电路及基本物理量(完整资料).doc

P3 第一章电工基础知识本章介绍电工理论基本知识，这些知识是学习电气专业知识所必需的基础。

主要内容包括：直流电路及基本物理量,磁场及电磁感应、正弦交流电路、三相正弦交流电路。

第一节直流电路及基本物理量一、直流电路电路是由电气设备和电器元件按一定方式组成的，它为电流的流通提供了路径。

根据电路中电流的性质不同，电路可分为直流电路和交流电路。

电路中，电流的大小及方向都不随时间变化的电路，称为直流电路；电流的大小及方向随时间变化的电路,称为交流电路。

电路的种类很多，不论结构简单还是复杂,电路都包含以下三个基本组成部分。

1. 电源电路中，供给电路能源的装置称为电源，如蓄电池、发电机等.电源可以将非电能转换成电能。

2。

负载电路中,使用电能的设备或元器件称为负载,也叫负荷，如电灯泡、电炉等。

负载可以将电能转换为光能、热能等其他形式的能量。

3。

中间环节电路中连接电源和负载的部分称为中间环节,最简单的中间环节是开关和导线。

导线也叫电线，是电源与负载之间的连接线,它把电流由电源引出来，通过负载再送回电源，构成电流的完整回路.图1—1就是一个简单电路的示意图。

电路由外电路和内电路两部分组成。

外电路：图1－1中，由电源引出端1经导线、负载、仪表等环节,至返回端2的电路叫外电路。

内电路：电源本身电流的通路为内电路。

在图1－1中，指电源引出端1和2间,由发电机组成的电路。

电流在外电路被认为是从电源的正极流向负极，而在电源内部则相反,是由电源负极流向正极.在电源和外电路形成闭合回路后，电流才能产生。

如果电路断开,如图12所示,导线1点和2点间断开了，电流就不能流通了，此时称电路为断路或开路状态。

二、电流金属导体内的自由电子或电解液内的正负离子，通常都处在不规则的运动状态，因此在任一瞬间通过导体任一截面的电量能相互抵消，即导体内没有电流流过。

当导体内的自由电子受到电场力的作用后，电子就以一定方向移动。

在这种情况下，导体的任何截面（在任一瞬间），将有一定的电量通过,也就是说导体内有电流流动。

(完整word 版)电工基础知识一 。

电工基础知识1. 直流电路电路电路的定义: 就是电流通过的途径电路的组成: 电路由电源、负载、导线、开关组成 内电路: 负载、导线、开关 外电路: 电源内部的一段电路 负载： 所有电器电源: 能将其它形式的能量转换成电能的设备基本物理量1。

2。

1 电流1.2。

1。

1 电流的形成： 导体中的自由电子在电场力的作用下作有规则的定向运动就形成电流.1.2。

1。

2 电流具备的条件： 一是有电位差,二是电路一定要闭合。

1。

2.1.3 电流强度： 电流的大小用电流强度来表示,基数值等于单位时间内通过导体截面的电荷量,计算公式为tQI =其中Q 为电荷量（库仑); t 为时间（秒/s)； I 为电流强度1.2.1.4 电流强度的单位是 “安",用字母 “A”表示.常用单位有： 千安(KA ）、安(A)、毫安(mA ） 、微安（uA ） 1KA = 103A 1A = 103mA 1mA = 103uA1.2.1.5 直流电流(恒定电流）的大小和方向不随时间的变化而变化，用大写字母 “I”表示，简称直流电。

