欧姆定律的主要内容赏析八篇

序言：写作是分享个人见解和探索未知领域的桥梁，我们为您精选了8篇的欧姆定律的主要内容样本，期待这些样本能够为您提供丰富的参考和启发，请尽情阅读。

第1篇

实验报告，就是在某项科研活动或专业学习中，实验者把实验的目的、方法。步骤、结果等，用简洁的语言写成书面报告。

实验报告必须在科学实验的基础上进行。成功的或失败的实验结果的记载，有利于不断积累研究资料，总结研究成果，提高实验者的观察能力。分析问题和解决问题的能力，培养理论联系实际的学风和实事求是的科学态度。

二、写作要求

实验报告的种类繁多，其格式大同小异，比较固定。实验报告，一般根据实验的先后顺序来写，主要内容有：

1．实验名称名称，要用最简练的语言反映实验的内容。如验证某定律，可写成“验证×××”；如测量的实验报告，可写成“×××的测定。”

2．实验目的实验目的要明确，要抓住重点，可以从理论和实践两个方面考虑。在理论上，验证定理定律，并使实验者获得深刻和系统的理解，在实践上，掌握使用仪器或器材的技能技巧。

3．实验用的仪器和材料如玻璃器皿。金属用具、溶液、颜料、粉剂、燃料等。

4．实验的步骤和方法这是实验报告极其重要的内容。这部分要写明依据何种原理。定律或操作方法进行实验，要写明经过哪儿个步骤。还应该画出实验装置的结构示意图，再配以相应的文字说明，这样既可以节省许多文字说明，又能使实验报告简明扼要。清楚明白。

5．数据记录和计算指从实验中测到的数据以及计算结果。

6．结果即根据实验过程中所见到的现象和测得的数据，作出结论。

7．备注或说明可写上实验成功或失败的原因，实验后的心得体会、建议等。

有的实验报告采用事先设计好的表格，使用时只要逐项填写即可。

三、撰写时应注意事项

写实验报告是一件非常严肃。认真的工作，要讲究科学性、准确性。求实性。在撰写过程中，常见错误有以下几种情况：

1．观察不细致，没有及时、准确、如实记录。

在实验时，由于观察不细致，不认真，没有及时记录，结果不能准确地写出所发生的各种现象，不能恰如其分。实事求是地分析各种现象发生的原因。故在记录中，一定要看到什么，就记录什么，不能弄虚作假。为了印证一些实验现象而修改数据，假造实验现象等做法，都是不允许的。

2．说明不准确，或层次不清晰。

比如，在化学实验中，出现了沉淀物，但没有准确他说明是“晶体沉淀”，还是“无定形沉淀”。说明步骤，有的说明没有按照操作顺序分条列出，结果出现层次不清晰。凌乱等问题。

3．没有尽量采用专用术语来说明事物。

例如，“用棍子在混合物里转动”一语，应用专用术语“搅拌”较好，既可使文字简洁明白，又合乎实验的情况。

4．外文、符号、公式不准确，没有使用统一规定的名词和符号。

验证欧姆定律

【实验目的】通过实验加深对欧姆定律的理解，熟悉电流表、电压表、变阻器的使用方法。

【知识准备】学习有关理论（略）

【实验器材和装置】器材：电流表、电压表、电池组、定值电阻滑动变阻器、导线、开关、装置（略）

【实验步骤】

1. 按图示连接电路。

2．保持定值电阻r不变，移动滑动变阻器的铜片，改变加在r两端的电压，将电流表、电压表所测得的电流强度。电压的数值依次填人表一。

3．改变定值电阻凡同时调节变阻器，使加在r两端的电压保持不变，将电阻r的数值与电流表测得的电流强度的数值依次填人表二。

4．通过实验分析：当r一定时，i和v的关系及v一定时，i与r的关系。

表 一

r(欧姆)=4ωv(伏特)0.4v0.8v 1.2v

i(安培) 0.1a0.2a0.3a

表 二

v(伏特)=0.6vr(欧姆)1ω2ω 4ω

i(安培)0.6a0.3a0.15a

【实验记录】

1．调节滑动变阻器矿，观察电压表和电流表，可以看出，电阻r两端的电压增大到几倍，通过它的电流强度也增大到几倍。这表明，在电阻一定时，通过导体的电流强度同这段导体上的电压成正比。

2．更换不同的定值电阻，调节滑动变阻器矿，保持r的电压不变，可以看出，定值电阻r的数值增大到几倍，通过它的电流强度就缩小到几分之一。这表明在电压不变时，通过导体的电流强度跟这段导体的电阻成反比。

第2篇

一,认真组织好课堂教学,努力完成教学进度.

二,加强高考研讨,实现备考工作的科学性和实效性.

本学期,物理备课组的教研活动时间较灵活.备课组成员将在教材处理,教学内容的选择,教法学法的设计,练习的安排等方面进行严格的商讨,确保教学工作正常开展.主要内容分为两部分:一是商讨综合科的教学内容,确定教学知识点和练习.二是针对物理课上的教学问题展开研讨,制定和及时调整对策,强调统一行动.另外,到外校取经,借鉴外校老师的经验,听取他们对高考备考工作的意见和建议,力求效果明显. 三是多向老教师学习,多听他们的课,学习他们的课堂组织学习他们的教学思路,加强交流,取长补短,不断改进教学水平

三,对尖子生时时关注,不断鼓励.对学习上有困难的学生,更要多给一点热爱,多一点鼓励,多一点微笑.

四,经常对学生进行有针对性的心理辅导,让他们远离学习上的困扰,轻松迎战高考. 五,构建物理学科的知识结构,把握各部分物理知识的重点,难点

物理学科知识主要分力,电,光,热,原子物理五大部分.

力学是基础,电学与热学中的许多复杂问题都是与力学相结合的,因此一定要熟练掌握力学中的基本概念和基本规律,以便在复杂问题中灵活应用.力学可分为静力学,运动学,动力学以及振动和波.

静力学的核心是质点平衡,只要选择恰当的物体,认真分析物体受力,再用合成或正交分解的方法来解决即可.一般来说三力平衡用合成,画好力的合成的平行四边形后,选定半个四边形———三角形,进行解三角形的数学工作就行了.

运动学的核心是基本概念和几种特殊运动.基本概念中,要区分位移与路程,速度与速率,速度,速度变化与加速度.几种运动中,最简单的是匀变速直线运动,用匀变速直线运动的公式可直接解决;稍复杂的是匀变速曲线运动,只要将运动正交分解为两个匀变速直线运动后,再运用匀变速公式即可.对于匀速圆周运动,要知道,它既不是匀速运动(速度方向不断改变),也不是匀变速运动(加速度方向不断变化),解决它要用圆周运动的基本公式.

力学中最为复杂的是动力学部分,但是只要清楚动力学的3对主要矛盾:力与加速度,冲量与动量变化和功与能量变化,并在解决问题时选择恰当途径,许多问题可比较快捷地解决.一般来说,某一时刻的问题,只能用牛顿第二定律(力与加速度的关系)来解决.对于一个过程而言,若涉及时间可用动量定理;若涉及位移可用功能关系;若这个过程中的力是恒力,那么还可用牛顿第二定律加匀变速直线运动的公式来解决.但是这种方法,要涉及过程中每一阶段的物理量,计算起来相对麻烦.如果能用动量定理或机械能守恒来解就会方便得多,因为这是两个守恒定律,如果只关心过程的初末状态,就不必求解过程中的各个细节.那么在什么情况下才能用上述两个定律呢 只要体系所受合外力为零(该条件可放宽为:外力的冲量远小于内力的冲量)时,体系总动量守恒;若体系在某一方向所受合外力为零,那么体系在这一方向上的动量守恒.

振动和波这一部分是建立在运动学和动力学基础之上的,只不过加入了振动与波的一些特性,例如运动的周期性(解题时要注意通解,即符合要求的答案有多个),再如波的干涉和衍射现象等等.

热学有两大部分,分子运动论和气体性质.对于分子运动论,如果去为每条理论寻找实验基础,那么书上的各知识点自然就掌握了;热力学第一定律:外界对气体做功W与气体所吸热量Q之和等于气体的内能增量?.其次,V与W有关系,若气体体积V增加,气体必对外做功;理想气体温度T与内能E有关,若理想气体温度升高,其分子平均平动动能必增大,而理想气体分子间无相互作用,因此分子势能不变,所以其体内能E必增大.这6个物理量的关系清楚了,热学本身的问题就解决了.至于热学和力学的综合问题,以力学为基础,将气体压力F用气体压强P和受力面积S表示,即,F=PS.

电学是物理学中的另一大部分,可分为:静电,恒定电流,电与磁,交流电和电磁振荡,电磁波5部分.

静电部分包括库仑定律,电场,场中物以及电容.电场这一概念比较抽象,但是电荷在电场中受力和能量变化是比较具体的,因此,引入电场强度(从电荷受力角度)和电势(从能量角度)描写电场,这样电场就可以和力学中的重力场(引力场)来类比学习了.但大家要注意,质点间是相互吸引的万有引力,而点电荷间有吸引力也有排斥力;关于电势能完全可以与重力势能对比:电场力做多少正功电势能就减少多少.为了使电场更加形象化,还人为加入了描述电场的图线———电场线和等势面,如果能熟练掌握这两种图线的性质,可以帮助你形象理解电场的性质.

场中物包括在电场中运动的带电粒子和在电场中静电平衡的导体.对于前者,可以完全按力学方法来处理,只是在粒子所受的各种机械力之外加上电场力罢了.对于后者要掌握两个有效的方法:画电场线和判断电势.

恒定电流部分的核心是5个基本概念(电动势,电流,电压,电阻与功率)和各种电路的欧姆定律以及电路的串并联关系.特别强调的是,基本概念中要着重理解电动势,知道它是描述电源做功能力的物理量,它的大小可以通俗理解为电源中的非静电力将一库仑正电荷从电源的负极推至正极所做的功.对于功率一定要区分热功率与电功率,二者只有在电能完全转化为内能时才相等.欧姆定律的理解来源于功能关系,使用时一定要注意适用条件.

电与磁的核心是三件事:电生磁,磁生电和电磁生力,只要掌握这三件事的产生条件,大小,方向,这一部分的主要矛盾就抓住了.这一部分的难点在于因果变化是互动的,甲物理量的变化会引起乙物理量的变化,而乙反过来又影响甲,这一变化了的甲继续影响乙……这样周而复始.

第3篇

关键词：物理教学 兴趣培养

在课堂教学中，教师处于主导地位，学生是课堂的主体，教材是个工具，凝结了前人无数的智慧和感受，表面看来是相对固定的，但在课堂教学这个动态系统中，却时时处在变化之中。我们的课堂教学就是围绕学生这个主体，发挥教师的主导作用，充分利用好凝结了前人无数的聪明才智的教材，充分挖掘学生吸收知识的潜力。在课堂教学中，我的具体做法和体会是：

一、分析典型例题，力求举一反三

一套教材是经过难以计数的科学家和学者辛勤劳作，经过无数次接力式的探讨研究优化而成，其中的典型例题是我们课堂教学的突破口，往往有举足轻重的作用，要抓好课堂教学，就要找准这个突破口，教师在充分吃透教材的前提下，分析典型例题，举一反三。

二、以研究性学习活动为突破口，激发学生学习物理的兴趣

课堂是素质教育的主阵地，教材是研究性学习的主要内容。教材中包含着物理知识的探索和形成过程，研究问题的思维方式和方法，蕴涵着丰富的研究课题。在物理教材中除已有的研究性活动内容外，还给我们教师教学留有非常大的拓展空间。如学习了“摩檫”和“重力”有关知识后，可以引导学生提出“没有摩擦，生活会是什么样”、“没有重力地球上会是什么情形”等课题。在教学实践中，我与学生一起精心钻研教材，挖掘教材，发现了很多的研究性问题与素材，既激发学生的研究兴趣，也使学生加深了对教材的理解。

好奇之心人皆有之，而好奇心是从事探究的力量之源。苏科版物理新教材从“奇妙的物理现象”开始，通过设疑，观看演示实验和动手实验等手段，使学生接触有趣的物理现象，继而又介绍了物理学家进行科学探究的故事，设置了“装满水的杯子里还能放多少回形针”的探究实验，让学生通过比较，明白为什么要通过实验进行探究。

三、做好实验演示，激发学生兴趣

实验是物理学发展与研究的基础，也是物理教学的有机组成部分和重要内容，因此认真做好教材上的每一个演示实验、分组实验和小实验，对激发学生的学习兴趣和学习积极性，培养学生的观察、推理能力和科学态度有着积极的作用。

在“物体的颜色”一段的教学中，充分利用三棱镜、光的色散演示仪、投影仪等器材，通过一系列的演示实验，可以帮助学生理解较为抽象的概念，还可把课本中的死的图像变活，增加了动感，对引发学生的空间想象和思维能力，提高观察和推理的能力，突破难点，提高学生学习物理的兴趣起到了良好的作用。

对于学生的实验活动、探究活动更应正确对待，它们是培养学生实验技能的基本途径，能帮助学生牢固地掌握物理知识，培养学生的实验技能，在分组实验中，学生的活动是多方面的，既有思维，又有操作，还必须对数据进行正确分析处理，在这些活动中，不仅能增加学生的感性认识，锻炼学生的动手能力，培养学生解决实际问题的能力，更能激发学生的研究和探索热情，从而引发学生学习物理的兴趣。

小实验在开发学生智力，激发学习兴趣，培养学生的观察能力和实际动手操作的能力，并不比分组实验的效果差。小实验能降低学生自学释疑等环节中遇到问题的难度。学生在预习和自学等过程中常会遇到一些疑难问题，对某些新的物理概念似懂非懂，对某些物理规律将信将疑，有时想不通就会产生畏难情绪，影响学习效果。教材中安排的一些小实验可以起到“引导”、“解惑”的推动作用，帮助学生认识和理解物理知识，降低学习难度，帮助学生逐步掌握一定的学习方法，调动学生的学习积极性和主动性，从而引发学生自觉学习的兴趣。

四、重视生活・物理・社会及信息库等栏目应用，培养学生学习物理的兴趣

新教材上的这一栏目，不少教师往往忽略了它的作用。其实是一个激发学生学习兴趣，培养学好物理的好教材。

1. 树科学家形象，学科学家精神

在教材中有许多介绍科学家的生平和事迹，我们可以把这些材料与教学结合起来对学生进行思想、精神、道德、意志等方面的教育。在9年级上册信息库中有一关于欧姆与欧姆定律的内容，在这材料中介绍了欧姆对科学的执着追求，在困难面前不屈服，在失败面前不退缩，克服了一个个困难，做了一次次实验，并获得了成功，终于得到以他名字来命名的欧姆定律。学生从具体事例上进一步深刻理解“天才不过是百分之一的灵感加上百分之九十九的汗水”的深刻含义，激发学生刻苦学习。还有牛顿、居里夫人……一个个动人的故事背后是一个个光彩照人的科学家形象，读了他们的事迹，让人激动不已。

2. 读生动感人的故事，学理论联系实际的态度

中学物理教材的“阅读材料”中，广泛收集了物理学联系实际的事实。大到世界各国重视的能源问题，小到家用电器；上到人造卫星、无线电波，下到海洋开发；远到我国古代研究成就，近到常看的电视、电影，大到宇宙天体的运动，小到原子核结构。它们在学生面前展现了一幅幅生动的生活画卷，把学生眼中用概念、公式堆积起来的枯燥无味的物理变成了活生生的生活。

第4篇

一、选择题

选择题中所考查的物理知识具有针对性强、迷惑性大的特点，在中考中占有较大的分量，全国除少数省市采用少量的多项选择题之外，大多采用单项选择题，一般分值在20分左右.选择题的命题立意在考查同学们对基础知识和基本技能的掌握情况的基础上，还着重考察解决实际生活中的物理问题的能力.预计2007年中考物理选择题将主要以下面几种类型呈现：

1.概念辨别型

【例1】（2006年莱芜考题）关于声现象，下列说法正确的是（）

A、声音在不同介质中的传播速度相同

B、人说话是靠舌头振动发声的

C、只要物体在振动，我们人耳就能听到声音

D、一切发声物体都在振动

解析：根据声现象的相关概念可知：声音在不同介质中的传播速度不同；人说话是靠声带振动发声的；人听到声音的条件是听觉神经正常，物体的振动频率达到人耳听觉范围，声音要有足够的响度，并且有传播介质；所以A、B、C选项都错误，正确选项为D.

点拨：概念辨别型选择题主要考查同学们对物理概念的识记和理解能力.解题的常见方法有两种：①直接判断法：根据题设所给的条件和相对应的物理规律、概念或原理来直接判断哪个选项符合题意，从而将正确答案选出；②排除法：先排除掉肯定不符合题意的选项，再在余下的选项中做认真的分析与比较，最终确定答案.

2.故障分析型

【例2】（2006年烟台考题）在图1所示的电路中，电源电压为6V，开关闭合后，电灯L1、L2均不发光.用电压表逐段测量，结果是：Uab＝0V，Uad＝6V，Ubc＝0V，Ucd＝6V.由此可以判断此电路的故障可能是（）

A、电路的a L1b部分发生断路

B、电路的a L2c部分发生断路

C、电源部分发生短路

D、电路的c经滑动变阻器至d部分发生断路

解析：由于电路是串联的，所以当电压表测量值为电源电压时，说明与电压表并联部分电路可能发生断路，由电压表逐段测量结果：Uab＝0V，Uad＝6V，Ubc＝0V，Ucd＝6V可知，只有电路的c经滑动变阻器至d部分发生断路才会出现上述结果.故正确选项为D.

点拨：故障分析型选择题主要集中考查对电路中出现故障的原因的判断和分析能力.解题的窍门是弄清电路的结构，从出现的故障入手找原因，排除不可能出现的原因，从而作出正确的判断.

3.图像分析型

【例3】（2006年南京考题）图2是某物质熔化时温度随时间变化的图像，由图像所给信息，下列判断正确的是（ ）

A、该物质的熔点是0℃，在第2min到第3min内是固液共存态，其内能增加

B、该物质的熔点是0℃，在第2min到第3min内是固液共存状态，其内能不变

C、该物质的熔点是- 4℃，在第5min到第6min内是液态，其内能增加

D、该物质的熔点是0℃，在第5min到第6min内是气态，其内能增加

解析：分析物质熔化曲线图像可知：该物质在第0min到第1min内是固态，吸收热量温度上升；在第1min到第4min内是固液共存态，吸收热量，温度保持不变，所以该物质是晶体，其熔点是0℃；在第4min到第6min内是液态，吸收热量温度上升.在这6min内物质一直在吸收热量，所以该物质的内能一直在增加.故正确选项为A.

点拨:图像分析型选择题考查同学们应用图像方法直观地分析和描述物理量之间关系的能力.解题的关键是读懂图像，从图像中分析各个物理量之间的变化关系和发展趋势.

4.研究方法型

【例4】（2006年重庆考题）物理研究中常常用到“控制变量法”、“等效替代法”、“理想化模型”、“类比法”等科学方法.在下列研究实例中，运用了“控制变量法”的是（）

A、研究电流时，从分析水流的形成来分析电流的形成

B、研究磁场时，用磁感应线描述空间磁场的分布情况

C、研究滑动摩擦力与压力大小关系时，保持接触面的粗糙程度不变

D、研究杠杆的平衡条件时，将撬棒抽象为绕某一固定点转动的硬棒

解析：分析题目所提供的4个选项，所用的研究方法分别是类比法、等效替代法、控制变量法和理想化模型，故正确选项为C.

点拨：物理研究方法型选择题有利于引导同学们在平时学习中和解决问题时，试着运用相应方法去探求答案.由于中考主要以课本中的实验探究问题为素材，考查同学们对物理研究方法的掌握情况，所以平时应认识和掌握课本中的各个实验探究问题所运用的研究方法.

二、填空题

填空题可以对教材中的某段文字所包含的物理概念和规律进行考查，也可以对生活实际中的物理现象所包含的物理知识进行考查.因此，填空题对物理知识点的考查具有直观性、针对性的优点，是中考必不可少的题型.预计2007年中考物理填空题将更加侧重对基本知识的考查.现归类如下：

1.基本概念型

【例1】（2006年上海浦东区考题）________是表示物体冷热程度的物理量，它的常用单位是_____.

解析：热学中的物理量有温度、热量、比热容、内能等，其中温度是表示物体冷热程度的物理量，它的常用单位是℃.

点拨：对于基本概念型的填空题，应在平时注意各个物理量的定义和所包含的物理内涵，这样在解题时，才不容易出现错误.

2.规律应用型

【例2】（2006年镇江考题）太阳能飞机的表面遍布太阳能电池，该电池能将太阳能转化为 能供电动机转动.太阳能飞机机翼的横截面形状应如局部放大图3中_______（填“甲”或“乙”）所示.

解析：太阳能电池能将太阳能转化为电能供电动机转动.根据气体的流速越快，压强越小，所以太阳能飞机机翼的横截面形状应如局部放大图3中甲所示，才能提供飞机向上的升力.

点拨：关于规律应用型的填空题，应先对题目中所考查的物理知识加以筛选，明确所考查的是什么物理知识，涉及了哪些物理规律，只有对所涉及的物理知识或规律了如指掌，才能在考试中游刃有余.

3.实验探究型

【例3】（2006年昆明考题）图4是分别测量电阻丝R1和R2的阻值时，得到的电流随电压变化的图像，则两电阻丝的阻值大小关系是R1 ______R2（选填“＞”、“＝”或“＜”）.将两电阻丝按图5的连接方式接入电路中，并将两根完全相同的火柴分别放在两个电阻丝上.闭合开关一段时间后，发现R1上的火柴头先燃烧.由此可知，________一定时，_______越大，电流产生的热量越大.

解析：分析图4中电流随电压变化的图像可知，在电压相同时，通过R2的电流大于通过R1的电流，所以根据欧姆定律可得R1＞R2.由于两电阻丝按图5的串联连接，所以通过R1、R2的电流是相等的，则可以得到电流一定时，电阻越大，电流产生的热量越大的结论.

点拨：对于实验探究型填空题，所涉及的物理知识点并不多，熟练掌握课本中的实验结论和规律，有助于解决此类题目.

4.简单计算型

【例4】（2006年宜昌考题）即将开工建设的京沪高速列车运行速度可达350km/h，这个速度相当于______m/s.两地之间的铁路线长为1400km，那么列车从北京到上海至少需要______h.

解析：京沪高速列车运行速度350km/h=97.2m/s，列车从北京到上海至少需要4h.

点拨：简单计算型填空题主要考查同学们运用基本公式进行计算的能力.解答的关键是熟悉相关的基本公式，能对问题进行正确分析.

三、作图题

作图题约占中考试卷总分值的6％.近年来的作图题涌现了一些结合生活实际的光学、力学作图题，让同学们在用作图的方式去解决实际问题的同时，感受到物理知识在实际生活中的应用.现以2006年中考作图题为例，透视其解法.

1.光学作图类

【例1】（2006年河南考题）利用潜望镜可以在水下观察到水面上的物体，请你在图6中的直角管中画上两个平面镜，构成一个简易潜望镜，并画出人眼能看到岸上景物时光传播的路径.

解析：(1)首先确定光线的传播路径平行于直角管；(2)分别作出入射光线和反射光线夹角的角平分线即为两条法线；(3)过两个入射点分别作法线的垂线即为平面镜的位置，如图7所示.

点拨：作好此类光路图的关键在于透彻理解光的反射定律、平面镜成像知识、光的折射定律及透镜对光线的作用等知识.

2.力学作图类

【例1】（2006年泰州考题）图8为空中飞行的足球，请在图中画出球所受重力的示意图.

解析：重力的作用点在物体的重心（即足球的球心），其方向是竖直向下的，则画出球所受重力的示意图如图9所示.

点拨：此类力学作图题主要是用一个带箭头的线段来表示力的方向和大小.应用尺规作图，注意规范.另外，力臂的画法也是中考的热点.

四、简答题

简答题考查的知识点比较广泛，涉及到的物理现象比较多，对同学们发散思维的培养有一定的帮助，因而受到许多中考命题专家的青睐.尽管简答题的设计千变万化，但是在解答时，仍然有规律可循.预计2007年中考简答题仍将以实际生活中的物理现象和问题为素材进行命题，现举几例归类剖析其解法.

1.辨析型简答题

【例1】（2006年厦门考题）炎热的夏夜里，柳倩在一间密封性能好的房间里开空调睡觉，隔天早晨起床，柳倩发现铝合金门窗的玻璃变得模糊不清了，这是什么原因？仔细想想，水珠附着在玻璃的内表面还是外表面？

解析：铝合金门窗的玻璃变得模糊不清，是因为窗外高温的水蒸汽遇到低温的玻璃液化成小水珠形成的.所以水珠附着在玻璃的外表面.

点拨：辨析型简答题解题的基本思路是：①认真审题，仔细推敲，理清题意，确定解题思路；②应用相应的物理知识或原理进行解释；③根据解释的结论进行判断.

2.信息型简答题

【例2】 （2006年福州考题）请仔细阅读下文，按要求填空.

分子或原子是构成物质材料的基元，基元中电子绕原子核的运转形成了电流，该电流产生磁场，使每个基元都相当于一个微小磁体.大量的基元组成一个集团结构，集团中的所有基元产生的磁场都同方向整齐排列，这样的集团叫做磁畴.

物体中含有大量的磁畴，但绝大多数物体中，磁畴磁场的指向是杂乱无章的，结果使各个磁场几乎完全被抵消.所以，这些物体的磁性通常很弱，往往无法检测到.

