电工 第一章

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。

第一章电工基础知识第一节电路的基本概念1、电路电路就是电流通过的路径。

电路是由电源、负载、连接导线和开关组成。

图1-1为简单手电筒电路，其中干电池为电源、灯泡为负载，用连接导线将电源、开关、负载连接成电路。

在实际用中通常按国家统一规定的图形符号表示电路图。

如图1-2所示就是图1-1手电筒电路图。

电路通常有三种状态（1）通路：电路中的开关闭合，负载（电路）中有电流通过，这种状态一般称为正常工作状态。

（2）开路：也称为断路，是指电路中某处断开或电路中开关打开，负载（电路）中无电流通过。

（3）短路：电源两端的导线由于某种事故，而直接相连，使负载中无电流通过。

短路时，电源向导线提供的电源比正常时大几十至几百倍，因而不允许短路。

2、电流与电流强度在电路中，把电荷的定向运动叫做电流。

规定：以正电荷移动的方向作为电流的正方向。

在闭合电路中，电流的方向为：电流从电源正极流出，通过导线、开关流入负载后回到电源的负极。

电流分成直流和交流电源两大类：直流电流：是指电流的方向不随时间变化的电流，如图1-3所示交流电流：是指电流的大小和方向和方向随时间作周期性变化。

如图1-4最常见的是正弦交流电。

电流强度：由于电流所产生的效果具有不同的程度，这样就形成电流强度的概念。

电流强度也简称为电流，它是用在单位时间内通过导体横截面的电量多少来度量的。

QI=t式中I-表示电流强度，单位：安培（A）。

Q-表示t时间内，通守导体横截面电荷电量，单位：库仑（C）。

T-表示时间，单位：秒（s）。

在国际单位制中，电流强度的单位是安培，（A），简称安。

计算微小电流时以毫安（mA）或微安（μA）为单位，它们的关系是：1A=103mA 1mA=103μA3、电压与电动势（1）电压图1-5A和B表示负载两端，电流的方向由A流向B，负载灯泡发光，说明电流通过灯线时产生热和发光。

为了表示电流强度与做功的本领，引入一物理量—电压（电位差）U AB：WU AB=QQ-由A端移动到B端的电荷电量，单位：库仑。

第1章电工基础知识1.1基本概念1.1.1常用名词定义电流。

导体内的自由电子或离子在电场力的作用下，有规律的流动叫做电流。

人们规定正电荷移动的方向为电流的正方向。

电流用字母I表示，单位为A。

电流强度。

衡量电流强弱的物理量。

单位时间内通过导体截面积的电量即为电流强度，用字母I 表示，习惯上简称为电流。

电流密度。

在单位横截面积上通过的电流大小，称为电流密度，单位为A/mm2。

电位。

在电场中，单位正电荷从a点移到参考点时，电场力所做的功，称为a点对参考点的电位。

进行理论研究时，常取无限远点作为电位的参考点；在实用工程中，常取大地作为电位的参考点，电位的单位为V。

电压。

电路中两点之间的电位差称为电压。

用字母U表示，单位为V。

电动势。

单位正电荷由低电位移向高电位时非静电力对它所做的功称为电动势。

用字母E表示，单位为V。

电阻。

导体能导电，同时对、电流有阻力作用，这种阻碍电流通过的能力称为电阻，用字母R或r表示，单位为Ω。

电阻率。

又称为电阻系数。

是衡量物体导电性能好坏的一个物理亮，用字母ρ表示，单位为Ω.m.其数值是指导体的长度为1m、截面积为1mm2的均匀导体在温度为200C时所具有的电阻值，即为该导体的电阻率。

电阻的温度系数。

表示物质的电阻率随温度而变化的物理量，其数值等于温度每升高10C时，电阻率的变化量与原来的电阻率的比值，用字母d表示，单位为1/0C。

电导。

物体传导电流的本领叫电导。

电阻值的倒数就是电导，用字母G表示，单位为S（西门子）。

电导率。

又叫电导系数。

是衡量物质导电性能好坏的一个物理量。

其数值大小是电阻率的倒数。

用字母γ表示，单位为S/m（西/米）。

电容。

凡是用绝缘介质隔开的两个导体就构成了一个电容器。

两个极板在单位电压作用下每一极板上所储存的电荷量叫做该电容器的电容，用字母C表示，单位为F（法拉）。

感抗。

交流电流过具有电感的电路时，电感有阻碍交流电流过的作用，这种作用称为感抗，用XL 表示，单位为Ω。

第一章电工基础知识1.1电 流一、电荷1、自然界中只有正、负电荷，电荷间作用力为“同性相斥，异性相吸”。

2、电量电荷的多少叫电量，电量的单位是库仑。

1个电子电量e =1.6×10－19C 。

任何带电物体所带电量等于电子（或质子）电量或者是它们的整数倍，因此，把1.6×10－19C 称为基元电荷。

二、电流1、定义：电荷的定向运动叫做电流。

电流是一个表示带电粒子定向运动的强弱的物理量，表征电流强弱的物理量为电流强度，它是一个矢量。

2、电流强度的定义：电流强度在量值上等于通过导体横截面的电荷量q 和通过这些电荷量所用时间t 的比值。

用公式表示为tq I = （定义式） 式中q ——电荷量，单位是库[仑]，符号为C ；t ——时间，单位是秒，符号为s ；I ——电流强度，单位是安[培]，符号为A 。

电流的常用单位还有毫安（mA ）和微安（A μ）：A mA A μ6310101==三、电流的方向1、方向规定正电荷定向运动的方向为电流方向。

在金属导体中，电流的方向与自由电子运动方向相反；在电解液中，电流方向与正离子运动方向相同。

2、参考方向事先假定一个电流方向（假想的电流方向）。

用箭头在电路图中标明电流的参考方向，最后根据计算结果的符号判断电流真实方向。

结果为正，则电流实际方向与所设参考方向一致；结果为负，则电流实际方向与所设参考方向相反。

电流强度是一个标量，电流方向只表明电荷的定向运动方向。

3、按照电流的大小、方向变化与时间的关系，电流可以分为以下三类（1） 电流的大小和方向都不随时间变化，这样的电流叫直流电流或稳恒电流（2） 如果电流的大小随时间变化，但方向不随时间变化的电流叫脉动电流（3） 如果电流的大小和方向都时间变化，这样的电流叫交流电流1.2电压一、电压为了衡量电场力做功能力的大小，引入电压这个物理量。

1、定义：电场力把电荷由a 移动到b 所做的功W ，与被移动电荷电荷量q 的比值，可用下式表示：q W U ab ab （电压定义式） （式1-4）式中 q ——由a 点移动到b 点的电荷量，单位是库[仑]，符号为C ；W ab ——电场力将q 由a 移动b 所做的功，单位为焦[耳]，符号为J ；U ab ——a 、b 两点间的电压，单位是伏[特]，符号为V 。