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1、电工基础知识题库 第一章 直流电路本章学习关键点：1熟悉电流、电压、电阻、电功率、电功等常见的物理量；2了解常见电气元件的电路符号，能够看懂电路图的连接关系；3熟练掌握欧姆定律的两种形式，明确U，J，R，E，r之间的关系；4正确辨识简单电路电阻的串、并联关系，掌握两种连接形式中每个元件上电压、电流和总电压、总电流的关系。现实生活中，我们常常听到或说起很多相关电方面的名词、术语，也常常有很多用电方面的迷惑。这些名词、术语到底是怎样定义的?它们之间有什么关系?是什么原因造成电压的高低、电流的大小?为何会发生由用电引发的火灾?为何家里多个月没人住，还会产生电费?很多常常听到的，看似简单，又不轻易说清
2、的问题，经过本章的学习全部会有明确的答案。11 电学的基础物理量一、电量自然界中的一切物质全部是由分子组成的，分子又是由原子组成的，而原子是由带正电荷的原子核和一定数量带负电荷的电子组成的。在通常情况下，原子核所带的正电荷数等于核外电子所带的负电荷数，原子对外不显电性。不过，用部分措施，可使某种物体上的电子转移到另外一个物体上。失去电子的物体带正电荷，得到电子的物体带负电荷。物体失去或得到的电子数量越多，则物体所带的正、负电荷的数量也越多。物体所带电荷数量的多少用电量来表示。电量是一个物理量，它的单位是库仑，用字母C表示。1C的电量相当于物体失去或得到1018个电子所带的电量。二、电流电荷的定
3、向移动形成电流。电流有大小，有方向。1电流的方向1、大家要求正电荷定向移动的方向为电流的方向。金属导体中，电流是电子在导体内电场的作用下定向移动的结果，电子流的方向是负电荷的移动方向，和正电荷的移动方向相反，因此金属导体中电流的方向和电子流的方向相反，图11所表示。2电流的大小电学中用电流强度来衡量电流的大小。电流强度就是l秒钟经过导体截面的电量。电流强度用字母表示，计算公式以下：式中 电流强度，单位安培；在t秒时间内，经过导体截面的电量数，单位库仑；时间，单位秒。实际使用时，大家把电流强度简称为电流。电流的单位是安培，简称安，用字母A表示。假如1秒内经过导体截面的电量为1库仑，则该电流的电流
4、强度为1安培，习惯简称电流为1安。实际应用中，除单位安培外，还有千安、毫安和微安。它们之间的关系为：三、电压为了搞清楚电荷在导体中定向移动而形成电流的原因，我们对照图12a水流的形成来了解这个问题。从图12a能够看到外水由一A槽经C管向8槽流去。水之因此能在C管中进行定向移动，是因为A槽水位高，B槽水位低所致：A，B两槽之间的水位差即水压，是实现水形成水流的原因。和此相同，当图12b中的开关S闭合后，电路里就有电流。这是因为电源的正极电位高，负极电位低。两个极间电位差使正电荷从正极出发，经过负载R移向负极形成电流。因此，电压是自由电荷发生定向移动形成电流的原因。在电路中电场力把单位正电荷由高电
5、位a点移向低电位b点所做的功称为两点间的电压，用表示。因此电压是a和b两点间的电位差，它是衡量电场力做功本事大小的物理量。电压用字母U表示，单位为伏特，电场力将1库仑电荷从a点移到b点所做的功为1焦耳，则ab间的电压值就是1伏特，简称伏，用字母V表示。常见的电压单位还有千伏，毫伏等。它们之间的关系为：1 kV=Vl V=mV电压和电流相同，不仅有大小，而且有方向。对于负载来说，电流流人端为正端，电流流出端为负端。电压的方向是由正端指向负端，也就是说负载中电压实际方向和电流方向一致。在电路图中，用带箭头的细实线表示电压的方向。四、电动势、电源在图12a中，为使水在C管中连续不停地流动，必需用水泵
