(chǎng)中物以及電容.電場(chǎng)這一概念比較抽象,但是電荷在電場(chǎng)中受力和能量變化是比較具體的,因此,引入電場(chǎng)強(qiáng)度(從電荷受力角度)和電勢(shì)(從能量角度)描寫電場(chǎng),這樣電場(chǎng)就可以和力學(xué)中的重力場(chǎng)(引力場(chǎng))來類比學(xué)習(xí)了.但大家要注意,質(zhì)點(diǎn)間是相互吸引的萬有引力,而點(diǎn)電荷間有吸引力也有排斥力;關(guān)于電勢(shì)能完全可以與重力勢(shì)能對(duì)比:電場(chǎng)力做多少正功電勢(shì)能就減少多少.為了使電場(chǎng)更加形象化,還人為加入了描述電場(chǎng)的圖線———電場(chǎng)線和等勢(shì)面,如果能熟練掌握這兩種圖線的性質(zhì),可以幫助你形象理解電場(chǎng)的性質(zhì).

場(chǎng)中物包括在電場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的帶電粒子和在電場(chǎng)中靜電平衡的導(dǎo)體.對(duì)于前者,可以完全按力學(xué)方法來處理,只是在粒子所受的各種機(jī)械力之外加上電場(chǎng)力罷了.對(duì)于后者要掌握兩個(gè)有效的方法:畫電場(chǎng)線和判斷電勢(shì).

恒定電流部分的核心是5個(gè)基本概念(電動(dòng)勢(shì),電流,電壓,電阻與功率)和各種電路的歐姆定律以及電路的串并聯(lián)關(guān)系.特別強(qiáng)調(diào)的是,基本概念中要著重理解電動(dòng)勢(shì),知道它是描述電源做功能力的物理量,它的大小可以通俗理解為電源中的非靜電力將一庫侖正電荷從電源的負(fù)極推至正極所做的功.對(duì)于功率一定要區(qū)分熱功率與電功率,二者只有在電能完全轉(zhuǎn)化為內(nèi)能時(shí)才相等.歐姆定律的理解來源于功能關(guān)系,使用時(shí)一定要注意適用條件.

電與磁的核心是三件事:電生磁,磁生電和電磁生力,只要掌握這三件事的產(chǎn)生條件,大小,方向,這一部分的主要矛盾就抓住了.這一部分的難點(diǎn)在于因果變化是互動(dòng)的,甲物理量的變化會(huì)引起乙物理量的變化,而乙反過來又影響甲,這一變化了的甲繼續(xù)影響乙……這樣周而復(fù)始.

第3篇

關(guān)鍵詞：物理教學(xué) 興趣培養(yǎng)

在課堂教學(xué)中，教師處于主導(dǎo)地位，學(xué)生是課堂的主體，教材是個(gè)工具，凝結(jié)了前人無數(shù)的智慧和感受，表面看來是相對(duì)固定的，但在課堂教學(xué)這個(gè)動(dòng)態(tài)系統(tǒng)中，卻時(shí)時(shí)處在變化之中。我們的課堂教學(xué)就是圍繞學(xué)生這個(gè)主體，發(fā)揮教師的主導(dǎo)作用，充分利用好凝結(jié)了前人無數(shù)的聰明才智的教材，充分挖掘?qū)W生吸收知識(shí)的潛力。在課堂教學(xué)中，我的具體做法和體會(huì)是：

一、分析典型例題，力求舉一反三

一套教材是經(jīng)過難以計(jì)數(shù)的科學(xué)家和學(xué)者辛勤勞作，經(jīng)過無數(shù)次接力式的探討研究優(yōu)化而成，其中的典型例題是我們課堂教學(xué)的突破口，往往有舉足輕重的作用，要抓好課堂教學(xué)，就要找準(zhǔn)這個(gè)突破口，教師在充分吃透教材的前提下，分析典型例題，舉一反三。

二、以研究性學(xué)習(xí)活動(dòng)為突破口，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)物理的興趣

課堂是素質(zhì)教育的主陣地，教材是研究性學(xué)習(xí)的主要內(nèi)容。教材中包含著物理知識(shí)的探索和形成過程，研究問題的思維方式和方法，蘊(yùn)涵著豐富的研究課題。在物理教材中除已有的研究性活動(dòng)內(nèi)容外，還給我們教師教學(xué)留有非常大的拓展空間。如學(xué)習(xí)了“摩檫”和“重力”有關(guān)知識(shí)后，可以引導(dǎo)學(xué)生提出“沒有摩擦，生活會(huì)是什么樣”、“沒有重力地球上會(huì)是什么情形”等課題。在教學(xué)實(shí)踐中，我與學(xué)生一起精心鉆研教材，挖掘教材，發(fā)現(xiàn)了很多的研究性問題與素材，既激發(fā)學(xué)生的研究興趣，也使學(xué)生加深了對(duì)教材的理解。

好奇之心人皆有之，而好奇心是從事探究的力量之源。蘇科版物理新教材從“奇妙的物理現(xiàn)象”開始，通過設(shè)疑，觀看演示實(shí)驗(yàn)和動(dòng)手實(shí)驗(yàn)等手段，使學(xué)生接觸有趣的物理現(xiàn)象，繼而又介紹了物理學(xué)家進(jìn)行科學(xué)探究的故事，設(shè)置了“裝滿水的杯子里還能放多少回形針”的探究實(shí)驗(yàn)，讓學(xué)生通過比較，明白為什么要通過實(shí)驗(yàn)進(jìn)行探究。

三、做好實(shí)驗(yàn)演示，激發(fā)學(xué)生興趣

實(shí)驗(yàn)是物理學(xué)發(fā)展與研究的基礎(chǔ)，也是物理教學(xué)的有機(jī)組成部分和重要內(nèi)容，因此認(rèn)真做好教材上的每一個(gè)演示實(shí)驗(yàn)、分組實(shí)驗(yàn)和小實(shí)驗(yàn)，對(duì)激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和學(xué)習(xí)積極性，培養(yǎng)學(xué)生的觀察、推理能力和科學(xué)態(tài)度有著積極的作用。

在“物體的顏色”一段的教學(xué)中，充分利用三棱鏡、光的色散演示儀、投影儀等器材，通過一系列的演示實(shí)驗(yàn)，可以幫助學(xué)生理解較為抽象的概念，還可把課本中的死的圖像變活，增加了動(dòng)感，對(duì)引發(fā)學(xué)生的空間想象和思維能力，提高觀察和推理的能力，突破難點(diǎn)，提高學(xué)生學(xué)習(xí)物理的興趣起到了良好的作用。

對(duì)于學(xué)生的實(shí)驗(yàn)活動(dòng)、探究活動(dòng)更應(yīng)正確對(duì)待，它們是培養(yǎng)學(xué)生實(shí)驗(yàn)技能的基本途徑，能幫助學(xué)生牢固地掌握物理知識(shí)，培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)技能，在分組實(shí)驗(yàn)中，學(xué)生的活動(dòng)是多方面的，既有思維，又有操作，還必須對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行正確分析處理，在這些活動(dòng)中，不僅能增加學(xué)生的感性認(rèn)識(shí)，鍛煉學(xué)生的動(dòng)手能力，培養(yǎng)學(xué)生解決實(shí)際問題的能力，更能激發(fā)學(xué)生的研究和探索熱情，從而引發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)物理的興趣。

小實(shí)驗(yàn)在開發(fā)學(xué)生智力，激發(fā)學(xué)習(xí)興趣，培養(yǎng)學(xué)生的觀察能力和實(shí)際動(dòng)手操作的能力，并不比分組實(shí)驗(yàn)的效果差。小實(shí)驗(yàn)?zāi)芙档蛯W(xué)生自學(xué)釋疑等環(huán)節(jié)中遇到問題的難度。學(xué)生在預(yù)習(xí)和自學(xué)等過程中常會(huì)遇到一些疑難問題，對(duì)某些新的物理概念似懂非懂，對(duì)某些物理規(guī)律將信將疑，有時(shí)想不通就會(huì)產(chǎn)生畏難情緒，影響學(xué)習(xí)效果。教材中安排的一些小實(shí)驗(yàn)可以起到“引導(dǎo)”、“解惑”的推動(dòng)作用，幫助學(xué)生認(rèn)識(shí)和理解物理知識(shí)，降低學(xué)習(xí)難度，幫助學(xué)生逐步掌握一定的學(xué)習(xí)方法，調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性和主動(dòng)性，從而引發(fā)學(xué)生自覺學(xué)習(xí)的興趣。

四、重視生活?物理?社會(huì)及信息庫等欄目應(yīng)用，培養(yǎng)學(xué)生學(xué)習(xí)物理的興趣

新教材上的這一欄目，不少教師往往忽略了它的作用。其實(shí)是一個(gè)激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，培養(yǎng)學(xué)好物理的好教材。

1. 樹科學(xué)家形象，學(xué)科學(xué)家精神

在教材中有許多介紹科學(xué)家的生平和事跡，我們可以把這些材料與教學(xué)結(jié)合起來對(duì)學(xué)生進(jìn)行思想、精神、道德、意志等方面的教育。在9年級(jí)上冊(cè)信息庫中有一關(guān)于歐姆與歐姆定律的內(nèi)容，在這材料中介紹了歐姆對(duì)科學(xué)的執(zhí)著追求，在困難面前不屈服，在失敗面前不退縮，克服了一個(gè)個(gè)困難，做了一次次實(shí)驗(yàn)，并獲得了成功，終于得到以他名字來命名的歐姆定律。學(xué)生從具體事例上進(jìn)一步深刻理解“天才不過是百分之一的靈感加上百分之九十九的汗水”的深刻含義，激發(fā)學(xué)生刻苦學(xué)習(xí)。還有牛頓、居里夫人……一個(gè)個(gè)動(dòng)人的故事背后是一個(gè)個(gè)光彩照人的科學(xué)家形象，讀了他們的事跡，讓人激動(dòng)不已。

2. 讀生動(dòng)感人的故事，學(xué)理論聯(lián)系實(shí)際的態(tài)度

中學(xué)物理教材的“閱讀材料”中，廣泛收集了物理學(xué)聯(lián)系實(shí)際的事實(shí)。大到世界各國重視的能源問題，小到家用電器；上到人造衛(wèi)星、無線電波，下到海洋開發(fā)；遠(yuǎn)到我國古代研究成就，近到常看的電視、電影，大到宇宙天體的運(yùn)動(dòng)，小到原子核結(jié)構(gòu)。它們?cè)趯W(xué)生面前展現(xiàn)了一幅幅生動(dòng)的生活畫卷，把學(xué)生眼中用概念、公式堆積起來的枯燥無味的物理變成了活生生的生活。

第4篇

一、選擇題

選擇題中所考查的物理知識(shí)具有針對(duì)性強(qiáng)、迷惑性大的特點(diǎn)，在中考中占有較大的分量，全國除少數(shù)省市采用少量的多項(xiàng)選擇題之外，大多采用單項(xiàng)選擇題，一般分值在20分左右.選擇題的命題立意在考查同學(xué)們對(duì)基礎(chǔ)知識(shí)和基本技能的掌握情況的基礎(chǔ)上，還著重考察解決實(shí)際生活中的物理問題的能力.預(yù)計(jì)2007年中考物理選擇題將主要以下面幾種類型呈現(xiàn)：

1.概念辨別型

【例1】（2006年萊蕪考題）關(guān)于聲現(xiàn)象，下列說法正確的是（）

A、聲音在不同介質(zhì)中的傳播速度相同

B、人說話是靠舌頭振動(dòng)發(fā)聲的

C、只要物體在振動(dòng)，我們?nèi)硕湍苈牭铰曇?/p>

D、一切發(fā)聲物體都在振動(dòng)

解析：根據(jù)聲現(xiàn)象的相關(guān)概念可知：聲音在不同介質(zhì)中的傳播速度不同；人說話是靠聲帶振動(dòng)發(fā)聲的；人聽到聲音的條件是聽覺神經(jīng)正常，物體的振動(dòng)頻率達(dá)到人耳聽覺范圍，聲音要有足夠的響度，并且有傳播介質(zhì)；所以A、B、C選項(xiàng)都錯(cuò)誤，正確選項(xiàng)為D.

點(diǎn)撥：概念辨別型選擇題主要考查同學(xué)們對(duì)物理概念的識(shí)記和理解能力.解題的常見方法有兩種：①直接判斷法：根據(jù)題設(shè)所給的條件和相對(duì)應(yīng)的物理規(guī)律、概念或原理來直接判斷哪個(gè)選項(xiàng)符合題意，從而將正確答案選出；②排除法：先排除掉肯定不符合題意的選項(xiàng)，再在余下的選項(xiàng)中做認(rèn)真的分析與比較，最終確定答案.

2.故障分析型

【例2】（2006年煙臺(tái)考題）在圖1所示的電路中，電源電壓為6V，開關(guān)閉合后，電燈L1、L2均不發(fā)光.用電壓表逐段測(cè)量，結(jié)果是：Uab＝0V，Uad＝6V，Ubc＝0V，Ucd＝6V.由此可以判斷此電路的故障可能是（）

A、電路的a L1b部分發(fā)生斷路

B、電路的a L2c部分發(fā)生斷路

C、電源部分發(fā)生短路

D、電路的c經(jīng)滑動(dòng)變阻器至d部分發(fā)生斷路

解析：由于電路是串聯(lián)的，所以當(dāng)電壓表測(cè)量值為電源電壓時(shí)，說明與電壓表并聯(lián)部分電路可能發(fā)生斷路，由電壓表逐段測(cè)量結(jié)果：Uab＝0V，Uad＝6V，Ubc＝0V，Ucd＝6V可知，只有電路的c經(jīng)滑動(dòng)變阻器至d部分發(fā)生斷路才會(huì)出現(xiàn)上述結(jié)果.故正確選項(xiàng)為D.

點(diǎn)撥：故障分析型選擇題主要集中考查對(duì)電路中出現(xiàn)故障的原因的判斷和分析能力.解題的竅門是弄清電路的結(jié)構(gòu)，從出現(xiàn)的故障入手找原因，排除不可能出現(xiàn)的原因，從而作出正確的判斷.

3.圖像分析型

【例3】（2006年南京考題）圖2是某物質(zhì)熔化時(shí)溫度隨時(shí)間變化的圖像，由圖像所給信息，下列判斷正確的是（ ）

A、該物質(zhì)的熔點(diǎn)是0℃，在第2min到第3min內(nèi)是固液共存態(tài)，其內(nèi)能增加

B、該物質(zhì)的熔點(diǎn)是0℃，在第2min到第3min內(nèi)是固液共存狀態(tài)，其內(nèi)能不變

C、該物質(zhì)的熔點(diǎn)是- 4℃，在第5min到第6min內(nèi)是液態(tài)，其內(nèi)能增加

D、該物質(zhì)的熔點(diǎn)是0℃，在第5min到第6min內(nèi)是氣態(tài)，其內(nèi)能增加

解析：分析物質(zhì)熔化曲線圖像可知：該物質(zhì)在第0min到第1min內(nèi)是固態(tài)，吸收熱量溫度上升；在第1min到第4min內(nèi)是固液共存態(tài)，吸收熱量，溫度保持不變，所以該物質(zhì)是晶體，其熔點(diǎn)是0℃；在第4min到第6min內(nèi)是液態(tài)，吸收熱量溫度上升.在這6min內(nèi)物質(zhì)一直在吸收熱量，所以該物質(zhì)的內(nèi)能一直在增加.故正確選項(xiàng)為A.

點(diǎn)撥:圖像分析型選擇題考查同學(xué)們應(yīng)用圖像方法直觀地分析和描述物理量之間關(guān)系的能力.解題的關(guān)鍵是讀懂圖像，從圖像中分析各個(gè)物理量之間的變化關(guān)系和發(fā)展趨勢(shì).

4.研究方法型

【例4】（2006年重慶考題）物理研究中常常用到“控制變量法”、“等效替代法”、“理想化模型”、“類比法”等科學(xué)方法.在下列研究實(shí)例中，運(yùn)用了“控制變量法”的是（）

A、研究電流時(shí)，從分析水流的形成來分析電流的形成

B、研究磁場(chǎng)時(shí)，用磁感應(yīng)線描述空間磁場(chǎng)的分布情況

C、研究滑動(dòng)摩擦力與壓力大小關(guān)系時(shí)，保持接觸面的粗糙程度不變

D、研究杠桿的平衡條件時(shí)，將撬棒抽象為繞某一固定點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)的硬棒

解析：分析題目所提供的4個(gè)選項(xiàng)，所用的研究方法分別是類比法、等效替代法、控制變量法和理想化模型，故正確選項(xiàng)為C.

點(diǎn)撥：物理研究方法型選擇題有利于引導(dǎo)同學(xué)們?cè)谄綍r(shí)學(xué)習(xí)中和解決問題時(shí)，試著運(yùn)用相應(yīng)方法去探求答案.由于中考主要以課本中的實(shí)驗(yàn)探究問題為素材，考查同學(xué)們對(duì)物理研究方法的掌握情況，所以平時(shí)應(yīng)認(rèn)識(shí)和掌握課本中的各個(gè)實(shí)驗(yàn)探究問題所運(yùn)用的研究方法.

二、填空題

填空題可以對(duì)教材中的某段文字所包含的物理概念和規(guī)律進(jìn)行考查，也可以對(duì)生活實(shí)際中的物理現(xiàn)象所包含的物理知識(shí)進(jìn)行考查.因此，填空題對(duì)物理知識(shí)點(diǎn)的考查具有直觀性、針對(duì)性的優(yōu)點(diǎn)，是中考必不可少的題型.預(yù)計(jì)2007年中考物理填空題將更加側(cè)重對(duì)基本知識(shí)的考查.現(xiàn)歸類如下：

1.基本概念型

【例1】（2006年上海浦東區(qū)考題）________是表示物體冷熱程度的物理量，它的常用單位是_____.

解析：熱學(xué)中的物理量有溫度、熱量、比熱容、內(nèi)能等，其中溫度是表示物體冷熱程度的物理量，它的常用單位是℃.

點(diǎn)撥：對(duì)于基本概念型的填空題，應(yīng)在平時(shí)注意各個(gè)物理量的定義和所包含的物理內(nèi)涵，這樣在解題時(shí)，才不容易出現(xiàn)錯(cuò)誤.

2.規(guī)律應(yīng)用型

【例2】（2006年鎮(zhèn)江考題）太陽能飛機(jī)的表面遍布太陽能電池，該電池能將太陽能轉(zhuǎn)化為 能供電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng).太陽能飛機(jī)機(jī)翼的橫截面形狀應(yīng)如局部放大圖3中_______（填“甲”或“乙”）所示.

解析：太陽能電池能將太陽能轉(zhuǎn)化為電能供電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng).根據(jù)氣體的流速越快，壓強(qiáng)越小，所以太陽能飛機(jī)機(jī)翼的橫截面形狀應(yīng)如局部放大圖3中甲所示，才能提供飛機(jī)向上的升力.

點(diǎn)撥：關(guān)于規(guī)律應(yīng)用型的填空題，應(yīng)先對(duì)題目中所考查的物理知識(shí)加以篩選，明確所考查的是什么物理知識(shí)，涉及了哪些物理規(guī)律，只有對(duì)所涉及的物理知識(shí)或規(guī)律了如指掌，才能在考試中游刃有余.

3.實(shí)驗(yàn)探究型

【例3】（2006年昆明考題）圖4是分別測(cè)量電阻絲R1和R2的阻值時(shí)，得到的電流隨電壓變化的圖像，則兩電阻絲的阻值大小關(guān)系是R1 ______R2（選填“＞”、“＝”或“＜”）.將兩電阻絲按圖5的連接方式接入電路中，并將兩根完全相同的火柴分別放在兩個(gè)電阻絲上.閉合開關(guān)一段時(shí)間后，發(fā)現(xiàn)R1上的火柴頭先燃燒.由此可知，________一定時(shí)，_______越大，電流產(chǎn)生的熱量越大.

解析：分析圖4中電流隨電壓變化的圖像可知，在電壓相同時(shí)，通過R2的電流大于通過R1的電流，所以根據(jù)歐姆定律可得R1＞R2.由于兩電阻絲按圖5的串聯(lián)連接，所以通過R1、R2的電流是相等的，則可以得到電流一定時(shí)，電阻越大，電流產(chǎn)生的熱量越大的結(jié)論.

點(diǎn)撥：對(duì)于實(shí)驗(yàn)探究型填空題，所涉及的物理知識(shí)點(diǎn)并不多，熟練掌握課本中的實(shí)驗(yàn)結(jié)論和規(guī)律，有助于解決此類題目.

4.簡單計(jì)算型

【例4】（2006年宜昌考題）即將開工建設(shè)的京滬高速列車運(yùn)行速度可達(dá)350km/h，這個(gè)速度相當(dāng)于______m/s.兩地之間的鐵路線長為1400km，那么列車從北京到上海至少需要______h.

解析：京滬高速列車運(yùn)行速度350km/h=97.2m/s，列車從北京到上海至少需要4h.

點(diǎn)撥：簡單計(jì)算型填空題主要考查同學(xué)們運(yùn)用基本公式進(jìn)行計(jì)算的能力.解答的關(guān)鍵是熟悉相關(guān)的基本公式，能對(duì)問題進(jìn)行正確分析.

三、作圖題

作圖題約占中考試卷總分值的6％.近年來的作圖題涌現(xiàn)了一些結(jié)合生活實(shí)際的光學(xué)、力學(xué)作圖題，讓同學(xué)們?cè)谟米鲌D的方式去解決實(shí)際問題的同時(shí)，感受到物理知識(shí)在實(shí)際生活中的應(yīng)用.現(xiàn)以2006年中考作圖題為例，透視其解法.

1.光學(xué)作圖類

【例1】（2006年河南考題）利用潛望鏡可以在水下觀察到水面上的物體，請(qǐng)你在圖6中的直角管中畫上兩個(gè)平面鏡，構(gòu)成一個(gè)簡易潛望鏡，并畫出人眼能看到岸上景物時(shí)光傳播的路徑.

解析：(1)首先確定光線的傳播路徑平行于直角管；(2)分別作出入射光線和反射光線夾角的角平分線即為兩條法線；(3)過兩個(gè)入射點(diǎn)分別作法線的垂線即為平面鏡的位置，如圖7所示.

點(diǎn)撥：作好此類光路圖的關(guān)鍵在于透徹理解光的反射定律、平面鏡成像知識(shí)、光的折射定律及透鏡對(duì)光線的作用等知識(shí).

2.力學(xué)作圖類

【例1】（2006年泰州考題）圖8為空中飛行的足球，請(qǐng)?jiān)趫D中畫出球所受重力的示意圖.

解析：重力的作用點(diǎn)在物體的重心（即足球的球心），其方向是豎直向下的，則畫出球所受重力的示意圖如圖9所示.

點(diǎn)撥：此類力學(xué)作圖題主要是用一個(gè)帶箭頭的線段來表示力的方向和大小.應(yīng)用尺規(guī)作圖，注意規(guī)范.另外，力臂的畫法也是中考的熱點(diǎn).

四、簡答題

簡答題考查的知識(shí)點(diǎn)比較廣泛，涉及到的物理現(xiàn)象比較多，對(duì)同學(xué)們發(fā)散思維的培養(yǎng)有一定的幫助，因而受到許多中考命題專家的青睞.盡管簡答題的設(shè)計(jì)千變?nèi)f化，但是在解答時(shí)，仍然有規(guī)律可循.預(yù)計(jì)2007年中考簡答題仍將以實(shí)際生活中的物理現(xiàn)象和問題為素材進(jìn)行命題，現(xiàn)舉幾例歸類剖析其解法.

1.辨析型簡答題

【例1】（2006年廈門考題）炎熱的夏夜里，柳倩在一間密封性能好的房間里開空調(diào)睡覺，隔天早晨起床，柳倩發(fā)現(xiàn)鋁合金門窗的玻璃變得模糊不清了，這是什么原因？仔細(xì)想想，水珠附著在玻璃的內(nèi)表面還是外表面？

解析：鋁合金門窗的玻璃變得模糊不清，是因?yàn)榇巴飧邷氐乃羝龅降蜏氐牟Ａб夯尚∷樾纬傻?所以水珠附著在玻璃的外表面.

點(diǎn)撥：辨析型簡答題解題的基本思路是：①認(rèn)真審題，仔細(xì)推敲，理清題意，確定解題思路；②應(yīng)用相應(yīng)的物理知識(shí)或原理進(jìn)行解釋；③根據(jù)解釋的結(jié)論進(jìn)行判斷.

2.信息型簡答題

【例2】 （2006年福州考題）請(qǐng)仔細(xì)閱讀下文，按要求填空.

分子或原子是構(gòu)成物質(zhì)材料的基元，基元中電子繞原子核的運(yùn)轉(zhuǎn)形成了電流，該電流產(chǎn)生磁場(chǎng)，使每個(gè)基元都相當(dāng)于一個(gè)微小磁體.大量的基元組成一個(gè)集團(tuán)結(jié)構(gòu)，集團(tuán)中的所有基元產(chǎn)生的磁場(chǎng)都同方向整齊排列，這樣的集團(tuán)叫做磁疇.

物體中含有大量的磁疇，但絕大多數(shù)物體中，磁疇磁場(chǎng)的指向是雜亂無章的，結(jié)果使各個(gè)磁場(chǎng)幾乎完全被抵消.所以，這些物體的磁性通常很弱，往往無法檢測(cè)到.

在鐵塊未被磁化時(shí)，眾多磁疇磁場(chǎng)的指向是雜亂無章的.這時(shí)，一些磁疇產(chǎn)生的磁場(chǎng)和另一些磁疇產(chǎn)生的磁場(chǎng)彼此抵消，鐵塊不顯磁性.當(dāng)鐵塊被磁化后，所有的（或絕大部分）磁疇磁場(chǎng)都沿相同方向排列，這時(shí)鐵塊就有很強(qiáng)且持久的磁性.

在受到劇烈振動(dòng)時(shí)或高溫情況下，磁疇磁場(chǎng)整齊排列的方向又會(huì)變得雜亂無章，使磁鐵的磁性減弱，甚至消失.

閱讀上述材料可知：

(1)未被磁化的鐵塊沒有磁性是因?yàn)榇女牬艌?chǎng)的指向____________.

(2)為防止磁鐵退磁，使用磁鐵時(shí)應(yīng)避免_________、_____________.

(3)磁鐵的磁場(chǎng)，本質(zhì)上也是由______產(chǎn)生的.

解析：根據(jù)短文中的信息可以得出：

(1)未被磁化的鐵塊沒有磁性是因?yàn)榇女牬艌?chǎng)的指向雜亂無章；

(2)為防止磁鐵退磁，使用磁鐵時(shí)應(yīng)避免劇烈振動(dòng)或靠近高溫區(qū)；

(3)磁鐵的磁場(chǎng)，本質(zhì)上也是由電流產(chǎn)生的.

點(diǎn)撥：信息型簡答題是提供一段新的材料，讓同學(xué)們經(jīng)歷汲取、收集、分析、處理和歸納等思維活動(dòng)過程，最終得出結(jié)論.解題的基本思路是：①如果文字信息不多的話，先通讀全文，思考問題；如果文字信息比較多的話，可以先看問題，帶著問題去通讀全文；②在回答問題時(shí)，盡量使用文中的原話回答，這樣可以做到表述到位.

五、實(shí)驗(yàn)題（請(qǐng)參照2007年第5期《2006年中考物理實(shí)驗(yàn)熱點(diǎn)考題例析》）

六、計(jì)算題

計(jì)算題能綜合評(píng)價(jià)同學(xué)們對(duì)物理概念的理解和對(duì)物理規(guī)律的掌握情況，歷來是中考的壓軸題，分值一般在20分左右.計(jì)算題的考點(diǎn)比較集中，主要分布在歐姆定律、電功、電功率、速度、密度、壓強(qiáng)、浮力、機(jī)械功和機(jī)械功率、熱量等概念和規(guī)律中，尤以歐姆定律、密度、壓強(qiáng)和熱量為重.結(jié)合生產(chǎn)實(shí)際的應(yīng)用類計(jì)算題是2007年中考計(jì)算題命題的主要趨勢(shì)，它不單純地考查同學(xué)們對(duì)物理概念和規(guī)律的掌握情況，更重在引導(dǎo)同學(xué)們學(xué)以致用，體現(xiàn)了“從生活走向物理，從物理走向社會(huì)”的新課程理念.

在求解計(jì)算題時(shí)，要準(zhǔn)確地寫出應(yīng)用的公式，代入數(shù)值時(shí)，必須既有數(shù)據(jù)又有單位，計(jì)算正確.在解答過程中要注意統(tǒng)一物理量的單位（一般用國際單位），注意物理量中上下標(biāo)的使用，單位“中西文”的統(tǒng)一，以及必要的文字說明等.現(xiàn)根據(jù)具體的考點(diǎn)，對(duì)計(jì)算題的類型進(jìn)行分類剖析，以期指點(diǎn)迷津.

1.關(guān)于歐姆定律的綜合計(jì)算

【例1】（2006年哈爾濱考題）如圖10是某同學(xué)設(shè)計(jì)的一個(gè)能夠測(cè)定油箱內(nèi)油面高度的裝置.油量表是由學(xué)生用電流表改裝而成的，滑動(dòng)變阻器R的金屬滑片P是杠桿的一端.當(dāng)P在a端時(shí)電路中的電流為0.6A，表示油箱已滿；P在b端時(shí)電路中的電流為0.1A，表示油箱內(nèi)無油.

(1)在改裝表盤時(shí)，當(dāng)他選擇的滑動(dòng)變阻器最大阻值為50Ω時(shí)，他應(yīng)選擇的電源電壓值和R′的阻值是多少？

(2)若油箱的容積為50L，請(qǐng)你按該同學(xué)的改裝，在電流表表盤圖11上標(biāo)出油量表為0、40L、50L的刻度位置（滑動(dòng)變阻器接入的阻值隨浮標(biāo)升降均勻變化；確定40L的位置時(shí)要求有運(yùn)算過程）.

(3)你認(rèn)為他在設(shè)計(jì)該裝置的電路時(shí)，在選擇器材的過程中應(yīng)考慮什么問題，并說明理由.

解析：(1)裝滿油時(shí)U=I1R′……①

無油時(shí)U=I2（R′+R）……②

解①和②得R′=10Ω ；U=6V.

(2)由題中的條件可知，當(dāng)油量為40L時(shí)，滑動(dòng)變阻器接入阻值為10 Ω，此時(shí)電路的電流：

改裝的電流表表盤如圖12所示.

(3)①為保護(hù)電流表，選擇電源和R′時(shí)，電壓與R′的比值應(yīng)小于（或等于）電流表的最大量程（或應(yīng)考慮當(dāng)P在a端時(shí)電流不超過電流表的量程）； ②為了提高油量表的靈敏度，應(yīng)選擇在電流表0～0.6A的量程進(jìn)行刻度；③為了確保使油量在電流表的0.1～0.6A范圍內(nèi)變化，應(yīng)考慮電源電壓、R′與R的合理配置.

點(diǎn)撥：關(guān)于歐姆定律的綜合計(jì)算題型比較多，分析時(shí)要全面理解各物理量的內(nèi)涵，要注意每個(gè)用電器的額定電壓和額定電流（即用電器銘牌上所標(biāo)的電壓值、電流值）、電表的量程、變阻器的銘牌等，使電路中的最大電流和最大電壓不能超過額定值.

2.關(guān)于電功率及電熱的綜合計(jì)算

【例2】（2006年河北考題）小明家買了一臺(tái)電烤箱，有低、中、高三個(gè)檔位的發(fā)熱功率.圖13是其內(nèi)部簡化電路圖，開關(guān)S1可分別與觸點(diǎn)a、b接觸.已知：R1=48.4Ω ，R2=96.8Ω ，電源電壓保持不變.

請(qǐng)分析和解答以下問題：

(1)當(dāng)開關(guān)S1置于b端、S2斷開時(shí)，電烤箱處于什么檔位？簡述理由.

(2)電烤箱在中檔位工作時(shí)，消耗的電功率是多少？

(3)電烤箱在高檔位工作時(shí)，對(duì)食物加熱6min，消耗的電能為多少？

電烤箱消耗的電能：W=P總t =1500W×6×60s=5.4×105J.

點(diǎn)撥：本題以多檔位電烤箱的耗電問題來考查同學(xué)們對(duì)電路知識(shí)的掌握及對(duì)電功率及電熱公式的運(yùn)用.另外，電冰箱的間歇工作、電視機(jī)的待機(jī)功能等問題都有可能成為命題的素材.

3.關(guān)于速度的綜合計(jì)算

【例3】（2006年南京考題）出租車司機(jī)在機(jī)場(chǎng)高速公路的入口處看到如圖14所示的標(biāo)志牌.在不違反交通規(guī)則的前提下，該司機(jī)從入口處出發(fā)，至少行駛多長時(shí)間才能到達(dá)機(jī)場(chǎng)?

點(diǎn)撥：分析近幾年中考中關(guān)于速度的綜合計(jì)算試題可以發(fā)現(xiàn)，復(fù)雜的追擊計(jì)算已經(jīng)很少出現(xiàn)了，取而代之的是圍繞交通時(shí)刻表、交通標(biāo)志牌、速度計(jì)等展開的計(jì)算.只要認(rèn)真分析題意，再運(yùn)用速度公式及變形公式進(jìn)行計(jì)算即可.

4.關(guān)于壓強(qiáng)的綜合計(jì)算

【例4】（2006年廣州考題）黃華路小巷里的紀(jì)念碑“血淚灑黃華”銘記著日本侵略中國的那段歷史，承載著日本欠下中國人的一份血債.碑身高約1.5m，寬約0.6m，厚約0.1m.已知碑石密度為2.6×103kg／m3，求：(1)紀(jì)念碑的碑重；(2)它對(duì)地面的壓強(qiáng).（本題g取10N／kg）

解析：(1)根據(jù)題意可求出碑的體積：V =1.5m×0.6m×0.1m= 0.09m3，所以紀(jì)念碑的碑重：G=mg= ?Vg=2.6×103kg /m3×0.09m3×10N /kg=2340N.

(2)由于石碑水平自由放置在地面上，所以對(duì)地面的壓力：F=G=2340N，S=0.6m×0.1m=0.06m2

則紀(jì)念碑對(duì)地面的壓強(qiáng)：

點(diǎn)撥：將人文科學(xué)與物理的壓強(qiáng)知識(shí)有機(jī)整合在一起是本題的一個(gè)亮點(diǎn).另外，有關(guān)將生物和自然環(huán)境中的壓強(qiáng)知識(shí)挖掘出來，考查同學(xué)們對(duì)壓強(qiáng)知識(shí)的掌握情況也可能成為2007年中考命題的亮點(diǎn).

5.關(guān)于浮力的綜合計(jì)算

【例5】（2006年黃岡考題）如圖15是吳林澤利用U形壓強(qiáng)計(jì)改裝成的測(cè)液體密度的密度計(jì).A為固定支架，其作用是保證橡皮膜在不同的液體中深度均為1cm.U形管盛水，其右管標(biāo)有刻度值，為了便于讀數(shù)，在U形管右管有一個(gè)指示液面位置（刻度值）的質(zhì)量為1g的實(shí)心紅色浮標(biāo)，剛好有一半體積浸沒在水中.未測(cè)量時(shí)，U形管水面剛好與a相平，讀數(shù)時(shí)，讀取浮標(biāo)所對(duì)的刻度值即可.

求：(1)浮標(biāo)受到的浮力；

(2)浮標(biāo)的密度；

(3)當(dāng)橡皮膜放入某液體中，浮標(biāo)指示在b處， ab之間的距離為2cm，計(jì)算b處的刻度值.

解析：(1)因漂浮F浮=G=mg=10-3kg×10N/kg=10-2 N；

(2)根據(jù)漂浮條件F浮=G，即

(3)因液體對(duì)橡皮膜壓強(qiáng)等于U形管水面高度差產(chǎn)生的壓強(qiáng)，即ρ液gh=ρ水g h′

點(diǎn)撥：這種應(yīng)用類浮力綜合計(jì)算是今后中考命題的趨勢(shì).另外，應(yīng)用漂浮條件制成的測(cè)量物體重力的“浮力秤”中的計(jì)算問題近幾年一直是許多省市中考命題的素材，同學(xué)們?cè)趶?fù)習(xí)時(shí)要引起重視.

