電工第一、二章

1、電工作業(yè)講義 第一節(jié)直 流 電 路電工實驗、實訓安全規(guī)程：1)上崗時必須穿戴好規(guī)定的防護用品。2)工作前應詳細檢查所用工具是否安全可靠，了解場地、環(huán)境情況，選好安全位置。3)各項電氣工作要認真嚴格執(zhí)行“裝得安全、拆得徹底、檢查經(jīng)常、修理及時”的規(guī)定。4)在線路、設備上工作時要切斷電源并掛上警告牌，驗明無電后才能進行工作。5)不準無故拆除電氣設備上的熔絲及過負荷繼電器或限位開關等安全保護裝置。第一節(jié)直 流 電 路6)機電設備安裝或修理完畢后，在正式送電前必須仔細檢查絕緣電阻器及接地裝置和傳動部分防護裝置，使之符合安全要求。7)發(fā)生觸電事故應立即切斷電源，并采用安全、正確的方法立即對觸電者進行解救

2、和搶救。8)裝接燈頭時開關必須控制相線；臨時線敷設時應先接地線，拆除時應先拆相線。9)在使用電壓高于36V的手電鉆時，必須戴好絕緣手套，穿好絕緣鞋。10)工作中拆除的電線要及時處理好，帶電的線頭須用絕緣帶包扎好。第一節(jié)直 流 電 路一、電路 電流所通過的路徑稱為電路。把干電池、小燈泡及開關用電線按圖1 1所示連接，合上開關，電路中有電流流過，小燈泡亮。電流從干電池正極出發(fā)經(jīng)過小燈泡，再經(jīng)過開關回到干電池的負極，在干電池內(nèi)部電流從負極流向正極，形成電流的回路，這種回路即電路。)電源：把其他形式的能量轉換成電能的裝置，如干電池、蓄電池、發(fā)電機、插座等。)負載：使用電能做功的裝置，把電能轉換成其他形

3、式的能量，如小電珠。)開關：控制電路的接通和斷開。)導線：將電源、開關、負載連接起來，輸送電能。第一節(jié)直 流 電 路二、元器件符號與電路圖 由理想元器件構成的電路叫做電路圖，也叫電路模型。把圖1-1所示的實物圖改畫成電路圖，即如圖1-2所示。 電路圖是用圖形符號來代替實物，以此表示電路的各個組成部分，而對它的實際結構、形狀、材料等非電磁特性不予考慮。圖1-2簡單電路圖第一節(jié)直 流 電 路三、電路的工作狀態(tài)電路通常有以下三種工作狀態(tài)：通路、斷路、短路。表1-1部分常用元器件實物及電路圖形符號第一節(jié)直 流 電 路1)通路狀態(tài)：開關接通，構成閉合回路，電路中有電流通過(見圖1-4a)。2)斷路狀態(tài)：

4、開關斷開或電路中某處斷開，電路中無電流(見圖1-4b)。3)短路狀態(tài)：電路(或電路中的一部分)被短接。圖1-4電路的工作狀態(tài)第一節(jié)直 流 電 路四、電流1.電流的概念 電路中電荷沿著導體的定向移動形成電流，電流的大小等于通過導體橫截面的電荷量與通過這些電荷量所用的時間的比值。如果在時間t內(nèi)通過導體橫截面的電荷量為q,那么電流為I=q/t.2.電流的方向 帶電粒子有規(guī)則的定向運動形成電流。和水有流向（從高處流向低處）一樣，電流也有流向，人們把電流方向規(guī)定為正電荷定向移動的方向(或負電荷定向移動的反方向),如圖1 6所示。圖1-6電流的方向第一節(jié)直 流 電 路五、電壓、電位和電動勢1.電壓(1)電

5、壓電場力把單位正電荷從高電位點移到低電位點所做的功叫這兩點間的電壓。即Uab=W/q。電路中任意兩點a、b間的電位差值叫做a、b間的電位差，也叫a、b間的電壓。這兩點的電位分別用Va和Vb表示；兩點間的電位差(即電壓)Uab為:Uab =Va-Vb。(2)電壓的方向電壓是相對于電路中的兩點而言的，一般用帶雙下標的字母U表示。電壓的方向規(guī)定為從高電位指向低電位。2.電位 在電場力的作用下，單位正電荷從某點移動到參考點(通常將參考點的電位定為零電位)時電場力所做的功，叫做該點的電位。第一節(jié)直 流 電 路3.電動勢 每個電源都有把其他形式的能轉換成電能的本領，這個本領用電動勢來表示。例如,常用的五號

