进网电工-电工基础知识讲解

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1、进网电工培训,、,热烈欢迎各位学员,兴安盟特种设备检验所 兴安盟劳动教育保护中心,第一章 电工基础知识,第一节 直流电路及基本物理量 第二节 磁场及电磁感应 第三节 正弦交流电路 第四节 三相交流电路,第一节 直流电路及基本物理量,一、直流电路 二、电流 三、电阻与电导 四、电动势和电压 五、欧姆定律 六、电功率和电能 七、电阻的串联、并联、和混联,一、直流电路,概念电流所通过的路径称为电路。它是由电气设备和电器元件按一定方式组成的，为电流的流通提供了路径。 作用实现能量的传输和转换、信号的传递和处理。 分类直流电路、交流电路,基本组成-电源、负载、中间环节 电源：将非电能转化成电能的装置 负

2、载：将电能转化成非电能的装置 中间环节：把电源与负载连接起来的 部分，起传递和控制电能的作用 电路有 外电路电源的一端经负载回到电源另一端的电路 内电路电源内部的通路 电路的工作状态 通路-开关接通，构成闭合回路，电路中有电流通过 断路-开关断开或电路中某处断开，电路中无电流 短路-电路被短接。此时往往形成过大的电流，损坏供电电源、供电线路或负载,案例1 手电筒电路是大家所熟悉的一种用来照明的最简单的用电器具，如图1.1所示。,它由四部分组成： (1)干电池，它将化学能转换为电能； (2)小电珠，它将电能转换为光能； (3)开关，通过它的闭合与断开，能够控制小电珠的发光情况； (4)金属容器、

3、卷线连接器，它相当于传输电能的金属导线，提 供了手电筒中其它元件之间的连接。,二、电流,1.概念-是带电粒子做有规律的定向运动 形成的，是一种物理现象 电流强度：度量电流大小、强弱的物理量，其数值等于单位时间内通过导体某一截面的电荷量 电量Q的单位:库伦(C)1C=6.25108个电子所带的电量 电流强度A Q电荷量C t时间,s 电流强度简称电流 直流电流DC I 交流电流AC DC:电流大小方向不随时间变化.又叫恒稳电流，简称直流 AC:大小方向随时间变化,正确理解电流强度的定义： 安培的含义如果1秒钟内通过导体横截面的电量是1库仑，则导体中的电流强度就是1安培。 eg1：电路中的电流强度

4、是2安培，那么这2安培的物理意义是什么？ eg2: 有一只小灯泡，在半分钟内通过灯丝的电量为6C，求通过小灯泡的电流强度 就是说电路中导体横截面上每1秒钟有2库仑的电量通过。 2.答案是0.2A,2.电流的方向:一般规定正电荷的移动方向。 表示 箭头表示 双下标表示 在电路分析中，任意选定一个方向作为电流的方向，这个方向就称为电流的参考方向，又称为电流的正方向. 当电流的参考方向与实际方向相同时，电流为正值。若电流的参考方向与实际方向相反，则电流为负值。 3.单位：安培，简称安，A 此外还有千安(kA) 、毫安mA、微安A 1kA =103A 1 A = 103mA 1mA = 103A,4.

5、电流密度 定义-流过导体单位面积的电流，j表示，单位-A/mm2 所取的截面积应与导体中电流方向垂直 假定电流在导体截面积上分布是均匀的，则： j=I/s j-电流密度A/mm2 、I-导体中电流A、 S-与导体中电流相垂直的横截面积mm2 例：在横截面积为2.5 mm2的导线中，流过的电流为10A，求电流密度。 解：电流密度 j=I/s=10/2.5=4(A/mm2 ),三、电阻与电导,1.电阻:反映导体对电流起阻碍作用的大小,又称电阻器,R 2.影响电阻大小的因素:导体的长度,横截面积,自身材料 在同一温度下，导体的电阻与导体的横截面积成反比， 与导体的长度成正比 R=.L/S -电阻率,

