電工作業(yè)修改版電工基礎(chǔ)

1、電工作業(yè)修改版電工基礎(chǔ)前 言1-1 電路基礎(chǔ)知識一、電流和電路1.電荷與電流 失去電子或得到電子的微粒稱為正電荷或負(fù)電荷。帶有電荷的物體稱為帶電體。電荷的多少用電量表示。其單位為C（庫或庫侖） 電流是帶電微粒的定向移動。通常以正電荷移動的方向規(guī)定為電流的參考正方向。大小、方向均不隨時間變化的穩(wěn)恒直流電；大小、方向隨時間作周期性變化的電流稱為交流電流。1-1 電路基礎(chǔ)知識2.電流 單位時間內(nèi)通過導(dǎo)體橫截面的電荷量叫做電流，用I表示。如果在t秒鐘通過導(dǎo)體橫截面的電荷量是Q,那么：I Q t= 1秒鐘內(nèi)通過導(dǎo)體截面積的電量為1庫侖時，則導(dǎo)體內(nèi)的電流為1安培。電流的國際單位制是安培【A】，較小的單位還

2、有毫安【mA】和微安【A】等，它們之間的換算關(guān)系為：1A=103mA=106A=10-3kA 電路可以實現(xiàn)電能的傳輸、分配和轉(zhuǎn)換。電力系統(tǒng)中：電子技術(shù)中： 電路可以實現(xiàn)電信號的傳遞、存儲和處理。電路的功能負(fù)載：1-1 電路基礎(chǔ)知識 電路就是電流所經(jīng)過的路徑，電路為一閉合回路。電路由電源、控制電器和保護電器、導(dǎo)線和負(fù)載組成。電源：即電能的源泉，是推動電路中電流流動的原動力。電源是指電路中供給電能的設(shè)備，它的作用是將非電形式的能量轉(zhuǎn)換為電能。如電池將化學(xué)能轉(zhuǎn)換為電能，發(fā)電機將機械能轉(zhuǎn)換為電能等。如發(fā)電機、蓄電池等。負(fù)載是指用電設(shè)備，即電路中消耗電能的設(shè)備，它的作用是將電能轉(zhuǎn)換為其他形式的能量。如電

3、燈將電能轉(zhuǎn)換為光能，電爐將電能轉(zhuǎn)換為熱能，電動機將電能轉(zhuǎn)換為機械能等?？刂坪捅Ｗo電器： 控制和保護電器部件，如開關(guān)設(shè)備、測量設(shè)備以及各種繼電保護設(shè)備等。3.電路導(dǎo)線：電源和負(fù)載之間不可缺少的連接部分。電路模型和電路元件電源負(fù)載實體電路中間環(huán)節(jié) 與實體電路相對應(yīng)、由理想元件構(gòu)成的電路圖，稱為實體電路的電路模型。電路模型負(fù)載電源開關(guān)連接導(dǎo)線SRL+ UIUS+_R01-1 電路基礎(chǔ)知識電氣設(shè)備的額定值電氣設(shè)備長期、安全工作條件下的最高限值稱為額定值。 電氣設(shè)備的額定值是根據(jù)設(shè)計、材料及制造工藝等因素，由制造廠家給出的技術(shù)數(shù)據(jù)。電路的三種工作狀態(tài)IUS(RSRL)（1）通路 U=USIRS RLS

4、USRS（2）開路U=USI0S USRSRLU=0IUS/RS（3）短路RLS USRS1-1 電路基礎(chǔ)知識過負(fù)荷一般情況不允許斷路輕負(fù)荷短路通路電路的狀態(tài)滿負(fù)荷電路的幾種狀態(tài)1-1 電路基礎(chǔ)知識1、通路就是電源與負(fù)載接成的回路，這時電路中有電流通過。 電源與負(fù)載構(gòu)成閉合回路，電源處于有載工作狀態(tài)，電路中有電流流過。A、滿負(fù)荷B、輕負(fù)荷C、過負(fù)荷（一般情況不允許）2、短路短路就是電源未經(jīng)負(fù)載而直接由導(dǎo)線構(gòu)成通路。 當(dāng)電路中如圖所示的兩點間用導(dǎo)線相連時，稱電阻R被短路。這兩點間的導(dǎo)線稱為短路線，短路線中的電流叫短路電流。注:短路可分為有用短路和故障短路，故障短路往往會造成電路中電流過大，使電路

