電工學(xué)基本知識(shí)

其次章電工學(xué)根本學(xué)問(wèn)一．電路概念修理家電常常要找資料，找“電路圖特別狀況下〔開(kāi)路、斷路〕無(wú)電流。由電氣設(shè)備和〔用電器，按肯定方式聯(lián)接起來(lái)，為電荷流通供給了路徑。簡(jiǎn)稱網(wǎng)絡(luò)或回路。電路由三局部組成：電源〔信號(hào)源、中間環(huán)節(jié)、負(fù)載。中間環(huán)節(jié)也有說(shuō)成“導(dǎo)線、如電池、導(dǎo)線、小燈泡。簡(jiǎn)單電路中間環(huán)節(jié)很簡(jiǎn)單。經(jīng)典高考題：電池、開(kāi)關(guān)、變阻器、小燈泡、電壓表、電流表等組成一個(gè)電路。輸電線發(fā)電機(jī)輸電線發(fā)電機(jī)升壓變壓器降壓變壓器電燈電爐...——起電能的傳輸和轉(zhuǎn)換作例，供電電路。發(fā)電〔機(jī)械能→電能器升壓，電能輸送，變壓器降壓，負(fù)載如照明燈、電動(dòng) 話筒機(jī)〔電能→光能、機(jī)械能〕圍很廣。例：音響擴(kuò)音器、電視機(jī)、電腦等等。話筒時(shí)信號(hào)源，傳感器，將聲音的能量轉(zhuǎn)換為電能〔微弱的

放大器

揚(yáng)聲器電壓或電流聲音，比先大得多，能量守恒，來(lái)自供電電源〔強(qiáng)電。強(qiáng)弱電乃電業(yè)界的習(xí)慣說(shuō)法，行話或俗稱，非正規(guī)術(shù)語(yǔ)。過(guò)去強(qiáng)弱電界限清楚。搞強(qiáng)電的不生疏弱中級(jí)考強(qiáng)電，高級(jí)考強(qiáng)電、電子〔弱電，技師高級(jí)技師考強(qiáng)弱電的結(jié)合，電子、計(jì)算機(jī)掌握為主。道路上各種穽蓋上的標(biāo)記。電力〔強(qiáng)電、弱電、電信等，現(xiàn)在還有一種“交信實(shí)物圖——實(shí)際電子元器件連接而成，簡(jiǎn)單時(shí)看不清楚。電路圖——電原理圖，由電路元器件符號(hào)畫(huà)成的。圖形符號(hào)、文字符號(hào)有國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，電阻、電容、電感、二三極集成電路、開(kāi)關(guān)、變壓器等符號(hào)；中、外符號(hào)不同。例：電阻國(guó)內(nèi)： 國(guó)外：圖形符號(hào)、文字符號(hào)舉例。導(dǎo)線穿插不連接電阻R導(dǎo)線穿插不連接電容CL