6、干電池，外殼所標示的15V就是指電動勢為15V。在電源內(nèi)部，電源力（如干電池的化學力、發(fā)電機中的電磁力等）將單位正電荷從負極移到正極所做的功就是電動勢，單位為伏(V)。電源的電動勢在數(shù)值上等于外電路斷開時電源兩極間的電壓（電位差）。第一節(jié)直 流 電 路4.參考方向 對于簡單電路，人們可以方便地判斷出電流、電壓等的實際方向；對于較復雜的電路，電流、電壓等的實際方向則很難確定，而且在某些電路中，方向可能還是不斷變化的。為此引入?yún)⒖挤较虻母拍睢⒖挤较蚴且环N假定的方向，可以任意指定。對電路進行分析計算時，即以此假定方向為依據(jù)。當然，參考方向不一定就是實際方向。實際方向必須根據(jù)計算結果判斷：若得數(shù)為正

7、，說明參考方向和實際方向一致；若得數(shù)為負，說明參考方向和實際方向相反。第一節(jié)直 流 電 路例1圖1-8中二端元件上所標的電壓方向為參考方向，試指出電壓的實際方向。解:圖1-8a中，因U0，說明電壓的參考方向和電壓的實際方向一致，電壓的實際方向為從a到b；圖1-8b中，因U0，說明電壓的參考方向和電壓的實際方向一致，電壓的實際方向為從b到a；圖1-8c中，因U0，說明電壓的參考方向和電壓的實際方向相反，電壓的實際方向為從b到a。圖1-8例1-3-1圖第一節(jié)直 流 電 路六、電能和電功率1.電能 用電器的功率只表示它工作能力的大小，而他們所完成的工作量，不僅決定于其功率的大小，還與它們工作的時間長

8、短有關。電能就是用來表示電場力在一段時間內(nèi)所做的功，即W=Pt2.電功率 通常用電功率來表示電場力做功的快慢，用來衡量電路轉換能量的速率。電功率簡稱功率，等于單位時間內(nèi)電路產(chǎn)生或消耗的電能。七、電阻與歐姆定律（一）電阻元件 1.電阻的概念及單位 物質對電流阻礙作用的大小就稱為該物質的電阻。電阻小的物質稱為電導體，簡稱導體。電阻大的物質稱為電絕緣體，簡稱絕緣體。介于導體和絕緣體之間的物質稱為半導體。第一節(jié)直 流 電 路2.電阻器和電位器(1)電阻器電阻器簡稱電阻(通常用“R”表示),是所有電子電路中使用最多的元件，其實物圖如圖1-9所示。圖1-9部分電阻器的實物圖第一節(jié)直 流 電 路(2)電位器

9、電位器是一種可調(diào)的電子元件，由一個電阻體和一個轉動或滑動系統(tǒng)組成。 電位器的作用主要用來調(diào)節(jié)電壓（含直流電壓與信號電壓）和電流的大小。圖1-10部分電位器的實物圖第一節(jié)直 流 電 路（二）電阻定律導體的電阻與長度成正比，與截面積成反比，同時與導體的材料和溫度有關。（三）電阻與溫度的關系1)大多數(shù)金屬的電阻值隨著溫度的升高而增大，如白熾燈內(nèi)的鎢絲、金屬鉑等。2)碳膜電阻器、電解液電阻器、半導體電阻器的電阻隨著溫度的升高而減小。3)部分金屬合金的電阻器在溫度變化時電阻幾乎不變，可以做標準電阻器。第一節(jié)直 流 電 路（四）電阻元件的電壓、電流關系1.部分電路的歐姆定律 實驗證明，通過電阻的電流與電阻