在铁块未被磁化时，众多磁畴磁场的指向是杂乱无章的.这时，一些磁畴产生的磁场和另一些磁畴产生的磁场彼此抵消，铁块不显磁性.当铁块被磁化后，所有的（或绝大部分）磁畴磁场都沿相同方向排列，这时铁块就有很强且持久的磁性.

在受到剧烈振动时或高温情况下，磁畴磁场整齐排列的方向又会变得杂乱无章，使磁铁的磁性减弱，甚至消失.

阅读上述材料可知：

(1)未被磁化的铁块没有磁性是因为磁畴磁场的指向____________.

(2)为防止磁铁退磁，使用磁铁时应避免_________、_____________.

(3)磁铁的磁场，本质上也是由______产生的.

解析：根据短文中的信息可以得出：

(1)未被磁化的铁块没有磁性是因为磁畴磁场的指向杂乱无章；

(2)为防止磁铁退磁，使用磁铁时应避免剧烈振动或靠近高温区；

(3)磁铁的磁场，本质上也是由电流产生的.

点拨：信息型简答题是提供一段新的材料，让同学们经历汲取、收集、分析、处理和归纳等思维活动过程，最终得出结论.解题的基本思路是：①如果文字信息不多的话，先通读全文，思考问题；如果文字信息比较多的话，可以先看问题，带着问题去通读全文；②在回答问题时，尽量使用文中的原话回答，这样可以做到表述到位.

五、实验题（请参照2007年第5期《2006年中考物理实验热点考题例析》）

六、计算题

计算题能综合评价同学们对物理概念的理解和对物理规律的掌握情况，历来是中考的压轴题，分值一般在20分左右.计算题的考点比较集中，主要分布在欧姆定律、电功、电功率、速度、密度、压强、浮力、机械功和机械功率、热量等概念和规律中，尤以欧姆定律、密度、压强和热量为重.结合生产实际的应用类计算题是2007年中考计算题命题的主要趋势，它不单纯地考查同学们对物理概念和规律的掌握情况，更重在引导同学们学以致用，体现了“从生活走向物理，从物理走向社会”的新课程理念.

在求解计算题时，要准确地写出应用的公式，代入数值时，必须既有数据又有单位，计算正确.在解答过程中要注意统一物理量的单位（一般用国际单位），注意物理量中上下标的使用，单位“中西文”的统一，以及必要的文字说明等.现根据具体的考点，对计算题的类型进行分类剖析，以期指点迷津.

1.关于欧姆定律的综合计算

【例1】（2006年哈尔滨考题）如图10是某同学设计的一个能够测定油箱内油面高度的装置.油量表是由学生用电流表改装而成的，滑动变阻器R的金属滑片P是杠杆的一端.当P在a端时电路中的电流为0.6A，表示油箱已满；P在b端时电路中的电流为0.1A，表示油箱内无油.

(1)在改装表盘时，当他选择的滑动变阻器最大阻值为50Ω时，他应选择的电源电压值和R′的阻值是多少？

(2)若油箱的容积为50L，请你按该同学的改装，在电流表表盘图11上标出油量表为0、40L、50L的刻度位置（滑动变阻器接入的阻值随浮标升降均匀变化；确定40L的位置时要求有运算过程）.

(3)你认为他在设计该装置的电路时，在选择器材的过程中应考虑什么问题，并说明理由.

解析：(1)装满油时U=I1R′……①

无油时U=I2（R′+R）……②

解①和②得R′=10Ω ；U=6V.

(2)由题中的条件可知，当油量为40L时，滑动变阻器接入阻值为10 Ω，此时电路的电流：

改装的电流表表盘如图12所示.

(3)①为保护电流表，选择电源和R′时，电压与R′的比值应小于（或等于）电流表的最大量程（或应考虑当P在a端时电流不超过电流表的量程）； ②为了提高油量表的灵敏度，应选择在电流表0～0.6A的量程进行刻度；③为了确保使油量在电流表的0.1～0.6A范围内变化，应考虑电源电压、R′与R的合理配置.

点拨：关于欧姆定律的综合计算题型比较多，分析时要全面理解各物理量的内涵，要注意每个用电器的额定电压和额定电流（即用电器铭牌上所标的电压值、电流值）、电表的量程、变阻器的铭牌等，使电路中的最大电流和最大电压不能超过额定值.

2.关于电功率及电热的综合计算

【例2】（2006年河北考题）小明家买了一台电烤箱，有低、中、高三个档位的发热功率.图13是其内部简化电路图，开关S1可分别与触点a、b接触.已知：R1=48.4Ω ，R2=96.8Ω ，电源电压保持不变.

请分析和解答以下问题：

(1)当开关S1置于b端、S2断开时，电烤箱处于什么档位？简述理由.

(2)电烤箱在中档位工作时，消耗的电功率是多少？

(3)电烤箱在高档位工作时，对食物加热6min，消耗的电能为多少？

电烤箱消耗的电能：W=P总t =1500W×6×60s=5.4×105J.

点拨：本题以多档位电烤箱的耗电问题来考查同学们对电路知识的掌握及对电功率及电热公式的运用.另外，电冰箱的间歇工作、电视机的待机功能等问题都有可能成为命题的素材.

3.关于速度的综合计算

【例3】（2006年南京考题）出租车司机在机场高速公路的入口处看到如图14所示的标志牌.在不违反交通规则的前提下，该司机从入口处出发，至少行驶多长时间才能到达机场?

点拨：分析近几年中考中关于速度的综合计算试题可以发现，复杂的追击计算已经很少出现了，取而代之的是围绕交通时刻表、交通标志牌、速度计等展开的计算.只要认真分析题意，再运用速度公式及变形公式进行计算即可.

4.关于压强的综合计算

【例4】（2006年广州考题）黄华路小巷里的纪念碑“血泪洒黄华”铭记着日本侵略中国的那段历史，承载着日本欠下中国人的一份血债.碑身高约1.5m，宽约0.6m，厚约0.1m.已知碑石密度为2.6×103kg／m3，求：(1)纪念碑的碑重；(2)它对地面的压强.（本题g取10N／kg）

解析：(1)根据题意可求出碑的体积：V =1.5m×0.6m×0.1m= 0.09m3，所以纪念碑的碑重：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，所以对地面的压力：F=G=2340N，S=0.6m×0.1m=0.06m2

则纪念碑对地面的压强：

点拨：将人文科学与物理的压强知识有机整合在一起是本题的一个亮点.另外，有关将生物和自然环境中的压强知识挖掘出来，考查同学们对压强知识的掌握情况也可能成为2007年中考命题的亮点.

5.关于浮力的综合计算

【例5】（2006年黄冈考题）如图15是吴林泽利用U形压强计改装成的测液体密度的密度计.A为固定支架，其作用是保证橡皮膜在不同的液体中深度均为1cm.U形管盛水，其右管标有刻度值，为了便于读数，在U形管右管有一个指示液面位置（刻度值）的质量为1g的实心红色浮标，刚好有一半体积浸没在水中.未测量时，U形管水面刚好与a相平，读数时，读取浮标所对的刻度值即可.

求：(1)浮标受到的浮力；

(2)浮标的密度；

(3)当橡皮膜放入某液体中，浮标指示在b处， ab之间的距离为2cm，计算b处的刻度值.

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

(2)根据漂浮条件F浮=G，即

(3)因液体对橡皮膜压强等于U形管水面高度差产生的压强，即ρ液gh=ρ水g h′

点拨：这种应用类浮力综合计算是今后中考命题的趋势.另外，应用漂浮条件制成的测量物体重力的“浮力秤”中的计算问题近几年一直是许多省市中考命题的素材，同学们在复习时要引起重视.

6.关于功率及机械效率的综合计算

【例6】（2006年江西考题）瑞瑞同学家住楼上，最近正在装修房子，需要搬运装修材料，但有些材料由于楼道过窄不方便搬运，于是瑞瑞建议采用如图16所示的滑轮组，这样站在地上就可以把材料运上楼.若某次搬运的材料重765N，被提升的高度为10m，人所用的拉力为450N.

求：(1)请你帮助瑞瑞画出滑轮组的绕线示意图;(2)用滑轮组提升材料时做的有用功是多少？(3)该滑轮组的机械效率是多少？(4)瑞瑞同学查阅了有关机械效率知识的资料，看到下表中的一组数据，请你找出这些机械设备效率的共同特点.

解析：(1)滑轮组绕线示意图如图17所示；

(2)用滑轮组提升材料时做的有用功是

W有=Gh=765N×10m=7650J；

(4)根据表格中各种机械设备的效率数据，比较分析归纳出这些机械设备效率的共同特点是：机械效率总是小于1.

点拨：利用生活中的简单机械（如杠杆、滑轮组、斜面等）考查的功率及机械效率的综合计算问题是这一考点的主要命题形式.重在审清题意，选准相对应的公式进行计算.

7.关于热量的综合计算

【例7】（2006年扬州考题）人类正积极开发和利用太阳能，如太阳能热水器、太阳能电池等.小颖想测出地球表面接收到太阳能的总功率.

(1)天气晴朗时，小新测得太阳能热水器1h内平均能使质量为36kg的水从20℃升高到30℃，则水吸收了多少热量?

(2)小颖查得热水器接收太阳能的总有效面积为1.2m2，热水器能把接收到的太阳能的50%转变为水的内能.则这台热水器每平方米的面积上接收太阳能的平均功率是多少？

(3)已知地球接收太阳能的总有效面积为1.3×1014 m2，则地球表面接收到太阳能的总功率为多少？小颖查阅相关资料获知，辐射到地球的太阳能总功率约为1.7×1017W，与她计算得到的功率相差较大，试分析原因可能是什么？

解析：

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

(2)接收太阳能的平均功率

(3)地球表面接收到太阳能的总功率P总=700×1.3×1014 W=9.1×1016W.

辐射到地球的太阳能总功率约为1.7×1017W，与她计算得到的功率相差较大，原因可能是太阳辐射到地球的能量被大气层反射和吸收（或在大气层传播过程中有能量损失）.

第5篇

阅读是自学的重要途径。培养学生的自学能力，应从指导阅读教科书人手，使他们学会抓住课文中心，能提出问题并设法解决问题，还应鼓励学生进行课外阅读。可是在当前不少师生仍然不重视对课本的阅读，一年过去了，课本还是新的，很少翻开看一看。因为教师强调学生课上记笔记.课下看笔记。实际上大部分学生课上记的只是教师的板书，对于完整的知识而言那只是一些重点并不系统。特别是学生往往只凭课堂上听老师讲的定律、公式，不通过自己阅读、思考和消化就忙于做题，生搬硬套搞题海战术，结果造成基础知识不牢，缺乏分析问题和解决问题的能力，遇到问题依赖教师，没有教师的讲解就学不会知识的不良后果。

在中学要培养学生独立思考、分析问题和解决问题的能力，指导学生阅读是一个重要的环节。学生到学校来读书，而不是到学校来“听书”，而教师在学校是教书，而不是“讲书”。教就是引导学生怎样读书，怎样思考分析问题，解决问题，使学生的能力得到提高是教师教的目的。指导学生阅读课文，培养学生的阅读兴趣和提高学生的自学能力要从以下几个方面人手

1 教师要为学生阅读教材创造条件

一方面要经常对学生进行自学能力重要性的教育，使学生充分认识到，有了自学能力才能不断地充实和更新自己的知识，才能适应迅速发展变化的社会，才能不断攀登科学的高蜂，另一方面在平时要多为学生阅读课本创造条件，学生自学必须要有时间的保证。

总之，教师在教学中要尽量少灌输，多启发，使教学过程成为学生在教师的指导帮助下自己学习和钻研问题的过程。例如在上《欧姆定律》这课时，教师只通过演示实验讲清电流跟电压的关系，至于电流跟电阻的关系以及归纳得出定律，就可以让学生自己通过实验进行分析比较、归纳和阅读课文后得出结论，然后教师加以小结，这祥既可以在课堂上有时间让学生阅读课本，又可使学生自己实验、思考、讨论和研究问题，更促使学生去认真阅读教材。

2 根据物理教材的特点。加强阅读指导。

物理课本中既有对现象的描述，又有对现象的分析和概括。既有定量的计算，又有要动手做的实验。在表述方面，既有文学“语言”，又有数学“语言”（公式、图象）还有图画“语言”（插图、照片）。看这样的书，既要懂得文字表述的意思，又要理解数学的计算及其含义，有时还要画图。学生刚开始不易读懂课文，也不习惯这种学习方法，因此，一开始教师就必须耐心的加以引导。要要求学生整章节的阅读，并给予指导，必要时，在课堂上还要边读边讲。重要的句子、结论要求学生用笔划出来，对一些叙述较复杂的段落还要给予分析解释。学生入门以后，再对他们提高要求。例如：《阿基米德原理》这一节，学生通过阅读课文后，对课文提出的概念、定义和原理就有了一个初步的认识，对实验过程和现象也有所了解，并能作大致的分析。这时教师可通过谁是受力物体，浮力的大小和方向以及在什么情况下才有浮力等提出问题，帮助学生进一步理解“原理”的实质，而不致于去死背条文。物理公式是用数学“语言”来描述物理规律的一种数学表达式。初中学生不易看懂，往往把它当作代数来看待，这就可能出现一些很严重的错误。

3 引导学生养成预习的习惯。逐步培养自学能力。

第6篇

高三物理下学期教师的教学计划

首先非常感谢学校对我的信任，让我这个尚无经验的年轻人担任毕业班的教学工作，深感压力很大的同时我也意志坚定，相信只要足够努力肯定也会取得好的成绩。假期时我向资深教师进行请教，和以前的同学进行探讨，听取多方意见，根据自己以前学习过程中的感受，结合我校自身学生的情况制定了如下的教学计划。

一、复习安排

1、高三物理总复习分为三个阶段。

第一阶段 20xx年x月至20xx年底，以章、节为单元进行单元复习训练。

主要针对各单元知识点及相关知识点进行分析、归纳，复习的重点在基本概念及其相互关系、基本规律及其应用。

第二阶段 20xx年x月至20xx年x月，按知识块（力学、电磁学、光学、物理实验）进行小综合复习训练。

主要针对物理学中的几个分支（力学、电磁学、光学）进行小综合复习，复习的重点是在本知识块内进行基本概念及其相互关系的分析与理解，基本规律在小综合内的运用（包括物理实验拔高）

第三阶段 20xx年x月至20xx年x月，进行学科内大综合复习训练、模拟测试

主要针对物理学科各个知识点间进行大组合复习训练，复习的重点是进行重要概念及相互关系的辨析、重要规律的应用

2、每个阶段的具体操作。

（1）一轮复习

按照单元复习，每一单元分为若干节，每节内容按照三个层次递进式展开。

第一层次：学生回归课本，重温基础知识，进行初步的基础训练，旨在回顾、重温知识，进行热身活动。

操作：针对有的学生不愿再看课本，利用练习册知识回顾题和基础训练题，学生利用自习时间完成，在这里，学习册起到了督促学生看课本，检查学生看课本的效果的作用。

第二层次：

1.重点与难点知识进行强化讲解，并配备跟踪训练题强化巩固。

2.经典题型的分析与变式训练。

操作：在备课时，我一般会做基本资料上同一章节的题目，把本节的重点知识、难点理出来，形成自己的东西，然后在课堂上与学生进行沟通和交流，并进行相应的跟踪训练。

体现重点知识重点讲、重点练，强化教师的点拨指导作用；选取经典题型与学生分析（分析解题思路、总结解题方法），进行相应的变式训练（选取相同、相近的模型或相同的解决问题的方法），也可以一题多变，可以变条件，可以变设问。

因为很多高考题就是在旧题的基础上变化来的，一定要注重一题多变。开始，教师引领学生变，逐步由学生自己主动的寻求变。

如果学生能够自己主动的寻求变，而且通过思考得到解答，并从题目中总结做题的步骤和方法，可以极大的提高学生灵活的分析问题、解决问题的能力，对学生的能力提升是大有帮助的。

第三层次：精选有各种代表性的习题进行以提升能力为目的的强化训练，旨在提升能力。

操作：精选习题，学生利用自习时间限时完成。教师批改。课上下发，对于错题，先由学生讨论交流，对于共性问题，最后由老师点拨、指导。

每一单元完成后，一定要组织一次单元测试，评卷，讲解。目的是对学生的学业能够及时评价与反馈，检查学生对本单元的掌握情况。

（2）二轮复习

第一轮复习以后同学们对教材内容进行了查漏补缺，扫除了知识结构中理解上的障碍。

在第二轮复习中，以专题复习为主，突出知识的横向联系与延伸、拓展，在解题方法和技巧上下工夫，提高解决问题的能力，使得在第一轮复习的基础上，学科素质得以明显提升。由于理综高考中物理试题数量有限，不可能覆盖高中的全部内容，但重点内容、主干知识一定会考。

我利用平时空余时间将近几年的高考物理题进行研究，整理归纳，从中发现共同的部分，总结规律，有针对性的，目的性的进行训练。同时在这个时候要发挥出学生的主动性，我们讲的再好再完美，那是我们的知识，变不成学生。

要想办法将其变为学生的。在第一轮的基础上，学生对于各个物理知识已经了解，但这时候的知识就像许多散落一地的珠子，我们要让它更好，我们得一条线把这些珠子进行串起来，对于这些知识也是，得把其进行串，串的这个是必须交给学生来做，由学生自己一点点自己归纳，找出来龙去脉和关联。让知识点变成知识块。

还有在做一些相对有难度的综合的题目时，做完后或老师评讲后一定要再回过来看看思路，理思路，慢慢就会有感觉。

另外在一轮二轮过程中就要求有能力的学生去做一些套题，这样既可以避免知识前学后忘又可以使学生尽早进入状态。

（3）三轮复习

前面两轮复习下，知识点层面上的问题不是主要问题了，主要就是训练学生进行理化生三科综合卷的练习，在规定时间内进行严格考试和分类讲评.此轮复习从审题，答题，自我检查和草稿纸的分配都要对学生进行认真的辅导，让学生习惯于这种模式。努力提高学生做题技巧和拿分技巧。

二、在非智力因素的方面做工作，提高成绩

有人说过，在不管什么样的拼搏当中，能够取胜的很大一部分因素是非智力的，比如强健的体魄，良好的心理素质。所以，一定要要求学生多运动。还有高考一直以来都是家庭、社会各个方面最为关注的，加上现在的家庭一般都是一个孩子，父母个个“望子成龙”“望女成凤”，学生心里压力也比较大，经常情绪容易受到影响，所以作为老师不仅仅要在知识方面要帮助学生，在生活精神方面也要给与学生多的关怀。

根据不同学生不同层次以后不同的发展方向，将他们分成组，有针对性的进行不同要求，平时多找他们谈话，多鼓励他们。给予他们关心，让他们感觉到被理解，这条路上他们不曾孤单。让他们有足够的信心和勇气去迎接挑战。

同时，在做这些工作的时候也拉近了自己与学生的距离。让学生接纳喜欢，这样对我们的教学工作也会有很大的促进作用。

以上是我对这一年物理教学的计划，由于经验不足，计划的不足之处在今天的交流会后和这一年教学过程中，我会及时做出调整改进，争取在明年的高考中可以让学生有个满意的成绩，让自己有个无悔的记忆。

高三物理下学期教师的教学计划

本学期我继续执教高三1、2、3班物理选修课，本人能按照教学计划，认真备课、上课、听课、评课，及时批改试卷、讲评试卷，做好课后辅导工作，已经如期地完成了教学任务。为了以后能在工作中扬长避短，取得更好的成绩，现将本学期工作计划如下：

一、认真组织好课堂教学，努力完成教学进度。

二、加强高考研讨，实现备考工作的科学性和实效性。

本学期，物理备课组的教研活动时间较灵活。备课组成员将在教材处理、教学内容的选择、教法学法的设计、练习的安排等方面进行严格的商讨，确保教学工作正常开展。

主要内容分为三部分：

（一）商讨综合科的教学内容，确定教学知识点和练习。

（二）针对物理课上的教学问题展开研讨，制定和及时调整对策，强调统一行动。另外，到外校取经，借鉴外校老师的经验，听取他们对高考备考工作的意见和建议，力求效果明显。

（三）多向老教师学习，多听他们的课，学习他们的课堂组织学习他们的教学思路，加强交流，取长补短，不断改进教学水平。

三、对尖子生时时关注，不断鼓励。对学习上有困难的学生，更要多给一点热爱、多一点鼓励、多一点微笑。

四、经常对学生进行有针对性的心理辅导，让他们远离学习上的困扰，轻松迎战高考。

五、构建物理学科的知识结构，把握各部分物理知识的重点、难点

物理学科知识主要分力、电、光、热、原子物理五大部分。

力学是基础，电学与热学中的许多复杂问题都是与力学相结合的，因此一定要熟练掌握力学中的基本概念和基本规律，以便在复杂问题中灵活应用。力学可分为静力学、运动学、动力学以及振动和波。

静力学的核心是质点平衡，只要选择恰当的物体，认真分析物体受力，再用合成或正交分解的方法来解决即可。

运动学的核心是基本概念和几种特殊运动。基本概念中，要区分位移与路程，速度与速率，速度、速度变化与加速度。几种运动中，最简单的是匀变速直线运动，用匀变速直线运动的公式可直接解决；稍复杂的是匀变速曲线运动，只要将运动正交分解为两个匀变速直线运动后，再运用匀变速公式即可。对于匀速圆周运动，要知道，它既不是匀速运动（速度方向不断改变），也不是匀变速运动（加速度方向不断变化），解决它要用圆周运动的基本公式。

力学中最为复杂的是动力学部分，但是只要清楚动力学的3对主要矛盾：力与加速度、冲量与动量变化和功与能量变化，并在解决问题时选择恰当途径，许多问题可比较快捷地解决。

振动和波是选考内容，这一部分是建立在运动学和动力学基础之上的，只不过加入了振动与波的一些特性，例如运动的周期性（解题时要注意通解，即符合要求的答案有多个），再如波的干涉和衍射现象等等。

电学是物理学中的另一大部分，可分为：静电、恒定电流、电与磁、交流电和电磁振荡、电磁波5部分。

静电部分包括库仑定律、电场、场中物以及电容。电场这一概念比较抽象，但是电荷在电场中受力和能量变化是比较具体的，因此，引入电场强度（从电荷受力角度）和电势（从能量角度）描写电场，这样电场就可以和力学中的重力场（引力场）来类比学习了。

但大家要注意，质点间是相互吸引的万有引力，而点电荷间有吸引力也有排斥力；关于电势能完全可以与重力势能对比：电场力做多少正功电势能就减少多少。为了使电场更加形象化，还人为加入了描述电场的图线———电场线和等势面，如果能熟练掌握这两种图线的性质，可以帮助你形象理解电场的性质。

场中物包括在电场中运动的带电粒子和在电场中静电平衡的导体。对于前者，可以完全按力学方法来处理，只是在粒子所受的各种机械力之外加上电场力罢了。对于后者要掌握两个有效的方法：画电场线和判断电势。

恒定电流部分的核心是5个基本概念（电动势、电流、电压、电阻与功率）和各种电路的欧姆定律以及电路的串并联关系。特别强调的是，基本概念中要着重理解电动势，知道它是描述电源做功能力的物理量，它的大小可以通俗理解为电源中的非静电力将一库仑正电荷从电源的负极推至正极所做的功。对于功率一定要区分热功率与电功率，二者只有在电能完全转化为内能时才相等。欧姆定律的理解来源于功能关系，使用时一定要注意适用条件。

电与磁的核心是三件事：电生磁、磁生电和电磁生力，只要掌握这三件事的产生条件、大小、方向，这一部分的主要矛盾就抓住了。这一部分的难点在于因果变化是互动的，甲物理量的变化会引起乙物理量的变化，而乙反过来又影响甲，这一变化了的甲继续影响乙……这样周而复始。

交流电这一部分要特别注意变压器的原副线圈的电压、电流、电功率的因果关系，对于已经制作好的变压器，原线圈的电压决定副线圈的电压（电压在允许范围内变化），而副线圈的电流和功率决定原线圈的电流和功率。

电磁振荡、电磁波部分的难点在于L C振荡回路中的各物理量变化，只要弄清电感线圈和电容的性质，明确物理过程，掌握各物理量的变化规律，问题就不难解决。

在物理学科内，电学与力学结合最紧密、最复杂的题目往往是力电综合题，但运用的基本规律主要是力学部分的，只是在物体所受的重力、弹力、摩擦力之外，还有电场力、磁场力（安培力或洛仑兹力），大家要特别注意磁场力，它会随物体运动情况的改变而变化的。

六、高三复习策略

1、全面复习，打好基础，降低难度，以不变应万变。

高三复习要设法落实每一知识点，强化学科双基，只有强化双基才谈得上能力，谈得上多元目标。由于时间紧，带领学生复习应重在概念、理论的剖析上，侧重在核心和主干知识的基础上，落实每一个知识点。

2、指导学生，学会复习，提高能力。

学生应自觉编织知识网络，自己总结，强化用已学知识解决未学问题，再进一步提高到用新学知识解决未学问题。理综物理考试虽然考查得比较基础，但题目比较新，基本上是没有做过的原题，故学生应该掌握总结、检索、迁移、演绎、推理和归纳等学习方法，将知识转化为能力。

3、创新、质疑，强调联系实际，强化实验。

建议在高三复习阶段重做高中阶段已做过的重要实验，开放实验室，但不要简单重复。要求学生用新视角重新观察已做过的实验，要有新的发现和收获，同时要求在实验中做到“一个了解、五个会”。即了解实验目的、步骤和原理；会控制条件（控制变量）、会使用仪器、会观察分析、会解释结果得出相应结论，并会根据原理设计简单的实验方案。以实验带复习，设计新的实验。