5、無法正常工作，嚴(yán)重的會產(chǎn)生事故。1-1 電路基礎(chǔ)知識3、斷路斷路就是電源與負(fù)載未接成閉合回路，這時電路中沒有電流通過。 開關(guān)S斷開或電路中某處斷開，切斷的電路中沒有電流流過，此時的電路稱為開路。開路又叫斷路，斷開的兩點間的電壓稱為開路電壓。注：開路也分為正常開路和故障開路。如不需要電路工作時，把電源開關(guān)打開為正常開路；而燈絲燒斷，導(dǎo)線斷裂產(chǎn)生的開路為故障開路，它使電路不能正常工作。1-1 電路基礎(chǔ)知識1-1 電路基礎(chǔ)知識二、電場、電場強度1.電場 電場存在于帶電體周圍，能對位于該電場中的電荷產(chǎn)生作用力電場力。電場力的大小與電場的強弱有關(guān)，這又與帶電體所帶的電荷量多少有關(guān)。1-1 電路基礎(chǔ)知識

6、2.電場強度 衡量電場強弱的一個物理量，既有大小又有方。電場中任意一點的電場強度，在數(shù)值等于放在該點的單位正電荷所受電場力的大小，其方向是正電荷受力的方向，即： E = F/Q E電場強度，F(xiàn)/C（牛頓/庫侖) F-電荷所受的電場力，N（牛頓） Q正電荷的電量，C（庫侖）1-1 電路基礎(chǔ)知識三、電位、電壓、電動勢1.電位 在電場力作用下，單位正電荷由電場中某一點移到參考點（電位為零）所做的功叫做該點的電位。 Va = +5V a 點電位：ab15Aab15A例例 電位實際上就是電路中某點到參考點的電壓，電壓常用雙下標(biāo)，而電位則用單下標(biāo)，電位的單位也是伏特V。 電位具有相對性，規(guī)定參考點的電位為

7、零電位。因此，相對于參考點較高的電位呈正電位，較參考點低的電位呈負(fù)電位。Vb = - 5V b點電位： 電位12V例求開關(guān)S打開和閉合時a點的電位值。12V6K4K20K12VS 解畫出S打開時的等效電路：baSbadc6K4Kc20K12V 顯然，開關(guān)S打開時相當(dāng)于一個閉合的全電路，a點電位為：S閉合時的等效電路：6K4K20K12V12VbacS閉合時，a點電位只與右回路有關(guān)，其值為：dd電位的計算例電路如下圖所示，分別以A、B為參考點計算C和D點的電位及UCD。10 V2 +5 V+3 BCDIA 解以A點為參考電位時I =10 + 53 + 2= 3 AVC = 3 3 = 9 VVD

8、= 3 2= 6 VUCD = VC VD = 15 V以B點為參考電位時VD = 5 VVC = 10 VUCD = VC VD= 15 V* 電路中某一點的電位等于該點到參考點的電壓；*電路中各點的電位隨參考點選的不同而改變，但是任意兩點間的電壓不變。直流情況下2.電壓 電場力把單位正電荷從電場中的一點移到另一點所做的功。其表達(dá)式為：注意：變量用小寫字母表示，恒量用大寫字母表示。 電壓的國際單位制是伏特【 V 】 ，常用的單位還有毫伏【 mV 】和千伏【KV】等，換算關(guān)系為：1V=103mV=103KV 電工技術(shù)基礎(chǔ)問題分析中，通常規(guī)定電壓的參考正方向由高電位指向低電位，因此電壓又稱作電壓

9、降。 從工程應(yīng)用的角度來講，電路中電壓是產(chǎn)生電流的根本原因。數(shù)值上，電壓等于電路中兩點電位的差值。即：電流、電壓的參考方向 對電路進行分析計算時應(yīng)注意：列寫電路方程式之前，首先要在電路中標(biāo)出電流、電壓的參考方向。電路圖上電流、電壓參考方向的標(biāo)定，原則上任意假定，但一經(jīng)選定，在整個分析計算過程中，這些參考方向就不允許再變更。aI電源元件Ub非關(guān)聯(lián)參考方向aI負(fù)載元件Ub關(guān)聯(lián)參考方向 實際電源上的電壓、電流方向總是非關(guān)聯(lián)的，實際負(fù)載上的電壓、電流方向是關(guān)聯(lián)的。因此，假定某元件是電源時，應(yīng)選取非關(guān)聯(lián)參考方向，假定某元件是負(fù)載應(yīng)選取關(guān)聯(lián)參考方向。 電路中電位的概念及計算 電壓是兩點的電位差,電壓值確定