6、反映材料导电性能的系数。银铜铝 的电阻率小，常用来制造导线和电气设备的线圈。 3.单位:欧姆,简称欧() 此外有千欧(k) 兆欧(M) 1M=1000k 1k =1000 4.种类:结构固定、可变；材料炭膜、线绕、金属膜 5.主要参数：标称电阻、承受功率、允许偏差,电阻的实物图,6.电导 电阻元件的倒数称为电导， 用字母G表示，即 电导的单位为西门子，简称西，通常用符号“S”表示。 例1：如有一导线电阻是100，求该导线的电导。 解：G=1/R=0.01（S） 例2：在某设备中，需绕一个2 的电阻，现采用长 度为20m的铜制线绕制，已知铜线的电阻率为 0.42 .m,试计算所用的铜线的横截面积

7、。 解：铜线的横截面积：S=.L/R=0.4220/2 例3：设在其他条件不变的情况下，把一根导线的长度拉常为原来的两倍，问电阻如何变化？（原电阻R） 1/2R、 1/4R 4R、 2R、 R ？ 解：4R,7.导体、绝缘体、半导体 导 体：电阻率数值在10-21之间； 绝缘体：电阻率数值在10121022之间； 半导体：导电能力介与上述二者之间的 8.电阻与温度的关系 电阻随温度变化的原因 一、导体的温度升高时，导体内的自由电子在定向运动过程中与晶格点阵的碰撞次数增多，而平均温度降低，即电阻增大而电流减少，因此，这类电阻随温度的升高而增大。一般的导体电阻都是如此。 二、导体的温度升高时，某些

8、材料参与导电的载流子浓度增加，使电流增大，电阻减小，因此，这类电阻随温度的升高而减小。例电解液和碳素物质等的电阻-。 三、还有某些导体如康铜、锰铜、镍镉合金等，其电阻几乎不随温度变化。 。,四、电动势与电压,4.1电动势-定义：衡量电源力移动电荷做功 能力的物理量 E，等于电源力将单位正电荷从电源负极移动到正极所做的功 E=W/Q W-电源力所作的功，W Q-电量,C 电量Q的单位:库伦(C)1C=6.25108个电子所带的电量 方向：电源内部 负极指向正极, 即从低电位指向高电位,4.1.1 电路中的独立电源,例3.1蓄电池是一种常见的电源，它多用于汽车、电力机车、应急灯等，图1.20是汽车

9、照明灯的电气原理图。其中，RA、RB是一对汽车照明灯；S是开关；US是12V的蓄电池。,凡是向电路提供能量或信号的设备称为电源。 电源有两种类型，其一为电压源，其二为电流源。电压源的电压不随其外电路而变化，电流源的电流不随其外电路而变化，因此，电压源和电流源总称为独立电源，简称独立源。 电源的电动势E是一个定值，与外电路的负载大小无关。,4.1.2电动势与电源端电压的关系说明 电源电动势=内电压降+外电压降 E=IR0+U 即电源的端电压 U=I-E 当电源的内阻R0=0时，电源端电压等于电动势； 当电路断路时，电动势在数值上等于电源两端的开路端电压，用U0表示。,4.2.电压 概念：衡量电场

10、力对电荷做功的物理量 电路中a、b两点间电压U ，在数值上等于将单位正电 荷在电场力的作用下，由a点移到电路中b点电场力所作的功 若电场力移动电荷量Q所做的功为Wab，则移动单位正电 荷所做的功为W/Q，及 方向：由高电位指向低电位（参考方向见电流） 用箭头 表示 用“+”“-” 用双下表,单位：伏特 ,V 此外还有千伏(kV) 、毫伏( mV)、微伏(V) 1k V =103V 1 V = 103 mV 1 mV = 103V 4.3电位：电路中某点与参考点间的电压称为该点的电位 通常把参考点的电位称为零电位。一般选大地作为参考点，即把大地的电位规定为零电位。在电子仪器和设备中，常把金属机壳

11、或公共接点的电位规定为零电位。 符号:带下标的字母表示,如UA表示A点的电位。单位:V 电路中任意两点之间的电位差称为该点的电压， 用UAB表示 UAB= UA - UB,电动势、电压、电位小结,比较：电动势 电压 相同：单位相同，描述意义相同。 不同：电压在电源外部表现,电动势在电源内部作用；二者方向相反，电压是由高电位流向低电位，电动势是由低电位流向高电位 比较：电压、电位 联系：单位相同，电位是某点对参考点间的电压，电压是某两点间的电位之差。 不同：电位是某点对参考点的电压，是相对量，随参考点的改变而改变 电压是某两点间的电位差，是绝对量，不随参考点的改变而改变,五、欧姆定律,1.部分电