进一步完善认知结构，明确认识结论、过程和质疑三要素，为进一步培养学生科学精神打下基础。学会正确、简练地表述实验现象、实验过程和结论，特别是书面的表述。在日常生活中多视角地观察、思考、理解生活、生产、科技和社会问题，学会知识的应用。

4、严格规范，认真审题，减少失分。

第7篇

“电机与拖动基础”课程是自动化、机电一体化及相近专业的一门重要的专业基础课。[1，2]从教学内容来看，该课程涉及到电学、磁学、力学等方面的概念和定律，课程具有综合性、复杂性和抽象性的特点；从整个课程体系来看，其先修课程包括“大学物理”、“电路原理”，后续课程为“电力拖动与运动控制”，这就使得该课程处于承上启下的重要环节；从本科教学实践环节来看，无论是金工实习，还是学生参加各个级别竞赛，都离不开该课程的知识作为支撑。

“电机与拖动基础”课程存在以下一些特点：

1.内容多，课时少

“电机与拖动基础”课程由原来的72学时减少到现在的56学时，但内容并没有减少。这就给课程的教学提出了更高的要求，如何用最少的时间学到最多的知识，并能理解、掌握、应用和创新，给“电机与拖动基础”的教学提出了挑战。

2.学生畏难情绪大，兴趣少

由于“电机与拖动基础”课程与大学物理和电路等知识紧密相关，这些课程内容的缺失会增大“电机与拖动基础”课程的学习难度；并且电机原理中的复杂物理知识，使得学生望而生畏，更谈不上感兴趣了。

3.学生对知识的综合应用能力差

由于第二个特点，造成学生对所学知识只知其然，而不知其所以然，难以达到灵活应用的程度。

针对以上特点，基于知识分类理论开展“电机与拖动基础”课程教学改革试验研究。

二、“电机与拖动基础”知识分类理论

信息加工心理学广义知识分类和学习阶段理论认为，[3，4]知识分为陈述性知识和程序性知识。陈述性知识回答“是什么”的问题，程序性知识回答“怎么做”的问题。陈述性知识是一种静态的知识，它的激活是输入信息的再现；而程序性知识是一种动态的知识，它的激活是信息的变形和操作。也就是陈述性知识达到的目标是“记忆”，而程序性知识达到的目标是“应用”。

对不同类型知识的学习，其达到的目标不同，因此学习活动也会相应不同，对学生需达到的能力要求也会不同。为了提高教学质量，拟采取以知识分类为前提，教学过程为主线，教学活动为载体，师生为主体的教学模式。

基于知识分类理论的教学模式包括陈述性知识的教学和程序性知识的教学。

1.陈述性知识的学习过程

陈述性知识的学习过程包括四个阶段：[4]知识的选择、知识的整合、知识的组织和知识的精加工等。在每个阶段中，教学主体（教师和学生）开展相应的教学活动。

2.程序性知识的学习过程

程序性知识的学习过程包括三个阶段：[4]知识的学习、知识的应用和知识的创新等。在每个阶段，教学主体开展相应的教学活动。其中创新是程序性知识学习过程非常重要的步骤。

我国目前普遍的大学生教学模式，对大学生的综合应用能力和创新能力培养不够，造成了大学生普遍存在的综合应用能力差、创新能力不足等问题。究其原因，一方面是学生在学习程序性知识的时候，学生能基本达到知识的简单应用，但是解决问题的能力和创新能力很难得到培养；另一方面是学生学得的知识表现为碎片化，即获得的知识单就某一知识学习效果比较好，但不够完整、系统。如何将碎片化的知识根据自己的需要进行加工整理，与原有的知识体系相互整合形成新的个人化知识体系，是面临的另一大挑战。

针对以上两个挑战，就“电机与拖动基础”课程进行教学改革初步探索。

三、“电机与拖动基础”教学改革措施

将“电机与拖动基础”教学内容中所涉及的知识分为两大类：陈述性知识和程序性知识。以直流电机的部分教学内容为例，进行教学改革措施举例。陈述性知识包括：直流电机的工作原理、结构、磁场、运行原理等。程序性知识包括：直流电机拖动系统的运动方程、机械特性、起动、制动、调速等。

1.陈述性知识的教学改革措施

以直流电机工作原理的教学为例进行说明。

在直流电机工作原理知识的教学之前，首先选择与电机知识关系比较密切的大学物理和电路中的有关电磁概念与定律进行复习，这些知识对于学生来说都属于旧知识，包括磁感应强度、磁通量、磁场强度、磁通势、磁路等物理概念，安培环路定律、磁路的欧姆定律、磁路的基尔霍夫定律、电磁力定律、电磁感应定律等基本定律。对这些旧知识的复习，能够使学生很快产生熟悉感，消除或减弱畏难情绪，同时温故而知新，为新知识的学习打下铺垫。

接着给出直流电机的工作原理示意图，如图1所示。图1（a）是直流发电机的工作原理示意图，图1（b）是直流电动机的工作原理示意图。

直流电机的基本工作原理就是基于电磁力定律和电磁感应定律的。在直流发电机中，运动的带电线圈切割磁力线，产生感应电动势；在直流电动机中，载流线圈在磁场中受到电磁力的作用。这些都是学生已经掌握的知识，将这些旧知识用于直流电机，整合得到新知识：直流电机的工作原理。这样直流电机工作原理这个新知识点就很容易被学生接受、掌握和记忆了。

然后对所学知识进行比较和组织。对于直流发电机和直流电动机的工作原理进行比较教学。两者的相同点是主体结构基本相同；不同点是直流发电机是先有运动后有电，而直流电动机是先有电后有运动。同时引入直流电机的可逆性，也就是直流发电机和直流电动机的统一性。这样两个知识点可以合并为一个知识点，利于学生记忆和掌握。

最后完成知识的精加工。通过对直流电机工作原理的理解和总结，可以将其概括为三个词：电动生磁、磁动生电、电磁生力。学生只要记住这三个词，就能掌握直流电机的工作原理。

由此可见，通过知识选择、整合、组织和精加工，很容易就完成了对直流电机工作原理这种陈述性知识的教学。

2.程序性知识的教学改革措施

以直流电动机拖动系统调速内容的教学为例进行说明。教学分为三个阶段：知识学习、知识应用和知识创新。

在直流电动机拖动系统调速知识的学习阶段，首先创设问题情境。采用实验的方法，使学生在实验中发现问题，提出问题，解决问 题。比如，在讲述直流他励电动机调速课程之前，安排学生做直流他励电动机实验。在该实验中，直流测功机按他励发电机连接，作为直流电动机的负载，用于测量电动机的转矩和输出功率。通过调节直流电动机励磁回路中的励磁电阻来调节直流电动机的磁场，电枢回路由可调电源供电，电枢回路中串有可调电阻。实验过程中，首先起动电动机，电动机转速平稳后，分别调节励磁电阻、电枢回路电阻及电源电压，观察在不同物理量变化时，电动机转速、感应电动势、电枢电流等的变化情况，由此使学生直观了解电动机调速方法和调速过程中电动机各物理量的变化过程和特点。接着联系前面学过的直流电动机的机械特性相关知识，在验证了所学知识的正确性的同时，理解和掌握直流电动机的调速知识。另外，还可以由实验室老师给大家演示了一个他励直流电机失磁出现“飞车”的现象，然后引导学生讨论“失磁飞车”的危害，最后提示学生从电磁转矩的产生、转速特性等方面去思考飞车产生的原因，从而进一步加深了学生对直流电动机调速知识的理解。

在对直流电动机调速知识有了初步的掌握之后，教师选择一些实际应用中的相关例子，使学生对直流电动机的调速知识进一步的巩固，并能应用所学知识解决问题，从而加深对直流电动机调速知识的理解。比如给出某一型号他励直流电动机的铭牌数据，让学生根据铭牌数据回答下面的问题：降低电动机电枢电压时的瞬间转速和电枢电流是多大？降低电动机电枢电压时电动机稳定状态的电枢电流和转速是多大？在回答上面的问题中，使学生学会应用所学知识解决问题，从而对直流电动机的调速过程有更为具体的认识。

在学生具备使用直流电动机调速知识解决简单问题的能力之后，教师引导学生对知识进行创新理解。由教师创设比较复杂问题的情境，并让学生划分小组进行讨论，同时教师指导学生选择所学知识资源，通过分析和整理，寻求问题的解决方案。在整个创新过程中，教师起引导和监督的作用。教师应在课前把要问题情境的主要内容告诉学生，以便学生在课前查阅有关资料，做好准备。通过课上讨论，既能使学生对所学内容有清晰而深刻的理解，又能培养学生的阅读能力、思辨能力和语言表达能力，是一种非常有效的教学活动。

问题情境的选择可以从实际生产或生活过程中选择，也可以从大学生科技创新项目中选择。各类科技竞赛能引起学生极强的兴趣，无论是国家级诸如“飞思卡尔”杯全国大学生智能汽车竞赛，还是校内的“校董杯”巡线机器人大赛均在学生中有很大影响。小型直流电动机是这些竞赛中广泛应用的动力装置，在教学过程中，注重以这些竞赛题目为对象，鼓励学生参与此类竞赛，并提供指导。问题情境的创设需要考虑以下几个问题：

（1）问题情境应源于学生的现实生活。从同学们喜闻乐见的生活现象或大学生活动入手。分析生活现象，就会使学生产生浓厚兴趣，而且使学生真切地感受到直流电动机调速知识应用的广泛性和重要性。

（2）创设情境要符合学生的年龄特征。“电机与拖动基础”课程一般在大学三年级讲授，学生还有一年多的时间就要面临就业的考验。所以教师可以从已就业学生的工作中遇到的有关直流电机的问题选择问题情境，引起学生的兴趣和解决问题的欲望，从而促进学生更加积极地去开动脑筋，活跃思维，解决问题。

（3）问题情境的创设须参照学生的社会环境特征、思维活动水平和教学条件。由于不同的学生所处的社会环境不尽相同，所具备的知识背景与活动经验也各异，例如统招本科学生和自考本科学生有其自身的特点。教学中要关注所在地区的社会环境，所教学生的思维活动水平并考虑当地教学条件，创设适合学生发展，有利于学生思维训练并切合实际的问题情境，搞好电机教学。

四、结束语

通过采用基于知识分类理论的教学方法，降低了学生对该课程的畏难情绪，提高了学生的学习积极性和学习效率，同时也提高了学生参与科技创新的积极性。因此，该教学改革在活跃大学生创新思维和提高大学生对所学知识的综合应用能力、解决问题的能力上迈出了新的台阶。

参考文献：

[1]刘启新，张丽华，祁增慧，等.电机与拖动基础[M].第三版.北京：中国电力出版社，2012.

[2]钟国梁，卢帆兴，李明辉.“电机与拖动基础”核心课程教学改革与实践[J].中国电力教育，2013，（13）：63-64.

第8篇

本章学习要点：

1．熟悉电流、电压、电阻、电功率、电功等常用的物理量；

2．了解常用电气元件的电路符号，能够看懂电路图的连接关系；

3．熟练掌握欧姆定律的两种形式，明确U，J，R，E，r之间的关系；

4．准确辨识简单电路电阻的串、并联关系，掌握两种连接形式中每个元件上电压、电流与总电压、总电流的关系。

现实生活中，我们经常听到或说起很多有关电方面的名词、术语，也经常有很多用电方面的困惑。这些名词、术语究竟是怎样定义的?它们之间有什么关系?是什么因素导致电压的高低、电流的大小?为什么会发生由用电引发的火灾?为什么家里几个月没人住，还会产生电费?很多经常听到的，看似简单，又不容易说清的问题，通过本章的学习都会有明确的答案。

§1—1 电学的基本物理量

一、电量

自然界中的一切物质都是由分子组成的，分子又是由原子组成的，而原子是由带正电荷的原子核和一定数量带负电荷的电子组成的。在通常情况下，原子核所带的正电荷数等于核外电子所带的负电荷数，原子对外不显电性。但是，用一些办法，可使某种物体上的电子转移到另外一种物体上。失去电子的物体带正电荷，得到电子的物体带负电荷。物体失去或得到的电子数量越多，则物体所带的正、负电荷的数量也越多。

物体所带电荷数量的多少用电量来表示。电量是一个物理量，它的单位是库仑，用字母C表示。1C的电量相当于物体失去或得到6.25×1018个电子所带的电量。

二、电流

电荷的定向移动形成电流。电流有大小，有方向。

1．电流的方向

1、人们规定正电荷定向移动的方向为电流的方向。金属导体中，电流是电子在导体内电场的作用下定向移动的结果，电子流的方向是负电荷的移动方向，与正电荷的移动方向相反，所以金属导体中电流的方向与电子流的方向相反，如图1—1所示。

2．电流的大小

电学中用电流强度来衡量电流的大小。电流强度就是l秒钟通过导体截面的电量。电流强度用字母表示，计算公式如下：

式中 ——电流强度，单位安培(A)；

——在t秒时间内，通过导体截面的电量数，单位库仑(C)；

——时间，单位秒(s)。

实际使用时，人们把电流强度简称为电流。电流的单位是安培，简称安，用字母A表示。如果1秒内通过导体截面的电量为1库仑，则该电流的电流强度为1安培，习惯简称电流为1安。实际应用中，除单位安培外，还有千安()、毫安()和微安()。它们之间的关系为：

三、电压

为了弄清楚电荷在导体中定向移动而形成电流的原因，我们对照图1—2a水流的形成来理解这个问题。

从图1—2a可以看到外水由一A槽经C管向8槽流去。水之所以能在C管中进行定向移动，是由于A槽水位高，B槽水位低所致：A，B两槽之间的水位差即水压，是实现水形成水流的原因。与此相似，当图1—2b中的开关S闭合后，电路里就有电流。这是因为电源的正极电位高，负极电位低。两个极间电位差(电压)使正电荷从正极出发，经过负载R移向负极形成电流。所以，电压是自由电荷发生定向移动形成电流的原因。在电路中电场力把单位正电荷由高电位a点移向低电位b点所做的功称为两点间的电压，用表示。所以电压是a与b两点间的电位差，它是衡量电场力做功本领大小的物理量。

电压用字母U表示，单位为伏特，电场力将1库仑电荷从a点移到b点所做的功为1焦耳，则ab间的电压值就是1伏特，简称伏，用字母V表示。常用的电压单位还有千伏(kV)，毫伏(mV)等。它们之间的关系为：

1 kV=V

l V=mV

电压与电流相似，不但有大小，而且有方向。对于负载来说，电流流人端为正端，电流流出端为负端。电压的方向是由正端指向负端，也就是说负载中电压实际方向与电流方向一致。在电路图中，用带箭头的细实线表示电压的方向。

四、电动势、电源

在图1—2a中，为使水在C管中持续不断地流动，必须用水泵把B槽中的水不断地泵入A槽，以维持两槽间的固定水位差，也就是要保证C管两端有一定的水压。在图1—2b中，电源与水泵的作用相似，它把正电荷由电源的负极移到正极，以维持正、负极间的电位差，即电路中有一定的电压使正电荷在电路中持续不断地流动。

电源是利用非电力把正电荷由负极移到正极的，它在电路中将其他形式能转换成电能。电动势就是衡量电源能量转换本领的物理量，用字母E表示，它的单位也是伏特，简称伏，用字母V表示。

电源的电动势只存在于电源内部。人们规定电动势的方向在电源内部由负极指向正极。在电路中也用带箭头的细实线表示电动势的方向，如图1—2b所示。当电源两端不接负载时，电源的开路电压等于电源的电动势，但二者方向相反。

生活中用测量电源端电压的办法，来判断电源的状态。比如测得工作电路中两节5号电池的端电压为2.8 V，则说明电池电量比较充足。

五、电阻

一般来说，导体对电流的阻碍作用称为电阻，用字母R表示。电阻的单位为欧姆，简称欧，用字母表示。

如果导体两端的电压为1伏，通过的电流为1安，则该导体的电阻就是1欧。

常用的电阻单位还有千欧(k)、兆欧(M)。它们之间的关系为：

1 k=

1 M=k

应当强调指出：电阻是导体中客观存在的，它与导体两端电压变化情况无关，即使没有电压，导体中仍然有电阻存在。实验证明，当温度一定时，导体电阻只与材料及导体的几何尺寸有关。对于二根材质均匀、长度为L、截面积为S的导体而言，其电阻大小可用下式表示：

式中 ——导体电阻，单位为欧()；

——导体长度，单位为米(m)；

——导体截面积，单位为平方毫米()；

——电阻率，单位为欧·米(·m)。

式中电阻率是与材料性质有关的物理量。电阻率的大小等于长度为1m，截面积为1的导体在一定温度下的电阻值，其单位为欧米(：m)。例如，铜的电阻率为1.7×·m，就是指长为1m，截面积为1mmz的铜线的电阻是1.7×。几种常用材料在20时的电阻率见表1—1。

从表中可知，铜和铝的电阻率较小，是应用极为广泛的导电材料。以前，由于我国铝的矿藏量丰富，价格低廉，常用铝线作输电线。由于铜线有更好的电气特性，如强度高、电阻率小，现在铜制线材被更广泛应用。电动机、变压器的绕组一般都用铜材。

表1—1  几种常用材料在20℃时的电阻率

材料名称电阻率(·m)

银1.6×

铜1.7×

铝2.9×

钨5.3×

铁1.0×

康铜5.0×

锰铜4.4×

铝铬铁电阻丝1.2×

六、电功、电功率

电流通过用电器时，用电器就将电能转换成其他形式的能，如热能、光能和机械能等。我们把电能转换成其他形式的能叫做电流做功，简称电功，用字母W表示。电流通过用电器所做的功与用电器的端电压、流过的电流、所用的时间和电阻有以下的关系：

如果公式(1—3)中，电压单位为伏，电流单位为安，电阻单位为欧，时间单位为秒，则电功单位就是焦耳，简称焦，用字母J表示。

电流在单位时间内通过用电器所做的功称为电功率，用字母P表示。其数学表达式为：

将公式(1—3)代入公式1—4后得到：

若在公式(1—4)中，电功单位为焦耳，时间单位为秒，则电功率的单位就是焦耳/秒。焦耳/秒又叫瓦特，简称瓦，用字母W表示。在实际工作中，常用的电功率单位还有千瓦(kW)、毫瓦(mW)等。它们之间的关系为：

1kW=W

1W=mW

从公式1—5中可以得出如下结论：

1．当用电器的电阻一定时，电功率与电流平方或电压平方成正比。若通过用电器的电流是原来电流的2倍，则电功率就是原功率的4倍；

若加在用电器两端电压是原电压的2倍,则电功率就是原功率的4倍。

2．当流过用电器的电流一定时，电功率与电阻值成正比。对于串联电阻电路，流经各个电阻的电流是相同的，则串联电阻的总功率与各个电阻的电阻值的和成正比。

3．当加在用电器两端的电压一定时，电功率与电阻值成反比。对于并联电阻电路，各个电阻两端电压相等，则各个电阻的电功率与各电阻的阻值成反比。

在实际工作中，电功的单位常用千瓦小时(kW·h)，也叫“度”。1千瓦小时是1度，它表示功率为1千瓦的用电器1小时所消耗的电能，即：

1kW·h=1kW×1h=3.6×J

例题1 一台42英寸(1英寸=2.54厘米)等离子电视机的功率约为300W，平均每天开机3小时，若每度电费为人民币0.48元，问一年(以365天计算)要交纳多少电费?

解：

电视机的功率P=300 W=0.3 kW

电视机一年开机的时间t=3×365=1 095 h

电视机一年消耗的电能W=Pt=0.3×1 095=328.5 kW·h

一年的电费为328.5×0.48=157.68元

想一想：现在的电气在不工作时经常是通电的，(待机状态)，此时的功耗很低，一般不超过10 W(计算时可以估算为5 W)，假定家中有空调、电视机、DVD播放器、家庭影院功放、计算机主机、计算机显示器，如果这些电气长期处在待机状态，它们一年要消耗多少电费?有没有其他问题?

七、电流的热效应

电流通过导体使导体发热的现象叫做电流的热效应。电流的热效应是电流通过导体时电能转换成热能的效应。

电流通过导体产生的热量，用焦耳一楞次定律表示如下：

式中 ——热量，单位焦耳(J)；

——通过导体的电流，单位安培(A)；

——导体电阻，一单位欧姆()；

——导体通过电流的时间，单位秒(S)

焦耳一楞次定律的物理意义是：电流通过导体所产生的热量，与电流强度的平方、导体的电阻及通电时间成正比。

在生产和生活中，应用电流热效应制作各种电气。如白炽灯、电烙铁、电烤箱、熔断器等在工厂中最为常见；

电吹风、电褥子等常用于家庭中。但是电流的热效应也有其不利的一面，如电流的热效应能使电路中不需要发热的地方(如导线)发热，导致绝缘材料老化，甚至烧毁设备，导致火灾，是一种不容忽视的潜在祸因。

例题2 已知当一台电烤箱的电阻丝流过5 A电流时，每分钟可放出1.2×J的热量，求这台电烤箱的电功率及电阻丝工作时的电阻值。

解：

根据公式(1—4)，电烤箱的电功率为：

电阻丝工作时电阻值为：

§1—2 电 路

一、电路的组成和作用

电流所流过的路径称为电路。它是由电源、负载、开关和连接导线等4个基本部分组成的，如图1—3所示。电源是把非电能转换成电能并向外提供电能的装置。常见的电源有干电池、蓄电池和发电机等。负载是电路中用电器的总称，它将电能转换成其他形式的能。如电灯把电能转换成光能；

电烙铁把电能转换成热能；

电动机把电能转换成机械能。开关属于控制电器，用于控制电路的接通或断开。连接导线将电源和负载连接起来，担负着电能的传

输和分配的任务。电路电流方向是由电源正极经负载流到电源负极，在电源内部，电流由负极流向正极，形成一个闭合通路。

二、电路图

在设计、安装或维修各种实际电路时，经常要画出表示电路连接情况的图。如果是画如图1—3所示的实物连接图，虽然直观，但很麻烦。所以很少画实物图，而是画电路图。所谓电路图就是用国家统一规定的符号，来表示电路连接情况的图。表1—2是几种常用的电工符号。图1—4是图1—3的电路图。

表1—2  几种常用的电工符号

名称符号名称符号

电池电流表

导线电压表

开关熔断器

电阻电容

照明灯接地

三、电路的三种状态

电路有三种状态：即通路、开路、短路。

通路是指电路处处接通。通路也称为闭合电路，简称闭路。只有在通路的情况下，电路才有正常的工作电流开路是电路中某处断开，没有形成通路的电路。开路也称为断路，此时

电路中没有电流；

短路是指电源或负载两端被导线连接在一起，分别称为电源短路或负载短路。电源短路时电源提供的电流要比通路时提供的电流大很多倍，通常是有害的，也是非常危险的，所以一般不允许电源短路。

§1—3 欧姆定律

一、一段电阻电路的欧姆定律

所谓一段电阻电路是指不包括电源在内的外电路，如图1—5所示。实验证明，二段电阻电路欧姆定律的内容是，流过导体的电流强度与这段导体两端的电压成正比；

与这殷导体的电阻成反比。其数学表达式为：

式中 ——导体中的电流，(A)；

——导体两端的电压，(V)；

——导体的电阻，()。

在公式（1—7)中，已知其中两个量，就可以求出第三个未知量；

公式(1—7)又可写成另外两种形式：

1. 已知电流、电阻，求电压：

2. 已知电压、电流，求电阻：

例题3 一台直流电动机励磁绕组在220V电压作用下，通过绕组的电流为0.427A，求绕组的电阻。

解：

已知电压U=220 V，电流I=0.427 A，由公式(1—9)得：

二、全电路欧姆定律

全电路是指含有电源的闭合电路。全电路是由各段电路连接成的闭合电路。如图1—6所示，电路包括电源内部电路和电源外部电路，电源内部电路简称内电路，电源外部电路简称外电路。在全电路中，电源电动势、电源内电阻、外电路电阻和电路电流之商的关系为：

式中 ——电路中的电流，(A)；

——电源电动势，(V)；

——外电路电阻，()；

——内电路电阻，()。

公式(1—10)是全电路欧姆定律。定律说明电路中的电流强度与电源电动势()成正比，与整个电路的电阻（）成反比。

将公式(1—10)变换后得到：

式中 ——外电路电压；

——内电路电压。

外电路电压是指电路接通时电源两端的电压，又叫做路端电压，简称端电压。这样，公式(1—11)的含义又可叙述为：电源电动势在数值上等于闭合回路的各部分电压之和。根据全电路欧姆定律研究全电路处于三种状态时，全电路中电压与电流的关系是：

1．当全电路处于通路状态时，由公式(1—11)可以得出端电压为：

由公式可知，随着电流的增大，外电路电压也随之减小。电源内阻越大，外电路电压减小得越多。在直流负载时需要恒定电压供电，所以总是希望电源内阻越小越好。

2. 当全电路处于断路状态时，相当于外电路电阻值趋于无穷大，此时电路电流为零，开路内电路电阻电压为零，外电路电压等于电源电动势。

3．当全电路处于短路状态时，外电路电阻值趋近于零，此时电路电流叫短路电流。由于电源内阻很小，所以短路电流很大。短路时外电路电压为零，内电路电阻电压等于电源电动势。

