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1、第五章 电气消防基础知识,培训目的：了解电工学基础知识，掌握电气防火有关知识 培训课时：4课时 授 课 人：马黎明,第一节 电工学基础,电路和电流,电压、电位和电动势,电能和电功率,电阻和欧姆定律,一、直 流 电 路,电流的热效应,串联、并联电路,直流电流,组成： 电路所完成的任务是多种多样的， 所以电路的形式，复杂程度各不 相同，但电路一般是由电源、 负载、连接导线和控制设备 四个基本部分组成。,2.电流 定义：电荷有规则的定向运动称为电流。 对于恒定电流来说，若以 Q 表示在时间 t 内通过导体截面上的总电量，则电流强度I就可用下式表示： I=Q/t (5-1) 式中:I-电流强度，单位安
2、培， 简称安，符号A； Q-电量， 单位库伦，符号C ； t- 时间，s 。,电流分交流和直流两大类。 凡方向不随时间变化的电流称为直流电流。 而大小和方向都不随时间变化的电流称为稳恒电流。 凡大小和方向都随时间变化的电流称为交流电流。,（二）电压、电位和电动势1.电压电压又称电位差，是衡量电场力做功大小的物理量，用U表示，其大小为电场力将电荷从A点移动到 B 点所做的功 WAB 和电量 q 的比值： UAB=WAB/q （ 5-2 ）,A,B,q,+,电压不但有大小而且有方向。电路中的任意两点之间的电压方向可以通过设定参考方向，若计算为正值则表明设定方向和实际方向一致，若为负值则表明设定方向
3、和实际方向相反。在电路图中，电压的方向也称做电压的极性，用“+、-”两个符号表示。,2.电位 电路中某点相对于参考点的电压称为该点的电位，单位为伏特，用 V 表示。,例如，在电路中参考点电位为Uo ，A点电位为Ua， B 点电位 Ub ，则A， B 两点间的电位差，称为该两点的电位差（电压），即 Uab= （ Ua -Uo ）- （ Ub -Uo ） = Ua - Ub （ 5-3 ） 所以，电压的大小和参考点的位置无关。 通常，将参考点的电位规定为零电位。,Ua,Ub,Uo,3.电动势 电源的电动势指电源力移送单位正电荷从负极到正极的过程中所做的功，用 E 表示，即 E=WAB/q （ 5-
4、4 ）,对任一个电源来说，在外部不接负载时，电源两端电压大小等于电源电动势的大小，但方向相反。,电压、电位、电动势三者之间的关系和联系,（三）电能和电功率1.电能在电路中，电荷只是一种转换和传输能量的媒介物，电荷本身并不产生或消耗任何能量。通常所说用电，就是指取用电荷所携带的能量。在时间 t 内，外电路取用的电能表示为： WL=Ua= UIt （ 5-5 ）,2.电功率定义：在某段时间内，电路中产生或损耗的电能与该段时间的比称为电功率，用 P 表示： P=W/t （ 5-6 ）式中： P- 电功率，单位 W （瓦特）。,家用电器工作电功率： 第一档次的为小功率电器，如电视机、电冰箱、洗衣机、电
5、扇、排风扇、抽油烟机、组合音响、照明灯具等。这类电器的负荷大约为300至700w左右。,第二档次的中型功率的电器，如电吹风、微波炉、电饭锅、电熨斗、电热毯、吸尘器、电暖器等。这类电器一般的负荷在700至1200w左右。 第三档次的为大功率电器，如空调机、 电热水器、烧烤微波炉、电烤箱、暖风机、浴霸等，其负荷为1500至2500w左右。,(四)电阻和欧姆定律 1.电阻 电阻是反映导体对电流起阻碍作用大小的一个物理量，单位是欧姆，简称欧，用字母表示。 导体的电阻是客观存在的，即使没有加上电压，导体仍然有电阻。 导体的电阻决定于材料的性质，几何尺寸和导体的温度等因素。,某些感温火灾探测器就是利用电阻
