第五章電氣消防基礎(chǔ)知識(shí)

1、第五章電氣消防基礎(chǔ)知識(shí) 第五章電氣消防基礎(chǔ)學(xué)問(wèn) 第一節(jié) 電工學(xué)基礎(chǔ) 第五章電氣消防基礎(chǔ)學(xué)問(wèn) 學(xué)問(wèn)目標(biāo)：電路是電工技術(shù)和電子技術(shù)的主要討論對(duì)象。本節(jié)的 主要內(nèi)容包括3個(gè)方面：直流電路、溝通電和常用電 工儀表。這些是電工學(xué)的基礎(chǔ)學(xué)問(wèn)，只有堅(jiān)固地把握它們，才能更好的學(xué)習(xí)理解后續(xù)各章節(jié)的內(nèi)容。 學(xué)習(xí)目標(biāo)： 1.了解電路的基本組成和各部分的作用。 2.理解電流、電位、電壓、電能、電功率、電動(dòng)勢(shì)、 電阻等基本物理量的含義和串并聯(lián)電路的基本模型3.把握歐姆定律，了解電流熱效應(yīng)的含義。 4.能嫻熟正確選擇和使用電工儀表。 第五章電氣消防基礎(chǔ)學(xué)問(wèn) 一、直流電路(一)電路和電流 1.電路 閉合路徑叫電路。電路所完

2、成的 電流所流過(guò)的 任務(wù)是多種多樣的，所以電路的形式，簡(jiǎn)單 程度各不相同，但電路一般是由電源、負(fù)載、 連接導(dǎo)線(xiàn)和掌握設(shè)備四個(gè)基本部分組成。抱負(fù)電路元件和電路模型 第五章電氣消防基礎(chǔ)學(xué)問(wèn) 2.電流 電荷有規(guī)章的定向運(yùn)動(dòng)稱(chēng)為電流。對(duì)于恒定電流來(lái)說(shuō)，若以 q 表示在時(shí)間 t 內(nèi)通過(guò)導(dǎo)體截面上的總電量，則電流強(qiáng)度i就可 用下式表示： i=q/t (5-1) 式中:i-電流強(qiáng)度，簡(jiǎn)稱(chēng)安，a; q-電量，c ; t- 時(shí)間，s 。 電流分溝通和直流兩大類(lèi)。凡方向不隨時(shí)間變化的電流稱(chēng)為直 流電流，而大小和方向都不隨時(shí)間變化的電流稱(chēng)為穩(wěn)恒電流。凡大小和方向都隨時(shí)間變化的電流稱(chēng)為溝通電流。 第五章電氣消防基礎(chǔ)學(xué)

3、問(wèn) (二)電壓、電位和電動(dòng)勢(shì) 1.電壓 電壓又稱(chēng)電位差，是衡量電場(chǎng)力做功大小的物理量， 用u表示，其大小為電場(chǎng)力將電荷從a點(diǎn)移動(dòng)到 b 點(diǎn)所做的功 wab 和電量 q 的比值： uab=wab/q ( 5-2 ) 電壓不但有大小而且有方向。電路中的任意兩點(diǎn)之間 的電壓方向可以通過(guò)設(shè)定參考方向，若計(jì)算為正值則 表明設(shè)定方向和實(shí)際方向全都，若為負(fù)值則表明設(shè)定 方向和實(shí)際方向相反。 第五章電氣消防基礎(chǔ)學(xué)問(wèn) 2.電位 電路中某點(diǎn)相對(duì)于參考點(diǎn)的電壓稱(chēng)為該點(diǎn)的電位， 用 v 表示，單位為伏特( v )。 例如，在電路中參考點(diǎn)電位為uo ,a點(diǎn)電位為ua, b 點(diǎn)電位 ub ,則a, b 兩點(diǎn)間的電位差，稱(chēng)

4、為 該兩點(diǎn)的電位差(電壓),即 uab= ( ua -uo )- ( ub -uo ) = u a - ub ( 5-3 )所以，電壓的大小和參考點(diǎn)的位置無(wú)關(guān)。 第五章電氣消防基礎(chǔ)學(xué)問(wèn) 3.電動(dòng)勢(shì) 電源的電動(dòng)勢(shì)指電源力移送單位正電荷從負(fù)極 到正極的過(guò)程中所做的功，用 e 表示，即 e=wab/q ( 5-4 ) 對(duì)任一個(gè)電源來(lái)說(shuō)，在外部不接負(fù)載時(shí)，電源 兩端電壓大小等于電源電動(dòng)勢(shì)的大小，但方 向相反。 電壓、電位、電動(dòng)勢(shì)三者之間的關(guān)系和聯(lián)系 第五章電氣消防基礎(chǔ)學(xué)問(wèn) (三)電能和電功率 1.電能 在電路中，電荷只是一種轉(zhuǎn)換和傳輸能量的媒介物，電荷本身 并不產(chǎn)生或消耗任何能量。通常所說(shuō)用電，就是指

