电工基础(第二版)

第 1 章 电路基本知识 ……………… 1 1. 1 电路与电路模型 …………………… 1 1. 1. 1 电路的定义及其组成 ……………… 2 1. 1. 2 电路的模型及电路的分类 ………… 2 1. 1. 3 自己动手练一练 …………………… 3 1. 2 电路的参量 ………………………… 3 1. 2. 1 电流和电压 ……………………… 4 1. 2. 2 电压和电流的参考方向 …………… 4 1. 2. 3 关联参考方向 ……………………… 5 1. 2. 4 电位 ……………………………… 5 1. 2. 5 电功率与电能 ……………………… 6 1. 2. 6 自己动手练一练 …………………… 7 1. 3 电路元件 …………………………… 9 1. 3. 1 电源元件 ………………………… 9 1. 3. 2 电阻元件 ………………………… 11 1. 3. 3 电容元件 ………………………… 12 1. 3. 4 电感元件 ………………………… 12 1. 3. 5 自己动手练一练 ………………… 13 1. 4 电路的状态和电气设备的 额定值 ……………………………… 13 1. 4. 1 欧姆定律 ………………………… 14 1. 4. 2 电路的工作状态 ………………… 14 1. 4. 3 电气设备的额定值 ……………… 16 1. 4. 4 自己动手练一练 ………………… 17 1. 5 电路元件参数的简单测量 ………… 17 1. 5. 1 万用表的使用 …………………… 17 1. 5. 2 电阻阻值的测量 ………………… 20 1. 5. 3 电压的测量 ……………………… 20 1. 5. 4 电流的测量 ……………………… 21 1. 5. 5 自己动手练一练 ………………… 21 小结 ……………………………………… 21 习题一 …………………………………… 21 第 2 章 电路的等效变换 ………… 26 2. 1 网络及网络等效 …………………… 27 2. 1. 1 网络的分类 ……………………… 27 2. 1. 2 等效的定义 ……………………… 27 2. 1. 3 等效的意义 ……………………… 28 2. 1. 4 自己动手练一练 ………………… 28 2. 2 简单电阻网络的等效 ……………… 28 2. 2. 1 电阻的串联及分压定理 …………… 29 2. 2. 2 电阻的并联及分流定理 …………… 29 2. 2. 3 分压定理、分流定理的应用 ……… 30 2. 2. 4 电阻的混联 ……………………… 32 2. 2. 5 自己动手练一练 ………………… 33 2. 3 复杂电阻网络的等效 ……………… 34 2. 3. 1 星形( )网络与三角形(△ )网络的 等效……………………………… 34 2. 3. 2 星形( )网络变换为三角形(△ ) 网络的求解公式 ………………… 35 2. 3. 3 三角形(△ )网络变换为星形( ) 网络的求解公式 ………………… 36 2. 3. 4 自己动手练一练 ………………… 38 2. 4 两种实际电源模型的相互等效 …… 38 2. 4. 1 理想电压源模型和理想电流源 模型……………………………… 38 2. 4. 2 实际电压源模型和实际电流源 模型……………………………… 39 2. 4. 3 两种实际电源的等效……………… 39 电工基础 2. Ⅱ 4. 4 实际电源等效时的注意事项 ……… 41 2. 4. 5 自己动手练一练 ………………… 42 小结 ……………………………………… 43 习题二 …………………………………… 43 第 3 章 电路的基本分析方法 …… 46 3. 1 基尔霍夫定律 ……………………… 47 3. 1. 1 常用的名词术语 ………………… 47 3. 1. 2 电路的独立性原则 ……………… 48 3. 1. 3 基尔霍夫电流定律(KCL) ………… 49 3. 1. 4 基尔霍夫电压定律(KVL) ………… 49 3. 1. 5 2b 方程法 ………………………… 50 3. 1. 6 自己动手练一练 ………………… 51 3. 2 网孔电流法 ………………………… 51 3. 2. 1 支路电流法 ……………………… 51 3. 2. 2 网孔电流法 ……………………… 52 3. 2. 3 自己动手练一练 ………………… 53 3. 3 节点电压法 ………………………… 53 3. 3. 1 节点电压法 ……………………… 54 3. 3. 2 弥尔曼定理(节点电压法的推广) … 54 3. 3. 3 自己动手练一练 ………………… 55 3. 4 叠加定理 …………………………… 56 3. 4. 1 叠加定理 ………………………… 56 3. 4. 2 齐次定理 ………………………… 57 3. 4. 3 自己动手练一练 ………………… 57 3. 5 戴维南定理 ………………………… 58 3. 5. 1 戴维南等效 ……………………… 58 3. 5. 2 戴维南等效模型 ………………… 58 3. 5. 3 戴维南定理应用 ………………… 59 3. 5. 4 自己动手练一练 ………………… 61 小结 ……………………………………… 61 习题三 …………………………………… 62 第 4 章 正弦交流电路 …………… 64 4. 1 正弦交流电的基本概念 …………… 65 4. 1. 1 直流电与交流电的区别 …………… 65 4. 1. 2 正弦量的三要素 ………………… 65 4. 1. 