電工基礎知識

　一 .電工基礎知識

　1.直流電路

　電路

　電路的定義: 就是電流通過的途徑

　電路的組成: 電路由電源、負載、導線、開關組成

　內電路: 負載、導線、開關

　外電路: 電源內部的一段電路

　負載: 所有電器

　電源: 能將其它形式的能量轉換成電能的設備

　基本物理量

　1.2.1 電流

　1.2.1.1 電流的形成: 導體中的自由電子在電場力的作用下作有規則的定

　向運動就形成電流.

　1.2.1.2 電流具備的條件: 一是有電位差,二是電路一定要閉合.

　1.2.1.3 電流強度: 電流的大小用電流強度來表示,基數值等于單位時間內

　通過導體截面的電荷量,計算公式為

　其中Q為電荷量(庫侖); t為時間(秒/s); I為電流強度

　1.2.1.4電流強度的單位是 “安”,用字母 “A”表示.

　1.2.1.5直流電流(恒定電流)的大小和方向不隨時間的變化而變化,用大寫字母 “I”表示,簡稱直流電.

　1.2.2 電壓

　1.2.2.1 電壓的形成: 物體帶電后具有一定的電位,在電路中任意兩點之間的

　電位差,稱為該兩點的電壓.

　1.2.2.2 電壓的方向: 一是高電位指向低電位; 二是電位隨參考點不同而改

　變.

　1.2.2.3 電壓的單位是 “伏特”,用字母 “U”表示.常用單位有: 千伏(KV) 、

　伏(V)、毫伏(mV) 、微伏(uV)

　1KV = 103V 1V = 103 mV 1mV = 103 uV

　1.2.3 電動勢

　1.2.3.1 電動勢的定義: 一個電源能夠使電流持續不斷沿電路流動,就是因為

　它能使電路兩端維持一定的

　電位差.這種電路兩端產生和維持電位差的能力就叫電源電動勢.

　1.2.3.2 電動勢的單位是 “伏”,用字母 “E”表示.計算公式為

　(該公式表明電源將其它形式的能轉化成電能的能力)其中A為外力

　所作的功,Q為電荷量,E為電動勢.

　1.2.3.3 電源內電動勢的方向: 由低電位移向高電位

　1.2.4 電阻

　1.2.4.1 電阻的定義: 自由電子在物體中移動受到其它電子的阻礙,對于這種

　導電所表現的能力就叫電阻.

　1.2.4.2 電阻的單位是 “歐姆”,用字母 “R”表示.

　1.2.4.3 電阻的計算方式為:

　其中l為導體長度,s為截面積,ρ為材料電阻率

　銅ρ=0.017鋁ρ=0.028

　歐姆定律

　1.3.1 歐姆定律是表示電壓、電流、電阻三者關系的基本定律.

　1.3.2 部分電路歐姆定律: 電路中通過電阻的電流，與電阻兩端所加的電壓

　成正比,與電阻成反比,稱為部分歐姆定律.計算公式為

　U = IR

　1.3.3全電路歐姆定律: 在閉合電路中(包括電源),電路中的電流與電源的電動勢成正比,與電路中負載電阻及電源內阻之和成反比,稱全電路歐姆定律.計算公式為

　其中R為外電阻,r0為內電阻,E為電動勢

　電路的連接(串連、并連、混連)

　1.4.1串聯電路

　1.4.1.1電阻串聯將電阻首尾依次相連,但電流只有一條通路的連接方法.

　1.4.1.2電路串聯的特點為電流與總電流相等,即I = I1 = I2 = I3…

　總電壓等于各電阻上電壓之和,即 U = U1 + U2 + U3…

　總電阻等于負載電阻之和,即 R = R1 + R2 + R3…

　各電阻上電壓降之比等于其電阻比,即 , , …

　1.4.1.3電源串聯: 將前一個電源的負極和后一個電源的正極依次連接起來.

　特點: 可以獲得較大的電壓與電源.計算公式為

　E = E1 + E2 + E3 +…+ En

　r0 = r01 + r02 + r03 +…+ r0n

　1.4.2并聯電路

　1.4.2.1電阻的并聯: 將電路中若干個電阻并列連接起來的接法,稱為電阻并聯.

　1.4.2.2并聯電路的特點: 各電阻兩端的電壓均相等,即U1 = U2 = U3 = … = Un; 電路的總電流等于電路中各支路電流之總和,即I = I1 + I2 + I3 + … + In; 電路總電阻R的倒數等于各支路電阻倒數之和,即 .并聯負載愈多,總電阻愈小,供應電流愈大,負荷愈重.

　1.4.2.3通過各支路的電流與各自電阻成反比,即

　1.4.2.4電源的并聯：把所有電源的正極連接起來作為電源的正極，把所有電源的負極連接起來作為電源的負極，然后接到電路中，稱為電源并聯．

　1.4.2.5并聯電源的條件：一是電源的電勢相等；二是每個電源的內電阻相同．

　1.4.2.6并聯電源的特點：能獲得較大的電流，即外電路的電流等于流過各電源的電流之和．

　1.4.3混聯電路

　1.4.3.1定義: 電路中即有元件的串聯又有元件的并聯稱為混聯電路

　1.4.3.2混聯電路的計算: 先求出各元件串聯和并聯的電阻值,再計算電路的點電阻值;由電路總電阻值和電路的端電壓,根據歐姆定律計算出電路的總電流;根據元件串聯的分壓關系和元件并聯的分流關系,逐步推算出各部分的電流和電壓.