電源 E

SWSW導(dǎo)線穿插相連接1導(dǎo)線穿插相連接三極管T

SW1X3“單刀三位”開(kāi)關(guān)二極管D6開(kāi)關(guān)的動(dòng)觸片〔頭〕稱為刀，每個(gè)靜觸片稱為位，如單刀三位開(kāi)關(guān)，簡(jiǎn)寫(xiě)為1X3開(kāi)關(guān)。標(biāo)準(zhǔn)的開(kāi)關(guān)符號(hào)有的不一樣。23220V~M23220V~M馬達(dá)電熱絲常見(jiàn)故障，開(kāi)關(guān)接觸如何改電路？二．電路的根本物理量電流強(qiáng)度：?jiǎn)挝粫r(shí)間通過(guò)某一截面的電荷量：I=Q/t,i=dq/dt, 1熱風(fēng) 2冷風(fēng) 3關(guān)方向：正電荷移動(dòng)的方向。A點(diǎn)移動(dòng)到BAB間的電壓。V、mV、KV；U=W/q伏特=焦耳/庫(kù)侖。方向：正極指向負(fù)極。功，指電源內(nèi)部。方向：電源內(nèi)部負(fù)極指向正極。區(qū)分電壓與電流。電壓高不肯定電流大，電壓低電流也可能大。三．電路的根本定律歐姆定律：歐姆爭(zhēng)論七年，1826年發(fā)表此定律。符合此定律的電阻為線性電阻，白熾燈的燈絲不符合此定律，溫度越高，電阻越大，為非線性電阻。I=U/R，流過(guò)電阻的電流與其兩端的電壓成正比關(guān)系。30/SrUrUR全電路歐姆定律：I=E/〔R+r〕Er為電源內(nèi)阻。堿性電池的內(nèi)阻小與一般干電池，適用于大電流放電。蓄電池E同金屬，導(dǎo)線連接，有麻感。460mA1.0V，t=5h，230mAt=10h。51.63V，187mΩ;5NiH1.38V，41mΩ;Li,1020mAh,4.1V,41mΩ;11.5V.0.5Ω11.0V.100Ω;汽車鉛酸蓄電池,6V,1.8mΩ.。電池能供給的最大電流：R=0，I=E/r20A高內(nèi)阻的電源短路電流不大。P=UI=R，、K、W=RtKW，原一個(gè)用電故事：一個(gè)月用00000功〔能量〕與功率，電功〔電能〕1820KW，有人說(shuō)，年發(fā)電18201：6能量單位為焦耳〔J〕=瓦特秒W*S2=6X1=6X10-mJ遠(yuǎn)小于0．2—0．3mJ。四．電路的狀態(tài)有載，通路狀態(tài)負(fù)載與電源接通，用電設(shè)備工作的狀態(tài)?！部諝忾_(kāi)關(guān)〕來(lái)保護(hù)。家電里用熔斷器〔保險(xiǎn)絲。燒保險(xiǎn)絲有多種緣由，如：電路存在短路，電流過(guò)大，保險(xiǎn)絲燒得一絲不剩，更換后仍燒；電路正常，保險(xiǎn)絲老化，自然損壞，保險(xiǎn)絲燒斷，一絲尚存，更換后恢復(fù)正常。障擴(kuò)大。有時(shí)保險(xiǎn)絲質(zhì)量低劣，換后又燒。熔絲特性。熔〔保險(xiǎn)〕I，熔斷電流2倍I，最多21倍多N NIN延時(shí)型熔絲。彩電開(kāi)機(jī)瞬間大電流，運(yùn)行小電流。保險(xiǎn)絲成分為鉛錫合金，能否用銅絲代？有條件可以代，應(yīng)急修理常用。額定值的百公比熔斷時(shí)間110% 4135% 60200% 225℃25%以避開(kāi)干10A額定值的百公比熔斷時(shí)間110% 4135% 60200% 2保險(xiǎn)絲作用：短路保護(hù)，非過(guò)載〔超負(fù)荷、過(guò)電流〕保護(hù)。超3560分鐘熔斷。電器事故〔如電機(jī)燒毀、火災(zāi)〕可能已發(fā)生。電源線短路，電器會(huì)損壞嗎？U=0。用不當(dāng)，太大，導(dǎo)線有肯定電阻，短路電流缺乏以馬上燒斷保險(xiǎn)絲。有一報(bào)道：“據(jù)失火這家四歲女兒說(shuō)，當(dāng)時(shí)，她的媽媽上廁所去了，只有她和兩個(gè)月大的弟弟在家。媒體報(bào)道電氣事故使用“短路”一詞，常有誤。短路會(huì)引起電壓上升損壞電器嗎？一報(bào)道說(shuō)“用戶超〔過(guò)載FUrUrURFU全電路歐姆定律：U=E-Ir。超負(fù)荷用電，IU為什么電燈接得越多，電燈越暗？特務(wù)發(fā)報(bào)，鄰居的電燈閃耀，暴露。局部短路。家電中元器件擊穿造成短路。緣由有〕元器件老E化，質(zhì)量低劣不符規(guī)定要求的〔2〕電路故障引起元器件擊穿，更換后故障仍在。易擊穿的元器件有二三極管、電容器、集成電路，但不要輕易疑心集成電路，換起來(lái)麻煩。電源保險(xiǎn)絲不肯定熔斷。電源開(kāi)〔斷〕路，局部開(kāi)路。電源開(kāi)〔斷〕路，如保險(xiǎn)絲熔斷，電器端電壓為零，不工作〔不工作不等于損壞。阻值變大，甚至開(kāi)路，外表發(fā)黑。也有外表完好看不出的。二是電路板虛焊。焊錫太少，強(qiáng)度不夠，熱脹冷縮引起。似通非通，敲一敲，拍一拍，又正常了，沒(méi)規(guī)律。查起來(lái)很難，一把此范圍內(nèi)的焊點(diǎn)全部重焊一遍。也可能是電路板銅箔開(kāi)裂。接觸點(diǎn)接觸不良，接觸電阻變大，如大功率電源插座，易發(fā)熱燒焦〔Q=I2RT，R為接觸電阻，乃至引起火災(zāi)。對(duì)萬(wàn)能插座有規(guī)定。額定值定的工作條件下正常運(yùn)行而規(guī)定的正常容許值，是綜合考慮了安全、牢靠本錢等因素制定的。