6、把B槽中的水不停地泵入A槽，以维持两槽间的固定水位差，也就是要确保C管两端有一定的水压。在图12b中，电源和水泵的作用相同，它把正电荷由电源的负极移到正极，以维持正、负极间的电位差，即电路中有一定的电压使正电荷在电路中连续不停地流动。电源是利用非电力把正电荷由负极移到正极的，它在电路中将其它形式能转换成电能。电动势就是衡量电源能量转换本事的物理量，用字母E表示，它的单位也是伏特，简称伏，用字母V表示。电源的电动势只存在于电源内部。大家要求电动势的方向在电源内部由负极指向正极。在电路中也用带箭头的细实线表示电动势的方向，图12b所表示。当电源两端不接负载时，电源的开路电压等于电源的电动势，但二者
7、方向相反。生活中用测量电源端电压的措施，来判定电源的状态。比如测得工作电路中两节5号电池的端电压为 V，则说明电池电量比较充分。五、电阻通常来说，导体对电流的阻碍作用称为电阻，用字母R表示。电阻的单位为欧姆，简称欧，用字母表示。假如导体两端的电压为1伏，经过的电流为1安，则该导体的电阻就是1欧。常见的电阻单位还有千欧、兆欧。它们之间的关系为：1 k=1 M=k应该强调指出：电阻是导体中客观存在的，它和导体两端电压改变情况无关，即使没有电压，导体中依然有电阻存在。试验证实，当温度一定时，导体电阻只和材料及导体的几何尺寸相关。对于二根材质均匀、长度为L、截面积为S的导体而言，其电阻大小可用下式表示
8、：式中 导体电阻，单位为欧；导体长度，单位为米；导体截面积，单位为平方毫米；电阻率，单位为欧米。式中电阻率是和材料性质相关的物理量。电阻率的大小等于长度为1m，截面积为1的导体在一定温度下的电阻值，其单位为欧米。比如，铜的电阻率为m，就是指长为1m，截面积为1mmz的铜线的电阻是。几个常见材料在20时的电阻率见表11。从表中可知，铜和铝的电阻率较小，是应用极为广泛的导电材料。以前，因为中国铝的矿藏量丰富，价格低廉，常见铝线作输电线。因为铜线有更加好的电气特征，如强度高、电阻率小，现在铜制线材被更广泛应用。电动机、变压器的绕组通常全部用铜材。表11 几个常见材料在20时的电阻率材料名称电阻率银铜
9、铝钨铁康铜锰铜铝铬铁电阻丝六、电功、电功率电流经过用电器时，用电器就将电能转换成其它形式的能，如热能、光能和机械能等。我们把电能转换成其它形式的能叫做电流做功，简称电功，用字母W表示。电流经过用电器所做的功和用电器的端电压、流过的电流、所用的时间和电阻有以下的关系：假如公式中，电压单位为伏，电流单位为安，电阻单位为欧，时间单位为秒，则电功单位就是焦耳，简称焦，用字母J表示。电流在单位时间内经过用电器所做的功称为电功率，用字母P表示。其数学表示式为：将公式代入公式14后得到：若在公式中，电功单位为焦耳，时间单位为秒，则电功率的单位就是焦耳/秒。焦耳/秒又叫瓦特，简称瓦，用字母W表示。在实际工作中
10、，常见的电功率单位还有千瓦、毫瓦等。它们之间的关系为：1kW=W1W=mW从公式15中能够得出以下结论：1当用电器的电阻一定时，电功率和电流平方或电压平方成正比。若经过用电器的电流是原来电流的2倍，则电功率就是原功率的4倍；若加在用电器两端电压是原电压的2倍,则电功率就是原功率的4倍。2当流过用电器的电流一定时，电功率和电阻值成正比。对于串联电阻电路，流经各个电阻的电流是相同的，则串联电阻的总功率和各个电阻的电阻值的和成正比。3当加在用电器两端的电压一定时，电功率和电阻值成反比。对于并联电阻电路，各个电阻两端电压相等，则各个电阻的电功率和各电阻的阻值成反比。在实际工作中，电功的单位常见千瓦小时
11、，也叫“度”。1千瓦小时是1度，它表示功率为1千瓦的用电器1小时所消耗的电能，即：1kWh=1kW1h=J例题1 一台42英寸等离子电视机的功率约为300W，平均天天开机3小时，若每度电费为人民币元，问一年要交纳多少电费?解：电视机的功率P=300 W= kW电视机一年开机的时间t=3365=1 095 h电视机一年消耗的电能W=Pt=1 095= kWh一年的电费为=元想一想：现在的电气在不工作时常常是通电的，此时的功耗很低，通常不超出10 W，假定家中有空调、电视机、DVD播放器、家庭影院功放、计算机主机、计算机显示器，假如这些电气长久处于待机状态，它们一年要消耗多少电费?有没有其它问题?