10、的端電壓成正比，與其電阻值成反比，這就是部分電路歐姆定律的內(nèi)容。I=U/R2.全電路的歐姆定律 一個由電源和負載組成的閉合電路稱為全電路，如圖1 11所示。閉合電路中的電流與電源電動勢成正比，與電路的總電阻（負載電阻和電源內(nèi)阻之和）成反比，這就是全電路歐姆定律。其表達式為I=E/(R+R0).圖1-11全電路的歐姆定律第一節(jié)直 流 電 路(五）電阻器的串聯(lián)圖1-12電阻器的串聯(lián)1)串聯(lián)電路中通過各電阻器的電流為同一電流，即電路中的電流處處相等，可表示為I=I1=I2=I32)外加電壓為各電壓之和，如圖1-12所示，可表示為U=U1+U2+U3第一節(jié)直 流 電 路3)總電阻為各個電阻之和，在圖1

11、-12所示電路中，可表示為R=R1+R2+R34)各個電阻器的電壓與它們的阻值成正比。例 一個標有“110、”的指示燈，欲接到220V的電源上使用。為使該燈泡安全工作，應串聯(lián)多大的分壓電阻器？該電阻器的功率應為多大？第一節(jié)直 流 電 路（六）電阻器的并聯(lián)把幾個電阻器接到同一對節(jié)點上稱為電阻器并聯(lián)。圖1 13a所示為三個電阻器組成的并聯(lián)電路。圖1-13電阻器的并聯(lián)1)各電阻器兩端的電壓為同一電壓。U=U1=U2=U32)各電阻器的電流之和等于總電流，如圖1-13a所示，可表示為I=I1+I2+I33)總電阻的倒數(shù)等于各并聯(lián)電阻的倒數(shù)之和，在圖1-13a所示電路中，可表示為1/R=1/R1+1/R

12、2+1/R34)通過各個電阻器的電流與其阻值成反比。第一節(jié)直 流 電 路(七）電阻器的混聯(lián) 既有電阻器串聯(lián)又有電阻器并聯(lián)的電路，稱為電阻器混聯(lián)電路。電阻器混聯(lián)電路的形式多種多樣，但都可以利用電阻器串、并聯(lián)公式逐步化簡。圖1-14電阻器的混聯(lián)例：電路如圖1-14所示，若US=36V，R0=2，外接電阻R1=3，R2=6。試求總電流、各電阻器的電流以及電源發(fā)出的功率。第一節(jié)直 流 電 路八、基爾霍夫定律及其應用1)節(jié)點：3條或3條以上支路的連接點稱為節(jié)點。2)支路：電路中流過同一電流中間沒有分支的一段電路稱為支路。3)回路：電路中任一閉合的路徑稱為回路。4)網(wǎng)孔：內(nèi)部不含有任何支路的回路稱為網(wǎng)孔。

13、圖1-15復雜電路第一節(jié)直 流 電 路（一）基爾霍夫第一定律 基爾霍夫第一定律也稱為節(jié)點電流定律，簡稱KCL。其內(nèi)容為：在任意瞬間，流入一個節(jié)點的電流之和必定等于從這個節(jié)點流出的電流之和。例：電路如圖1-16所示，試寫出各節(jié)點電流的關系。圖1-16例圖第一節(jié)直 流 電 路（二）基爾霍夫第二定律 基爾霍夫第二定律又稱為回路電壓定律，簡稱KVL。其內(nèi)容為：在任意瞬間，沿電路中任一閉合回路，各段電壓的代數(shù)和恒為零,即1)首先選取回路繞行方向。2)確定各段電壓的參考方向。例：電路如圖1-17所示，試寫出各回路電壓的關系。例：電路如圖1-18所示，應用KVL計算未知電壓U。圖1-17例圖圖1-18例圖第

14、一節(jié)直 流 電 路九、支路電流法及其應用 1、支路電流法：求解電路的目的是要求出電路中各支路的電流（電壓、功率等），因此支路電流法是最直接的方法。該方法以支路電流為獨立變量，按照KCL、KVL列出足夠的方程進行求解。基本方法是：對于有n個節(jié)點、b條支路的電路，按照KCL可以列出（且僅能列出）n-1個獨立的節(jié)點電流方程，按照KVL可以列出（且僅能列出）b-(n-1)個獨立的回路電壓方程，最后聯(lián)立解出b個支路電流。圖1-19支路電流法的應用第一節(jié)直 流 電 路2、支路電流法解題步驟1)指定各支路電流的參考方向。2)根據(jù)KCL列出n-1個獨立節(jié)點的電流方程。3)選取網(wǎng)孔并指定網(wǎng)孔電壓的繞行方向，根據(jù)