1.2.2 电压1。

2.2。

1 电压的形成： 物体带电后具有一定的电位,在电路中任意两点之间的电位差,称为该两点的电压.1.2。

2。

2 电压的方向： 一是高电位指向低电位; 二是电位随参考点不同而改变.1.2.2.3 电压的单位是 “伏特”,用字母 “U ”表示。

常用单位有： 千伏(KV) 、伏（V ）、毫伏(mV) 、微伏（uV ）1KV = 103V 1V = 103 mV 1mV = 103 uV1.2。

3 电动势1。

2。

3。

1 电动势的定义： 一个电源能够使电流持续不断沿电路流动，就是因为它能使电路两端维持一定的电位差。

这种电路两端产生和维持电位差的能力就叫电源电动势。

1。

2.3。

2 电动势的单位是 “伏”，用字母 “E”表示。

计算公式为 QA E =（该公式表明电源将其它形式的能转化成电能的能力）其中A 为外力所作的功，Q 为电荷量,E 为电动势。

量纲:
A
C Sec
；单位：mA,
μA,
kA
电流的参考方向 —— 任意规定的方向
电流的方向有实际方向和参考方向之分，其中实 际方向为正电荷运动的方向(或负电荷运动的相反 方向)，参考方向可以任意假定。当参考方向与实 际方向相同时，数值为正；当参考方向与实际方 向相反时，数值为负
标注电流参考方向的方法
例4：分别求出图A中S闭合和断开
时的Vb
解：S闭合时， Vb 0
+10V 1kΩ b 2kΩ -5V
a I1
S I2 c
S断开时， I1 I2
d
(A)
按回路abcda，有
(1 2)I1 10 5
I1

15 3

5mA
Vb 10 1 I1 5V 5 2I2
§1.1-1.2 电路的作用和组成以及基本物理量
一、电路的作用和组成
电路的定义 由某些电气元器件为完成一定功能、按一定方式组合 而成的电流通路。连续电流的通路必须是闭合的。
I
+
电 池
灯 泡
E RU _
电源
负载
二、电路的作用和组成
作用1：实现电能的输送和转换 电源(电压源、电流源) ——提供电能的设备 负载 ——消耗或吸收电能的设备
“参考点” ——“接地点”，即认为该点的电位为零。
“参考点” ——零电位点或零点。
在计算电位时必须首先选定参考点。
参考点在电路中用符号“”表示。
例1： Uab 10 6 60V
UU
ca da

4 20 80V 6 5 30V
Ucb 140V
Udb 90V

电 流 表 的 刻 度 盘
根据量程确定每个大格和每个小格(分度值)所表示 的电流值 乙 图 量程 0-3 A 0.2 安 0.02 安 1 安 每个大格 分度值 0.1 安
甲 图 量程 0-0.6 A 每个大格 分度值
• 那么电流表使用时应注意什么呢？
调 在使 零 零用 刻前 线检 处查 指 针 是 否 指
电压、电位与电动势
电路的基本物理量
------电能与电功率
在许多电气设备中，所需要的并不是电流本身，而 是伴随着电流电压的电场能量因为电能可以转化为 热、机械能、光能、化学能等。
电 能 有 什 么 用 途 ？
电能→机械能
电能→机械能
电能→机械能
电能→热能
电能→机械能
下列各图中，电能分别转化为什么形式的能？
生产化肥0.7kg
灌溉农田330m2
采煤105kg
炼钢1.6kg
机织棉布11m
2、电功率
电工技术中，单位时间内电流所作的功称为电功率。 电功率用“P ”表示： W UIt
P
t

t
UI
国际单位制：U 【V】，I【A】，电功率P用瓦特【W】 电功率反映了电路元器件能量转换的本领。如100W的电灯 表明在1秒钟内该灯可将100J的电能转换成光能和热能；电机 1000W表明它在一秒钟内可将1000J的电能转换成机械能。 用电器额定工作时的电压叫额定电压，额定电压下的电功 率称为额定功率；额定功率通常标示在电器设备的铭牌数据 上，作为用电器正常工作条件下的最高限值。 通常情况下，用电器的实际功率并不等于额定电功率。当 实际功率小于额定功率时，用电器实际功率达不到额定值， 当实际功率大于额定功率时，用电器易损坏。
B、测量通过电流大小的仪表