3 自己动手练一练 ………………… 68 4. 2 正弦信号的相量表示 ……………… 68 4. 2. 1 正弦信号的表示方法……………… 69 4. 2. 2 相量……………………………… 69 4. 2. 3 正弦量的相量表示法……………… 70 4. 2. 4 相量图 …………………………… 71 4. 2. 5 自己动手练一练 ………………… 72 4. 3 交流电路中元件的电压、电流相量 关系 ………………………………… 72 4. 3. 1 电阻元件上电压与电流的约束 关系……………………………… 72 4. 3. 2 电感元件上电压和电流的约束 关系……………………………… 73 4. 3. 3 电容元件上电压与电流的约束 关系……………………………… 74 4. 3. 4 自己动手练一练 ………………… 74 4. 4 交流电路中元件的功率 …………… 75 4. 4. 1 电阻元件的功率 ………………… 75 4. 4. 2 电感元件的功率 ………………… 76 4. 4. 3 电容元件的功率 ………………… 77 4. 4. 4 自己动手练一练 ………………… 78 4. 5 相量形式的基尔霍夫定律 ………… 79 4. 5. 1 相量形式的基尔霍夫电流定律 …… 79 4. 5. 2 相量形式的基尔霍夫电压定律 …… 79 4. 5. 3 相量形式的基尔霍夫定律示例 …… 79 4. 6 RLC 串联电路的性质及功率 ……… 81 4. 6. 1 电压与电流的关系 ……………… 82 4. 6. 2 RLC 串联电路的性质……………… 82 4. 6. 3 RLC 串联电路元件的功率关系 …… 83 4. 6. 4 自己动手练一练 ………………… 85 4. 7 阻抗的串联与并联 ………………… 85 4. 7. 1 阻抗的串联 ……………………… 86 4. 7. 2 阻抗的并联 ……………………… 86 4. 7. 3 自己动手练一练 ………………… 87 4. 8 电路的谐振及功率因数的提高 …… 88 4. 8. 1 串联谐振 ………………………… 88 4. 8. 2 并联谐振 ………………………… 88 4. 8. 3 功率因数 ………………………… 89 4. 8. 4 功率因数提高的意义……………… 89 小结 ……………………………………… 89 目录 Ⅲ 习题四 …………………………………… 90 第 5 章 三相正弦交流电路 ……… 93 5. 1 对称三相正弦交流电源 …………… 94 5. 1. 1 三相电动势的产生 ……………… 94 5. 1. 2 三相交流电源的星形( )连接 …… 96 5. 1. 3 三相交流电源的三角形(△ )连接 … 97 5. 1. 4 自己动手练一练 ………………… 97 5. 2 三相电路负载的星形连接 ………… 97 5. 2. 1 三相对称负载的星形连接 ………… 97 5. 2. 2 线电流与相电流的关系 …………… 99 5. 2. 3 三相四线制系统中零线的作用 …… 99 5. 2. 4 不对称三相负载 ………………… 100 5. 2. 5 自己动手练一练 ………………… 101 5. 3 三相电路负载的三角形连接 …… 101 5. 3. 1 负载的三角形连接 ……………… 101 5. 3. 2 负载三角形连接与星形连接的 应用对比 ……………………… 102 5. 3. 3 自己动手练一练 ………………… 104 ? 5. 4 三相电路的功率 ………………… 104 ? 代表选学内容,根据不同专业,有所取舍。 5. 4. 1 三相交流电路的功率计算 ……… 104 5. 4. 2 三相交流电路的瞬时功率计算…… 105 5. 5 安全用电 ………………………… 106 5. 5. 1 电流对人体的伤害 ……………… 106 5. 5. 2 触电类型及方式 ………………… 108 5. 5. 3 触电急救方法 …………………… 110 5. 5. 4 保护接地 ……………………… 112 5. 5. 5 保护接零 ……………………… 113 5. 5. 6 电气火灾消防知识 ……………… 114 5. 5. 7 自己动手练一练 ………………… 115 小结 ……………………………………… 116 习题五 …………………………………… 116 第 6 章 磁路与变压器…………… 118 6. 1 磁场的基本物理量 ……………… 118 6. 1. 1 磁感应强度……………………… 119 6. 1. 2 磁通 …………………………… 119 6. 1. 3 磁导率 ………………………… 119 6. 1. 4 磁场强度 ……………………… 119 6. 1. 5 磁路的分析方法 ………………… 120 6. 1. 6 自己动手练一练 ………………… 120 6. 2 铁磁物质的磁化 ………………… 121 6. 2. 1 铁磁物质的磁化及原因 ………… 121 6. 2. 2 磁化曲线 ……………………… 121 6. 2. 3 自己动手练一练 ………………… 123 6. 3 磁路的基本定律及应用 ………… 123 6. 3. 1 磁路 …………………………… 123 6. 3. 2 磁路的基本定律 ………………… 124 6. 3. 3 自己动手练一练 ………………… 125 6. 4 交流铁芯线圈 …………………… 125 6. 4. 1 电压电流关系 …………………… 125 6. 4. 2 交流铁芯线圈的损耗 …………… 126 6. 4. 3 自己动手练一练 ………………… 126 6. 5 互感元件 ………………………… 126 6. 