15、KVL列出m個網(wǎng)孔的電壓方程。4)聯(lián)立求解以上方程。例：在圖1-20所示電路中，已知E16V、R11、E21V、R22、R33。試求各支路電流。圖1-20例圖第一節(jié)直 流 電 路1、二端網(wǎng)絡 一個具有兩個引出端的電路稱為二端網(wǎng)絡。二端網(wǎng)絡可分為有源二端網(wǎng)絡和無源二端網(wǎng)絡兩種類型。其中，含有電源的二端網(wǎng)絡稱為有源二端網(wǎng)絡，不含電源的二端網(wǎng)絡稱為無源二端網(wǎng)絡。電阻的串聯(lián)、并聯(lián)、混聯(lián)電路以及Y和聯(lián)結電路，都屬于無源二端網(wǎng)絡。無源二端網(wǎng)絡可以等效成一個電阻。第一節(jié)直 流 電 路十、戴維南定理2、戴維南定理的內(nèi)容：含獨立電源的線性電阻二端網(wǎng)絡，就端口特性而言，可以等效為一個電壓源和電阻串聯(lián)的電路。電壓源

16、的電壓等于二端網(wǎng)絡在負載開路時的電壓；電阻是二端網(wǎng)絡內(nèi)全部獨立電源為零值時所得二端網(wǎng)絡的等效電阻。1)開路電壓的計算。2)等效電阻R0的計算。第一節(jié)直 流 電 路例：在圖1-21a所示電路中，已知E1=24V，E2=42V，E3=50V，R1=3，R2=6，R3=8，R=10。試用戴維南定理求通過R的電流。圖1-21例圖解：(1)I1=2A E0=UAB=E3+E2I1R2= (50+4226)V=20V(2)求等效電阻R0。 R0=RAB=R3+R1 /R2=10(3)作等效電壓源模型。 I=1A第一節(jié)直 流 電 路 當導體相對于磁場運動而切割磁力線時或線圈中的磁通發(fā)生變化時，在導體或線圈中

17、都會產(chǎn)生電動勢；若導體或線圈是閉合電路的一部分，則導體或線圈中將產(chǎn)生電流。我們把變動磁場在導體中引起電動勢的現(xiàn)象稱為電磁感應，也稱“動磁生電”，由電磁感應引起的電動勢叫做感生電動勢；由感生電動勢引起的電流叫感生電流。第二節(jié)電磁感應一、直導體中產(chǎn)生的感生電動勢1、直導體切割磁力線時，產(chǎn)生的感應電動勢的大小e=Blvsin。2、直導體中產(chǎn)生的感應電動勢的方向可用右手定則來判斷。 右手定則：伸開右手，使拇指與其余四個手指垂直，并且都與手掌在同一平面內(nèi)；讓磁感線從手心進入，并使拇指指向導線運動方向，這時四指所指的方向就是感應電流的方向。這就是判定導線切割磁感線時感應電動勢方向。第二節(jié)電磁感應二、楞次定

18、律：感應電流具有這樣的方向，即感應電流的磁場總要阻礙引起感應電流的磁通量的變化。 對“阻礙”二字的理解：要正確全面地理解“楞次定律”必須從“阻礙”二字上下功夫，這里起阻礙作用的是“感應電流的磁場”，它阻礙“原磁通量的變化”，不是阻礙原磁場，也不是阻礙原磁通量。不能認為“感應電流的磁場必然與原磁場方向相反”或“感應電流的方向必然和原來電流的流向相反”。所以“楞次定律”可理解為：當穿過閉合回路的磁通量增加時，相應感應電流（增加的磁通量所感應的電流）的磁場方向總是與原磁場方向相反；當穿過閉合回路的磁通量減小時，相應感應電流（減小的磁通量所感應的電流）的磁場方向總是與原磁場方向相同。第二節(jié)電磁感應三、