額定值定得過(guò)低，本錢高，鋪張；過(guò)高，不行靠，安全隱患，偽劣產(chǎn)品常這樣做。滿載：實(shí)際電壓、電流、功率等于額定值，正常使用；汽車載重比方。過(guò)〔超〕載：實(shí)際電壓、電流、功率大等額定值，壽命大大縮短；輕載：實(shí)際電壓、電流、功率小等額定值，壽命可延長(zhǎng)。1/5。所謂“節(jié)電器”據(jù)說(shuō)會(huì)使電度表走得慢。40W，220V251KWh〔度〕0.8KWh0.2KWh人為使電表走慢，不用說(shuō)做得到做不到，真的做到了，是節(jié)電還是偷電？220V60W110VW？能否節(jié)電？所謂燈泡節(jié)電，是在一樣的發(fā)光亮度下，耗電較少，才叫節(jié)電〔能。220V60W的白熾燈接15W。這是中學(xué)物理的老題目，其實(shí)是錯(cuò)誤的。由于燈絲電阻是非線性的。電壓高，功率大，溫度高，電阻大；反之電阻小。60W110V220V15W18~20W220V60W220V15W96下點(diǎn)亮的。在美國(guó)得克薩斯州古老的沃爾夫斯堡歌劇院，一只于1908921到2023年9月21日才被請(qǐng)下了燈座，人們進(jìn)展集會(huì)慶祝這只長(zhǎng)壽的燈泡，該地區(qū)也由于這只燈泡而遠(yuǎn)近著名。五、電與磁1．電與磁不行分有電路，又有磁路。變壓器、電感器，電動(dòng)機(jī)中有電路又有磁路。通過(guò)磁來(lái)傳遞能量。電能→電能：變壓器，電→磁→電；電能→機(jī)械能：電動(dòng)機(jī)，電→磁→機(jī)械。N〔磁力內(nèi)部是S性電荷〔+、-〕但無(wú)單N、S磁路，磁力線在鐵心中形成閉合的路徑。鐵心由磁性材料制成，能集中磁力線。磁阻〔類比電阻阻很大。類比導(dǎo)體和絕緣體。磁性材料：鐵族元素及其合金、氧化物，可被磁鐵吸引；非磁性材料：非金屬、塑料、木材、銅、鋁等，不被磁鐵吸引。電與磁、磁場(chǎng)、電磁場(chǎng)、電磁波電磁輻射，概念常被濫用，用來(lái)任意解釋玩耍現(xiàn)象。有報(bào)道說(shuō)，一男子“身如磁鐵，可吸引任何東西為是磁場(chǎng)作用，拿指南針測(cè)試。所謂“特異功能”也常用電磁場(chǎng)解釋。2、電磁關(guān)系的覺(jué)察191820覺(jué)察通電導(dǎo)線四周產(chǎn)生磁場(chǎng)，小磁針偏轉(zhuǎn)，用右手定則推斷長(zhǎng)期以來(lái)，磁現(xiàn)象與電現(xiàn)象是被分別進(jìn)展?fàn)幷摰?，特別是吉爾伯特對(duì)磁現(xiàn)象與電現(xiàn)象進(jìn)展深入分析比照聯(lián)系的疑問(wèn)始終縈繞在一些有志探究的科學(xué)家的心頭。)18204時(shí)，他說(shuō)：讓我把導(dǎo)線與磁針平行放置來(lái)試試看。當(dāng)他接通電源時(shí)，他覺(jué)察小磁針微微動(dòng)了一下英國(guó)法拉第奉獻(xiàn)很大。法拉第是書(shū)籍裝訂工出身，文化不高。自薦到戴維〔院士〕1812年當(dāng)助手211824〔1826，是試驗(yàn)性科學(xué)，是試驗(yàn)家的天地。后來(lái)還有一個(gè)報(bào)童出身的愛(ài)迪生。安培覺(jué)察磁場(chǎng)對(duì)通電導(dǎo)體有作用力。左手定則。英?華拉斯頓，想到讓電成為動(dòng)力，即電動(dòng)機(jī)，不成功，不久后放棄。法拉第不放棄，182193電能原由化學(xué)電池產(chǎn)生，意大利的伏打制造電池，稱伏打電池，因本錢等問(wèn)題不行能廣泛用作動(dòng)力。1821-1831又動(dòng)了一次。是真的嗎？電磁感應(yīng)現(xiàn)象被覺(jué)察了！是偶然的嗎？法拉第第一次試驗(yàn)當(dāng)時(shí)無(wú)專業(yè)電流表。法拉第的檢流計(jì)是利用變化著的電流、變化著的磁場(chǎng)、運(yùn)動(dòng)的磁場(chǎng)、運(yùn)動(dòng)的恒定電流、在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的導(dǎo)體。最終1851試驗(yàn)時(shí)磁針離線圈較遠(yuǎn)，等接通開(kāi)關(guān)再轉(zhuǎn)瞬去看磁針，很長(zhǎng)時(shí)間也沒(méi)有覺(jué)察磁針的搖擺。ttE磁力線〔磁通〕E越大,磁鐵插入拔出越快，E越大；假設(shè)磁鐵不動(dòng)，磁通再大也不產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)。美國(guó)人約瑟夫·表。焦耳楞次定律——解決感應(yīng)電動(dòng)的勢(shì)方向問(wèn)題：電磁感應(yīng)產(chǎn)生的電流也會(huì)產(chǎn)生磁場(chǎng)〔右手定則磁場(chǎng)增大時(shí)阻礙其增大，減小時(shí)阻礙其減小。磁鐵插入拔出時(shí)電流方向不同。線圈有對(duì)抗變化磁場(chǎng)的作用，稱為自感現(xiàn)象。自感系數(shù)L單位—亨利。線圈加變化電壓u→變化電流i→變化磁場(chǎng)→感應(yīng)電流→感應(yīng)電流的磁場(chǎng)阻礙線圈電流的變化，故iL

