电工基础知识(初级版)

跳转到第一页电工基础教案主编姚启伦制作姚启伦2009年4月跳转到第一页第1章电工基础1.1直流电路1.2电流和电压1.3电阻电路1.4基尔霍夫定律1.5电功率与电能1.6电磁基本知识1.7单相交流电路1.8三相交流电路跳转到第一页电路最基本物理量：电流、电压和功率。一、直流电路电路的定义：电流的通路称为电路电路的主要功能：1、进行能量的转换、传输和分配。2、实现信号的传递、存储和处理。电路的组成：电源、连接导线、控制装置和负载组成。跳转到第一页二、电流与电压电流：电荷有规则定向移动形成电流。电流强度：单位时间内通过导体截面的电荷量。公式：I=Q/tI—电流，单位是安，用A表示,千进位，还有微安，毫安，千安（mA、A、KA）；Q—电荷量，单位库仑，用C表示，1库仑=6.2518个电子的电量；t—时间，单位是秒，用s表示。跳转到第一页电压：两物体或两点间的电位差叫电压。电位：某一点到参考点的电压。电动势：电源内部产生的推动电流的力量。电压、电位、都用U表示，电动势用e表示。电压、电动势的单位都是伏特（简称伏），用v表示,千进位，还有微伏，毫伏，千伏等（mv、v、Kv）跳转到第一页四、基尔霍夫定律电路中通过同一电流的每个分支称为支路。3条或3条以上支路的连接点称为节点。电路中任一闭合的路径称为回路。+us1－i1R1i2i3R2R3+us2－abcde图示电路有3条支路，2个节点，3个回路。跳转到第一页在任一瞬时，流入任一节点的电流之和必定等于从该节点流出的电流之和。出入ii在任一瞬时，通过任一节点电流的代数和恒等于零。0i基尔霍夫电流定律表述一基尔霍夫电流定律表述二可假定流入节点的电流为正，流出节点的电流为负；也可以作相反的假定。所有电流均为正。跳转到第一页基尔霍夫电压定律表述一基尔霍夫电压定律表述二在任一瞬时，在任一回路上的电位升之和等于电位降之和。在任一瞬时，沿任一回路电压的代数和恒等于零。降升uu电压参考方向与回路绕行方向一致时取正号，相反时取负号。所有电压均为正。0u跳转到第一页三、电阻电路电阻元件：一种消耗电能的元件。电感元件：一种能够贮存磁场能量的元件。电容元件：一种能够贮存电场能量的元件。欧姆定律：电阻中的电流与电压成正比，与电阻成反比。公式：U=IRI=U/RR—电阻，单位欧姆（简称欧），用Ω表示，电工材料包括导体、半导体、和绝缘材料。有良好导电性能的叫导体，几乎不导电的绝缘体，介于导体和绝缘体之间的物质称为半导体。金属导体的电阻R与长度L成正比，与截面积S成反比，且与电阻率p有关。公式：RS=PlR=pL/S电阻率是指长1米，截面积为1mm2，在200C温度下的电阻值。跳转到第一页电阻的串联电阻的串联：将电阻首尾依次相联，使电流只有一条通路的连接方式，叫做电阻的串联。串联电路的特点：1、串联电路中各流过的电流都相等I=I1=I22、电路两端总电压等于各电阻两端电压之和。3、串联电路的总电阻等于各串联电阻之和。4、各电阻值分配的电压与各电阻值成正比。跳转到第一页电阻串联电路图例iR1+u－R2RnRi+u－+u1－+u2－+un－nRRRR21n个电阻串联可等效为一个电阻跳转到第一页电阻的并联电阻的并联：两个或两个以上电阻连接在一起，各电阻承受同一电压，这种连接方式叫并联。电阻并联的特征：1、并联电路中各电阻两端的电压相等U=U1+U2+U32、并联电路的总电流等于各电阻中的电流之和I=I1+I2+I33、并联电路中的总电阻的倒数，等于各电阻中的倒数之和1/R=1/R1+1/R2+1/R34、并联电路中，各支路分配的电流与各支路电阻值成反比I1=IR/R1I2=IR/R2跳转到第一页电阻并联图例电阻的混联电阻的混联：在一个电路中，既有电阻的串联，又有电阻的并联，这种联接称方式称为电阻的混联。