C、测量电流做功多少的仪表 D、测量电能转化为多少其他 形式能的仪表
电能的转换是在电流作功的过程中进行的。因此，电 流作功所消耗电能的多少可以用电功来量度。电功：
W UIt
式中单位：U【V】；I【A】；t【s】时，电功W为焦耳【J】
日常生产和生活中，电能（或电功）也常用
度作为量纲：1度=1KW•h=1KV•A•h =3.6×106 J
1000W的电炉加热1小时； 1度电的概念 100W的电灯照明10小时；
电路的基本物理量
电路基本物理量： 电流、 电压、 电位、 电动势、 电能和电功率
一、电荷及特性
同种电荷相排斥 异种电荷相吸引
电路的基本物理量
------电流
一、电流的形成
电流概念
带电粒子或电荷在电场力作用下的定 向运动形成电流。
二、电流大小
1.电流的大小
电荷的有规则的定向运动就形成了电流。人们习惯规 定以正电荷运动的方向作为电流的实际方向。(电流动 画)
在许多电气设备中，所需要的并不是电流本身，而 是伴随着电流电压的电场能量因为电能可以转化为 热、机械能、光能、化学能等。
电
能
有
什
么 用
电能→机械能
途
？
电能→机械能
电能→机械能
电能→热能
电能→机械能
下列各图中，电能分别转化为什么形式的能？
电能→ 机械能
电能→ 热能
电能→光能、声能 电能→ 化学能 电能→机械能
量。在指定的电压参考方向下，电压值的正和负
就可以反映出电压的实际方向。
三、电压的测量
电路的基本物理量
------电动势
（1）定义：在电源内部，非静电力所做的功W与被移送的电荷q 的比值叫电源的电动势。

初中电学公式归纳与简析初中物理电学公式繁多，且各种物理规律在串并联两种电路中有时完全不同，使得学生极易将各种公式混淆，为了使学生对整个电学公式有一个完整的了解，形成一个完整清晰的知识网络，现将初中串、并联中的物理规律以及电学公式以两个表格的形式归纳总结如下：二、电学中各物理量求解公式表（二）1、对于电功、电功率、电热三个物理量，它们无论是在串联电路还是并联电路中，都是总量等于各部分之和。

同学们在解答这类题时应灵活选取公式进行计算。

如以计算电路中的总功率为例，既可以根据P=P1+P2,也可以跟据P=UI进行计算，其它几个物理量的求解也与之类似。

2、用欧姆定律Ｉ= UR求电路中的电流，此公式是由实验得出，是电学中最基本的公式，但此公式只适合于纯电阻电路(所谓纯电阻电路即电路中电能全部转化为热能的电路)。

3、电功率求解公式P = Wt与P=UI这两个公式为电学中计算电功率时普遍适用最基本的两个公式，第一个为电功率的定义式，也常常作为用电能表和钟表测记家用电器电功率的公式。

第二个公式是实验室用伏安法小灯泡功率的原理，也是计算用电器电功率的最基本公式。

4、虽然表中公式繁多，但电学基本公式只有4个，即：Ｉ= UR、P =Wt、P = UI、Q = I2Rt 。

其他公式都是导出公式，同学们可以在掌握这4个公式的基础上进行推导练习，很快就会熟悉并掌握。

5、应熟练掌握的几个比较重要的导出公式。

具体公式：在表中分别是如下八个公式：I = PU、U = IR 、R = UI、R =U2P、P =U2R、P = I2R 、W = Pt 、Q = I2Rt这八个公式在电学解题中使用的频率也较高，要求学生能熟练掌握。