全电路处于三种状态时，电路中电压与电流的关系见表1—3。

表1—3    电路中电压与电流的关系

电路状态负载电阻电路电流外电路电压

通路=常数

开路

短路0

通常电源电动势和内阻在短时间内基本不变，且电源内阻又非常小，所以可近似认为电源的端电压等于电源电动势。今后不特别指出电源内阻时，就表示其阻值很小忽略不计。但对于电池来说，其内阻随电池使用时间延长而增大。如果电池内阻增大到一定值时，电池的电动势就不能使负载正常工作了。如旧电池开路时两端的电压并不低，但装在收音机里，却不能使收音机发声，这是由于电池内阻增大所致。

例题4如图1一6所示的电路。电源电动势=24 V，电源内阻=-4，负载电阻=20 。求电路中的电流，电源的端电压，负载电压和电源内阻电压。

解：

根据公式(1—10)，电路中的电流：

由公式(1一11)，电路中电源的端电压：

根据公式(1—8)，电路中的负载电压：

根据公式(1一8)，电路中电源内阻的电压：

§1—4 电阻的串联、并联电路

一、电阻的串联电路

在一段电路上，将几个电阻的首尾依次相连所构成的一个没有分支的电路，叫做电阻的串联电路。如图1—7a所示是电阻的串联电路。图1—7b是图1—7a的等效电路。电阻的串联电路有以下特点：

1．串联电路中流过各个电阻的电流都相等，即：

2．串联电路两端的总电压等于各个电阻两端的电压之和，即：

3．串联电路的总电阻(即等效电阻)等于各串联的电阻之和，即：

根据欧姆定律得出，，，…，可以得出：

或者

此公式表明，在串联电路中，龟阻的阻值越大，这个电阻所分配到的电压越大；

反之，电压越小，即电阻上的电压分配与电阻的阻值成正比。这个理论是电阻串联电路中最重要的结论，用途极其广泛。比如，用串联电阻的办法来扩大电压表的量程：

在如图1—7a所示的，电路中，将代人公式(1—14）式中

这两个公式可以直接计算出每个电阻从总电压中分得的电压值，习惯上就把这两个式子叫做分压公式。

电阻串联的应用极为广泛。例如：

(1)用几个电阻串联来获得阻值较大的电阻。

(2)用串联电阻组成分压器，使用同一电源获得几种不同的电压。如图1—8所示，由

R1～R4组成串联电路，使用同一电源，输出4种不同数值的电压。

(3)当负载的额定电压(标准工作电压值)低于电源电压时，采用电阻与负载串联的方法，使电源的部分电压分配到串联电阻上，以满足负载正确的使用电压值。例如，一个指示灯额定电压6 V，电阻6，若将它接在12 V电源上，必须串联一个阻值为6的电阻，指示灯才能正常工作。

(4)用电阻串联的方法来限制调节电路中的电流。在电工测量中普遍用串联电阻法来扩大电压表的量程。

二、电阻的并联电路

将两个或两个以上的电阻两端分别接在电路中相同的两个节点之间，这种连接方式叫做电阻的并联电路。如图1—9a所示是电阻的并联电路，图1—9b是图1—9a的等效电路。

电阻的并联电路有如下特点：

1．并联电路中各个支路两端的电压相等，即：

2．并联电路中总的电流等于各支路中的电流之和，即：

3．并联电路的总电阻(即等效电阻)的倒数等于各并联电阻的倒数之和，即：

若是两个电阻并联，根据公式1—18可求并联后的总电阻为：

根据公式(1—l6)及欧姆定律可以得出：

公式(1—20)表明，在并联电路中，电阻的阻值越大，这个电阻所分配到的电流越小，反之越大，即电阻上的电流分配与电阻的阻值成反比。这个结论是电阻并联电路特点的重要推论，用途极为广泛，比如，用并联电阻的办法，扩大电流表的量程。

电阻并联的应用，同电阻串联的应用一样，也很广泛。例如：

(1)因为电阻并联的总电阻小于并联电路中的任意一个电阻，因此，可以用电阻并联的方法来获得阻值较小的电阻。

(2)由于并联电阻各个支路两端电压相等，因此，工作电压相同的负载，如电动机、电灯等都是并联使用，任何一个负载的工作状态既不受其他负载的影响，也不影响其他负载。在并联电路中，负载个数增加，电路的总电阻减小，电流增大，负载从电源取用的电能多，负载变重；

负载数目减少，电路的总电阻增大，电流减小，负载从电源取用的龟能少，负载变轻。因此，人们可以根据工作需要启动或停止并联使用的负载。

(3)在电工测量中应用电阻并联方法组成分流器来扩大电流表的量程。

§1—5 电工测量基本知识

自然界中的物理量，都可以使用特定的工具来进行测量。测量各种电量的仪器仪表，统称为电工测量仪表。电工测量仪表种类繁多，最常见的是测量基本电量的仪表。

电工仪表依据测量方法、仪表结构、仪表用途来分，有很多种。概括来说，电工仪表用来测量电路中的电流、电压、电功率、电功、功率因数、电量的频率{电阻、绝缘状况等物理量。由此就有用各种被测物理量冠名的仪表，如电流表、电压表等。其中一些电量要在后续课程中介绍。本书简单介绍电工应用中最常用的仪表——万用表。万用表是一种便携式仪表。由于其能够测量交流、直流电压或电流参数：以及电路中的电阻等；

被称为万用表。根据万用表内部结构、工作原理的不同，可以把万用表分为：机械指针式万用表(简称机械表)笼和电子数显式万用表(简称电子表)两类。本节重点介绍机械表。

一、万用表的外形及基本组成

如图1-10所示，是机械指针式万用表的外形。

操作万用表的主要部分有三个：挡位拨盘、表笔、读数表头。万用表除了这几部分外，最主要的是表内电路和表头机电基本体模块部分。万用表的表壳部分承担着各部分的保护与承载的责任。由于万用表是一种移动测量仪表，容易受到磕碰摔砸的损害，所以应注意防护：

1. 挡位拨盘

如图1—11所示，用于选择测量哪种物理量，一般万用表都至少设有如下四个挡位，每个挡位又分为几个不同量限或不同倍率的挡位：

交流电压挡：测量交流电压，如图1—11所示，又分为10 V，50 V，250 V，500 V，1 000 V五个子挡位。

直流电压挡：测量直流电压，如图1—11所示，又分为0.25 V，2.5 V，10 V，50 V，250 V，500 V六个子挡位。

直流电流挡：用于测量直流电流值，如图1—11所示，又分为1 mA，10 mA，100 mA，1 000 mA四个子挡位。

电阻挡：用于测量电器阻值，如图1—11所示，又分为×1，×10，×l00，×1 k四个子挡位。

电压、电流的每个挡位的数值表示的是量限(或量程)，待测的物理量值应小于该值。在选择挡位时，要选择一个挡位量限大于被测量值，并且与被测量值最接近的一个量限的挡位。比如，要测一个直流电压，估计其值约为190 V，则应选择直流250 V挡位。此时挡位值250 V大于被测量190 V，且250 V挡位比500 V，1 000 V两个挡位更接近被测量值。这样选择既能保证万用表的安全，又能保证测量精度。

机械表电阻挡的几个挡位表示几个不同的倍率。由于机械表的表头指针在整个刻度的20％～80％之间，读数比较准确，尤其是电阻挡位对应的表头刻度的非均匀性，在这个范围内更利于读取数值，所以，利用电阻挡的倍率选择，可以使表头指针落在该范围内。电子表电阻挡位的标示数值与电流、电压的数值一样，表示量限，不是倍率。电子表的挡位选择方法与电流、电压挡位一样。

2．表头

如图1—12所示为万用表表头。

机械表头有若干条刻度线：刻度线1是电阻值读取线，指针指向最右端，指示值为0；

指针指向最左端，指示值为。注意被测电阻的实际阻值是指示值与所选挡位的倍率的乘积。比如，在R×1 k挡，当从刻度线上读取35时，如图1—13所示，电阻的测量阻值为35×1 k=35 k；

刻度线2是均匀刻度线，用于

读取电压、电流的指示值。被测对象的测量值也经常需要从读取值换算而得到。比如使用直流电压500 V挡，按50刻度线读数，如果读取值为43，如图1一14所示，则被测电压的测量值为43×(500+50)=430 V；

如果按250刻度线读数，见刻度线，读数应为215，则被测电压的测量值为215×(500÷250)=430 V，即从同二类的刻度线读数，经过换算，得到的测量值是一样的。机械表头经常还有其他一些刻度线，请参照有关书籍。

电子表头的读数比较简单，可直接读数，然后冠以所选挡位的单位，即是被测对象的测量值。比如使用电流20 mA挡，读数值为15.5，则测量值为l5.5 mA。

3．表笔

万用表的两表笔一般使用红黑两种颜色，红表笔一般插在标有“十”的插孔内，黑表笔一般插在标有“一”的插孔内。测量电压时，红、黑表笔分别接在高、低电位端；

测量电流时，红、黑表笔分别接在电流的流入端和流出端。否则表针会反向打针，对万用表不利。

二、万用表的使用步骤

1．确认万用表的状态，保证各部分的功能正常可靠。

2. 明确要测量的物理量。一般包括交流电压、直流电压、直流电流和电阻器阻傅。

3．选择合适的挡位，如前所述。

4．适当接人被测对象。测量电压时，直接将红、黑表笔并接在被测元件的高、低电位两端或电路中的高、低电位点上。测量电流时，须断开被测电路，将红、黑表笔接八电路的电流流出、流入端，使电流经红表笔流入表内，从黑表笔流出时测量电阻器阻值时，电阻器须脱离电路，然后将表笔两端接在电阻器两端测量即可。

5．获取测量值。读取刻度值，并进行必要的换算及冠以单位，如前所述。

6．测量值的分析。对测得值要进行确认，是否合理，是否具备科学性。

三、万用表的使用注意事项

1．万用表是便携式仪表，本身精度不高，可能有5％以内的误差。

2．测量电阻时，首先要进行电阻值调零，方法是将表笔短接，使用万用表面板上的调零钮进行调整。

3．注意检查万用表内的电池，当电量不足时，会影响电阻的测量。

4．万用表最容易发生的损坏是，当万用表处在电流挡时，测量电压，此时极易永久性损坏内部电路及表头。避免的办法是，每次用完万用表，都将挡位置于交流电压最高挡(一般为1 000 V)。

习 题

1．电流是用来表示_________的物理量，常用的单位是_________。

2．电阻是用来表示_________的物理量，常用的单位是_________。

3．电压是用来表示_________的物理量，常用的单位是_________。

4．分别用公式来表示下面各组量之间的关系：

(1) 电量、电流、时间

(2) 电流、电压、电阻

(3) 电功、电功率、时间

5．电流通过导体的发热现象叫__________，发热的多少与_________的平方成正比，与电阻的阻值成_________，与时间成正比，这个关系写成公式是__________。

6．导体中电流的方向规定是__________的方向。电流方向与电子流方向___________。

7．简单描述电路各组成部分的作用。

8．画图表示电路的3种状态。

9．镍铬电炉丝的电阻率是1.1×·m，炉丝截面积0.6。如果将电炉接在220 V的电源上，使炉丝通过3 A的电流，应选用多长的电炉丝?

10．有两只灯泡，一只110 V 110 W，另一只110 V 60 W，试问哪只灯泡的电阻大?若将两只灯泡串联接在220 V的线路中，是否可以正常使用，通电后有什么现象。

11．有3个电阻=5 ， =3 ，=2 ，串联后接在12 V的电源上，求电路中的电流，各电阻上的电压。

12．有两只220 V的灯泡，一只15 W，另一只25 W，并联接在220 V电源上。求电路的等效电阻、总电流和各灯泡流过的电流。

13．有60 W，40 W，20 W三只220 V的灯泡，要接在220 V电源上正常使用，应采取哪种连接方式?画出电路图。

14．将两只220 V 60 W的灯泡串联接入220 V电路中，每只灯泡实际消耗的电功率是多少?灯泡的寿命有何变化? 这种情况是否可以应用到实际生活中(举例说明)?

15．简单叙述电工技术中广泛使用铜材料的原因。

16．列举几项节电方法。

17．万用表一般有__________和__________两种类型，一般万用表可用来测量__________、__________和__________三种物理量。

18．万用表最容易发生的永久损坏是当万用表处于__________挡位时，被用来测量

19．用万用表测量电阻时，要先对万用表进行__________操作。

20．使用万用表测量交、直流电压、电流。

第二章 电磁的基本知识

本章学习要点：

1．熟悉磁的特性及磁的表示方法，熟悉磁通、磁感应强度、磁导率的概念以及铁磁材料的特点。

2．熟悉电生磁、-磁生电及磁对电流的力的作用的三个现象，了解三个现象方向判定关系，定性掌握磁场对电流的力的作用规律。

3。熟悉自感、互感现象，了解典型应用和避害知识。

人们的生活因为有了电而便捷、精彩、时尚。人们总爱假想“如果有一天，这个世界突然没了电……”，可是，如果这个世界没有了磁，会怎样呢?

实际上电与磁有着密不可分的关系。正因为有了这个关系，我们才有了电、电灯、电视、电话、计算机、电动机……，同时一也因为这个关系，导致了我们的电气寿命的短暂，突发故障的不约而至。你想知道这是什么原因吗?

§2—1 磁的基本知识

一、磁现象

早在2 000多年前，我们的祖先就发现了磁铁矿石具有吸引铁的性质。人们把物体能够吸引铁、钻、镍及其合金的性质称为磁性，把具有磁性的物体叫做磁体。磁体上磁性最强的位置称为磁极，磁体有两个磁极：即南极和北极，通常用字母S表示南极(常涂红色)，用字母N表示北极(常涂绿色或白色)。条形、蹄形、针形磁铁的磁极位于它们的两端。值得注意的是任何一个磁体的磁极总是成对出现的。若把一个条形磁铁分割成若干段，则每段都会同时出现南极、北极。这叫做磁极的不可分割性。磁极与磁极之间存在的相互作用力称为磁力：?其作用规律是同性磁极相斥，异性磁极相吸。一根没有磁性的铁棒，在其他磁铁的作用下获得磁性的过程叫磁化。如果把磁铁拿走，铁棒仍有的磁性则称为剩磁。

二、磁场、磁感应线

磁体周围存在磁力作用的空间称为磁场。我们经常看见两个互不接触的磁体之间具有相互作用力，它们是通过磁场这一特殊物质进行传递的。磁场之所以是一种特殊物质，是因为它不是由分子和原子等粒子组成的。虽然磁场是一种看不见、摸不着的特殊物质，但通过实验可以证明它的存在。例如，在一块玻璃板上均匀地撒些铁粉，在玻璃板下面放置一个条形磁铁。铁粉在磁场的作用下排列成规则线条，如图2—1所示。这些线条都是从磁铁的。N极到S极的光滑曲线，如图2一1b所示。我们把这些曲线称为磁感应线，用它能形象描述磁场的性质。

实验证明磁感应线具有下列特点：

1．磁感应线是闭合曲线

在磁体外部，磁感应线从N极出发，然后回到S极，在磁体内部，是从S极到N极，这叫做磁感应线的不可中断性，如图2—2所示。

2. 磁感应线互不相交

这是因为磁场中任何一点磁场方向只有一个。

3．磁感应线的疏密程度与磁场强弱有关。

磁感应线稠密表示磁场强，-磁感应线稀疏表示磁场弱。

三、磁通、磁感应强度

为了描述磁场在上定面积上的分布情况而引入了磁通这一物理量。

在磁场中，把通过与磁场方向垂直的某一面积的磁感应线的总数目，叫做通过该面积的磁通，用字母表示。磁通的单位是韦伯“简称韦，用Wb表示。

磁感应强度是用来表示磁场中各点磁场强弱和方向的物理量，用字母B表示。

垂直通过单位面积的磁感应线的数目叫做该点的磁感应强度。它既有大小，又有方向。在磁场中某点磁感应强度的方向，就是位于该点磁针北极所指的方向，它的大小在均匀磁场中可表示为：

式中 —一磁感应强度 (T)；

——磁通(Wb)；

——垂直于磁感应线方向通过磁感应线的面积()。

公式(2—1)说明磁感应强度的大小等于单位面积的磁通。如果通过单位面积的磁通越多，则磁感应线越密，磁场也越强，反之磁场越弱。

磁感应强度的单位是韦/米，称为特斯拉，简称特，用字母T表示。

四、磁导率

实验证明，铁、钻、镍及其合金对磁场影响强烈，具有明显的导磁作用。但是自然界绝大多数物质对磁场影响甚微，导磁作用很差。为了衡量各种物质导磁的性能，引入磁导率这一物理量，用字母表示。磁导率的单位为亨利/米(H/m)。不同物质有不同的磁导率。在其他条件相同的情况下，某些物质的磁导率比真空中的强，另一些物质的磁导率比真空中的弱。

经实验测得真空的磁导率为，且是常数。

为了便于比较各种物质的导磁性能，把各种性质的磁导率与真空中的磁导率进行比较，引人相对磁导率这一物理量。任何一种物质的磁导率与真空的磁导率的比值叫做相对磁导率，用以表示。即：

相对磁导率没有单位，只是说明在其他条件相同的情况下，物质的磁导率是真空磁导率的多少倍。

根据各种物质的磁导率的大小，可将物质分成三类。

>1的物质叫做顺磁物质，如空气、铝等；

>>1的物质叫做铁磁物质，如铁、钴、镍及其合金等。

由于铁磁物质的相对磁导率很高，所以铁磁物质被广泛地应用于电工技术方面(如制作变压器、电磁铁。电动机的铁心等)。

表2—1中列出了几种铁磁物质的相对磁导率，供参考。

表2—1  几种铁磁物质的相对磁导率

铁磁物质名称相对磁导率

钴174

镍1 120

退火的铁7 000

软钢2 180

硅钢片7 500

镍铁合金60 000

坡莫合金115 000

§2—2 电流的磁场

一、通电直导线的磁场

磁铁周围有磁场，通电直导线的周围也有磁场。例如，一根直导线垂直穿过水平放置的纸板，在纸板上均匀地撒些铁粉。当直导线通电时，铁粉以导线为中心形成许多同心圆，如图2—3所示：铁粉的分布情况表示磁感应线分布情况。若直导线中电流消失，则纸板上的铁粉又呈均匀分布。从而证明了“动电生磁”，即磁场是伴随电流而存在的，而电流永远被磁场所包围。经实验证明，磁场方向与电流方向有关。若直导线垂直纸面，电流向着读者而来，则磁场方向是逆时针方向；

若直导线上的电流是离开读者而丢，则磁场方向为顺时针方向，如图2—4a

所示：为了讨论问题方便起见；

规定用符号，分别表示电流或磁感应线垂直进人和流出纸面的方向。

通电直导线周围磁场方向与导线中的电流方向之间的关系可用安培定则(又称右手螺旋定则)进行判定。其具体内容是：右手拇指指向电流方向，贴在导线上，其余四指弯曲握住直导线，则弯曲四指的方向就是磁感应线的环绕方向；

如图2—4b所示。

实验证明，通电直导线四周的磁感应线距直导线越近，磁感应线越密，磁感应强度越大，反之，磁感应线越疏k磁感应强度越小。导线中通过电流越大，靠近直导线的磁感应线越密集，磁感应强度越大；

反之，导线中通过电流越小，靠近直导线的磁感应线越稀疏，磁感应强度越小。

二、通电螺线管的磁场

已经知道通电直导线周围有磁场存在。若将通电直导线绕成多匝螺线管后，在它的周围还有磁场存在吗?为证实这个问题。将磁针放在螺线管附近科当螺线管不通电时，磁针没有偏转。当通电时，磁针发生偏转。这就说明通电螺线管周围有磁场存在。对于一个确定的螺线管，磁场的强弱与螺线管中所通过的电流大小成正比。

通电螺线管磁场方向，与螺线管中通过的电流方向的关系，用右手螺旋定则进行判定，如图2—5所示。

右手螺旋定则的内容是：用右手握住螺线管，让弯曲的四指所指的方向与螺线管中流过的电流方向一致，那么拇指所指的那一端就是螺线管的N极。由图2—5可知，通电螺线管的磁场与条形磁铁的磁场相似。因此，一个通电螺线管相当于一块条形磁铁。

总之，凡是通电的导线，在其周围必定会产生磁场，从而说明电流与磁场之间有着不可分割的联系。电流产生磁场的这种现象叫做电流的磁效应。

想一想：如果将一个铁磁性材料插入到线圈中，对线圈的磁场有什么影响?这一点会有什冬应用?

三、磁场对载流直导线的作用

通过前面学习已经知道，两块磁铁之间有力的作用一载流直导线周围也存在磁场，若将其放入磁场中，两者之间也会产生力，现在用如图2—6所示的实验来证实这一问题。

在图2—6a中，U形磁铁中水平放置一根直导线，它与磁感应线垂直。当导线上没有电流通过时，导线在磁场里静止不动。当导线上有电流通过，且背离读者而去，则导线因受磁场作用而向左运动。若改变导线中的电流方向(见图2—6b)，即电流方向指向读者，则导线受磁场作用向右运动。上述实验说明载流直导线在磁场的作用下而产生运动。在磁极固定时，运动方向与电流方向有关；

若导线中电流方向不变，只改变磁极方向，则导线的运动方向也发生改变。电动机就是利用载流导线在磁场中产生运动的原理制成的。

载流直导线在磁场作用下产生运动，而运动是在力的作用下产生的。载流直导线在磁场中所受到的力称为电磁作用力，简称电磁力，用字母F表示。电磁力既有大小，也有方向。

电磁力方向(即导线运动方向)、电流方向和磁场方向三者相互垂直。因为电磁力的方向与磁场方向及电流方向有关。所以，用左手定则(又称电动机定则)来判定兰者之间的关系。

左手定则的内容是：伸平左手，使大拇指与其余四指垂直，手心对着N极，让磁感应线垂直穿过手心，四指的指向代表电流方向，则大拇指所示的方向就是磁场对载流直导线的作用力方向，如图2—7所示。

实验证明，在匀强磁场中，当载流直导线与磁场方向垂直时，磁场对载流直导线作用力的大小，与导线所处的磁感应强度、通过直导线的电流以及导线在磁场中的长度的乘积成正比。即：

式中 ——磁感应强度(Wb/)；

——直导线中通过的电流(A)；

——直导线在磁场中的长度(m)；

——直导线受到的电场力(N)。

四、磁场对通电线圈的作用

由于磁场对通电导线有作用力，因此，磁场对通电线圈也有力的作用。在均匀磁场中放置一个矩形通电线圈abcd，如图2—8所示。

当线圈平面与磁感应线平行时，因为ab和dc边与磁感应线平行，不受磁场作用，没有电磁力，ad和bc边与磁感应线

垂直，受磁场作用而有电磁力。根据左手定则，ad边的受力方向是垂直向上，而bc边的受力方向是垂直向下。因为，ad=bc，根据公式(2—3)，可知，ad和bc边所受的电磁力大小相等。由于这一对电磁力大小相等，方向相反，所以构成一对力偶。故线圈在力偶的作用下，围绕轴线做顺时针旋转。如图2—8所示是一个单匝线圈的直流电动机的工作原理图。

§2—3 电磁感应

电和磁是可以互相转化的。在一定条件下，电流能够产生磁场；

同样，磁场也能使导线中产生电流。：磁转化为电的现象叫做电磁感应。

一、电磁感应现象

为了研究电磁感应现象，先做两个实验。

实验一：将直导线AB放在磁场中，它的两端与检流计连接构成闭合回路，如图2—6所示。当导线向右移动垂直切割磁感应线时，检流计指针偏转，如图2—9a所示，表示导线中有电流产生；

导线向左方垂直移动切割磁感应线时，检流计指针也发生偏转，但方向与前面的相反；

如图2—9b所示。

导体不动，没有切割磁感应线时，检流计指针无偏转，说明导线中没有电流。通过实验可以看到，导线的移动速度越快，检流计指针偏转越大，即电流越大。

实验二：将线圈的两端与一个检流计连接而构成闭合回路，如图2—10所示。

当条形磁铁插入线圈瞬间，线圈中的磁通量增加，检流计指针向右偏转。如图2—10a所示，说明线圈中磁通发生变化，线圈中有电流出现。若把条形磁铁从线圈中拔出，在拔出瞬间，检流计指针向相反方向偏转，说明线圈中磁通也发生变化，线圈中也有电流出现，如图2—10b所示。当条形磁铁在线圈中停止运动时，检流计指针无偏转，线圈中磁通没有变化，线圈中也没有电流。如果条形磁铁插人或拔出的速度越快，即磁通量变化得越快，则检流计指针偏转越大，反之，检流计指针偏转越小。

上述两个实验说明，无论是直导线在磁场中作切割磁感应线运动，还是磁铁对线圈作相对运动，都是由于运动使得穿过(直导线或线圈组成的)闭合回路中的磁通量发生了改变，因而在直导线或线圈中产生电动势。若直导线或线圈构成回路，则直导线或线圈中将有电流出现。回路中磁通量的变化是导致直导线或线圈中产生电动势的根本原因，即“动磁生电”。磁通量的变化越大，产生的电动势越大。

因磁通变化而在直导线或线圈中产生电动势的现象，叫做电磁感应。由电磁感应产生的电动势叫做感应电动势。由感应电动势在闭合电路形成的电流，叫做感应电流。

二、法拉第定律

从如图2—10所示的实验中可知，感应电动势的大小，取决于条形磁铁插入或拔出的快慢，即取决于磁通变化的快慢。磁通变化越快，感应电动势就越大；

反之就越小。磁通变化的快慢，用磁通变化率来表示。例如，有一单匝线圈，在时刻穿过线圈的磁通为，在此后的某二时刻，穿过线圈的磁通为，那么在这段时间内，穿过线圈的磁通变化量为：