6.關(guān)于功率及機(jī)械效率的綜合計(jì)算

【例6】（2006年江西考題）瑞瑞同學(xué)家住樓上，最近正在裝修房子，需要搬運(yùn)裝修材料，但有些材料由于樓道過窄不方便搬運(yùn)，于是瑞瑞建議采用如圖16所示的滑輪組，這樣站在地上就可以把材料運(yùn)上樓.若某次搬運(yùn)的材料重765N，被提升的高度為10m，人所用的拉力為450N.

求：(1)請(qǐng)你幫助瑞瑞畫出滑輪組的繞線示意圖;(2)用滑輪組提升材料時(shí)做的有用功是多少？(3)該滑輪組的機(jī)械效率是多少？(4)瑞瑞同學(xué)查閱了有關(guān)機(jī)械效率知識(shí)的資料，看到下表中的一組數(shù)據(jù)，請(qǐng)你找出這些機(jī)械設(shè)備效率的共同特點(diǎn).

解析：(1)滑輪組繞線示意圖如圖17所示；

(2)用滑輪組提升材料時(shí)做的有用功是

W有=Gh=765N×10m=7650J；

(4)根據(jù)表格中各種機(jī)械設(shè)備的效率數(shù)據(jù)，比較分析歸納出這些機(jī)械設(shè)備效率的共同特點(diǎn)是：機(jī)械效率總是小于1.

點(diǎn)撥：利用生活中的簡單機(jī)械（如杠桿、滑輪組、斜面等）考查的功率及機(jī)械效率的綜合計(jì)算問題是這一考點(diǎn)的主要命題形式.重在審清題意，選準(zhǔn)相對(duì)應(yīng)的公式進(jìn)行計(jì)算.

7.關(guān)于熱量的綜合計(jì)算

【例7】（2006年揚(yáng)州考題）人類正積極開發(fā)和利用太陽能，如太陽能熱水器、太陽能電池等.小穎想測(cè)出地球表面接收到太陽能的總功率.

(1)天氣晴朗時(shí)，小新測(cè)得太陽能熱水器1h內(nèi)平均能使質(zhì)量為36kg的水從20℃升高到30℃，則水吸收了多少熱量?

(2)小穎查得熱水器接收太陽能的總有效面積為1.2m2，熱水器能把接收到的太陽能的50%轉(zhuǎn)變?yōu)樗膬?nèi)能.則這臺(tái)熱水器每平方米的面積上接收太陽能的平均功率是多少？

(3)已知地球接收太陽能的總有效面積為1.3×1014 m2，則地球表面接收到太陽能的總功率為多少？小穎查閱相關(guān)資料獲知，輻射到地球的太陽能總功率約為1.7×1017W，與她計(jì)算得到的功率相差較大，試分析原因可能是什么？

解析：

(1)1h水吸熱Q=cm（t - t0）=4.2×103J/（kg?℃）×36 kg×（30℃- 20℃）=1.512×106J.

(2)接收太陽能的平均功率

(3)地球表面接收到太陽能的總功率P總=700×1.3×1014 W=9.1×1016W.

輻射到地球的太陽能總功率約為1.7×1017W，與她計(jì)算得到的功率相差較大，原因可能是太陽輻射到地球的能量被大氣層反射和吸收（或在大氣層傳播過程中有能量損失）.

第5篇

閱讀是自學(xué)的重要途徑。培養(yǎng)學(xué)生的自學(xué)能力，應(yīng)從指導(dǎo)閱讀教科書人手，使他們學(xué)會(huì)抓住課文中心，能提出問題并設(shè)法解決問題，還應(yīng)鼓勵(lì)學(xué)生進(jìn)行課外閱讀?？墒窃诋?dāng)前不少師生仍然不重視對(duì)課本的閱讀，一年過去了，課本還是新的，很少翻開看一看。因?yàn)榻處煆?qiáng)調(diào)學(xué)生課上記筆記.課下看筆記。實(shí)際上大部分學(xué)生課上記的只是教師的板書，對(duì)于完整的知識(shí)而言那只是一些重點(diǎn)并不系統(tǒng)。特別是學(xué)生往往只憑課堂上聽老師講的定律、公式，不通過自己閱讀、思考和消化就忙于做題，生搬硬套搞題海戰(zhàn)術(shù)，結(jié)果造成基礎(chǔ)知識(shí)不牢，缺乏分析問題和解決問題的能力，遇到問題依賴教師，沒有教師的講解就學(xué)不會(huì)知識(shí)的不良后果。

在中學(xué)要培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立思考、分析問題和解決問題的能力，指導(dǎo)學(xué)生閱讀是一個(gè)重要的環(huán)節(jié)。學(xué)生到學(xué)校來讀書，而不是到學(xué)校來“聽書”，而教師在學(xué)校是教書，而不是“講書”。教就是引導(dǎo)學(xué)生怎樣讀書，怎樣思考分析問題，解決問題，使學(xué)生的能力得到提高是教師教的目的。指導(dǎo)學(xué)生閱讀課文，培養(yǎng)學(xué)生的閱讀興趣和提高學(xué)生的自學(xué)能力要從以下幾個(gè)方面人手

1 教師要為學(xué)生閱讀教材創(chuàng)造條件

一方面要經(jīng)常對(duì)學(xué)生進(jìn)行自學(xué)能力重要性的教育，使學(xué)生充分認(rèn)識(shí)到，有了自學(xué)能力才能不斷地充實(shí)和更新自己的知識(shí)，才能適應(yīng)迅速發(fā)展變化的社會(huì)，才能不斷攀登科學(xué)的高蜂，另一方面在平時(shí)要多為學(xué)生閱讀課本創(chuàng)造條件，學(xué)生自學(xué)必須要有時(shí)間的保證。

總之，教師在教學(xué)中要盡量少灌輸，多啟發(fā)，使教學(xué)過程成為學(xué)生在教師的指導(dǎo)幫助下自己學(xué)習(xí)和鉆研問題的過程。例如在上《歐姆定律》這課時(shí)，教師只通過演示實(shí)驗(yàn)講清電流跟電壓的關(guān)系，至于電流跟電阻的關(guān)系以及歸納得出定律，就可以讓學(xué)生自己通過實(shí)驗(yàn)進(jìn)行分析比較、歸納和閱讀課文后得出結(jié)論，然后教師加以小結(jié)，這祥既可以在課堂上有時(shí)間讓學(xué)生閱讀課本，又可使學(xué)生自己實(shí)驗(yàn)、思考、討論和研究問題，更促使學(xué)生去認(rèn)真閱讀教材。

2 根據(jù)物理教材的特點(diǎn)。加強(qiáng)閱讀指導(dǎo)。

物理課本中既有對(duì)現(xiàn)象的描述，又有對(duì)現(xiàn)象的分析和概括。既有定量的計(jì)算，又有要?jiǎng)邮肿龅膶?shí)驗(yàn)。在表述方面，既有文學(xué)“語言”，又有數(shù)學(xué)“語言”（公式、圖象）還有圖畫“語言”（插圖、照片）?？催@樣的書，既要懂得文字表述的意思，又要理解數(shù)學(xué)的計(jì)算及其含義，有時(shí)還要畫圖。學(xué)生剛開始不易讀懂課文，也不習(xí)慣這種學(xué)習(xí)方法，因此，一開始教師就必須耐心的加以引導(dǎo)。要要求學(xué)生整章節(jié)的閱讀，并給予指導(dǎo)，必要時(shí)，在課堂上還要邊讀邊講。重要的句子、結(jié)論要求學(xué)生用筆劃出來，對(duì)一些敘述較復(fù)雜的段落還要給予分析解釋。學(xué)生入門以后，再對(duì)他們提高要求。例如：《阿基米德原理》這一節(jié)，學(xué)生通過閱讀課文后，對(duì)課文提出的概念、定義和原理就有了一個(gè)初步的認(rèn)識(shí)，對(duì)實(shí)驗(yàn)過程和現(xiàn)象也有所了解，并能作大致的分析。這時(shí)教師可通過誰是受力物體，浮力的大小和方向以及在什么情況下才有浮力等提出問題，幫助學(xué)生進(jìn)一步理解“原理”的實(shí)質(zhì)，而不致于去死背條文。物理公式是用數(shù)學(xué)“語言”來描述物理規(guī)律的一種數(shù)學(xué)表達(dá)式。初中學(xué)生不易看懂，往往把它當(dāng)作代數(shù)來看待，這就可能出現(xiàn)一些很嚴(yán)重的錯(cuò)誤。

3 引導(dǎo)學(xué)生養(yǎng)成預(yù)習(xí)的習(xí)慣。逐步培養(yǎng)自學(xué)能力。

第6篇

高三物理下學(xué)期教師的教學(xué)計(jì)劃

首先非常感謝學(xué)校對(duì)我的信任，讓我這個(gè)尚無經(jīng)驗(yàn)的年輕人擔(dān)任畢業(yè)班的教學(xué)工作，深感壓力很大的同時(shí)我也意志堅(jiān)定，相信只要足夠努力肯定也會(huì)取得好的成績。假期時(shí)我向資深教師進(jìn)行請(qǐng)教，和以前的同學(xué)進(jìn)行探討，聽取多方意見，根據(jù)自己以前學(xué)習(xí)過程中的感受，結(jié)合我校自身學(xué)生的情況制定了如下的教學(xué)計(jì)劃。

一、復(fù)習(xí)安排

1、高三物理總復(fù)習(xí)分為三個(gè)階段。

第一階段 20xx年x月至20xx年底，以章、節(jié)為單元進(jìn)行單元復(fù)習(xí)訓(xùn)練。

主要針對(duì)各單元知識(shí)點(diǎn)及相關(guān)知識(shí)點(diǎn)進(jìn)行分析、歸納，復(fù)習(xí)的重點(diǎn)在基本概念及其相互關(guān)系、基本規(guī)律及其應(yīng)用。

第二階段 20xx年x月至20xx年x月，按知識(shí)塊（力學(xué)、電磁學(xué)、光學(xué)、物理實(shí)驗(yàn)）進(jìn)行小綜合復(fù)習(xí)訓(xùn)練。

主要針對(duì)物理學(xué)中的幾個(gè)分支（力學(xué)、電磁學(xué)、光學(xué)）進(jìn)行小綜合復(fù)習(xí)，復(fù)習(xí)的重點(diǎn)是在本知識(shí)塊內(nèi)進(jìn)行基本概念及其相互關(guān)系的分析與理解，基本規(guī)律在小綜合內(nèi)的運(yùn)用（包括物理實(shí)驗(yàn)拔高）

第三階段 20xx年x月至20xx年x月，進(jìn)行學(xué)科內(nèi)大綜合復(fù)習(xí)訓(xùn)練、模擬測(cè)試

主要針對(duì)物理學(xué)科各個(gè)知識(shí)點(diǎn)間進(jìn)行大組合復(fù)習(xí)訓(xùn)練，復(fù)習(xí)的重點(diǎn)是進(jìn)行重要概念及相互關(guān)系的辨析、重要規(guī)律的應(yīng)用

2、每個(gè)階段的具體操作。

（1）一輪復(fù)習(xí)

按照單元復(fù)習(xí)，每一單元分為若干節(jié)，每節(jié)內(nèi)容按照三個(gè)層次遞進(jìn)式展開。

第一層次：學(xué)生回歸課本，重溫基礎(chǔ)知識(shí)，進(jìn)行初步的基礎(chǔ)訓(xùn)練，旨在回顧、重溫知識(shí)，進(jìn)行熱身活動(dòng)。

操作：針對(duì)有的學(xué)生不愿再看課本，利用練習(xí)冊(cè)知識(shí)回顧題和基礎(chǔ)訓(xùn)練題，學(xué)生利用自習(xí)時(shí)間完成，在這里，學(xué)習(xí)冊(cè)起到了督促學(xué)生看課本，檢查學(xué)生看課本的效果的作用。

第二層次：

1.重點(diǎn)與難點(diǎn)知識(shí)進(jìn)行強(qiáng)化講解，并配備跟蹤訓(xùn)練題強(qiáng)化鞏固。

2.經(jīng)典題型的分析與變式訓(xùn)練。

操作：在備課時(shí)，我一般會(huì)做基本資料上同一章節(jié)的題目，把本節(jié)的重點(diǎn)知識(shí)、難點(diǎn)理出來，形成自己的東西，然后在課堂上與學(xué)生進(jìn)行溝通和交流，并進(jìn)行相應(yīng)的跟蹤訓(xùn)練。

體現(xiàn)重點(diǎn)知識(shí)重點(diǎn)講、重點(diǎn)練，強(qiáng)化教師的點(diǎn)撥指導(dǎo)作用；選取經(jīng)典題型與學(xué)生分析（分析解題思路、總結(jié)解題方法），進(jìn)行相應(yīng)的變式訓(xùn)練（選取相同、相近的模型或相同的解決問題的方法），也可以一題多變，可以變條件，可以變?cè)O(shè)問。

因?yàn)楹芏喔呖碱}就是在舊題的基礎(chǔ)上變化來的，一定要注重一題多變。開始，教師引領(lǐng)學(xué)生變，逐步由學(xué)生自己主動(dòng)的尋求變。

如果學(xué)生能夠自己主動(dòng)的尋求變，而且通過思考得到解答，并從題目中總結(jié)做題的步驟和方法，可以極大的提高學(xué)生靈活的分析問題、解決問題的能力，對(duì)學(xué)生的能力提升是大有幫助的。

第三層次：精選有各種代表性的習(xí)題進(jìn)行以提升能力為目的的強(qiáng)化訓(xùn)練，旨在提升能力。

操作：精選習(xí)題，學(xué)生利用自習(xí)時(shí)間限時(shí)完成。教師批改。課上下發(fā)，對(duì)于錯(cuò)題，先由學(xué)生討論交流，對(duì)于共性問題，最后由老師點(diǎn)撥、指導(dǎo)。

每一單元完成后，一定要組織一次單元測(cè)試，評(píng)卷，講解。目的是對(duì)學(xué)生的學(xué)業(yè)能夠及時(shí)評(píng)價(jià)與反饋，檢查學(xué)生對(duì)本單元的掌握情況。

（2）二輪復(fù)習(xí)

第一輪復(fù)習(xí)以后同學(xué)們對(duì)教材內(nèi)容進(jìn)行了查漏補(bǔ)缺，掃除了知識(shí)結(jié)構(gòu)中理解上的障礙。

在第二輪復(fù)習(xí)中，以專題復(fù)習(xí)為主，突出知識(shí)的橫向聯(lián)系與延伸、拓展，在解題方法和技巧上下工夫，提高解決問題的能力，使得在第一輪復(fù)習(xí)的基礎(chǔ)上，學(xué)科素質(zhì)得以明顯提升。由于理綜高考中物理試題數(shù)量有限，不可能覆蓋高中的全部內(nèi)容，但重點(diǎn)內(nèi)容、主干知識(shí)一定會(huì)考。

我利用平時(shí)空余時(shí)間將近幾年的高考物理題進(jìn)行研究，整理歸納，從中發(fā)現(xiàn)共同的部分，總結(jié)規(guī)律，有針對(duì)性的，目的性的進(jìn)行訓(xùn)練。同時(shí)在這個(gè)時(shí)候要發(fā)揮出學(xué)生的主動(dòng)性，我們講的再好再完美，那是我們的知識(shí)，變不成學(xué)生。

要想辦法將其變?yōu)閷W(xué)生的。在第一輪的基礎(chǔ)上，學(xué)生對(duì)于各個(gè)物理知識(shí)已經(jīng)了解，但這時(shí)候的知識(shí)就像許多散落一地的珠子，我們要讓它更好，我們得一條線把這些珠子進(jìn)行串起來，對(duì)于這些知識(shí)也是，得把其進(jìn)行串，串的這個(gè)是必須交給學(xué)生來做，由學(xué)生自己一點(diǎn)點(diǎn)自己歸納，找出來龍去脈和關(guān)聯(lián)。讓知識(shí)點(diǎn)變成知識(shí)塊。

還有在做一些相對(duì)有難度的綜合的題目時(shí)，做完后或老師評(píng)講后一定要再回過來看看思路，理思路，慢慢就會(huì)有感覺。

另外在一輪二輪過程中就要求有能力的學(xué)生去做一些套題，這樣既可以避免知識(shí)前學(xué)后忘又可以使學(xué)生盡早進(jìn)入狀態(tài)。

（3）三輪復(fù)習(xí)

前面兩輪復(fù)習(xí)下，知識(shí)點(diǎn)層面上的問題不是主要問題了，主要就是訓(xùn)練學(xué)生進(jìn)行理化生三科綜合卷的練習(xí)，在規(guī)定時(shí)間內(nèi)進(jìn)行嚴(yán)格考試和分類講評(píng).此輪復(fù)習(xí)從審題，答題，自我檢查和草稿紙的分配都要對(duì)學(xué)生進(jìn)行認(rèn)真的輔導(dǎo)，讓學(xué)生習(xí)慣于這種模式。努力提高學(xué)生做題技巧和拿分技巧。

二、在非智力因素的方面做工作，提高成績

有人說過，在不管什么樣的拼搏當(dāng)中，能夠取勝的很大一部分因素是非智力的，比如強(qiáng)健的體魄，良好的心理素質(zhì)。所以，一定要要求學(xué)生多運(yùn)動(dòng)。還有高考一直以來都是家庭、社會(huì)各個(gè)方面最為關(guān)注的，加上現(xiàn)在的家庭一般都是一個(gè)孩子，父母?jìng)€(gè)個(gè)“望子成龍”“望女成鳳”，學(xué)生心里壓力也比較大，經(jīng)常情緒容易受到影響，所以作為老師不僅僅要在知識(shí)方面要幫助學(xué)生，在生活精神方面也要給與學(xué)生多的關(guān)懷。

根據(jù)不同學(xué)生不同層次以后不同的發(fā)展方向，將他們分成組，有針對(duì)性的進(jìn)行不同要求，平時(shí)多找他們談話，多鼓勵(lì)他們。給予他們關(guān)心，讓他們感覺到被理解，這條路上他們不曾孤單。讓他們有足夠的信心和勇氣去迎接挑戰(zhàn)。

同時(shí)，在做這些工作的時(shí)候也拉近了自己與學(xué)生的距離。讓學(xué)生接納喜歡，這樣對(duì)我們的教學(xué)工作也會(huì)有很大的促進(jìn)作用。

以上是我對(duì)這一年物理教學(xué)的計(jì)劃，由于經(jīng)驗(yàn)不足，計(jì)劃的不足之處在今天的交流會(huì)后和這一年教學(xué)過程中，我會(huì)及時(shí)做出調(diào)整改進(jìn)，爭取在明年的高考中可以讓學(xué)生有個(gè)滿意的成績，讓自己有個(gè)無悔的記憶。

高三物理下學(xué)期教師的教學(xué)計(jì)劃

本學(xué)期我繼續(xù)執(zhí)教高三1、2、3班物理選修課，本人能按照教學(xué)計(jì)劃，認(rèn)真?zhèn)湔n、上課、聽課、評(píng)課，及時(shí)批改試卷、講評(píng)試卷，做好課后輔導(dǎo)工作，已經(jīng)如期地完成了教學(xué)任務(wù)。為了以后能在工作中揚(yáng)長避短，取得更好的成績，現(xiàn)將本學(xué)期工作計(jì)劃如下：

一、認(rèn)真組織好課堂教學(xué)，努力完成教學(xué)進(jìn)度。

二、加強(qiáng)高考研討，實(shí)現(xiàn)備考工作的科學(xué)性和實(shí)效性。

本學(xué)期，物理備課組的教研活動(dòng)時(shí)間較靈活。備課組成員將在教材處理、教學(xué)內(nèi)容的選擇、教法學(xué)法的設(shè)計(jì)、練習(xí)的安排等方面進(jìn)行嚴(yán)格的商討，確保教學(xué)工作正常開展。

主要內(nèi)容分為三部分：

（一）商討綜合科的教學(xué)內(nèi)容，確定教學(xué)知識(shí)點(diǎn)和練習(xí)。

（二）針對(duì)物理課上的教學(xué)問題展開研討，制定和及時(shí)調(diào)整對(duì)策，強(qiáng)調(diào)統(tǒng)一行動(dòng)。另外，到外校取經(jīng)，借鑒外校老師的經(jīng)驗(yàn)，聽取他們對(duì)高考備考工作的意見和建議，力求效果明顯。

（三）多向老教師學(xué)習(xí)，多聽他們的課，學(xué)習(xí)他們的課堂組織學(xué)習(xí)他們的教學(xué)思路，加強(qiáng)交流，取長補(bǔ)短，不斷改進(jìn)教學(xué)水平。

三、對(duì)尖子生時(shí)時(shí)關(guān)注，不斷鼓勵(lì)。對(duì)學(xué)習(xí)上有困難的學(xué)生，更要多給一點(diǎn)熱愛、多一點(diǎn)鼓勵(lì)、多一點(diǎn)微笑。

四、經(jīng)常對(duì)學(xué)生進(jìn)行有針對(duì)性的心理輔導(dǎo)，讓他們遠(yuǎn)離學(xué)習(xí)上的困擾，輕松迎戰(zhàn)高考。

五、構(gòu)建物理學(xué)科的知識(shí)結(jié)構(gòu)，把握各部分物理知識(shí)的重點(diǎn)、難點(diǎn)

物理學(xué)科知識(shí)主要分力、電、光、熱、原子物理五大部分。

力學(xué)是基礎(chǔ)，電學(xué)與熱學(xué)中的許多復(fù)雜問題都是與力學(xué)相結(jié)合的，因此一定要熟練掌握力學(xué)中的基本概念和基本規(guī)律，以便在復(fù)雜問題中靈活應(yīng)用。力學(xué)可分為靜力學(xué)、運(yùn)動(dòng)學(xué)、動(dòng)力學(xué)以及振動(dòng)和波。

靜力學(xué)的核心是質(zhì)點(diǎn)平衡，只要選擇恰當(dāng)?shù)奈矬w，認(rèn)真分析物體受力，再用合成或正交分解的方法來解決即可。

運(yùn)動(dòng)學(xué)的核心是基本概念和幾種特殊運(yùn)動(dòng)?；靖拍钪?，要區(qū)分位移與路程，速度與速率，速度、速度變化與加速度。幾種運(yùn)動(dòng)中，最簡單的是勻變速直線運(yùn)動(dòng)，用勻變速直線運(yùn)動(dòng)的公式可直接解決；稍復(fù)雜的是勻變速曲線運(yùn)動(dòng)，只要將運(yùn)動(dòng)正交分解為兩個(gè)勻變速直線運(yùn)動(dòng)后，再運(yùn)用勻變速公式即可。對(duì)于勻速圓周運(yùn)動(dòng)，要知道，它既不是勻速運(yùn)動(dòng)（速度方向不斷改變），也不是勻變速運(yùn)動(dòng)（加速度方向不斷變化），解決它要用圓周運(yùn)動(dòng)的基本公式。

力學(xué)中最為復(fù)雜的是動(dòng)力學(xué)部分，但是只要清楚動(dòng)力學(xué)的3對(duì)主要矛盾：力與加速度、沖量與動(dòng)量變化和功與能量變化，并在解決問題時(shí)選擇恰當(dāng)途徑，許多問題可比較快捷地解決。

振動(dòng)和波是選考內(nèi)容，這一部分是建立在運(yùn)動(dòng)學(xué)和動(dòng)力學(xué)基礎(chǔ)之上的，只不過加入了振動(dòng)與波的一些特性，例如運(yùn)動(dòng)的周期性（解題時(shí)要注意通解，即符合要求的答案有多個(gè)），再如波的干涉和衍射現(xiàn)象等等。

電學(xué)是物理學(xué)中的另一大部分，可分為：靜電、恒定電流、電與磁、交流電和電磁振蕩、電磁波5部分。

靜電部分包括庫侖定律、電場(chǎng)、場(chǎng)中物以及電容。電場(chǎng)這一概念比較抽象，但是電荷在電場(chǎng)中受力和能量變化是比較具體的，因此，引入電場(chǎng)強(qiáng)度（從電荷受力角度）和電勢(shì)（從能量角度）描寫電場(chǎng)，這樣電場(chǎng)就可以和力學(xué)中的重力場(chǎng)（引力場(chǎng)）來類比學(xué)習(xí)了。

但大家要注意，質(zhì)點(diǎn)間是相互吸引的萬有引力，而點(diǎn)電荷間有吸引力也有排斥力；關(guān)于電勢(shì)能完全可以與重力勢(shì)能對(duì)比：電場(chǎng)力做多少正功電勢(shì)能就減少多少。為了使電場(chǎng)更加形象化，還人為加入了描述電場(chǎng)的圖線———電場(chǎng)線和等勢(shì)面，如果能熟練掌握這兩種圖線的性質(zhì)，可以幫助你形象理解電場(chǎng)的性質(zhì)。

場(chǎng)中物包括在電場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的帶電粒子和在電場(chǎng)中靜電平衡的導(dǎo)體。對(duì)于前者，可以完全按力學(xué)方法來處理，只是在粒子所受的各種機(jī)械力之外加上電場(chǎng)力罷了。對(duì)于后者要掌握兩個(gè)有效的方法：畫電場(chǎng)線和判斷電勢(shì)。

恒定電流部分的核心是5個(gè)基本概念（電動(dòng)勢(shì)、電流、電壓、電阻與功率）和各種電路的歐姆定律以及電路的串并聯(lián)關(guān)系。特別強(qiáng)調(diào)的是，基本概念中要著重理解電動(dòng)勢(shì)，知道它是描述電源做功能力的物理量，它的大小可以通俗理解為電源中的非靜電力將一庫侖正電荷從電源的負(fù)極推至正極所做的功。對(duì)于功率一定要區(qū)分熱功率與電功率，二者只有在電能完全轉(zhuǎn)化為內(nèi)能時(shí)才相等。歐姆定律的理解來源于功能關(guān)系，使用時(shí)一定要注意適用條件。

電與磁的核心是三件事：電生磁、磁生電和電磁生力，只要掌握這三件事的產(chǎn)生條件、大小、方向，這一部分的主要矛盾就抓住了。這一部分的難點(diǎn)在于因果變化是互動(dòng)的，甲物理量的變化會(huì)引起乙物理量的變化，而乙反過來又影響甲，這一變化了的甲繼續(xù)影響乙……這樣周而復(fù)始。

交流電這一部分要特別注意變壓器的原副線圈的電壓、電流、電功率的因果關(guān)系，對(duì)于已經(jīng)制作好的變壓器，原線圈的電壓決定副線圈的電壓（電壓在允許范圍內(nèi)變化），而副線圈的電流和功率決定原線圈的電流和功率。

電磁振蕩、電磁波部分的難點(diǎn)在于L C振蕩回路中的各物理量變化，只要弄清電感線圈和電容的性質(zhì)，明確物理過程，掌握各物理量的變化規(guī)律，問題就不難解決。

在物理學(xué)科內(nèi)，電學(xué)與力學(xué)結(jié)合最緊密、最復(fù)雜的題目往往是力電綜合題，但運(yùn)用的基本規(guī)律主要是力學(xué)部分的，只是在物體所受的重力、彈力、摩擦力之外，還有電場(chǎng)力、磁場(chǎng)力（安培力或洛侖茲力），大家要特別注意磁場(chǎng)力，它會(huì)隨物體運(yùn)動(dòng)情況的改變而變化的。

六、高三復(fù)習(xí)策略

1、全面復(fù)習(xí)，打好基礎(chǔ)，降低難度，以不變應(yīng)萬變。

高三復(fù)習(xí)要設(shè)法落實(shí)每一知識(shí)點(diǎn)，強(qiáng)化學(xué)科雙基，只有強(qiáng)化雙基才談得上能力，談得上多元目標(biāo)。由于時(shí)間緊，帶領(lǐng)學(xué)生復(fù)習(xí)應(yīng)重在概念、理論的剖析上，側(cè)重在核心和主干知識(shí)的基礎(chǔ)上，落實(shí)每一個(gè)知識(shí)點(diǎn)。

2、指導(dǎo)學(xué)生，學(xué)會(huì)復(fù)習(xí)，提高能力。

學(xué)生應(yīng)自覺編織知識(shí)網(wǎng)絡(luò)，自己總結(jié)，強(qiáng)化用已學(xué)知識(shí)解決未學(xué)問題，再進(jìn)一步提高到用新學(xué)知識(shí)解決未學(xué)問題。理綜物理考試雖然考查得比較基礎(chǔ)，但題目比較新，基本上是沒有做過的原題，故學(xué)生應(yīng)該掌握總結(jié)、檢索、遷移、演繹、推理和歸納等學(xué)習(xí)方法，將知識(shí)轉(zhuǎn)化為能力。

3、創(chuàng)新、質(zhì)疑，強(qiáng)調(diào)聯(lián)系實(shí)際，強(qiáng)化實(shí)驗(yàn)。

建議在高三復(fù)習(xí)階段重做高中階段已做過的重要實(shí)驗(yàn)，開放實(shí)驗(yàn)室，但不要簡單重復(fù)。要求學(xué)生用新視角重新觀察已做過的實(shí)驗(yàn)，要有新的發(fā)現(xiàn)和收獲，同時(shí)要求在實(shí)驗(yàn)中做到“一個(gè)了解、五個(gè)會(huì)”。即了解實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、步驟和原理；會(huì)控制條件（控制變量）、會(huì)使用儀器、會(huì)觀察分析、會(huì)解釋結(jié)果得出相應(yīng)結(jié)論，并會(huì)根據(jù)原理設(shè)計(jì)簡單的實(shí)驗(yàn)方案。以實(shí)驗(yàn)帶復(fù)習(xí)，設(shè)計(jì)新的實(shí)驗(yàn)。

進(jìn)一步完善認(rèn)知結(jié)構(gòu)，明確認(rèn)識(shí)結(jié)論、過程和質(zhì)疑三要素，為進(jìn)一步培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)精神打下基礎(chǔ)。學(xué)會(huì)正確、簡練地表述實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象、實(shí)驗(yàn)過程和結(jié)論，特別是書面的表述。在日常生活中多視角地觀察、思考、理解生活、生產(chǎn)、科技和社會(huì)問題，學(xué)會(huì)知識(shí)的應(yīng)用。

4、嚴(yán)格規(guī)范，認(rèn)真審題，減少失分。

第7篇

“電機(jī)與拖動(dòng)基礎(chǔ)”課程是自動(dòng)化、機(jī)電一體化及相近專業(yè)的一門重要的專業(yè)基礎(chǔ)課。[1，2]從教學(xué)內(nèi)容來看，該課程涉及到電學(xué)、磁學(xué)、力學(xué)等方面的概念和定律，課程具有綜合性、復(fù)雜性和抽象性的特點(diǎn)；從整個(gè)課程體系來看，其先修課程包括“大學(xué)物理”、“電路原理”，后續(xù)課程為“電力拖動(dòng)與運(yùn)動(dòng)控制”，這就使得該課程處于承上啟下的重要環(huán)節(jié)；從本科教學(xué)實(shí)踐環(huán)節(jié)來看，無論是金工實(shí)習(xí)，還是學(xué)生參加各個(gè)級(jí)別競(jìng)賽，都離不開該課程的知識(shí)作為支撐。

“電機(jī)與拖動(dòng)基礎(chǔ)”課程存在以下一些特點(diǎn)：

1.內(nèi)容多，課時(shí)少

“電機(jī)與拖動(dòng)基礎(chǔ)”課程由原來的72學(xué)時(shí)減少到現(xiàn)在的56學(xué)時(shí)，但內(nèi)容并沒有減少。這就給課程的教學(xué)提出了更高的要求，如何用最少的時(shí)間學(xué)到最多的知識(shí)，并能理解、掌握、應(yīng)用和創(chuàng)新，給“電機(jī)與拖動(dòng)基礎(chǔ)”的教學(xué)提出了挑戰(zhàn)。

2.學(xué)生畏難情緒大，興趣少

由于“電機(jī)與拖動(dòng)基礎(chǔ)”課程與大學(xué)物理和電路等知識(shí)緊密相關(guān)，這些課程內(nèi)容的缺失會(huì)增大“電機(jī)與拖動(dòng)基礎(chǔ)”課程的學(xué)習(xí)難度；并且電機(jī)原理中的復(fù)雜物理知識(shí)，使得學(xué)生望而生畏，更談不上感興趣了。

3.學(xué)生對(duì)知識(shí)的綜合應(yīng)用能力差

由于第二個(gè)特點(diǎn)，造成學(xué)生對(duì)所學(xué)知識(shí)只知其然，而不知其所以然，難以達(dá)到靈活應(yīng)用的程度。

針對(duì)以上特點(diǎn)，基于知識(shí)分類理論開展“電機(jī)與拖動(dòng)基礎(chǔ)”課程教學(xué)改革試驗(yàn)研究。

二、“電機(jī)與拖動(dòng)基礎(chǔ)”知識(shí)分類理論

信息加工心理學(xué)廣義知識(shí)分類和學(xué)習(xí)階段理論認(rèn)為，[3，4]知識(shí)分為陳述性知識(shí)和程序性知識(shí)。陳述性知識(shí)回答“是什么”的問題，程序性知識(shí)回答“怎么做”的問題。陳述性知識(shí)是一種靜態(tài)的知識(shí)，它的激活是輸入信息的再現(xiàn)；而程序性知識(shí)是一種動(dòng)態(tài)的知識(shí)，它的激活是信息的變形和操作。也就是陳述性知識(shí)達(dá)到的目標(biāo)是“記憶”，而程序性知識(shí)達(dá)到的目標(biāo)是“應(yīng)用”。

對(duì)不同類型知識(shí)的學(xué)習(xí)，其達(dá)到的目標(biāo)不同，因此學(xué)習(xí)活動(dòng)也會(huì)相應(yīng)不同，對(duì)學(xué)生需達(dá)到的能力要求也會(huì)不同。為了提高教學(xué)質(zhì)量，擬采取以知識(shí)分類為前提，教學(xué)過程為主線，教學(xué)活動(dòng)為載體，師生為主體的教學(xué)模式。

基于知識(shí)分類理論的教學(xué)模式包括陳述性知識(shí)的教學(xué)和程序性知識(shí)的教學(xué)。

1.陳述性知識(shí)的學(xué)習(xí)過程

陳述性知識(shí)的學(xué)習(xí)過程包括四個(gè)階段：[4]知識(shí)的選擇、知識(shí)的整合、知識(shí)的組織和知識(shí)的精加工等。在每個(gè)階段中，教學(xué)主體（教師和學(xué)生）開展相應(yīng)的教學(xué)活動(dòng)。

2.程序性知識(shí)的學(xué)習(xí)過程

程序性知識(shí)的學(xué)習(xí)過程包括三個(gè)階段：[4]知識(shí)的學(xué)習(xí)、知識(shí)的應(yīng)用和知識(shí)的創(chuàng)新等。在每個(gè)階段，教學(xué)主體開展相應(yīng)的教學(xué)活動(dòng)。其中創(chuàng)新是程序性知識(shí)學(xué)習(xí)過程非常重要的步驟。

我國目前普遍的大學(xué)生教學(xué)模式，對(duì)大學(xué)生的綜合應(yīng)用能力和創(chuàng)新能力培養(yǎng)不夠，造成了大學(xué)生普遍存在的綜合應(yīng)用能力差、創(chuàng)新能力不足等問題。究其原因，一方面是學(xué)生在學(xué)習(xí)程序性知識(shí)的時(shí)候，學(xué)生能基本達(dá)到知識(shí)的簡單應(yīng)用，但是解決問題的能力和創(chuàng)新能力很難得到培養(yǎng)；另一方面是學(xué)生學(xué)得的知識(shí)表現(xiàn)為碎片化，即獲得的知識(shí)單就某一知識(shí)學(xué)習(xí)效果比較好，但不夠完整、系統(tǒng)。如何將碎片化的知識(shí)根據(jù)自己的需要進(jìn)行加工整理，與原有的知識(shí)體系相互整合形成新的個(gè)人化知識(shí)體系，是面臨的另一大挑戰(zhàn)。