12、七、电流的热效应电流经过导体使导体发烧的现象叫做电流的热效应。电流的热效应是电流经过导体时电能转换成热能的效应。电流经过导体产生的热量，用焦耳一楞次定律表示以下：式中 热量，单位焦耳；经过导体的电流，单位安培；导体电阻，一单位欧姆；导体经过电流的时间，单位秒焦耳一楞次定律的物理意义是：电流经过导体所产生的热量，和电流强度的平方、导体的电阻及通电时间成正比。在生产和生活中，应用电流热效应制作多种电气。如白炽灯、电烙铁、电烤箱、熔断器等在工厂中最为常见；电吹风、电褥子等常见于家庭中。不过电流的热效应也有其不利的一面，如电流的热效应能使电路中不需要发烧的地方发烧，造成绝缘材料老化，甚至烧毁设备，造成
13、火灾，是一个不容忽略的潜在祸因。例题2 已知当一台电烤箱的电阻丝流过5 A电流时，每分钟可放出J的热量，求这台电烤箱的电功率及电阻丝工作时的电阻值。解：依据公式，电烤箱的电功率为：电阻丝工作时电阻值为：12 电 路一、电路的组成和作用电流所流过的路径称为电路。它是由电源、负载、开关和连接导线等4个基础部分组成的，图13所表示。电源是把非电能转换成电能并向外提供电能的装置。常见的电源有干电池、蓄电池和发电机等。负载是电路中用电器的总称，它将电能转换成其它形式的能。如电灯把电能转换成光能；电烙铁把电能转换成热能；电动机把电能转换成机械能。开关属于控制电器，用于控制电路的接通或断开。连接导线将电源和
14、负载连接起来，担负着电能的传输和分配的任务。电路电流方向是由电源正极经负载流到电源负极，在电源内部，电流由负极流向正极，形成一个闭合通路。二、电路图在设计、安装或维修多种实际电路时，常常要画出表示电路连接情况的图。假如是画图13所表示的实物连接图，即使直观，但很麻烦。因此极少画实物图，而是画电路图。所谓电路图就是用国家统一要求的符号，来表示电路连接情况的图。表12是几个常见的电工符号。图14是图13的电路图。表12 几个常见的电工符号名称符号名称符号电池电流表导线电压表开关熔断器电阻电容照明灯接地三、电路的三种状态电路有三种状态：即通路、开路、短路。通路是指电路到处接通。通路也称为闭合电路，简称闭路。只有在通路的情况下，电路才有正常的工作电流开路是电路中某处断开，没有形成通路的电路。开路也称为断路，此时电路中没有电流；短路是指电源或负载两端被导线连接在一起，分别称为电源短路或负载短路。电源短路时电源提供的电流要比通路时提供的电流大很多倍，通常是有害的，也是很危险的，因此通常不许可电源短路。13 欧姆定律一、一段电阻电路的欧姆定律所谓一段电阻电路是指不包含电源在内的外电路，图15所表示。试验证实，二段电阻电路欧姆定律的内容是，流过导体的电流强度和这段导体两端的电压成正比；和这殷导体的电阻成反比