10、 某點的電位在計算中與零電位點的選擇有關(guān)，沒有 確切值，只是一個相對值。 電位在運用時要選定一參考點,參考點選定后, 不能改動.所選參考點的電位值設(shè)為0 實際應(yīng)用中,一般選大地、機殼為參考零電位點.注意：電位和電壓的區(qū)別電位值是相對的，參考點選得不同，電路中其它各點的電位也將隨之改變；電路中兩點間的電壓值是絕對的，不會因參考點的不同而改變。 在電路圖上預(yù)先標(biāo)出電壓、電流的參考方向，目的是為解題時列寫方程式提供依據(jù)。因為，只有參考方向標(biāo)定的情況下，方程式各電量前的正、負(fù)號才有意義。I 為什么要在電路圖中預(yù)先標(biāo)出參考方向？例如 +USR0RI 設(shè)參考方向下US=100V，I=5A，則說明電源電壓的

11、實際方向與參考方向一致；電流為負(fù)值說明其實際方向與圖中所標(biāo)示的參考方向相反。 參考方向一經(jīng)設(shè)定，在分析和計算過程中不得隨意改動。方程式各量前面的正、負(fù)號均應(yīng)依據(jù)參考方向?qū)懗?，而電量的真實方向是以計算結(jié)果和參考方向二者共同確定的。思考 回答1.在電路分析中，引入?yún)⒖挤较虻哪康氖鞘裁矗?.應(yīng)用參考方向時，你能說明“正、負(fù)”、“加、減”及“相同、相反”這幾對詞的不同之處嗎？ 電路分析中引入?yún)⒖挤较虻哪康氖牵簽榉治龊陀嬎汶娐诽峁┓奖愫鸵罁?jù)。 應(yīng)用參考方向時，“正、負(fù)”是指在參考方向下，電壓、電流數(shù)值前面的正負(fù)號，如某電流為“5A”，說明其實際方向與參考方向相反，某電壓為“100V”，說明該電壓實際方向

12、與參考方向一致；“加、減”指參考方向下電路方程式中各量前面的加、減號；“相同”是指電壓、電流為關(guān)聯(lián)參考方向，“相反”指的是電壓、電流參考方向非關(guān)聯(lián)。 檢驗學(xué)習(xí)結(jié)果下圖電路中若選定C為參考點，當(dāng)開關(guān)斷開和閉合時，判斷各點的電位值。求下圖電路中開關(guān)S閉合和斷開時B點的電位。試述電壓和電位的異同，若電路中兩點電位都很高，則這兩點間電壓是否也很高？+A24V-BCDS+12VA26K4V-12VBS4K2K1-1 電路基礎(chǔ)知識 要使電流持續(xù)不斷沿電路流動，就需要一個電源，把正電荷從低電位移向高電位，這種使電路兩端產(chǎn)生并維持一定電壓差的能力叫做電動勢。 在電源內(nèi)部，非電場力將單位正電荷從電源的低電位端（

13、負(fù)極）移到高電位端（正極）所做的功，稱為電源的電動勢，用符號E表示，電動勢的單位也是伏特V 。 外力將單位正電荷從電源負(fù)極經(jīng)電源內(nèi)部移到正極所做的功。E為電源電動勢，單位為伏特。 A外為外力所做的功，單位為焦耳。Q為外力分離電荷電量，單位庫侖。 E=A外/Q1-1 電路基礎(chǔ)知識電源的電動勢電動勢電源、非靜電力+水池泵1-1 電路基礎(chǔ)知識電動勢和電壓 電動勢和電壓的單位相同，但二者概念有區(qū)別： 首先，物理意義不同。電壓是衡量電場力作功大小的物理量，而電動勢則表示非電場力作功本領(lǐng)的物理量。 其次，兩者的方向不同，電壓是由高電位指向低電位，是電位降低的方向。而電動勢相反。 再次，存在的方式不同。電壓

14、既存在電源內(nèi)部也存在電源的外部，電動勢僅存在于電源的內(nèi)部 。1-1 電路基礎(chǔ)知識四、導(dǎo)體、絕緣體、半導(dǎo)體和導(dǎo)體電阻原子核 原子核中有質(zhì)子和中子，其中質(zhì)子帶正電，中子不帶電。 繞原子核高速旋轉(zhuǎn)的電子帶負(fù)電。自然界物質(zhì)的電結(jié)構(gòu)：電子正電荷負(fù)電荷=原子結(jié)構(gòu)中：原子核 導(dǎo)體的外層電子數(shù)很少且距離原子核較遠(yuǎn)，因此受原子核的束縛力很弱，極易掙脫原子核的束縛游離到空間成為自由電子，即導(dǎo)體的特點就是內(nèi)部具有大量的自由電子。原子核 半導(dǎo)體的外層電子數(shù)一般為4個，其導(dǎo)電性界于導(dǎo)體和絕緣體之間。原子核 絕緣體外層電子數(shù)通常為8個，且距離原子核較近，因此受到原子核很強的束縛力而無法掙脫，我們把外層電子數(shù)為8個稱為穩(wěn)定

