電工學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)1

1、電工學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)第一節(jié)直流電直流電是大小和方向不隨時(shí)間變化的電流。又稱為恒定電流。所通過(guò)的電路成為直流電路。由直流電源和電阻構(gòu)成的閉合導(dǎo)電回路。在該電路中形成恒定的電場(chǎng)，在電源外，正電荷經(jīng)電阻從高電勢(shì)處流向低電勢(shì)處，在電源內(nèi)，靠電源的非靖電力的作用克服靜電力，再?gòu)牡碗妱?shì)處到達(dá)高電勢(shì)處，如此循環(huán)，構(gòu)成閉合的電流線。所以，在直流電路中，電源的作用是提供不隨時(shí)間變化的恒定電動(dòng)勢(shì)，為在電阻上消耗的焦耳熱補(bǔ)充能量。在比較簡(jiǎn)單的直流電路中，電源電動(dòng)勢(shì)、電阻、電流以及任意兩點(diǎn)電壓之間的關(guān)系可根據(jù)歐姆定律及電動(dòng)勢(shì)的定義得出。復(fù)雜的直流網(wǎng)絡(luò)可根據(jù)G.R.可根據(jù)基爾霍夫方程組求解。它包括節(jié)點(diǎn)電流方程和回路電壓方程兩

2、部分，前者指出對(duì)于任一節(jié)點(diǎn)（3個(gè)和3個(gè)以上支路的交點(diǎn)），流入和流出節(jié)點(diǎn)的各電流的代數(shù)和為零，這是恒定條件的要求，后者指出對(duì)于任何一個(gè)閉合回路（網(wǎng)格），各部分電壓降的代數(shù)和為零，這是靜電場(chǎng)環(huán)路定理的結(jié)果，兩者構(gòu)成了完備的方程組。測(cè)量直流電路的電流、電壓、電阻、電源電動(dòng)勢(shì)等物理量的儀表稱為直流儀表。常用的有電流計(jì)、安培計(jì)、伏特計(jì)、電橋、電勢(shì)差計(jì)等。直流電源有化學(xué)電池，燃料電池，溫差電池，太陽(yáng)能電池，直流發(fā)電機(jī)等。直流電主要應(yīng)用于各種電子儀器。電解，電鍍，直流電力拖動(dòng)等方面。在電力傳輸上，19世紀(jì)80年代以來(lái)，由于不便于將直流電低電壓升至高電壓進(jìn)行傳輸，直流輸電曾讓位于交流輸電。20世紀(jì)60年代以來(lái)

3、，由于采用大電壓、高功率交流器將直流電變?yōu)榻涣麟?，直流輸電系統(tǒng)又重新受到重視并獲得新的發(fā)展。第2節(jié) 交流電有了電的發(fā)現(xiàn)與了解，18世紀(jì)研究電的科學(xué)家們又發(fā)現(xiàn)不同的金屬釋放電的能力不同，將能力高（鋅）與能力低（銅）的兩塊金屬，用適當(dāng)?shù)膶?dǎo)線和溶液相連，會(huì)產(chǎn)生持續(xù)性的電流，這種電流便是直流電流，而類似的裝置即為今日常用電池的基本構(gòu)造。直流電的發(fā)明為當(dāng)時(shí)的生活帶來(lái)很多便利，但以今日的科技水準(zhǔn)觀之，卻有不易大量生產(chǎn)以及持續(xù)性不夠久的缺點(diǎn)。幸而在十九世紀(jì)中科學(xué)家發(fā)現(xiàn)了磁場(chǎng)，同時(shí)也發(fā)現(xiàn)了導(dǎo)線在磁場(chǎng)中移動(dòng)會(huì)產(chǎn)生電流，更因此而發(fā)明而又好用的交流電，豐富了人們的生活。所謂交流電即是隨時(shí)間而改變電流方向的電流，因?qū)?/p>