5、取用電 荷所攜帶的能量。 在時(shí)間 t 內(nèi)，外電路取用的電能表示為： wl=ua= uit ( 5-5 ) 補(bǔ)充：電荷在內(nèi)電路中移動(dòng)時(shí)把一部分能量變成不能利用的熱 能，稱(chēng)為內(nèi)電路的能耗損失。 wo=ws+wl= ( e -u )it 式中：e電子電能， j 。 e-u 稱(chēng)為電源內(nèi)部電壓降，通常用 uo 表示。 通過(guò)換算，可得電路的電壓平衡方式式，即電動(dòng)勢(shì)等于外電路 上的總電壓降與電源內(nèi)部電壓降之和。 e=u+ uo 第五章電氣消防基礎(chǔ)學(xué)問(wèn) 2.電功率 在某段時(shí)間內(nèi)，電路中產(chǎn)生或損耗的電能與 該段時(shí)間的比稱(chēng)為電功率，用 p 表示： p=w/t ( 5-6 ) 式中： p- 電功率，單位 w 。 補(bǔ)

6、充：通過(guò)換算，可分別求得負(fù)載取用的電 功率、內(nèi)部損耗的功率，進(jìn)而求得功率平衡 方程式： p 電源 =p 負(fù)載+ p 損耗 第五章電氣消防基礎(chǔ)學(xué)問(wèn) (四)電阻和歐姆定律 1.電阻 電阻是反映導(dǎo)體對(duì)電流起阻礙作用大小的一 個(gè)物理量，單位是歐姆，簡(jiǎn)稱(chēng)歐，用字母 表示。導(dǎo)體的電阻是客觀存在的，即使沒(méi)有 加上電壓，導(dǎo)體仍舊有電阻。導(dǎo)體的電阻決 定于材料的性質(zhì)，幾何尺寸和導(dǎo)體的溫度等 因素。 當(dāng)導(dǎo)體兩端的電壓是 1v ,導(dǎo)體內(nèi)通過(guò)的電流 是 1a 時(shí)，這段導(dǎo)體的電阻就是1,即 1歐姆= 1伏特/1安培 第五章電氣消防基礎(chǔ)學(xué)問(wèn) 2.歐姆定律 (1)一段電路的歐姆定律 通過(guò)計(jì)算，一段勻稱(chēng)電路的歐姆定律可表示為

7、： uab=ir (5-7)詳細(xì)應(yīng)用時(shí)，假如電流的流向未給出或臨時(shí)無(wú)法 推斷時(shí)，可以先任意假定一個(gè)電流流向，倘使依據(jù)這個(gè)假定的流向算出的電流是負(fù)值，表明電流 時(shí)間的流向與假定的流向相反。 第五章電氣消防基礎(chǔ)學(xué)問(wèn) (2)全電路歐姆定律 全電路就是含電源的閉合直流電路。圖 5-2 表示一個(gè)簡(jiǎn)潔的全電路。 全電路歐姆定律表示：在一個(gè)閉合電路中，電流強(qiáng)度與電動(dòng)勢(shì)成正比，與整個(gè)電路的電阻成反比。 其數(shù)字表達(dá)式為： i=e/(r+r) (5-8) 第五章電氣消防基礎(chǔ)學(xué)問(wèn) (五)串并聯(lián)電路1.串聯(lián)電路 (1)導(dǎo)體元件依次首尾相連的方式。 (2)流過(guò)每個(gè)電阻的電流都相等。 (3)總電壓、電阻等于分電壓、電阻之