15、結(jié)構(gòu)，這種結(jié)構(gòu)中不存在自由電子，因此不導(dǎo)電。1-1 電路基礎(chǔ)知識1-1 電路基礎(chǔ)知識1-1 電路基礎(chǔ)知識 當(dāng)外界電場的作用力超過原子核對外層電子的束縛力時，絕緣體的外層電子同樣也會掙脫原子核的束縛成為自由電子，這種現(xiàn)象我們稱為“絕緣擊穿”。絕緣體一旦被擊穿，就會永久喪失其絕緣性能而成為導(dǎo)體。1、絕緣體是否在任何條件下都不導(dǎo)電？2、半導(dǎo)體有什么特殊性？ 半導(dǎo)體的導(dǎo)電性雖然介于導(dǎo)體和絕緣體之間，但半導(dǎo)體在外界條件發(fā)生變化時，其導(dǎo)電能力將大大增強；若在純凈的半導(dǎo)體中摻入某些微量雜質(zhì)后，其導(dǎo)電能力甚至?xí)黾由先f乃至幾十萬倍，半導(dǎo)體的上述特殊性，使它在電子技術(shù)中得到了極其廣泛地應(yīng)用。1-1 電路基礎(chǔ)知識

16、（四）電阻(1)電阻的定義及特性 電阻(電子的運動必然要和導(dǎo)體中的分子或原子發(fā)生碰撞，使電子在導(dǎo)體中的運動受到一定的阻力，導(dǎo)體對電子的阻礙作用，稱為電阻。)，電阻用R表示，單位是歐姆，符號“”。 1K=103、 1M=103k電阻元件圖符號R1-1 電路基礎(chǔ)知識1-1 電路基礎(chǔ)知識電阻(2) 導(dǎo)體電阻的大小決定于導(dǎo)體的長度，截面積和自身材料。同一溫度下，公式表示為： R=L/S為電阻系數(shù)，單位為mm2/m；L為導(dǎo)體長度，單位為米（m）；S為導(dǎo)體撗截面積。單位為平方毫米（mm2） 電阻率一般會隨溫度升高而增大?？点~、錳銅電阻率隨溫度變化較小,常用作標(biāo)準(zhǔn)電阻絕緣體與導(dǎo)體電阻 。常見的電阻圖片滑線電

17、阻磁盤電位器琺瑯電阻電阻箱常見的電阻圖片色環(huán)電阻歐姆定律U=IRR=U/II=U/RR=U/I不變不變00I=U/R1-1 電路基礎(chǔ)知識（五）歐姆定律1-1 電路基礎(chǔ)知識六、電功、電功率與熱效應(yīng)1.電功 將電能轉(zhuǎn)換成其他形式的能時，電流要做功，電流所做的功叫電功。由I = Q / t 及 U = A / Q 得：A = U Q = I U t A = I2Rt = U2 / R t電功的單位是焦耳（J）。1-1 電路基礎(chǔ)知識2.電功率 單位時間內(nèi)電流所做的功叫電功率。 P = A/t P = I U = I 2R = U2/R 電功率的單位是瓦特（W） 1 kw= 103w = 106mw P

18、1= E I （電源的電功率） P2 = U I （負(fù)載功率）1-1 電路基礎(chǔ)知識3.電流的熱效應(yīng) Q = I 2 R t 焦耳（J） 這個關(guān)系式又叫愣次焦耳定律，熱量Q 的單位是J。為了避免設(shè)備過度發(fā)熱，根據(jù)絕緣材料的允許溫度，對于各種導(dǎo)線規(guī)定了不同截面下的最大允許電流值，又稱安全電流。 1-1 電路基礎(chǔ)知識RUIR2R1UII1I2R1R2IUU1U2電阻的串聯(lián)電阻的并聯(lián)等效電路串聯(lián)各電阻中通過的電流相同。并聯(lián)各電阻兩端的電壓相同。如果兩個串聯(lián)電阻有：R1R2，則RR1如果兩個并聯(lián)電阻有：R1R2，則RR21、電阻的串聯(lián)與并聯(lián)電阻的混聯(lián)計算舉例解： Rab=R1+ R6+(R2/R3)+(R4/R5)R1R2R3R4R5R6ab由a、b端向里看， R2和R3，R4和R5均連接在相同的兩點之間，因此是并聯(lián)關(guān)系，把這