4、線在磁場(chǎng)中無(wú)法永遠(yuǎn)在同一方向移動(dòng)，而必須做周期性的往返運(yùn)動(dòng)，因此其產(chǎn)生的電流也會(huì)定期改變方向，就像我們的呼吸一樣吸飽氣必須呼氣才能吸一下氣，而我們的肺部也就跟著做氧氣與二氧化碳的周期性交換動(dòng)作。上圖是一個(gè)簡(jiǎn)單的交流發(fā)電機(jī)原理示意圖。圖中環(huán)狀導(dǎo)線借著連接其上的轉(zhuǎn)軸不斷旋轉(zhuǎn)，并與南北兩磁極連成的磁極相交而產(chǎn)生交流電，轉(zhuǎn)軸前端的電刷也將導(dǎo)線產(chǎn)生的電流引送到輸配電系統(tǒng)，再送到工廠或家中使用。簡(jiǎn)而言之，我們只要想辦法讓一組環(huán)狀導(dǎo)電線圈在磁場(chǎng)中持續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)，原則上就可以得到電力。第3節(jié) 電流電流是指電荷的定向移動(dòng)。電流的大小成為電流強(qiáng)度（簡(jiǎn)稱電流符合為I)，是指單位時(shí)間內(nèi)通過(guò)導(dǎo)線某一截面的電荷量，每秒通過(guò)一庫(kù)

5、倫的電量成為一安培（A）。安培是國(guó)際單位制中所有電性的基本單位。除了安培，常用的單位有毫安（mA）和微安（A）。它們之間的換算關(guān)系是：1A=1000mA1mA=1000A電流的微觀表達(dá)式為I=nesv。式中的n表示單位體積內(nèi)的自由電荷數(shù)，e是電子的電量，s為導(dǎo)體的橫截面積，v為自由電子定向移動(dòng)速率。1、 電流的基本計(jì)算式I=C/T(電量/時(shí)間）=U/R（電壓/電阻）2、 電流的方向物理上規(guī)定的電流方向是正電子的流動(dòng)方向或負(fù)電子的流動(dòng)的反方向。一般情況下，電子指的是負(fù)電子，除非特別說(shuō)明是正電子。3、 電流的形成原因電壓是電路中電荷定向移動(dòng)形成電流的原因。4、 電流產(chǎn)生的條件（1） 必須具有能夠自

6、由移動(dòng)的電荷。（2） 導(dǎo)體兩端存在電壓（要使閉合回路中產(chǎn)生持續(xù)電流，必須要有電池）。5、 電流的單位安培電流單位安培，簡(jiǎn)稱安培，符號(hào)：A。它的定義是安培是一個(gè)恒定電流，若保持在處于真空中相距1米的兩條無(wú)限長(zhǎng)而圓截面可忽略的的平行直導(dǎo)線內(nèi)，則兩條導(dǎo)線之間產(chǎn)生的力在每米長(zhǎng)度上等于2*10-7牛頓。該定義在1948年國(guó)際計(jì)量大會(huì)上得到批準(zhǔn)，1960年第十一屆國(guó)際計(jì)量大會(huì)，安培被正式采用為國(guó)際計(jì)量單位的基本單位之一。6、 電流的測(cè)量電流表電流表的符號(hào)：-A-;電流表的使用方法：（1） 電流表要串聯(lián)在電路中。（2） 正負(fù)接線柱的接法要正確；電流從正接線柱流入，從負(fù)接線柱流出。（3） 北測(cè)電流不要超過(guò)電流

7、表的量程。（4） 絕對(duì)不允許不經(jīng)過(guò)用電器而把電流表直接接在電源的兩極上。（5） 確定目前使用的電流表的量程。（6） 確定每個(gè)大格和每個(gè)小格所代表的電流值。先試觸，出線問(wèn)題要先解決：指針不偏轉(zhuǎn)。指針偏轉(zhuǎn)過(guò)激，電流表會(huì)爆掉。指針偏轉(zhuǎn)很小。指針?lè)聪蚱D(zhuǎn)。7、 電流的三大效應(yīng)(1) 熱效應(yīng)(2) 磁效應(yīng)(3) 化學(xué)效應(yīng)8、 額定電流額定電流是指電氣設(shè)備等在額定輸出時(shí)的電流。電氣設(shè)備標(biāo)出的電流值成為額定電流。設(shè)計(jì)時(shí)已考慮到電流線圈允許長(zhǎng)期通過(guò)的最大電流為額定電流的2倍（近幾年允許生產(chǎn)的電度表電流線圈允許通過(guò)的最大電流為額定電流的4倍）。如熔斷器的熔體都有兩個(gè)參數(shù)：額定電流與熔斷電流，所謂熔斷電流是指長(zhǎng)時(shí)