L的變化滯后于uL

L的變化；而電阻的電壓、電流的變化是同步的。自感系數(shù)L即線圈電感量的大小。自感系數(shù)L越大，電流的變化率越大，感應(yīng)電動(dòng)式EitEit電容器，當(dāng)外加電壓變化時(shí)，其充〔放〕電電流變化超前于電壓。六．直流電和溝通電電。溝通電的三要素溝通電的表達(dá)式 uU頻率、周期1

sin(t)m

iI

sin(ωtψ)iωiωtψf ；其中TT—周期Sf—頻率HKH、MH〕ω=2πf—角頻率，弧度/S2π弧度。工頻50-60HZ音頻20HZ-20KHZ1～4KHZ1050Hz60Hz，引進(jìn)美國(guó)設(shè)備，還有兩小塊50/60低頻〔LF〕30-300KHZ中頻〔MF〕300-3000KHZ高頻(HF)3-30MHZ基高頻(VHF)30-300MHZ特高頻〔UHF〕300-3000MHZ幅值、有效值幅值即最大值、峰值。上式中的Um，一個(gè)周期內(nèi)兩次最大。有效值是以電流熱效應(yīng)衡U表示。溝通電通過(guò)一電阻在肯定時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生的熱量m200、220、230、240；110V100、110、120、127、130。m對(duì)正弦溝通電，U、Um

關(guān)系為U

1.41U，非正弦溝通電無(wú)此關(guān)系。日常市電U=220V，Um≈310VUm

250VAC250VDC初相位計(jì)時(shí)起點(diǎn)選擇不同，相位角也不同。兩個(gè)同頻率正弦溝通信號(hào)比較其相位有：超前、滯后、同向、反相等關(guān)系。人耳對(duì)頻率敏感；眼對(duì)相位敏感，電視信號(hào)中有簡(jiǎn)單的相位關(guān)系。溝通電路中的電感和電容電感加溝通電壓u,產(chǎn)生同頻率的溝通電流i

的變化滯后于u。電感對(duì)溝通電有L L L LXLXL2πfL，單位歐姆，fL直流時(shí)f=0，XL=0，電感對(duì)直流電無(wú)阻礙作用，但實(shí)際電感器是導(dǎo)線繞的，還有導(dǎo)線的電阻。所以在直流電路中，電感看成短路，但當(dāng)電感接通或斷開(kāi)直流，電感有作用，會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)。電容加溝通電壓uC

