电气基础课堂笔记

1题1.1简述电路的几个组成部份及功能。电源、负载、导线和开关。电路作用一是进行电能的传输、分配和交换，二是产生、传递和变换电信号。电源是把其它形式得能量转换成电能的设备；负载时电路中消耗电能的设备；导线和开关是电源和负载之间必不可少的连接和控制部份。题1.2电流的方向是怎样规定的？电子的运动方向是不是电流的方向？规定正电荷移动的方向或负电荷移动的反向作为电流的方向，电子是指负电负，不是电流的方向。题1.3什么叫电位？什么叫参考点？当参考点改变时，电场中各点的电位和任意两点之间的电位差有没有变化？电场力把单位正电荷从电场中的某点移动到参考点（即零点）所做的功，称为该点的电位，电位是某点到参考点之间的电压。参考点是人为指定的假设电位为零的点。若参考点改变，则每点的电位也随之改变，但任意两点间的电压不变。题1.4什么叫电动势？它和电压有什么差别？在电场中，将单位正电荷由低电位移向高电位时外力所做的功称为电动势。电压和电动势的主要区别在于，电压是反映电场力做功的概念，其正方向为电位降的方向；而电动势则是反映外力克服电场力做功的概念，其正方向为电位升的方向，两者的方向是相反的。电压和电动势的基本单位均为V。电压的正方向规定为由高电位指向低电位，即电位降的方向。电动势的正方向规定为由低电位指向高电位，即电位升的方向。题1.5式换算下列电压电流的单位：（1）0.05A=50mA;(2)2.5ma=2500A(3)1.05*104V=10.5KV;(4)0.8*10-5V=8V;(5)300000mV=300V题1.62有一个电炉，已知额定功率是600W，额定电压是110V，可不可以直接把它接到220V电源上？如不行，采取什么措施后才能使用？用二个同样的电炉串联。题1.7电路三种基本状态的特征是什么？有载状态：I=电源的端电压为U=E-IR0，功率平衡式P=EI-I²R0=PE-P开路状态I=0U=0P=0短路状态U=0I=IS=PE=I²R0=PP=0附加题短路的原因、危害、预防。产生短路的原因往往是由于接线错误或绝缘损坏；短路时的短路电流IS很大，它可能使电源和电路遭受机械的与热的损伤和毁坏；为防止短路，可在电路中接人自动断路器和容断器。附加题混联电路计算已知R1=2R2=5R3=2R4=3R5=3,求总电阻值？解：将上图电路变化成如下图：RAB()()()=2.5RAC()()()=1.9答：总电阻值是1.9340W60W如上图有40W和60W灯串联接在交流220V电路，求它们分别功率多少？解：先求灯丝电阻40W电阻：R40W===121060W电阻：R60W===807再求电流I==0.1AP40WR=*1210=12.1WP60W=R=*807=8.07W答：40W灯实际功率是12.1W，60W灯实际功率是8.07W题1.8如图所示，已知R1=100，两个电流表的指示分别是I=3A,I1=2A,问I2和R2应该多少？解U=I1R1=100*2=200VI2=I-I1=3-2=1AR2==200答：I2=1A,R2=200题1.94有两组蓄电池并联供电给负载，如图所示。E1=122V,r01=4,E2=126V,r02=2,R=10。试用支路电流法求两蓄电池各供给电流和功率，负载消耗多少功率？解：一根据KCL列b点方程I=I1+I2根据KVL列abefa回路方程E1-E2=r01I-r02I2列bcdeb回路方程E2=r02I2+IR代入参数整理方程I=I1+I2(1)-4=4I1-2I2(2)126=2I2+10I(3)将（1）式代入（3）式消除I126=2I2+10I1+10I2(4)将（2）式等号两边乘6得-24=24I1-12I2(4)式减（5）得126-24=12I2+10I1+24I1-12I2102=34I1I1==3A将I1代入（2）式得-4=4*3-2I2-4-12=-2I2I2==8A根据（1）式得I=I1+I2=3+8=