因此，单位时间内的磁通变化量，即磁通变化率是：

在单匝线圈中产生的感应电动势的大小是：

式中的绝对值符号，表示只考虑感应电动势的大小，不考虑方向。

对手多匝线圈来说，因为通过各匝线圈的磁通变化率是相同的，所以每匝线圈感应电动势大小相等。因此，多匝线圈感应电

动势是单匝线圈感应电动势的N倍，即：

式中 ——在时间内感应电动势的平均值(V)；

——线圈匝数；

/——磁通变化率；

——线圈中磁通变化量 (Wb)；

——磁通变化所用的时间(s)。

公式(2—5)说明，当穿过线圈的磁通发生变化时，线圈两端的感应电动势的大小只与磁通变化率成正比。这就是法拉第定律。

想一想：上述规律可以用几件简单的元件、仪表进行验证。

三、楞次定律

法拉第电磁感应定律，只解决了感应电动势的大小取决于磁通变化率，但无法说明感应电动势的方向与磁通量变化之间的关系。为了找出它们之间的规律，必须对前面的实验再作进一步研究。

从图2—10实验中可以看到穿过线圈的原磁通的方向是向下的。

如图2—11a所示，当磁铁插入线圈时，线圈中的原磁通量增加，产生感应电动势。感应电流由检流计的正端流人。此时，感应电流在线圈中产生一个新的磁通。根据安培定则可以判定，新磁通与原磁通的方向相反，也就是说，新磁通阻碍原有磁通增加。

如图2—1lb所示，当磁铁由线圈中拔出时，线圈中的原有磁通减少，产生感应电动势，感应电流由检流计的负端流人。此时，感应电流在线圈中产生一个新的磁通，根据安培定则判定，新磁通与原有磁通的方向是相同的，也就是说，新磁通阻碍原有磁通的减少。

经过上面的讨论得出一个规律：线圈中磁通变化时，线圈中产生感应电动势，其方向是使它形成的感应电流产生新磁通来阻碍原有磁通的变化。也就是说，感应电流的新磁通总是阻碍原有磁通的变化。这个规律被称为楞次定律。

应用楞决定律来判定线圈中产生感应电动势的方向或感应电流的方向，具体方法步骤如下：

1．首先明确原磁通的方向和原磁通的变化(增加或减少)的情况。

2．根据楞次定律判定感应电流产生新磁通的方向。

3．根据新磁通的方向，应用安培定则(右手螺旋定则)判定出感应电动势或感应电流的方向。

例如，在图2—11中，线圈固定不动，条形磁铁向下、向上运动时，判断线圈a、b两端感应电动势的方向。

当磁铁向下运动时，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。根据安培定则可判断出，大拇指的指向是新磁通的方向，其余四指的指向就是感应电动势的方向，即由b到a，如图2—11a所示。

当磁铁向上运动时，原磁通减少，且方向向下，由楞次定律可知新磁通的方向向下，阻碍原磁通的减少，根据安培定则可判断出，感应电动势的方向是由a到b，如图2—11b所示。

对于直导线切割磁感应线向产生感应电动势的方向，用右手定则进行判定。右手定则内容是：伸开右手，使大拇指与其余四指垂直并且与手掌在同一平面内，手心对着磁极的N极，让磁感应线垂直穿过手心，大拇指指向导体的运动方向，其余四指所指的方向就是感应电动势的方向，如图2—12所示。右手定则又叫发电机定则。

四、电磁感应定律

为了使法拉第定律不仅能表示出感应电动势的大小，同时也能表示出它的方向。把法拉第定律与楞次定律结合起来就是电磁感应定律。电磁感应定律的内容是：感应电动势的大小与磁通变化率成正比，感应电流的方向总是阻碍原磁通变化。

§2—4 自感、互感

一、自感

自感是一种电磁感应现象；

下面通过实验说明什么是自感。在图2—13a中，有两个相同的灯泡。合上开关后，灯泡HL1立刻正常发光。灯泡HL2慢慢变亮。其原因是在开关S闭合的瞬间，线圈L中的电流是从无到有，线圈中这个电流所产生的磁通也随之增加，于是在线圈中产生感应电动势。根据楞次定律，由感应电动势所形成的感应电流产生的新磁通，要阻碍原磁通的增加；

感应电动势的方向与线圈中原来电流的方向相反，使电流不能很快地上升，所以灯泡HL2只能慢慢变亮。

在图2—13b中，当开关S断开时，HL灯泡不会立即熄灭，而是突然一亮然后熄灭。其原因是在开关S断开的瞬间，线圈中电流要减小到零，线圈中磁通也随之减小。由于磁通变化在线圈中产生感应电动势。根据楞次定律；

感应电动势所形成的感应电流产生的新磁通，阻碍原磁通的减少，感应电动势方向与线圈中原来的电流方向一致，阻止电流减少，即感应电动势维持电感中的电流慢慢减小。所以灯泡HL不会立刻熄灭。

想一想：为什么灯泡的亮度会有变化?开卷闭合的时候，HL中的电流由谁决定?开关断开时，HL中的电流由谁决定?

通过两个实验可以看到，由于线圈自身电流的变化，线圈中也要产生感应电动势。把由于线圈自身电流变化而引起的电磁感应叫做自感应，简称自感。由自感现象产生的电动势叫做自感电动势。

为了表示自感电动势的大小，引入一个新的物理量，叫自感系数。当一个线圈通过变化电流后，单位电流所产生的自感磁通数，称为自感系数，也称电感量，简称电感，用字母L表示。电感是测量线圈产生自感磁通本领大小的物理量。如果一个线圈中流过1安电流，能产生1韦的自感磁通，则该线圈的电感就是1亨利，简称亨，用字母H表示。在实际使用中，有时用亨利单位太大，常采用较小的单位毫亨(mH)、微亨(pH)。它们之间的关系为：

电感L是线圈的固有参数，它取决于线圈的几何尺寸以及线圈中介质的磁导率。如果介质磁导率恒为常数，这样的电感叫线性电感，如空心线圈的电感L为常数；

反之，则称为非线性电感，如有铁心的线圈的电感L不是常数。

自感在电工技术中，既有利又有弊。如日光灯是利用镇流器(铁心线圈)产生自感电动势提高电压来点亮灯管的，同时也利用它来限制灯管电流。但是，在有较大电感元件的电路被切断瞬间，电感两端的自感电动势很高，在开关刀口断开处产生电弧，烧毁刀口，影响设备的使用寿命；

在电子设备中，这个感应电动势极易损坏设备的元器件，必须采取相应措施，予以避免。

二、互感

互感也是一种电磁感应现象。图2—14中有两个互相靠近的线圈。当原线圈电路的开关S闭合时，原线圈中的电流增大，磁通也增加，副线圈中磁通也随之增加而产生感应电动势，检流计指针偏转，说明副线圈中也有电流。当原线圈电路开关S断开时，原线圈中的电流减小，磁通也减小，这个变化的磁通使副线圈中产生感应电动势，检流计指针向相反方向偏转。

这种由于—个线圈电流变化，引起另一个线圈中产生感应电动势的电磁感应现象，叫做互感现象，简称互感。由互感产生的感应电动势称为互感电动势。

人们利用互感现象，制成了电工领域中伟大的电器——变压器。

习  题

1. 人们把具有__________的特性叫磁性，把具有__________特性的物体叫磁体。

2．每个磁体都有__________个磁极，即__________极和__________极。

3．自然界有一些物质，如__________，它们受到磁场作用后会带有磁性，这种现象叫__________。

4．磁铁之间存在力的作用，两个磁铁的__________性磁极相互排斥，__________性磁极相互吸引。

5．磁感应线是一些__________曲线。在磁体外部磁感应线是从__________极出发到__________极终止；

在磁体内部是从__________极出发到__________极终止。

6．磁通是描述__________的物理量，单位是__________。

7．磁感应强度是描述__________的物理量，单位是__________。

8．感应电动；

势是指__________产生的电动势,一般可以用__________判定它的方向。

9．通电直导线感应电动势的大小与__________、__________和__________有关,线圈的感应电动势大小与__________有关。

10．电磁铁是利用____________________原理做成的，发电机是利用______________________原理做成的，而电动机是利用____________________原理制成的。

11．工业应用的磁铁，都是通电线圈使铁心磁化现象的具体应用。试应用安培定则判定习题图2—1中线圈通电后磁极的极性，或根据磁极的极性判定电源的极性。

12．应用右手定则，判定习题图2—2的感应电动势方向、导线运动方向、磁场方向。

13．根据楞次定律和安培定则，判定线圈中感应电动势或感应电流的方向，见习题图2—3。

14．自感是在__________中产生感应电动势的现象，互感是在__________中产生感应电动势的现象。

15．说说在日常生活中，应用最多的自感是什么?

16．自盛电动势的威力巨大，你能有什么办法降低它产生的电压吗?

17．设计一个试验，测一测一群人中谁的反应最快?

第三章 正弦交流电路

本章学习要点：

1．明确交流电、正弦交流电的概念及其三要素；

2．了解正弦交流电的表示法；

3．熟悉单相交流电路中R，L，C元件的欧姆定律形式，了解R，L，C电路中三元件两端电压、电流的相位关系特点；

4．掌握三相电路的连接形式及特点；

5．熟悉照明电路的连接要点及常用照明元件的特点。

18世纪中叶，有个叫欧拉的瑞士数学家。他在前人研究的基础上，取得了非常多的研究成就，共写下了886本书籍和论文，其中分析、代数、数论占。40％，几何占18％，物理和力学占28％，天文学占11％，弹道学、航海学、建筑学等占3％。在他之后的数学家拉格朗日、拉普拉斯，都把欧拉当导师。在数学中，欧拉首次提出很多现在还在使用的基本概念，如sin，cos，tan，， ()。

欧拉提出的正弦函数在当今的电气技术中，有很大的应用。因为现在我们这个世界上，几乎找不到与正弦方式输送无关的电能，几乎到处都能找到以正弦方式使用的电能。

实践证明，使用正弦规律是最聪明、最科学的。

§3—1 正弦交流电的产生

一、正弦交流电的特点种

第一章直流电路中所讨论的直流电；

其电流(及电压、电磁势)的大小和方向是不随时间变化的。但是在生产实际中，除了应用直流电外，还广泛地应用交流电。所谓交流电是指电流(及电压、电动势)的大小和方向随时间的变化而变化。交变电流、交变电压和交变电动势统称为交流电。通常将交流电分为正弦交流电和非正弦交流电两大类。正弦交流电是指其交流量随时间按正弦规律变化。

人们经常用图形表示电流(及电压、电动势)随时间变化的规律，这种图形称为波形图，如图3—1所示。

图中横坐标表示时间，纵坐标表示不同时刻的交流量(电流、电压、电动势)值。从如图3—1b所示的波形图中可以看到，正弦交流电(如无特别说明都简称交流电)的特点是：

1．变化的瞬时性

正弦交流电的大小和方向时时刻刻都在变化。

2. 变化的周期性

正弦交流电每隔一定时间又作重复的变化。

3．变化的规律性

正弦交流电是随着时间按正弦规律变化的。

正弦交流电在工农业生产以及日常生活中应用广泛，是由于它具有便于远距离传输和分配，交流发电机结构简单、运行可靠、维修方便、节省材料、具有更低的电磁干扰等优点。

二、正弦交流电的产生

正弦交流电是由交流发电机产生的。如图3—2a所示是最简单的交流发电机示意图j它由定子和转子组成。定子有N，S两个固定磁极。转子是一个可以转动的钢质圆柱体，其上紧绕着一匝导线。导线两端分别接到两个相互绝缘的铜环上，铜环与连接外电路的电刷相接触。

当用原动机(如水轮机或汽轮机)拖动电枢转动时，由于运动导线切割磁感应线而在线圈中产生感应电动势。为了得到正弦波形的感应电动势，应采用特定形式的磁极，使磁极与电枢之间的空隙中的磁感应强度按下列规律分布：

第一，磁感应线垂直于电枢表面。

第二，磁感应强度B在电枢表面按正弦规律分布。

如图3—2b所示。在磁极中心位置处的磁感应强度最大，用表示；

在磁性分界面处的磁感应强度为零。磁感应强度等于零的平面叫做中性面，如图3—2b所示的水平面。如线圈所在位置的平面与中性面成a角，此处电枢表面的磁感应强度为：

当电枢在磁场中从中性面开始，以匀角速度逆时针转动时，单匝线圈的a、b边在磁场内切割磁感应线产生感应电动势。单匝线圈中产生的磁感应电动势为：

如果线圈有N匝，则总的感应电动势为：

当=90及=270时，感应电动势具有最大值，即：

式中  ——感应电动势最大值 (V)；

——线圈的匝数；

——最大磁感应强度(Wb/)；

——线圈的有效长度（m）

——导线运动速度（m/s）

将公式(3—3)代人公式(3—2)后，得：

因为电枢在磁场中以角速度作匀速转动，在任意时刻线圈平面与中性面的夹角等于角速度与时间的乘积，即：

因此，感应电动势的数学式又可以写成：

这样就把感应电动势随角度变化转为随时间变化。为今后研究交流电正弦量提供了方便。同理，交流电压、交流电流可表示为：

§3—2 正弦交流电的三要素

一、周期、频率、角频率

由如图3—1所示中的正弦交流电流波形图可以看出，它从零开始随时间延长而增至最大值，然后逐渐减到零；

以后由零开始反向增至最大值，然后再回到零。这样，交流电流就变化一次。交流电就按照这样的规律做周而复始的变化，变化一次叫做一周。交流电变化一周所需要的时间叫做周期，用字母T表示，单位是秒(s)，较小的单位有毫秒(ms)和微秒()。它们之间的关系为：

周期的长短表示交流电变化的快慢l周期越小，说明交流电变化一周所需的时间越短，交流电的变化越快；

反之，交流电的变化越慢。

频率是指在一秒钟内交流电变化的次数，用字母表示，单位为赫兹；

简称赫，用Hz表示。当频率很高时，可以使用千赫(kHz)、一兆赫(MHz)、吉赫(GHz)：等。它们之间的关系为：

频率和周期一样，是反映交流电变化快慢的物理量。它们之间的关系为：

   

我国农业生产及日常生活中使用的交流电标准频率为50Hz。通常把50Hz，的交流电称为工频交流电。

交流电变化的快慢除了用周期和频率表示外，还可以用角频率表示。所谓角频率就是交流电每秒钟变化的角度，用字母表示，单位是rad/s(弧度/秒)。

周期、频率和角频率的关系是：

二、瞬时值、最大值、有效值

正弦交流电(简称交流电)的电动势、电压、电流，在任袁

瞬间的数值叫交流电的瞬时值，用小写字母，，表示。

瞬时值中最大的值称为最大值。最大值也称为振幅或峰值。在波形图生，曲线的最高点对应的纵轴值，即表示最大值。用，，分别表示电动势、电压、电流的最太值。它们之间的关系为：

由公式(3—9)可知，交流电的大小和方向是随时间变化的，瞬时值在零值与最大值之间变化，没有固定的数值。因此，不能随意用一个瞬时值来反映交流电的做功能力。如果选用最大值，就夸大了交流电的做功能力，因为交流电在绝大部分时间内都比最大值要小。这就需要选用一个数值，能等效地反映交流电做功的能力。为此，引人了交流电的有效值这一概念。

正弦交流电的有效值是这样定义的：如果一个交流电通过一个电阻，在一个周期内所产生的热量，和某一直流电流在相同时间内通过同一电阻产生的热量相等，那么，这个直流电的电流值就称为交流电的有效值。正弦交流电的电动势。电压、电流的有效值分别用字母，，表示。通常所说的交流电的电动势、电压、电流的大小都是指它的有效值，交流电气设备铭牌上标注的额定值、交流电仪表所指示的数值也都是有效值。今后在谈到交流电的数值时，如无特殊注明，都是指有效值。

理论计算和实验测试都可以证明，它们之间的关系为：

三、相位、初相和相位差

在如图3—3所示中，两个相同的线圈固定在同一个旋转轴上，它们相互垂直，以角速度叫逆时针旋转。在AX和BY线圈中产生的感应电动势分别为和，如图3—4所示。

当t=0时，AX线圈平面与中性面之间的夹角=0，BY

线圈平面与中性面之间的夹角=90。在任意时刻两个线圈的感应电动势分别为：

公式中，和是表示交流电变化进程的一个角度，称为交流电的相位或相角，它决定了交流电在某一瞬时所处的状态。=0时的相位叫初相位或初相。它是交流电在计时起始时刻的电角度，反映了交流电的初始值。例如，AX，BY线圈的初相分别是=0，=90。在=0时，两个线圈的电动势分别为=0，。两个频率相同的交流电的相位之差叫相位差。令上述的初相位=0，的初相位=90，则两个电动势的相位差为：

可见，相位差就是两个电动势的初相差。

从如图3—5所示可以看到，初相分别为和的频率相同的两个电动势的同向最大值，不能在同一时刻出现。就是说比超前角度达到最大值，或者说比滞后角度达到最大值。

综上所述，一个交流电变化的快慢用频率表示；

其变化的幅度，用最大值表示；

其变化的起点用初相表示。

如果交流电的频率、最大值、初相确定后，就可以准确确定交流电随时间变化的情况。因此，频率、最大值和初相称为交流电的三要素。

例题1 已知两正弦电=1OOsin(10060)V，=65sin(10030) V，求各电动势的最大值、频率、周期、相位、初相及相位差。

解：

（1）振幅

（2）频率

（3）周期

（4）相位

（5）初相

（6）相位差

§3—3 正弦交流电的表示法

正弦交流电的表示方法有三角函数式法和正弦曲线法两种。它们能真实地反映正弦交流电的瞬时值随时间的变化规律，同时也能完整地反映出交流电的三要素。

一、三角函数式法

正弦交流电的电动势、电压、电流的三角函数式为：

若知道了交流电的频率、最大值和初相，就能写出三角函数式，用它可以求出任一时刻的瞬时值。

例题2 已知正弦交流电的频率=50 Hz，最大值=310 V，初相=。求=1/300 S时的电压瞬时值。

解：

电压的三角函数标准式为：

则其电压瞬时值表达式为：

将t=0.01 s代人上式

二、正弦曲线法-波形法

正弦曲线法就是利用三角函数式相对应的正弦曲线，来表示正弦交流电的方法。

在如图3—6所示中，横坐标表示时间或者角度，纵坐标表示随时间变化的电动势瞬时值。图中正弦曲线反映出正弦交流电的初相=0。最大值，周期T以及任一时刻的电动势瞬时值。这种图也叫做波形图。

§3—4 单相交流电路

在直流电路中，电路的参数只有电阻R。而在交流电路中，电路的参数除了电阻R以外，还有电感L和电容C。它们不仅对电流有影响，而且还影响了电压与电流的相位关系。因此，研究交流电路时，在确定电路中数量关系的同时，必须考虑电流与电压的相位关系，这是交流电路与直流电路的主要区别。本节只简单介绍纯电阻、纯电感、纯电容电路。

一、纯电阻电路

纯电阻电路是只有电阻而没有电感、电容的交流电路。如白炽灯、电烙铁、电阻炉组成的交流电路都可以近似看成是纯电阻电路，如图3—7所示。在这种电路中对电流起阻碍作用的主要是负载电阻。

加在电阻两端的正弦交流电压为，在电路中产生了交流电流，在纯电阻电路中，龟压和电流瞬时值之间的关系，符合欧姆定律，即：

由于电阻值不随时间变化，则电流与电压的变化是一致的。就是说，电压为最大值时，电流也同时达到最大值；

电压变化到零时，电流也变化到零。如图3—8所示。纯电阻电路中，电流与电压的这种关系称为“同相”。

通过电阻的电流有效值为：

公式3—14是纯电阻电路的有效值。在纯电阻电路中，电流通过电阻所做的功与直流电路的计算方法相同，即：

二、纯电感电路

纯电感电路是只有电感而没有电阻和电容的电路。如由电匪很小的电感线圈组成的交流电路，都可近似看成是纯电感电路，如图3—9所示。

在如图3—9所示的纯电感电路中；

如果线圈两端加上正弦交流电压，则通过线圈的电流也要按正弦规律变化。由于线圈中电流发生变化，在线圈中就产生自感电动势，它必然阻碍线圈电流变化。经过理论分析证明，由于线圈中自感电动势的存在，使电流达到最大值的时间，要比电压滞后90，即四分之一周期。也就是说，在纯电感电路中，虽然电压和电流都按正弦规律变化，但两者不是同相的，如图3—10所示，正弦电流比线圈两端正弦电压滞后90，或者说，电压超前电流90。

理论证明，纯电感电路中线圈端电压的有效值，与线圈通过电流的有效值之间的关系是：

是电感线圈对角频率为叫的交流电所呈现的阻力，称为感抗，用表示，即：

式中 ——感抗()；

——频率(Hz)；

——电感(H)。

感抗是用来表示电感线圈对交流电阻碍作用的物理量。感抗的大小，取决于通过线圈电流的频率和线圈的电感量。对于具有某一电感量的线圈而言，频率越高，感抗越大，通过的电流越小；

反之，感抗越小，通过的电流越大。收音机中的高频扼流圈不让高频电流通过，只让低频电流通过，就是这个道理。在直流电路中，由于频率为零，故线圈的感抗也为零，线圈的电阻很小，可以把线圈看成是短路的。

例题3有一电感为0.1 mH的线圈，分别接在电压=0.1 V，频率为=1 000 Hz，=1 MHz的两个交流电源上。求两种情况下通过线圈的电流。

解：

当=1 000 Hz时，感抗为：

当=1 MHz时，感抗为：

结论：同一个电源电压、同一个电感，交流电频率差1 000倍，差1 000倍，电流差1 000倍!

三、纯电容电路

电容器是由两个金属板中间隔着不同的介质(云母、绝缘纸等)组成的。它是存放电荷的容器。电容器中的两个金属板叫电

容器两个极板。如果把电容器的两个极板分别与直流电路两端连接，如图3—11所示，则两极板间有电压，在极板间建立了电场。在电场力作用下，驱使自由电子运动，使两个极板分别带上数量相等符号相反的电荷。与电源正极相连的极板带正电荷，与电源负极相连的极板带负电荷。实验证明，极板上存有电荷越多，则极板间的电压越高，二者成正比。因此，将电容器的电量与极板间电压的比值叫做电容器的电容量，简称电容，用字母表示，即：

式中  ——下任意极板上的电量 (C)；

——两极板间的电压(V)；

——电容量(F)

当电容器极板间电压为l伏，极板上电量为1库仑，则电容器的电容量为1法拉，简称法，用字母F表示。在实际应用中，由于法拉单位过大，所以经常使用微法()和皮法()为电容的单位，它们之间的关系为：

常用的电容器符号如图3—12所示。

电容器在电工和电子技术中应用广泛。如在电力系统中用它改善系统的功率因数，在电子技术中用它进行滤波、耦合、隔直、旁路、选频等。在这里只简单介绍电容在交流电路的作用。

纯电容电路是只有电容而没有电阻、电感的电路。如电介质损耗很小，绝缘电阻很大的电容器组成的交流电路。可近似看成纯电容电路。

在如图3—13所示的纯电容电路中，电容器接上交流电源。在电压升高的过程中，电容器充电，在电压降低的过程中，电容器放电。由于电容器端电压按正弦规律变化，致使电容器不断地进行充电、放电。于是在电路中形成按正弦规律变化的电流。理论分析证明：电路中电流达到同方向最大值的时间，比电容器的端电压超前90，即提前四分之一周期。也就是说在纯电容电路中，虽然电流与电压都按正弦规律变化；

但两者的相位不同，如图3—14所示，纯电容电路中的电流超前电压90。

理论证明：在纯电容电路中，电容两端电压的有效值与电路电流有效值之间的关系是：

1/是电容对角频率为的交流电所呈现的阻力，称为容抗，用表示，即：

容抗是用来表示电容器对电流阻碍作用大小的一个物理量，单位是欧，用表示。容抗的大小与频率及电容量成反比。当电容器的容量一定时，频率越高，容抗越小，电流越大；

反之，频率越低，容抗越大电流越小。在直流电路中，由于电流电频率为零，因此，容抗为无限大。这表明，电容器在直流电路中相当于开路。但在交流电路中，随着电流频率的增加，容抗逐渐减小。因此，电容器在交流电路中相当于通路。这就是电容器隔断直流，通过交流的原理。

例题4 有一个电容器的电容C=0.159，试求它在频率为50 Hz和1 MHz时的容抗。如果电源电压为100 V，求在频率为50 Hz和1 MHz时的电流。

解：

当=50 Hz时

当=1 MHz时

§3—5 三相交流电路

在单相交流电路的电源电路上有两根输出线，而且电源只有—个交变电动势。如果在交流电路中三个电动势同时作用，每个电动势大小相等，频率相同，但初相不同，则称这种电路为三相制交流电路。其中，每个电路称为三相制电路的一相。

三相制电路应用广泛，其电源是三相发电机。和单相交流电相比；

三相交流电具有以下优点：

1．三相发电机比尺寸相同的单相发电机输出的功率大。

2．三相发电机的结构和制造与单相发电机相比，并不复杂，使用方便，维修简单，运转时振动也很小。

3. 在条件相同、输送功率相同的情况下，三相输电线比单相输电线可节约25％左右的线材。

一、三相电动势的产生

三相交流电是由三相发电机产生的，如图3—15所示是三相发电机的结构示意图。它由定子和转子组成。在定子上嵌入三个绕组，每个绕组叫一相，合称三相绕组。绕组的一端分别用U1，V1，W1表示，叫做绕组的始端，另一端分别用U2，V2，W2表示，叫绕组的末端。三相绕组始端或末端之间的空间角为120。转子为电磁铁，磁感应强度沿转子表面按正弦规律分布。