針對(duì)以上兩個(gè)挑戰(zhàn)，就“電機(jī)與拖動(dòng)基礎(chǔ)”課程進(jìn)行教學(xué)改革初步探索。

三、“電機(jī)與拖動(dòng)基礎(chǔ)”教學(xué)改革措施

將“電機(jī)與拖動(dòng)基礎(chǔ)”教學(xué)內(nèi)容中所涉及的知識(shí)分為兩大類：陳述性知識(shí)和程序性知識(shí)。以直流電機(jī)的部分教學(xué)內(nèi)容為例，進(jìn)行教學(xué)改革措施舉例。陳述性知識(shí)包括：直流電機(jī)的工作原理、結(jié)構(gòu)、磁場(chǎng)、運(yùn)行原理等。程序性知識(shí)包括：直流電機(jī)拖動(dòng)系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)方程、機(jī)械特性、起動(dòng)、制動(dòng)、調(diào)速等。

1.陳述性知識(shí)的教學(xué)改革措施

以直流電機(jī)工作原理的教學(xué)為例進(jìn)行說明。

在直流電機(jī)工作原理知識(shí)的教學(xué)之前，首先選擇與電機(jī)知識(shí)關(guān)系比較密切的大學(xué)物理和電路中的有關(guān)電磁概念與定律進(jìn)行復(fù)習(xí)，這些知識(shí)對(duì)于學(xué)生來說都屬于舊知識(shí)，包括磁感應(yīng)強(qiáng)度、磁通量、磁場(chǎng)強(qiáng)度、磁通勢(shì)、磁路等物理概念，安培環(huán)路定律、磁路的歐姆定律、磁路的基爾霍夫定律、電磁力定律、電磁感應(yīng)定律等基本定律。對(duì)這些舊知識(shí)的復(fù)習(xí)，能夠使學(xué)生很快產(chǎn)生熟悉感，消除或減弱畏難情緒，同時(shí)溫故而知新，為新知識(shí)的學(xué)習(xí)打下鋪墊。

接著給出直流電機(jī)的工作原理示意圖，如圖1所示。圖1（a）是直流發(fā)電機(jī)的工作原理示意圖，圖1（b）是直流電動(dòng)機(jī)的工作原理示意圖。

直流電機(jī)的基本工作原理就是基于電磁力定律和電磁感應(yīng)定律的。在直流發(fā)電機(jī)中，運(yùn)動(dòng)的帶電線圈切割磁力線，產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)；在直流電動(dòng)機(jī)中，載流線圈在磁場(chǎng)中受到電磁力的作用。這些都是學(xué)生已經(jīng)掌握的知識(shí)，將這些舊知識(shí)用于直流電機(jī)，整合得到新知識(shí)：直流電機(jī)的工作原理。這樣直流電機(jī)工作原理這個(gè)新知識(shí)點(diǎn)就很容易被學(xué)生接受、掌握和記憶了。

然后對(duì)所學(xué)知識(shí)進(jìn)行比較和組織。對(duì)于直流發(fā)電機(jī)和直流電動(dòng)機(jī)的工作原理進(jìn)行比較教學(xué)。兩者的相同點(diǎn)是主體結(jié)構(gòu)基本相同；不同點(diǎn)是直流發(fā)電機(jī)是先有運(yùn)動(dòng)后有電，而直流電動(dòng)機(jī)是先有電后有運(yùn)動(dòng)。同時(shí)引入直流電機(jī)的可逆性，也就是直流發(fā)電機(jī)和直流電動(dòng)機(jī)的統(tǒng)一性。這樣兩個(gè)知識(shí)點(diǎn)可以合并為一個(gè)知識(shí)點(diǎn)，利于學(xué)生記憶和掌握。

最后完成知識(shí)的精加工。通過對(duì)直流電機(jī)工作原理的理解和總結(jié)，可以將其概括為三個(gè)詞：電動(dòng)生磁、磁動(dòng)生電、電磁生力。學(xué)生只要記住這三個(gè)詞，就能掌握直流電機(jī)的工作原理。

由此可見，通過知識(shí)選擇、整合、組織和精加工，很容易就完成了對(duì)直流電機(jī)工作原理這種陳述性知識(shí)的教學(xué)。

2.程序性知識(shí)的教學(xué)改革措施

以直流電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)系統(tǒng)調(diào)速內(nèi)容的教學(xué)為例進(jìn)行說明。教學(xué)分為三個(gè)階段：知識(shí)學(xué)習(xí)、知識(shí)應(yīng)用和知識(shí)創(chuàng)新。

在直流電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)系統(tǒng)調(diào)速知識(shí)的學(xué)習(xí)階段，首先創(chuàng)設(shè)問題情境。采用實(shí)驗(yàn)的方法，使學(xué)生在實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)問題，提出問題，解決問 題。比如，在講述直流他勵(lì)電動(dòng)機(jī)調(diào)速課程之前，安排學(xué)生做直流他勵(lì)電動(dòng)機(jī)實(shí)驗(yàn)。在該實(shí)驗(yàn)中，直流測(cè)功機(jī)按他勵(lì)發(fā)電機(jī)連接，作為直流電動(dòng)機(jī)的負(fù)載，用于測(cè)量電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩和輸出功率。通過調(diào)節(jié)直流電動(dòng)機(jī)勵(lì)磁回路中的勵(lì)磁電阻來調(diào)節(jié)直流電動(dòng)機(jī)的磁場(chǎng)，電樞回路由可調(diào)電源供電，電樞回路中串有可調(diào)電阻。實(shí)驗(yàn)過程中，首先起動(dòng)電動(dòng)機(jī)，電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速平穩(wěn)后，分別調(diào)節(jié)勵(lì)磁電阻、電樞回路電阻及電源電壓，觀察在不同物理量變化時(shí)，電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速、感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)、電樞電流等的變化情況，由此使學(xué)生直觀了解電動(dòng)機(jī)調(diào)速方法和調(diào)速過程中電動(dòng)機(jī)各物理量的變化過程和特點(diǎn)。接著聯(lián)系前面學(xué)過的直流電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性相關(guān)知識(shí)，在驗(yàn)證了所學(xué)知識(shí)的正確性的同時(shí)，理解和掌握直流電動(dòng)機(jī)的調(diào)速知識(shí)。另外，還可以由實(shí)驗(yàn)室老師給大家演示了一個(gè)他勵(lì)直流電機(jī)失磁出現(xiàn)“飛車”的現(xiàn)象，然后引導(dǎo)學(xué)生討論“失磁飛車”的危害，最后提示學(xué)生從電磁轉(zhuǎn)矩的產(chǎn)生、轉(zhuǎn)速特性等方面去思考飛車產(chǎn)生的原因，從而進(jìn)一步加深了學(xué)生對(duì)直流電動(dòng)機(jī)調(diào)速知識(shí)的理解。

在對(duì)直流電動(dòng)機(jī)調(diào)速知識(shí)有了初步的掌握之后，教師選擇一些實(shí)際應(yīng)用中的相關(guān)例子，使學(xué)生對(duì)直流電動(dòng)機(jī)的調(diào)速知識(shí)進(jìn)一步的鞏固，并能應(yīng)用所學(xué)知識(shí)解決問題，從而加深對(duì)直流電動(dòng)機(jī)調(diào)速知識(shí)的理解。比如給出某一型號(hào)他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)的銘牌數(shù)據(jù)，讓學(xué)生根據(jù)銘牌數(shù)據(jù)回答下面的問題：降低電動(dòng)機(jī)電樞電壓時(shí)的瞬間轉(zhuǎn)速和電樞電流是多大？降低電動(dòng)機(jī)電樞電壓時(shí)電動(dòng)機(jī)穩(wěn)定狀態(tài)的電樞電流和轉(zhuǎn)速是多大？在回答上面的問題中，使學(xué)生學(xué)會(huì)應(yīng)用所學(xué)知識(shí)解決問題，從而對(duì)直流電動(dòng)機(jī)的調(diào)速過程有更為具體的認(rèn)識(shí)。

在學(xué)生具備使用直流電動(dòng)機(jī)調(diào)速知識(shí)解決簡單問題的能力之后，教師引導(dǎo)學(xué)生對(duì)知識(shí)進(jìn)行創(chuàng)新理解。由教師創(chuàng)設(shè)比較復(fù)雜問題的情境，并讓學(xué)生劃分小組進(jìn)行討論，同時(shí)教師指導(dǎo)學(xué)生選擇所學(xué)知識(shí)資源，通過分析和整理，尋求問題的解決方案。在整個(gè)創(chuàng)新過程中，教師起引導(dǎo)和監(jiān)督的作用。教師應(yīng)在課前把要問題情境的主要內(nèi)容告訴學(xué)生，以便學(xué)生在課前查閱有關(guān)資料，做好準(zhǔn)備。通過課上討論，既能使學(xué)生對(duì)所學(xué)內(nèi)容有清晰而深刻的理解，又能培養(yǎng)學(xué)生的閱讀能力、思辨能力和語言表達(dá)能力，是一種非常有效的教學(xué)活動(dòng)。

問題情境的選擇可以從實(shí)際生產(chǎn)或生活過程中選擇，也可以從大學(xué)生科技創(chuàng)新項(xiàng)目中選擇。各類科技競(jìng)賽能引起學(xué)生極強(qiáng)的興趣，無論是國家級(jí)諸如“飛思卡爾”杯全國大學(xué)生智能汽車競(jìng)賽，還是校內(nèi)的“校董杯”巡線機(jī)器人大賽均在學(xué)生中有很大影響。小型直流電動(dòng)機(jī)是這些競(jìng)賽中廣泛應(yīng)用的動(dòng)力裝置，在教學(xué)過程中，注重以這些競(jìng)賽題目為對(duì)象，鼓勵(lì)學(xué)生參與此類競(jìng)賽，并提供指導(dǎo)。問題情境的創(chuàng)設(shè)需要考慮以下幾個(gè)問題：

（1）問題情境應(yīng)源于學(xué)生的現(xiàn)實(shí)生活。從同學(xué)們喜聞樂見的生活現(xiàn)象或大學(xué)生活動(dòng)入手。分析生活現(xiàn)象，就會(huì)使學(xué)生產(chǎn)生濃厚興趣，而且使學(xué)生真切地感受到直流電動(dòng)機(jī)調(diào)速知識(shí)應(yīng)用的廣泛性和重要性。

（2）創(chuàng)設(shè)情境要符合學(xué)生的年齡特征。“電機(jī)與拖動(dòng)基礎(chǔ)”課程一般在大學(xué)三年級(jí)講授，學(xué)生還有一年多的時(shí)間就要面臨就業(yè)的考驗(yàn)。所以教師可以從已就業(yè)學(xué)生的工作中遇到的有關(guān)直流電機(jī)的問題選擇問題情境，引起學(xué)生的興趣和解決問題的欲望，從而促進(jìn)學(xué)生更加積極地去開動(dòng)腦筋，活躍思維，解決問題。

（3）問題情境的創(chuàng)設(shè)須參照學(xué)生的社會(huì)環(huán)境特征、思維活動(dòng)水平和教學(xué)條件。由于不同的學(xué)生所處的社會(huì)環(huán)境不盡相同，所具備的知識(shí)背景與活動(dòng)經(jīng)驗(yàn)也各異，例如統(tǒng)招本科學(xué)生和自考本科學(xué)生有其自身的特點(diǎn)。教學(xué)中要關(guān)注所在地區(qū)的社會(huì)環(huán)境，所教學(xué)生的思維活動(dòng)水平并考慮當(dāng)?shù)亟虒W(xué)條件，創(chuàng)設(shè)適合學(xué)生發(fā)展，有利于學(xué)生思維訓(xùn)練并切合實(shí)際的問題情境，搞好電機(jī)教學(xué)。

四、結(jié)束語

通過采用基于知識(shí)分類理論的教學(xué)方法，降低了學(xué)生對(duì)該課程的畏難情緒，提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性和學(xué)習(xí)效率，同時(shí)也提高了學(xué)生參與科技創(chuàng)新的積極性。因此，該教學(xué)改革在活躍大學(xué)生創(chuàng)新思維和提高大學(xué)生對(duì)所學(xué)知識(shí)的綜合應(yīng)用能力、解決問題的能力上邁出了新的臺(tái)階。

參考文獻(xiàn)：

[1]劉啟新，張麗華，祁增慧，等.電機(jī)與拖動(dòng)基礎(chǔ)[M].第三版.北京：中國電力出版社，2012.

[2]鐘國梁，盧帆興，李明輝.“電機(jī)與拖動(dòng)基礎(chǔ)”核心課程教學(xué)改革與實(shí)踐[J].中國電力教育，2013，（13）：63-64.

第8篇

本章學(xué)習(xí)要點(diǎn)：

1．熟悉電流、電壓、電阻、電功率、電功等常用的物理量；

2．了解常用電氣元件的電路符號(hào)，能夠看懂電路圖的連接關(guān)系；

3．熟練掌握歐姆定律的兩種形式，明確U，J，R，E，r之間的關(guān)系；

4．準(zhǔn)確辨識(shí)簡單電路電阻的串、并聯(lián)關(guān)系，掌握兩種連接形式中每個(gè)元件上電壓、電流與總電壓、總電流的關(guān)系。

現(xiàn)實(shí)生活中，我們經(jīng)常聽到或說起很多有關(guān)電方面的名詞、術(shù)語，也經(jīng)常有很多用電方面的困惑。這些名詞、術(shù)語究竟是怎樣定義的?它們之間有什么關(guān)系?是什么因素導(dǎo)致電壓的高低、電流的大小?為什么會(huì)發(fā)生由用電引發(fā)的火災(zāi)?為什么家里幾個(gè)月沒人住，還會(huì)產(chǎn)生電費(fèi)?很多經(jīng)常聽到的，看似簡單，又不容易說清的問題，通過本章的學(xué)習(xí)都會(huì)有明確的答案。

§1—1 電學(xué)的基本物理量

一、電量

自然界中的一切物質(zhì)都是由分子組成的，分子又是由原子組成的，而原子是由帶正電荷的原子核和一定數(shù)量帶負(fù)電荷的電子組成的。在通常情況下，原子核所帶的正電荷數(shù)等于核外電子所帶的負(fù)電荷數(shù)，原子對(duì)外不顯電性。但是，用一些辦法，可使某種物體上的電子轉(zhuǎn)移到另外一種物體上。失去電子的物體帶正電荷，得到電子的物體帶負(fù)電荷。物體失去或得到的電子數(shù)量越多，則物體所帶的正、負(fù)電荷的數(shù)量也越多。

物體所帶電荷數(shù)量的多少用電量來表示。電量是一個(gè)物理量，它的單位是庫侖，用字母C表示。1C的電量相當(dāng)于物體失去或得到6.25×1018個(gè)電子所帶的電量。

二、電流

電荷的定向移動(dòng)形成電流。電流有大小，有方向。

1．電流的方向

1、人們規(guī)定正電荷定向移動(dòng)的方向?yàn)殡娏鞯姆较?。金屬?dǎo)體中，電流是電子在導(dǎo)體內(nèi)電場(chǎng)的作用下定向移動(dòng)的結(jié)果，電子流的方向是負(fù)電荷的移動(dòng)方向，與正電荷的移動(dòng)方向相反，所以金屬導(dǎo)體中電流的方向與電子流的方向相反，如圖1—1所示。

2．電流的大小

電學(xué)中用電流強(qiáng)度來衡量電流的大小。電流強(qiáng)度就是l秒鐘通過導(dǎo)體截面的電量。電流強(qiáng)度用字母表示，計(jì)算公式如下：

式中 ——電流強(qiáng)度，單位安培(A)；

——在t秒時(shí)間內(nèi)，通過導(dǎo)體截面的電量數(shù)，單位庫侖(C)；

——時(shí)間，單位秒(s)。

實(shí)際使用時(shí)，人們把電流強(qiáng)度簡稱為電流。電流的單位是安培，簡稱安，用字母A表示。如果1秒內(nèi)通過導(dǎo)體截面的電量為1庫侖，則該電流的電流強(qiáng)度為1安培，習(xí)慣簡稱電流為1安。實(shí)際應(yīng)用中，除單位安培外，還有千安()、毫安()和微安()。它們之間的關(guān)系為：

三、電壓

為了弄清楚電荷在導(dǎo)體中定向移動(dòng)而形成電流的原因，我們對(duì)照?qǐng)D1—2a水流的形成來理解這個(gè)問題。

從圖1—2a可以看到外水由一A槽經(jīng)C管向8槽流去。水之所以能在C管中進(jìn)行定向移動(dòng)，是由于A槽水位高，B槽水位低所致：A，B兩槽之間的水位差即水壓，是實(shí)現(xiàn)水形成水流的原因。與此相似，當(dāng)圖1—2b中的開關(guān)S閉合后，電路里就有電流。這是因?yàn)殡娫吹恼龢O電位高，負(fù)極電位低。兩個(gè)極間電位差(電壓)使正電荷從正極出發(fā)，經(jīng)過負(fù)載R移向負(fù)極形成電流。所以，電壓是自由電荷發(fā)生定向移動(dòng)形成電流的原因。在電路中電場(chǎng)力把單位正電荷由高電位a點(diǎn)移向低電位b點(diǎn)所做的功稱為兩點(diǎn)間的電壓，用表示。所以電壓是a與b兩點(diǎn)間的電位差，它是衡量電場(chǎng)力做功本領(lǐng)大小的物理量。

電壓用字母U表示，單位為伏特，電場(chǎng)力將1庫侖電荷從a點(diǎn)移到b點(diǎn)所做的功為1焦耳，則ab間的電壓值就是1伏特，簡稱伏，用字母V表示。常用的電壓單位還有千伏(kV)，毫伏(mV)等。它們之間的關(guān)系為：

1 kV=V

l V=mV

電壓與電流相似，不但有大小，而且有方向。對(duì)于負(fù)載來說，電流流人端為正端，電流流出端為負(fù)端。電壓的方向是由正端指向負(fù)端，也就是說負(fù)載中電壓實(shí)際方向與電流方向一致。在電路圖中，用帶箭頭的細(xì)實(shí)線表示電壓的方向。

四、電動(dòng)勢(shì)、電源

在圖1—2a中，為使水在C管中持續(xù)不斷地流動(dòng)，必須用水泵把B槽中的水不斷地泵入A槽，以維持兩槽間的固定水位差，也就是要保證C管兩端有一定的水壓。在圖1—2b中，電源與水泵的作用相似，它把正電荷由電源的負(fù)極移到正極，以維持正、負(fù)極間的電位差，即電路中有一定的電壓使正電荷在電路中持續(xù)不斷地流動(dòng)。

電源是利用非電力把正電荷由負(fù)極移到正極的，它在電路中將其他形式能轉(zhuǎn)換成電能。電動(dòng)勢(shì)就是衡量電源能量轉(zhuǎn)換本領(lǐng)的物理量，用字母E表示，它的單位也是伏特，簡稱伏，用字母V表示。

電源的電動(dòng)勢(shì)只存在于電源內(nèi)部。人們規(guī)定電動(dòng)勢(shì)的方向在電源內(nèi)部由負(fù)極指向正極。在電路中也用帶箭頭的細(xì)實(shí)線表示電動(dòng)勢(shì)的方向，如圖1—2b所示。當(dāng)電源兩端不接負(fù)載時(shí)，電源的開路電壓等于電源的電動(dòng)勢(shì)，但二者方向相反。

生活中用測(cè)量電源端電壓的辦法，來判斷電源的狀態(tài)。比如測(cè)得工作電路中兩節(jié)5號(hào)電池的端電壓為2.8 V，則說明電池電量比較充足。

五、電阻

一般來說，導(dǎo)體對(duì)電流的阻礙作用稱為電阻，用字母R表示。電阻的單位為歐姆，簡稱歐，用字母表示。

如果導(dǎo)體兩端的電壓為1伏，通過的電流為1安，則該導(dǎo)體的電阻就是1歐。

常用的電阻單位還有千歐(k)、兆歐(M)。它們之間的關(guān)系為：

1 k=

1 M=k

應(yīng)當(dāng)強(qiáng)調(diào)指出：電阻是導(dǎo)體中客觀存在的，它與導(dǎo)體兩端電壓變化情況無關(guān)，即使沒有電壓，導(dǎo)體中仍然有電阻存在。實(shí)驗(yàn)證明，當(dāng)溫度一定時(shí)，導(dǎo)體電阻只與材料及導(dǎo)體的幾何尺寸有關(guān)。對(duì)于二根材質(zhì)均勻、長度為L、截面積為S的導(dǎo)體而言，其電阻大小可用下式表示：

式中 ——導(dǎo)體電阻，單位為歐()；

——導(dǎo)體長度，單位為米(m)；

——導(dǎo)體截面積，單位為平方毫米()；

——電阻率，單位為歐·米(·m)。

式中電阻率是與材料性質(zhì)有關(guān)的物理量。電阻率的大小等于長度為1m，截面積為1的導(dǎo)體在一定溫度下的電阻值，其單位為歐米(：m)。例如，銅的電阻率為1.7×·m，就是指長為1m，截面積為1mmz的銅線的電阻是1.7×。幾種常用材料在20時(shí)的電阻率見表1—1。

從表中可知，銅和鋁的電阻率較小，是應(yīng)用極為廣泛的導(dǎo)電材料。以前，由于我國鋁的礦藏量豐富，價(jià)格低廉，常用鋁線作輸電線。由于銅線有更好的電氣特性，如強(qiáng)度高、電阻率小，現(xiàn)在銅制線材被更廣泛應(yīng)用。電動(dòng)機(jī)、變壓器的繞組一般都用銅材。

表1—1  幾種常用材料在20℃時(shí)的電阻率

材料名稱電阻率(·m)

銀1.6×

銅1.7×

鋁2.9×

鎢5.3×

鐵1.0×

康銅5.0×

錳銅4.4×

鋁鉻鐵電阻絲1.2×

六、電功、電功率

電流通過用電器時(shí)，用電器就將電能轉(zhuǎn)換成其他形式的能，如熱能、光能和機(jī)械能等。我們把電能轉(zhuǎn)換成其他形式的能叫做電流做功，簡稱電功，用字母W表示。電流通過用電器所做的功與用電器的端電壓、流過的電流、所用的時(shí)間和電阻有以下的關(guān)系：

如果公式(1—3)中，電壓單位為伏，電流單位為安，電阻單位為歐，時(shí)間單位為秒，則電功單位就是焦耳，簡稱焦，用字母J表示。

電流在單位時(shí)間內(nèi)通過用電器所做的功稱為電功率，用字母P表示。其數(shù)學(xué)表達(dá)式為：

將公式(1—3)代入公式1—4后得到：

若在公式(1—4)中，電功單位為焦耳，時(shí)間單位為秒，則電功率的單位就是焦耳/秒。焦耳/秒又叫瓦特，簡稱瓦，用字母W表示。在實(shí)際工作中，常用的電功率單位還有千瓦(kW)、毫瓦(mW)等。它們之間的關(guān)系為：

1kW=W

1W=mW

從公式1—5中可以得出如下結(jié)論：

1．當(dāng)用電器的電阻一定時(shí)，電功率與電流平方或電壓平方成正比。若通過用電器的電流是原來電流的2倍，則電功率就是原功率的4倍；

若加在用電器兩端電壓是原電壓的2倍,則電功率就是原功率的4倍。

2．當(dāng)流過用電器的電流一定時(shí)，電功率與電阻值成正比。對(duì)于串聯(lián)電阻電路，流經(jīng)各個(gè)電阻的電流是相同的，則串聯(lián)電阻的總功率與各個(gè)電阻的電阻值的和成正比。

3．當(dāng)加在用電器兩端的電壓一定時(shí)，電功率與電阻值成反比。對(duì)于并聯(lián)電阻電路，各個(gè)電阻兩端電壓相等，則各個(gè)電阻的電功率與各電阻的阻值成反比。

在實(shí)際工作中，電功的單位常用千瓦小時(shí)(kW·h)，也叫“度”。1千瓦小時(shí)是1度，它表示功率為1千瓦的用電器1小時(shí)所消耗的電能，即：

1kW·h=1kW×1h=3.6×J

例題1 一臺(tái)42英寸(1英寸=2.54厘米)等離子電視機(jī)的功率約為300W，平均每天開機(jī)3小時(shí)，若每度電費(fèi)為人民幣0.48元，問一年(以365天計(jì)算)要交納多少電費(fèi)?

解：

電視機(jī)的功率P=300 W=0.3 kW

電視機(jī)一年開機(jī)的時(shí)間t=3×365=1 095 h

電視機(jī)一年消耗的電能W=Pt=0.3×1 095=328.5 kW·h

一年的電費(fèi)為328.5×0.48=157.68元

想一想：現(xiàn)在的電氣在不工作時(shí)經(jīng)常是通電的，(待機(jī)狀態(tài))，此時(shí)的功耗很低，一般不超過10 W(計(jì)算時(shí)可以估算為5 W)，假定家中有空調(diào)、電視機(jī)、DVD播放器、家庭影院功放、計(jì)算機(jī)主機(jī)、計(jì)算機(jī)顯示器，如果這些電氣長期處在待機(jī)狀態(tài)，它們一年要消耗多少電費(fèi)?有沒有其他問題?

七、電流的熱效應(yīng)

電流通過導(dǎo)體使導(dǎo)體發(fā)熱的現(xiàn)象叫做電流的熱效應(yīng)。電流的熱效應(yīng)是電流通過導(dǎo)體時(shí)電能轉(zhuǎn)換成熱能的效應(yīng)。

電流通過導(dǎo)體產(chǎn)生的熱量，用焦耳一楞次定律表示如下：

式中 ——熱量，單位焦耳(J)；

——通過導(dǎo)體的電流，單位安培(A)；

——導(dǎo)體電阻，一單位歐姆()；

——導(dǎo)體通過電流的時(shí)間，單位秒(S)

焦耳一楞次定律的物理意義是：電流通過導(dǎo)體所產(chǎn)生的熱量，與電流強(qiáng)度的平方、導(dǎo)體的電阻及通電時(shí)間成正比。

在生產(chǎn)和生活中，應(yīng)用電流熱效應(yīng)制作各種電氣。如白熾燈、電烙鐵、電烤箱、熔斷器等在工廠中最為常見；

電吹風(fēng)、電褥子等常用于家庭中。但是電流的熱效應(yīng)也有其不利的一面，如電流的熱效應(yīng)能使電路中不需要發(fā)熱的地方(如導(dǎo)線)發(fā)熱，導(dǎo)致絕緣材料老化，甚至燒毀設(shè)備，導(dǎo)致火災(zāi)，是一種不容忽視的潛在禍因。

例題2 已知當(dāng)一臺(tái)電烤箱的電阻絲流過5 A電流時(shí)，每分鐘可放出1.2×J的熱量，求這臺(tái)電烤箱的電功率及電阻絲工作時(shí)的電阻值。

解：

根據(jù)公式(1—4)，電烤箱的電功率為：

電阻絲工作時(shí)電阻值為：

§1—2 電 路

一、電路的組成和作用

電流所流過的路徑稱為電路。它是由電源、負(fù)載、開關(guān)和連接導(dǎo)線等4個(gè)基本部分組成的，如圖1—3所示。電源是把非電能轉(zhuǎn)換成電能并向外提供電能的裝置。常見的電源有干電池、蓄電池和發(fā)電機(jī)等。負(fù)載是電路中用電器的總稱，它將電能轉(zhuǎn)換成其他形式的能。如電燈把電能轉(zhuǎn)換成光能；

電烙鐵把電能轉(zhuǎn)換成熱能；

電動(dòng)機(jī)把電能轉(zhuǎn)換成機(jī)械能。開關(guān)屬于控制電器，用于控制電路的接通或斷開。連接導(dǎo)線將電源和負(fù)載連接起來，擔(dān)負(fù)著電能的傳

輸和分配的任務(wù)。電路電流方向是由電源正極經(jīng)負(fù)載流到電源負(fù)極，在電源內(nèi)部，電流由負(fù)極流向正極，形成一個(gè)閉合通路。

二、電路圖

在設(shè)計(jì)、安裝或維修各種實(shí)際電路時(shí)，經(jīng)常要畫出表示電路連接情況的圖。如果是畫如圖1—3所示的實(shí)物連接圖，雖然直觀，但很麻煩。所以很少畫實(shí)物圖，而是畫電路圖。所謂電路圖就是用國家統(tǒng)一規(guī)定的符號(hào)，來表示電路連接情況的圖。表1—2是幾種常用的電工符號(hào)。圖1—4是圖1—3的電路圖。

表1—2  幾種常用的電工符號(hào)

名稱符號(hào)名稱符號(hào)

電池電流表

導(dǎo)線電壓表

開關(guān)熔斷器

電阻電容

照明燈接地

三、電路的三種狀態(tài)

電路有三種狀態(tài)：即通路、開路、短路。

通路是指電路處處接通。通路也稱為閉合電路，簡稱閉路。只有在通路的情況下，電路才有正常的工作電流開路是電路中某處斷開，沒有形成通路的電路。開路也稱為斷路，此時(shí)

電路中沒有電流；

短路是指電源或負(fù)載兩端被導(dǎo)線連接在一起，分別稱為電源短路或負(fù)載短路。電源短路時(shí)電源提供的電流要比通路時(shí)提供的電流大很多倍，通常是有害的，也是非常危險(xiǎn)的，所以一般不允許電源短路。

§1—3 歐姆定律

一、一段電阻電路的歐姆定律

所謂一段電阻電路是指不包括電源在內(nèi)的外電路，如圖1—5所示。實(shí)驗(yàn)證明，二段電阻電路歐姆定律的內(nèi)容是，流過導(dǎo)體的電流強(qiáng)度與這段導(dǎo)體兩端的電壓成正比；

與這殷導(dǎo)體的電阻成反比。其數(shù)學(xué)表達(dá)式為：

式中 ——導(dǎo)體中的電流，(A)；

——導(dǎo)體兩端的電壓，(V)；

——導(dǎo)體的電阻，()。

在公式（1—7)中，已知其中兩個(gè)量，就可以求出第三個(gè)未知量；

公式(1—7)又可寫成另外兩種形式：

1. 已知電流、電阻，求電壓：

2. 已知電壓、電流，求電阻：

例題3 一臺(tái)直流電動(dòng)機(jī)勵(lì)磁繞組在220V電壓作用下，通過繞組的電流為0.427A，求繞組的電阻。

解：

已知電壓U=220 V，電流I=0.427 A，由公式(1—9)得：

二、全電路歐姆定律

全電路是指含有電源的閉合電路。全電路是由各段電路連接成的閉合電路。如圖1—6所示，電路包括電源內(nèi)部電路和電源外部電路，電源內(nèi)部電路簡稱內(nèi)電路，電源外部電路簡稱外電路。在全電路中，電源電動(dòng)勢(shì)、電源內(nèi)電阻、外電路電阻和電路電流之商的關(guān)系為：

式中 ——電路中的電流，(A)；

——電源電動(dòng)勢(shì)，(V)；

——外電路電阻，()；

——內(nèi)電路電阻，()。

公式(1—10)是全電路歐姆定律。定律說明電路中的電流強(qiáng)度與電源電動(dòng)勢(shì)()成正比，與整個(gè)電路的電阻（）成反比。

將公式(1—10)變換后得到：

式中 ——外電路電壓；

——內(nèi)電路電壓。

外電路電壓是指電路接通時(shí)電源兩端的電壓，又叫做路端電壓，簡稱端電壓。這樣，公式(1—11)的含義又可敘述為：電源電動(dòng)勢(shì)在數(shù)值上等于閉合回路的各部分電壓之和。根據(jù)全電路歐姆定律研究全電路處于三種狀態(tài)時(shí)，全電路中電壓與電流的關(guān)系是：

1．當(dāng)全電路處于通路狀態(tài)時(shí)，由公式(1—11)可以得出端電壓為：

由公式可知，隨著電流的增大，外電路電壓也隨之減小。電源內(nèi)阻越大，外電路電壓減小得越多。在直流負(fù)載時(shí)需要恒定電壓供電，所以總是希望電源內(nèi)阻越小越好。

2. 當(dāng)全電路處于斷路狀態(tài)時(shí)，相當(dāng)于外電路電阻值趨于無窮大，此時(shí)電路電流為零，開路內(nèi)電路電阻電壓為零，外電路電壓等于電源電動(dòng)勢(shì)。

3．當(dāng)全電路處于短路狀態(tài)時(shí)，外電路電阻值趨近于零，此時(shí)電路電流叫短路電流。由于電源內(nèi)阻很小，所以短路電流很大。短路時(shí)外電路電壓為零，內(nèi)電路電阻電壓等于電源電動(dòng)勢(shì)。

全電路處于三種狀態(tài)時(shí)，電路中電壓與電流的關(guān)系見表1—3。

表1—3    電路中電壓與電流的關(guān)系

電路狀態(tài)負(fù)載電阻電路電流外電路電壓

通路=常數(shù)

開路

短路0

通常電源電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻在短時(shí)間內(nèi)基本不變，且電源內(nèi)阻又非常小，所以可近似認(rèn)為電源的端電壓等于電源電動(dòng)勢(shì)。今后不特別指出電源內(nèi)阻時(shí)，就表示其阻值很小忽略不計(jì)。但對(duì)于電池來說，其內(nèi)阻隨電池使用時(shí)間延長而增大。如果電池內(nèi)阻增大到一定值時(shí)，電池的電動(dòng)勢(shì)就不能使負(fù)載正常工作了。如舊電池開路時(shí)兩端的電壓并不低，但裝在收音機(jī)里，卻不能使收音機(jī)發(fā)聲，這是由于電池內(nèi)阻增大所致。

例題4如圖1一6所示的電路。電源電動(dòng)勢(shì)=24 V，電源內(nèi)阻=-4，負(fù)載電阻=20 。求電路中的電流，電源的端電壓，負(fù)載電壓和電源內(nèi)阻電壓。

解：

根據(jù)公式(1—10)，電路中的電流：

由公式(1一11)，電路中電源的端電壓：

根據(jù)公式(1—8)，電路中的負(fù)載電壓：

根據(jù)公式(1一8)，電路中電源內(nèi)阻的電壓：

§1—4 電阻的串聯(lián)、并聯(lián)電路

一、電阻的串聯(lián)電路

在一段電路上，將幾個(gè)電阻的首尾依次相連所構(gòu)成的一個(gè)沒有分支的電路，叫做電阻的串聯(lián)電路。如圖1—7a所示是電阻的串聯(lián)電路。圖1—7b是圖1—7a的等效電路。電阻的串聯(lián)電路有以下特點(diǎn)：

1．串聯(lián)電路中流過各個(gè)電阻的電流都相等，即：

2．串聯(lián)電路兩端的總電壓等于各個(gè)電阻兩端的電壓之和，即：

3．串聯(lián)電路的總電阻(即等效電阻)等于各串聯(lián)的電阻之和，即：

根據(jù)歐姆定律得出，，，…，可以得出：

或者

此公式表明，在串聯(lián)電路中，龜阻的阻值越大，這個(gè)電阻所分配到的電壓越大；

反之，電壓越小，即電阻上的電壓分配與電阻的阻值成正比。這個(gè)理論是電阻串聯(lián)電路中最重要的結(jié)論，用途極其廣泛。比如，用串聯(lián)電阻的辦法來擴(kuò)大電壓表的量程：

在如圖1—7a所示的，電路中，將代人公式(1—14）式中

這兩個(gè)公式可以直接計(jì)算出每個(gè)電阻從總電壓中分得的電壓值，習(xí)慣上就把這兩個(gè)式子叫做分壓公式。

電阻串聯(lián)的應(yīng)用極為廣泛。例如：

(1)用幾個(gè)電阻串聯(lián)來獲得阻值較大的電阻。

(2)用串聯(lián)電阻組成分壓器，使用同一電源獲得幾種不同的電壓。如圖1—8所示，由

R1～R4組成串聯(lián)電路，使用同一電源，輸出4種不同數(shù)值的電壓。

(3)當(dāng)負(fù)載的額定電壓(標(biāo)準(zhǔn)工作電壓值)低于電源電壓時(shí)，采用電阻與負(fù)載串聯(lián)的方法，使電源的部分電壓分配到串聯(lián)電阻上，以滿足負(fù)載正確的使用電壓值。例如，一個(gè)指示燈額定電壓6 V，電阻6，若將它接在12 V電源上，必須串聯(lián)一個(gè)阻值為6的電阻，指示燈才能正常工作。

