一 .电工基础知识
1.直流电路
电路
电路的定义: 就是电流通过的途径
电路的组成: 电路由电源、负载、导线、开关组成
内电路: 负载、导线、开关
外电路: 电源内部的一段电路
负载: 所有电器
电源: 能将其它形式的能量转换成电能的设备
基本物理量
1.2.1 电流
1.2.1.1 电流的形成: 导体中的自由电子在电场力的作用下作有规则的定
向运动就形成电流.
1.2.1.2 电流具备的条件: 一是有电位差,二是电路一定要闭合.
1.2.1.3 电流强度: 电流的大小用电流强度来表示,基数值等于单位时间内
通过导体截面的电荷量,计算公式为
其中Q为电荷量(库仑); t为时间(秒/s); I为电流强度
1.2.1.4电流强度的单位是 “安”,用字母 “A”表示.
1.2.1.5直流电流(恒定电流)的大小和方向不随时间的变化而变化,用大写字母 “I”表示,简称直流电.
1.2.2 电压
1.2.2.1 电压的形成: 物体带电后具有一定的电位,在电路中任意两点之间的
电位差,称为该两点的电压.
1.2.2.2 电压的方向: 一是高电位指向低电位; 二是电位随参考点不同而改
变.
1.2.2.3 电压的单位是 “伏特”,用字母 “U”表示.常用单位有: 千伏(KV) 、
伏(V)、毫伏(mV) 、微伏(uV)
1KV = 103V 1V = 103 mV 1mV = 103 uV
1.2.3 电动势
1.2.3.1 电动势的定义: 一个电源能够使电流持续不断沿电路流动,就是因为
它能使电路两端维持一定的
电位差.这种电路两端产生和维持电位差的能力就叫电源电动势.
1.2.3.2 电动势的单位是 “伏”,用字母 “E”表示.计算公式为
(该公式表明电源将其它形式的能转化成电能的能力)其中A为外力
所作的功,Q为电荷量,E为电动势.
1.2.3.3 电源内电动势的方向: 由低电位移向高电位
1.2.4 电阻
1.2.4.1 电阻的定义: 自由电子在物体中移动受到其它电子的阻碍,对于这种
导电所表现的能力就叫电阻.
1.2.4.2 电阻的单位是 “欧姆”,用字母 “R”表示.
1.2.4.3 电阻的计算方式为:
其中l为导体长度,s为截面积,ρ为材料电阻率
铜ρ=0.017铝ρ=0.028
欧姆定律
1.3.1 欧姆定律是表示电压、电流、电阻三者关系的基本定律.
1.3.2 部分电路欧姆定律: 电路中通过电阻的电流，与电阻两端所加的电压
成正比,与电阻成反比,称为部分欧姆定律.计算公式为
U = IR
1.3.3全电路欧姆定律: 在闭合电路中(包括电源),电路中的电流与电源的电动势成正比,与电路中负载电阻及电源内阻之和成反比,称全电路欧姆定律.计算公式为
其中R为外电阻,r0为内电阻,E为电动势
电路的连接(串连、并连、混连)
1.4.1串联电路
1.4.1.1电阻串联将电阻首尾依次相连,但电流只有一条通路的连接方法.
1.4.1.2电路串联的特点为电流与总电流相等,即I = I1 = I2 = I3…
总电压等于各电阻上电压之和,即 U = U1 + U2 + U3…
总电阻等于负载电阻之和,即 R = R1 + R2 + R3…
各电阻上电压降之比等于其电阻比,即 , , …
1.4.1.3电源串联: 将前一个电源的负极和后一个电源的正极依次连接起来.
特点: 可以获得较大的电压与电源.计算公式为
E = E1 + E2 + E3 +…+ En
r0 = r01 + r02 + r03 +…+ r0n
1.4.2并联电路
1.4.2.1电阻的并联: 将电路中若干个电阻并列连接起来的接法,称为电阻并联.
1.4.2.2并联电路的特点: 各电阻两端的电压均相等,即U1 = U2 = U3 = … = Un; 电路的总电流等于电路中各支路电流之总和,即I = I1 + I2 + I3 + … + In; 电路总电阻R的倒数等于各支路电阻倒数之和,即 .并联负载愈多,总电阻愈小,供应电流愈大,负荷愈重.
1.4.2.3通过各支路的电流与各自电阻成反比,即
1.4.2.4电源的并联：把所有电源的正极连接起来作为电源的正极，把所有电源的负极连接起来作为电源的负极，然后接到电路中，称为电源并联．
1.4.2.5并联电源的条件：一是电源的电势相等；二是每个电源的内电阻相同．
1.4.2.6并联电源的特点：能获得较大的电流，即外电路的电流等于流过各电源的电流之和．
1.4.3混联电路
1.4.3.1定义: 电路中即有元件的串联又有元件的并联称为混联电路
1.4.3.2混联电路的计算: 先求出各元件串联和并联的电阻值,再计算电路的点电阻值;由电路总电阻值和电路的端电压,根据欧姆定律计算出电路的总电流;根据元件串联的分压关系和元件并联的分流关系,逐步推算出各部分的电流和电压.