当转子以匀角速度逆时针方向旋转时，在三相绕组中分别感应出振幅相等，频率相同，相位互差120的三个感应电动势，这三相电动势称为对称三相电动势。三个绕组中的电动势分别为：

显而易见，相绕组的比相绕组的落后120，相绕组的比V相绕组的落后120。

  

如图3—16所示是三相电动势波形图。由图可见三相电动势的最大值。角频率相等，相位差120。电动势的方向是从末端指向始端，即U2到U1，V2到V1，W2到W1。

在实际工作中经常提到三相交流电的相序问题，所谓相序就是指三相电动势达到同向最大值的先后顺序。在图中，最先达到最大值的是，其次是，最后是；

它们的相序是U一V一W，该相序称为正相序，反之是负序或逆序，即W—V一U。通常三相对称电动势的相序都是指正相序，用黄、绿、红三种颜色分别表示U，V，W三相。

二、三相电源绕组的联结

三相发电机的每相绕组都是独立的电源，均可以采用如图3—17所示的方式向负载供电。这是三个独立的单相电路，构成三相六线制，有六根输电线，既不经济又没有实用价值。在现代供电系统中，发电机三相绕组通常用星形联结或三角形联结两种方式。但是，发电机绕组一般不采用三角形接法而采用星形接法。因此，这里只介绍星形接法。

将发电机三相绕组的末端U2，V2，W2连在一起，成为一个公共点，再将三相绕组的始端U1，V1，W1引出，接负载的三根输电线。这种接法称为星形接法或Y形接法，如图3—18所示。公共点称作电源中点，用字母N表示。从始端引出的三根输电线叫做相线或端线，俗称火线。从电源中点N引出的线叫做中线。中线通常与大地相连接，因此，把接地的中点叫零点，把接地的中线叫零线。

如果从电源引出四根导线，这种供电方式叫星接三相四线制；

如果不从电源中点引出中线，这种供电方式叫星接三相三线制。

电源相线与中线之间的电压叫做相电压，在如图3—18所示中用，，表示，电压方向是由始端指向中点。

电源相线之间的电压叫做线电压，分别用，， 表示。电压的正方向分别是从端点U1到V1，V1到W1，W1到U1。

三相对称电源的相电压相等，线电压也相等，则相电压与线电压之间的关系为：

公式(3一21)表明三相对称电源星形联结时，线电压的有效值等于相电压有效值的1.7倍。

三、三相交流电路负载的联结

在三相交流电路中，负载由三部分组成，其中，每二部分称为一相负载。如果各相负载相同，则叫做对称三相负载；

如果各相负载不同，则叫做不对称三相负载。例如，三相电动机是对称三相负载，日常照明电路是不对称三相负载。根据实际需要，三相负载有两种连接方式，星形(Y形)联结和三角形(形)联结。

1．负载的星形联结

设有三组负载，，，若将每组负载的一端分别接在电源三根相线上，另一端都接在电源的中线上，如图3—19，所示，这种连接方式叫做三相负载的星形联结。图中，，为各相负载的阻抗，N为负载的中性点：

由图可见，负载两端的电压称为相电压。如果忽略输电线上的压降，则负载的相电压等于电源的相电压；

三相负载的线电压就是电源的线电压。负载相电压与线电压间的关系为：

星接三相负载接上电源后，就有电流流过相线、负载和中线。流过相线的电流，，叫做线电流，统一用表示。流过每相负载的电流，，叫做相电流，统一用表示。流过中线的电流叫做中线电流。

如果图3—19所示中的三相负载各不相同(负载不对称)时，中线电流不为零，应当采取三相四线制。如果三相负载相同(负载对称)时，流过中线的电流等于零，此时可以省略中线。如图3—20所示是三相对称负载星形联结的电路图。可见去掉中线后，电源只需三根相线就能完成电能输送，这就是三相三线制。

三相对称负载呈星形联结时，线电流等于相电流，即：

在工业上，三相三线制和三相四线制应用广泛。对于三相对称负载(如三相异步电动机)应采用三相三线制，对于三相不列称的负载，如图3—21所示的照明线路，应采用三相四线制。

值得注意的是，采用三相四线制时，中线的作用是使各相的相电压保持对称。因此，在中线上不允许接熔断器t更不能拆除中线。

想一想：有四根三相四线制的线，哪一根是中线?

答：细的那一根是。因为中线的电流小。

2．负载的三角形联结

设有三相对称负载，；

，将它们分别接在三相电源两相线之间，如图3—22所示，这种连接方式叫做负载的三角形联结。

负载呈三角形联结时，负载的相电压就是电源的线电压，即：

当对称负载呈三角形联结时，电源线上的线电流有效值与负载上相电流有效值有如下的关系：

分析了三相负载的两种联结方式后，可以知道，负载呈三角形联结时的相电压是其呈星形联结时的相电压的1.7倍。因此，当三相负载接到电源时，究竟是采用星形连接还是三角形联结，应根据三相负载的额定电压而定。

§3—6 常用电气照明电路

在工农业生产及日常生活中使用广泛的照明灯具，有白炽灯、节能灯、日光灯、碘钨灯、高压汞灯和高压钠灯等。本节只简单介绍白炽灯、节能灯和日光灯等照明电路。

一、白炽灯照明电路

白炽灯一般是真空玻璃泡内包含灯丝的结构，因此白炽灯有时也称为灯泡。白炽灯要通过灯口与电路相接。历史上曾经有两种灯口形式：螺口式和卡口式。相对应的灯泡也有两种接口形式：螺口式和卡口式。由于卡口式的安全缺陷，国家标准中已经禁止生产和使用卡口式灯具。螺口式灯具如图3—23所示。灯丝是由高熔点钨丝绕制的。当灯丝流过电流时，根据电流热效应，使其发热到白炽程度而发光。

如图3—24所示是白炽灯照明电路。由图可知，只要将白炽灯和开关串接后再并接到电源上，就组成了照明电路。

应当指出，白炽灯安装时要注意下列事项：

1．应检查灯泡额定电压与供电电压是否一致。否则，灯泡不能正常工作。

2．安装螺口灯泡时，必须将火线经开关接到螺口灯头底座的中心接线端上，以防触电。

3．白炽灯与开关串接后再并接到电源上，火线应当进入开关，既能控制灯，又能保证安全。

4．白炽灯的安装应远离易燃易爆物质。

在安装白炽灯时，通常使用验电笔来判定电源火线。验电笔的构造如图3—25所示。验电时手要接触笔尾的金属体，笔尖接触电线或与之相连的插座、导体等，如图3—26所示。当笔中的氖管发光时，笔尖接触的就是火线。

二、节能灯照明电路

节能灯作为一种新型灯具，经过近十年的发展，已经形成了相当的产业规模，据有关部门统计，原来白炽灯应用空间的60％已经被节能灯具占有。之所以形成这种局面，是由于节能灯使用寿命长、耗电低的特性，一只5 W的节能灯可以达到25 W的白炽灯的照度，其平均使用寿命是白炽灯使用寿命的8倍。

节能灯的接口部分与白炽灯标准相同，可以互换使用。

节能灯的结构和工作原理与白炽灯有很大的不同。白炽灯是一种简单的电加热高温致光原理，而节能灯是借助电子技术，产生高频高压，进而使特种气体启辉发光。结构、原理的不同，导致性能的差异，也导致价格的不同，所以节能灯要贵一些。

节能灯与白炽灯安装注意事项一样，特殊提示一点，尽管节能灯有快速启辉的特点，但节能灯不适合在频繁开关的场合使用，否则会影响其使用寿命。在有调光要求的场合使用节能灯，会导致调光的不连续。

三、日光灯照明电路

日光灯照明电路由目光灯管、镇流器、．启辉器和灯脚架组成。如图3—27所示是日光灯电路。

日光灯管是一抽成真空后再充入少量氩气的玻璃管，在管子两端各装有一个通电时发射大量电子的灯丝。管内壁涂有荧光粉，管内还放有微量水银。

镇流器是一个铁心线圈。它有两个作用，一是产生较高的电压来点燃灯管，二是目光灯管点燃后用它来限制灯管电流。

启辉器的结构如图3—28所示，充有氖气的玻璃泡中封装有动触片与静触片，其中动触片是双金属片，受热时伸展与静触片相接触，冷却后恢复原状又与静触片分离。在动、静触片的引出端上并接一个容量较小的纸介质电容器。玻璃泡和电容器被封装在一个圆柱形的铝壳中。

日光灯不工作时，灯管的灯丝、镇流器、启辉器和开关是串联在一起的，如图3—27所示。当合上开关S后，220 V交流电压全部加在启辉器的动、静触片间而使之产生辉光(红色)放电。放电所产生的热量使双金属片伸展与静触片相接触，则此刻整个电路构成通路：就在电路被接通的瞬间，灯丝因流过电流而发射大量电子。同时，动静触片接触时，辉光消失。双金属片

因失去热源恢复原状与静触片脱离。此时，镇流器(铁心线圈)因突然断电而产生自感电动势，其方向与电源电压方向相同，自感电动势与电源电动势一起加在灯管两端。灯丝附近的电子在高压下加速运动，使管内的氩气电离而导电；

进而使管内水银变为蒸气，水银蒸气也因被电离而导电，辐射出紫外线激励管内壁荧光粉发光。

习   题

1．直流电(电压或电流)的__________和_________都不随时间变化，交流电是指电流(或电压)的__________和__________都随时间变化。

2．正弦交流电是指电压或电流按__________规律变化的交流电。

3．正弦交流电可以由__________产生。

4．正弦交流电可以用__________、_________和__________三个量值准确表示，这三个量一般被称作正弦交流电的__________。

5．正弦交流电的频率厂是指__________，与周期T的关系是__________。

6．正弦交流电的瞬时值是指___________________，最大值是指__________，有效值是指__________，最大值是有效值的__________倍。

7．日常生活中所用的动力电、照明电都是近似的__________。经常提到的220 V指的是__________值是220 V，工频指的是它的频率为__________Hz。

8．在比较两个同频率的正弦交流电时，不仅可以比较其大小，还可以比较其__________，这个量表示两个正弦交流电变化的步调。

9．当正弦交流电流过_只电阻器时，电阻器两端的电压与流过电阻器的电流的相位是__________。

10．当正弦交流电流过一只电感器时，电感器两端的电压比流过电感器的电流的相位__________。

11．当正弦交流电流过一只电容器时，电容器两端的电压比流过电容器的电流的相位__________。

12．电阻器、电感器、电容器对电流都有阻碍作用，阻碍作用的大小分别用__________、__________和__________表示。

13. 当交流电的频率增高时，电阻器的电阻值__________，电感器感抗值__________，电容器的容抗值__________。

14．衡量电容器容量大小的物理量叫__________，简称为__________，用__________表示。电容器可以存储__________，用__________表示。当电容器存储电荷，它的两端就有电压U。三者的关系是__________。

15. 大型电力电容器存有一定数量的电荷时，它两端的__________很高，可能导致人身__________事故，这种电容器保存时，一般都用导线将__________短路连接，使它充分放电。

16．三相正弦交流电的三相一般用__________、__________和__________标志，三相的关系是有效值__________，频率__________，相位__________。

17．三相四线是指____________________，相对应的另一种接法是__________。

18．三相负载的连接方式有__________和__________。

19．三相负载在星形接时，=__________，=__________；

三相负载在三角形接时，=__________，=__________。

20．画图说明哪条线是中线? 它有什么作用?

21．已知一正弦交流电，在O.05 s内变化50个周期(简称50周)。求它的周期和频率。

22．已知工频电流的频率为50 Hz，求它的周期和角频。

23．指出习题图3—1中四组负载的连接种类。

第四章  变压器与三相异步电动机

本章学习要点：

1．熟悉变压器的用途、结构、电路符号，了解其工作原理、主要技术参数，应用中基本的保护知识；

2．熟悉三相异步电动机的用途特点、结构关系。电路符号，了解其工作原理、主要铭牌参数、应用中基本的保护知识；

3．熟悉单相异步电动机的使用特点，了解运转原理、应用中基本的保护知识。

变压器和交流电动机是比较耐用的电器，但这两种电器在具体的应用环境中，处于“顶天立地”的特殊地位。前者一般要给所有的设备供电，后者一般是最终的执行设备。特殊的地位，特殊的作用，往往受到特殊的关照。一个变压器出现问题，可能影响一家工厂的生产，一个社区的供电。作为使用者，应了解它们的特性，给予它们恰当的维护，使它们始终处于正常的工作状态。

§4—1 变压器的基本结构和工作原理

变压器是一种能改变交流电压而保持交流电频率不变的静止的电器设备。

在电力系统的送变电过程中，变压器是一种重要的电器设备。送电时，通常使用变压器把发电机的端电压升高。对于输送一定功率的电能，电压越高，电流就越小，输送导线上的电能损耗越小。由于电流小，则可以选用截面积小的输电导线，能节约大量的金属材料。用电时，又利用变压器将输电导线土的高电压降低，以保证人身安全和减少用电器绝缘材料的消耗。

通常超高压输电线上的电压可达500 kV(即50万伏)。但是，在工农业生产和日常生活中需要各种不同等级的交流电压。例如，应用广泛的三相异步电动机的额定电压为380 V或220 V，一般照明电压为220 1V，机床局部照明的额定电压为36 V、24 V或者更低，许多设备经常要求多种电压供电。所以在实际工作中，采用各种规格的变压器来满足不同的需要。变压器除了能改变交变电压外，还具有改变交流电流(如电流互感器)，变换阻抗(如电子电路中的输入，输出变压器)以及改变相位等作用。所以，变压器是输配电、电工测量和电子技术等方面不可缺少的电器设备。

一、变压器的基本结构

虽然变压器种类繁多，用途各异，电压等级和容量不同，但变压器的基本结构大致相同。最简单的变压器是由一个闭合的软磁铁心和两个套在铁心上又相互绝缘的绕组所构成，如图4—1所示。

绕组又称线圈，是变压器的电路部分。与交流电源相接的绕组叫做一次绕组，简称一次；

与负载相接的绕组叫做二次绕组，简称二次，如图4-2所示。

铁心是变压器的磁路部分，

用厚度为0.35～0.5 mm时硅钢片叠戏。根据变压器铁心构造及绕组配置情况，变压器有芯式和壳式两种。如图4—3a所示是单相芯式变压器，采用口形铁心。一、二次绕组分别套在铁心上。如图4—3b所示是单相壳式变压器，常用的有山字形（E1）F形、日字形等铁心，如图4—4既示。

二、变压器的工作原理

如图4—5所示是单相变压器工作原理示意图。为了分析问题方便。规定：凡与一次有关的各量，在其符号右下角标以“1”，而与二次有关的各量，在其符号右下角标以“2”。如一、二次电压：电流、匝数及电动势分别用、，、，、，、表示。

当变压器一次接人交流电源以后，在一次绕组中就有交流电流流过，于是在铁心中产生交变磁通，称为主磁通。它随着电源频率而变化，主磁通集中在铁心内；

极少一部分在绕组外闭合，称为漏磁通，它一般很小，可忽略不计。所以L可以认为一、二次绕组同时受主磁通作用。根据电磁感应定律，一、二次绕组都将产生感应电动势。如果二次接有负载构成闭合回路，就有感应电流产生。变压器通过一、二次绕组的磁耦合把电源的能量传送给负载。

1．变压器变压原理

设一、二次的匝数分别为和，忽略漏磁通和一、二次直流电阻的影响。由于一、二次绕组同时受主磁通的作用，在两个绕组中产生的感应电动势和的频率与电源的频率相同。若主磁通随时间的变化率为/，则由电磁感应定律可得一、二次绕组的感应电动势为：

变压器一、二次的端电压与感应电动势在数值上是近似相等的，所以在考虑了上面两个式子，以及不考虑相位关系，只考虑它们的大小，则可以得到一、二次电压有效值之间如下关系：

式中 ——一次交流电压的有效值(V)；

——二次交流电压的有效值 (V)；

——一次绕组的匝数；

—一二次绕组的匝数；

——一、二次的电压比，或称匝数比。

公式(4—1)表明变压器一、二次绕组的电压比等于它们的匝数出。当>1时，>，则>，这种变压器是降压变压器；

当

例题1 一台变压器的一次绕组接在10 kV的高压输电线上，要求二次绕组输出400 V电压，如果二次绕组的匝数为800匝。求变压器的电压比和二次绕组的匝数。

解：

根据公式(4—1)电压比为：

则

2．变压器变换电流原理

任何一种变压器在变压过程中只起能量传递作用，无论变换后的电压是升高还是降低，电能都不会增加，也不能减少。根据能量守恒定律；

在忽略损耗时，变压器输出的功率应与变压器从电源获得的功率相等，即：

或

由此则有：

公式(4—2)是变压器变换电流公式。此式说明变压器工作时，一、二次绕组的电流大小与一、二次韵电压或匝数成反比，或者为变压器电压比的倒数。实际上，变压器在改变电压的同时也改变了电流。电流互感器就是根据这二原理制成的。

例题2 在3 300 V的交流电路中接入一台变压器，若把电压降至为220 V，已知一次绕组的匝数是2 100匝，二次绕组接入的负载为10。求二次绕组的匝数和一、二次绕组中的电流?

解：

根据公式(4—1)得出变压器的电压比为：

根据欧姆定律得出二次绕组的电流为：

由公式(4—2)可得出一次绕组中电流为：

三、几种常见变压器

1．单相照明变压器

如图4—6 所示是一种常见的单相照明变压器：它由铁心和两个相互绝缘的线圈组成，一般为壳式。这种变压器的一次额定电压有220 V和880 V两种，二次电压多为36 V。在特殊危险场合使用时，二次电压为24 V或12 V。有的变压器二次电压为6 V，专供指示灯用。单相照明变压器经常为工厂内部的局部照

明灯具提供安全电压，以确保人身安全。

2．三相变压器

在工业生产中三相变压器应用较为广泛。所谓三相变压器实质上是三个容量相同的单相变压器组成的。如图4—7所示是三相变压器的示意图。在每个铁心柱上都绕着同一相的一次(即高压)绕组和二次 (即低压)绕组。

根据三相电源和负载的不同情况，

变压器一、二次绕组都可作Y形或形联结。如图4—8所示是三相变压器的标准接线图。对于大容量的三相变压器多采用Y/联结，即高压绕组为Y形联结，低压绕组为形联结。这是因为Y形联结的相电压是线电压的1/，有利于线圈绝缘；

而低压绕组呈形联结，可使导线截面比Y形联结的小。对于容量不大且需要中线的变压器，多采用Y/联结，即高压绕组为Y形联结。表示低压绕组是Y形联结并接有中线。这种连接可使用户获得线电压和相电压两种电压，特别适用于动力和照明混合性质的负载。

3．自耦变压器

如图4—9所示是自耦变压器示意图。自耦变压器有一个环形铁心，线圈绕在铁心上，即只有一个绕组。一、二次绕组有一部分是公用的，也就是说高压绕组的一部分兼作低压绕组。它与一般变压器一样，一、二次的电压比等于一、二次的匝数比。二次电压的引出点是一个能沿着线圈的裸露表面自由滑动的电刷触头；

改变触头的位置，就能得到需要的输出电压。

自耦变压器常用于实验室和交流异步电动机的降压启动设备中，它的最大特点是可以通过“调压”来获得所需要的电压。

四、变压器的主要技术数据

变压器的规格型号及其主要技术数据都标在它的铭牌上，作为使用变压器的重要依据。变压器的主要技术数据包括：额定电压、额定电流、额定容量和温升等。

1．额定电压

变压器一次的额定电压，是指变压器所用绝缘材料的绝缘强度所规定的电压值，二次额定电压是变压器空载时，一次加上额定电压后，二次两端的电压值。两个额定电压分别用，表示。单相变压器，是指一、二次交流电压的有效值，三相变压器，是指一、二次线电压的有效值。

2．额定电流

指变压器在允许温升的条件下，所规定的一、二次绕组中允许流过的最大电流，变压器飞二次电流分别用和表示。单相变压器和是指电流的有效值，三相变压器是指线电流的有效值。

3．额定容量

表示变压器工作时所允许传递的最大功率。单相变压器的额定容量是二次额定电压和额定电流之积；

三相变压器的额定容量也是二次额定电压和额定电流之积(应为三相之和)。额定容量用字母S表示，单位是伏安(V·A)。

4．温升

温升是指变压器在额定工作时；

允许超出周围环境温度的数值。它取决于变压器绝缘材料的耐热等级，见表4—1。

表4—1    绝缘材料耐热等级

绝缘等级YAEBFHC

最高工作温度()90105120130155180>180

五、变压器的使用要点

电工应用环境中的变压器，一般用于电能的高、低电压的变换。一台变压器往往为一个社区、一个工厂、一个车间、一套设备转换能源。它工作的自然环境、自身品质、所带负载的变化、保养的状况都可能影响其工作。变压器如出现小事故则影响工作，并可能报废设备。大型变压器出现事故，严重时可能发生爆炸，危及人身安全。

大型专用变压器都有专人进行维护、监管。一般相关人员只要注意变压器的外在特征变化，及时报告有关人员，履行告知即可。

正常工作的变压器，一般都有一些轻微的振动声音，有一定温升，没有气味。一旦振动声音明显增加，出现怪味、打火等特殊现象时，就必须及时报告并远离。

§4—2 三相异步电动机的用途和结构

一、电动机概述

电动机是把电能转换成机械能，并输出机械转矩的动力设备。现代各种机械广泛应用电动机来驱动。

一般电动机可分为直流电动机和交流电动机两大类。交流电动机按使用电源相数可分为单相电动机和三相电动机两种，而三相电动机又分同步式和异步式两种，异步电动机按转子结构不同又分成笼式和绕线式两种。

三相异步电动机结构简单、维修方便、运行可靠，与相同容量的其他电动机相比具有质量轻、成本低、价格便宜等优点。因此，被广泛用来做中、小型轧钢机、各种机床以及轻工机械和鼓风机的拖动部分。根据统计，国内有90％左右的电力拖动机械使用异步电动机，其中，小型异步电动机占70％以上。在电网的总负载中异步电动机的用电量占60％以上。

二、三相笼式异步电动机的基本结构

三相笼式异步电动机主要是由定子和转子两部分组成，如图4—10所示。

三相异步电动机的定子部分包括机座、定子铁心和定子绕组。机座用铸铁或铸钢制成。它支承着定子铁心。定子铁心由互相绝缘的硅钢片叠制而成，内圆有槽孔，定子绕组嵌在槽内，如图4—11所示。

定子绕组是定子的电路部分，由三相对称绕组组成。三相绕组的各相彼此独立，按互差120的电角度嵌放在定子槽内，并与定子铁心绝缘。定子绕组的首端分别用U1，V1，W1表示，而绕组的末端分别用U2，V2，W2表示。

转子由转子铁心、转子绕组和转轴等部分组成。转子铁心是由外圆有槽孔的硅钢片叠制而成，槽内放置铜条(或铸铝)。铁心两端分别用导电的端环将槽内的铜条连接起来，形成短接回路；

如果去掉转子铁心，转子的结构与笼子相似，如图4—12所示。

绕线式异步电动机只是转子结构不同，它的转子是由绕组组成的，与定子绕组一样也是三相的。

§4—3 三相异步电动机的转动原理

一、演示实验

为子说明三相异步电动机的转子是怎样旋转起来的，先做二个演示实验。

如图4—13所示中有一个装有手柄的马蹄形磁铁，在磁极中间放置一个可以自由转动的导电的鼠笼转子，转子与磁极之间没有机械联系。当摇动手柄使马蹄形磁铁旋转时，就会看到鼠笼转子跟着磁铁旋转。手柄摇得越快，转子转得越快，若是改变磁铁的旋转方向，鼠笼转子的旋转方向也跟着改变。

由上述实验可知，转子转动的首要条件是要有一个旋转磁场。

二、定子旋转磁场的产生

实际的笼式异步电动机中，旋转磁场是由定子绕组中的三相交流电产生的。

如果三相异步电动机的定子铁心中放有三相对称绕组U1一U2，V1一V2，W1一W2，并呈星形(Y)联结，接人三相对称电源时，三相对称绕组中有电流通过，即：

三相对称电流的波形图如图4—14所示。规定交流电正半周时，电流从绕组首端流人，尾端流出；

负半周时，电流从绕组末端流入，首端流出。流人以符号表示，流出以符号 表示；

当交流电流过三相绕组时，每相绕组都将产生一个按正弦规律变化的磁场，三相绕组的合成磁场随着时间的推移而不断改变方向形成旋转磁场，如图4—15所示。

当=0时，U相绕组电流=0；

V相绕组电流为负半周，按规定电流是从末端V2流入，从首端V1流出；

W相绕组电流为正半周，电流是从绕组首端W1流人，从末端W2流出。根据右手螺旋定则可以判定，互相电流的合成磁场的N极在正上方，S极在正下方，如图4—15a所示。

当=90时，为正半周；

电流从绕组首端U1流人，由末端U2流出；

V相和W相电流和都是负半周，电流分别从绕组末端V2和W2流人，从首端V1和W1流出。三相电流的合成磁场如图4—15b所示，可以看出合成磁场的轴线沿顺时针方向转了90。此刻，磁场的N极在右方，S极在左方。

当=180时，U相绕组电流=0；

V相绕组电流为正半周，按规定电流是从首端V1流入，从末端V2流出；

W相绕组电流为负半周，电流是从绕组末端W2流入，从首端W1流出。可以判定，量相电流的合成磁场的N极在正下方，S极在正上方，如图4—15c所示。三相电流的合成磁场的轴线又沿顺时针方向转了90。

