初级电工基础1综述

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1、第一单元 直 流 电 路 第一节 电路及基本物理量 一、电路和电路图 1、电路的组成 电路就是电流的通路，它是为了某种需要由某些电 工设备或元件按一定方式组合起来的。 负载 电源 开关 连接导线 如图所示：电源的基本组成 1、电源： 是一种将非电能转换成电能的装置 。 （提供电能的装置） 负载是取用电能的装置，也就是 用电设备。 2、负载： 3、联接导线： 用来连接电源与负载，构成电流通路的传输环节 4、开关： 接通或断开电路的控制元件 电源 开关 连接导线 负载 实际电路电路图 2、电路图 负载 电源 开关 连接导线 I S RL + U US + _ R0 将实际电路抽象成一些理想化的模型

2、，用统一规定的 图形符号画出的电路模型图称为电路图。 部分电工图形符号 3、电路的三种状态 通路：就是电源与负载构成的闭合回路，电路中有电流通过 ，电路正常工作。（开关SA接到位置“3”时） 开路：又称断路，就是电源与负载未接成闭合回路，电 路中没有电流通过。（开关SA接到位置“2”时） 短路：就是电源未经负载而直接由导线（导体）构成通路 ，电路中电流比通路时大得多，可能烧坏电源和其他设备 。 （开关SA接到位置“1”时） r GB A V R SA 1 2 3 通路 r GB A V R S A 1 2 3 开路 r GB A V R SA 1 2 3 短路 短路可分为有用短路和故障短路，故

3、障短路往往会造成 电路中电流过大，使电路无法正常工作，严重的会产生 事故 开路也分为正常开路和故障开路。如不需要电路工作时，把 电源开关打开为正常开路；而灯丝烧断，导线断裂产生的开 路为故障开路，它使电路不能正常工作。 关于短路与开路的说明 二、电路的物理量 1、电流 a) 电流的形成 电荷的定向有规则的移动称为电流。移动的电荷又称 载流子。 b) 电流的方向 习惯上规定以正电荷移动的方向为电流的方向。 i 当解得的电流为正值时，说明电流的实际方向与参考方向一 致； I = 1AI = -1A 当某段电路中电流的方向难以判断时，可先任意假定电流的 参考方向（也称正方向），然后列方程求解。 c)

4、 电流的参考方向与实际方向 反之，解得的电流为负值时，说明电流的实际方向与参考方 向相反。 注： 参考方向一经选定，在电路分析和计算过程中， 不能随意更改 d) 电流的大小 通常规定单位时间内通过导体横截面的电量来表示电流 的大小，以字母I 表示。 式中：电量（q）的单位是C(库仑)，时间( t )的单位是s （秒），那么电流( I )的单位是A（安培）。 电流常用的单位还有kA、mA、A，其换算关系是： 1kA=1x103A 1A=1x103mA 1mA=1x103A t q I = （2）电流表必须串接到被测量的电路中 。 （1）对交、直流电流应分别使用交流和 直流电流表测量。 （4）要合

5、理选择电流表的量程 。 e)电流的测量： （3）直流电流表表壳接线柱上标明的 “+”、“-”记号，应和电路的极性相一致 ，不能接错，否则指针反转，既影响正 常测量，又容易损坏电流表。 电流大小的测量使用电流表（安 培表）进行测量，测量时应注意： 如果一时无法估计电流 的大小，可先选用最大 的量程去测，当指针偏 转不到1/3刻度时，再 改用较小的量程去测， 以免烧坏电流表或测量 不准 2、电流密度 当电流在导体的截面上均匀分布时，电流密度的定义是： 电流与导体截面积的比值 数学表达式： S I J= 式中：电流密度（J）的单位是 (A/mm2)，面积(S )的单 位是（mm2），那么电流( I