19、法拉第電磁感應定律 線圈中感應電動勢的大小與線圈中磁通變化速度（即變化率）成正比。 法拉第電磁感應定律的數(shù)學表達式： e= -N（）/(t)第二節(jié)電磁感應四、自感 定義：由于流過線圈本身的電流發(fā)生變化而產(chǎn)生的電磁感應現(xiàn)象叫做自感現(xiàn)象，簡稱自感。 自感系數(shù)：自感系數(shù)也稱電感量，簡稱電感，用L表示，單位是亨利（ H ）。電感是衡量線圈產(chǎn)生自感磁通本領大小的物理量。電感L，取決于線圈的大小、形狀、匝數(shù)以及周圍（特別是線圈內(nèi)部）磁介質的磁導率。對于相同的電流變化率，L越大，自感電動勢越大，即自感作用越強。第二節(jié)電磁感應五、互感 當一線圈中的電流發(fā)生變化時，在臨近的另一線圈中產(chǎn)生電磁感應的現(xiàn)象，叫做互感

20、現(xiàn)象，簡稱互感?；ジ鞋F(xiàn)象是一種常見的電磁感應現(xiàn)象，不僅發(fā)生于繞在同一鐵芯上的兩個線圈之間，而且也可以發(fā)生于任何兩個相互靠近的電路之間。 互感現(xiàn)象在電子和電子技術中應用很廣，通過互感，線圈可以使能量或信號由一個線圈很方便的傳遞到另外一個線圈。利用互感現(xiàn)象原理我們可以制成變壓器，互感器等。第二節(jié)電磁感應六、同名端 同名端的定義：由于繞向一致而感生電動勢的極性始終保持一致的端點叫同名端，一般用“”表示。 在實際工作中對幾個線圈做連接時，就要考慮同名端的問題。當兩個線圈的一對異名端相連（俗稱順串）作為一個線圈使用時，可以提高電感量。當兩個相同的線圈的一對同名端相連（俗稱反串）作為一個線圈使用時，由于兩

21、個線圈所產(chǎn)生的磁通在任何時候總是大小相等而方向相反，因而相互抵消。這樣整個線圈就無電感。當兩個線圈并聯(lián)使用時，應將兩對同名端分別相接。第二節(jié)電磁感應七、判定磁場方向的右手螺旋定則 通電導線（線圈）產(chǎn)生磁場的方向用右手螺旋定則來斷。 1、通電線圈產(chǎn)生的磁場：用右手握螺線管，讓四指彎向與螺線管的電流方向相同，大拇指所指的那一端就是通電螺線管的N極。 2、通電直導線產(chǎn)生的磁場：右手握住導線，大拇指指向電流方向，另外四指彎曲指的方向為磁感線的方向。第二節(jié)電磁感應 八、判定通電導體受力方向的左手定則 安培力的方向可用左手定則判斷：伸出左手，使拇指跟其他四指垂直，并都跟手掌在一個平面內(nèi)，讓磁感線穿入手心，

22、四指指向電流方向，大拇指所指的方向即為通電直導線在磁場中所受安培力的方向。第二章觸電危害與救護第一節(jié)觸電事故種類和方式一、觸電事故的種類 按照觸電事故的構成方式，觸電事故可分為電擊和電傷。 1.電擊 電擊是電流對人體內(nèi)部組織的傷害，是最危險的一種傷害，絕大多數(shù)（大約85%以上)的觸電死亡事故都是由電擊所造成的。 電擊的主要特征： （1）傷害人體內(nèi)部； （2）在人體的外表沒有顯著的痕跡； （3）致命電流較小。 按照發(fā)生電擊時電氣設備的狀態(tài)，電擊可分為直接接觸電擊和間接接觸電擊。（1）直接接觸電擊：直接接觸電擊是觸及設備和線路正常運行時的帶電體發(fā)生的電擊，也稱為正常狀態(tài)下的電擊。比如誤觸接線端子發(fā)

23、生的電擊。（2）間接接觸電擊：間接接觸電擊是觸及正常狀態(tài)下不帶電，而當設備或線路故障時意外帶電的導體發(fā)生的電擊，也稱為故障狀態(tài)下的電擊。比如觸及漏電設備的外殼發(fā)生的電擊。第一節(jié)觸電事故種類和方式第一節(jié)觸電事故種類和方式 2.電傷 電傷是由電流的熱效應、化學效應、機械效應等對人造成的傷害。 (1) 電燒傷 是電流的熱效應造成的傷害，分為電流灼傷和電弧燒傷。 電流灼傷是人體與帶電體接觸，電流通過人體由電能轉換成熱能造成的傷害。一般發(fā)生在低壓設備或低壓線路上。 電弧燒傷是由弧光放電造成的傷害。分為直接電弧燒傷和間接電弧燒傷。前者是帶電體與人體之間發(fā)生電弧，有電流流過人體；后者是電弧發(fā)生在人體附近對人