(4)用電阻串聯(lián)的方法來限制調(diào)節(jié)電路中的電流。在電工測(cè)量中普遍用串聯(lián)電阻法來擴(kuò)大電壓表的量程。

二、電阻的并聯(lián)電路

將兩個(gè)或兩個(gè)以上的電阻兩端分別接在電路中相同的兩個(gè)節(jié)點(diǎn)之間，這種連接方式叫做電阻的并聯(lián)電路。如圖1—9a所示是電阻的并聯(lián)電路，圖1—9b是圖1—9a的等效電路。

電阻的并聯(lián)電路有如下特點(diǎn)：

1．并聯(lián)電路中各個(gè)支路兩端的電壓相等，即：

2．并聯(lián)電路中總的電流等于各支路中的電流之和，即：

3．并聯(lián)電路的總電阻(即等效電阻)的倒數(shù)等于各并聯(lián)電阻的倒數(shù)之和，即：

若是兩個(gè)電阻并聯(lián)，根據(jù)公式1—18可求并聯(lián)后的總電阻為：

根據(jù)公式(1—l6)及歐姆定律可以得出：

公式(1—20)表明，在并聯(lián)電路中，電阻的阻值越大，這個(gè)電阻所分配到的電流越小，反之越大，即電阻上的電流分配與電阻的阻值成反比。這個(gè)結(jié)論是電阻并聯(lián)電路特點(diǎn)的重要推論，用途極為廣泛，比如，用并聯(lián)電阻的辦法，擴(kuò)大電流表的量程。

電阻并聯(lián)的應(yīng)用，同電阻串聯(lián)的應(yīng)用一樣，也很廣泛。例如：

(1)因?yàn)殡娮璨⒙?lián)的總電阻小于并聯(lián)電路中的任意一個(gè)電阻，因此，可以用電阻并聯(lián)的方法來獲得阻值較小的電阻。

(2)由于并聯(lián)電阻各個(gè)支路兩端電壓相等，因此，工作電壓相同的負(fù)載，如電動(dòng)機(jī)、電燈等都是并聯(lián)使用，任何一個(gè)負(fù)載的工作狀態(tài)既不受其他負(fù)載的影響，也不影響其他負(fù)載。在并聯(lián)電路中，負(fù)載個(gè)數(shù)增加，電路的總電阻減小，電流增大，負(fù)載從電源取用的電能多，負(fù)載變重；

負(fù)載數(shù)目減少，電路的總電阻增大，電流減小，負(fù)載從電源取用的龜能少，負(fù)載變輕。因此，人們可以根據(jù)工作需要啟動(dòng)或停止并聯(lián)使用的負(fù)載。

(3)在電工測(cè)量中應(yīng)用電阻并聯(lián)方法組成分流器來擴(kuò)大電流表的量程。

§1—5 電工測(cè)量基本知識(shí)

自然界中的物理量，都可以使用特定的工具來進(jìn)行測(cè)量。測(cè)量各種電量的儀器儀表，統(tǒng)稱為電工測(cè)量儀表。電工測(cè)量儀表種類繁多，最常見的是測(cè)量基本電量的儀表。

電工儀表依據(jù)測(cè)量方法、儀表結(jié)構(gòu)、儀表用途來分，有很多種。概括來說，電工儀表用來測(cè)量電路中的電流、電壓、電功率、電功、功率因數(shù)、電量的頻率{電阻、絕緣狀況等物理量。由此就有用各種被測(cè)物理量冠名的儀表，如電流表、電壓表等。其中一些電量要在后續(xù)課程中介紹。本書簡單介紹電工應(yīng)用中最常用的儀表——萬用表。萬用表是一種便攜式儀表。由于其能夠測(cè)量交流、直流電壓或電流參數(shù)：以及電路中的電阻等；

被稱為萬用表。根據(jù)萬用表內(nèi)部結(jié)構(gòu)、工作原理的不同，可以把萬用表分為：機(jī)械指針式萬用表(簡稱機(jī)械表)籠和電子數(shù)顯式萬用表(簡稱電子表)兩類。本節(jié)重點(diǎn)介紹機(jī)械表。

一、萬用表的外形及基本組成

如圖1-10所示，是機(jī)械指針式萬用表的外形。

操作萬用表的主要部分有三個(gè)：擋位撥盤、表筆、讀數(shù)表頭。萬用表除了這幾部分外，最主要的是表內(nèi)電路和表頭機(jī)電基本體模塊部分。萬用表的表殼部分承擔(dān)著各部分的保護(hù)與承載的責(zé)任。由于萬用表是一種移動(dòng)測(cè)量儀表，容易受到磕碰摔砸的損害，所以應(yīng)注意防護(hù)：

1. 擋位撥盤

如圖1—11所示，用于選擇測(cè)量哪種物理量，一般萬用表都至少設(shè)有如下四個(gè)擋位，每個(gè)擋位又分為幾個(gè)不同量限或不同倍率的擋位：

交流電壓擋：測(cè)量交流電壓，如圖1—11所示，又分為10 V，50 V，250 V，500 V，1 000 V五個(gè)子擋位。

直流電壓擋：測(cè)量直流電壓，如圖1—11所示，又分為0.25 V，2.5 V，10 V，50 V，250 V，500 V六個(gè)子擋位。

直流電流擋：用于測(cè)量直流電流值，如圖1—11所示，又分為1 mA，10 mA，100 mA，1 000 mA四個(gè)子擋位。

電阻擋：用于測(cè)量電器阻值，如圖1—11所示，又分為×1，×10，×l00，×1 k四個(gè)子擋位。

電壓、電流的每個(gè)擋位的數(shù)值表示的是量限(或量程)，待測(cè)的物理量值應(yīng)小于該值。在選擇擋位時(shí)，要選擇一個(gè)擋位量限大于被測(cè)量值，并且與被測(cè)量值最接近的一個(gè)量限的擋位。比如，要測(cè)一個(gè)直流電壓，估計(jì)其值約為190 V，則應(yīng)選擇直流250 V擋位。此時(shí)擋位值250 V大于被測(cè)量190 V，且250 V擋位比500 V，1 000 V兩個(gè)擋位更接近被測(cè)量值。這樣選擇既能保證萬用表的安全，又能保證測(cè)量精度。

機(jī)械表電阻擋的幾個(gè)擋位表示幾個(gè)不同的倍率。由于機(jī)械表的表頭指針在整個(gè)刻度的20％～80％之間，讀數(shù)比較準(zhǔn)確，尤其是電阻擋位對(duì)應(yīng)的表頭刻度的非均勻性，在這個(gè)范圍內(nèi)更利于讀取數(shù)值，所以，利用電阻擋的倍率選擇，可以使表頭指針落在該范圍內(nèi)。電子表電阻擋位的標(biāo)示數(shù)值與電流、電壓的數(shù)值一樣，表示量限，不是倍率。電子表的擋位選擇方法與電流、電壓擋位一樣。

2．表頭

如圖1—12所示為萬用表表頭。

機(jī)械表頭有若干條刻度線：刻度線1是電阻值讀取線，指針指向最右端，指示值為0；

指針指向最左端，指示值為。注意被測(cè)電阻的實(shí)際阻值是指示值與所選擋位的倍率的乘積。比如，在R×1 k擋，當(dāng)從刻度線上讀取35時(shí)，如圖1—13所示，電阻的測(cè)量阻值為35×1 k=35 k；

刻度線2是均勻刻度線，用于

讀取電壓、電流的指示值。被測(cè)對(duì)象的測(cè)量值也經(jīng)常需要從讀取值換算而得到。比如使用直流電壓500 V擋，按50刻度線讀數(shù)，如果讀取值為43，如圖1一14所示，則被測(cè)電壓的測(cè)量值為43×(500+50)=430 V；

如果按250刻度線讀數(shù)，見刻度線，讀數(shù)應(yīng)為215，則被測(cè)電壓的測(cè)量值為215×(500÷250)=430 V，即從同二類的刻度線讀數(shù)，經(jīng)過換算，得到的測(cè)量值是一樣的。機(jī)械表頭經(jīng)常還有其他一些刻度線，請(qǐng)參照有關(guān)書籍。

電子表頭的讀數(shù)比較簡單，可直接讀數(shù)，然后冠以所選擋位的單位，即是被測(cè)對(duì)象的測(cè)量值。比如使用電流20 mA擋，讀數(shù)值為15.5，則測(cè)量值為l5.5 mA。

3．表筆

萬用表的兩表筆一般使用紅黑兩種顏色，紅表筆一般插在標(biāo)有“十”的插孔內(nèi)，黑表筆一般插在標(biāo)有“一”的插孔內(nèi)。測(cè)量電壓時(shí)，紅、黑表筆分別接在高、低電位端；

測(cè)量電流時(shí)，紅、黑表筆分別接在電流的流入端和流出端。否則表針會(huì)反向打針，對(duì)萬用表不利。

二、萬用表的使用步驟

1．確認(rèn)萬用表的狀態(tài)，保證各部分的功能正常可靠。

2. 明確要測(cè)量的物理量。一般包括交流電壓、直流電壓、直流電流和電阻器阻傅。

3．選擇合適的擋位，如前所述。

4．適當(dāng)接人被測(cè)對(duì)象。測(cè)量電壓時(shí)，直接將紅、黑表筆并接在被測(cè)元件的高、低電位兩端或電路中的高、低電位點(diǎn)上。測(cè)量電流時(shí)，須斷開被測(cè)電路，將紅、黑表筆接八電路的電流流出、流入端，使電流經(jīng)紅表筆流入表內(nèi)，從黑表筆流出時(shí)測(cè)量電阻器阻值時(shí)，電阻器須脫離電路，然后將表筆兩端接在電阻器兩端測(cè)量即可。

5．獲取測(cè)量值。讀取刻度值，并進(jìn)行必要的換算及冠以單位，如前所述。

6．測(cè)量值的分析。對(duì)測(cè)得值要進(jìn)行確認(rèn)，是否合理，是否具備科學(xué)性。

三、萬用表的使用注意事項(xiàng)

1．萬用表是便攜式儀表，本身精度不高，可能有5％以內(nèi)的誤差。

2．測(cè)量電阻時(shí)，首先要進(jìn)行電阻值調(diào)零，方法是將表筆短接，使用萬用表面板上的調(diào)零鈕進(jìn)行調(diào)整。

3．注意檢查萬用表內(nèi)的電池，當(dāng)電量不足時(shí)，會(huì)影響電阻的測(cè)量。

4．萬用表最容易發(fā)生的損壞是，當(dāng)萬用表處在電流擋時(shí)，測(cè)量電壓，此時(shí)極易永久性損壞內(nèi)部電路及表頭。避免的辦法是，每次用完萬用表，都將擋位置于交流電壓最高擋(一般為1 000 V)。

習(xí) 題

1．電流是用來表示_________的物理量，常用的單位是_________。

2．電阻是用來表示_________的物理量，常用的單位是_________。

3．電壓是用來表示_________的物理量，常用的單位是_________。

4．分別用公式來表示下面各組量之間的關(guān)系：

(1) 電量、電流、時(shí)間

(2) 電流、電壓、電阻

(3) 電功、電功率、時(shí)間

5．電流通過導(dǎo)體的發(fā)熱現(xiàn)象叫__________，發(fā)熱的多少與_________的平方成正比，與電阻的阻值成_________，與時(shí)間成正比，這個(gè)關(guān)系寫成公式是__________。

6．導(dǎo)體中電流的方向規(guī)定是__________的方向。電流方向與電子流方向___________。

7．簡單描述電路各組成部分的作用。

8．畫圖表示電路的3種狀態(tài)。

9．鎳鉻電爐絲的電阻率是1.1×·m，爐絲截面積0.6。如果將電爐接在220 V的電源上，使?fàn)t絲通過3 A的電流，應(yīng)選用多長的電爐絲?

10．有兩只燈泡，一只110 V 110 W，另一只110 V 60 W，試問哪只燈泡的電阻大?若將兩只燈泡串聯(lián)接在220 V的線路中，是否可以正常使用，通電后有什么現(xiàn)象。

11．有3個(gè)電阻=5 ， =3 ，=2 ，串聯(lián)后接在12 V的電源上，求電路中的電流，各電阻上的電壓。

12．有兩只220 V的燈泡，一只15 W，另一只25 W，并聯(lián)接在220 V電源上。求電路的等效電阻、總電流和各燈泡流過的電流。

13．有60 W，40 W，20 W三只220 V的燈泡，要接在220 V電源上正常使用，應(yīng)采取哪種連接方式?畫出電路圖。

14．將兩只220 V 60 W的燈泡串聯(lián)接入220 V電路中，每只燈泡實(shí)際消耗的電功率是多少?燈泡的壽命有何變化? 這種情況是否可以應(yīng)用到實(shí)際生活中(舉例說明)?

15．簡單敘述電工技術(shù)中廣泛使用銅材料的原因。

16．列舉幾項(xiàng)節(jié)電方法。

17．萬用表一般有__________和__________兩種類型，一般萬用表可用來測(cè)量__________、__________和__________三種物理量。

18．萬用表最容易發(fā)生的永久損壞是當(dāng)萬用表處于__________擋位時(shí)，被用來測(cè)量

19．用萬用表測(cè)量電阻時(shí)，要先對(duì)萬用表進(jìn)行__________操作。

20．使用萬用表測(cè)量交、直流電壓、電流。

第二章 電磁的基本知識(shí)

本章學(xué)習(xí)要點(diǎn)：

1．熟悉磁的特性及磁的表示方法，熟悉磁通、磁感應(yīng)強(qiáng)度、磁導(dǎo)率的概念以及鐵磁材料的特點(diǎn)。

2．熟悉電生磁、-磁生電及磁對(duì)電流的力的作用的三個(gè)現(xiàn)象，了解三個(gè)現(xiàn)象方向判定關(guān)系，定性掌握磁場(chǎng)對(duì)電流的力的作用規(guī)律。

3。熟悉自感、互感現(xiàn)象，了解典型應(yīng)用和避害知識(shí)。

人們的生活因?yàn)橛辛穗姸憬荨⒕省r(shí)尚。人們總愛假想“如果有一天，這個(gè)世界突然沒了電……”，可是，如果這個(gè)世界沒有了磁，會(huì)怎樣呢?

實(shí)際上電與磁有著密不可分的關(guān)系。正因?yàn)橛辛诉@個(gè)關(guān)系，我們才有了電、電燈、電視、電話、計(jì)算機(jī)、電動(dòng)機(jī)……，同時(shí)一也因?yàn)檫@個(gè)關(guān)系，導(dǎo)致了我們的電氣壽命的短暫，突發(fā)故障的不約而至。你想知道這是什么原因嗎?

§2—1 磁的基本知識(shí)

一、磁現(xiàn)象

早在2 000多年前，我們的祖先就發(fā)現(xiàn)了磁鐵礦石具有吸引鐵的性質(zhì)。人們把物體能夠吸引鐵、鉆、鎳及其合金的性質(zhì)稱為磁性，把具有磁性的物體叫做磁體。磁體上磁性最強(qiáng)的位置稱為磁極，磁體有兩個(gè)磁極：即南極和北極，通常用字母S表示南極(常涂紅色)，用字母N表示北極(常涂綠色或白色)。條形、蹄形、針形磁鐵的磁極位于它們的兩端。值得注意的是任何一個(gè)磁體的磁極總是成對(duì)出現(xiàn)的。若把一個(gè)條形磁鐵分割成若干段，則每段都會(huì)同時(shí)出現(xiàn)南極、北極。這叫做磁極的不可分割性。磁極與磁極之間存在的相互作用力稱為磁力：?其作用規(guī)律是同性磁極相斥，異性磁極相吸。一根沒有磁性的鐵棒，在其他磁鐵的作用下獲得磁性的過程叫磁化。如果把磁鐵拿走，鐵棒仍有的磁性則稱為剩磁。

二、磁場(chǎng)、磁感應(yīng)線

磁體周圍存在磁力作用的空間稱為磁場(chǎng)。我們經(jīng)?？匆妰蓚€(gè)互不接觸的磁體之間具有相互作用力，它們是通過磁場(chǎng)這一特殊物質(zhì)進(jìn)行傳遞的。磁場(chǎng)之所以是一種特殊物質(zhì)，是因?yàn)樗皇怯煞肿雍驮拥攘Ｗ咏M成的。雖然磁場(chǎng)是一種看不見、摸不著的特殊物質(zhì)，但通過實(shí)驗(yàn)可以證明它的存在。例如，在一塊玻璃板上均勻地撒些鐵粉，在玻璃板下面放置一個(gè)條形磁鐵。鐵粉在磁場(chǎng)的作用下排列成規(guī)則線條，如圖2—1所示。這些線條都是從磁鐵的。N極到S極的光滑曲線，如圖2一1b所示。我們把這些曲線稱為磁感應(yīng)線，用它能形象描述磁場(chǎng)的性質(zhì)。

實(shí)驗(yàn)證明磁感應(yīng)線具有下列特點(diǎn)：

1．磁感應(yīng)線是閉合曲線

在磁體外部，磁感應(yīng)線從N極出發(fā)，然后回到S極，在磁體內(nèi)部，是從S極到N極，這叫做磁感應(yīng)線的不可中斷性，如圖2—2所示。

2. 磁感應(yīng)線互不相交

這是因?yàn)榇艌?chǎng)中任何一點(diǎn)磁場(chǎng)方向只有一個(gè)。

3．磁感應(yīng)線的疏密程度與磁場(chǎng)強(qiáng)弱有關(guān)。

磁感應(yīng)線稠密表示磁場(chǎng)強(qiáng)，-磁感應(yīng)線稀疏表示磁場(chǎng)弱。

三、磁通、磁感應(yīng)強(qiáng)度

為了描述磁場(chǎng)在上定面積上的分布情況而引入了磁通這一物理量。

在磁場(chǎng)中，把通過與磁場(chǎng)方向垂直的某一面積的磁感應(yīng)線的總數(shù)目，叫做通過該面積的磁通，用字母表示。磁通的單位是韋伯“簡稱韋，用Wb表示。

磁感應(yīng)強(qiáng)度是用來表示磁場(chǎng)中各點(diǎn)磁場(chǎng)強(qiáng)弱和方向的物理量，用字母B表示。

垂直通過單位面積的磁感應(yīng)線的數(shù)目叫做該點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度。它既有大小，又有方向。在磁場(chǎng)中某點(diǎn)磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向，就是位于該點(diǎn)磁針北極所指的方向，它的大小在均勻磁場(chǎng)中可表示為：

式中 —一磁感應(yīng)強(qiáng)度 (T)；

——磁通(Wb)；

——垂直于磁感應(yīng)線方向通過磁感應(yīng)線的面積()。

公式(2—1)說明磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小等于單位面積的磁通。如果通過單位面積的磁通越多，則磁感應(yīng)線越密，磁場(chǎng)也越強(qiáng)，反之磁場(chǎng)越弱。

磁感應(yīng)強(qiáng)度的單位是韋/米，稱為特斯拉，簡稱特，用字母T表示。

四、磁導(dǎo)率

實(shí)驗(yàn)證明，鐵、鉆、鎳及其合金對(duì)磁場(chǎng)影響強(qiáng)烈，具有明顯的導(dǎo)磁作用。但是自然界絕大多數(shù)物質(zhì)對(duì)磁場(chǎng)影響甚微，導(dǎo)磁作用很差。為了衡量各種物質(zhì)導(dǎo)磁的性能，引入磁導(dǎo)率這一物理量，用字母表示。磁導(dǎo)率的單位為亨利/米(H/m)。不同物質(zhì)有不同的磁導(dǎo)率。在其他條件相同的情況下，某些物質(zhì)的磁導(dǎo)率比真空中的強(qiáng)，另一些物質(zhì)的磁導(dǎo)率比真空中的弱。

經(jīng)實(shí)驗(yàn)測(cè)得真空的磁導(dǎo)率為，且是常數(shù)。

為了便于比較各種物質(zhì)的導(dǎo)磁性能，把各種性質(zhì)的磁導(dǎo)率與真空中的磁導(dǎo)率進(jìn)行比較，引人相對(duì)磁導(dǎo)率這一物理量。任何一種物質(zhì)的磁導(dǎo)率與真空的磁導(dǎo)率的比值叫做相對(duì)磁導(dǎo)率，用以表示。即：

相對(duì)磁導(dǎo)率沒有單位，只是說明在其他條件相同的情況下，物質(zhì)的磁導(dǎo)率是真空磁導(dǎo)率的多少倍。

根據(jù)各種物質(zhì)的磁導(dǎo)率的大小，可將物質(zhì)分成三類。

>1的物質(zhì)叫做順磁物質(zhì)，如空氣、鋁等；

>>1的物質(zhì)叫做鐵磁物質(zhì)，如鐵、鈷、鎳及其合金等。

由于鐵磁物質(zhì)的相對(duì)磁導(dǎo)率很高，所以鐵磁物質(zhì)被廣泛地應(yīng)用于電工技術(shù)方面(如制作變壓器、電磁鐵。電動(dòng)機(jī)的鐵心等)。

表2—1中列出了幾種鐵磁物質(zhì)的相對(duì)磁導(dǎo)率，供參考。

表2—1  幾種鐵磁物質(zhì)的相對(duì)磁導(dǎo)率

鐵磁物質(zhì)名稱相對(duì)磁導(dǎo)率

鈷174

鎳1 120

退火的鐵7 000

軟鋼2 180

硅鋼片7 500

鎳鐵合金60 000

坡莫合金115 000

§2—2 電流的磁場(chǎng)

一、通電直導(dǎo)線的磁場(chǎng)

磁鐵周圍有磁場(chǎng)，通電直導(dǎo)線的周圍也有磁場(chǎng)。例如，一根直導(dǎo)線垂直穿過水平放置的紙板，在紙板上均勻地撒些鐵粉。當(dāng)直導(dǎo)線通電時(shí)，鐵粉以導(dǎo)線為中心形成許多同心圓，如圖2—3所示：鐵粉的分布情況表示磁感應(yīng)線分布情況。若直導(dǎo)線中電流消失，則紙板上的鐵粉又呈均勻分布。從而證明了“動(dòng)電生磁”，即磁場(chǎng)是伴隨電流而存在的，而電流永遠(yuǎn)被磁場(chǎng)所包圍。經(jīng)實(shí)驗(yàn)證明，磁場(chǎng)方向與電流方向有關(guān)。若直導(dǎo)線垂直紙面，電流向著讀者而來，則磁場(chǎng)方向是逆時(shí)針方向；

若直導(dǎo)線上的電流是離開讀者而丟，則磁場(chǎng)方向?yàn)轫槙r(shí)針方向，如圖2—4a

所示：為了討論問題方便起見；

規(guī)定用符號(hào)，分別表示電流或磁感應(yīng)線垂直進(jìn)人和流出紙面的方向。

通電直導(dǎo)線周圍磁場(chǎng)方向與導(dǎo)線中的電流方向之間的關(guān)系可用安培定則(又稱右手螺旋定則)進(jìn)行判定。其具體內(nèi)容是：右手拇指指向電流方向，貼在導(dǎo)線上，其余四指彎曲握住直導(dǎo)線，則彎曲四指的方向就是磁感應(yīng)線的環(huán)繞方向；

如圖2—4b所示。

實(shí)驗(yàn)證明，通電直導(dǎo)線四周的磁感應(yīng)線距直導(dǎo)線越近，磁感應(yīng)線越密，磁感應(yīng)強(qiáng)度越大，反之，磁感應(yīng)線越疏k磁感應(yīng)強(qiáng)度越小。導(dǎo)線中通過電流越大，靠近直導(dǎo)線的磁感應(yīng)線越密集，磁感應(yīng)強(qiáng)度越大；

反之，導(dǎo)線中通過電流越小，靠近直導(dǎo)線的磁感應(yīng)線越稀疏，磁感應(yīng)強(qiáng)度越小。

二、通電螺線管的磁場(chǎng)

已經(jīng)知道通電直導(dǎo)線周圍有磁場(chǎng)存在。若將通電直導(dǎo)線繞成多匝螺線管后，在它的周圍還有磁場(chǎng)存在嗎?為證實(shí)這個(gè)問題。將磁針放在螺線管附近科當(dāng)螺線管不通電時(shí)，磁針沒有偏轉(zhuǎn)。當(dāng)通電時(shí)，磁針發(fā)生偏轉(zhuǎn)。這就說明通電螺線管周圍有磁場(chǎng)存在。對(duì)于一個(gè)確定的螺線管，磁場(chǎng)的強(qiáng)弱與螺線管中所通過的電流大小成正比。

通電螺線管磁場(chǎng)方向，與螺線管中通過的電流方向的關(guān)系，用右手螺旋定則進(jìn)行判定，如圖2—5所示。

右手螺旋定則的內(nèi)容是：用右手握住螺線管，讓彎曲的四指所指的方向與螺線管中流過的電流方向一致，那么拇指所指的那一端就是螺線管的N極。由圖2—5可知，通電螺線管的磁場(chǎng)與條形磁鐵的磁場(chǎng)相似。因此，一個(gè)通電螺線管相當(dāng)于一塊條形磁鐵。

總之，凡是通電的導(dǎo)線，在其周圍必定會(huì)產(chǎn)生磁場(chǎng)，從而說明電流與磁場(chǎng)之間有著不可分割的聯(lián)系。電流產(chǎn)生磁場(chǎng)的這種現(xiàn)象叫做電流的磁效應(yīng)。

想一想：如果將一個(gè)鐵磁性材料插入到線圈中，對(duì)線圈的磁場(chǎng)有什么影響?這一點(diǎn)會(huì)有什冬應(yīng)用?

三、磁場(chǎng)對(duì)載流直導(dǎo)線的作用

通過前面學(xué)習(xí)已經(jīng)知道，兩塊磁鐵之間有力的作用一載流直導(dǎo)線周圍也存在磁場(chǎng)，若將其放入磁場(chǎng)中，兩者之間也會(huì)產(chǎn)生力，現(xiàn)在用如圖2—6所示的實(shí)驗(yàn)來證實(shí)這一問題。

在圖2—6a中，U形磁鐵中水平放置一根直導(dǎo)線，它與磁感應(yīng)線垂直。當(dāng)導(dǎo)線上沒有電流通過時(shí)，導(dǎo)線在磁場(chǎng)里靜止不動(dòng)。當(dāng)導(dǎo)線上有電流通過，且背離讀者而去，則導(dǎo)線因受磁場(chǎng)作用而向左運(yùn)動(dòng)。若改變導(dǎo)線中的電流方向(見圖2—6b)，即電流方向指向讀者，則導(dǎo)線受磁場(chǎng)作用向右運(yùn)動(dòng)。上述實(shí)驗(yàn)說明載流直導(dǎo)線在磁場(chǎng)的作用下而產(chǎn)生運(yùn)動(dòng)。在磁極固定時(shí)，運(yùn)動(dòng)方向與電流方向有關(guān)；

若導(dǎo)線中電流方向不變，只改變磁極方向，則導(dǎo)線的運(yùn)動(dòng)方向也發(fā)生改變。電動(dòng)機(jī)就是利用載流導(dǎo)線在磁場(chǎng)中產(chǎn)生運(yùn)動(dòng)的原理制成的。

載流直導(dǎo)線在磁場(chǎng)作用下產(chǎn)生運(yùn)動(dòng)，而運(yùn)動(dòng)是在力的作用下產(chǎn)生的。載流直導(dǎo)線在磁場(chǎng)中所受到的力稱為電磁作用力，簡稱電磁力，用字母F表示。電磁力既有大小，也有方向。

電磁力方向(即導(dǎo)線運(yùn)動(dòng)方向)、電流方向和磁場(chǎng)方向三者相互垂直。因?yàn)殡姶帕Φ姆较蚺c磁場(chǎng)方向及電流方向有關(guān)。所以，用左手定則(又稱電動(dòng)機(jī)定則)來判定蘭者之間的關(guān)系。

左手定則的內(nèi)容是：伸平左手，使大拇指與其余四指垂直，手心對(duì)著N極，讓磁感應(yīng)線垂直穿過手心，四指的指向代表電流方向，則大拇指所示的方向就是磁場(chǎng)對(duì)載流直導(dǎo)線的作用力方向，如圖2—7所示。

實(shí)驗(yàn)證明，在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，當(dāng)載流直導(dǎo)線與磁場(chǎng)方向垂直時(shí)，磁場(chǎng)對(duì)載流直導(dǎo)線作用力的大小，與導(dǎo)線所處的磁感應(yīng)強(qiáng)度、通過直導(dǎo)線的電流以及導(dǎo)線在磁場(chǎng)中的長度的乘積成正比。即：

式中 ——磁感應(yīng)強(qiáng)度(Wb/)；

——直導(dǎo)線中通過的電流(A)；

——直導(dǎo)線在磁場(chǎng)中的長度(m)；

——直導(dǎo)線受到的電場(chǎng)力(N)。

四、磁場(chǎng)對(duì)通電線圈的作用

由于磁場(chǎng)對(duì)通電導(dǎo)線有作用力，因此，磁場(chǎng)對(duì)通電線圈也有力的作用。在均勻磁場(chǎng)中放置一個(gè)矩形通電線圈abcd，如圖2—8所示。

當(dāng)線圈平面與磁感應(yīng)線平行時(shí)，因?yàn)閍b和dc邊與磁感應(yīng)線平行，不受磁場(chǎng)作用，沒有電磁力，ad和bc邊與磁感應(yīng)線

垂直，受磁場(chǎng)作用而有電磁力。根據(jù)左手定則，ad邊的受力方向是垂直向上，而bc邊的受力方向是垂直向下。因?yàn)?，ad=bc，根據(jù)公式(2—3)，可知，ad和bc邊所受的電磁力大小相等。由于這一對(duì)電磁力大小相等，方向相反，所以構(gòu)成一對(duì)力偶。故線圈在力偶的作用下，圍繞軸線做順時(shí)針旋轉(zhuǎn)。如圖2—8所示是一個(gè)單匝線圈的直流電動(dòng)機(jī)的工作原理圖。

§2—3 電磁感應(yīng)

電和磁是可以互相轉(zhuǎn)化的。在一定條件下，電流能夠產(chǎn)生磁場(chǎng)；

同樣，磁場(chǎng)也能使導(dǎo)線中產(chǎn)生電流。：磁轉(zhuǎn)化為電的現(xiàn)象叫做電磁感應(yīng)。

一、電磁感應(yīng)現(xiàn)象

為了研究電磁感應(yīng)現(xiàn)象，先做兩個(gè)實(shí)驗(yàn)。

實(shí)驗(yàn)一：將直導(dǎo)線AB放在磁場(chǎng)中，它的兩端與檢流計(jì)連接構(gòu)成閉合回路，如圖2—6所示。當(dāng)導(dǎo)線向右移動(dòng)垂直切割磁感應(yīng)線時(shí)，檢流計(jì)指針偏轉(zhuǎn)，如圖2—9a所示，表示導(dǎo)線中有電流產(chǎn)生；

導(dǎo)線向左方垂直移動(dòng)切割磁感應(yīng)線時(shí)，檢流計(jì)指針也發(fā)生偏轉(zhuǎn)，但方向與前面的相反；

如圖2—9b所示。

導(dǎo)體不動(dòng)，沒有切割磁感應(yīng)線時(shí)，檢流計(jì)指針無偏轉(zhuǎn)，說明導(dǎo)線中沒有電流。通過實(shí)驗(yàn)可以看到，導(dǎo)線的移動(dòng)速度越快，檢流計(jì)指針偏轉(zhuǎn)越大，即電流越大。

實(shí)驗(yàn)二：將線圈的兩端與一個(gè)檢流計(jì)連接而構(gòu)成閉合回路，如圖2—10所示。

當(dāng)條形磁鐵插入線圈瞬間，線圈中的磁通量增加，檢流計(jì)指針向右偏轉(zhuǎn)。如圖2—10a所示，說明線圈中磁通發(fā)生變化，線圈中有電流出現(xiàn)。若把條形磁鐵從線圈中拔出，在拔出瞬間，檢流計(jì)指針向相反方向偏轉(zhuǎn)，說明線圈中磁通也發(fā)生變化，線圈中也有電流出現(xiàn)，如圖2—10b所示。當(dāng)條形磁鐵在線圈中停止運(yùn)動(dòng)時(shí)，檢流計(jì)指針無偏轉(zhuǎn)，線圈中磁通沒有變化，線圈中也沒有電流。如果條形磁鐵插人或拔出的速度越快，即磁通量變化得越快，則檢流計(jì)指針偏轉(zhuǎn)越大，反之，檢流計(jì)指針偏轉(zhuǎn)越小。

上述兩個(gè)實(shí)驗(yàn)說明，無論是直導(dǎo)線在磁場(chǎng)中作切割磁感應(yīng)線運(yùn)動(dòng)，還是磁鐵對(duì)線圈作相對(duì)運(yùn)動(dòng)，都是由于運(yùn)動(dòng)使得穿過(直導(dǎo)線或線圈組成的)閉合回路中的磁通量發(fā)生了改變，因而在直導(dǎo)線或線圈中產(chǎn)生電動(dòng)勢(shì)。若直導(dǎo)線或線圈構(gòu)成回路，則直導(dǎo)線或線圈中將有電流出現(xiàn)?；芈分写磐康淖兓菍?dǎo)致直導(dǎo)線或線圈中產(chǎn)生電動(dòng)勢(shì)的根本原因，即“動(dòng)磁生電”。磁通量的變化越大，產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)越大。

因磁通變化而在直導(dǎo)線或線圈中產(chǎn)生電動(dòng)勢(shì)的現(xiàn)象，叫做電磁感應(yīng)。由電磁感應(yīng)產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)叫做感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)。由感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)在閉合電路形成的電流，叫做感應(yīng)電流。

二、法拉第定律

從如圖2—10所示的實(shí)驗(yàn)中可知，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小，取決于條形磁鐵插入或拔出的快慢，即取決于磁通變化的快慢。磁通變化越快，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)就越大；

反之就越小。磁通變化的快慢，用磁通變化率來表示。例如，有一單匝線圈，在時(shí)刻穿過線圈的磁通為，在此后的某二時(shí)刻，穿過線圈的磁通為，那么在這段時(shí)間內(nèi)，穿過線圈的磁通變化量為：

因此，單位時(shí)間內(nèi)的磁通變化量，即磁通變化率是：

在單匝線圈中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小是：

式中的絕對(duì)值符號(hào)，表示只考慮感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小，不考慮方向。

對(duì)手多匝線圈來說，因?yàn)橥ㄟ^各匝線圈的磁通變化率是相同的，所以每匝線圈感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)大小相等。因此，多匝線圈感應(yīng)電

動(dòng)勢(shì)是單匝線圈感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的N倍，即：

式中 ——在時(shí)間內(nèi)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的平均值(V)；

——線圈匝數(shù)；

/——磁通變化率；

——線圈中磁通變化量 (Wb)；

——磁通變化所用的時(shí)間(s)。

公式(2—5)說明，當(dāng)穿過線圈的磁通發(fā)生變化時(shí)，線圈兩端的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小只與磁通變化率成正比。這就是法拉第定律。

想一想：上述規(guī)律可以用幾件簡單的元件、儀表進(jìn)行驗(yàn)證。

三、楞次定律

法拉第電磁感應(yīng)定律，只解決了感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小取決于磁通變化率，但無法說明感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的方向與磁通量變化之間的關(guān)系。為了找出它們之間的規(guī)律，必須對(duì)前面的實(shí)驗(yàn)再作進(jìn)一步研究。

從圖2—10實(shí)驗(yàn)中可以看到穿過線圈的原磁通的方向是向下的。

如圖2—11a所示，當(dāng)磁鐵插入線圈時(shí)，線圈中的原磁通量增加，產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)。感應(yīng)電流由檢流計(jì)的正端流人。此時(shí)，感應(yīng)電流在線圈中產(chǎn)生一個(gè)新的磁通。根據(jù)安培定則可以判定，新磁通與原磁通的方向相反，也就是說，新磁通阻礙原有磁通增加。

如圖2—1lb所示，當(dāng)磁鐵由線圈中拔出時(shí)，線圈中的原有磁通減少，產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，感應(yīng)電流由檢流計(jì)的負(fù)端流人。此時(shí)，感應(yīng)電流在線圈中產(chǎn)生一個(gè)新的磁通，根據(jù)安培定則判定，新磁通與原有磁通的方向是相同的，也就是說，新磁通阻礙原有磁通的減少。

經(jīng)過上面的討論得出一個(gè)規(guī)律：線圈中磁通變化時(shí)，線圈中產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，其方向是使它形成的感應(yīng)電流產(chǎn)生新磁通來阻礙原有磁通的變化。也就是說，感應(yīng)電流的新磁通總是阻礙原有磁通的變化。這個(gè)規(guī)律被稱為楞次定律。

應(yīng)用楞決定律來判定線圈中產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的方向或感應(yīng)電流的方向，具體方法步驟如下：

1．首先明確原磁通的方向和原磁通的變化(增加或減少)的情況。

2．根據(jù)楞次定律判定感應(yīng)電流產(chǎn)生新磁通的方向。

3．根據(jù)新磁通的方向，應(yīng)用安培定則(右手螺旋定則)判定出感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)或感應(yīng)電流的方向。

例如，在圖2—11中，線圈固定不動(dòng)，條形磁鐵向下、向上運(yùn)動(dòng)時(shí)，判斷線圈a、b兩端感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的方向。

當(dāng)磁鐵向下運(yùn)動(dòng)時(shí)，原磁通西增加，且方向向下，由楞次定律可知新磁通西7的方向向上。根據(jù)安培定則可判斷出，大拇指的指向是新磁通的方向，其余四指的指向就是感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的方向，即由b到a，如圖2—11a所示。

當(dāng)磁鐵向上運(yùn)動(dòng)時(shí)，原磁通減少，且方向向下，由楞次定律可知新磁通的方向向下，阻礙原磁通的減少，根據(jù)安培定則可判斷出，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的方向是由a到b，如圖2—11b所示。

對(duì)于直導(dǎo)線切割磁感應(yīng)線向產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的方向，用右手定則進(jìn)行判定。右手定則內(nèi)容是：伸開右手，使大拇指與其余四指垂直并且與手掌在同一平面內(nèi)，手心對(duì)著磁極的N極，讓磁感應(yīng)線垂直穿過手心，大拇指指向?qū)w的運(yùn)動(dòng)方向，其余四指所指的方向就是感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的方向，如圖2—12所示。右手定則又叫發(fā)電機(jī)定則。

四、電磁感應(yīng)定律

為了使法拉第定律不僅能表示出感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小，同時(shí)也能表示出它的方向。把法拉第定律與楞次定律結(jié)合起來就是電磁感應(yīng)定律。電磁感應(yīng)定律的內(nèi)容是：感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小與磁通變化率成正比，感應(yīng)電流的方向總是阻礙原磁通變化。

§2—4 自感、互感

一、自感

自感是一種電磁感應(yīng)現(xiàn)象；

下面通過實(shí)驗(yàn)說明什么是自感。在圖2—13a中，有兩個(gè)相同的燈泡。合上開關(guān)后，燈泡HL1立刻正常發(fā)光。燈泡HL2慢慢變亮。其原因是在開關(guān)S閉合的瞬間，線圈L中的電流是從無到有，線圈中這個(gè)電流所產(chǎn)生的磁通也隨之增加，于是在線圈中產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)。根據(jù)楞次定律，由感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)所形成的感應(yīng)電流產(chǎn)生的新磁通，要阻礙原磁通的增加；

感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的方向與線圈中原來電流的方向相反，使電流不能很快地上升，所以燈泡HL2只能慢慢變亮。

在圖2—13b中，當(dāng)開關(guān)S斷開時(shí)，HL燈泡不會(huì)立即熄滅，而是突然一亮然后熄滅。其原因是在開關(guān)S斷開的瞬間，線圈中電流要減小到零，線圈中磁通也隨之減小。由于磁通變化在線圈中產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)。根據(jù)楞次定律；

感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)所形成的感應(yīng)電流產(chǎn)生的新磁通，阻礙原磁通的減少，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)方向與線圈中原來的電流方向一致，阻止電流減少，即感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)維持電感中的電流慢慢減小。所以燈泡HL不會(huì)立刻熄滅。

想一想：為什么燈泡的亮度會(huì)有變化?開卷閉合的時(shí)候，HL中的電流由誰決定?開關(guān)斷開時(shí)，HL中的電流由誰決定?