6、)的单位是A（安培）。 教材P6例1-1 实际应用时可查手册 （见下页） 由公式可知，导线允许通过的电流随导体截面 不同而不同，当导体中通过的电流超过允许电流时， 导线将会发热，甚至造成事故。 注意 国标GB4706.1-1992/1998规定的电线负载电流值（部分） 铜芯电线 截面积积2.5 平方毫米4平方毫米6平方毫米 允许长许长 期电电 流 16A25A25A32A32A40A 截面积积2.5 平方毫米4平方毫米6平方毫米 允许长许长 期电电 流 13A20A20A25A25A32A 铝芯电线 举例说明（供参考）： 1、每台计算机耗电约为200300W(约11.5A)，那么10台计算机就

7、需要一 条2.5 平方毫米的铜芯电线供电。 2、大3匹空调耗电约为3000W(约14A)，那么1台空调就需要单独的一条2.5 平方毫米的铜芯电线供电。 3、电压 5）对于负载来说，没有电流就没有电压，有电流就一定有电压， 概 述 1） 电路中两点间的电压具有惟一确定的数值。 2） 电路中两点间的电压只与这两点的位置有关，与电荷移动的路径无关。 3） 电压有正，负之分，它与标志的参考电压方向有关。 4） 沿电路中任一闭合回路行走一圈，各段电压的和恒为零。 电阻两端的电压叫电压降。 物理意义：当电场力将1库仑（C）的电荷量从A点移动到B点 所作的功为1焦耳（J）时，则该两点间 的电压为1伏特（V）

8、 。 数学表达式： Q WAB U= 式中：电量（Q）的单位是C(库仑)，功( W )的单位是J （焦耳），那么电压( U )的单位是V（伏特）。 电压常用的单位还有kV、mV、V，其换算关系是： a) 电压的大小 电路中任意A、B两点间的电压，在数值上等于电场力将单 位正电荷从A点移动到B点所做的功。 b) 电压的方向 当解得的电压为正值时，说明电压的实际方向与参考方向一致； 对负载而言电流的的方向为电压的方向。（电压降方向 ） U = 1VU = -1V 当某段电路中电压的方向难以判断时，可先任意假定电压的 参考方向（也称正方向），然后列方程求解。 当解得的电压为负值时，说明电压的实际方向

9、与参考方向相反。 (a)(b) 电压方向在电路中的表示方法： 如图所示，可以用正、负极性表示，也可以用实线箭头表示（图a ） (a)(b) 当然也可用双下标表示，如 UAB 表示电压的方向是由A指向B （图b ）。 A B UAB 电压大小的测量使用电 压表（伏特表）进行测量， 测量时应注意： （4）要合理选择电压表的量程。 （1）对交、直流电压应分 别使用交流电压表和直流电 压表测量。 c)电压的测量 （2）电压表必须并联在被测量电路的两端。 （3）直流电压表表壳接线柱上标明的“+”、“-”记号，应 和被测两点的电位相一致，即“+”端接高电位，“-”端接低 电位，不能接错，否则指针反转，并会

10、损坏电压表。 如果一时无法估计电压的大小，可先选 用最大的量程去测，当指针偏转不到1/3 刻度时，再改用较小的量程去测，以免 烧坏电压表或测量不准 4、电动势 1.概念 2.电动势的单位 与电压相同， 也是V（伏特）。 3.电动势的方向在电源内部由负极指向正极 注：对于一个电源来说，即有电动势(E)又有端电压(U)。 电动势只存在于电源内部，其方向由负极指向正极；而端电压 则是电源加在外电路两端的电压，其方向由正极指向负极。 在电源内部外力将单位正电 荷从电源的负极移动到电源正极 所做的功，用符号E 表示，数学 表达式为：E=W外 / Q 。 U E 直流电动势的两种图形符号 三、电阻和电阻率

11、（P8） 1、电阻元件 a)电阻的定义：物体对电流的阻碍作用，称为该物体的 电阻，用 符号R表示。 b)电阻的单位：在国际单位制中，电阻的单位是欧姆（ ） 在实际使用时，还会用到千欧（K）和兆欧（M）等 较大的单位，它们之间的换算关系是： 电阻的单位的换算 2、电阻的计算公式： l金属导体的长度，单位为米（m） S金属导体的横截面积，单位为平方毫米（mm2） 式中 材料的电阻率，单位为欧姆米（ m） P8 例1-2 电阻率小、容易导电的物体称为导体；电阻率大，不容易导 电的物体称为绝缘体；导电能力介于导体和绝缘体之间的物 体称为半导体 。 用万用表测量电阻测量时注意以下几点： 1. 准备测量电