初中物理电学详细知识点一电荷电荷也叫电，是物质的一种属性。

1．①电荷只有正、负两种。

与丝绸摩擦过的玻璃棒所带电荷相同的电荷叫正电荷；而与毛皮摩擦过的橡胶棒所带电荷相同的电荷叫负电荷。

②同种电荷互相排斥，异种电荷互相吸引。

冒一次险!整个生命就是一场冒险。走得最远的人，常是愿意 去做，并愿意去冒险的人。“稳妥”之船，从未能从岸边走远。-戴尔．卡耐基。
梦 境
3、人生就像一杯没有加糖的咖啡，喝起来是苦涩的，回味起来却有 久久不会退去的余香。
电路的基本物理量4、守业的最好办法就是不断的发展。 5、当爱不能完美，我宁愿选择无悔，不管来生多么美丽，我不愿失 去今生对你的记忆，我不求天长地久的美景，我只要生生世世的轮 回里有你。
46、我们若已接受最坏的，就再没有什么损失。——卡耐基 47、书到用时方恨少、事非经过不知难。——陆游 48、书籍把我们引入最美好的社会，使我们认识各个时代的伟大智者。——史美尔斯 49、熟读唐诗三百首，不会作诗也会吟。——孙洙 50、谁和我一样用功，谁就会和我一样成功。——莫扎特

教案电路中的基本物理量教学目的：知识目标：（1）熟悉基本电路的组成和作用（2）理解电压、电流、电动势的概念（3）掌握电压、电流方向的判别（4）理解电阻的定义和作用技能目标：熟识万用表测量电压、电流、电位的方法教学重点、难点：教学重点：电压、电流、电位、电动势、电阻概念的理解教学难点：（1）电压、电流方向的判别（2）电动势概念的理解课型：讲练结合教学分析：本次课先由一个手电筒电路引入电路的组成和作用，通过对电流、电压、电动势的实际测试，根据测试的结果来体验分析电流、电压、电位、电动势的存在和方向。

再辅以理论讲解来阐明电流、电压、电动势的概念及电流、电压参考方向的应用和电流、电压实际方向的判别。

复习、提问：（1）手电筒电路是怎么工作的？（2）你认为电压、电流有方向吗？什么情况下有方向呢？教学过程：一、电路的组成和作用导入：（先在黑板上画一手电筒电路的示意图如1（a））（c）图1 手电筒电路手电筒大家都很熟悉，由电池、开关、灯泡、导线四部分组成。

电池给灯泡供电，但只有在开关闭合的前提下，才会发亮。

所以电池相当于电源，灯泡是供电的对象，称为负载，开关决定着灯亮与灭，所以开关便是控制元件，导线连接整个电路，使其为一闭合回路。

电源、负载、控制元件、回路为组成电路的四要素。

所以手电筒电路的电路模型如图1（c）。

1、电路组成的四要素：（1）电源（2）负载（3）控制元件（4）回路2、电路的作用：（1）能量的传输和转换。

如手电筒电路，灯泡发光，电池能转换为光能和热能。

（2）信号的传递和处理。

如扩音机电路，如图（b），放大器用来放大电信号，而后传递到扬声器，把电信号还原为语言或音乐，实现“声-电-声”的放大、传输和转换作用。

前面我们了解了电路的组成和作用，然而描述一个电路的特性光以上这些是不够的，还需要一些其他的物理量来描述电路的特征。

电流、电压、电动势便是描述电路特征的最基本的物理量。

下面先通过实际测试来体验一下这些物理量的存在及他们的方向。

3 3 -6
2 . 电流的参考方向 电流的实际方向： 正电荷运动的方向或负电 荷运动的反方向(客观存在） 电流的参考方向： 任意假定
实际方向（2A）
实际方向（2A）
参考方向
参考方向
（参考方向与实际方向相同） （参考方向与实际方向相反）
i 0 ( i 2A)
i 0 ( i 2A)
P UI 2 (1) 2W 是发出功率。
(b)、 元件电流和电压的参考方向为非关联 P UI (3) 2 6W 是吸收功率。
2. 电能： W

t
t0
p dt
（焦耳J）
1kWh（1千瓦小时称为1度）=3.6 MJ
二、电压、电位及电压的参考方向 1. 电位（物理中的电势）
电场力把单位正电荷从一点移到参考点所做的功。 （电路中电位参考点：接地点，Vo= 0） 单位： V（伏特）、kV（千伏）、mV(毫伏）
方向：无
2. 电压
电场力把单位正电荷从一点移到另一点所做的功。 dA uab u V V ab a b dq 单位：同电位 方向： 实际方向（高电位 低电位） 参考方向（任选）
第二节
电路中的基本物理量
一、电流及电流的参考方向
1. 电流： 带电粒子或电荷在电场力作用下的定向运动 形成电流。
dq i dt
（单位时间内通过某一截面的电荷量）
电流的单位： A（安培）、kA（千安）、mA(毫安）、 μA（微安）
1 kA 10 A , 1 mA 10 A , 1A 10 A
+
U
–
I R或 U
I
+
R U
–
I R 或U
I