11AP1=PE1=Pr01=E1I1-r01I1²=122*3-4*3²=366-36=330WP2=PE2-PR02=E2I-r02I2²=126*8-2*8²=1008-128=880WPR=I²R=11²*10=12*10=1210W5答：I1=3AI2=8AI=11A,P1=330WP2=880WPR=1210W解二根据KCL列出b点公式I入=I出I1=I2=I更据KVL列abcdefa回路方程E1=I1r01+RI列bcdeb回路方程E2=I2r02+RI代入参数整理方程I1+I2=I（1）122=4I1+10I61=2I1+5I（2）126=2I2+10I63=I2+5I（3）将（1）式分别代入（2）（3）式消除I61=2I1+5I1+5I261=7I1+5I2(4)63=I2+5I1+5I263=6I2+5I1(5)（4）式等号两边乘6得366=42I1+30I2(6)(5)式等号两边乘5得315=30I2+25I1（6）式减（5）式得366-315=42I1+30I2-30I2-25I151=17I1I1==3A将I1代入（4）式得61=7*3+5I261=21+5I2I2==8A由（1）得I1+I2=II=3+8=11A三，用叠加原理解1.9题将原图化成两电源分别单独作用的电路图6E1单独作用I´======AI2´=*I1=*=*=AI´=I1´-I2´=-=AE2单独作用I2======A7I1=*I2=*=*=AI=I2-I1=-=A叠加I1=I1´-I1=-==3AI2=I2+I2=+==8AI=I´+I=+==11A功率求解同支路法一样，答题与前一样。题1.10列出克希荷夫（基尔霍夫）电压定律方程式的步骤。在列方程式时要确定各电源电动势和各电阻上电压降的极性，先在图上选择一个回路绕行方向，以这个方向作为判断电动势和电压降正负的标准，一般选电动势的正方向（即由电源由负到正的方向）作为回路绕行方向。若某一电动势的正方向与绕行方向一致，则该电动势取正号，反之取负号；若通过某一电阻上的支路电流方向与回路的绕行方向一致时，该电阻上的电压降取正号，反之取负号。题1.11应用叠加原理进行计算时，应该注意那几个问题？1假设电路中只有一个电动势单独作用时，要将其余电源的电动势短路（即假定其余电动势为零），但它们的内阻仍然要保留。2计算电路中全部电动势共同作用下的某支路电流时，要注意这个电流的各分量的正方向。如果电流分量的正方向与原电路所标出的正方向相同时，则取正；不同相时，则取负。3叠加原理只适应于线性电路，不适用于含有非线性组件的电路。4在线性电路中，叠加原理只适用于计算电流和电压。8题1.12蓄电池组的电池电压为6V，一电阻R1=2.9接在它的两端，测出电流为2A，求它的内阻为多少？如负载电阻改为R2=5.9，而其它条件不变，则电流是多少？解：E=r0+R1*I16=(r0+2.9)*26=2r01+5.8-5.8=2r0r0==0.1I2===1A答：内阻为0.1，I2电流是1A.题1.13额定值为1W10的电阻，使用时其端电压和电流不得超过多少？解：P=I²RI²===0.01AP=U²=PR=1*10=3.16V答：端电压为3.16V，电流为0.01A题1.14测量一节蓄电池的电路如图所示，当开关S未于位置1时，电压表读数为12V;开关S位于位置2时，电流表读数为11.32A。已知电阻R=1，电流表内阻为0.03.求蓄电池的电动势E与内阻R0解：开关1位置因外电路开路E=U=12VI==代入参数：911.32=1.03+R0=R0=-1.03=1.06-1.03=0.03答：内阻为0.03，电动势为12V题1.15电动自行车电池一般由三节蓄电池（额定电压12V，总内阻R02=36m）串联而成。当充电器电源额定电压U=36V,电流I=1.7A,内阻R01=0.1。试说明功率的平衡。