电工基础

前言

项目1 电工常识和EWB电路仿真软件

1.1 发电、输电概述

1.1.1 电能的产生

1.1.2 电力系统的组成

1.2 工厂供电

1.3 安全用电常识

1.3.1 安全用电的意义

1.3.2 电流对人体的伤害

1.3.3 保护接地和保护接零

1.3.4 安全用电措施

1.3.5 触电急救常识

1.4 万用表

1.4.1 万用表的结构

1.4.2 万用表的测量方法

1.4.3 万用表测量电压、电流与电阻的原理

1.5 EWB电路仿真软件

1.5.1 软件简介

1.5.2 EWB软件界面

1.5.3 EWB软件的基本操作方法

1.5.4 EWB5.0电路仿真

1.5.5 SPICE方式分析电路

项目小结

项目任务实施

任务一 安全用电观察与思考，查询问题答案

任务二 用万用表测量电阻、电压和电流

任务三 用EWB软件对仿真测量电路的电压、电流

思考与习题

项目2 简单直流电路

2.1 电路的基本物理量

2.1.1 电路和电路模型

2.1.2 电流

2.1.3 电压、电位与电动势

2.1.4 电流、电压的关联参考方向与非关联参考方向

2.1.5 电阻与电阻器

2.1.6 电能与电功率

2.2 全电路欧姆定律及电路的三种状态

2.2.1 全电路欧姆定律

2.2.2 电气设备的额定值

2.2.3 电路的三种状态

2.3 电阻的串联、并联与混联

2.3.1 电阻的串联

2.3.2 电阻的并联

2.3.3 电阻的混联

2.4 电阻△联结的等效变换

2.4.1 电阻△联结的等效变换

2.4.2 电阻△联结的应用——电桥电路

项目小结

项目任务实施

任务一 全电路欧姆定律与电路三种状态特点的研究

任务二 研究电源端电压、输出功率与负载的关系

任务三 研究电阻串联、并联电路的特点

任务四 研究电阻△等效变换条件与变换规律

任务五 研究电桥法测量电阻的原理

思考与习题

项目3 复杂直流电路

3.1 基尔霍夫定律

3.1.1 几个相关的电路名词

3.1.2 基尔霍夫电流定律

3.1.3 基尔霍夫电压定律

3.2 支路电流法

3.3 实际电源模型及其等效变换

3.3.1 实际电压源模型

3.3.2 实际电流源模型

3.3.3 实际电源的等效变换

3.4 叠加定理及其应用

3.4.1 叠加定理

3.4.2 叠加定理的应用

3.5 节点电压法

3.6 戴维南定理及其应用

3.6.1 戴维南定理

3.6.2 戴维南定理的应用

3.7 含受控源电路的等效变换

3.7.1 受控源

3.7.2 含受控源二端网络的等效电路

项目小结

项目任务实施

任务一 研究基尔霍夫定律

任务二 探索叠加定理

任务三 探索节点电压法

任务四 探索戴维南定理

思考与习题

项目4 线性动态电路

4.1 过渡过程的基本概念

4.1.1 稳态与暂态

4.1.2 换路定律与电路的初始值

4.2 一阶电路的零输入响应

4.2.1 RC电路的零输入响应

4.2.2 RL电路的零输入响应

4.3 一阶电路的零状态响应

4.3.1 RC电路的零状态响应

4.3.2 RL电路的零状态响应

4.4 一阶电路的全响应及三要素法

4.4.1 一阶电路的全响应

4.4.2 一阶电路的三要素法

项目小结

项目任务实施

任务一 观察与分析含R、L、C元件的电路在零状态响应和零输入响应时的不同现象

任务二 研究RC电路在零状态响应和零输入响应时电容器电压uC的变化规律与时间常数

任务三 研究RL电路在零状态响应和零输入响应时电感线圈上电压uL的变化规律与时间常数

思考与习题

项目5 磁路与变压器

5.1 磁路的基本知识

5.1.1 磁路的基本物理量

5.1.2 磁路的基本定律

5.2 磁性材料

5.2.1 高导磁性

5.2.2 磁饱和性

5.2.3 磁滞性

5.3 交流铁心线圈

5.3.1 电磁关系

5.3.2 电压电流关系

5.3.3 功率损耗

5.3.4 等效电路

5.4 电磁铁

5.4.1 直流电磁铁