i1i2inR1i+u－R2RnRi+u－跳转到第一页五、电功率与电能电功率：单位时间内电流所作的功称为电功率。P=UI=I2RP—电功率单位瓦特（简称瓦),用w表示,常用千瓦、兆瓦表示（w、Kw、Mw）电能（电功）：电流在一段时间t内，电路消耗的电功率P称为该电路的电能。A=Pt=UIt=I2RtA（原为P）—电能，单位焦耳，用J表示，（电压1V、电流1A，1秒时间内所作的功是1焦耳，1J=1AV=1WS）实际应用中，常用千瓦/小时（KW/h）为单位。1度电=1KW/h跳转到第一页六、电磁基本知识磁体—人们把具有吸引铁、镍、钴等磁物质的性质称为磁性。磁体—具有磁性的物体叫作磁体。磁极—磁铁具有N极S极，同性磁极呼吸排斥，异性慈极互相吸引。磁场—磁体周围存在的磁力作用的空间称为磁场，磁场是用磁力线进行形象描述，用磁力线的疏密程度描绘磁场的强弱,磁力线向外由N极出发，经外空间进入S极，内部由S至N，闭合不断，且不相交，两磁极同时存在不可分割。跳转到第一页电流与磁场电流周围存在着磁场，产生磁场的根本原因是电流，磁场总是伴随着电流而存在，而电流则永远被磁场所包围。通电导线（或线圈）周围磁场和（磁力线）的关系，常用右手螺旋定则来判断。单导线通电时磁场的方向判断，用右手握紧导线，大拇指伸直，指向电流的方向，四指弯曲所指的方向就是磁场的方向。跳转到第一页螺旋定则线圈通电时磁场的方向判断，大拇指伸直，其余四指沿着电流方向围绕线圈，四指弯曲所指的方向就是磁场的方向，大拇指所指就是磁场方向。跳转到第一页七、单相交流电路交流电—电压、电流、电动势等的大小和方向均按正弦波形状周期性变化的叫做交流电。跳转到第一页交流电的物理量1、瞬时值—交流电的每一瞬间的变化值用小写来表示：电动势e、电压u、电流i。2、最大值—交流电的最大值是瞬时值中最大者，用Em、Um、Im表示。3、有效值—交流电与直流电分别通过相同的电阻时，在一周期内使其发热量相等，这个直流电流的值就叫做交流电的有效值，用E、U、I表示。4、周期—交流电交换一次所需要的时间用T表示。5、频率—1秒钟之内交变的次数用f表示。周期和频率互为倒数：f=1/T，T=1/f，Tf=1我的交流电的频率f=50HzT=1/50=0.02秒跳转到第一页八、三相交流电路1、三相交流电路—由三相交流电源和三相负载组成的电路叫三相交流电路。ωtuuAuBuCO120°120°120°AUCUBU(a)波形图(b)相量图跳转到第一页2、三相电动势的相序—依次为U-V-W称为正序。在发电厂及变电站中，对相序要求十分严格，必须保持一致，U相涂以黄色，V相涂以绿色，W相涂以红色。3、三相电动机的反转—欲使电动机反转，以要将任意两根电源线对调即可。4、电力系统中的发电机都是三相交流发电机—它在经济上技术上具有明显优越性，故广泛使用。5、三相电源的星形（Y形）连接：将三个产生三相电源的一端作为公共端，再由另一端引出线与负载相连，称为星形接法或Y接法，有中线的叫三相四线制，没中线的叫三相三线制（图如下页）。跳转到第一页相电压—每相绕组两端的电压，叫相电压。线电压—任意两根火线之间的电压叫线电压。UL=1.73Upb相电流—流过每相负载的电流叫相电流。线电流—流过相线的电流叫线电流。IL=Ipb跳转到第一页六、三角形连接—将三相发电机每一相的绕组的始端依次相接的连接方式（把三相负载分别接在三相电源每两根相线之间的接法）。UL=UpbIL=1.73Ipb