结论2：电位随参考点的不同而不同，是一个相对参考点的值 结论3：两点间的电压不随参考点的变化而变，是一个绝对的值
注意：某点电位为正，说明该点电位比参考点电位高
某点电位为负，说明该点电位比参考点电位低
9、电动势：在电源内部，依靠电源力（非静电力），把单位正电荷从电源 负极搬运到正极所做得功。 表示符：用“E”表示 电动势单位：伏特 V
(d)非关联 p u i (3) (2) 6W＜0发出功率
(e)非关联 p u i 3 (2) 6W＞0消耗功率
四、电能及其计量
若p为电路吸收的功率，则电路在dt时间内消耗的电能为
dw pdt uidt
若通电时间△t=t-t0，则时间△t内电路消耗的总电能为
电压源
i
L
电感
+ u －
iC
电容
+ u －
以上均为二端元件
电流源
us
+
－
Us +－
is
3、（理想）电路模型： 由理想电路元件组成的电路 如：手电筒电路模型
US: 电源 R: 负载 S: 中间环节
本书中的所有电路均为理想电路模型 复习思考题：P 3
§1.2 电路的基本物理量
电路的分析，就是求解电路中的物理量 基本物理量：电流、电压和电功率
8、电位：电路中的某点相对于参考点的电压
用“VX”表示， x 电位单位：伏特 V
参考点：电位为零点，也称接地点，符号：“ ”
左图所示：O点为参考点 a点电位Va=Uao b点电位Vb=Ubo a、b间电压Uab=Uao-Ubo=Va-Vb 结论1：两点间电压=两点间电位差
左图所示：b点为参考点 a点电位Va=Uab b点电位Vb=0 a、b间电压Uab=Va=Va-Vb

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Q为电荷量，单位库仑（C），t为时间，单位秒（s）。

电流的方向就是正电荷定向流动的方向。

2、电位、电压、电动势、电功电位：静电力将单位正电荷从某点移到参考点所做的功与电荷量的比值。

常用字母V表示，单位是伏特（V）。

计算某点的电位，可以从该点出发，通过一定路径绕行到零电位点，该点的电位就等于此路径的电压、电动势的代数和。

电功：电能转化成多种其他形式能的过程也可以说是电流做功的过程。

公式为国际单位：焦耳(J) 常用单位：千瓦时（kW·h）关系：1度=电压：静电力将单位正电荷从电场中的某一点移到另一点所做的功与电荷量的比值。

常用字母U表示，单位是伏特（V）。

电压的实际方向是从高电位指向低电位。

用Uab表示，公式：，Wab为电场力做的功，Q为电荷量。

直流电压用U表示，交流电压的瞬时值用u或u（t）表示。

电动势：非静电力单位正电荷从负极经电源内部移到正极所做的功与电荷量的比值，用来反映电源把其他形式的能转换成电能的本领的物理量。

电动势使电源两端产生电压。

在电路中，电动势常用E表示。

单位是伏（V）。

公式是：电动势的实际方向规定为由低电位端指向高电位端。

对于给定的电源来说，不管外电阻是多少，电源的电动势总是不变的，而电源的路端电压则是随着外电阻的变化而变化的，它是表征外电路性质的物理量，与电源两端电压的方向相反。