通過兩個(gè)實(shí)驗(yàn)可以看到，由于線圈自身電流的變化，線圈中也要產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)。把由于線圈自身電流變化而引起的電磁感應(yīng)叫做自感應(yīng)，簡稱自感。由自感現(xiàn)象產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)叫做自感電動(dòng)勢(shì)。

為了表示自感電動(dòng)勢(shì)的大小，引入一個(gè)新的物理量，叫自感系數(shù)。當(dāng)一個(gè)線圈通過變化電流后，單位電流所產(chǎn)生的自感磁通數(shù)，稱為自感系數(shù)，也稱電感量，簡稱電感，用字母L表示。電感是測(cè)量線圈產(chǎn)生自感磁通本領(lǐng)大小的物理量。如果一個(gè)線圈中流過1安電流，能產(chǎn)生1韋的自感磁通，則該線圈的電感就是1亨利，簡稱亨，用字母H表示。在實(shí)際使用中，有時(shí)用亨利單位太大，常采用較小的單位毫亨(mH)、微亨(pH)。它們之間的關(guān)系為：

電感L是線圈的固有參數(shù)，它取決于線圈的幾何尺寸以及線圈中介質(zhì)的磁導(dǎo)率。如果介質(zhì)磁導(dǎo)率恒為常數(shù)，這樣的電感叫線性電感，如空心線圈的電感L為常數(shù)；

反之，則稱為非線性電感，如有鐵心的線圈的電感L不是常數(shù)。

自感在電工技術(shù)中，既有利又有弊。如日光燈是利用鎮(zhèn)流器(鐵心線圈)產(chǎn)生自感電動(dòng)勢(shì)提高電壓來點(diǎn)亮燈管的，同時(shí)也利用它來限制燈管電流。但是，在有較大電感元件的電路被切斷瞬間，電感兩端的自感電動(dòng)勢(shì)很高，在開關(guān)刀口斷開處產(chǎn)生電弧，燒毀刀口，影響設(shè)備的使用壽命；

在電子設(shè)備中，這個(gè)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)極易損壞設(shè)備的元器件，必須采取相應(yīng)措施，予以避免。

二、互感

互感也是一種電磁感應(yīng)現(xiàn)象。圖2—14中有兩個(gè)互相靠近的線圈。當(dāng)原線圈電路的開關(guān)S閉合時(shí)，原線圈中的電流增大，磁通也增加，副線圈中磁通也隨之增加而產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，檢流計(jì)指針偏轉(zhuǎn)，說明副線圈中也有電流。當(dāng)原線圈電路開關(guān)S斷開時(shí)，原線圈中的電流減小，磁通也減小，這個(gè)變化的磁通使副線圈中產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，檢流計(jì)指針向相反方向偏轉(zhuǎn)。

這種由于—個(gè)線圈電流變化，引起另一個(gè)線圈中產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的電磁感應(yīng)現(xiàn)象，叫做互感現(xiàn)象，簡稱互感。由互感產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)稱為互感電動(dòng)勢(shì)。

人們利用互感現(xiàn)象，制成了電工領(lǐng)域中偉大的電器——變壓器。

習(xí)  題

1. 人們把具有__________的特性叫磁性，把具有__________特性的物體叫磁體。

2．每個(gè)磁體都有__________個(gè)磁極，即__________極和__________極。

3．自然界有一些物質(zhì)，如__________，它們受到磁場(chǎng)作用后會(huì)帶有磁性，這種現(xiàn)象叫__________。

4．磁鐵之間存在力的作用，兩個(gè)磁鐵的__________性磁極相互排斥，__________性磁極相互吸引。

5．磁感應(yīng)線是一些__________曲線。在磁體外部磁感應(yīng)線是從__________極出發(fā)到__________極終止；

在磁體內(nèi)部是從__________極出發(fā)到__________極終止。

6．磁通是描述__________的物理量，單位是__________。

7．磁感應(yīng)強(qiáng)度是描述__________的物理量，單位是__________。

8．感應(yīng)電動(dòng)；

勢(shì)是指__________產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì),一般可以用__________判定它的方向。

9．通電直導(dǎo)線感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小與__________、__________和__________有關(guān),線圈的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)大小與__________有關(guān)。

10．電磁鐵是利用____________________原理做成的，發(fā)電機(jī)是利用______________________原理做成的，而電動(dòng)機(jī)是利用____________________原理制成的。

11．工業(yè)應(yīng)用的磁鐵，都是通電線圈使鐵心磁化現(xiàn)象的具體應(yīng)用。試應(yīng)用安培定則判定習(xí)題圖2—1中線圈通電后磁極的極性，或根據(jù)磁極的極性判定電源的極性。

12．應(yīng)用右手定則，判定習(xí)題圖2—2的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)方向、導(dǎo)線運(yùn)動(dòng)方向、磁場(chǎng)方向。

13．根據(jù)楞次定律和安培定則，判定線圈中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)或感應(yīng)電流的方向，見習(xí)題圖2—3。

14．自感是在__________中產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的現(xiàn)象，互感是在__________中產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的現(xiàn)象。

15．說說在日常生活中，應(yīng)用最多的自感是什么?

16．自盛電動(dòng)勢(shì)的威力巨大，你能有什么辦法降低它產(chǎn)生的電壓嗎?

17．設(shè)計(jì)一個(gè)試驗(yàn)，測(cè)一測(cè)一群人中誰的反應(yīng)最快?

第三章 正弦交流電路

本章學(xué)習(xí)要點(diǎn)：

1．明確交流電、正弦交流電的概念及其三要素；

2．了解正弦交流電的表示法；

3．熟悉單相交流電路中R，L，C元件的歐姆定律形式，了解R，L，C電路中三元件兩端電壓、電流的相位關(guān)系特點(diǎn)；

4．掌握三相電路的連接形式及特點(diǎn)；

5．熟悉照明電路的連接要點(diǎn)及常用照明元件的特點(diǎn)。

18世紀(jì)中葉，有個(gè)叫歐拉的瑞士數(shù)學(xué)家。他在前人研究的基礎(chǔ)上，取得了非常多的研究成就，共寫下了886本書籍和論文，其中分析、代數(shù)、數(shù)論占。40％，幾何占18％，物理和力學(xué)占28％，天文學(xué)占11％，彈道學(xué)、航海學(xué)、建筑學(xué)等占3％。在他之后的數(shù)學(xué)家拉格朗日、拉普拉斯，都把歐拉當(dāng)導(dǎo)師。在數(shù)學(xué)中，歐拉首次提出很多現(xiàn)在還在使用的基本概念，如sin，cos，tan，， ()。

歐拉提出的正弦函數(shù)在當(dāng)今的電氣技術(shù)中，有很大的應(yīng)用。因?yàn)楝F(xiàn)在我們這個(gè)世界上，幾乎找不到與正弦方式輸送無關(guān)的電能，幾乎到處都能找到以正弦方式使用的電能。

實(shí)踐證明，使用正弦規(guī)律是最聰明、最科學(xué)的。

§3—1 正弦交流電的產(chǎn)生

一、正弦交流電的特點(diǎn)種

第一章直流電路中所討論的直流電；

其電流(及電壓、電磁勢(shì))的大小和方向是不隨時(shí)間變化的。但是在生產(chǎn)實(shí)際中，除了應(yīng)用直流電外，還廣泛地應(yīng)用交流電。所謂交流電是指電流(及電壓、電動(dòng)勢(shì))的大小和方向隨時(shí)間的變化而變化。交變電流、交變電壓和交變電動(dòng)勢(shì)統(tǒng)稱為交流電。通常將交流電分為正弦交流電和非正弦交流電兩大類。正弦交流電是指其交流量隨時(shí)間按正弦規(guī)律變化。

人們經(jīng)常用圖形表示電流(及電壓、電動(dòng)勢(shì))隨時(shí)間變化的規(guī)律，這種圖形稱為波形圖，如圖3—1所示。

圖中橫坐標(biāo)表示時(shí)間，縱坐標(biāo)表示不同時(shí)刻的交流量(電流、電壓、電動(dòng)勢(shì))值。從如圖3—1b所示的波形圖中可以看到，正弦交流電(如無特別說明都簡稱交流電)的特點(diǎn)是：

1．變化的瞬時(shí)性

正弦交流電的大小和方向時(shí)時(shí)刻刻都在變化。

2. 變化的周期性

正弦交流電每隔一定時(shí)間又作重復(fù)的變化。

3．變化的規(guī)律性

正弦交流電是隨著時(shí)間按正弦規(guī)律變化的。

正弦交流電在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)以及日常生活中應(yīng)用廣泛，是由于它具有便于遠(yuǎn)距離傳輸和分配，交流發(fā)電機(jī)結(jié)構(gòu)簡單、運(yùn)行可靠、維修方便、節(jié)省材料、具有更低的電磁干擾等優(yōu)點(diǎn)。

二、正弦交流電的產(chǎn)生

正弦交流電是由交流發(fā)電機(jī)產(chǎn)生的。如圖3—2a所示是最簡單的交流發(fā)電機(jī)示意圖j它由定子和轉(zhuǎn)子組成。定子有N，S兩個(gè)固定磁極。轉(zhuǎn)子是一個(gè)可以轉(zhuǎn)動(dòng)的鋼質(zhì)圓柱體，其上緊繞著一匝導(dǎo)線。導(dǎo)線兩端分別接到兩個(gè)相互絕緣的銅環(huán)上，銅環(huán)與連接外電路的電刷相接觸。

當(dāng)用原動(dòng)機(jī)(如水輪機(jī)或汽輪機(jī))拖動(dòng)電樞轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，由于運(yùn)動(dòng)導(dǎo)線切割磁感應(yīng)線而在線圈中產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)。為了得到正弦波形的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，應(yīng)采用特定形式的磁極，使磁極與電樞之間的空隙中的磁感應(yīng)強(qiáng)度按下列規(guī)律分布：

第一，磁感應(yīng)線垂直于電樞表面。

第二，磁感應(yīng)強(qiáng)度B在電樞表面按正弦規(guī)律分布。

如圖3—2b所示。在磁極中心位置處的磁感應(yīng)強(qiáng)度最大，用表示；

在磁性分界面處的磁感應(yīng)強(qiáng)度為零。磁感應(yīng)強(qiáng)度等于零的平面叫做中性面，如圖3—2b所示的水平面。如線圈所在位置的平面與中性面成a角，此處電樞表面的磁感應(yīng)強(qiáng)度為：

當(dāng)電樞在磁場(chǎng)中從中性面開始，以勻角速度逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，單匝線圈的a、b邊在磁場(chǎng)內(nèi)切割磁感應(yīng)線產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)。單匝線圈中產(chǎn)生的磁感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為：

如果線圈有N匝，則總的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為：

當(dāng)=90及=270時(shí)，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)具有最大值，即：

式中  ——感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)最大值 (V)；

——線圈的匝數(shù)；

——最大磁感應(yīng)強(qiáng)度(Wb/)；

——線圈的有效長度（m）

——導(dǎo)線運(yùn)動(dòng)速度（m/s）

將公式(3—3)代人公式(3—2)后，得：

因?yàn)殡姌性诖艌?chǎng)中以角速度作勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，在任意時(shí)刻線圈平面與中性面的夾角等于角速度與時(shí)間的乘積，即：

因此，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的數(shù)學(xué)式又可以寫成：

這樣就把感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)隨角度變化轉(zhuǎn)為隨時(shí)間變化。為今后研究交流電正弦量提供了方便。同理，交流電壓、交流電流可表示為：

§3—2 正弦交流電的三要素

一、周期、頻率、角頻率

由如圖3—1所示中的正弦交流電流波形圖可以看出，它從零開始隨時(shí)間延長而增至最大值，然后逐漸減到零；

以后由零開始反向增至最大值，然后再回到零。這樣，交流電流就變化一次。交流電就按照這樣的規(guī)律做周而復(fù)始的變化，變化一次叫做一周。交流電變化一周所需要的時(shí)間叫做周期，用字母T表示，單位是秒(s)，較小的單位有毫秒(ms)和微秒()。它們之間的關(guān)系為：

周期的長短表示交流電變化的快慢l周期越小，說明交流電變化一周所需的時(shí)間越短，交流電的變化越快；

反之，交流電的變化越慢。

頻率是指在一秒鐘內(nèi)交流電變化的次數(shù)，用字母表示，單位為赫茲；

簡稱赫，用Hz表示。當(dāng)頻率很高時(shí)，可以使用千赫(kHz)、一兆赫(MHz)、吉赫(GHz)：等。它們之間的關(guān)系為：

頻率和周期一樣，是反映交流電變化快慢的物理量。它們之間的關(guān)系為：

   

我國農(nóng)業(yè)生產(chǎn)及日常生活中使用的交流電標(biāo)準(zhǔn)頻率為50Hz。通常把50Hz，的交流電稱為工頻交流電。

交流電變化的快慢除了用周期和頻率表示外，還可以用角頻率表示。所謂角頻率就是交流電每秒鐘變化的角度，用字母表示，單位是rad/s(弧度/秒)。

周期、頻率和角頻率的關(guān)系是：

二、瞬時(shí)值、最大值、有效值

正弦交流電(簡稱交流電)的電動(dòng)勢(shì)、電壓、電流，在任袁

瞬間的數(shù)值叫交流電的瞬時(shí)值，用小寫字母，，表示。

瞬時(shí)值中最大的值稱為最大值。最大值也稱為振幅或峰值。在波形圖生，曲線的最高點(diǎn)對(duì)應(yīng)的縱軸值，即表示最大值。用，，分別表示電動(dòng)勢(shì)、電壓、電流的最太值。它們之間的關(guān)系為：

由公式(3—9)可知，交流電的大小和方向是隨時(shí)間變化的，瞬時(shí)值在零值與最大值之間變化，沒有固定的數(shù)值。因此，不能隨意用一個(gè)瞬時(shí)值來反映交流電的做功能力。如果選用最大值，就夸大了交流電的做功能力，因?yàn)榻涣麟娫诮^大部分時(shí)間內(nèi)都比最大值要小。這就需要選用一個(gè)數(shù)值，能等效地反映交流電做功的能力。為此，引人了交流電的有效值這一概念。

正弦交流電的有效值是這樣定義的：如果一個(gè)交流電通過一個(gè)電阻，在一個(gè)周期內(nèi)所產(chǎn)生的熱量，和某一直流電流在相同時(shí)間內(nèi)通過同一電阻產(chǎn)生的熱量相等，那么，這個(gè)直流電的電流值就稱為交流電的有效值。正弦交流電的電動(dòng)勢(shì)。電壓、電流的有效值分別用字母，，表示。通常所說的交流電的電動(dòng)勢(shì)、電壓、電流的大小都是指它的有效值，交流電氣設(shè)備銘牌上標(biāo)注的額定值、交流電儀表所指示的數(shù)值也都是有效值。今后在談到交流電的數(shù)值時(shí)，如無特殊注明，都是指有效值。

理論計(jì)算和實(shí)驗(yàn)測(cè)試都可以證明，它們之間的關(guān)系為：

三、相位、初相和相位差

在如圖3—3所示中，兩個(gè)相同的線圈固定在同一個(gè)旋轉(zhuǎn)軸上，它們相互垂直，以角速度叫逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)。在AX和BY線圈中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)分別為和，如圖3—4所示。

當(dāng)t=0時(shí)，AX線圈平面與中性面之間的夾角=0，BY

線圈平面與中性面之間的夾角=90。在任意時(shí)刻兩個(gè)線圈的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)分別為：

公式中，和是表示交流電變化進(jìn)程的一個(gè)角度，稱為交流電的相位或相角，它決定了交流電在某一瞬時(shí)所處的狀態(tài)。=0時(shí)的相位叫初相位或初相。它是交流電在計(jì)時(shí)起始時(shí)刻的電角度，反映了交流電的初始值。例如，AX，BY線圈的初相分別是=0，=90。在=0時(shí)，兩個(gè)線圈的電動(dòng)勢(shì)分別為=0，。兩個(gè)頻率相同的交流電的相位之差叫相位差。令上述的初相位=0，的初相位=90，則兩個(gè)電動(dòng)勢(shì)的相位差為：

可見，相位差就是兩個(gè)電動(dòng)勢(shì)的初相差。

從如圖3—5所示可以看到，初相分別為和的頻率相同的兩個(gè)電動(dòng)勢(shì)的同向最大值，不能在同一時(shí)刻出現(xiàn)。就是說比超前角度達(dá)到最大值，或者說比滯后角度達(dá)到最大值。

綜上所述，一個(gè)交流電變化的快慢用頻率表示；

其變化的幅度，用最大值表示；

其變化的起點(diǎn)用初相表示。

如果交流電的頻率、最大值、初相確定后，就可以準(zhǔn)確確定交流電隨時(shí)間變化的情況。因此，頻率、最大值和初相稱為交流電的三要素。

例題1 已知兩正弦電=1OOsin(10060)V，=65sin(10030) V，求各電動(dòng)勢(shì)的最大值、頻率、周期、相位、初相及相位差。

解：

（1）振幅

（2）頻率

（3）周期

（4）相位

（5）初相

（6）相位差

§3—3 正弦交流電的表示法

正弦交流電的表示方法有三角函數(shù)式法和正弦曲線法兩種。它們能真實(shí)地反映正弦交流電的瞬時(shí)值隨時(shí)間的變化規(guī)律，同時(shí)也能完整地反映出交流電的三要素。

一、三角函數(shù)式法

正弦交流電的電動(dòng)勢(shì)、電壓、電流的三角函數(shù)式為：

若知道了交流電的頻率、最大值和初相，就能寫出三角函數(shù)式，用它可以求出任一時(shí)刻的瞬時(shí)值。

例題2 已知正弦交流電的頻率=50 Hz，最大值=310 V，初相=。求=1/300 S時(shí)的電壓瞬時(shí)值。

解：

電壓的三角函數(shù)標(biāo)準(zhǔn)式為：

則其電壓瞬時(shí)值表達(dá)式為：

將t=0.01 s代人上式

二、正弦曲線法-波形法

正弦曲線法就是利用三角函數(shù)式相對(duì)應(yīng)的正弦曲線，來表示正弦交流電的方法。

在如圖3—6所示中，橫坐標(biāo)表示時(shí)間或者角度，縱坐標(biāo)表示隨時(shí)間變化的電動(dòng)勢(shì)瞬時(shí)值。圖中正弦曲線反映出正弦交流電的初相=0。最大值，周期T以及任一時(shí)刻的電動(dòng)勢(shì)瞬時(shí)值。這種圖也叫做波形圖。

§3—4 單相交流電路

在直流電路中，電路的參數(shù)只有電阻R。而在交流電路中，電路的參數(shù)除了電阻R以外，還有電感L和電容C。它們不僅對(duì)電流有影響，而且還影響了電壓與電流的相位關(guān)系。因此，研究交流電路時(shí)，在確定電路中數(shù)量關(guān)系的同時(shí)，必須考慮電流與電壓的相位關(guān)系，這是交流電路與直流電路的主要區(qū)別。本節(jié)只簡單介紹純電阻、純電感、純電容電路。

一、純電阻電路

純電阻電路是只有電阻而沒有電感、電容的交流電路。如白熾燈、電烙鐵、電阻爐組成的交流電路都可以近似看成是純電阻電路，如圖3—7所示。在這種電路中對(duì)電流起阻礙作用的主要是負(fù)載電阻。

加在電阻兩端的正弦交流電壓為，在電路中產(chǎn)生了交流電流，在純電阻電路中，龜壓和電流瞬時(shí)值之間的關(guān)系，符合歐姆定律，即：

由于電阻值不隨時(shí)間變化，則電流與電壓的變化是一致的。就是說，電壓為最大值時(shí)，電流也同時(shí)達(dá)到最大值；

電壓變化到零時(shí)，電流也變化到零。如圖3—8所示。純電阻電路中，電流與電壓的這種關(guān)系稱為“同相”。

通過電阻的電流有效值為：

公式3—14是純電阻電路的有效值。在純電阻電路中，電流通過電阻所做的功與直流電路的計(jì)算方法相同，即：

二、純電感電路

純電感電路是只有電感而沒有電阻和電容的電路。如由電匪很小的電感線圈組成的交流電路，都可近似看成是純電感電路，如圖3—9所示。

在如圖3—9所示的純電感電路中；

如果線圈兩端加上正弦交流電壓，則通過線圈的電流也要按正弦規(guī)律變化。由于線圈中電流發(fā)生變化，在線圈中就產(chǎn)生自感電動(dòng)勢(shì)，它必然阻礙線圈電流變化。經(jīng)過理論分析證明，由于線圈中自感電動(dòng)勢(shì)的存在，使電流達(dá)到最大值的時(shí)間，要比電壓滯后90，即四分之一周期。也就是說，在純電感電路中，雖然電壓和電流都按正弦規(guī)律變化，但兩者不是同相的，如圖3—10所示，正弦電流比線圈兩端正弦電壓滯后90，或者說，電壓超前電流90。

理論證明，純電感電路中線圈端電壓的有效值，與線圈通過電流的有效值之間的關(guān)系是：

是電感線圈對(duì)角頻率為叫的交流電所呈現(xiàn)的阻力，稱為感抗，用表示，即：

式中 ——感抗()；

——頻率(Hz)；

——電感(H)。

感抗是用來表示電感線圈對(duì)交流電阻礙作用的物理量。感抗的大小，取決于通過線圈電流的頻率和線圈的電感量。對(duì)于具有某一電感量的線圈而言，頻率越高，感抗越大，通過的電流越??；

反之，感抗越小，通過的電流越大。收音機(jī)中的高頻扼流圈不讓高頻電流通過，只讓低頻電流通過，就是這個(gè)道理。在直流電路中，由于頻率為零，故線圈的感抗也為零，線圈的電阻很小，可以把線圈看成是短路的。

例題3有一電感為0.1 mH的線圈，分別接在電壓=0.1 V，頻率為=1 000 Hz，=1 MHz的兩個(gè)交流電源上。求兩種情況下通過線圈的電流。

解：

當(dāng)=1 000 Hz時(shí)，感抗為：

當(dāng)=1 MHz時(shí)，感抗為：

結(jié)論：同一個(gè)電源電壓、同一個(gè)電感，交流電頻率差1 000倍，差1 000倍，電流差1 000倍!

三、純電容電路

電容器是由兩個(gè)金屬板中間隔著不同的介質(zhì)(云母、絕緣紙等)組成的。它是存放電荷的容器。電容器中的兩個(gè)金屬板叫電

容器兩個(gè)極板。如果把電容器的兩個(gè)極板分別與直流電路兩端連接，如圖3—11所示，則兩極板間有電壓，在極板間建立了電場(chǎng)。在電場(chǎng)力作用下，驅(qū)使自由電子運(yùn)動(dòng)，使兩個(gè)極板分別帶上數(shù)量相等符號(hào)相反的電荷。與電源正極相連的極板帶正電荷，與電源負(fù)極相連的極板帶負(fù)電荷。實(shí)驗(yàn)證明，極板上存有電荷越多，則極板間的電壓越高，二者成正比。因此，將電容器的電量與極板間電壓的比值叫做電容器的電容量，簡稱電容，用字母表示，即：

式中  ——下任意極板上的電量 (C)；

——兩極板間的電壓(V)；

——電容量(F)

當(dāng)電容器極板間電壓為l伏，極板上電量為1庫侖，則電容器的電容量為1法拉，簡稱法，用字母F表示。在實(shí)際應(yīng)用中，由于法拉單位過大，所以經(jīng)常使用微法()和皮法()為電容的單位，它們之間的關(guān)系為：

常用的電容器符號(hào)如圖3—12所示。

電容器在電工和電子技術(shù)中應(yīng)用廣泛。如在電力系統(tǒng)中用它改善系統(tǒng)的功率因數(shù)，在電子技術(shù)中用它進(jìn)行濾波、耦合、隔直、旁路、選頻等。在這里只簡單介紹電容在交流電路的作用。

純電容電路是只有電容而沒有電阻、電感的電路。如電介質(zhì)損耗很小，絕緣電阻很大的電容器組成的交流電路?？山瓶闯杉冸娙蓦娐?。

在如圖3—13所示的純電容電路中，電容器接上交流電源。在電壓升高的過程中，電容器充電，在電壓降低的過程中，電容器放電。由于電容器端電壓按正弦規(guī)律變化，致使電容器不斷地進(jìn)行充電、放電。于是在電路中形成按正弦規(guī)律變化的電流。理論分析證明：電路中電流達(dá)到同方向最大值的時(shí)間，比電容器的端電壓超前90，即提前四分之一周期。也就是說在純電容電路中，雖然電流與電壓都按正弦規(guī)律變化；

但兩者的相位不同，如圖3—14所示，純電容電路中的電流超前電壓90。

理論證明：在純電容電路中，電容兩端電壓的有效值與電路電流有效值之間的關(guān)系是：

1/是電容對(duì)角頻率為的交流電所呈現(xiàn)的阻力，稱為容抗，用表示，即：

容抗是用來表示電容器對(duì)電流阻礙作用大小的一個(gè)物理量，單位是歐，用表示。容抗的大小與頻率及電容量成反比。當(dāng)電容器的容量一定時(shí)，頻率越高，容抗越小，電流越大；

反之，頻率越低，容抗越大電流越小。在直流電路中，由于電流電頻率為零，因此，容抗為無限大。這表明，電容器在直流電路中相當(dāng)于開路。但在交流電路中，隨著電流頻率的增加，容抗逐漸減小。因此，電容器在交流電路中相當(dāng)于通路。這就是電容器隔斷直流，通過交流的原理。

例題4 有一個(gè)電容器的電容C=0.159，試求它在頻率為50 Hz和1 MHz時(shí)的容抗。如果電源電壓為100 V，求在頻率為50 Hz和1 MHz時(shí)的電流。

解：

當(dāng)=50 Hz時(shí)

當(dāng)=1 MHz時(shí)

§3—5 三相交流電路

在單相交流電路的電源電路上有兩根輸出線，而且電源只有—個(gè)交變電動(dòng)勢(shì)。如果在交流電路中三個(gè)電動(dòng)勢(shì)同時(shí)作用，每個(gè)電動(dòng)勢(shì)大小相等，頻率相同，但初相不同，則稱這種電路為三相制交流電路。其中，每個(gè)電路稱為三相制電路的一相。

三相制電路應(yīng)用廣泛，其電源是三相發(fā)電機(jī)。和單相交流電相比；

三相交流電具有以下優(yōu)點(diǎn)：

1．三相發(fā)電機(jī)比尺寸相同的單相發(fā)電機(jī)輸出的功率大。

2．三相發(fā)電機(jī)的結(jié)構(gòu)和制造與單相發(fā)電機(jī)相比，并不復(fù)雜，使用方便，維修簡單，運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)振動(dòng)也很小。

3. 在條件相同、輸送功率相同的情況下，三相輸電線比單相輸電線可節(jié)約25％左右的線材。

一、三相電動(dòng)勢(shì)的產(chǎn)生

三相交流電是由三相發(fā)電機(jī)產(chǎn)生的，如圖3—15所示是三相發(fā)電機(jī)的結(jié)構(gòu)示意圖。它由定子和轉(zhuǎn)子組成。在定子上嵌入三個(gè)繞組，每個(gè)繞組叫一相，合稱三相繞組。繞組的一端分別用U1，V1，W1表示，叫做繞組的始端，另一端分別用U2，V2，W2表示，叫繞組的末端。三相繞組始端或末端之間的空間角為120。轉(zhuǎn)子為電磁鐵，磁感應(yīng)強(qiáng)度沿轉(zhuǎn)子表面按正弦規(guī)律分布。

當(dāng)轉(zhuǎn)子以勻角速度逆時(shí)針方向旋轉(zhuǎn)時(shí)，在三相繞組中分別感應(yīng)出振幅相等，頻率相同，相位互差120的三個(gè)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，這三相電動(dòng)勢(shì)稱為對(duì)稱三相電動(dòng)勢(shì)。三個(gè)繞組中的電動(dòng)勢(shì)分別為：

顯而易見，相繞組的比相繞組的落后120，相繞組的比V相繞組的落后120。

  

如圖3—16所示是三相電動(dòng)勢(shì)波形圖。由圖可見三相電動(dòng)勢(shì)的最大值。角頻率相等，相位差120。電動(dòng)勢(shì)的方向是從末端指向始端，即U2到U1，V2到V1，W2到W1。

在實(shí)際工作中經(jīng)常提到三相交流電的相序問題，所謂相序就是指三相電動(dòng)勢(shì)達(dá)到同向最大值的先后順序。在圖中，最先達(dá)到最大值的是，其次是，最后是；

它們的相序是U一V一W，該相序稱為正相序，反之是負(fù)序或逆序，即W—V一U。通常三相對(duì)稱電動(dòng)勢(shì)的相序都是指正相序，用黃、綠、紅三種顏色分別表示U，V，W三相。

二、三相電源繞組的聯(lián)結(jié)

三相發(fā)電機(jī)的每相繞組都是獨(dú)立的電源，均可以采用如圖3—17所示的方式向負(fù)載供電。這是三個(gè)獨(dú)立的單相電路，構(gòu)成三相六線制，有六根輸電線，既不經(jīng)濟(jì)又沒有實(shí)用價(jià)值。在現(xiàn)代供電系統(tǒng)中，發(fā)電機(jī)三相繞組通常用星形聯(lián)結(jié)或三角形聯(lián)結(jié)兩種方式。但是，發(fā)電機(jī)繞組一般不采用三角形接法而采用星形接法。因此，這里只介紹星形接法。

將發(fā)電機(jī)三相繞組的末端U2，V2，W2連在一起，成為一個(gè)公共點(diǎn)，再將三相繞組的始端U1，V1，W1引出，接負(fù)載的三根輸電線。這種接法稱為星形接法或Y形接法，如圖3—18所示。公共點(diǎn)稱作電源中點(diǎn)，用字母N表示。從始端引出的三根輸電線叫做相線或端線，俗稱火線。從電源中點(diǎn)N引出的線叫做中線。中線通常與大地相連接，因此，把接地的中點(diǎn)叫零點(diǎn)，把接地的中線叫零線。

如果從電源引出四根導(dǎo)線，這種供電方式叫星接三相四線制；

如果不從電源中點(diǎn)引出中線，這種供電方式叫星接三相三線制。

電源相線與中線之間的電壓叫做相電壓，在如圖3—18所示中用，，表示，電壓方向是由始端指向中點(diǎn)。

電源相線之間的電壓叫做線電壓，分別用，， 表示。電壓的正方向分別是從端點(diǎn)U1到V1，V1到W1，W1到U1。

三相對(duì)稱電源的相電壓相等，線電壓也相等，則相電壓與線電壓之間的關(guān)系為：

公式(3一21)表明三相對(duì)稱電源星形聯(lián)結(jié)時(shí)，線電壓的有效值等于相電壓有效值的1.7倍。

三、三相交流電路負(fù)載的聯(lián)結(jié)

在三相交流電路中，負(fù)載由三部分組成，其中，每二部分稱為一相負(fù)載。如果各相負(fù)載相同，則叫做對(duì)稱三相負(fù)載；

如果各相負(fù)載不同，則叫做不對(duì)稱三相負(fù)載。例如，三相電動(dòng)機(jī)是對(duì)稱三相負(fù)載，日常照明電路是不對(duì)稱三相負(fù)載。根據(jù)實(shí)際需要，三相負(fù)載有兩種連接方式，星形(Y形)聯(lián)結(jié)和三角形(形)聯(lián)結(jié)。

1．負(fù)載的星形聯(lián)結(jié)

設(shè)有三組負(fù)載，，，若將每組負(fù)載的一端分別接在電源三根相線上，另一端都接在電源的中線上，如圖3—19，所示，這種連接方式叫做三相負(fù)載的星形聯(lián)結(jié)。圖中，，為各相負(fù)載的阻抗，N為負(fù)載的中性點(diǎn)：

由圖可見，負(fù)載兩端的電壓稱為相電壓。如果忽略輸電線上的壓降，則負(fù)載的相電壓等于電源的相電壓；

三相負(fù)載的線電壓就是電源的線電壓。負(fù)載相電壓與線電壓間的關(guān)系為：

星接三相負(fù)載接上電源后，就有電流流過相線、負(fù)載和中線。流過相線的電流，，叫做線電流，統(tǒng)一用表示。流過每相負(fù)載的電流，，叫做相電流，統(tǒng)一用表示。流過中線的電流叫做中線電流。

如果圖3—19所示中的三相負(fù)載各不相同(負(fù)載不對(duì)稱)時(shí)，中線電流不為零，應(yīng)當(dāng)采取三相四線制。如果三相負(fù)載相同(負(fù)載對(duì)稱)時(shí)，流過中線的電流等于零，此時(shí)可以省略中線。如圖3—20所示是三相對(duì)稱負(fù)載星形聯(lián)結(jié)的電路圖?？梢娙サ糁芯€后，電源只需三根相線就能完成電能輸送，這就是三相三線制。

三相對(duì)稱負(fù)載呈星形聯(lián)結(jié)時(shí)，線電流等于相電流，即：

在工業(yè)上，三相三線制和三相四線制應(yīng)用廣泛。對(duì)于三相對(duì)稱負(fù)載(如三相異步電動(dòng)機(jī))應(yīng)采用三相三線制，對(duì)于三相不列稱的負(fù)載，如圖3—21所示的照明線路，應(yīng)采用三相四線制。

值得注意的是，采用三相四線制時(shí)，中線的作用是使各相的相電壓保持對(duì)稱。因此，在中線上不允許接熔斷器t更不能拆除中線。

想一想：有四根三相四線制的線，哪一根是中線?