12、路 I=U/R 2.全电路 I=E/(R+r） 电源端电压U=E-Ir 当负载电阻R开路时，I=0, 端电压U=E;当负载电阻R变小时，电路中电流将增 加，端电压U将减小。 例1如图所示，应用欧姆定律求电阻R。,在一个闭合回路中，电流强度与电源的电动势成正比，与电路中内电阻和外电阻之和成反比 Eg: 伏安特性比较电阻的大小,六、电功率和电能,1、电能 电流流过负载时，负载将电能转换成其他形式的能量。电能转化成其他形式能的过程，叫做电流做功，又称电功。 W=UIt W-电功，J U-电压，V I-电流，A t-时间，s 由欧姆定律 W=I2Rt=(U2/R)t 在实际工作中电功的单位常用千瓦小时

13、（kWh）,俗称“度” 2.电功率 电能使电机转动、电炉发热、电灯发光，说明电流通过负载时做功， 把电能转化为机械能、热能和光能等。电流在1s内所做的功叫做电功率 简称功率。负载的功率等于负载两端的电压与通过负载电流的乘积， 即： P=UI P-电功率，W U-电压，V I-电流，A 由欧姆定律 P=UI=I2R=U2/R 单位：瓦-W，千瓦-kW,毫瓦-mW 1kW=1000W 1W=1000 mW,3.电流的热效应 电流通过导体时，使导体发热的现象叫电流的热效应。也就是说电流的热效应就是电能转换成热能的效应。 实验证明：电流通过导体时产生的热量，与电流强度的平方、导体的电阻及通电时间成正比

14、。这个实验定律叫做焦耳-楞次定律 Q=I2Rt Q单位，焦耳，简称焦，J 例：再某电路中，电阻R=5，电流I=10A，求经过10s后，电阻消耗的电能和功率。,天计算）的电费是多少？,七、电阻的联接,1.电阻的串联 定义：在电路中，两个或两个以上的电阻按顺序连成一串，使电流只有一条通路，这种连接方式叫电阻的串联 特点：串联分压 I=I1=I2=I3 U=U1+U2+U3 R=R1+R2+R3 U/R=U1/R1=U2/R2=U3/R3,2.电路的并联 定义：在电路中两个或两个以上电阻一端连在一起，另一端也连在一起，使每一电阻两端都承受同一电压的作用，这种连接方式叫并联。 特点：并联分流 U=U1

15、=U2=U3 I=I1+I2+I3 1/R=1/R1+1/R2+1/R3 IR=I1R1=I2R2=I3R3,3、电阻的混联电路 计算方法：充分利用等效电路-局部化成最简-根据分流、压关系分别计算,例题：已知R1=5、R2=5、R3= 10，U = 20V 则: I1I3=_,U1/U3=_， 图1：R1与R2 串联后在与R3并联 R12=R1+R2 =10 1/R=1/R12+1/R3总电阻R R=5 I=U/R=4A I1=I2=I12 I12/I3 = R3/(R1+R2) = 1:1 U12=U3 U1/U3=1:2 图2： I1/I3=1:2 U1/U3=1:4,本节结束,本节结束,

16、电源是将其它形式的能量转换为电能的装置。,负载是取用电能的装置，通常也称为用电器。,中间环节是传输、控制电能的装置。,蓄电池,发电机,灯泡,电动机,电视机,开关,断路器,熔断器,第二节 磁场及电磁感应,一、磁场 二、磁导率与磁场强度 三、磁路对载流导体的作用于左手定则 四、磁路及磁路欧姆定律 五、电磁感应 六、自感与互感现象,定则小结,本节重点,直导线,电和磁的出现相互伴随,电生磁,磁生电,安培定则（一）,线圈,右手定则,楞次定律,直导线,线圈,右手螺旋定则（二）,定则的小结,安培定则： 直导线（右手螺旋定则）： 用右手捂住导线，让伸直的大拇指所指的方向跟电流的方向一致，那么弯曲的四指所指的方向就是磁感线的环绕方向。 螺线管（右手螺旋定则）： 用右手握住螺线管，让弯曲的