电阻电阻（Resistance，通常用“R”表示），是一个物理量，在物理学中表示导体对电流阻碍作用的大小。

电路及其主要物理量1-1 电路及其主要物理量⼀、电路的概念1、电路的组成：电流流通的路径。

通常是由电源、负载和中间环节三部分组成。

图1-1-1 ⼿电筒电路电源：提供电能，将⾮电能（如化学能、机械能和原⼦能等）转换成电能的装置。

负载：取⽤电能的装置或者器件，将电能转换为其他形式的能量，如电炉、电动机、电灯、扬声器等。

中间环节：将电源和负载连接成闭合电路，起控制电路的通、断或保护作⽤。

2、电路的基本作⽤分两⼤类：（1）实现电能量的传输、分配和转换（如：电⼒电路即强电电路）（2）信号的传递和处理（如：模拟电路等信号电路）3、电路原理图与电路模型实际接线图：如图1-1-l（a），按照实物原样画出，直观但不便于画图。

电⽓原理图：为了便于画图和读图，将实际电路的各个器件⽤国家统⼀规定的标准图形符号和⽂字符号表⽰，并⽤实线表⽰连接导线，如图1-1-1（b）。

图1-1-1 ⼿电筒电路理想电路元件：为便于分析和简化计算⽽采⽤的国家统⼀规定的标准图形符号和⽂字符号。

主要有：理想电阻元件（简称电阻）、理想电感元件（简称电感）、理想电容元件简称电容）、理想电压源和理想电流源等。

电路模型：将实际电路中的各种设备和器件⽤理想元件来表征，并通过实导线连接⽽成的电路图，简称电路。

⼆、电路的基本物理量电路的基本物理量包括：电流、电压、电位、电动势、功率、能量。

（特别注意电流、电压的参考⽅向在图中的表⽰⽅法及两个参考⽅向之间的关系）1、电流（1）定义：在电场⼒作⽤下，电荷(带电粒⼦)有规则的定向运动形成。

（2）电流强度：是指在单位时间内通过某⼀导体横截⾯的电荷量，衡量电流⼤⼩。

⽤i 表⽰。

若电流不随时间⽽变化，该电流称为恒定电流（简称直流），⽤⼤写字母I 表⽰。

直流所通过的路径就是直流电路。

在直流电路中，tQ I（3）电流的单位：采⽤国际单位制。

常⽤单位为安培（A ）、毫安（mA ）、微安（µA ）。

1A 表⽰单位时间内通过道题横截⾯的电荷量为1库仑（C ）。

电路组成含其基本物理量1 / 1电路的构成及其基本物理量电路就是电流所流经的路径。

一个完好的电路由电源、负载、控制和保护装置及联接导线等四部分构成。

如附图所示。

电路中的负载是将电能变换成其余形式能量的装置。

负载性质可分为电阻元件、电感元件和电容元件三种。

电路的基本物理量电流（电流强度） -- 当带电质点在外力（电磁场）作用下定向运动时，即形成电流。

单位时间内经过导体任一横截面的电量叫电流强度，简称电流。

表示为： I=q/t （ A ）。

2经过单位面积的电流大小，称为电流密度，即： J=I/s （ A/mm ）。

习惯上把正电荷挪动的方向为电流的正向方向。

2式中： q-- 电量（ C ）； t-- 时间（ t ）； s-- 导线横截面积（ mm ）。

电动势—电源内存在的“电源力”将单位正电荷从负极移到正极所做的功，称为电源电动势。

表示为： E=Ws/q （ J/C ）。

电动势的方向由负极指向正极。

式中：Ws —电源力做的功（J ）， q —电量（C ），1J/C=1V电位（电荷在平均电场中的电位）（零电位）时，电场力所作的功，在-- 在电路中，单位正电荷从a 点所拥有的电位能，叫电位。

a 点挪动到参照点表示为： Φ=Wao/q （ V ） , 式中Wao —电场力作的功（J ）。

电位（电位差） Wab ，称为 a 点移到 -- 在电路中，将单位正电荷由a 点移到b 点的电压，亦叫a 、b 两点的电位差。

b 点时，电场力所作的功表示为：Uab= Φ a- Φ b=Wab/q （ V ）所以E=Uab/l（ V/M ）电压的实质方向规定是由高电位点指向低电位点。

式中：Wab-- 电场力作的功（J ）； E —电场强度（V/m ）； l--正电荷由a点移到b 点的距离（m ）。