12、路中的电阻时应先切断电源，切不可带电测量。 2.首先估计被测电阻的大小，选择适当的倍率挡，然后调零 即将两支表笔相触，旋动调零电位器，使指针指在零位。 3. 测量时双手不可碰到电阻引脚及表笔金属部分，以免接入 人体电阻，引起测量误差。 4测量电路中某一电阻时，应将电阻的一端断开。 资料：人体电阻、安全电流、安全电压 人体电阻 人体电阻不是一个固定的数值，一般在干燥环境中，人体 电阻大约在2千欧-20兆欧范围内；皮肤出汗时，约为lk左右； 皮肤有伤口时，约为800左右。一般情况下，人体电阻可按1K 2K考虑。 安全电流 通常人体对0.5毫安以下的工频电流一般是没有感觉的。 在装有防止触电的保护装

13、置的场合，人体允许的工频电流约30 毫安； 在空中，可能因造成严重二次事故的场合，人体允许的工 频电流应按不引起强烈痉挛的5毫安考虑。 安全电压： 安全电压是以人体允许电流与人体电阻的乘积为依据而确定的 。 1、42伏（空载上限小于等于50伏）：可供有触电危险的场所 使用的手持式电动工具等场合下使用； 2、36伏（空载上限小于等于43伏）：可在矿井、多导电粉尘 等场所使用的行灯等场合下使用； 3、24伏、12伏、6伏（空载上限分别小于或等于29伏、15伏、 8伏）：三档可供某些人体可能偶然触及的带电体的设备选用 。在大型锅炉内工作、金属容器内工作或者在发器内工作，为 了确保人身安全一定要使用1

14、2伏或6伏低压行灯。当电气设备 采用24伏以上安全电压时，必须采取防止直接接触带电体的。 其电路必须与大地绝缘。 第二节 欧姆定律 一、部分电路欧姆定律 式中 I导体中的电流，A； U 导体两端 的电压，V； R导体的电阻，。 在不包含电源的电路中，流过导体的电流与这段导体 两端的电压成正比，与导体的电阻成反比，即 I=U/R 。 理解：对于电阻负载而言，没有电流就没有电压，有 电压就一定有电流，电阻两端的电压也叫电压降 GB U R I P10 例1-4 有一个量程为 300V（即测量范围是0300V ）的电压表，它的内阻 R0 为 40k 。用它测量电压时，允 许流过的最大电流是多少？ P

15、9 例1-3 二、全电路欧姆定律 在全电路(含源电路)中电流 强度与电源的电动势成正比，与 整个电路的内、外电阻之和成反 比。其数学表达式为 式中 E电源的电动势，V； R外电路（负载）电阻， ； r内电路电阻， ； I 电路中的电流，A。 全电路是含有电源的闭合电路。电源内部的电路称为内电路。电源内 部的电阻称为内电阻，简称内阻。 电源外部的电路称外电路，外电路中的 电阻称为外电阻。 式中 U外电源向外电路输出的电压，又称电源的端 电 压，V； U内电源内阻的电压降，V。 全电路欧姆定律又可表述为：电源的电动势在数值 上等于闭合电路中内外电路电压降之和。 由式 可得：E = IR+Ir = U外+U内 三、电路的三种状态 1、通路：就是电源与负载构成的闭合回路，电路中有电流 通过，电路正常工作。（开关SA接到位置“3”时） r GB A V R SA 1 2 3 端电压随输出电流的增大 而 下 降。这种电源端电压随输出（负 载）电流的变化关系 ，称为电源 的外特性。 电源的外特性 得：当电源具有一定值的内阻时， 端电压总是小于电源电动势； 当电源电动势和内阻一定时， 由 2、开路：又称断