从上面分析可知，当异步电动机定子绕组分别通人对称三相交流电后，在定子空间能产生一个随时间延续的旋转磁场。

在如图4—15所示中，每相定子绕组只有二个线圈，三相绕组的首端之间空间角相差120。合成磁场有两个磁极，也称一对磁极。对一对磁极来说，在三相交流电流变化一周时，磁场在空间旋转一周。当交流电流的频率为2 Hz，磁场转速为2 r/s；

当交流电流频率为3 Hz时，磁场转速为3 r/s；

以此类推，当交流电流的频率为Hz时，则磁场的转速为r/s。通常旋转磁场的转速都折合成每分钟多少转，这样一对磁极旋转磁场的转速(r/min)是：

如果每相绕组由两个线圈串联组成，则每相绕组的首端之间相差60空间角。如图4—16所示，磁场有4个磁极，即有两对磁极。可以看到，交流电流变化一周只转过180。

以此类推，当旋转磁场具有任意磁极对数时，交流电流变化一周，旋转磁场在空间只能转过1/周，字母表示旋转磁场的磁极对数。因此，旋转磁场的转速咒，与交流电频率、磁极对数之间的关系为：

式中  ——旋转磁场的转速(也叫做同步转速)，r/min；

——三相交流电源的频率，Hz；

旋转磁场的磁极对数。

公式(4—3)表明旋转磁场的转速随磁极对数增加而降低。表4—2是电源频率为50 Hz时，相对应磁极对数的旋转磁场转速。

表4—2 电源频率为50 Hz时磁极对数与旋转磁场转速的关系

磁极对数123456

旋转磁场转速(r/min)3 0001 5001 000750600500

三、旋转磁场对转子的作用

定子中产生的旋转磁场将切割转子铜条，此时可以把磁场看成不动，而认为：转子相对于磁场运动。假设旋转磁场是顺时针方向旋转，那么转子相对于磁场，可看成是作逆时针方向转动，如图4一17所示。在转子铜条中产生感应电动势和感应电流，可用右手定则确定其方向。在转子上半部的铜条中，感应电流的方向指向读者，在转子下半部铜条中感应电流的方向背离读者。

转子中载有感应电流的铜条与旋转磁场作用，产生电磁力。根据左手定则判定：转子上顶部铜条所受的力是指向右方，下底部铜条所受的力是指向左方。这两个力大小相等，方向相反，构成电磁转矩，于是转子就跟随旋转磁场转动起来，这就是三相笼式异步电动机的转动原理。转子转速必定小于同步转速。如果，，则转子与旋转磁场之间没有相对运动，转子上的镉条不能切割磁感应线，就不会产生感应电动势和感应电流，也就不能形成电磁转矩，所以转子不能以同步转速运行。实际上，转子转速总是小于同步转速，即。也就是说，转子转速与旋转磁场的转速不同步，而是异步的，这就是异步电动机名称的由来。

正常运行时，转子的转速称为至相异步电动机的额定转速。比如有一种一对磁极的三相异步电动机，同步转速为3 000 r/min，正常运行时的额定转速为2 906 r/min。

转子的转动方向与旋转磁场的旋转方向是一致的。如果把按顺时针方向旋转叫做电动机的正转，那么就把按逆时针方向旋转叫做电动机的反转。旋转磁场的转向与通人定子绕组的三相交流电流的相序有关。如果把三相电源接到定子绕组首端的三根导线中的任意两相对调位置，旋转磁场则反转，电动机也就跟着改变转动方向。

§4—3 三相异步电动机的使用

一、启动

电动机接通电源后，转子转速从零达到稳定转速的过程，叫做启动。

启动时若加在电动机定子绕组上的电压是电动机工作时的额定电压，就称为全压启动，如图4—18所示。

在刚启动时，转子尚未转动，但旋转磁场已经产生。磁场以最大相对速度切割转子铜条，在铜条中产生很大的感应电流。与变压器的原理相似，定子绕组相当于变压器的一次，转子的铜条相当于变压器的二次。所以，在电动机启动瞬间，定子绕组中要出现很大的启动电流，一般全压启动时的启动电流是额定电流的4～7倍。电动机在不频繁启动时，启动时间很短；

(只有1～3 s)，虽然电流很大，但对电动机影响不大。如果电动机启动频繁，由于热量积累，可使电动机过热，容易造成绝缘材料老化，缩短电动机的使用寿命。电动机启动电流过大；

还会在短时间内造成供电线路电压降增大，使负载两端电压短时间下降。这样小但使电动机本身启动转矩减小，以至于启动不起来，还会影响同一供电线路上其他负载正常运行。若是三相电动机，由于电压下降，使转速降低，转矩减小，以至于带不动负载，而产生堵转现象。

在实际工作中要尽量避免电动机的频繁启动。如车削加工时，使用摩擦离合器或电磁离合器将主轴与电动机转轴分离，从而减少电动机的启动和停车，避免启动电流过大，影响电动机的使用寿命。

一般说来，笼式异步电动机额定功率小于7.5 kW，或者额定功率大于7.5 kW且小于供电电源容量的20％，都可以采用全压启动。

如果线路不允许电动机全压启动，则采用降压启动的方式来限制启动电流。降压启动是利用启动设备将电压适当降低后，加到电动机定子绕组上进行启动，待电动机启动以后，再使电压恢复到额定值。降压启动适用于空载或轻载下启动。

常见的降压启动方法有4种：-在定子绕组中串联电阻(或电抗器)的降压启动、自耦变压器降压启动、延边三角形降压启动、星形(Y)一三角形()变换降压启动。

二、反转

在生产上常需要电动机反转，如图4—19所示。当开关向上合时，电动机正转。当开关向下合时，把接在电动机上的三相电源的U相和V相进行对调，改变定子绕组中三相交流电流的相序，因此，旋转磁场改变了转向≯电动机即可实现反转。

三、制动

制动就是在电动机切断电源后，给它一个与转动方向相反的转矩，使它很快地减速或停车。如起重机的吊钩需要立即减速或停车以达到准确定位，万能铣床主轴迅速停转等，都需要制动。

制动的方法一般有机械制动和电力制动两大类。

机械制动是利用机械装置，使电动机在切断电源后，达到迅速停转的方法。使用较普遍的有电磁抱闸，如图4—20所示。

电磁抱闸的工作原理如下：当接通电源后，电磁抱闸的线圈得电而吸引衔铁，克服了弹簧的拉力，迫使杠杆向上移动，使闸瓦和闸轮分开，此时电动机启动，正常运转。一旦电动机的电源被切断，-电磁抱闸的线圈也同时失电。于是衔铁被释放，在弹簧拉力的作用下，闸瓦紧紧抱住闸轮，电动机被迅速制动而停车。

电磁抱闸方法在起重机械中被广泛采用，这种制动方法不但可以准确定位，而且在电动机突然断电时，还可以避免重物自行掉落而产生事故。

电力制动常用的方法有反接制动和能耗制动。

反接制动是依靠改变输入电动机的电源相序，使定子绕组产生反向旋转磁场，从而使转子受到与原来转动方向相反的转矩，而迅速停转。采用反接制动必须注意，当制动到转子转速接近零时，应及时切断电源，否则电动机将反向运行。

能耗制动是电动机脱离电源后，立即向它的定子绕组通人直流电流，就能使电动机制动，这种方法制动平稳，定位准确。

四、三相笼式异步电动机的铭牌数据

目前我国已经推广使用Y系列三相异步电动机。现在以Y132M2—4为例，介绍铭牌数据。

1．型号

Y系列电动机型号由4部分组成，第二部分汉语拼音字母Y表示异步电动机，第二部分数字表示中心高(转轴中心至安装平台表面的高度)；

第三部分英文字母为机座长度代号(S表示短机座、M表示中机座，L表示长机座)，字母后的数字为铁心长度代号(1一短铁心，2一长铁心)，横线后的数字为电动机的极数；

第四部分为特殊环境代号，没标符号者表示电动机只适用于普通环境，W表示用于户外环境，F表示用于化工防腐环境。

2．功率

铭牌上所标出的功率是在额定运行情况下，电动机转轴上输出的机械功率，又叫容量，通常用或表示，单位是瓦(W)或千瓦(kW)。

3．额定频率

指电动机在额定运行时的电频率，我国规定工频为50 Hz。

4．额定电压

指电动机额定运行时加在定子绕组上的线电压值，单位是伏(V)

5．额定电流

指电动机在额定运行时定子绕组的电流值，单位是安(A)。

6．额定转速

指电动机在额定运行时电动机的转速，单位是r/min。

7．工作方式：

也称为定额，是指电动机的运转状态H分连续、短时、断续等三种。“连续”是指电动机在额定运行情况下长期连续使用，用表示；

“短时”是指电动机在限定时间内短期运行，用表示，“续”是指电动机以间歇方式运行，用表示。

8．接线

指定子绕组的连接方式，有星形接法和三角形接法两种。使用时根据铭牌标志正确连接。如图4—21所示，笼式三相异步电动机的接线盒有6根引出线，标有U1，V1，W1，U2，V2，W2，其中，U1，U2是第一相绕组的两端，V1，V2是第二相绕组的两端，W1，W2是第三相绕组的两端。

9．绝缘等级

指绝缘材料的耐热等级，通常为7个等级。

此外，三相异步电动机的主要技术数据还有功率因数、效率、启动电流、启动转矩和最大转矩等，但不在铭牌上标出，可从产品目录中查得。

五、三相异步电动机使用要点

三相异步电动机是一种比较耐用的电动机种类，但由于它是机电一体的设备，以及由于使用频度、工作环境、保养程度的原因，故障比较多发。作为直接的使用者，要熟悉使用要点，及时告知有关人员设备状况，保证设备安全、正常工作。

1．过于频繁的启、停，正、反转，会影响使用寿命及导致过载。

2．电动机内部不正常的声音，都是故障的表现，处理不及时，都会导致电动机的灾难。电动机缺相运行、连续过载、轴承等机械故障，都会伴有不正常声音，应及时采取相应措施。

3．当电动机发出怪味时，应及时检查，防止故障扩大。

§4—5单相异步电动机

单相异步电动机被广泛用于工业设备和日常生活上。例如，民用电风扇、洗衣机、脱水机、电冰箱、家用空调器等，都是用单相异步电动机作动力。单相异步电动机的功率较小，一般为几瓦至几百瓦。

单相异步电动机的定子绕组是单相的，转子通常是笼式。当交流电流通过定子绕组时，电动机内产生交变磁通，该磁通的方向是时而垂直向上，时而垂直向下，是一个脉动磁场。也就是说，单相定子绕组产生的磁场不是旋转磁场，因而转子不能自行转动起来。

为了使它能自行转动，通常在电动机的定子铁心上，再装一个启动绕组。如图4—22所示是单相电容式异步电动机原理图。它的定子绕组有两个，一个是工作绕组A1A2(又叫主绕组或运行绕组)，一个是启动绕组B1B2 （又叫副绕组)。A1A2与BlB2在空间互成90，在启动绕组中串接一个适当的电容器。

当电动机与电源接通后，各绕组就分别通入交流电流，A1A2绕组中电流。要滞后电源电压，而B1B2绕组串有电容器，电流要超前电源电压。如果电容器的容量选择适当，可使电流与之间具有90的相位差，如图4—23a所示。此时，电动机定子绕组就产生一个旋转磁场，如图4—23 b所示。笼式转子在旋转磁场的作用下，就随着旋转磁场而转动起来。

实际使用时，注意电容器是一个故障多发元件。更换时，应选用与原电容器容量相同、耐压等级不低于原件的电容器。

习 题

1．变压器是利用__________原理制成的。

2．变压器除了能改变__________外， 还具有__________、__________和__________等作用。

3. 变压器的电压比由__________决定，变压器的一、二次电压之比等于变压器的__________。

4．当需要获得连续变化的交流电压时，可以选用__________。

5. 通常大型动力变压器一般都是__________相结构，小功率的电源变压器、照明变压器一般是___________相结构。

6. 与其他种类的电动机相比，三相异步电动机具有__________、__________和_________等优点，使用极为广泛。

7．作为一般使用人员，应注意大型动力变压器的__________，如变压器的__________、__________和__________等。一旦有明显的变化，应履行__________义务。

8．电动机外壳的铁肋是用于__________，使用时应注意保持__________。

9. 三相异步电动机正常使用时，它的转速主要由电动机的__________决定，受负载变化的影响不大。

10．电动机的启动是指——的过程。全压启动是指____________________的启动方式。三相异步电动机全压启动时的启动电流会很高，可能达额定电流的__________倍，为了避免这种冲击电流导致的不良影响，必要时须采用___________。

11．降压启动是指__________的启动方式。适用于__________场舍，常用的降压启动方式主要有__________、___________和__________四种。

12．三相异步电动机的反转可以通过改变____________的方法实现。

13．电动机的制动是指____________________的过程。常用的方法有__________、__________和__________等。

14．单相交流电动机一般都有__________套绕组，用于__________和__________。

15．画出三相异步电动机的接线端子图，并分别表示出电动机接成星形和三角形的联结方法。

16．三相异步电动机的使用者，应注意什么事项?

17．变压器一次接在=220 V的电源上，已知二次电压=20 V，如果二次匝数=120匝，问一次匝数是多少?

18．有-单相变压器，一次电压为3 300 V，二次电流为60 A，变压比为15。求二次电压和一次电流各为多少?

19．有一变压器一次电压为6 600 V，二次电压为220 V。如果在二次接一电阻炉，其额定电压为220 V，功率为40 kW。问该变压器的一、二次电流各为多少?

第五章 简单机床电路

本章学习要点：

1．熟悉刀开关、组合开关：铁壳开关、接触器、热继电器、熔断器的用途、工作机理、电路连接特点、常见的故障现象；

2．熟悉继电接触器控制电路的展开法连接关系(主要是

接触器)；

能够分析电路的工作过程(启动、停止)，能够解释电路每个符号对应的电气作用。

很多人习惯说，做电工的人，做得时间越长越胆小。为什么呢?原因可能是与电的特点有关。电看不见，却摸得着，不小心就可能触电。电路检修以后，首次通断电都是由电工完成。正常则可，不正常时，即使有二次在他的脸边手下，“嘭”的一个大火球，不受伤，也够记一辈子的。直接操纵大电流的通断是有危险的。

但是现在有很多技术，让电工及设备操作员，摆脱了直接在手底下操作大电流的通、断。这种技术可以用小至几个微安的电流，控制数千安培电流的通、断。采用这种技术后，即使有短路等故障，操作者也不必冒着被电弧烧伤的危险：

这种技术可以是复杂的电力电子技术，但更常见的是继电接触器控制技术。继电接触器控制技术是使用极为广泛的以弱控强、远距离(遥)控制的技术，它使操作者安全、轻松、快速、可靠地控制电路的通断：本章将介绍继电接触控制的最基本原理与应用。

§5—1 常用低压电器

低压电器一般指工作电压低于1 000 V的电器。

机床常用低压电器在机床控制电路中主要起通断、控制、保护、调节等作用。

低压电器分为手动电器和自动电器两类。手动电器是由工作人员手动操作的，这类电器包括刀开关、组合开关、铁壳开关和按钮等。自动电器是按照指令、信号或某个物理量的变化而自或动作的。这类电器有各种继电器、接触器等，还有起保护作用能电器，如熔断器等。

一、开关

开关通常是指用手操纵，对电路进行接通或断开的一种控制电器。

1．刀开关

它是一种应用广泛、结构简单的手动电器。刀极数目有二极和三极两种，如图5—1a所示是二极刀开关的结构图及符号。在瓷质底座上装有静插座，安装熔丝的接头和带瓷质手柄的闸刀等。胶盖罩住刀片和静插座，当电源被切断时，它能熄灭刀片和静插座之间产生的电弧，防止电弧烧伤操作人员。

安装刀开关时应将电源线接在静插座上，将用电器接在刀开关的出线端。这样在分闸时，刀片和熔丝不会带电，以保证装换熔丝和维修用电器的人员安全。

刀开关主要用于接通和切断电路或隔离电源。常用的刀开关有，系列胶盖瓷底刀开关，它们的额定电压为交流380 V，额定电流有15 A，30 A和60 A三种。

长期使用的刀开关，刀口部分易被电弧灼伤，严重灼伤的刀开关应及时更换。应正确使用熔断器(见后面单元)，如果出现熔断器连接部分、导线连接部分氧化、烧黑的部分，要进行清理，必要时进行更换。

严禁在没有盖好开关盖的情况下，接通或断开有负载电路。操作刀开关时不能动作迟缓，犹豫不决。动作越慢，越容易出电弧，影响开关使用寿命，容易出危险。

2．铁壳开关

铁壳开关又叫负荷开关。如图5—2所示，铁壳开关主要由动闸刀、速断弹簧、刀座、操作手柄、熔断器等组成。将这些元件装在一个铁壳内，所以称为铁壳开关。速断弹簧能迅速将动闸刀从刀座拉开，使电弧迅速拉长而熄灭。在操作手柄一侧的铁壳边上有一凸肋，它的作用是当开关接通时，铁壳盖不能打开；

而铁壳盖打开时，开关不能合闸，以保证安全。安装时，铁壳应可靠接地对以防意外漏电引起操作者触电。长期使用的铁壳开关应注意触头的使用状况，触头状况不佳，可能导致被控电动机缺相运行，烧坏电动机：

铁壳开关实质上也是刀开关，它可以用28 kW以下的电动机直接启动控制，也可用作电源隔离开关或负荷开关。常用的铁壳开关有HH3系列，额定电压为交流440 V，额定电流有15 A，30 A，60 A，100 A和200 A等几种。

3．组合开关

组合开关是一种结构紧凑的手动开关，又叫手动转换开关。它的种类很多，如图5—3所示是HZ10—25/3型三级组合开关。三极组合开关共有6个静触头和3个动触头；

静触头的一端固定在胶木边框内，另一端伸出盒外，并附有接线螺钉，以便和电源及用电器相连接。从如图5—3b，c所示可见三个动触片装在绝缘垫板上，并套在方轴上，通过手柄可使方轴作90正反向转动，从而使动触片与静触片保持接通。

组合开关在机床控制电路中，经常作电源引人开关。它可以用于直接启动5.5 kW以下的小功率笼式电动机，或用作正、反转换开关等，也可以控制局部照明线路；

常用的HZ10系列普通类型组合开关的额定电压为交流380 V，额定电流有10 A，25 A，60 A，100 A四种，极数有1～4极4种。

4．按钮

按钮也是一种手动开关，用于控制电动机或机床控制电路的接通或断开。

按照按钮的用途和触头配置，可把按钮分为常开的启动按钮、常闭的停止按钮和复合按钮三种，如图5—4所示。按钮在松手停按后，一般都自动复位。

复合按钮有两对触头，桥式动触头和上部两个静触头组成一对常闭触头，又和下部两个静触头组成一对常开触头。按下按钮时，桥式动触头向雨移动，先断开常闭触头，然后闭合常开触头，停按后，在弹簧作用下自动复位。复合按钮如果只使用其中一对触头，即成为常开的启动按钮或常闭的停止按钮。常用按钮为LAl9和LA-10系列，除单只按钮外，还有双连和三连按钮。按钮的额定电压为交流380 V，触头额定电流为5 A。LA19一11型按钮帽中还装有指示灯，可以用灯亮与不亮来表示电路某种工作状态。

按钮一般通过按钮帽螺钉，固定在操作面板上，使用时注意螺钉一旦松动，及时拧紧，防止按钮被按人面板内，导致失控及内部短路。

二、接触器

接触器是一种自动的电磁式开关。它通过电磁力作用下的吸合和反向弹簧力作用下的释放，使触头闭合和分断，导致电路的接通和断开。接触器是电力拖动中最主要的控制电器之一。接触器分为直流和交流两大类，结构大致相同。这里只简单介绍交流接触器。

如图5—5a所示是交流接触器的结构图。它主要由电磁铁和触头两部分组成。电磁铁包括静铁心、线圈和动铁心等，其中静铁心与线圈固定不动，动铁心又称衔铁，可以移动。触头由桥式动触头和静触头组成，桥式动触头和电磁系统的动铁心通过绝缘支架固定在一起。

如图5—5b所示是交流接触器的工作原理图。当按下按钮时线圈得电，静铁心产生电磁力，将动铁心吸合，带动桥式动触头向下移动，使之与静触头接触。这时电动机与电源接通，电动机启动运转。当松开按钮时线圈断电，I电磁力消失，在反向弹簧力作用下，动、静触头分离，自动切断电动机的电源，电动机停转。因此，只要控制线圈的通、断电，就可以使接触器的触头开闭，从而达到控制主电路的接通或切断。

接触器的触头有主触头和辅助触头两种。通常主触头有三对，它的接触面积较大；

并有灭弧装置，能通过较大的电流。主触头在电路中，控制用电器的启动与停止。

接触器的常态是线圈没有通电时触头的工作状态。此时，处于断开的触头称为常开触头，处于闭合的触头称常闭触头。常态时，主触头是常开的，辅助触头有常开与常闭两种形式。

接触器的符号。(见图5—5c)。主触头、辅助触头和线圈接在不同电路中，所以在电路图经常分开画出。辅助触头符号用一段的常开触头和常闭触头符号表示，如图5—5c右侧所示。主触头符号由一般常开触头符号加接触器功能符号组成，如图5—5c左侧所示。图5—5c中间是表示线圈的符号。

如图5—5d所示是交流接触器的剖面图。

接触器一般直接控制电动机等设备的动力电源电路。主触头受电弧影响，使用寿命较短，应定期检查监视触头使用情况。避免由于触头问题，导致不能停车、缺相不能启动、电动机缺相运行等。禁止接触器在没有灭弧罩的情况下负载工作。正常工作的接触器有轻微的振动声，一旦发出连续的较强的振动声，应及时通知专业人员。

三、热继电器

电动机在运行过程中，由于长期负荷过大，频繁启动或者缺相运行等，都可能使电动机定子绕组的电流超过额定值，这种现象叫做过载。此时，熔断器并不熔断，定子绕组将发热，温度升高，使绕组的绝缘材料损坏，严重时烧毁电动机。热继电器就是用来作过载保护的电器。

热继电器是利用电流热效应而制作的继电器。使用热继电器时，应将热元件的电阻丝串接在主电路中，将常闭触头串接在有接触器线圈的控制电路中。如图5—6所示是热继电器的工作原理图。热元件是一段电阻不大的电阻丝，串接在主电路中。双金属片2由膨胀系数不同的两种金属辗压而成，上层金属的膨胀系数小，下层金属的膨胀系数大。当负载电流超过额定值时，双金属片2受热产生足够的膨胀，向上弯曲，使扣板3脱扣，弹簧4拉下扣板，使常闭触头5断开。触头5与接触器线圈串联，所以线圈断电，主触头断开，负载停止工作。

由于双金属片有热惯性，因而热继电器不能做短路保护。当出现短路事故时，要求电路立即断开，而热继电器却不能马上动作。但是，热继电器的热惯性；

也有一定好处。例如，电动机启动或者短时过载，热继电器不会立即动作，这样就避免了电动机不必要的停车。热继电器复位时，按下复位键6即可。

四、熔断器

熔断器是一种简单而有效的保护电器，主要用于保护电源免受短路的损害。熔断器串联在被保护的电路中，在正常情况下相当于一根导线。当发生短路或严重过载时，电路电流超过额定值，熔丝或熔片因过热而熔断，自动切断电路。

熔体是熔断器的主要元件，一般用低熔点铅锡合金做成熔丝，大电流电路中使用的熔体是用铜银制成的薄片。在熔体熔断时将会产生强烈的电弧，熔化金属飞溅，会烧伤人身或引起电路事故。因此，熔体要装在外壳里面组成熔断器。

常用的熔断器为螺旋式，它的形状与结构如图5—7 a，b所示。熔断器的表示符号

如图5—7c所示。

系列螺旋式熔断器的额定电压为500 V，额定电流为2 A，4 A，6 A，…，200 A等。熔丝额定电流、熔断电流与线径有关，具体数值见表5—1。

表5—1 部分铅锡合金(铅95％，锡5％)熔丝的额定电流和熔断电流

直径(mm)额定电流(A)熔断电流(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

选择熔断器的容量时，应根据电路的工作情况而定。对于工作电流稳定的电路，如照明、电热等电路，熔体额定电流应等于或稍大于负载工作电流。在异步电动机直接启动电路中，启动电流可达到额定电流的4～7倍，此时熔体额定电流应是电动机额定电流的2.5～4倍。

熔断器发生熔断时，尤其是熔丝爆断时，切忌不加分析直接更换熔丝，或更换更大容量的熔丝，马上投入使用。熔丝的熔断主要是电路的故障导致的，应确认排除故障，才可通电继续工作。

§5—2 机床的几种控制线路

一、点动控制线路

如图5—8所示是接触器点动控制线路。这种控制线路的特点是按下按钮，电动机就转动，松开按钮，电动机就停转，所以叫做点动控制线路。电动葫芦的起重电动机控制，车床拖板箱快速移动的电动机控制等，都采用点动控制线路。

如图5—8所示的电气线路可分为两部分，一是由三相电源L1，L2和L3经熔断器FU1和接触器的三对主触头KM到三相异步电动机电路，是动力电路又称主电路。二是由熔断器FU2、按钮SB和接触器线圈KM组成的控制电路，又称辅助电路。该线路的工作原理如下：