答：細(xì)的那一根是。因?yàn)橹芯€的電流小。

2．負(fù)載的三角形聯(lián)結(jié)

設(shè)有三相對(duì)稱負(fù)載，；

，將它們分別接在三相電源兩相線之間，如圖3—22所示，這種連接方式叫做負(fù)載的三角形聯(lián)結(jié)。

負(fù)載呈三角形聯(lián)結(jié)時(shí)，負(fù)載的相電壓就是電源的線電壓，即：

當(dāng)對(duì)稱負(fù)載呈三角形聯(lián)結(jié)時(shí)，電源線上的線電流有效值與負(fù)載上相電流有效值有如下的關(guān)系：

分析了三相負(fù)載的兩種聯(lián)結(jié)方式后，可以知道，負(fù)載呈三角形聯(lián)結(jié)時(shí)的相電壓是其呈星形聯(lián)結(jié)時(shí)的相電壓的1.7倍。因此，當(dāng)三相負(fù)載接到電源時(shí)，究竟是采用星形連接還是三角形聯(lián)結(jié)，應(yīng)根據(jù)三相負(fù)載的額定電壓而定。

§3—6 常用電氣照明電路

在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)及日常生活中使用廣泛的照明燈具，有白熾燈、節(jié)能燈、日光燈、碘鎢燈、高壓汞燈和高壓鈉燈等。本節(jié)只簡單介紹白熾燈、節(jié)能燈和日光燈等照明電路。

一、白熾燈照明電路

白熾燈一般是真空玻璃泡內(nèi)包含燈絲的結(jié)構(gòu)，因此白熾燈有時(shí)也稱為燈泡。白熾燈要通過燈口與電路相接。歷史上曾經(jīng)有兩種燈口形式：螺口式和卡口式。相對(duì)應(yīng)的燈泡也有兩種接口形式：螺口式和卡口式。由于卡口式的安全缺陷，國家標(biāo)準(zhǔn)中已經(jīng)禁止生產(chǎn)和使用卡口式燈具。螺口式燈具如圖3—23所示。燈絲是由高熔點(diǎn)鎢絲繞制的。當(dāng)燈絲流過電流時(shí)，根據(jù)電流熱效應(yīng)，使其發(fā)熱到白熾程度而發(fā)光。

如圖3—24所示是白熾燈照明電路。由圖可知，只要將白熾燈和開關(guān)串接后再并接到電源上，就組成了照明電路。

應(yīng)當(dāng)指出，白熾燈安裝時(shí)要注意下列事項(xiàng)：

1．應(yīng)檢查燈泡額定電壓與供電電壓是否一致。否則，燈泡不能正常工作。

2．安裝螺口燈泡時(shí)，必須將火線經(jīng)開關(guān)接到螺口燈頭底座的中心接線端上，以防觸電。

3．白熾燈與開關(guān)串接后再并接到電源上，火線應(yīng)當(dāng)進(jìn)入開關(guān)，既能控制燈，又能保證安全。

4．白熾燈的安裝應(yīng)遠(yuǎn)離易燃易爆物質(zhì)。

在安裝白熾燈時(shí)，通常使用驗(yàn)電筆來判定電源火線。驗(yàn)電筆的構(gòu)造如圖3—25所示。驗(yàn)電時(shí)手要接觸筆尾的金屬體，筆尖接觸電線或與之相連的插座、導(dǎo)體等，如圖3—26所示。當(dāng)筆中的氖管發(fā)光時(shí)，筆尖接觸的就是火線。

二、節(jié)能燈照明電路

節(jié)能燈作為一種新型燈具，經(jīng)過近十年的發(fā)展，已經(jīng)形成了相當(dāng)?shù)漠a(chǎn)業(yè)規(guī)模，據(jù)有關(guān)部門統(tǒng)計(jì)，原來白熾燈應(yīng)用空間的60％已經(jīng)被節(jié)能燈具占有。之所以形成這種局面，是由于節(jié)能燈使用壽命長、耗電低的特性，一只5 W的節(jié)能燈可以達(dá)到25 W的白熾燈的照度，其平均使用壽命是白熾燈使用壽命的8倍。

節(jié)能燈的接口部分與白熾燈標(biāo)準(zhǔn)相同，可以互換使用。

節(jié)能燈的結(jié)構(gòu)和工作原理與白熾燈有很大的不同。白熾燈是一種簡單的電加熱高溫致光原理，而節(jié)能燈是借助電子技術(shù)，產(chǎn)生高頻高壓，進(jìn)而使特種氣體啟輝發(fā)光。結(jié)構(gòu)、原理的不同，導(dǎo)致性能的差異，也導(dǎo)致價(jià)格的不同，所以節(jié)能燈要貴一些。

節(jié)能燈與白熾燈安裝注意事項(xiàng)一樣，特殊提示一點(diǎn)，盡管節(jié)能燈有快速啟輝的特點(diǎn)，但節(jié)能燈不適合在頻繁開關(guān)的場(chǎng)合使用，否則會(huì)影響其使用壽命。在有調(diào)光要求的場(chǎng)合使用節(jié)能燈，會(huì)導(dǎo)致調(diào)光的不連續(xù)。

三、日光燈照明電路

日光燈照明電路由目光燈管、鎮(zhèn)流器、．啟輝器和燈腳架組成。如圖3—27所示是日光燈電路。

日光燈管是一抽成真空后再充入少量氬氣的玻璃管，在管子兩端各裝有一個(gè)通電時(shí)發(fā)射大量電子的燈絲。管內(nèi)壁涂有熒光粉，管內(nèi)還放有微量水銀。

鎮(zhèn)流器是一個(gè)鐵心線圈。它有兩個(gè)作用，一是產(chǎn)生較高的電壓來點(diǎn)燃燈管，二是目光燈管點(diǎn)燃后用它來限制燈管電流。

啟輝器的結(jié)構(gòu)如圖3—28所示，充有氖氣的玻璃泡中封裝有動(dòng)觸片與靜觸片，其中動(dòng)觸片是雙金屬片，受熱時(shí)伸展與靜觸片相接觸，冷卻后恢復(fù)原狀又與靜觸片分離。在動(dòng)、靜觸片的引出端上并接一個(gè)容量較小的紙介質(zhì)電容器。玻璃泡和電容器被封裝在一個(gè)圓柱形的鋁殼中。

日光燈不工作時(shí)，燈管的燈絲、鎮(zhèn)流器、啟輝器和開關(guān)是串聯(lián)在一起的，如圖3—27所示。當(dāng)合上開關(guān)S后，220 V交流電壓全部加在啟輝器的動(dòng)、靜觸片間而使之產(chǎn)生輝光(紅色)放電。放電所產(chǎn)生的熱量使雙金屬片伸展與靜觸片相接觸，則此刻整個(gè)電路構(gòu)成通路：就在電路被接通的瞬間，燈絲因流過電流而發(fā)射大量電子。同時(shí)，動(dòng)靜觸片接觸時(shí)，輝光消失。雙金屬片

因失去熱源恢復(fù)原狀與靜觸片脫離。此時(shí)，鎮(zhèn)流器(鐵心線圈)因突然斷電而產(chǎn)生自感電動(dòng)勢(shì)，其方向與電源電壓方向相同，自感電動(dòng)勢(shì)與電源電動(dòng)勢(shì)一起加在燈管兩端。燈絲附近的電子在高壓下加速運(yùn)動(dòng)，使管內(nèi)的氬氣電離而導(dǎo)電；

進(jìn)而使管內(nèi)水銀變?yōu)檎魵?，水銀蒸氣也因被電離而導(dǎo)電，輻射出紫外線激勵(lì)管內(nèi)壁熒光粉發(fā)光。

習(xí)   題

1．直流電(電壓或電流)的__________和_________都不隨時(shí)間變化，交流電是指電流(或電壓)的__________和__________都隨時(shí)間變化。

2．正弦交流電是指電壓或電流按__________規(guī)律變化的交流電。

3．正弦交流電可以由__________產(chǎn)生。

4．正弦交流電可以用__________、_________和__________三個(gè)量值準(zhǔn)確表示，這三個(gè)量一般被稱作正弦交流電的__________。

5．正弦交流電的頻率廠是指__________，與周期T的關(guān)系是__________。

6．正弦交流電的瞬時(shí)值是指___________________，最大值是指__________，有效值是指__________，最大值是有效值的__________倍。

7．日常生活中所用的動(dòng)力電、照明電都是近似的__________。經(jīng)常提到的220 V指的是__________值是220 V，工頻指的是它的頻率為__________Hz。

8．在比較兩個(gè)同頻率的正弦交流電時(shí)，不僅可以比較其大小，還可以比較其__________，這個(gè)量表示兩個(gè)正弦交流電變化的步調(diào)。

9．當(dāng)正弦交流電流過_只電阻器時(shí)，電阻器兩端的電壓與流過電阻器的電流的相位是__________。

10．當(dāng)正弦交流電流過一只電感器時(shí)，電感器兩端的電壓比流過電感器的電流的相位__________。

11．當(dāng)正弦交流電流過一只電容器時(shí)，電容器兩端的電壓比流過電容器的電流的相位__________。

12．電阻器、電感器、電容器對(duì)電流都有阻礙作用，阻礙作用的大小分別用__________、__________和__________表示。

13. 當(dāng)交流電的頻率增高時(shí)，電阻器的電阻值__________，電感器感抗值__________，電容器的容抗值__________。

14．衡量電容器容量大小的物理量叫__________，簡稱為__________，用__________表示。電容器可以存儲(chǔ)__________，用__________表示。當(dāng)電容器存儲(chǔ)電荷，它的兩端就有電壓U。三者的關(guān)系是__________。

15. 大型電力電容器存有一定數(shù)量的電荷時(shí)，它兩端的__________很高，可能導(dǎo)致人身__________事故，這種電容器保存時(shí)，一般都用導(dǎo)線將__________短路連接，使它充分放電。

16．三相正弦交流電的三相一般用__________、__________和__________標(biāo)志，三相的關(guān)系是有效值__________，頻率__________，相位__________。

17．三相四線是指____________________，相對(duì)應(yīng)的另一種接法是__________。

18．三相負(fù)載的連接方式有__________和__________。

19．三相負(fù)載在星形接時(shí)，=__________，=__________；

三相負(fù)載在三角形接時(shí)，=__________，=__________。

20．畫圖說明哪條線是中線? 它有什么作用?

21．已知一正弦交流電，在O.05 s內(nèi)變化50個(gè)周期(簡稱50周)。求它的周期和頻率。

22．已知工頻電流的頻率為50 Hz，求它的周期和角頻。

23．指出習(xí)題圖3—1中四組負(fù)載的連接種類。

第四章  變壓器與三相異步電動(dòng)機(jī)

本章學(xué)習(xí)要點(diǎn)：

1．熟悉變壓器的用途、結(jié)構(gòu)、電路符號(hào)，了解其工作原理、主要技術(shù)參數(shù)，應(yīng)用中基本的保護(hù)知識(shí)；

2．熟悉三相異步電動(dòng)機(jī)的用途特點(diǎn)、結(jié)構(gòu)關(guān)系。電路符號(hào)，了解其工作原理、主要銘牌參數(shù)、應(yīng)用中基本的保護(hù)知識(shí)；

3．熟悉單相異步電動(dòng)機(jī)的使用特點(diǎn)，了解運(yùn)轉(zhuǎn)原理、應(yīng)用中基本的保護(hù)知識(shí)。

變壓器和交流電動(dòng)機(jī)是比較耐用的電器，但這兩種電器在具體的應(yīng)用環(huán)境中，處于“頂天立地”的特殊地位。前者一般要給所有的設(shè)備供電，后者一般是最終的執(zhí)行設(shè)備。特殊的地位，特殊的作用，往往受到特殊的關(guān)照。一個(gè)變壓器出現(xiàn)問題，可能影響一家工廠的生產(chǎn)，一個(gè)社區(qū)的供電。作為使用者，應(yīng)了解它們的特性，給予它們恰當(dāng)?shù)木S護(hù)，使它們始終處于正常的工作狀態(tài)。

§4—1 變壓器的基本結(jié)構(gòu)和工作原理

變壓器是一種能改變交流電壓而保持交流電頻率不變的靜止的電器設(shè)備。

在電力系統(tǒng)的送變電過程中，變壓器是一種重要的電器設(shè)備。送電時(shí)，通常使用變壓器把發(fā)電機(jī)的端電壓升高。對(duì)于輸送一定功率的電能，電壓越高，電流就越小，輸送導(dǎo)線上的電能損耗越小。由于電流小，則可以選用截面積小的輸電導(dǎo)線，能節(jié)約大量的金屬材料。用電時(shí)，又利用變壓器將輸電導(dǎo)線土的高電壓降低，以保證人身安全和減少用電器絕緣材料的消耗。

通常超高壓輸電線上的電壓可達(dá)500 kV(即50萬伏)。但是，在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和日常生活中需要各種不同等級(jí)的交流電壓。例如，應(yīng)用廣泛的三相異步電動(dòng)機(jī)的額定電壓為380 V或220 V，一般照明電壓為220 1V，機(jī)床局部照明的額定電壓為36 V、24 V或者更低，許多設(shè)備經(jīng)常要求多種電壓供電。所以在實(shí)際工作中，采用各種規(guī)格的變壓器來滿足不同的需要。變壓器除了能改變交變電壓外，還具有改變交流電流(如電流互感器)，變換阻抗(如電子電路中的輸入，輸出變壓器)以及改變相位等作用。所以，變壓器是輸配電、電工測(cè)量和電子技術(shù)等方面不可缺少的電器設(shè)備。

一、變壓器的基本結(jié)構(gòu)

雖然變壓器種類繁多，用途各異，電壓等級(jí)和容量不同，但變壓器的基本結(jié)構(gòu)大致相同。最簡單的變壓器是由一個(gè)閉合的軟磁鐵心和兩個(gè)套在鐵心上又相互絕緣的繞組所構(gòu)成，如圖4—1所示。

繞組又稱線圈，是變壓器的電路部分。與交流電源相接的繞組叫做一次繞組，簡稱一次；

與負(fù)載相接的繞組叫做二次繞組，簡稱二次，如圖4-2所示。

鐵心是變壓器的磁路部分，

用厚度為0.35～0.5 mm時(shí)硅鋼片疊戲。根據(jù)變壓器鐵心構(gòu)造及繞組配置情況，變壓器有芯式和殼式兩種。如圖4—3a所示是單相芯式變壓器，采用口形鐵心。一、二次繞組分別套在鐵心上。如圖4—3b所示是單相殼式變壓器，常用的有山字形（E1）F形、日字形等鐵心，如圖4—4既示。

二、變壓器的工作原理

如圖4—5所示是單相變壓器工作原理示意圖。為了分析問題方便。規(guī)定：凡與一次有關(guān)的各量，在其符號(hào)右下角標(biāo)以“1”，而與二次有關(guān)的各量，在其符號(hào)右下角標(biāo)以“2”。如一、二次電壓：電流、匝數(shù)及電動(dòng)勢(shì)分別用、，、，、，、表示。

當(dāng)變壓器一次接人交流電源以后，在一次繞組中就有交流電流流過，于是在鐵心中產(chǎn)生交變磁通，稱為主磁通。它隨著電源頻率而變化，主磁通集中在鐵心內(nèi)；

極少一部分在繞組外閉合，稱為漏磁通，它一般很小，可忽略不計(jì)。所以L可以認(rèn)為一、二次繞組同時(shí)受主磁通作用。根據(jù)電磁感應(yīng)定律，一、二次繞組都將產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)。如果二次接有負(fù)載構(gòu)成閉合回路，就有感應(yīng)電流產(chǎn)生。變壓器通過一、二次繞組的磁耦合把電源的能量傳送給負(fù)載。

1．變壓器變壓原理

設(shè)一、二次的匝數(shù)分別為和，忽略漏磁通和一、二次直流電阻的影響。由于一、二次繞組同時(shí)受主磁通的作用，在兩個(gè)繞組中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)和的頻率與電源的頻率相同。若主磁通隨時(shí)間的變化率為/，則由電磁感應(yīng)定律可得一、二次繞組的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為：

變壓器一、二次的端電壓與感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)在數(shù)值上是近似相等的，所以在考慮了上面兩個(gè)式子，以及不考慮相位關(guān)系，只考慮它們的大小，則可以得到一、二次電壓有效值之間如下關(guān)系：

式中 ——一次交流電壓的有效值(V)；

——二次交流電壓的有效值 (V)；

——一次繞組的匝數(shù)；

—一二次繞組的匝數(shù)；

——一、二次的電壓比，或稱匝數(shù)比。

公式(4—1)表明變壓器一、二次繞組的電壓比等于它們的匝數(shù)出。當(dāng)>1時(shí)，>，則>，這種變壓器是降壓變壓器；

當(dāng)

例題1 一臺(tái)變壓器的一次繞組接在10 kV的高壓輸電線上，要求二次繞組輸出400 V電壓，如果二次繞組的匝數(shù)為800匝。求變壓器的電壓比和二次繞組的匝數(shù)。

解：

根據(jù)公式(4—1)電壓比為：

則

2．變壓器變換電流原理

任何一種變壓器在變壓過程中只起能量傳遞作用，無論變換后的電壓是升高還是降低，電能都不會(huì)增加，也不能減少。根據(jù)能量守恒定律；

在忽略損耗時(shí)，變壓器輸出的功率應(yīng)與變壓器從電源獲得的功率相等，即：

或

由此則有：

公式(4—2)是變壓器變換電流公式。此式說明變壓器工作時(shí)，一、二次繞組的電流大小與一、二次韻電壓或匝數(shù)成反比，或者為變壓器電壓比的倒數(shù)。實(shí)際上，變壓器在改變電壓的同時(shí)也改變了電流。電流互感器就是根據(jù)這二原理制成的。

例題2 在3 300 V的交流電路中接入一臺(tái)變壓器，若把電壓降至為220 V，已知一次繞組的匝數(shù)是2 100匝，二次繞組接入的負(fù)載為10。求二次繞組的匝數(shù)和一、二次繞組中的電流?

解：

根據(jù)公式(4—1)得出變壓器的電壓比為：

根據(jù)歐姆定律得出二次繞組的電流為：

由公式(4—2)可得出一次繞組中電流為：

三、幾種常見變壓器

1．單相照明變壓器

如圖4—6 所示是一種常見的單相照明變壓器：它由鐵心和兩個(gè)相互絕緣的線圈組成，一般為殼式。這種變壓器的一次額定電壓有220 V和880 V兩種，二次電壓多為36 V。在特殊危險(xiǎn)場(chǎng)合使用時(shí)，二次電壓為24 V或12 V。有的變壓器二次電壓為6 V，專供指示燈用。單相照明變壓器經(jīng)常為工廠內(nèi)部的局部照

明燈具提供安全電壓，以確保人身安全。

2．三相變壓器

在工業(yè)生產(chǎn)中三相變壓器應(yīng)用較為廣泛。所謂三相變壓器實(shí)質(zhì)上是三個(gè)容量相同的單相變壓器組成的。如圖4—7所示是三相變壓器的示意圖。在每個(gè)鐵心柱上都繞著同一相的一次(即高壓)繞組和二次 (即低壓)繞組。

根據(jù)三相電源和負(fù)載的不同情況，

變壓器一、二次繞組都可作Y形或形聯(lián)結(jié)。如圖4—8所示是三相變壓器的標(biāo)準(zhǔn)接線圖。對(duì)于大容量的三相變壓器多采用Y/聯(lián)結(jié)，即高壓繞組為Y形聯(lián)結(jié)，低壓繞組為形聯(lián)結(jié)。這是因?yàn)閅形聯(lián)結(jié)的相電壓是線電壓的1/，有利于線圈絕緣；

而低壓繞組呈形聯(lián)結(jié)，可使導(dǎo)線截面比Y形聯(lián)結(jié)的小。對(duì)于容量不大且需要中線的變壓器，多采用Y/聯(lián)結(jié)，即高壓繞組為Y形聯(lián)結(jié)。表示低壓繞組是Y形聯(lián)結(jié)并接有中線。這種連接可使用戶獲得線電壓和相電壓兩種電壓，特別適用于動(dòng)力和照明混合性質(zhì)的負(fù)載。

3．自耦變壓器

如圖4—9所示是自耦變壓器示意圖。自耦變壓器有一個(gè)環(huán)形鐵心，線圈繞在鐵心上，即只有一個(gè)繞組。一、二次繞組有一部分是公用的，也就是說高壓繞組的一部分兼作低壓繞組。它與一般變壓器一樣，一、二次的電壓比等于一、二次的匝數(shù)比。二次電壓的引出點(diǎn)是一個(gè)能沿著線圈的裸露表面自由滑動(dòng)的電刷觸頭；

改變觸頭的位置，就能得到需要的輸出電壓。

自耦變壓器常用于實(shí)驗(yàn)室和交流異步電動(dòng)機(jī)的降壓啟動(dòng)設(shè)備中，它的最大特點(diǎn)是可以通過“調(diào)壓”來獲得所需要的電壓。

四、變壓器的主要技術(shù)數(shù)據(jù)

變壓器的規(guī)格型號(hào)及其主要技術(shù)數(shù)據(jù)都標(biāo)在它的銘牌上，作為使用變壓器的重要依據(jù)。變壓器的主要技術(shù)數(shù)據(jù)包括：額定電壓、額定電流、額定容量和溫升等。

1．額定電壓

變壓器一次的額定電壓，是指變壓器所用絕緣材料的絕緣強(qiáng)度所規(guī)定的電壓值，二次額定電壓是變壓器空載時(shí)，一次加上額定電壓后，二次兩端的電壓值。兩個(gè)額定電壓分別用，表示。單相變壓器，是指一、二次交流電壓的有效值，三相變壓器，是指一、二次線電壓的有效值。

2．額定電流

指變壓器在允許溫升的條件下，所規(guī)定的一、二次繞組中允許流過的最大電流，變壓器飛二次電流分別用和表示。單相變壓器和是指電流的有效值，三相變壓器是指線電流的有效值。

3．額定容量

表示變壓器工作時(shí)所允許傳遞的最大功率。單相變壓器的額定容量是二次額定電壓和額定電流之積；

三相變壓器的額定容量也是二次額定電壓和額定電流之積(應(yīng)為三相之和)。額定容量用字母S表示，單位是伏安(V·A)。

4．溫升

溫升是指變壓器在額定工作時(shí)；

允許超出周圍環(huán)境溫度的數(shù)值。它取決于變壓器絕緣材料的耐熱等級(jí)，見表4—1。

表4—1    絕緣材料耐熱等級(jí)

絕緣等級(jí)YAEBFHC

最高工作溫度()90105120130155180>180

五、變壓器的使用要點(diǎn)

電工應(yīng)用環(huán)境中的變壓器，一般用于電能的高、低電壓的變換。一臺(tái)變壓器往往為一個(gè)社區(qū)、一個(gè)工廠、一個(gè)車間、一套設(shè)備轉(zhuǎn)換能源。它工作的自然環(huán)境、自身品質(zhì)、所帶負(fù)載的變化、保養(yǎng)的狀況都可能影響其工作。變壓器如出現(xiàn)小事故則影響工作，并可能報(bào)廢設(shè)備。大型變壓器出現(xiàn)事故，嚴(yán)重時(shí)可能發(fā)生爆炸，危及人身安全。

大型專用變壓器都有專人進(jìn)行維護(hù)、監(jiān)管。一般相關(guān)人員只要注意變壓器的外在特征變化，及時(shí)報(bào)告有關(guān)人員，履行告知即可。

正常工作的變壓器，一般都有一些輕微的振動(dòng)聲音，有一定溫升，沒有氣味。一旦振動(dòng)聲音明顯增加，出現(xiàn)怪味、打火等特殊現(xiàn)象時(shí)，就必須及時(shí)報(bào)告并遠(yuǎn)離。

§4—2 三相異步電動(dòng)機(jī)的用途和結(jié)構(gòu)

一、電動(dòng)機(jī)概述

電動(dòng)機(jī)是把電能轉(zhuǎn)換成機(jī)械能，并輸出機(jī)械轉(zhuǎn)矩的動(dòng)力設(shè)備?，F(xiàn)代各種機(jī)械廣泛應(yīng)用電動(dòng)機(jī)來驅(qū)動(dòng)。

一般電動(dòng)機(jī)可分為直流電動(dòng)機(jī)和交流電動(dòng)機(jī)兩大類。交流電動(dòng)機(jī)按使用電源相數(shù)可分為單相電動(dòng)機(jī)和三相電動(dòng)機(jī)兩種，而三相電動(dòng)機(jī)又分同步式和異步式兩種，異步電動(dòng)機(jī)按轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)不同又分成籠式和繞線式兩種。

三相異步電動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)簡單、維修方便、運(yùn)行可靠，與相同容量的其他電動(dòng)機(jī)相比具有質(zhì)量輕、成本低、價(jià)格便宜等優(yōu)點(diǎn)。因此，被廣泛用來做中、小型軋鋼機(jī)、各種機(jī)床以及輕工機(jī)械和鼓風(fēng)機(jī)的拖動(dòng)部分。根據(jù)統(tǒng)計(jì)，國內(nèi)有90％左右的電力拖動(dòng)機(jī)械使用異步電動(dòng)機(jī)，其中，小型異步電動(dòng)機(jī)占70％以上。在電網(wǎng)的總負(fù)載中異步電動(dòng)機(jī)的用電量占60％以上。

二、三相籠式異步電動(dòng)機(jī)的基本結(jié)構(gòu)

三相籠式異步電動(dòng)機(jī)主要是由定子和轉(zhuǎn)子兩部分組成，如圖4—10所示。

三相異步電動(dòng)機(jī)的定子部分包括機(jī)座、定子鐵心和定子繞組。機(jī)座用鑄鐵或鑄鋼制成。它支承著定子鐵心。定子鐵心由互相絕緣的硅鋼片疊制而成，內(nèi)圓有槽孔，定子繞組嵌在槽內(nèi)，如圖4—11所示。

定子繞組是定子的電路部分，由三相對(duì)稱繞組組成。三相繞組的各相彼此獨(dú)立，按互差120的電角度嵌放在定子槽內(nèi)，并與定子鐵心絕緣。定子繞組的首端分別用U1，V1，W1表示，而繞組的末端分別用U2，V2，W2表示。

轉(zhuǎn)子由轉(zhuǎn)子鐵心、轉(zhuǎn)子繞組和轉(zhuǎn)軸等部分組成。轉(zhuǎn)子鐵心是由外圓有槽孔的硅鋼片疊制而成，槽內(nèi)放置銅條(或鑄鋁)。鐵心兩端分別用導(dǎo)電的端環(huán)將槽內(nèi)的銅條連接起來，形成短接回路；

如果去掉轉(zhuǎn)子鐵心，轉(zhuǎn)子的結(jié)構(gòu)與籠子相似，如圖4—12所示。

繞線式異步電動(dòng)機(jī)只是轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)不同，它的轉(zhuǎn)子是由繞組組成的，與定子繞組一樣也是三相的。

§4—3 三相異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)原理

一、演示實(shí)驗(yàn)

為子說明三相異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子是怎樣旋轉(zhuǎn)起來的，先做二個(gè)演示實(shí)驗(yàn)。

如圖4—13所示中有一個(gè)裝有手柄的馬蹄形磁鐵，在磁極中間放置一個(gè)可以自由轉(zhuǎn)動(dòng)的導(dǎo)電的鼠籠轉(zhuǎn)子，轉(zhuǎn)子與磁極之間沒有機(jī)械聯(lián)系。當(dāng)搖動(dòng)手柄使馬蹄形磁鐵旋轉(zhuǎn)時(shí)，就會(huì)看到鼠籠轉(zhuǎn)子跟著磁鐵旋轉(zhuǎn)。手柄搖得越快，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)得越快，若是改變磁鐵的旋轉(zhuǎn)方向，鼠籠轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)方向也跟著改變。

由上述實(shí)驗(yàn)可知，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)的首要條件是要有一個(gè)旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)。

二、定子旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的產(chǎn)生

實(shí)際的籠式異步電動(dòng)機(jī)中，旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)是由定子繞組中的三相交流電產(chǎn)生的。

如果三相異步電動(dòng)機(jī)的定子鐵心中放有三相對(duì)稱繞組U1一U2，V1一V2，W1一W2，并呈星形(Y)聯(lián)結(jié)，接人三相對(duì)稱電源時(shí)，三相對(duì)稱繞組中有電流通過，即：

三相對(duì)稱電流的波形圖如圖4—14所示。規(guī)定交流電正半周時(shí)，電流從繞組首端流人，尾端流出；

負(fù)半周時(shí)，電流從繞組末端流入，首端流出。流人以符號(hào)表示，流出以符號(hào) 表示；

當(dāng)交流電流過三相繞組時(shí)，每相繞組都將產(chǎn)生一個(gè)按正弦規(guī)律變化的磁場(chǎng)，三相繞組的合成磁場(chǎng)隨著時(shí)間的推移而不斷改變方向形成旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)，如圖4—15所示。

當(dāng)=0時(shí)，U相繞組電流=0；

V相繞組電流為負(fù)半周，按規(guī)定電流是從末端V2流入，從首端V1流出；

W相繞組電流為正半周，電流是從繞組首端W1流人，從末端W2流出。根據(jù)右手螺旋定則可以判定，互相電流的合成磁場(chǎng)的N極在正上方，S極在正下方，如圖4—15a所示。

當(dāng)=90時(shí)，為正半周；

電流從繞組首端U1流人，由末端U2流出；

V相和W相電流和都是負(fù)半周，電流分別從繞組末端V2和W2流人，從首端V1和W1流出。三相電流的合成磁場(chǎng)如圖4—15b所示，可以看出合成磁場(chǎng)的軸線沿順時(shí)針方向轉(zhuǎn)了90。此刻，磁場(chǎng)的N極在右方，S極在左方。

當(dāng)=180時(shí)，U相繞組電流=0；

V相繞組電流為正半周，按規(guī)定電流是從首端V1流入，從末端V2流出；

W相繞組電流為負(fù)半周，電流是從繞組末端W2流入，從首端W1流出?？梢耘卸ǎ肯嚯娏鞯暮铣纱艌?chǎng)的N極在正下方，S極在正上方，如圖4—15c所示。三相電流的合成磁場(chǎng)的軸線又沿順時(shí)針方向轉(zhuǎn)了90。

從上面分析可知，當(dāng)異步電動(dòng)機(jī)定子繞組分別通人對(duì)稱三相交流電后，在定子空間能產(chǎn)生一個(gè)隨時(shí)間延續(xù)的旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)。

在如圖4—15所示中，每相定子繞組只有二個(gè)線圈，三相繞組的首端之間空間角相差120。合成磁場(chǎng)有兩個(gè)磁極，也稱一對(duì)磁極。對(duì)一對(duì)磁極來說，在三相交流電流變化一周時(shí)，磁場(chǎng)在空間旋轉(zhuǎn)一周。當(dāng)交流電流的頻率為2 Hz，磁場(chǎng)轉(zhuǎn)速為2 r/s；

當(dāng)交流電流頻率為3 Hz時(shí)，磁場(chǎng)轉(zhuǎn)速為3 r/s；

以此類推，當(dāng)交流電流的頻率為Hz時(shí)，則磁場(chǎng)的轉(zhuǎn)速為r/s。通常旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的轉(zhuǎn)速都折合成每分鐘多少轉(zhuǎn)，這樣一對(duì)磁極旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的轉(zhuǎn)速(r/min)是：

如果每相繞組由兩個(gè)線圈串聯(lián)組成，則每相繞組的首端之間相差60空間角。如圖4—16所示，磁場(chǎng)有4個(gè)磁極，即有兩對(duì)磁極?？梢钥吹剑涣麟娏髯兓恢苤晦D(zhuǎn)過180。

以此類推，當(dāng)旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)具有任意磁極對(duì)數(shù)時(shí)，交流電流變化一周，旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)在空間只能轉(zhuǎn)過1/周，字母表示旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的磁極對(duì)數(shù)。因此，旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的轉(zhuǎn)速咒，與交流電頻率、磁極對(duì)數(shù)之間的關(guān)系為：

式中  ——旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的轉(zhuǎn)速(也叫做同步轉(zhuǎn)速)，r/min；

——三相交流電源的頻率，Hz；

旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的磁極對(duì)數(shù)。

公式(4—3)表明旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的轉(zhuǎn)速隨磁極對(duì)數(shù)增加而降低。表4—2是電源頻率為50 Hz時(shí)，相對(duì)應(yīng)磁極對(duì)數(shù)的旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)轉(zhuǎn)速。

表4—2 電源頻率為50 Hz時(shí)磁極對(duì)數(shù)與旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)轉(zhuǎn)速的關(guān)系

磁極對(duì)數(shù)123456

旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)轉(zhuǎn)速(r/min)3 0001 5001 000750600500

三、旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)對(duì)轉(zhuǎn)子的作用

定子中產(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)將切割轉(zhuǎn)子銅條，此時(shí)可以把磁場(chǎng)看成不動(dòng)，而認(rèn)為：轉(zhuǎn)子相對(duì)于磁場(chǎng)運(yùn)動(dòng)。假設(shè)旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)是順時(shí)針方向旋轉(zhuǎn)，那么轉(zhuǎn)子相對(duì)于磁場(chǎng)，可看成是作逆時(shí)針方向轉(zhuǎn)動(dòng)，如圖4一17所示。在轉(zhuǎn)子銅條中產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)和感應(yīng)電流，可用右手定則確定其方向。在轉(zhuǎn)子上半部的銅條中，感應(yīng)電流的方向指向讀者，在轉(zhuǎn)子下半部銅條中感應(yīng)電流的方向背離讀者。

轉(zhuǎn)子中載有感應(yīng)電流的銅條與旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)作用，產(chǎn)生電磁力。根據(jù)左手定則判定：轉(zhuǎn)子上頂部銅條所受的力是指向右方，下底部銅條所受的力是指向左方。這兩個(gè)力大小相等，方向相反，構(gòu)成電磁轉(zhuǎn)矩，于是轉(zhuǎn)子就跟隨旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)轉(zhuǎn)動(dòng)起來，這就是三相籠式異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)原理。轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速必定小于同步轉(zhuǎn)速。如果，，則轉(zhuǎn)子與旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)之間沒有相對(duì)運(yùn)動(dòng)，轉(zhuǎn)子上的鎘條不能切割磁感應(yīng)線，就不會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)和感應(yīng)電流，也就不能形成電磁轉(zhuǎn)矩，所以轉(zhuǎn)子不能以同步轉(zhuǎn)速運(yùn)行。實(shí)際上，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速總是小于同步轉(zhuǎn)速，即。也就是說，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速與旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的轉(zhuǎn)速不同步，而是異步的，這就是異步電動(dòng)機(jī)名稱的由來。