5. 1 互感线圈与互感系数 …………… 126 6. 5. 2 同名端与互感电压 ……………… 127 6. 5. 3 自己动手练一练 ………………… 128 6. 6 互感线圈的串联与并联 ………… 128 6. 6. 1 互感线圈串联 …………………… 129 6. 6. 2 互感线圈并联 …………………… 130 6. 6. 3 并联互感线圈的去耦等效 ……… 131 6. 6. 4 自己动手练一练 ………………… 131 6. 7 理想变压器 ……………………… 132 6. 7. 1 变换电压 ……………………… 132 6. 7. 2 变换电流 ……………………… 132 6. 7. 3 变换阻抗 ……………………… 132 6. 7. 4 自己动手练一练 ………………… 133 小结 ……………………………………… 133 习题六 …………………………………… 134 ?第 7 章 动态电路分析…………… 138 7. 1 动态元件 ………………………… 139 7. 1. 1 电容元件 ……………………… 139 7. 1. 2 电感元件 ……………………… 140 电工基础 7. Ⅳ 1. 3 自己动手练一练 ………………… 141 7. 2 动态电路的描述 ………………… 141 7. 2. 1 动态电路 ……………………… 142 7. 2. 2 过渡过程 ……………………… 142 7. 2. 3 换路定律 ……………………… 143 7. 2. 4 初始值的确定 …………………… 143 7. 2. 5 自己动手练一练 ………………… 145 7. 3 零输入响应 ……………………… 146 7. 3. 1 RC 电路的零输入响应 …………… 146 7. 3. 2 三要素法 ……………………… 147 7. 3. 3 RL 电路的零输入响应 …………… 148 7. 4 零状态响应 ……………………… 150 7. 4. 1 RC 电路的零状态响应 …………… 150 7. 4. 2 RL 电路的零状态响应 …………… 152 7. 5 一阶电路的全响应 ……………… 153 7. 5. 1 一阶电路的叠加定理 …………… 153 7. 5. 2 全响应的求解 …………………… 154 7. 5. 3 一阶电路的典型应用 …………… 155 小结 ……………………………………… 156 习题七 …………………………………… 157 第 8 章 实验课题 ………………… 161 8. 1 常用测量仪器的使用 …………… 161 8. 1. 1 实验目的 ……………………… 161 8. 1. 2 预习要求 ……………………… 161 8. 1. 3 实验内容 ……………………… 161 8. 1. 4 实验习题 ……………………… 161 8. 2 电阻器、电容器的识别、检测及万用表 的使用 …………………………… 162 8. 2. 1 实验目的 ……………………… 162 8. 2. 2 实验器材 ……………………… 162 8. 2. 3 实验内容和步骤 ………………… 162 8. 2. 4 报告要求 ……………………… 163 8. 3 基尔霍夫定律的验证 …………… 163 8. 3. 1 实验目的 ……………………… 163 8. 3. 2 实验器材 ……………………… 163 8. 3. 3 实验内容和步骤 ………………… 163 8. 3. 4 报告要求 ……………………… 164 8. 4 叠加定理的验证 ………………… 164 8. 4. 1 实验目的 ……………………… 164 8. 4. 2 实验器材 ……………………… 165 8. 4. 3 实验内容和步骤 ………………… 165 8. 4. 4 报告要求 ……………………… 165 8. 5 戴维南定理的验证 ……………… 165 8. 5. 1 实验目的 ……………………… 165 8. 5. 2 实验器材 ……………………… 165 8. 5. 3 实验内容和步骤 ………………… 166 8. 5. 4 报告要求 ……………………… 166 8. 6 荧光灯照明电路及功率因数 的提高 …………………………… 167 8. 6. 1 实验目的 ……………………… 167 8. 6. 2 实验器材 ……………………… 167 8. 6. 3 实验内容和步骤 ………………… 167 8. 6. 4 报告要求 ……………………… 168 附录 A 电工生产实习项目 指导 ……………………… 169 A. 1 常用电工工具及仪表的使用 …… 169 A. 1. 1 常用电工工具认识 ……………… 169 A. 1. 2 常用电工仪表认识 ……………… 173 A. 1. 3 常用导线剖削、连接及绝缘恢复 演练 …………………………… 180 A. 2 护套线照明电路的安装 ………… 185 A. 2. 1 室内配线的基本知识 …………… 185 A. 2. 2 配电板安装的基本知识 ………… 193 附录 B 附录 C 部分习题参考答案 …… 199 电工考证复习题 ……… 204 一、单相交流电路的基本概念,可作为 填空题题型 ………………………… 204 二、三相电路的基本概念,可作为 填空题题型 ………………………… 205 三、选择题 ……………………………… 206 四、三相电路的安装与测量 …………… 209 五、判断题 ……………………………… 212 六、三相电路的安装与测量 …………… 213 七、综合计算 …………………………… 215 参考文献 ………………………………… 216