1．准备使用时先合上开关S。

2．启动与运行

按下SB线圈KM得电三对主触头KM闭合(电源与负载接通)电动机M启动、运行。

3．停止

松开SB线圈KM失电三对主触头KM断开(电源与负载断开)电动机M停转。

二、看懂机床控制线路的基本要领

为了便于掌握机床控制线路，下面介绍一些识图的基本要求。

1．电气原理图

用以表达机床控制线路工作原理的是电气原理图。电气原理图是根据电气作用原理用展开法绘制的，不考虑电气设备和电气元件的实际结构及安装情况，只作研究电气原理与分析故障用。它能清楚地指出电流的路径、控制电器与用电器的相互关系和线路的工作原理。

所谓展开法，就是把某个电气设备的一条或数条电路按水平或垂直位置画出，按照电路的先后工作顺序一一排列起来，然后接到电源上。一般将主电路画在图样左边或上部，把控制电路画在图样的右边或下部。这种画法可把同一电气的部件分开，分别画在主电路和控制电路的相应部位，但要用同一符号表示。如图5—8所示，接触器的主触头在主电路中，而接触器的线圈在控制电路中，但是都用KM符号表示，说明它们是同一电气的部件。这样使得主电路与控制电路容易区别，便于单独对主电路与控制电路的各自工作过程，及它们的相互联系进行分析。各电气触头的位置是电路没有通电或电气未受外力的常态位置，分析控制线路工作时应从触头的常态位置进行。

2．看图的基本原则

看图时，先分析主电路，然后研究控制电路，以及控制电路对主电路的控制作用。

主电路在电气原理图的左边或上部，表示该电路通过电流较大，是给负载供电的电路，并受控制电路的控制。

控制电路在电气原理图的右边或下部，表示该电路通过的电流较弱。控制电路是给控制电器供电的电路，又是控制主电路动作的电路。

(1)分析主电路。分析主电路应注意如下内容。

1)要搞清楚主电路的负载是什么，有几个。知道负载的特点、用途、接法方式和具体要求。

2)要知道用电器是用什么电气控制的，这样才能更好地了解用电器的工作过程。

3)了解主电路中的保护元件和电气。

4)最后要看电源是380 V，还是220 V，以及供电设备等。

(2)分析控制电路。分析控制电路应注意如下内容。

1)看电源是交流电源还是直流电源，是从什么地方接来的，电压等级是什么。一般从主电路的一根相线和中线接来的是单相220 V，从两根相线接过来的是单相380 V。若是从控制变压器上接来的，目前常用的电压值有l27 V，36 V，6.3 V等：有时也采用直流电源。

2)看清楚控制电路的结构是由什么电气元件组成，根据控制电路分析主电路的动作情况。

3)知道各电气元件之问的相互联系。电路中所有的电气元件都不是孤立的，而是相互联系的。在电路中有时是用甲电气去控制乙电气，再用乙电气去控制丙电气。所以要了解它们的相互联系，知道动作的次序，才能清楚控制电路的控制作用。

最后还要看看是否还有其他电路，如机床照明电路等。

三、接触器自锁控制线路

在点动控制线路中，电动机运行时操作人员的手必须始终按下按钮，否则电动机就要停转。若要求电动机长时间连续运转，是不适宜的。可采用如图5—9所示的接触器自锁控制线路。这种线路的主电路与如图5—8所示的点动控制线路相同，不再重述。但在控制电路中增加一个常闭停止按钮SB1，在常开启动按钮SB2的两端，并联了接触器的一对常开辅助触头KM。

接触器自锁控制线路的工作原理如下：

1．准备

使用时先合上开关S。

2．启动

按下SB2使其常开触头闭合线圈KM得电

电动机M启动运行

当松开SB2，其常开触头恢复分断后，因为接触器的常开辅助触头KM仍然闭合，将SB2短接，控制电路仍保持接通状态，所以接触器线圈KM继续得电，电动机能持续运转。

这种松开启动按钮后，接触器能够自己保持得电的作用叫做自锁，与启动按钮并联的接触器一、对常开辅助触头叫做自锁触头。

3. 停止

按下SB1使其常闭触头立即分断线圈KM失电

电动机M断电停转

当松开SB1；

其常闭触头恢复闭合后，因接触器的自锁触头KM在切断控制电路时已经分断，停止了自锁，这时接触器线圈KM不可能得电。要使电动机重新运行，必须进行重新启动。

接触器自锁控制线路另一个重要特点是具有欠压和失压保护作用。当电源电压低于额定电压85％时，称为欠压，由于某种原因突然断电，称为失压。在工作过程中，出现欠压或失压时，接触器电磁铁的吸力将减弱或消失，接触器的触头将恢复常态，电动机停转，同时机床的运动部件也停止运行：车削刀具被卡在工件上，若没有自锁保护时，一旦恢复正常供电，电动机自行启动，将会造成设备损坏和人身伤害事故。

采用这种接触器自锁控制线路，由于自锁触头与主触头在欠压或失压时同时断开。即使供电恢复正常，控制电路也不能接通，电动机不会自行启动。操作人员可以从容地将卡住的刀具退出，重新启动机床。

四、接触器联锁的正反转控制线路

大多数生产机械的运动部件，往往要求正反两个方向运动。如铣床主轴正转和反转，起重机的提升或下降，磨床砂轮架的起落等，都需要电动机正反转来实现。要想改变异步电动机的转向，必须将接在定子绕组三相电源的任意两根相线对调。

如图5—10所示是接触器联锁的正反转控制线路。使用了两个接触器KM1、KM2，分别控制电动机的正转和反转。从主电路可以看出，两个接触器主触头所接通的电源相序不同，KM1按L1—L2一L3接线；

KM2按L3一L2一L1接线，所以能改变电动机的转向。相应地有两个控制电路，由按钮SB2和线圈KM1等组成正转控制电路；

由按钮SB3和线圈KM2组成反转控制电路。

该控制线路的工作原理如下：

1．准备

使用时先合上开关S。

2．正转控制

按下SB2线圈KM1得电

3. 停车

按SB1

4. 反转控制

按SB3线圈KM2得电

从上面分析可以看到，当正转控制电器工作时，反转控制电路中串接的常闭辅助触头KM1是分断的，使接触器KM2不能得电，电动机不能反转。同样，在反转控制电路工作时，正转控制电路中串接的常闭辅助触头KM2，是分断的，使接触器KM1不能得电，电动机也不能正转。就是说，正转控制电路与反转控制电路不能同时得电，主触头KM1和KM2不能同时闭合，否则将造成电源两相短路事故。尽有接触器KM1失电复位后，接触器KM2才能得电；

同样，只有接触器KM2失电复位后，接触器KM1才能得电。这种相互制约的作用称为联锁(或互锁)，所有的常闭辅助触头称为联锁触头(或互锁触头)。由于联锁双方是接触器，所以把这种控制方式叫做接触器联锁。

该控制线路还采用热继电器作过载保护，其热元件FR串联在主电路电。当主电路电流超过额定值时：热元件FR发热使双金属片弯曲，将扣板脱扣，把控制电路中热继电器常闭触头FR分断，控制电路失电，线圈KM1或KM2失电，主触头分断，电动机停转，这样就起到了过载保护作用。若重新启动，应按下热继电器复位键，使常闭触头FR复位；

以保证控制电路的接通。

如图5一10所示控制线路不足之处是改变电动机的转向时，必须先停车，再启动，对操作者不够方便。

为了解决这个问题，可增设按钮联锁。如图5—11所示为双重联锁的正反转控制线路。它采用复合按钮，将正转启动按钮SB2的常闭触头串接在反转控制电路中，同样将反转控制电路中的启动按钮SB3的常闭触头串接在正转控制电路中。图中虚线相连的为同一按钮的另外一对触头。这样便可以保证正、反转两条控制电路不会同时被接通。

如图5一11所示。在按下SB2时，其常闭触头先行分断，断开反转控制电路，使接触器KM2失电释放，电动机停转。与此同时SB2常开触头闭合，接通正转控制电路，使接触器KM1得电动作，电动机正转。同样，按SB3时，先行断开正转控制电路，使电动机停转，与此同时，接通反转控制电路，使电动机反转。这种线路兼有接触器联锁和按钮联锁的优点，操作方便，安全可靠且反转迅速，因此，应用广泛。

五、C620—1型车床控制线路

如图5—12所示是C620一1型车床控制线路。动力电路由电源开关S1、主轴电动机电路和冷却液泵电动机电路组成。控制电路由主轴电动机控制电路、冷却液泵电动机控制电路、照明电路等部分组成。

动力电路有两台三相异步电动机，M1是车床主轴电动机，M2是冷却液泵电动机，由接触器KM控制，它们都接在主触头KM的一侧。冷却液开关S2，通常放在常开的位置。M1与M2分别接有热继电器FR1和FR2，经过熔断器FUZ接至开关S1。

车床主轴控制电路由三相电源L1和L2相供电。由串联的热继电器FR1和FR2的常闭触头，与接触器线圈KM相联，再接启动按钮SB2及并联的自锁触头KM、停止按钮SB1。

冷却液泵电动机由负荷开关S2控制。

机床照明电路中，EL是车床照明灯，S3是照明灯开关，TR是380 V/36 V变压器，照明灯由变压器副边供给36 V安全电压。

该线路的卫作原理如下：

1．准备

工作时先合上开关S1。

2．启动

按下SB2线圈KM得电

3．停止

按下SB1线圈KM失电

4．照明

由S3控制EL灯的工作。

电路中各保护作用部分不再重述，请自己分析。

工作结束时，应依次拉开S2，S3，S1等开关。

习  题

1. 继电接触器控制技术是使用极为广泛的__________、__________的技术。

2．低压电器一般指工作电压低于__________的电器。

3．机床常用低压电器在机床控制电路中主要起____________________等作用。

4．使用刀开关时，严禁在__________的情况下接通或断开有负载电路。操作刀开关时要__________，不能动作迟缓，犹豫不决。动作越慢，越容易__________，越影响开关使用寿命，越容易出危险。

5．按钮一般通过__________固定在操作面板上，使用时注意一旦松动，要及时加固，防止按钮被按入面板内，导致__________。

6．接触器主触头受__________影响，使用寿命较短，应定期检查监视触头使用情况。

7．接触器主触头出现问题，可能导致__________、__________和__________等问题。

8．禁止接触器在__________情况下控制负载工作。

9．正常工作的接触器有轻微的振动声，一旦__________，应及时通知专业人员。

10．电动机在运行过程中，由于长期负荷过大、频繁启动、缺相运行等原因，都可能使电动机定子绕组的电流超过额定值，这种现象叫做__________。

11．热继电器是用于保护____________________的，熔断器用于保护__________。

12．什么生产机械常采用点动控制线路?这种控制线路的特点是什么?

13．结合图5—9简述自锁作用。

14．三相异步电动机正、反转控制线路是根据__________原理设计的?

15．结合图5—10，说明联锁的使用目盼。

16．结合图5—11，说明双重联锁好处。

17. 画图说明自锁触头和互锁触头在控制线路中各是怎样连接的?

18．叙述C620一1型车床控制线路的启动、停止工作过程。

第六章 安全用电

本章学习要点：

1．明确可能发生触电的情况、触电可能的危害。

2．熟悉安全用电措施，熟悉接地保护措施。

3．能够准确描述触电急救的方法、电火警的应急处理方法。熟悉对所用设备的听、看、闻、摸的要领。熟悉防雷击的要点。

安全问题无小事。安全用电是用电环境中永恒的话题，永远的任务。掌握必要的安全用电知识，可以使自己避免触电的危险，关键时还可以帮助别人，保护财产。

§6—1 触 电

一、触电事故

机床是将电能转换为机械能的生产设备。机床配电线路与机床紧密相连，装配时电气应具有良好的绝缘设置，但长期工作的绝缘材料容易发生老化或破损，造成漏电。人体不慎接触或接近带电体会发生触电。

人体接触或接近带电体，而引起局部受伤或死亡的现象称为触电。

按人体受伤害的程度，触电可分为电伤和电击两种。电伤是

指人体外部受伤，如电弧灼伤，与带电体接触后的皮肤红肿，大电流下熔化金属飞溅烧伤皮肤等。电击则是指人体内部器官受损伤的现象。电击是电流流过人体而引起的，人体常因电击而死亡，所以它是最危险的触电事故。电击伤人的程度，与流过人体电流的频率、大小、途径、持续时间长短以及触电者本身的情况有关。实践证明，频率为25～300 Hz的电流最危险，随着频率的增加，危险胜减小。人体通过1 mA的工频电流，就有麻木的感觉，电流大于50 mA，就会有生命危险，100 mA的工频电流则足以致人死亡。电流通过心脏和大脑易发生死亡事故，所以头部触电或左手到右脚触电最危险。另外，人体通电时间越长，危险性越大。

通过人体的电流大小与触及的电压、人体的电阻有关。人体电阻与触电部位皮肤表面的干湿情况，接触面积的大小及身体素质有关。人体电阻各不相同，通常人体电阻约800欧至几万欧。若人体电阻为1 k，触及50 V工频电源，流过人体电流为50 mA，就有生命危险。所以国家规定安全电压额定值等级为42 V，36 V，24 V，12 V，6 V。但必须注意，42 V或36 V并非绝对安全，在充满导电粉末、相对湿度较高或酸碱蒸气浓度大等情况下，可能发生触及36V电压而死亡的事故。在上述情况下，必须使用24V或更低等级的电压。

除上述两种触电情况外，还有高压电弧触电和跨步电压触电。高压电弧触电是人体接近高压带电体时，由于两者电位差很大而引起电弧，使人触电伤亡。

当高压线破断落地时，以高压线为中心在其周围形成一个强电场，如图6一1所示。当人或牲畜走入断线点8 m以内的电场时，由于前后脚之间有较高的电压引起触电，这种触电称为跨步触电。

二、触电原因及方式

常见的触电原因有三个方面：一是缺乏电气知识，如用潮湿的手去开关电灯。接触电气，或者发现有人触电时，不去迅速拉断电源，直接去拉触电者而造成触电；

二是违章操作，明知不准带电操作，而冒险进行，结果触电受伤或死亡；

三是输电线或电气设备的绝缘老化或破损，造成漏电，人体触碰时造成触电事故。触电方式有两种，一是人体直接与正常带电体接触。如图6—2a所示，在三相四线制配电中，人的手触及一根相线时称为单相触电。这时人体处在相电压下，电流从人手经过全身，由脚经地回到电源中线，这是十分危险的。如果脚与地面橡胶绝缘，则回路电阻增加，电流减小，危险性会大大减小。若身体出汗或赤脚着地，回路电阻减小，危险性增加。

在三相三线制的配电线路中，没有中线，但输电线与大地之间存在电容，交流电也能形成通路。二只手触及任一相线时，能形成单相触电，如图6—2所示。

在三相电路中若人体与两根相线接触，如图6一3所示为两

相触电。此时，人体在线电压作用下，危险性变大。

另一种触电方式是与正常工作的不应带电的金属部分接触而触电。例如，电动机金属外壳。由于定子绕组绝缘损坏，漏电绕组与外壳相碰，人体触及电机金属外壳时，会使人体触电，如图6—4所示。

§6—2 安全用电措施

一、常用安全用电措施

安全用电的基本原则是不接触低压带电体，不靠近高压带电体。常用的安全用电措施如下：

1．火线必须进开关

在开关处于分断状态时，用电器就不带电，有利于维修和避免触电。

2．合理选择照明电压

一般工厂和家庭照明选用220 V电压供电。机床照明决不允许选用220 V电压供电：而应选36 V以下电压供电。

3．合理选择导线和熔丝

导线通过电流时，不允许过热，所以导线的额定电流应比实际电流大些。而熔丝在电路中起保护作用，要求电路短路时熔丝能迅速熔断，应选比额定电流稍大的熔丝来保护较大电流的电路。

4．电气设备应有一定的绝缘电阻

电气设备金属外壳与通电线圈之间必须有一定的绝缘电阻，否则当人体触及正在工作的电气设备。(如电动机、电风扇)的金属外壳时，就会触电。通常要求固定电气设备的绝缘电阻不应低于1 M，可移动的电气设备绝缘电阻应大于1 M。

5．电气设备的安装要正确

电气设备应根据安装说明书进行安装。带电部分应加防护罩，高压带电体更应注意有效防护，使一般人无法靠近高压带电体。必要时应加联锁装置以防触电。

6．采用各种保护用具

如绝缘手套、绝缘鞋、绝缘钳、棒、垫等，以保证工作人员安全操作。在家庭中可使用干燥的木质桌凳、玻璃、橡皮等做保护用具，保证人身安全。

7．正确使用移动电具

使用手电钻等移动电具必须戴绝缘手套，调换钻头时应切断电源。

8．严禁违章冒险

一般不允许带电操作，紧急情况急需处理带电电气时要用右手，将左手放在口袋中，以减少电伤害程度。

9．正确使用、遵守安全标志要求

现在企业用电比较规范，重要场合都有明显的标志，要养成正确使用、遵守安全标志要求的习惯。安全标志有如下几个种类：

禁止类：禁止合闸，有人工作；

禁止攀登，高压危险；

禁止合闸，线路有人工作；

允许类：在此工作；

提示类：由此向下；

警告类：止步，高压危险。

二、电气设备的保护接地和保护接零

在正常情况下电气设备的金属外壳是不带电的。但在绝缘损坏时外壳就会带电。为保证人体触及漏电设备金属外壳不会触电，通常都采用保护接地或保护接零的安全措施。

1．保护接地

把电动机、变压器、铁壳开关等不带电的金属外壳或构架与大地做可靠的连接，称作保护接地。通常采用深埋在地下的角铁、钢管作为接地体。接地电阻不得大于4。

保护接地适甩于1 000 V以上的电气设备以及电源中线不直接接地的1 000 V以下的电气设备。如图6—5所示，电动机采用了保护接地。这样即使人体触及漏电的电气设备的金属外壳也不会触电；

因人体电阻比接地体电阻大得多，两者并联，则漏电电流几乎全部经接地电阻流人大地，从而保证了人身安全。

所有涉及人身安全的设备，都应采取可靠的接地保护。

2．保护接零

将电气设备在正常情况下，不应带电的金属外壳或构架与供电系统中的零线连接，叫做保护接零，如图6—6所示。

保护接零适用于三相四线制中线接地系统中的电气设备。接零后若电气设备的某相因破损而漏电时，叫做该相短路。短路电流立即将熔断丝烧断或采取其他保护电器动作，切断电源以避免触电危险。

如图6—7所示是单相用电器(如电风扇、洗衣机)使用的三脚插头和三孔插座。插头的正确接法是把用电器会属外壳用导线接在插头的2号插脚上。单相用电器保护接零时，必须注意把用电器的金属外壳用导线直接与保护零线相连，而绝不允许将金属外壳直接与用电器零线相连，如图6—8所示。如图6—8b所示是单相用电器保护接零的错误接法，这种接法一旦零线熔丝熔断，用电器的金属外壳就带电，将会造成人体触电。

三、安全用电十不准

1．不准带电移动电气设备。

2．不准赤脚站在地面上带电作业。

3．不准挂钩接线。

4．不准使用三危线路。三危线路是指对地距离不符合要求的“拦腰线、地爬线、碰头线”。

5．所有进行电气操作及值班工作人员不准喝酒。

6．不准带负荷拉刀闸。停电时先拉分开关再拉总开关，送电时则顺序相反。

7．对电气知识一知半解者，要严加管理，不准玩弄电气设备或乱拉乱接线。

8．照明不准一线一地制。

9．不准约时停、送电。

10．不准私设电网。未经公安及主管部门批准，任何单位和个人私设电网都是违法行为。

§6—3 电气事故及紧急处理

一、触电急救

1．触电解救

凡遇到触电者，救护人员要采取最快的办法使触电者迅速脱离电源。如果距离电源开关或插座较近，当立即切断电源或者用干燥的竹竿或木棒打掉带电体使触电者脱离电源；

救护者也可用绝缘钳或戴绝缘手套、穿绝缘鞋，将触电者拉离电源。千万不能赤手去拉触电者!

2．紧急救护

在触电者脱离电源后，应立即进行现场紧急救护并及时报告医院。当触电者还未失去知觉时，应将他抬到空气流通的地方休息，不能让他乱走乱动。当触电者出现心脏停搏、无呼吸等假死现象时，应在现场采用人工呼吸或胸外挤压法进行抢救。决不能给休克者注射强心针剂。

人工呼吸法适用于有心跳但无呼吸的触电者，如图6—9所示。

首先将触电者仰卧在平地上，鼻孔朝天颈后仰。然后清理口鼻腔的阻塞物使其通畅，解扣松衣使触电者身体放松。做人工呼吸时，要捏住触电者鼻子，贴嘴吹气；

松开鼻子让废气从鼻、口排出。每隔3～5 S重复一次。

胸外挤压法适用于有呼吸但无心跳的触电者。具体操作方淮如图6—10所示。触电者仰卧在平地上，松扣解衣，救护者把一只手的中指对准凹膛，手掌平铺前胸，然后掌根用力下按，迫使心脏血液流出心房。突然松手，让血液流回心房。每隔1 S重复一次。

当触电者既无呼吸又无心跳时，可同时采用人工呼吸法和胸外挤压法进行急救。

二、对电气设备做好监护

机床的电气控制线路或电器在运行过程中。往往会产生一些故障，如电动机不能启动或停车，甚至发生电动机烧毁等事故。事故发生之前通常都有异常现象。如果操作人员能及时觉察并采取措施，就可以避免事故发生，做到安全生产。

做好运行中的监护工作，首先必须熟悉电动机或电气的性能，才能分辨它们在运行中出现的症状是否异常。监护工作是通过操作人员的感官进行的，一般方法是听、闻、看、摸。

1．听

就是注意电动机和电气的声响是否正常。如电动机正常运行时发出均匀轻微声，过载时出现“嗡嗡”声，轴承损坏时出现“喀喀”声；

交流接触器正常动作时发出“叭哒”声，出现故障时，听不到声音或出现抖动声。

2．闻

就是注意电动机和电气在运行中是否出现怪味。正常情况下是没有怪味的，如闻到焦臭味，可能是电动机或电气绕组的绝缘材料将要烧损。

3．看

就是观察电动机和电气运行中是否有冒烟或打火现象。若有这种现象可能是绕组正在烧损，或者接头有松断处。此外，还要观察电动机运行中有无振动现象。

4．摸

就是触摸电动机和电气外壳温度是否正常。如果过热，可能是电动机或电气绕组烧损前的征兆，应立即停车检修。

注重运行中的监护工作，可及时发现异常现象，采取适当措施，找有关人员进行检查和修理。这样可以减少事故，特别是可以避免严重事故的发生。

三、电火警的紧急处理

发生电火警时，最重要的是立即切断电源，然后救火，并及时报警。

没有确切知道电源是否被切断时，决不能用水或普通灭火器灭火，因为万一电源未被切断，就会造成触电。可选用四氯化碳灭火器、砂土等灭火。也可用二氧化碳灭火器灭火，但使用时应注意，不要喷射到人的皮肤或脸上，以防冻伤和使人窒息。

救火时不要随便扯动电线或触及电气设备。抢运物品时，要留心地上的电线。

四、防雷击的安全措施

通常在高大建筑物或在雷区的每个建筑物的顶部，安装避雷针来预防雷击。对于使用室外电视机或收录机天线的用户，应装避雷器或防雷用转换开关。在正常天气时将天线接人室内，在雷雨前将天线转接到接地体上；

以防由天线引人雷击。

在雷雨天气人们尽量少外出走动，更不要在大树下避雨，不应站在高处，而应蹲在低处且两脚并拢。

习  题

1．人体接触或接近带电体，而弓l起局部受伤或死亡的现象称为__________。

2．按人体受伤害的程度，触电可分为__________和__________两种。

3．高压电弧触电是指______________________________。

4．跨步电压触电是指______________________________。

5．发生电火警时，最重要的是立即__________，然后__________，并及时__________。

6．对电气设备做好监护的四字要诀是__________。

7．触电解救是指______________________________，触电急救是指______________________________。触电急救一般有__________和__________两种办法。

8．受电击者在__________情况下，使用人工呼吸法施救；

在__________情况下，使用胸外挤压法施救，在__________情况下，使用两种方法施救。

9．请写出五种以上安全用电措施。

10．画图说明保护接地和保护接零两种保护措施的接线方法。

11．列出五种以上用电禁忌。

《电工基础知识》

建议课时安排

主要内容教学重点课时

第一章 直流电路

1—1 电学的基本物理量

1—2 电路

1一3 欧姆定律

1一4 电阻的串联、并联电路

1—5 电工测量基本知识

电量基本概念

万用表的使用

欧姆定律及应用

电阻器的串、并联形式及应用思想

第二章 电磁的基本知识

2一1 磁的基本知识

2—2 电流的磁场

2—3 电磁感应

2—4 自感、互感

各种电磁现象

定性掌握磁场对电流的作用

定性掌握电磁感应现象自感互感现象

第三章  正弦交流电路

3—1 正弦交流电的产生

3—2 正弦交流电的三要素

3—3 正弦交流电的表示法

3—4 单相交流电路

3—5 三相交流电路

3—6 常用电气照明电路

正弦交流电的概念及参数

R，L，C三种电路的应用特点

三相电路的连接形式

照明灯具特点及验电笔使用

第四章 变压器与三相异步电动机

4一1 变压器的基本结构和工作原理

4—2 三相异步电动机的用途和结构

4—3 三相异步电动机的转动原理

4—4 三相异步电动机的使用

4—5 单相异步电动机

变压器安全使用知识

三相异步电动机结构、运转机理及使用要点

第五章 简单机床电路

5—1 常用低压电器

5—2 机床的几种控制线路

低压电器的外形用途、可能的问题

第六章 安全用电

6一1 触电

6—2 安全用电措施

6—3 电气事故及紧急处理