正常運(yùn)行時(shí)，轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速稱為至相異步電動(dòng)機(jī)的額定轉(zhuǎn)速。比如有一種一對(duì)磁極的三相異步電動(dòng)機(jī)，同步轉(zhuǎn)速為3 000 r/min，正常運(yùn)行時(shí)的額定轉(zhuǎn)速為2 906 r/min。

轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動(dòng)方向與旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的旋轉(zhuǎn)方向是一致的。如果把按順時(shí)針方向旋轉(zhuǎn)叫做電動(dòng)機(jī)的正轉(zhuǎn)，那么就把按逆時(shí)針方向旋轉(zhuǎn)叫做電動(dòng)機(jī)的反轉(zhuǎn)。旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的轉(zhuǎn)向與通人定子繞組的三相交流電流的相序有關(guān)。如果把三相電源接到定子繞組首端的三根導(dǎo)線中的任意兩相對(duì)調(diào)位置，旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)則反轉(zhuǎn)，電動(dòng)機(jī)也就跟著改變轉(zhuǎn)動(dòng)方向。

§4—3 三相異步電動(dòng)機(jī)的使用

一、啟動(dòng)

電動(dòng)機(jī)接通電源后，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速從零達(dá)到穩(wěn)定轉(zhuǎn)速的過程，叫做啟動(dòng)。

啟動(dòng)時(shí)若加在電動(dòng)機(jī)定子繞組上的電壓是電動(dòng)機(jī)工作時(shí)的額定電壓，就稱為全壓啟動(dòng)，如圖4—18所示。

在剛啟動(dòng)時(shí)，轉(zhuǎn)子尚未轉(zhuǎn)動(dòng)，但旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)已經(jīng)產(chǎn)生。磁場(chǎng)以最大相對(duì)速度切割轉(zhuǎn)子銅條，在銅條中產(chǎn)生很大的感應(yīng)電流。與變壓器的原理相似，定子繞組相當(dāng)于變壓器的一次，轉(zhuǎn)子的銅條相當(dāng)于變壓器的二次。所以，在電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)瞬間，定子繞組中要出現(xiàn)很大的啟動(dòng)電流，一般全壓啟動(dòng)時(shí)的啟動(dòng)電流是額定電流的4～7倍。電動(dòng)機(jī)在不頻繁啟動(dòng)時(shí)，啟動(dòng)時(shí)間很短；

(只有1～3 s)，雖然電流很大，但對(duì)電動(dòng)機(jī)影響不大。如果電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)頻繁，由于熱量積累，可使電動(dòng)機(jī)過熱，容易造成絕緣材料老化，縮短電動(dòng)機(jī)的使用壽命。電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)電流過大；

還會(huì)在短時(shí)間內(nèi)造成供電線路電壓降增大，使負(fù)載兩端電壓短時(shí)間下降。這樣小但使電動(dòng)機(jī)本身啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩減小，以至于啟動(dòng)不起來，還會(huì)影響同一供電線路上其他負(fù)載正常運(yùn)行。若是三相電動(dòng)機(jī)，由于電壓下降，使轉(zhuǎn)速降低，轉(zhuǎn)矩減小，以至于帶不動(dòng)負(fù)載，而產(chǎn)生堵轉(zhuǎn)現(xiàn)象。

在實(shí)際工作中要盡量避免電動(dòng)機(jī)的頻繁啟動(dòng)。如車削加工時(shí)，使用摩擦離合器或電磁離合器將主軸與電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)軸分離，從而減少電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)和停車，避免啟動(dòng)電流過大，影響電動(dòng)機(jī)的使用壽命。

一般說來，籠式異步電動(dòng)機(jī)額定功率小于7.5 kW，或者額定功率大于7.5 kW且小于供電電源容量的20％，都可以采用全壓啟動(dòng)。

如果線路不允許電動(dòng)機(jī)全壓啟動(dòng)，則采用降壓啟動(dòng)的方式來限制啟動(dòng)電流。降壓啟動(dòng)是利用啟動(dòng)設(shè)備將電壓適當(dāng)降低后，加到電動(dòng)機(jī)定子繞組上進(jìn)行啟動(dòng)，待電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)以后，再使電壓恢復(fù)到額定值。降壓啟動(dòng)適用于空載或輕載下啟動(dòng)。

常見的降壓啟動(dòng)方法有4種：-在定子繞組中串聯(lián)電阻(或電抗器)的降壓啟動(dòng)、自耦變壓器降壓啟動(dòng)、延邊三角形降壓啟動(dòng)、星形(Y)一三角形()變換降壓啟動(dòng)。

二、反轉(zhuǎn)

在生產(chǎn)上常需要電動(dòng)機(jī)反轉(zhuǎn)，如圖4—19所示。當(dāng)開關(guān)向上合時(shí)，電動(dòng)機(jī)正轉(zhuǎn)。當(dāng)開關(guān)向下合時(shí)，把接在電動(dòng)機(jī)上的三相電源的U相和V相進(jìn)行對(duì)調(diào)，改變定子繞組中三相交流電流的相序，因此，旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)改變了轉(zhuǎn)向≯電動(dòng)機(jī)即可實(shí)現(xiàn)反轉(zhuǎn)。

三、制動(dòng)

制動(dòng)就是在電動(dòng)機(jī)切斷電源后，給它一個(gè)與轉(zhuǎn)動(dòng)方向相反的轉(zhuǎn)矩，使它很快地減速或停車。如起重機(jī)的吊鉤需要立即減速或停車以達(dá)到準(zhǔn)確定位，萬能銑床主軸迅速停轉(zhuǎn)等，都需要制動(dòng)。

制動(dòng)的方法一般有機(jī)械制動(dòng)和電力制動(dòng)兩大類。

機(jī)械制動(dòng)是利用機(jī)械裝置，使電動(dòng)機(jī)在切斷電源后，達(dá)到迅速停轉(zhuǎn)的方法。使用較普遍的有電磁抱閘，如圖4—20所示。

電磁抱閘的工作原理如下：當(dāng)接通電源后，電磁抱閘的線圈得電而吸引銜鐵，克服了彈簧的拉力，迫使杠桿向上移動(dòng)，使閘瓦和閘輪分開，此時(shí)電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)，正常運(yùn)轉(zhuǎn)。一旦電動(dòng)機(jī)的電源被切斷，-電磁抱閘的線圈也同時(shí)失電。于是銜鐵被釋放，在彈簧拉力的作用下，閘瓦緊緊抱住閘輪，電動(dòng)機(jī)被迅速制動(dòng)而停車。

電磁抱閘方法在起重機(jī)械中被廣泛采用，這種制動(dòng)方法不但可以準(zhǔn)確定位，而且在電動(dòng)機(jī)突然斷電時(shí)，還可以避免重物自行掉落而產(chǎn)生事故。

電力制動(dòng)常用的方法有反接制動(dòng)和能耗制動(dòng)。

反接制動(dòng)是依靠改變輸入電動(dòng)機(jī)的電源相序，使定子繞組產(chǎn)生反向旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)，從而使轉(zhuǎn)子受到與原來轉(zhuǎn)動(dòng)方向相反的轉(zhuǎn)矩，而迅速停轉(zhuǎn)。采用反接制動(dòng)必須注意，當(dāng)制動(dòng)到轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速接近零時(shí)，應(yīng)及時(shí)切斷電源，否則電動(dòng)機(jī)將反向運(yùn)行。

能耗制動(dòng)是電動(dòng)機(jī)脫離電源后，立即向它的定子繞組通人直流電流，就能使電動(dòng)機(jī)制動(dòng)，這種方法制動(dòng)平穩(wěn)，定位準(zhǔn)確。

四、三相籠式異步電動(dòng)機(jī)的銘牌數(shù)據(jù)

目前我國已經(jīng)推廣使用Y系列三相異步電動(dòng)機(jī)?，F(xiàn)在以Y132M2—4為例，介紹銘牌數(shù)據(jù)。

1．型號(hào)

Y系列電動(dòng)機(jī)型號(hào)由4部分組成，第二部分漢語拼音字母Y表示異步電動(dòng)機(jī)，第二部分?jǐn)?shù)字表示中心高(轉(zhuǎn)軸中心至安裝平臺(tái)表面的高度)；

第三部分英文字母為機(jī)座長度代號(hào)(S表示短機(jī)座、M表示中機(jī)座，L表示長機(jī)座)，字母后的數(shù)字為鐵心長度代號(hào)(1一短鐵心，2一長鐵心)，橫線后的數(shù)字為電動(dòng)機(jī)的極數(shù)；

第四部分為特殊環(huán)境代號(hào)，沒標(biāo)符號(hào)者表示電動(dòng)機(jī)只適用于普通環(huán)境，W表示用于戶外環(huán)境，F(xiàn)表示用于化工防腐環(huán)境。

2．功率

銘牌上所標(biāo)出的功率是在額定運(yùn)行情況下，電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)軸上輸出的機(jī)械功率，又叫容量，通常用或表示，單位是瓦(W)或千瓦(kW)。

3．額定頻率

指電動(dòng)機(jī)在額定運(yùn)行時(shí)的電頻率，我國規(guī)定工頻為50 Hz。

4．額定電壓

指電動(dòng)機(jī)額定運(yùn)行時(shí)加在定子繞組上的線電壓值，單位是伏(V)

5．額定電流

指電動(dòng)機(jī)在額定運(yùn)行時(shí)定子繞組的電流值，單位是安(A)。

6．額定轉(zhuǎn)速

指電動(dòng)機(jī)在額定運(yùn)行時(shí)電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速，單位是r/min。

7．工作方式：

也稱為定額，是指電動(dòng)機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)H分連續(xù)、短時(shí)、斷續(xù)等三種?！斑B續(xù)”是指電動(dòng)機(jī)在額定運(yùn)行情況下長期連續(xù)使用，用表示；

“短時(shí)”是指電動(dòng)機(jī)在限定時(shí)間內(nèi)短期運(yùn)行，用表示，“續(xù)”是指電動(dòng)機(jī)以間歇方式運(yùn)行，用表示。

8．接線

指定子繞組的連接方式，有星形接法和三角形接法兩種。使用時(shí)根據(jù)銘牌標(biāo)志正確連接。如圖4—21所示，籠式三相異步電動(dòng)機(jī)的接線盒有6根引出線，標(biāo)有U1，V1，W1，U2，V2，W2，其中，U1，U2是第一相繞組的兩端，V1，V2是第二相繞組的兩端，W1，W2是第三相繞組的兩端。

9．絕緣等級(jí)

指絕緣材料的耐熱等級(jí)，通常為7個(gè)等級(jí)。

此外，三相異步電動(dòng)機(jī)的主要技術(shù)數(shù)據(jù)還有功率因數(shù)、效率、啟動(dòng)電流、啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩和最大轉(zhuǎn)矩等，但不在銘牌上標(biāo)出，可從產(chǎn)品目錄中查得。

五、三相異步電動(dòng)機(jī)使用要點(diǎn)

三相異步電動(dòng)機(jī)是一種比較耐用的電動(dòng)機(jī)種類，但由于它是機(jī)電一體的設(shè)備，以及由于使用頻度、工作環(huán)境、保養(yǎng)程度的原因，故障比較多發(fā)。作為直接的使用者，要熟悉使用要點(diǎn)，及時(shí)告知有關(guān)人員設(shè)備狀況，保證設(shè)備安全、正常工作。

1．過于頻繁的啟、停，正、反轉(zhuǎn)，會(huì)影響使用壽命及導(dǎo)致過載。

2．電動(dòng)機(jī)內(nèi)部不正常的聲音，都是故障的表現(xiàn)，處理不及時(shí)，都會(huì)導(dǎo)致電動(dòng)機(jī)的災(zāi)難。電動(dòng)機(jī)缺相運(yùn)行、連續(xù)過載、軸承等機(jī)械故障，都會(huì)伴有不正常聲音，應(yīng)及時(shí)采取相應(yīng)措施。

3．當(dāng)電動(dòng)機(jī)發(fā)出怪味時(shí)，應(yīng)及時(shí)檢查，防止故障擴(kuò)大。

§4—5單相異步電動(dòng)機(jī)

單相異步電動(dòng)機(jī)被廣泛用于工業(yè)設(shè)備和日常生活上。例如，民用電風(fēng)扇、洗衣機(jī)、脫水機(jī)、電冰箱、家用空調(diào)器等，都是用單相異步電動(dòng)機(jī)作動(dòng)力。單相異步電動(dòng)機(jī)的功率較小，一般為幾瓦至幾百瓦。

單相異步電動(dòng)機(jī)的定子繞組是單相的，轉(zhuǎn)子通常是籠式。當(dāng)交流電流通過定子繞組時(shí)，電動(dòng)機(jī)內(nèi)產(chǎn)生交變磁通，該磁通的方向是時(shí)而垂直向上，時(shí)而垂直向下，是一個(gè)脈動(dòng)磁場(chǎng)。也就是說，單相定子繞組產(chǎn)生的磁場(chǎng)不是旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)，因而轉(zhuǎn)子不能自行轉(zhuǎn)動(dòng)起來。

為了使它能自行轉(zhuǎn)動(dòng)，通常在電動(dòng)機(jī)的定子鐵心上，再裝一個(gè)啟動(dòng)繞組。如圖4—22所示是單相電容式異步電動(dòng)機(jī)原理圖。它的定子繞組有兩個(gè)，一個(gè)是工作繞組A1A2(又叫主繞組或運(yùn)行繞組)，一個(gè)是啟動(dòng)繞組B1B2 （又叫副繞組)。A1A2與BlB2在空間互成90，在啟動(dòng)繞組中串接一個(gè)適當(dāng)?shù)碾娙萜鳌?/p>

當(dāng)電動(dòng)機(jī)與電源接通后，各繞組就分別通入交流電流，A1A2繞組中電流。要滯后電源電壓，而B1B2繞組串有電容器，電流要超前電源電壓。如果電容器的容量選擇適當(dāng)，可使電流與之間具有90的相位差，如圖4—23a所示。此時(shí)，電動(dòng)機(jī)定子繞組就產(chǎn)生一個(gè)旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)，如圖4—23 b所示?；\式轉(zhuǎn)子在旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的作用下，就隨著旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)而轉(zhuǎn)動(dòng)起來。

實(shí)際使用時(shí)，注意電容器是一個(gè)故障多發(fā)元件。更換時(shí)，應(yīng)選用與原電容器容量相同、耐壓等級(jí)不低于原件的電容器。

習(xí) 題

1．變壓器是利用__________原理制成的。

2．變壓器除了能改變__________外， 還具有__________、__________和__________等作用。

3. 變壓器的電壓比由__________決定，變壓器的一、二次電壓之比等于變壓器的__________。

4．當(dāng)需要獲得連續(xù)變化的交流電壓時(shí)，可以選用__________。

5. 通常大型動(dòng)力變壓器一般都是__________相結(jié)構(gòu)，小功率的電源變壓器、照明變壓器一般是___________相結(jié)構(gòu)。

6. 與其他種類的電動(dòng)機(jī)相比，三相異步電動(dòng)機(jī)具有__________、__________和_________等優(yōu)點(diǎn)，使用極為廣泛。

7．作為一般使用人員，應(yīng)注意大型動(dòng)力變壓器的__________，如變壓器的__________、__________和__________等。一旦有明顯的變化，應(yīng)履行__________義務(wù)。

8．電動(dòng)機(jī)外殼的鐵肋是用于__________，使用時(shí)應(yīng)注意保持__________。

9. 三相異步電動(dòng)機(jī)正常使用時(shí)，它的轉(zhuǎn)速主要由電動(dòng)機(jī)的__________決定，受負(fù)載變化的影響不大。

10．電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)是指——的過程。全壓啟動(dòng)是指____________________的啟動(dòng)方式。三相異步電動(dòng)機(jī)全壓啟動(dòng)時(shí)的啟動(dòng)電流會(huì)很高，可能達(dá)額定電流的__________倍，為了避免這種沖擊電流導(dǎo)致的不良影響，必要時(shí)須采用___________。

11．降壓啟動(dòng)是指__________的啟動(dòng)方式。適用于__________場(chǎng)舍，常用的降壓啟動(dòng)方式主要有__________、___________和__________四種。

12．三相異步電動(dòng)機(jī)的反轉(zhuǎn)可以通過改變____________的方法實(shí)現(xiàn)。

13．電動(dòng)機(jī)的制動(dòng)是指____________________的過程。常用的方法有__________、__________和__________等。

14．單相交流電動(dòng)機(jī)一般都有__________套繞組，用于__________和__________。

15．畫出三相異步電動(dòng)機(jī)的接線端子圖，并分別表示出電動(dòng)機(jī)接成星形和三角形的聯(lián)結(jié)方法。

16．三相異步電動(dòng)機(jī)的使用者，應(yīng)注意什么事項(xiàng)?

17．變壓器一次接在=220 V的電源上，已知二次電壓=20 V，如果二次匝數(shù)=120匝，問一次匝數(shù)是多少?

18．有-單相變壓器，一次電壓為3 300 V，二次電流為60 A，變壓比為15。求二次電壓和一次電流各為多少?

19．有一變壓器一次電壓為6 600 V，二次電壓為220 V。如果在二次接一電阻爐，其額定電壓為220 V，功率為40 kW。問該變壓器的一、二次電流各為多少?

第五章 簡單機(jī)床電路

本章學(xué)習(xí)要點(diǎn)：

1．熟悉刀開關(guān)、組合開關(guān)：鐵殼開關(guān)、接觸器、熱繼電器、熔斷器的用途、工作機(jī)理、電路連接特點(diǎn)、常見的故障現(xiàn)象；

2．熟悉繼電接觸器控制電路的展開法連接關(guān)系(主要是

接觸器)；

能夠分析電路的工作過程(啟動(dòng)、停止)，能夠解釋電路每個(gè)符號(hào)對(duì)應(yīng)的電氣作用。

很多人習(xí)慣說，做電工的人，做得時(shí)間越長越膽小。為什么呢?原因可能是與電的特點(diǎn)有關(guān)。電看不見，卻摸得著，不小心就可能觸電。電路檢修以后，首次通斷電都是由電工完成。正常則可，不正常時(shí)，即使有二次在他的臉邊手下，“嘭”的一個(gè)大火球，不受傷，也夠記一輩子的。直接操縱大電流的通斷是有危險(xiǎn)的。

但是現(xiàn)在有很多技術(shù)，讓電工及設(shè)備操作員，擺脫了直接在手底下操作大電流的通、斷。這種技術(shù)可以用小至幾個(gè)微安的電流，控制數(shù)千安培電流的通、斷。采用這種技術(shù)后，即使有短路等故障，操作者也不必冒著被電弧燒傷的危險(xiǎn)：

這種技術(shù)可以是復(fù)雜的電力電子技術(shù)，但更常見的是繼電接觸器控制技術(shù)。繼電接觸器控制技術(shù)是使用極為廣泛的以弱控強(qiáng)、遠(yuǎn)距離(遙)控制的技術(shù)，它使操作者安全、輕松、快速、可靠地控制電路的通斷：本章將介紹繼電接觸控制的最基本原理與應(yīng)用。

§5—1 常用低壓電器

低壓電器一般指工作電壓低于1 000 V的電器。

機(jī)床常用低壓電器在機(jī)床控制電路中主要起通斷、控制、保護(hù)、調(diào)節(jié)等作用。

低壓電器分為手動(dòng)電器和自動(dòng)電器兩類。手動(dòng)電器是由工作人員手動(dòng)操作的，這類電器包括刀開關(guān)、組合開關(guān)、鐵殼開關(guān)和按鈕等。自動(dòng)電器是按照指令、信號(hào)或某個(gè)物理量的變化而自或動(dòng)作的。這類電器有各種繼電器、接觸器等，還有起保護(hù)作用能電器，如熔斷器等。

一、開關(guān)

開關(guān)通常是指用手操縱，對(duì)電路進(jìn)行接通或斷開的一種控制電器。

1．刀開關(guān)

它是一種應(yīng)用廣泛、結(jié)構(gòu)簡單的手動(dòng)電器。刀極數(shù)目有二極和三極兩種，如圖5—1a所示是二極刀開關(guān)的結(jié)構(gòu)圖及符號(hào)。在瓷質(zhì)底座上裝有靜插座，安裝熔絲的接頭和帶瓷質(zhì)手柄的閘刀等。膠蓋罩住刀片和靜插座，當(dāng)電源被切斷時(shí)，它能熄滅刀片和靜插座之間產(chǎn)生的電弧，防止電弧燒傷操作人員。

安裝刀開關(guān)時(shí)應(yīng)將電源線接在靜插座上，將用電器接在刀開關(guān)的出線端。這樣在分閘時(shí)，刀片和熔絲不會(huì)帶電，以保證裝換熔絲和維修用電器的人員安全。

刀開關(guān)主要用于接通和切斷電路或隔離電源。常用的刀開關(guān)有，系列膠蓋瓷底刀開關(guān)，它們的額定電壓為交流380 V，額定電流有15 A，30 A和60 A三種。

長期使用的刀開關(guān)，刀口部分易被電弧灼傷，嚴(yán)重灼傷的刀開關(guān)應(yīng)及時(shí)更換。應(yīng)正確使用熔斷器(見后面單元)，如果出現(xiàn)熔斷器連接部分、導(dǎo)線連接部分氧化、燒黑的部分，要進(jìn)行清理，必要時(shí)進(jìn)行更換。

嚴(yán)禁在沒有蓋好開關(guān)蓋的情況下，接通或斷開有負(fù)載電路。操作刀開關(guān)時(shí)不能動(dòng)作遲緩，猶豫不決。動(dòng)作越慢，越容易出電弧，影響開關(guān)使用壽命，容易出危險(xiǎn)。

2．鐵殼開關(guān)

鐵殼開關(guān)又叫負(fù)荷開關(guān)。如圖5—2所示，鐵殼開關(guān)主要由動(dòng)閘刀、速斷彈簧、刀座、操作手柄、熔斷器等組成。將這些元件裝在一個(gè)鐵殼內(nèi)，所以稱為鐵殼開關(guān)。速斷彈簧能迅速將動(dòng)閘刀從刀座拉開，使電弧迅速拉長而熄滅。在操作手柄一側(cè)的鐵殼邊上有一凸肋，它的作用是當(dāng)開關(guān)接通時(shí)，鐵殼蓋不能打開；

而鐵殼蓋打開時(shí)，開關(guān)不能合閘，以保證安全。安裝時(shí)，鐵殼應(yīng)可靠接地對(duì)以防意外漏電引起操作者觸電。長期使用的鐵殼開關(guān)應(yīng)注意觸頭的使用狀況，觸頭狀況不佳，可能導(dǎo)致被控電動(dòng)機(jī)缺相運(yùn)行，燒壞電動(dòng)機(jī)：

鐵殼開關(guān)實(shí)質(zhì)上也是刀開關(guān)，它可以用28 kW以下的電動(dòng)機(jī)直接啟動(dòng)控制，也可用作電源隔離開關(guān)或負(fù)荷開關(guān)。常用的鐵殼開關(guān)有HH3系列，額定電壓為交流440 V，額定電流有15 A，30 A，60 A，100 A和200 A等幾種。

3．組合開關(guān)

組合開關(guān)是一種結(jié)構(gòu)緊湊的手動(dòng)開關(guān)，又叫手動(dòng)轉(zhuǎn)換開關(guān)。它的種類很多，如圖5—3所示是HZ10—25/3型三級(jí)組合開關(guān)。三極組合開關(guān)共有6個(gè)靜觸頭和3個(gè)動(dòng)觸頭；

靜觸頭的一端固定在膠木邊框內(nèi)，另一端伸出盒外，并附有接線螺釘，以便和電源及用電器相連接。從如圖5—3b，c所示可見三個(gè)動(dòng)觸片裝在絕緣墊板上，并套在方軸上，通過手柄可使方軸作90正反向轉(zhuǎn)動(dòng)，從而使動(dòng)觸片與靜觸片保持接通。

組合開關(guān)在機(jī)床控制電路中，經(jīng)常作電源引人開關(guān)。它可以用于直接啟動(dòng)5.5 kW以下的小功率籠式電動(dòng)機(jī)，或用作正、反轉(zhuǎn)換開關(guān)等，也可以控制局部照明線路；

常用的HZ10系列普通類型組合開關(guān)的額定電壓為交流380 V，額定電流有10 A，25 A，60 A，100 A四種，極數(shù)有1～4極4種。

4．按鈕

按鈕也是一種手動(dòng)開關(guān)，用于控制電動(dòng)機(jī)或機(jī)床控制電路的接通或斷開。

按照按鈕的用途和觸頭配置，可把按鈕分為常開的啟動(dòng)按鈕、常閉的停止按鈕和復(fù)合按鈕三種，如圖5—4所示。按鈕在松手停按后，一般都自動(dòng)復(fù)位。

復(fù)合按鈕有兩對(duì)觸頭，橋式動(dòng)觸頭和上部兩個(gè)靜觸頭組成一對(duì)常閉觸頭，又和下部兩個(gè)靜觸頭組成一對(duì)常開觸頭。按下按鈕時(shí)，橋式動(dòng)觸頭向雨移動(dòng)，先斷開常閉觸頭，然后閉合常開觸頭，停按后，在彈簧作用下自動(dòng)復(fù)位。復(fù)合按鈕如果只使用其中一對(duì)觸頭，即成為常開的啟動(dòng)按鈕或常閉的停止按鈕。常用按鈕為LAl9和LA-10系列，除單只按鈕外，還有雙連和三連按鈕。按鈕的額定電壓為交流380 V，觸頭額定電流為5 A。LA19一11型按鈕帽中還裝有指示燈，可以用燈亮與不亮來表示電路某種工作狀態(tài)。

按鈕一般通過按鈕帽螺釘，固定在操作面板上，使用時(shí)注意螺釘一旦松動(dòng)，及時(shí)擰緊，防止按鈕被按人面板內(nèi)，導(dǎo)致失控及內(nèi)部短路。

二、接觸器

接觸器是一種自動(dòng)的電磁式開關(guān)。它通過電磁力作用下的吸合和反向彈簧力作用下的釋放，使觸頭閉合和分?jǐn)?，?dǎo)致電路的接通和斷開。接觸器是電力拖動(dòng)中最主要的控制電器之一。接觸器分為直流和交流兩大類，結(jié)構(gòu)大致相同。這里只簡單介紹交流接觸器。

如圖5—5a所示是交流接觸器的結(jié)構(gòu)圖。它主要由電磁鐵和觸頭兩部分組成。電磁鐵包括靜鐵心、線圈和動(dòng)鐵心等，其中靜鐵心與線圈固定不動(dòng)，動(dòng)鐵心又稱銜鐵，可以移動(dòng)。觸頭由橋式動(dòng)觸頭和靜觸頭組成，橋式動(dòng)觸頭和電磁系統(tǒng)的動(dòng)鐵心通過絕緣支架固定在一起。

如圖5—5b所示是交流接觸器的工作原理圖。當(dāng)按下按鈕時(shí)線圈得電，靜鐵心產(chǎn)生電磁力，將動(dòng)鐵心吸合，帶動(dòng)橋式動(dòng)觸頭向下移動(dòng)，使之與靜觸頭接觸。這時(shí)電動(dòng)機(jī)與電源接通，電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)運(yùn)轉(zhuǎn)。當(dāng)松開按鈕時(shí)線圈斷電，I電磁力消失，在反向彈簧力作用下，動(dòng)、靜觸頭分離，自動(dòng)切斷電動(dòng)機(jī)的電源，電動(dòng)機(jī)停轉(zhuǎn)。因此，只要控制線圈的通、斷電，就可以使接觸器的觸頭開閉，從而達(dá)到控制主電路的接通或切斷。

接觸器的觸頭有主觸頭和輔助觸頭兩種。通常主觸頭有三對(duì)，它的接觸面積較大；

并有滅弧裝置，能通過較大的電流。主觸頭在電路中，控制用電器的啟動(dòng)與停止。

接觸器的常態(tài)是線圈沒有通電時(shí)觸頭的工作狀態(tài)。此時(shí)，處于斷開的觸頭稱為常開觸頭，處于閉合的觸頭稱常閉觸頭。常態(tài)時(shí)，主觸頭是常開的，輔助觸頭有常開與常閉兩種形式。

接觸器的符號(hào)。(見圖5—5c)。主觸頭、輔助觸頭和線圈接在不同電路中，所以在電路圖經(jīng)常分開畫出。輔助觸頭符號(hào)用一段的常開觸頭和常閉觸頭符號(hào)表示，如圖5—5c右側(cè)所示。主觸頭符號(hào)由一般常開觸頭符號(hào)加接觸器功能符號(hào)組成，如圖5—5c左側(cè)所示。圖5—5c中間是表示線圈的符號(hào)。

如圖5—5d所示是交流接觸器的剖面圖。

接觸器一般直接控制電動(dòng)機(jī)等設(shè)備的動(dòng)力電源電路。主觸頭受電弧影響，使用壽命較短，應(yīng)定期檢查監(jiān)視觸頭使用情況。避免由于觸頭問題，導(dǎo)致不能停車、缺相不能啟動(dòng)、電動(dòng)機(jī)缺相運(yùn)行等。禁止接觸器在沒有滅弧罩的情況下負(fù)載工作。正常工作的接觸器有輕微的振動(dòng)聲，一旦發(fā)出連續(xù)的較強(qiáng)的振動(dòng)聲，應(yīng)及時(shí)通知專業(yè)人員。

三、熱繼電器

電動(dòng)機(jī)在運(yùn)行過程中，由于長期負(fù)荷過大，頻繁啟動(dòng)或者缺相運(yùn)行等，都可能使電動(dòng)機(jī)定子繞組的電流超過額定值，這種現(xiàn)象叫做過載。此時(shí)，熔斷器并不熔斷，定子繞組將發(fā)熱，溫度升高，使繞組的絕緣材料損壞，嚴(yán)重時(shí)燒毀電動(dòng)機(jī)。熱繼電器就是用來作過載保護(hù)的電器。

熱繼電器是利用電流熱效應(yīng)而制作的繼電器。使用熱繼電器時(shí)，應(yīng)將熱元件的電阻絲串接在主電路中，將常閉觸頭串接在有接觸器線圈的控制電路中。如圖5—6所示是熱繼電器的工作原理圖。熱元件是一段電阻不大的電阻絲，串接在主電路中。雙金屬片2由膨脹系數(shù)不同的兩種金屬輾壓而成，上層金屬的膨脹系數(shù)小，下層金屬的膨脹系數(shù)大。當(dāng)負(fù)載電流超過額定值時(shí)，雙金屬片2受熱產(chǎn)生足夠的膨脹，向上彎曲，使扣板3脫扣，彈簧4拉下扣板，使常閉觸頭5斷開。觸頭5與接觸器線圈串聯(lián)，所以線圈斷電，主觸頭斷開，負(fù)載停止工作。

由于雙金屬片有熱慣性，因而熱繼電器不能做短路保護(hù)。當(dāng)出現(xiàn)短路事故時(shí)，要求電路立即斷開，而熱繼電器卻不能馬上動(dòng)作。但是，熱繼電器的熱慣性；

也有一定好處。例如，電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)或者短時(shí)過載，熱繼電器不會(huì)立即動(dòng)作，這樣就避免了電動(dòng)機(jī)不必要的停車。熱繼電器復(fù)位時(shí)，按下復(fù)位鍵6即可。

四、熔斷器

熔斷器是一種簡單而有效的保護(hù)電器，主要用于保護(hù)電源免受短路的損害。熔斷器串聯(lián)在被保護(hù)的電路中，在正常情況下相當(dāng)于一根導(dǎo)線。當(dāng)發(fā)生短路或嚴(yán)重過載時(shí)，電路電流超過額定值，熔絲或熔片因過熱而熔斷，自動(dòng)切斷電路。

熔體是熔斷器的主要元件，一般用低熔點(diǎn)鉛錫合金做成熔絲，大電流電路中使用的熔體是用銅銀制成的薄片。在熔體熔斷時(shí)將會(huì)產(chǎn)生強(qiáng)烈的電弧，熔化金屬飛濺，會(huì)燒傷人身或引起電路事故。因此，熔體要裝在外殼里面組成熔斷器。

常用的熔斷器為螺旋式，它的形狀與結(jié)構(gòu)如圖5—7 a，b所示。熔斷器的表示符號(hào)

如圖5—7c所示。

系列螺旋式熔斷器的額定電壓為500 V，額定電流為2 A，4 A，6 A，…，200 A等。熔絲額定電流、熔斷電流與線徑有關(guān)，具體數(shù)值見表5—1。

表5—1 部分鉛錫合金(鉛95％，錫5％)熔絲的額定電流和熔斷電流

直徑(mm)額定電流(A)熔斷電流(A)

0.50823

0.5592.33.5

0.612.64

0.713.35

0.8134.16

0.9154.87

1.22710

1.631116

1.831319

2.O31522

2.341827

2.652232

2.952637

3.263044

選擇熔斷器的容量時(shí)，應(yīng)根據(jù)電路的工作情況而定。對(duì)于工作電流穩(wěn)定的電路，如照明、電熱等電路，熔體額定電流應(yīng)等于或稍大于負(fù)載工作電流。在異步電動(dòng)機(jī)直接啟動(dòng)電路中，啟動(dòng)電流可達(dá)到額定電流的4～7倍，此時(shí)熔體額定電流應(yīng)是電動(dòng)機(jī)額定電流的2.5～4倍。

熔斷器發(fā)生熔斷時(shí)，尤其是熔絲爆斷時(shí)，切忌不加分析直接更換熔絲，或更換更大容量的熔絲，馬上投入使用。熔絲的熔斷主要是電路的故障導(dǎo)致的，應(yīng)確認(rèn)排除故障，才可通電繼續(xù)工作。

§5—2 機(jī)床的幾種控制線路

一、點(diǎn)動(dòng)控制線路

如圖5—8所示是接觸器點(diǎn)動(dòng)控制線路。這種控制線路的特點(diǎn)是按下按鈕，電動(dòng)機(jī)就轉(zhuǎn)動(dòng)，松開按鈕，電動(dòng)機(jī)就停轉(zhuǎn)，所以叫做點(diǎn)動(dòng)控制線路。電動(dòng)葫蘆的起重電動(dòng)機(jī)控制，車床拖板箱快速移動(dòng)的電動(dòng)機(jī)控制等，都采用點(diǎn)動(dòng)控制線路。

如圖5—8所示的電氣線路可分為兩部分，一是由三相電源L1，L2和L3經(jīng)熔斷器FU1和接觸器的三對(duì)主觸頭KM到三相異步電動(dòng)機(jī)電路，是動(dòng)力電路又稱主電路。二是由熔斷器FU2、按鈕SB和接觸器線圈KM組成的控制電路，又稱輔助電路。該線路的工作原理如下：

1．準(zhǔn)備使用時(shí)先合上開關(guān)S。

2．啟動(dòng)與運(yùn)行

按下SB線圈KM得電三對(duì)主觸頭KM閉合(電源與負(fù)載接通)電動(dòng)機(jī)M啟動(dòng)、運(yùn)行。

3．停止

松開SB線圈KM失電三對(duì)主觸頭KM斷開(電源與負(fù)載斷開)電動(dòng)機(jī)M停轉(zhuǎn)。

二、看懂機(jī)床控制線路的基本要領(lǐng)

為了便于掌握機(jī)床控制線路，下面介紹一些識(shí)圖的基本要求。

1．電氣原理圖

用以表達(dá)機(jī)床控制線路工作原理的是電氣原理圖。電氣原理圖是根據(jù)電氣作用原理用展開法繪制的，不考慮電氣設(shè)備和電氣元件的實(shí)際結(jié)構(gòu)及安裝情況，只作研究電氣原理與分析故障用。它能清楚地指出電流的路徑、控制電器與用電器的相互關(guān)系和線路的工作原理。