8、間通過(guò)熔體而不熔斷的電流，熔斷電流一般是額定電流的2倍。第4節(jié) 電壓大家都知道，水在管中所以能流動(dòng)，是因?yàn)橛兄咚缓偷退恢g的差別而產(chǎn)生的一種壓力，水才能從高處流向低處。城市中使用的自來(lái)水，所以能一打開(kāi)水龍頭就能從管中流出來(lái)，也是因?yàn)樽詠?lái)水的貯水塔比地面高，或者是由于水泵推動(dòng)水產(chǎn)生壓力差的原因。電也是如此，電流所以能夠在導(dǎo)線中流動(dòng)，也是因?yàn)樵陔娏髦杏兄唠娢缓偷碗娢恢g的差別。這種差別叫電位差，也叫電壓。換句話說(shuō)，在電路中，任意兩點(diǎn)之間的電位差稱為這兩點(diǎn)之間的電壓。電源是提供電壓的裝置。電壓用符號(hào)“U”表示。電壓的高低，一般用單位“伏特”表示，簡(jiǎn)稱伏，用符號(hào)“V”表示。高電壓可以用千伏表示

9、（kV），低電壓可以用毫伏表示(mV).它們之間的換算關(guān)系是：1千伏=1000V1V=1000mV1、 電壓的基本計(jì)算式U=I*R（電流*電阻）2、 電壓表的使用電壓的大小用電壓表測(cè)量（1） 使用前，先校零。（2） 電壓表必須并聯(lián)在被測(cè)電路中。（3） 使電流從電壓表的“+”接線柱流入，“-”接線柱流出。（4） 所測(cè)電壓不允許超過(guò)它的量程。（5） 在不知道電壓大小的情況下，可用快速試觸最大量程的方法。（6） 電壓表可以直接在電源的兩端。第5節(jié) 電阻導(dǎo)體對(duì)電流的阻礙作用叫做該導(dǎo)體的電阻。電阻器簡(jiǎn)稱為電阻（R），是所有電子電路中使用最多的元件。電阻的主要物理特征是變電能為熱能，也可以說(shuō)它是一個(gè)耗能元

10、件，電流經(jīng)過(guò)他就產(chǎn)生內(nèi)能。電阻在電路中通常起的作用是分壓和分流的作用，對(duì)信號(hào)來(lái)講交流和直流信號(hào)都可以通過(guò)電阻。電阻都有一定的阻值,他代表了這個(gè)電阻對(duì)電流流動(dòng)阻擋力量的大小。電阻的單位是歐姆，用符號(hào)“”表示。歐姆是這樣定義的：當(dāng)在一個(gè)電阻器的兩端加上1伏特的電壓時(shí)，如果這個(gè)電阻器中有1安培的電流通過(guò)，則這個(gè)電阻器的阻值為1歐姆。在國(guó)際單位制中，電阻的單位是1歐姆（），此外，還有千歐（K），兆歐（M）。它們之間的換算關(guān)系是：1M=1000K1K=1000電阻的阻值標(biāo)注通常有數(shù)字法和色環(huán)法。色環(huán)法在一般的電阻中比較常見(jiàn)。由于手機(jī)電路中的電阻一般比較小，很少被標(biāo)上阻值，即使有一般也采用數(shù)字法。即：10

11、1一般表是10歐的電阻；102一般表示100歐的電阻；103表示1K的電阻；104表示1萬(wàn)歐的電阻；106表示1M的電阻；107表示10M的電阻。如果一個(gè)電阻標(biāo)為22*103這個(gè)電阻為22K。第6節(jié) 歐姆定律在同一電路中，導(dǎo)體中的電流跟導(dǎo)體兩端的電壓成正比，跟導(dǎo)體的電阻成反比。這就是歐姆定律。電壓=電阻×電流（U=I×R）電流=電壓÷電阻（I=U/R)電阻=電壓÷電流(R=U/I)注意，這個(gè)公式里常犯的錯(cuò)誤就是這個(gè)說(shuō)法”電阻跟導(dǎo)體兩端的電壓成正比，跟電流成反比“，這個(gè)說(shuō)法是錯(cuò)的，電阻是導(dǎo)體本身的固有特性，只和導(dǎo)體的長(zhǎng)度、橫截面積、材料和溫度有關(guān)，和電壓和