24、體的燒傷，包括熔化了的熾熱的金屬濺出造成的燙傷。 （2）皮膚金屬化 （3）電烙印 （4）機械性損傷 （5）電光眼第一節(jié)觸電事故種類和方式第一節(jié)觸電事故種類和方式二、觸電方式 按照人體觸及帶電體的方式和電流流過人體的途徑，電擊可分為單相觸電、兩相觸電、跨步電壓觸電等。 1.單相觸電:當人體直接碰觸帶電設備其中的一相時，電流通過人體流入大地，這種觸電現(xiàn)象稱為單相觸電。 2.兩相觸電：人體同時接觸帶電設備或線路中的兩相導體，或在高壓系統(tǒng)中，人體同時接近不同相的兩相帶電導體，而發(fā)生電弧放電，電流從一相導體通過人體流入另一相導體，構成一個閉合回路。 第一節(jié)觸電事故種類和方式 3.跨步電壓觸電：當電氣設備

25、發(fā)生接地故障，接地電流通過接地體向大地流散，在地面上形成電位分布，若人在接地短路點周圍行走，其兩腳之間的電位差，就是跨步電壓。由跨步電壓引起的人體觸電，稱為跨步電壓觸電。 第一節(jié)觸電事故種類和方式第二節(jié)電流對人體的危害 一、作用機理和征象 1.作用機理 電流通過人體時破壞體內(nèi)細胞的正常工作，主要表現(xiàn)為生物學效應。還包括熱效應、化學效應和機械效應。 2.作用征象 小電流通過人體，會引起麻感、針刺感、壓迫感、打擊感、痙攣、疼痛、呼吸困難、血壓異常、昏迷、心律不齊、窒息、心室顫動等癥狀。數(shù)安以上的電流通過人體，還可能導致嚴重的燒傷。小電流電擊使人致命的最危險、最主要的原因是引起心室顫動。第二節(jié)電流對

26、人體的危害 二、作用影響因素 1.電流大小的影響：通過人體的電流越大，人的生理反應和病理反應越明顯，引起心室顫動所用的時間越短，致命的危險性越大。 （1）感知電流：引起人的感覺的最小電流，不會有危險。 成年男子：1.1mA 成年女子：0.7mA (2)擺脫電流：觸電后能擺脫電源的最大電流，有較大危險的界限。 成年男子：9mA（擺脫概率99.5%），16mA（擺脫概率50%） 成年女子：6mA（擺脫概率99.5%），10mA（擺脫概率50%） 第二節(jié)電流對人體的危害 (3)室顫電流：通過人體引起心室發(fā)生纖維性顫動的最小電流，也就是很短時間內(nèi)危及生命的電流，通常認為50mA以上。 室顫電流與電流持

27、續(xù)時間有很大關系，室顫電流與時間的關系符合“Z”形曲線的規(guī)律。一旦發(fā)生心室顫動，血液中止循環(huán)，大腦和全身迅速缺氧，如不及時搶救，很快導致生物性死亡。 2.電流持續(xù)時間的影響：電流通過人體的持續(xù)時間越長，對人體傷害程度越高。原因： 1）通電時間越長，電流在心臟間歇期內(nèi)通過心臟的可能性越大，因而引起心室顫動的可能性越大。 2）通電時間越長，對人體組織的破壞越嚴重，電流的熱效應和化學效應將會使人體出汗和組織炭化，從而使人體電阻逐漸降低，流過人體的電流逐漸增大。第二節(jié)電流對人體的危害 3）通電時間越長，引起心室顫動所需的電流也越小。 3.電流途徑的影響：觸電后電流通過人體的路徑不同，傷害程度也不同。人體在電流的作用下，沒有絕對安全的途徑。 流過心臟的電流越大、電流路線越短的途徑是電擊危險性越大的途徑。最危險的電流路徑是：由左手流到前胸，這時心臟直接處在電路中，途徑最短。 4.電流種類的影響 交流電對人體的損害