　電功和電功率

　電功

　電流所作的功叫做電功,用符號 “A”表示.電功的大小與電路中的電流、電壓及通電時間成正比,計算公式為 A = UIT =I2RT

　電功及電能量的單位名稱是焦耳,用符號 “J”表示;也稱千瓦/時,用符號 “KWH”表示. 1KWH=3.6MJ

　電功率

　電流在單位時間內所作的功叫電功率,用符號 “P”表示.計算公式為

　電功率單位名稱為 “瓦”或 “千瓦”,用符號 “W”或 “KW”表示;也可稱 “馬力.

　1馬力=736W 1KW = 1.36馬力

　電流的熱效應、短路

　電流的熱效應

　定義: 電流通過導體時,由于自由電子的碰撞,電能不斷的轉變為熱能.這種電流通過導體時會發生熱的現象,稱為電流的熱效應.

　電與熱的轉化關系其計算公式為

　其中Q為導體產生的熱量,W為消耗的電能.

　短路

　定義: 電源通向負載的兩根導線,不以過負載而相互直接接通.該現象稱之為短路.

　短路分析: 電阻(R) 變小,電流(I)加大,用公式表示為

　短路的危害: 溫度升高,燒毀設備,發生火災;產生很大的動力,燒毀電源,電網破裂.

　保護措施: 安裝自動開關;安裝熔斷器.

　2.交流電路;

　單相交流電路

　定義: 所謂交流電即指其電動勢、電壓及電流的大小和方向都隨時間按一定規律作周期性的變化,又叫正磁交流電.

　單相交流電的產生: 線圈在磁場中運動旋轉,旋轉方向切割磁力線,產生感應電動勢.

　單相交流發電機: 只有一個線圈在磁場中運動旋轉,電路里只能產生一個交變電動勢,叫單相交流發電機.由單相交流發電機發出的電簡稱為單相交流電.

　交流電與直流電的比較: 輸送方便、使用安全，價格便宜。

　交流電的基本物理量

　瞬時值與最大值

　電動勢、電流、電壓每瞬時的值稱為瞬時值.符號分別是: 電動勢 “E”,電壓 “U”,電流 “I”.

　瞬時值中最大值,叫做交流電動最大值.也叫振幅.符號分別是: Em, Im, Um.

　周期、頻率和角頻率

　周期: 交流電每交變一次(或一周)所需時間.用符號 “T”表示;單位為 “秒”,用字母 “s”表示

　3.電磁和電磁感應;

　磁的基本知識

　任一磁鐵均有兩個磁極,即N極(北極)和S極(南極).同性磁極相斥,異性磁極相吸.

　磁場: 受到磁性影響的區域,顯示出穿越區域的電荷或置于該區域中的磁極會受到機械力的作用;也可稱磁鐵能吸鐵的空間,稱為磁場.

　磁材料: 硬磁材料—永久磁鐵;軟磁材料—電機和電磁鐵的鐵芯.

　電流的磁效應

　定義: 載流導體周圍存在著磁場,即電流產生磁場(電能生磁)稱電流的磁效應.

　磁效應的作用: 能夠容易的控制磁場的產生和消失,電動機和測量磁電式儀表的工作原理就是磁效應的作用.

　通電導線(或線圈)周圍磁場(磁力線)的方向判別,可用右手定則來判斷:

　通電直導線磁場方向的判斷方法: 用右手握住導線,大拇指指向電流方向,則其余四指所指的方向就是磁場的方向.

　線圈磁場方向的判斷方法: 將右手大拇指伸直,其余四指沿著電流方向圍繞線圈,則大拇指所指的方向就是磁場方向.

　通電導線在磁場中受力的方向,用電動機左手定則確定: 伸出左手使掌心迎著磁力線,即磁力線透直穿過掌心,伸直的四指與導線中的電流方向一致,則與四指成直角的大拇指所指方向就是導線受力的方向.

　電磁感應

　感應電動勢的產生: 當導體與磁線之間有相對切割運動時,這個導體就有電動勢產生.

　磁場的磁通變化時,回路中就有電勢產生,以上現象稱為電磁感應現象.由電磁感應現象產生的電動勢叫感應電動勢.由感應電動勢產生的電流叫感應電流.

　自感: 由于線圈(或回路)本身電流的變化而引起線圈(回路)內產生電磁感應的現象,叫自感現象.由自感現象而產生的感應電動勢叫做自感電動勢.

　互感: 在同一導體內設有兩組線圈,電流通過一組線圈時,線圈內產生

　磁通并穿越線圈,而另一組則能產生感應電動勢.這種現象叫做互感

　二 常用電工儀表和測試的認識及應用

　1.電工儀表的基本原理

　磁電式儀表工作原理為：可動線圈通電時，線圈和永久磁鐵的磁場磁場相互作用的結果產生電磁力，從而形成轉動力矩，使指針偏轉．

　電磁式儀表分為吸引型和排斥型兩種.

　吸引型電磁式儀表工作原理：線圈通電后,鐵片被磁化,無論在那種情況下都能使時鐘順時方向轉動.

　排斥型電磁式儀表工作原理：線圈通電后,動定鐵片被磁化, 動定鐵片的同極相對,互相排斥,使動鐵片轉動.

　電動式儀表工作原理為：固定線圈產生磁場,可動線圈有電流通過時受到安培力作用,使指針順時針轉動.

　2.常用的測量儀表

　電工測量項目：電流、電壓、電阻、電功率、電能、頻率、功率因素等.

　電流表和電壓表

　電流測量