5.4.2 交流电磁铁

5.5 变压器

5.5.1 变压器的分类和结构

5.5.2 变压器的工作原理

5.5.3 变压器的外特性、功率和效率

5.5.4 变压器绕组的极性

5.5.5 特殊变压器

项目小结

项目任务实施

任务一 观察测量交、直流电磁铁的工作现象及动作电流

任务二 用直流法与交流法测试互感线圈的同名湍

任务三 测定变压器在空载、负载、短路时变压、变流的规律及运行特性

任务四 测定变压器阻抗变换规律

思考与习题

项目6 单相正弦交流电路

6.1 正弦交流电的基本概念

6.1.1 正弦交流电及其三要素

6.1.2 相位差

6.1.3 有效值

6.2 正弦量的相量表示法

6.2.1 复数及其表示形式

6.2.2 复数运算

6.2.3 正弦量的相量表示法

6.3 R、L、C单元件交流电路

6.3.1 电阻元件交流电路

6.3.2 电感元件交流电路

6.3.3 电容元件交流电路

6.4 RLC串联交流电路

6.4.1 RLC串联电路及复阻抗

6.4.2 RLC串联电路的性质

6.5 RLC并联交流电路

6.5.1 RLC并联电路及复导纳

6.5.2 复阻抗与复导纳的等效变换

6.6 阻抗的连接

6.6.1 阻抗的串联

6.6.2 阻抗的并联

6.6.3 阻抗的混联电路

6.7 用相量法分析复杂交流电路

6.8 正弦交流电路中的功率及功率因数的提高

6.8.1 有功功率、无功功率、视在功率和功率因数

6.8.2 功率因数的提高

6.9 正弦交流电路负载获得最大功率的条件

6.10 RLC电路中的谐振

6.10.1 串联谐振

6.10.2 RLC并联谐振

6.11 非正弦周期电流电路

6.11.1 非正弦周期电流

6.11.2 非正弦周期电流电路的有效值和平均功率

6.11.3 非正弦周期电流电路的分析计算

项目小结

项目任务实施

任务一 用示波器观察正弦交流电的波形，研究正弦交流电的三要素

任务二 用示波器观察和测量RL或RC串联电路中电压与电流间的相位差

任务三 探索RLC串联电路电压与各分电压的关系、电流与电压的关系及总阻抗与各元件阻抗的关系

任务四 研究荧光灯电路功率因数的提高

思考与习题

项目7 三相正弦交流电路

7.1 三相交流电源

7.1.1 三相电源

7.1.2 三相电源的连接

7.2 三相对称电路

7.2.1 负载星形联结的三相对称电路

7.2.2 负载三角形联结的三相对称电路

7.3 不对称三相电路

7.4 三相电路的功率

项目小结

项目任务实施

任务一 探索三相对称电源星形联结、三角形联结时线电压与相电压的关系

任务二 测量三相负载星形联结时负载的电压与电流

任务三 测量三相负载三角形联结时负载的电压与电流

思考与习题

思考与习题答案

参考文献

《电工基础/高职高专机电类教学改革规划教材·浙江省“十一五”重点规划教材》是浙江省第六届高等教育教学成果奖一等奖成果之一，是“教、学、做”融合的高职高专电类专业基础课教材。《电工基础/高职高专机电类教学改革规划教材·浙江省“十一五”重点规划教材》共分7个项目，主要内容包括电工常识和EWB电路仿真软件、简单直流电路、复杂直流电路、线性动态电路、磁路与变压器、单相正弦交流电路和三相正弦交流电路。每个项目后面均配有小结和3~5个项目任务（仿真实验）以及思考与习题。《电工基础/高职高专机电类教学改革规划教材·浙江省“十一五”重点规划教材》内含与教学内容配套的24个项目任务（EWB仿真实验），用于学生动手实践，是高职高专电类专业基础课教材中能较高程度上做到“教、学、做”融合的教材。有多媒体教室和机房的学校，可以采用项目化、任务驱动方式进行教学；对教学条件不足、采用传统教学方式的学校，也可以不用这些实验，不会影响教学内容的讲授。本书项目内容编排顺序符合学生对电工基础知识的认知规律；每一项目均由相关的典型问题引入，以期引导教师采用启发式教学；概念叙述清楚、简洁，通俗易懂；配有较多实例图片，例题、习题与教学内容匹配且尽量使学生能举一反三或实际应用。书后附有部分思考与习题参考答案，便于自学。