6、的这一特性设计的。,当导体两端的电压是 1V ，导体内通过的电流是 1A 时，这段导体的电阻就是1，即 1欧姆= 1伏特/1安培 人体也是导体，人体的触电的原因 电阻是多少,R,A,V,2.欧姆定律,乔治西蒙欧姆 (Georg Simon Ohm，17871845)一个天才的研究者， 1787年5月16日生于德国埃尔兰根城，父亲自学了数学和物理方面的知识，并教给少年时期的欧姆，唤起了欧姆对科学的兴趣。于1825年初次提出欧姆定律。,(1)一段电路的欧姆定律 通过计算，一段均匀电路的欧姆定律可表示为： UAB=IR (5-7) 具体应用时，如果电流的流向未给出或暂时无法判断时，可以先任意假定一个
7、电流流向，倘使根据这个假定的流向算出的电流是负值，表明电流时间的流向与假定的流向相反。,(2)全电路欧姆定律 全电路就是含电源的闭合直流电路。图 5-2 表示一个简单的全电路。,全电路欧姆定律表示：在一个闭合电路中，电流强度与电动势成正比，与整个电路的电阻成反比。 其数字表达式为： I=E/(R+r) (5-8),（五）串并联电路,1.串联电路 定义：串联电路是指把几个导体元件依次首尾相连的方式。 基本特征：是只有一条支路，电流依次通过每一个组成元件。,（五）串并联电路,串联电路特点： （1）导体元件依次首尾相连的方式。 （2）流过每个电阻的电流都相等。 （3）总电压、电阻等于分电压、电阻之和
8、。 （4）各电阻分得的电压、功率与其阻值成正比。,定义：并联电路是指在电路中，把几个元件的一端连在一起，另一端也连在一起，然后把两端接入电路的方式。,2.并联电路,并联电路特点： （1）导体元件一端连在一起，另一端也连在一起。 （2）每一元件两端的电压都相等。 （3）总电阻的倒数等于各电阻倒数之和。 （4）各电阻分得的电流、功率与其阻值成反比。,(六) 电流的热效应 定义 ：电流通过导体会产生热，这种现象称为电流的热效应。 电流通过导体时，克服导体电阻的阻碍作用而对电阻做了功，促使导体分子的热运动加剧，从而将电能变热能，使导体的温度升高。,电流流过导体产生的热量，与电流的平方、导体的电阻及通过
9、时间成正比。 称为焦耳-楞次定律 可表示： Q=I2Rt （ 5-9 ） 式中： Q- 电阻产生的热量，单位 J 。,由来:英国物理学家焦耳做了大量的实验于1840年最先精确地确定电流通过导体产生的热量跟电流的二次方成正比，跟导体的电阻成正比.跟通电时间成正比，这个规律叫做焦耳定律。在1842年时，俄国物理学家海因里希楞次也独立发现上述的关系，因此称为“焦耳楞次定律”。,二、交流电大小和方向随时间做周期性变化的电动势、电压和电流分别称为交变电动势、交变电压、和交变电流，统称为交流电。,人们常在平面直角坐标系中用图形表示电压、电流、电动势随时间变化的规律，这种图形称为波形图。,分类：交流电,正弦
10、交流电 按正弦规律变化的电流（电压、电动势） 在正弦交流电作用下的电路称为正弦交流电路。,非正弦交流电 按其他规律变化的交流电,(一)交流电的周期、频率和角频率1.周期正弦量变化一次所需的时间（秒）称为周期 T。,2.频率交流电每秒内变化的次数称为频率 f ，单位赫兹（Hz），频率是周期的倒数，即： f=1/T海因里希鲁道夫赫兹（1857年2月22日1894年1月1日），德国物理学家，于1888年首先证实了电磁波的存在。并对电磁学有很大的贡献，后人为了纪念他，把“赫兹”定为频率的单位。 在我国和大多数国家都采用 50HZ 作为电力标准频率，习惯上称为工频。工频一般指市电的频率,在我国是50Hz
11、,其他国家也有60Hz的 .,3 .角频率角频率是指交流电在1秒内变化的电角度。若交流电1秒内变化了 f 次，则可得角频率与频率的关系式为,（二）瞬时值、最大值和有效值1.瞬时值交流电在某一时刻的大小称为交流电的瞬时值。2.最大值最大的瞬时值（包括正负），称为最大值，也称为幅值。它表征交流电的变化范围。,最大值,瞬时值,3.有效值交流电的有效值是根据它的热效应确定的。交流电 i 通过电阻 R 在一个周期内所产生的热量和直流电流I通过同一电阻 R 在相同时间内产生的热量相等，则这个直流电流的数值叫做交流电流 i 的有效值。通常所说交流电的大小都是指他们的有效值；例如市电的电压 220V、表的读数