8、和。(4)各電阻分得的電壓、功率與其阻值成正比。 第五章電氣消防基礎(chǔ)學(xué)問(wèn) 2.并聯(lián)電路 (1)導(dǎo)體元件一端連在一起，另一端也連在一起。 (2)每一元件兩端的電壓都相等。 (3)總電阻的倒數(shù)等于各電阻倒數(shù)之和。 (4)各電阻分得的電流、功率與其阻值成反比。 第五章電氣消防基礎(chǔ)學(xué)問(wèn) (六) 電流的熱效應(yīng) 電流通過(guò)導(dǎo)體會(huì)產(chǎn)生熱，這種現(xiàn)象稱(chēng)為電流的 熱效應(yīng)。電流通過(guò)導(dǎo)體時(shí)，克服導(dǎo)體電阻的 阻礙作用而對(duì)電阻做了功，促使導(dǎo)體分子的 熱運(yùn)動(dòng)加劇，從而將電能變熱能，使導(dǎo)體的 溫度上升。 在某段時(shí)間里，電阻產(chǎn)生的熱量表示為： q=i2rt ( 5-9 ) 式中： q- 電阻產(chǎn)生的熱量，單位 j 。 此公式稱(chēng)為焦

9、耳-楞次定律。表述為：電流流 過(guò)導(dǎo)體產(chǎn)生的熱量，與電流的平方、導(dǎo)體的 電阻及通過(guò)時(shí)間成正比。 第五章電氣消防基礎(chǔ)學(xué)問(wèn) 二、溝通電 大小和方向隨時(shí)間做周期性變化的電動(dòng)勢(shì)、電壓 和電流分別 稱(chēng)為交變電動(dòng)勢(shì)、交變電壓、和交變電流，統(tǒng)稱(chēng)為溝通電。 溝通電又分為正弦交 流電和非正弦溝通電。會(huì)區(qū)分各不同的溝通電。 第五章電氣消防基礎(chǔ)學(xué)問(wèn) (一)溝通電的周期、頻率和角頻率 1.周期 正弦量變化一次所需的時(shí)間(秒)稱(chēng)為周期 t 2.頻率 溝通電每秒內(nèi)變化的次數(shù)稱(chēng)為頻率 f ,單位赫茲(hz),頻 率是周期的倒數(shù)，即： f=1/t 在我國(guó)和大多數(shù)國(guó)家都采納 50hz 作為電力標(biāo)準(zhǔn)頻率，習(xí)慣 上稱(chēng)為工頻。 3 .

10、角頻率 角頻率是指溝通電在1秒內(nèi)變化的電角度。若溝通電1秒內(nèi) 變化了 f 次，則可得角頻率與頻率的關(guān)系式為 =2 f=2 /t o 第五章電氣消防基礎(chǔ)學(xué)問(wèn) (二)瞬時(shí)值、最大值和有效值1.瞬時(shí)值 溝通電在某一時(shí)刻的大小稱(chēng)為溝通電的瞬時(shí)值。用小寫(xiě)字母 e , u,i 表示 2.最大值 最大的瞬時(shí)值(包括)正負(fù)，稱(chēng)為最大值，也稱(chēng)為幅值。它 表征溝通電的變化范圍。用 em , um,im 表示。 第五章電氣消防基礎(chǔ)學(xué)問(wèn) 3.有效值溝通電的有效值是依據(jù)它的熱效應(yīng)確定的。溝通電 i 通過(guò) 電阻 r 在一個(gè)周期內(nèi)所產(chǎn)生的熱量和直流電流第一通過(guò)同一電阻 r 在相同時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生的熱量相等，則這個(gè) 直流電流的數(shù)值

11、叫做溝通電流 i 的有效值。 i=im/ 2 =0.707 im u=um/ 2 =0.707 um e=em/ 2 =0.707 em 通常所說(shuō)溝通電的大小都是指他們的有效值；例如市電電 壓 220v、表的讀數(shù)、額定值等均指其有效值。 第五章電氣消防基礎(chǔ)學(xué)問(wèn) u/i (四)溝通電的三要素溝通電的交變狀況主要取決于三個(gè) 方面：交變的快慢由角頻率、 周期或者頻率來(lái)表示；交變的 幅度由幅值表示；交變的起點(diǎn) 由初相位來(lái)表示。最大值、角 頻率(或者頻率、周期)和初 相位稱(chēng)為正弦溝通電的三要素。 對(duì)于任何一個(gè)正弦溝通電，只 要知道這三要素，就可以寫(xiě)出 其表達(dá)式，畫(huà)出其波形圖，正 弦溝通電的狀況就能完全確定 下來(lái)。 im u0 i 2 t u i u m u u m sin( t u ) i