解:1电源端：U=E1-U1=E1-R01I2负载端：U=E2+U2=E2+R02IE1=E+R01I=36+0.1*1.7=36+0.17=36.17V电源输出P1=E1I=36.17*1.7=61.489WE2=E-R02I=36-0.36*1.7=36-0.0612=35.9388V负载耗功P2=E2I=35.9388*1.7=61.096W全电路E1=E2+R01I+R02I等号两边同乘I得各功率E1I=E2I+R01I²+R02I²代入已知参数得36.17*1.7=35.9388*1.7+0.1*1.7²+0.036*1.7²61.489W=61.096W+0.289W+0.104W其中E1I=61.489W为电源（充电器）输出功率E2I=61.096W为负载（蓄电池）取用功率R01I²=0.289W为电源（充电器）内阻损耗功率10R02I²=0.104W为负载（蓄电池）内阻损耗功率由此可见在一个电路中电源产生的功率和负载取用的功率以及内阻消耗的功率是平衡的。题1.16如图所示，若将S断开，则A、B两点的电阻以及电流I1、I2将如何变化？当S断开时，AB两点的电压升高，I1下降，I2上升题1.17如图所示，已知I1=3A,I4=—5A,I5=8A,试求I2，I3和I6。解：a点I1=I4-I6b点I2=I5-I4c点I3=I6-I5代入参数得3=-5-I6（1）I2=8-(-5)（2）I3=I6-8（3）（1）式I6=-3-5=-8（2）式I2=8+5=13（3）式I3=-8-8=-16题1.1811如图所示，设E1=140V,E2=90V,R1=20，R2=5，R3=6，试求各支路电流。解：一根据KCL列a点方程I3=I1+I2根据KVL列eabfe回路方程E1=R1I1+R3I3列acdba回路方程E2=R2I2+R3I3代入已知参数I3=I1+I2(1)140=20I1+6I3(2)90=5I2+6I3(3)将（1）式分别代入（2）（3）式得140=2I1+6I1+6I2140=26I1+6I270=13I1+3I2(4)90=5I2+6I1+6I290=11I2+6I1(5)(4)式等号两边乘11得770=143I1+33I2(6)(5)式等号两边乘3得270=33I2+18I1(7)（6）式减（7）式得770-270=143I1+33I2-33I2-18I1500=125I1I1==4A12将I1代人（4）式得：70=13*4+3I270=52+3I23I2=18I2==6A有（3）得：I3=I1+I2=4+6=10A答：I1=4A,I2=6A,I3=10A解二用叠加原理求将原电路化成两电源分别单独作用的电路E1单独作用时:I1’=====6.16I3’=*I1’=*6.16==2.8I2’=I1’-I3’=6.16-2.8=3.36E2单独作用时:I2”======9.36I3”=*I2”=*9.36==7.2I1”=I2”-I3”=9.36-7.2=2.16叠加:I1=I1’-I1”=6.16-2.16=4AI2=-I2’+I2”=-3.36+9.36=6AI3=I3’+I3”=2.8+7.2=10A13题1.19如图所示，当US=100V时，I=1A.现若Us=30V,则此时I等于多少？线性电路中电压与电流成正比，因电阻不变，所以电路中电压上升3倍，则电流也增加3倍，此时的I=3A题2.1磁路的结构一定，磁路的磁阻是否一定，即磁路的磁阻是否是线性的？磁路欧姆定律：Φ===；式中Fm=IN称为磁动势，单位为A，Rm=1/(Us)称为磁阻，磁路的结构一定，磁路的磁阻是一定，即磁路的磁阻是线性的。题2.2什么叫磁通？为什么磁感应强度B又叫做磁通密度？磁感应强度与垂直于磁场方向的面积S的乘积，称为通过该面积的磁通φ，磁感应强度在数值上可以看成与磁场方向垂直的单位面积所通过的磁通，故又称为磁通密度。附加题磁场强度与磁感应强度的区别磁场强度H代表电流本身所产生的磁场的强弱，反应了电磁的励磁能力，