所謂展開法，就是把某個(gè)電氣設(shè)備的一條或數(shù)條電路按水平或垂直位置畫出，按照電路的先后工作順序一一排列起來，然后接到電源上。一般將主電路畫在圖樣左邊或上部，把控制電路畫在圖樣的右邊或下部。這種畫法可把同一電氣的部件分開，分別畫在主電路和控制電路的相應(yīng)部位，但要用同一符號(hào)表示。如圖5—8所示，接觸器的主觸頭在主電路中，而接觸器的線圈在控制電路中，但是都用KM符號(hào)表示，說明它們是同一電氣的部件。這樣使得主電路與控制電路容易區(qū)別，便于單獨(dú)對(duì)主電路與控制電路的各自工作過程，及它們的相互聯(lián)系進(jìn)行分析。各電氣觸頭的位置是電路沒有通電或電氣未受外力的常態(tài)位置，分析控制線路工作時(shí)應(yīng)從觸頭的常態(tài)位置進(jìn)行。

2．看圖的基本原則

看圖時(shí)，先分析主電路，然后研究控制電路，以及控制電路對(duì)主電路的控制作用。

主電路在電氣原理圖的左邊或上部，表示該電路通過電流較大，是給負(fù)載供電的電路，并受控制電路的控制。

控制電路在電氣原理圖的右邊或下部，表示該電路通過的電流較弱?？刂齐娐肥墙o控制電器供電的電路，又是控制主電路動(dòng)作的電路。

(1)分析主電路。分析主電路應(yīng)注意如下內(nèi)容。

1)要搞清楚主電路的負(fù)載是什么，有幾個(gè)。知道負(fù)載的特點(diǎn)、用途、接法方式和具體要求。

2)要知道用電器是用什么電氣控制的，這樣才能更好地了解用電器的工作過程。

3)了解主電路中的保護(hù)元件和電氣。

4)最后要看電源是380 V，還是220 V，以及供電設(shè)備等。

(2)分析控制電路。分析控制電路應(yīng)注意如下內(nèi)容。

1)看電源是交流電源還是直流電源，是從什么地方接來的，電壓等級(jí)是什么。一般從主電路的一根相線和中線接來的是單相220 V，從兩根相線接過來的是單相380 V。若是從控制變壓器上接來的，目前常用的電壓值有l(wèi)27 V，36 V，6.3 V等：有時(shí)也采用直流電源。

2)看清楚控制電路的結(jié)構(gòu)是由什么電氣元件組成，根據(jù)控制電路分析主電路的動(dòng)作情況。

3)知道各電氣元件之問的相互聯(lián)系。電路中所有的電氣元件都不是孤立的，而是相互聯(lián)系的。在電路中有時(shí)是用甲電氣去控制乙電氣，再用乙電氣去控制丙電氣。所以要了解它們的相互聯(lián)系，知道動(dòng)作的次序，才能清楚控制電路的控制作用。

最后還要看看是否還有其他電路，如機(jī)床照明電路等。

三、接觸器自鎖控制線路

在點(diǎn)動(dòng)控制線路中，電動(dòng)機(jī)運(yùn)行時(shí)操作人員的手必須始終按下按鈕，否則電動(dòng)機(jī)就要停轉(zhuǎn)。若要求電動(dòng)機(jī)長時(shí)間連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)，是不適宜的?？刹捎萌鐖D5—9所示的接觸器自鎖控制線路。這種線路的主電路與如圖5—8所示的點(diǎn)動(dòng)控制線路相同，不再重述。但在控制電路中增加一個(gè)常閉停止按鈕SB1，在常開啟動(dòng)按鈕SB2的兩端，并聯(lián)了接觸器的一對(duì)常開輔助觸頭KM。

接觸器自鎖控制線路的工作原理如下：

1．準(zhǔn)備

使用時(shí)先合上開關(guān)S。

2．啟動(dòng)

按下SB2使其常開觸頭閉合線圈KM得電

電動(dòng)機(jī)M啟動(dòng)運(yùn)行

當(dāng)松開SB2，其常開觸頭恢復(fù)分?jǐn)嗪?，因?yàn)榻佑|器的常開輔助觸頭KM仍然閉合，將SB2短接，控制電路仍保持接通狀態(tài)，所以接觸器線圈KM繼續(xù)得電，電動(dòng)機(jī)能持續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)。

這種松開啟動(dòng)按鈕后，接觸器能夠自己保持得電的作用叫做自鎖，與啟動(dòng)按鈕并聯(lián)的接觸器一、對(duì)常開輔助觸頭叫做自鎖觸頭。

3. 停止

按下SB1使其常閉觸頭立即分?jǐn)嗑€圈KM失電

電動(dòng)機(jī)M斷電停轉(zhuǎn)

當(dāng)松開SB1；

其常閉觸頭恢復(fù)閉合后，因接觸器的自鎖觸頭KM在切斷控制電路時(shí)已經(jīng)分?jǐn)啵Ｖ沽俗枣i，這時(shí)接觸器線圈KM不可能得電。要使電動(dòng)機(jī)重新運(yùn)行，必須進(jìn)行重新啟動(dòng)。

接觸器自鎖控制線路另一個(gè)重要特點(diǎn)是具有欠壓和失壓保護(hù)作用。當(dāng)電源電壓低于額定電壓85％時(shí)，稱為欠壓，由于某種原因突然斷電，稱為失壓。在工作過程中，出現(xiàn)欠壓或失壓時(shí)，接觸器電磁鐵的吸力將減弱或消失，接觸器的觸頭將恢復(fù)常態(tài)，電動(dòng)機(jī)停轉(zhuǎn)，同時(shí)機(jī)床的運(yùn)動(dòng)部件也停止運(yùn)行：車削刀具被卡在工件上，若沒有自鎖保護(hù)時(shí)，一旦恢復(fù)正常供電，電動(dòng)機(jī)自行啟動(dòng)，將會(huì)造成設(shè)備損壞和人身傷害事故。

采用這種接觸器自鎖控制線路，由于自鎖觸頭與主觸頭在欠壓或失壓時(shí)同時(shí)斷開。即使供電恢復(fù)正常，控制電路也不能接通，電動(dòng)機(jī)不會(huì)自行啟動(dòng)。操作人員可以從容地將卡住的刀具退出，重新啟動(dòng)機(jī)床。

四、接觸器聯(lián)鎖的正反轉(zhuǎn)控制線路

大多數(shù)生產(chǎn)機(jī)械的運(yùn)動(dòng)部件，往往要求正反兩個(gè)方向運(yùn)動(dòng)。如銑床主軸正轉(zhuǎn)和反轉(zhuǎn)，起重機(jī)的提升或下降，磨床砂輪架的起落等，都需要電動(dòng)機(jī)正反轉(zhuǎn)來實(shí)現(xiàn)。要想改變異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)向，必須將接在定子繞組三相電源的任意兩根相線對(duì)調(diào)。

如圖5—10所示是接觸器聯(lián)鎖的正反轉(zhuǎn)控制線路。使用了兩個(gè)接觸器KM1、KM2，分別控制電動(dòng)機(jī)的正轉(zhuǎn)和反轉(zhuǎn)。從主電路可以看出，兩個(gè)接觸器主觸頭所接通的電源相序不同，KM1按L1—L2一L3接線；

KM2按L3一L2一L1接線，所以能改變電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)向。相應(yīng)地有兩個(gè)控制電路，由按鈕SB2和線圈KM1等組成正轉(zhuǎn)控制電路；

由按鈕SB3和線圈KM2組成反轉(zhuǎn)控制電路。

該控制線路的工作原理如下：

1．準(zhǔn)備

使用時(shí)先合上開關(guān)S。

2．正轉(zhuǎn)控制

按下SB2線圈KM1得電

3. 停車

按SB1

4. 反轉(zhuǎn)控制

按SB3線圈KM2得電

從上面分析可以看到，當(dāng)正轉(zhuǎn)控制電器工作時(shí)，反轉(zhuǎn)控制電路中串接的常閉輔助觸頭KM1是分?jǐn)嗟?，使接觸器KM2不能得電，電動(dòng)機(jī)不能反轉(zhuǎn)。同樣，在反轉(zhuǎn)控制電路工作時(shí)，正轉(zhuǎn)控制電路中串接的常閉輔助觸頭KM2，是分?jǐn)嗟?，使接觸器KM1不能得電，電動(dòng)機(jī)也不能正轉(zhuǎn)。就是說，正轉(zhuǎn)控制電路與反轉(zhuǎn)控制電路不能同時(shí)得電，主觸頭KM1和KM2不能同時(shí)閉合，否則將造成電源兩相短路事故。盡有接觸器KM1失電復(fù)位后，接觸器KM2才能得電；

同樣，只有接觸器KM2失電復(fù)位后，接觸器KM1才能得電。這種相互制約的作用稱為聯(lián)鎖(或互鎖)，所有的常閉輔助觸頭稱為聯(lián)鎖觸頭(或互鎖觸頭)。由于聯(lián)鎖雙方是接觸器，所以把這種控制方式叫做接觸器聯(lián)鎖。

該控制線路還采用熱繼電器作過載保護(hù)，其熱元件FR串聯(lián)在主電路電。當(dāng)主電路電流超過額定值時(shí)：熱元件FR發(fā)熱使雙金屬片彎曲，將扣板脫扣，把控制電路中熱繼電器常閉觸頭FR分?jǐn)?，控制電路失電，線圈KM1或KM2失電，主觸頭分?jǐn)?，電?dòng)機(jī)停轉(zhuǎn)，這樣就起到了過載保護(hù)作用。若重新啟動(dòng)，應(yīng)按下熱繼電器復(fù)位鍵，使常閉觸頭FR復(fù)位；

以保證控制電路的接通。

如圖5一10所示控制線路不足之處是改變電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)向時(shí)，必須先停車，再啟動(dòng)，對(duì)操作者不夠方便。

為了解決這個(gè)問題，可增設(shè)按鈕聯(lián)鎖。如圖5—11所示為雙重聯(lián)鎖的正反轉(zhuǎn)控制線路。它采用復(fù)合按鈕，將正轉(zhuǎn)啟動(dòng)按鈕SB2的常閉觸頭串接在反轉(zhuǎn)控制電路中，同樣將反轉(zhuǎn)控制電路中的啟動(dòng)按鈕SB3的常閉觸頭串接在正轉(zhuǎn)控制電路中。圖中虛線相連的為同一按鈕的另外一對(duì)觸頭。這樣便可以保證正、反轉(zhuǎn)兩條控制電路不會(huì)同時(shí)被接通。

如圖5一11所示。在按下SB2時(shí)，其常閉觸頭先行分?jǐn)?，斷開反轉(zhuǎn)控制電路，使接觸器KM2失電釋放，電動(dòng)機(jī)停轉(zhuǎn)。與此同時(shí)SB2常開觸頭閉合，接通正轉(zhuǎn)控制電路，使接觸器KM1得電動(dòng)作，電動(dòng)機(jī)正轉(zhuǎn)。同樣，按SB3時(shí)，先行斷開正轉(zhuǎn)控制電路，使電動(dòng)機(jī)停轉(zhuǎn)，與此同時(shí)，接通反轉(zhuǎn)控制電路，使電動(dòng)機(jī)反轉(zhuǎn)。這種線路兼有接觸器聯(lián)鎖和按鈕聯(lián)鎖的優(yōu)點(diǎn)，操作方便，安全可靠且反轉(zhuǎn)迅速，因此，應(yīng)用廣泛。

五、C620—1型車床控制線路

如圖5—12所示是C620一1型車床控制線路。動(dòng)力電路由電源開關(guān)S1、主軸電動(dòng)機(jī)電路和冷卻液泵電動(dòng)機(jī)電路組成。控制電路由主軸電動(dòng)機(jī)控制電路、冷卻液泵電動(dòng)機(jī)控制電路、照明電路等部分組成。

動(dòng)力電路有兩臺(tái)三相異步電動(dòng)機(jī)，M1是車床主軸電動(dòng)機(jī)，M2是冷卻液泵電動(dòng)機(jī)，由接觸器KM控制，它們都接在主觸頭KM的一側(cè)。冷卻液開關(guān)S2，通常放在常開的位置。M1與M2分別接有熱繼電器FR1和FR2，經(jīng)過熔斷器FUZ接至開關(guān)S1。

車床主軸控制電路由三相電源L1和L2相供電。由串聯(lián)的熱繼電器FR1和FR2的常閉觸頭，與接觸器線圈KM相聯(lián)，再接啟動(dòng)按鈕SB2及并聯(lián)的自鎖觸頭KM、停止按鈕SB1。

冷卻液泵電動(dòng)機(jī)由負(fù)荷開關(guān)S2控制。

機(jī)床照明電路中，EL是車床照明燈，S3是照明燈開關(guān)，TR是380 V/36 V變壓器，照明燈由變壓器副邊供給36 V安全電壓。

該線路的衛(wèi)作原理如下：

1．準(zhǔn)備

工作時(shí)先合上開關(guān)S1。

2．啟動(dòng)

按下SB2線圈KM得電

3．停止

按下SB1線圈KM失電

4．照明

由S3控制EL燈的工作。

電路中各保護(hù)作用部分不再重述，請(qǐng)自己分析。

工作結(jié)束時(shí)，應(yīng)依次拉開S2，S3，S1等開關(guān)。

習(xí)  題

1. 繼電接觸器控制技術(shù)是使用極為廣泛的__________、__________的技術(shù)。

2．低壓電器一般指工作電壓低于__________的電器。

3．機(jī)床常用低壓電器在機(jī)床控制電路中主要起____________________等作用。

4．使用刀開關(guān)時(shí)，嚴(yán)禁在__________的情況下接通或斷開有負(fù)載電路。操作刀開關(guān)時(shí)要__________，不能動(dòng)作遲緩，猶豫不決。動(dòng)作越慢，越容易__________，越影響開關(guān)使用壽命，越容易出危險(xiǎn)。

5．按鈕一般通過__________固定在操作面板上，使用時(shí)注意一旦松動(dòng)，要及時(shí)加固，防止按鈕被按入面板內(nèi)，導(dǎo)致__________。

6．接觸器主觸頭受__________影響，使用壽命較短，應(yīng)定期檢查監(jiān)視觸頭使用情況。

7．接觸器主觸頭出現(xiàn)問題，可能導(dǎo)致__________、__________和__________等問題。

8．禁止接觸器在__________情況下控制負(fù)載工作。

9．正常工作的接觸器有輕微的振動(dòng)聲，一旦__________，應(yīng)及時(shí)通知專業(yè)人員。

10．電動(dòng)機(jī)在運(yùn)行過程中，由于長期負(fù)荷過大、頻繁啟動(dòng)、缺相運(yùn)行等原因，都可能使電動(dòng)機(jī)定子繞組的電流超過額定值，這種現(xiàn)象叫做__________。

11．熱繼電器是用于保護(hù)____________________的，熔斷器用于保護(hù)__________。

12．什么生產(chǎn)機(jī)械常采用點(diǎn)動(dòng)控制線路?這種控制線路的特點(diǎn)是什么?

13．結(jié)合圖5—9簡述自鎖作用。

14．三相異步電動(dòng)機(jī)正、反轉(zhuǎn)控制線路是根據(jù)__________原理設(shè)計(jì)的?

15．結(jié)合圖5—10，說明聯(lián)鎖的使用目盼。

16．結(jié)合圖5—11，說明雙重聯(lián)鎖好處。

17. 畫圖說明自鎖觸頭和互鎖觸頭在控制線路中各是怎樣連接的?

18．?dāng)⑹鯟620一1型車床控制線路的啟動(dòng)、停止工作過程。

第六章 安全用電

本章學(xué)習(xí)要點(diǎn)：

1．明確可能發(fā)生觸電的情況、觸電可能的危害。

2．熟悉安全用電措施，熟悉接地保護(hù)措施。

3．能夠準(zhǔn)確描述觸電急救的方法、電火警的應(yīng)急處理方法。熟悉對(duì)所用設(shè)備的聽、看、聞、摸的要領(lǐng)。熟悉防雷擊的要點(diǎn)。

安全問題無小事。安全用電是用電環(huán)境中永恒的話題，永遠(yuǎn)的任務(wù)。掌握必要的安全用電知識(shí)，可以使自己避免觸電的危險(xiǎn)，關(guān)鍵時(shí)還可以幫助別人，保護(hù)財(cái)產(chǎn)。

§6—1 觸 電

一、觸電事故

機(jī)床是將電能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能的生產(chǎn)設(shè)備。機(jī)床配電線路與機(jī)床緊密相連，裝配時(shí)電氣應(yīng)具有良好的絕緣設(shè)置，但長期工作的絕緣材料容易發(fā)生老化或破損，造成漏電。人體不慎接觸或接近帶電體會(huì)發(fā)生觸電。

人體接觸或接近帶電體，而引起局部受傷或死亡的現(xiàn)象稱為觸電。

按人體受傷害的程度，觸電可分為電傷和電擊兩種。電傷是

指人體外部受傷，如電弧灼傷，與帶電體接觸后的皮膚紅腫，大電流下熔化金屬飛濺燒傷皮膚等。電擊則是指人體內(nèi)部器官受損傷的現(xiàn)象。電擊是電流流過人體而引起的，人體常因電擊而死亡，所以它是最危險(xiǎn)的觸電事故。電擊傷人的程度，與流過人體電流的頻率、大小、途徑、持續(xù)時(shí)間長短以及觸電者本身的情況有關(guān)。實(shí)踐證明，頻率為25～300 Hz的電流最危險(xiǎn)，隨著頻率的增加，危險(xiǎn)勝減小。人體通過1 mA的工頻電流，就有麻木的感覺，電流大于50 mA，就會(huì)有生命危險(xiǎn)，100 mA的工頻電流則足以致人死亡。電流通過心臟和大腦易發(fā)生死亡事故，所以頭部觸電或左手到右腳觸電最危險(xiǎn)。另外，人體通電時(shí)間越長，危險(xiǎn)性越大。

通過人體的電流大小與觸及的電壓、人體的電阻有關(guān)。人體電阻與觸電部位皮膚表面的干濕情況，接觸面積的大小及身體素質(zhì)有關(guān)。人體電阻各不相同，通常人體電阻約800歐至幾萬歐。若人體電阻為1 k，觸及50 V工頻電源，流過人體電流為50 mA，就有生命危險(xiǎn)。所以國家規(guī)定安全電壓額定值等級(jí)為42 V，36 V，24 V，12 V，6 V。但必須注意，42 V或36 V并非絕對(duì)安全，在充滿導(dǎo)電粉末、相對(duì)濕度較高或酸堿蒸氣濃度大等情況下，可能發(fā)生觸及36V電壓而死亡的事故。在上述情況下，必須使用24V或更低等級(jí)的電壓。

除上述兩種觸電情況外，還有高壓電弧觸電和跨步電壓觸電。高壓電弧觸電是人體接近高壓帶電體時(shí)，由于兩者電位差很大而引起電弧，使人觸電傷亡。

當(dāng)高壓線破斷落地時(shí)，以高壓線為中心在其周圍形成一個(gè)強(qiáng)電場(chǎng)，如圖6一1所示。當(dāng)人或牲畜走入斷線點(diǎn)8 m以內(nèi)的電場(chǎng)時(shí)，由于前后腳之間有較高的電壓引起觸電，這種觸電稱為跨步觸電。

二、觸電原因及方式

常見的觸電原因有三個(gè)方面：一是缺乏電氣知識(shí)，如用潮濕的手去開關(guān)電燈。接觸電氣，或者發(fā)現(xiàn)有人觸電時(shí)，不去迅速拉斷電源，直接去拉觸電者而造成觸電；

二是違章操作，明知不準(zhǔn)帶電操作，而冒險(xiǎn)進(jìn)行，結(jié)果觸電受傷或死亡；

三是輸電線或電氣設(shè)備的絕緣老化或破損，造成漏電，人體觸碰時(shí)造成觸電事故。觸電方式有兩種，一是人體直接與正常帶電體接觸。如圖6—2a所示，在三相四線制配電中，人的手觸及一根相線時(shí)稱為單相觸電。這時(shí)人體處在相電壓下，電流從人手經(jīng)過全身，由腳經(jīng)地回到電源中線，這是十分危險(xiǎn)的。如果腳與地面橡膠絕緣，則回路電阻增加，電流減小，危險(xiǎn)性會(huì)大大減小。若身體出汗或赤腳著地，回路電阻減小，危險(xiǎn)性增加。

在三相三線制的配電線路中，沒有中線，但輸電線與大地之間存在電容，交流電也能形成通路。二只手觸及任一相線時(shí)，能形成單相觸電，如圖6—2所示。

在三相電路中若人體與兩根相線接觸，如圖6一3所示為兩

相觸電。此時(shí)，人體在線電壓作用下，危險(xiǎn)性變大。

另一種觸電方式是與正常工作的不應(yīng)帶電的金屬部分接觸而觸電。例如，電動(dòng)機(jī)金屬外殼。由于定子繞組絕緣損壞，漏電繞組與外殼相碰，人體觸及電機(jī)金屬外殼時(shí)，會(huì)使人體觸電，如圖6—4所示。

§6—2 安全用電措施

一、常用安全用電措施

安全用電的基本原則是不接觸低壓帶電體，不靠近高壓帶電體。常用的安全用電措施如下：

1．火線必須進(jìn)開關(guān)

在開關(guān)處于分?jǐn)酄顟B(tài)時(shí)，用電器就不帶電，有利于維修和避免觸電。

2．合理選擇照明電壓

一般工廠和家庭照明選用220 V電壓供電。機(jī)床照明決不允許選用220 V電壓供電：而應(yīng)選36 V以下電壓供電。

3．合理選擇導(dǎo)線和熔絲

導(dǎo)線通過電流時(shí)，不允許過熱，所以導(dǎo)線的額定電流應(yīng)比實(shí)際電流大些。而熔絲在電路中起保護(hù)作用，要求電路短路時(shí)熔絲能迅速熔斷，應(yīng)選比額定電流稍大的熔絲來保護(hù)較大電流的電路。

4．電氣設(shè)備應(yīng)有一定的絕緣電阻

電氣設(shè)備金屬外殼與通電線圈之間必須有一定的絕緣電阻，否則當(dāng)人體觸及正在工作的電氣設(shè)備。(如電動(dòng)機(jī)、電風(fēng)扇)的金屬外殼時(shí)，就會(huì)觸電。通常要求固定電氣設(shè)備的絕緣電阻不應(yīng)低于1 M，可移動(dòng)的電氣設(shè)備絕緣電阻應(yīng)大于1 M。

5．電氣設(shè)備的安裝要正確

電氣設(shè)備應(yīng)根據(jù)安裝說明書進(jìn)行安裝。帶電部分應(yīng)加防護(hù)罩，高壓帶電體更應(yīng)注意有效防護(hù)，使一般人無法靠近高壓帶電體。必要時(shí)應(yīng)加聯(lián)鎖裝置以防觸電。

6．采用各種保護(hù)用具

如絕緣手套、絕緣鞋、絕緣鉗、棒、墊等，以保證工作人員安全操作。在家庭中可使用干燥的木質(zhì)桌凳、玻璃、橡皮等做保護(hù)用具，保證人身安全。

7．正確使用移動(dòng)電具

使用手電鉆等移動(dòng)電具必須戴絕緣手套，調(diào)換鉆頭時(shí)應(yīng)切斷電源。

8．嚴(yán)禁違章冒險(xiǎn)

一般不允許帶電操作，緊急情況急需處理帶電電氣時(shí)要用右手，將左手放在口袋中，以減少電傷害程度。

9．正確使用、遵守安全標(biāo)志要求

現(xiàn)在企業(yè)用電比較規(guī)范，重要場(chǎng)合都有明顯的標(biāo)志，要養(yǎng)成正確使用、遵守安全標(biāo)志要求的習(xí)慣。安全標(biāo)志有如下幾個(gè)種類：

禁止類：禁止合閘，有人工作；

禁止攀登，高壓危險(xiǎn)；

禁止合閘，線路有人工作；

允許類：在此工作；

提示類：由此向下；

警告類：止步，高壓危險(xiǎn)。

二、電氣設(shè)備的保護(hù)接地和保護(hù)接零

在正常情況下電氣設(shè)備的金屬外殼是不帶電的。但在絕緣損壞時(shí)外殼就會(huì)帶電。為保證人體觸及漏電設(shè)備金屬外殼不會(huì)觸電，通常都采用保護(hù)接地或保護(hù)接零的安全措施。

1．保護(hù)接地

把電動(dòng)機(jī)、變壓器、鐵殼開關(guān)等不帶電的金屬外殼或構(gòu)架與大地做可靠的連接，稱作保護(hù)接地。通常采用深埋在地下的角鐵、鋼管作為接地體。接地電阻不得大于4。

保護(hù)接地適甩于1 000 V以上的電氣設(shè)備以及電源中線不直接接地的1 000 V以下的電氣設(shè)備。如圖6—5所示，電動(dòng)機(jī)采用了保護(hù)接地。這樣即使人體觸及漏電的電氣設(shè)備的金屬外殼也不會(huì)觸電；

因人體電阻比接地體電阻大得多，兩者并聯(lián)，則漏電電流幾乎全部經(jīng)接地電阻流人大地，從而保證了人身安全。

所有涉及人身安全的設(shè)備，都應(yīng)采取可靠的接地保護(hù)。

2．保護(hù)接零

將電氣設(shè)備在正常情況下，不應(yīng)帶電的金屬外殼或構(gòu)架與供電系統(tǒng)中的零線連接，叫做保護(hù)接零，如圖6—6所示。

保護(hù)接零適用于三相四線制中線接地系統(tǒng)中的電氣設(shè)備。接零后若電氣設(shè)備的某相因破損而漏電時(shí)，叫做該相短路。短路電流立即將熔斷絲燒斷或采取其他保護(hù)電器動(dòng)作，切斷電源以避免觸電危險(xiǎn)。

如圖6—7所示是單相用電器(如電風(fēng)扇、洗衣機(jī))使用的三腳插頭和三孔插座。插頭的正確接法是把用電器會(huì)屬外殼用導(dǎo)線接在插頭的2號(hào)插腳上。單相用電器保護(hù)接零時(shí)，必須注意把用電器的金屬外殼用導(dǎo)線直接與保護(hù)零線相連，而絕不允許將金屬外殼直接與用電器零線相連，如圖6—8所示。如圖6—8b所示是單相用電器保護(hù)接零的錯(cuò)誤接法，這種接法一旦零線熔絲熔斷，用電器的金屬外殼就帶電，將會(huì)造成人體觸電。

三、安全用電十不準(zhǔn)

1．不準(zhǔn)帶電移動(dòng)電氣設(shè)備。

2．不準(zhǔn)赤腳站在地面上帶電作業(yè)。

3．不準(zhǔn)掛鉤接線。

4．不準(zhǔn)使用三危線路。三危線路是指對(duì)地距離不符合要求的“攔腰線、地爬線、碰頭線”。

5．所有進(jìn)行電氣操作及值班工作人員不準(zhǔn)喝酒。

6．不準(zhǔn)帶負(fù)荷拉刀閘。停電時(shí)先拉分開關(guān)再拉總開關(guān)，送電時(shí)則順序相反。

7．對(duì)電氣知識(shí)一知半解者，要嚴(yán)加管理，不準(zhǔn)玩弄電氣設(shè)備或亂拉亂接線。

8．照明不準(zhǔn)一線一地制。

9．不準(zhǔn)約時(shí)停、送電。

10．不準(zhǔn)私設(shè)電網(wǎng)。未經(jīng)公安及主管部門批準(zhǔn)，任何單位和個(gè)人私設(shè)電網(wǎng)都是違法行為。

§6—3 電氣事故及緊急處理

一、觸電急救

1．觸電解救

凡遇到觸電者，救護(hù)人員要采取最快的辦法使觸電者迅速脫離電源。如果距離電源開關(guān)或插座較近，當(dāng)立即切斷電源或者用干燥的竹竿或木棒打掉帶電體使觸電者脫離電源；

救護(hù)者也可用絕緣鉗或戴絕緣手套、穿絕緣鞋，將觸電者拉離電源。千萬不能赤手去拉觸電者!

2．緊急救護(hù)

在觸電者脫離電源后，應(yīng)立即進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)緊急救護(hù)并及時(shí)報(bào)告醫(yī)院。當(dāng)觸電者還未失去知覺時(shí)，應(yīng)將他抬到空氣流通的地方休息，不能讓他亂走亂動(dòng)。當(dāng)觸電者出現(xiàn)心臟停搏、無呼吸等假死現(xiàn)象時(shí)，應(yīng)在現(xiàn)場(chǎng)采用人工呼吸或胸外擠壓法進(jìn)行搶救。決不能給休克者注射強(qiáng)心針劑。

人工呼吸法適用于有心跳但無呼吸的觸電者，如圖6—9所示。

首先將觸電者仰臥在平地上，鼻孔朝天頸后仰。然后清理口鼻腔的阻塞物使其通暢，解扣松衣使觸電者身體放松。做人工呼吸時(shí)，要捏住觸電者鼻子，貼嘴吹氣；

松開鼻子讓廢氣從鼻、口排出。每隔3～5 S重復(fù)一次。

胸外擠壓法適用于有呼吸但無心跳的觸電者。具體操作方淮如圖6—10所示。觸電者仰臥在平地上，松扣解衣，救護(hù)者把一只手的中指對(duì)準(zhǔn)凹膛，手掌平鋪前胸，然后掌根用力下按，迫使心臟血液流出心房。突然松手，讓血液流回心房。每隔1 S重復(fù)一次。

當(dāng)觸電者既無呼吸又無心跳時(shí)，可同時(shí)采用人工呼吸法和胸外擠壓法進(jìn)行急救。

二、對(duì)電氣設(shè)備做好監(jiān)護(hù)

機(jī)床的電氣控制線路或電器在運(yùn)行過程中。往往會(huì)產(chǎn)生一些故障，如電動(dòng)機(jī)不能啟動(dòng)或停車，甚至發(fā)生電動(dòng)機(jī)燒毀等事故。事故發(fā)生之前通常都有異常現(xiàn)象。如果操作人員能及時(shí)覺察并采取措施，就可以避免事故發(fā)生，做到安全生產(chǎn)。

做好運(yùn)行中的監(jiān)護(hù)工作，首先必須熟悉電動(dòng)機(jī)或電氣的性能，才能分辨它們?cè)谶\(yùn)行中出現(xiàn)的癥狀是否異常。監(jiān)護(hù)工作是通過操作人員的感官進(jìn)行的，一般方法是聽、聞、看、摸。

1．聽

就是注意電動(dòng)機(jī)和電氣的聲響是否正常。如電動(dòng)機(jī)正常運(yùn)行時(shí)發(fā)出均勻輕微聲，過載時(shí)出現(xiàn)“嗡嗡”聲，軸承損壞時(shí)出現(xiàn)“喀喀”聲；

交流接觸器正常動(dòng)作時(shí)發(fā)出“叭噠”聲，出現(xiàn)故障時(shí)，聽不到聲音或出現(xiàn)抖動(dòng)聲。

2．聞

就是注意電動(dòng)機(jī)和電氣在運(yùn)行中是否出現(xiàn)怪味。正常情況下是沒有怪味的，如聞到焦臭味，可能是電動(dòng)機(jī)或電氣繞組的絕緣材料將要燒損。

3．看

就是觀察電動(dòng)機(jī)和電氣運(yùn)行中是否有冒煙或打火現(xiàn)象。若有這種現(xiàn)象可能是繞組正在燒損，或者接頭有松斷處。此外，還要觀察電動(dòng)機(jī)運(yùn)行中有無振動(dòng)現(xiàn)象。

4．摸

就是觸摸電動(dòng)機(jī)和電氣外殼溫度是否正常。如果過熱，可能是電動(dòng)機(jī)或電氣繞組燒損前的征兆，應(yīng)立即停車檢修。

注重運(yùn)行中的監(jiān)護(hù)工作，可及時(shí)發(fā)現(xiàn)異?，F(xiàn)象，采取適當(dāng)措施，找有關(guān)人員進(jìn)行檢查和修理。這樣可以減少事故，特別是可以避免嚴(yán)重事故的發(fā)生。

三、電火警的緊急處理

發(fā)生電火警時(shí)，最重要的是立即切斷電源，然后救火，并及時(shí)報(bào)警。

沒有確切知道電源是否被切斷時(shí)，決不能用水或普通滅火器滅火，因?yàn)槿f一電源未被切斷，就會(huì)造成觸電?？蛇x用四氯化碳滅火器、砂土等滅火。也可用二氧化碳滅火器滅火，但使用時(shí)應(yīng)注意，不要噴射到人的皮膚或臉上，以防凍傷和使人窒息。

救火時(shí)不要隨便扯動(dòng)電線或觸及電氣設(shè)備。搶運(yùn)物品時(shí)，要留心地上的電線。

四、防雷擊的安全措施

通常在高大建筑物或在雷區(qū)的每個(gè)建筑物的頂部，安裝避雷針來預(yù)防雷擊。對(duì)于使用室外電視機(jī)或收錄機(jī)天線的用戶，應(yīng)裝避雷器或防雷用轉(zhuǎn)換開關(guān)。在正常天氣時(shí)將天線接人室內(nèi)，在雷雨前將天線轉(zhuǎn)接到接地體上；

以防由天線引人雷擊。

在雷雨天氣人們盡量少外出走動(dòng)，更不要在大樹下避雨，不應(yīng)站在高處，而應(yīng)蹲在低處且兩腳并攏。

習(xí)  題

1．人體接觸或接近帶電體，而弓l起局部受傷或死亡的現(xiàn)象稱為__________。

2．按人體受傷害的程度，觸電可分為__________和__________兩種。

3．高壓電弧觸電是指______________________________。

4．跨步電壓觸電是指______________________________。

5．發(fā)生電火警時(shí)，最重要的是立即__________，然后__________，并及時(shí)__________。

6．對(duì)電氣設(shè)備做好監(jiān)護(hù)的四字要訣是__________。

7．觸電解救是指______________________________，觸電急救是指______________________________。觸電急救一般有__________和__________兩種辦法。

8．受電擊者在__________情況下，使用人工呼吸法施救；

在__________情況下，使用胸外擠壓法施救，在__________情況下，使用兩種方法施救。

9．請(qǐng)寫出五種以上安全用電措施。

10．畫圖說明保護(hù)接地和保護(hù)接零兩種保護(hù)措施的接線方法。

11．列出五種以上用電禁忌。

《電工基礎(chǔ)知識(shí)》

建議課時(shí)安排

主要內(nèi)容教學(xué)重點(diǎn)課時(shí)

第一章 直流電路

1—1 電學(xué)的基本物理量

1—2 電路

1一3 歐姆定律

1一4 電阻的串聯(lián)、并聯(lián)電路

1—5 電工測(cè)量基本知識(shí)

電量基本概念

萬用表的使用

歐姆定律及應(yīng)用

電阻器的串、并聯(lián)形式及應(yīng)用思想

第二章 電磁的基本知識(shí)

2一1 磁的基本知識(shí)

2—2 電流的磁場(chǎng)

2—3 電磁感應(yīng)

2—4 自感、互感

各種電磁現(xiàn)象

定性掌握磁場(chǎng)對(duì)電流的作用

定性掌握電磁感應(yīng)現(xiàn)象自感互感現(xiàn)象

第三章  正弦交流電路

3—1 正弦交流電的產(chǎn)生

3—2 正弦交流電的三要素

3—3 正弦交流電的表示法

3—4 單相交流電路

3—5 三相交流電路

3—6 常用電氣照明電路

正弦交流電的概念及參數(shù)

R，L，C三種電路的應(yīng)用特點(diǎn)

三相電路的連接形式

照明燈具特點(diǎn)及驗(yàn)電筆使用

第四章 變壓器與三相異步電動(dòng)機(jī)

4一1 變壓器的基本結(jié)構(gòu)和工作原理

4—2 三相異步電動(dòng)機(jī)的用途和結(jié)構(gòu)

4—3 三相異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)原理

4—4 三相異步電動(dòng)機(jī)的使用

4—5 單相異步電動(dòng)機(jī)

變壓器安全使用知識(shí)

三相異步電動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)、運(yùn)轉(zhuǎn)機(jī)理及使用要點(diǎn)

第五章 簡單機(jī)床電路

5—1 常用低壓電器

5—2 機(jī)床的幾種控制線路

低壓電器的外形用途、可能的問題

第六章 安全用電

6一1 觸電

6—2 安全用電措施

6—3 電氣事故及緊急處理