12、電流無(wú)關(guān)。第7節(jié) 電路電路是電流所流經(jīng)的路徑。電路或稱為回路是由電氣設(shè)備和元器件，按一定方式連接起來(lái)，為電荷流通提供了路徑的總體，也叫電子線路和電氣回路，簡(jiǎn)稱網(wǎng)絡(luò)或回路。如電阻、電容、電感、二極管、三極管和開(kāi)關(guān)等，構(gòu)成的網(wǎng)絡(luò)。電路的大小可以相差很大，小到硅片上的集成電路，大到低壓輸電網(wǎng)。1、 串聯(lián)電路電流依次通過(guò)每一個(gè)組成元件的電路叫做串聯(lián)電路。串聯(lián)電路的基本特征只有一個(gè)支路，由此可以推出串聯(lián)電路有如下5個(gè)特點(diǎn)：（1） 流過(guò)每個(gè)電阻的電流相等。因?yàn)橹绷麟娐分型恢分械母鱾€(gè)截面有相同的電流強(qiáng)度。（2） 總電壓（串聯(lián)電路兩端的電壓）等于分電壓（每個(gè)電阻兩端的電壓）（U=U1+U2+Un)之和.這

13、可由電壓的定義直接得出。（3） 總電阻等于分電阻之和。把歐姆定律分別用于每個(gè)電阻可得。（4） 各電阻分得的電壓與其阻值成正比。（5） 各電阻分得的功率與其阻值成正比。串聯(lián)的優(yōu)點(diǎn)：在電路中若想控制所有的電路，即可使用串聯(lián)的電路。串聯(lián)的缺點(diǎn)：整個(gè)電路一個(gè)用電器壞，整個(gè)電路就意味著斷了。2、 并聯(lián)電路并聯(lián)電路是指在電路中，所有電阻（或其他電子元件）的輸入端和輸出端被連接在一起。在并聯(lián)電路中，每一元件兩端的電壓V都是相等的，流過(guò)每一元件的電流IX不會(huì)受其他元件的影響。它會(huì)根據(jù)元件的電阻RX而有所不同，IX=V/RX,并聯(lián)電路有如下五個(gè)特點(diǎn)：（1） 干路中的電流等于各支路的電流之和。（2） 各路中的電壓

14、等于各支路中的電壓。（3） 總電阻的倒數(shù)等于各電阻的倒數(shù)之和。（4） 分流作用。并聯(lián)電路中通過(guò)各個(gè)導(dǎo)體的電流強(qiáng)度跟它的電阻成反比。可見(jiàn)在并聯(lián)電路中，電阻越小，通過(guò)它的電流強(qiáng)度越大。（5） 并聯(lián)電路功率分配：并聯(lián)電路中各個(gè)電阻消耗的電功率跟它的阻值成反比?？梢?jiàn)在并聯(lián)電路中電阻越小消耗的電功率越大。一般家庭用的電燈，電視機(jī)，空調(diào)機(jī)以及其他家用電器均是以并聯(lián)的方式連接的。3、 簡(jiǎn)單電路與復(fù)雜電路簡(jiǎn)單電路就是各部分以串、并連接形式的電路，復(fù)雜電路就是至少由一部分電路既不是串聯(lián)也不是并聯(lián)的電路。簡(jiǎn)單電路一般采用串并聯(lián)形式進(jìn)行分析與計(jì)算，而復(fù)雜電路要應(yīng)用基爾霍夫定律去分析。因此，要解決電路問(wèn)題，首先要分清電路的類型，實(shí)際電路的形狀既不規(guī)范又很復(fù)雜，如何迅速區(qū)分電路類型是化簡(jiǎn)、分析、計(jì)算電路的前提。第八節(jié) 電感電感是衡量線圈產(chǎn)生自感磁通本領(lǐng)大小的物理量，用字母L表示，單位是亨利，用字母H表示。其中 1H=103mH=106H。電感分為自感和互感兩種。（1） 互感：兩個(gè)線圈之間的電磁感應(yīng)叫做互感。（2） 自感:由于通過(guò)線圈本身的電流變化而引起的電磁感應(yīng)叫