，產(chǎn)生同頻率溝通電流ic

，但ic

的變化超前于uC

。電容對(duì)溝通電XCX1/2πfCf=0，XC→∞，C過(guò)”電容〔電容兩極板之間是絕緣的，電子是通不過(guò)的流。用指針式萬(wàn)用電歐姆檔測(cè)試電容〔電容量較大，在1μF以上較明 R u顯，可見(jiàn)指針擺一下又回∞位，反接表筆，又見(jiàn)指針擺一下，角度更 R大，再回∞位。即電容充放電現(xiàn)象。uXL與XC總稱電抗。R、L、C串聯(lián)， u Lu總稱阻抗Z，其大小為 LR2(R2(X X)2L CC不等于R+XL+XC。在直流電路中串聯(lián)總電壓=各局部電壓之和。在溝通電路中串聯(lián)總電壓≠各局部電壓之和。U≠UR+UL+Uc。局部電壓有可能>>總電壓?？赡苡蠻〔或Uc〕?U。由此可見(jiàn)，溝通電路的分析計(jì)算比直流電路簡(jiǎn)單得多。L并聯(lián)電路中總電流可能不等于各分支電流之和，可能小得多。諧振現(xiàn)象。力學(xué)有共振現(xiàn)象，電學(xué)有諧振現(xiàn)象。共振是當(dāng)系統(tǒng)固有頻率等于外力頻率時(shí)R、LCf12

即電路的固有頻率時(shí)，產(chǎn)生諧振。這LCZ最小，電流最大，UL=Uc?U，可到達(dá)電源電壓的幾十～無(wú)線電技術(shù)中作用于調(diào)諧，收音機(jī)中選擇電臺(tái)。馬可尼〔意大利〕在一百年前制造了調(diào)諧技術(shù)，提高了無(wú)線電接收的性能。如收音機(jī)f1、f2、f3?，F(xiàn)調(diào)整CLCLC1〔可變電容器〕使諧振頻率f f，即突出了f1的信號(hào)強(qiáng)度，抑制了f2、LC11溝通電的功率直流P=UI=I2R溝通220V40WI=0.36A，P≠UI，P=UICOSφ，φu，I差，含電感器、電容器的溝通電路，u、Iφ，COSφ稱為功率因數(shù)，COSφ≤1。此處COSφ=0.5，P為有功功率，電度表計(jì)量有功功率W=PT。L、C理論上不耗能，電度表計(jì)量不出。功率因數(shù)低有何害處。P=UICOSφ，當(dāng)P肯定，COSφ↓，I↑，線路損失⊿U=Ir也↑。0.18A，40W0.36A。為什么？COSφ=0.5。商家現(xiàn)場(chǎng)演示，在沒(méi)接節(jié)電器之前，電流表顯示兩盞日光燈的電0.25P=U50

I220V I IC 1I1

日光燈假設(shè)接的是電能表，電能表不行能轉(zhuǎn)慢。假設(shè)電流表接在日光燈⊿U=Ir，但有限。假設(shè)日光燈換成白I〔該電阻隱蔽看不見(jiàn)〕，當(dāng)插上“節(jié)電器”后暗藏的開(kāi)關(guān)斷開(kāi)這個(gè)電阻，電能表固然會(huì)轉(zhuǎn)慢。已經(jīng)是欺詐行為了。1、2703W小燈泡，小于電度表啟動(dòng)電流，不走。1949220V

電能表

隱蔽局部

白熾燈〔1〕不省電不省錢〔2〕不省電省錢？違法才可能，電能表做手腳。另類思維，買馬上淘汰的低價(jià)處理的能耗等級(jí)低的產(chǎn)品，省下的錢補(bǔ)貼電費(fèi)，或許合算〔3〕省電不省錢，省電產(chǎn)品售價(jià)高，省錢。所謂節(jié)電節(jié)能，即一樣輸入下輸出越大，或一樣輸出下輸入越小，效率高。三相溝通電380/220380/220三火線，一零線，火線間電壓叫線電壓，380V；火~零間電壓為相電壓，220V。零線接地，與大地等電位，不帶電，火線帶電。站在地上碰火線會(huì)觸電。工廠用三相電，大功率電器用三相。家用單相，一火線，一零線。不同樓層接不同相，總體也是三相，盡量安排均勻，但不行能做到對(duì)稱。零線〔干線〕中斷，引起相電壓〔原為220V〕失衡，有的上升，有的降低，造成事故，但不影響線電壓〔38042剪去了”，“2