电功和电功率
电功
电流所作的功叫做电功,用符号 “A”表示.电功的大小与电路中的电流、电压及通电时间成正比,计算公式为 A = UIT =I2RT
电功及电能量的单位名称是焦耳,用符号 “J”表示;也称千瓦/时,用符号 “KWH”表示. 1KWH=3.6MJ
电功率
电流在单位时间内所作的功叫电功率,用符号 “P”表示.计算公式为
电功率单位名称为 “瓦”或 “千瓦”,用符号 “W”或 “KW”表示;也可称 “马力.
1马力=736W 1KW = 1.36马力
电流的热效应、短路
电流的热效应
定义: 电流通过导体时,由于自由电子的碰撞,电能不断的转变为热能.这种电流通过导体时会发生热的现象,称为电流的热效应.
电与热的转化关系其计算公式为
其中Q为导体产生的热量,W为消耗的电能.
短路
定义: 电源通向负载的两根导线,不以过负载而相互直接接通.该现象称之为短路.
短路分析: 电阻(R) 变小,电流(I)加大,用公式表示为
短路的危害: 温度升高,烧毁设备,发生火灾;产生很大的动力,烧毁电源,电网破裂.
保护措施: 安装自动开关;安装熔断器.
2.交流电路;
单相交流电路
定义: 所谓交流电即指其电动势、电压及电流的大小和方向都随时间按一定规律作周期性的变化,又叫正磁交流电.
单相交流电的产生: 线圈在磁场中运动旋转,旋转方向切割磁力线,产生感应电动势.
单相交流发电机: 只有一个线圈在磁场中运动旋转,电路里只能产生一个交变电动势,叫单相交流发电机.由单相交流发电机发出的电简称为单相交流电.
交流电与直流电的比较: 输送方便、使用安全，价格便宜。
交流电的基本物理量
瞬时值与最大值
电动势、电流、电压每瞬时的值称为瞬时值.符号分别是: 电动势 “E”,电压 “U”,电流 “I”.
瞬时值中最大值,叫做交流电动最大值.也叫振幅.符号分别是: Em, Im, Um.
周期、频率和角频率
周期: 交流电每交变一次(或一周)所需时间.用符号 “T”表示;单位为 “秒”,用字母 “s”表示
3.电磁和电磁感应;
磁的基本知识
任一磁铁均有两个磁极,即N极(北极)和S极(南极).同性磁极相斥,异性磁极相吸.
磁场: 受到磁性影响的区域,显示出穿越区域的电荷或置于该区域中的磁极会受到机械力的作用;也可称磁铁能吸铁的空间,称为磁场.
磁材料: 硬磁材料—永久磁铁;软磁材料—电机和电磁铁的铁芯.
电流的磁效应
定义: 载流导体周围存在着磁场,即电流产生磁场(电能生磁)称电流的磁效应.
磁效应的作用: 能够容易的控制磁场的产生和消失,电动机和测量磁电式仪表的工作原理就是磁效应的作用.
通电导线(或线圈)周围磁场(磁力线)的方向判别,可用右手定则来判断:
通电直导线磁场方向的判断方法: 用右手握住导线,大拇指指向电流方向,则其余四指所指的方向就是磁场的方向.
线圈磁场方向的判断方法: 将右手大拇指伸直,其余四指沿着电流方向围绕线圈,则大拇指所指的方向就是磁场方向.
通电导线在磁场中受力的方向,用电动机左手定则确定: 伸出左手使掌心迎着磁力线,即磁力线透直穿过掌心,伸直的四指与导线中的电流方向一致,则与四指成直角的大拇指所指方向就是导线受力的方向.
电磁感应
感应电动势的产生: 当导体与磁线之间有相对切割运动时,这个导体就有电动势产生.
磁场的磁通变化时,回路中就有电势产生,以上现象称为电磁感应现象.由电磁感应现象产生的电动势叫感应电动势.由感应电动势产生的电流叫感应电流.
自感: 由于线圈(或回路)本身电流的变化而引起线圈(回路)内产生电磁感应的现象,叫自感现象.由自感现象而产生的感应电动势叫做自感电动势.
互感: 在同一导体内设有两组线圈,电流通过一组线圈时,线圈内产生
磁通并穿越线圈,而另一组则能产生感应电动势.这种现象叫做互感
二 常用电工仪表和测试的认识及应用
1.电工仪表的基本原理
磁电式仪表工作原理为：可动线圈通电时，线圈和永久磁铁的磁场磁场相互作用的结果产生电磁力，从而形成转动力矩，使指针偏转．
电磁式仪表分为吸引型和排斥型两种.
吸引型电磁式仪表工作原理：线圈通电后,铁片被磁化,无论在那种情况下都能使时钟顺时方向转动.
排斥型电磁式仪表工作原理：线圈通电后,动定铁片被磁化, 动定铁片的同极相对,互相排斥,使动铁片转动.
电动式仪表工作原理为：固定线圈产生磁场,可动线圈有电流通过时受到安培力作用,使指针顺时针转动.
2.常用的测量仪表
电工测量项目：电流、电压、电阻、电功率、电能、频率、功率因素等.
电流表和电压表
电流测量