12、、额定值等均指其有效值。,三、常用电工仪表 电工仪表主要是用来测量电路中电压的高低、电流的强弱、电阻的大小等，然后根据数值来了解它们在电路中的情况。因此正确使用常用仪表，是建（构）筑物消防员必须掌握的知识。 电气测量仪表按用途分类，有电压表、电流表、功率表等。,（一）电压表电压表也称为伏特表。注意 mV ， V，kV的量程。电压表有交流和直流的区别，但它们的接线方法都是与被测量的电路并联。,要测量一个元件或一段电路两端的电压,把电压表并联在其两端，因为在并联电路中各支路两端的电压相等。电压表的示数即为与之并联部分的待测电压。 如果将电压表串联在某一电路中，相当于把电压表接入电路中的某一点，而这
13、一点是不存在电压的。,1.电压表的连接方式,2.电压表“+”、”-”接线柱的连接,让电流从“+”流入，“-”流出。电压表指针的偏转方向与通过其中的电流方向密切有关。如果将接线拄接反，将使指针反偏，造成碰弯指针等损坏电压表的事故。,3.电压表量程的选择 在使用电压表前应先估算其值选择合适量程，若无法估算应采用试触法。同时还应注意测量值的准确度问题，在不超过量程的前提下，用量程越小的电压表测量准确度越高。电压表直接并联在电源两极所测量的读数就是其提供的电压。,4.电压表的示数读取 电压表使用前要调零，使指针与表盘上的“ 0 ”刻度对齐，若有偏差，调节调零按钮归零。注意查清电压表的测量，待指针稳定后
14、再行读取，同时写出正确的电压单位。,（二）电流表 电流表也称为安培表。注意mA，A，kA的量程。电流表有交流,直流和交直流两用表等三种，但它们的接线方式都是与被测量的电路串联。,1.电流表的使用方法 电流表一定要串联在电路中。接线拄的“+”、“-”要正确连接。电流表指针的偏转方向与通过其中的电流方向密切有关。如果将接线拄接反，将使指针反偏，造成碰弯指针等损坏电压表的事故。另外绝对不允许不经过用电器而将电流表直接连到电源的两极上，否则会烧坏。,2.电流表的量程和读取 电流表的所测电流值等于大格的电流值加上小格的格数乘以每小格所表示的电流值。读数时应使视线和刻度面垂直。,（三）万用表 万用表是电子
15、测量中最常用的工具，它能测量电流、电压、电阻，有的还可以测量三极管的放大倍数，频率、电容值、分贝值等，具有用途多、量程广、使用方便等优点。,1.万用表的工作原理 万用表的基本原理是利用一只灵敏的磁电式直流电流表 (微安表) 做表头。当微小电流通过表头，就会有电流指示。但表头不能通过大电流，所以必须在表头上并联与串联一些电阻进行分流或降压，从而测出电路中的电流、电压和电阻。 万用表的表头为磁电系测量机构，它只能通过直流，利用二极管将交流变为直流，从而实现交流电的测量。,2.万用表测量电阻 首先调零，将表棒短路，使指针向右偏转，随即调整“”调零旋钮，使指针恰好指到 0 。测量时应选择适当的欧姆档。
16、读数为欧姆刻度线上的读数乘以档标数字，注意单位。每次换档，都应重新将表棒短接，重新调整指针到零位，才能测准。,3.万用表测量直流电压 首先估算，然后将转换开关拨至合适的直流电流直流档。注意正负端的连接。测量值的大小是指针所指的数字与该档量程数字来读取。,4.万用表测量直流电流 先估测被测电流大小，然后转换到合适的量程再把万用表串接在电路中。测量值的大小是指针所指的数字与该档量程数字来读取。,5.万用表测量交流电压 与测量直流电压相似，不同的是因交流电不分正负，所以测量时表棒也就不需分正负。,6.万用表使用注意事项(A) (1)测量电流与电压不能旋错档位。如果误将电阻档或电流档去测电压，就极易烧坏表。万用表不用时，最好将档位旋至交流电压最高档，避免因使用不当而损坏。 (2)测量直流电压和直流电流时，注意“+”“”极性，不要接错。 (3)如果不知道被测电压或电流的大
