《電工基礎(chǔ)》課件

第二章電工基礎(chǔ)知識(shí)

電路基礎(chǔ)知識(shí)1電磁感應(yīng)和磁路2交流電和三相交流電路33電子技術(shù)常識(shí)34常用電氣圖形符號(hào)351h第二章電工基礎(chǔ)知識(shí)

電路基礎(chǔ)知識(shí)1電磁感應(yīng)和磁路2交流前言2h前言2h3h3h4h4h§1-1電路基礎(chǔ)知識(shí)

一、電流和電路1.電荷與電流

失去電子或得到電子的微粒稱(chēng)為正電荷或負(fù)電荷。帶有電荷的物體稱(chēng)為帶電體。電荷的多少用電量表示。其單位為C（庫(kù)或庫(kù)侖）

電流是帶電微粒的定向移動(dòng)。通常以正電荷移動(dòng)的方向規(guī)定為電流的參考正方向。大小、方向均不隨時(shí)間變化的穩(wěn)恒直流電；大小、方向隨時(shí)間作周期性變化的電流稱(chēng)為交流電流。5h§1-1電路基礎(chǔ)知識(shí)

一、電流和電路5h§1-1電路基礎(chǔ)知識(shí)

2.電流單位時(shí)間內(nèi)通過(guò)導(dǎo)體橫截面的電荷量叫做電流，用I表示。如果在t秒鐘通過(guò)導(dǎo)體橫截面的電荷量是Q,那么：IQt=1秒鐘內(nèi)通過(guò)導(dǎo)體截面積的電量為1庫(kù)侖時(shí)，則導(dǎo)體內(nèi)的電流為1安培。電流的國(guó)際單位制是安培【A】，較小的單位還有毫安【mA】和微安【μA】等，它們之間的換算關(guān)系為：1A=103mA=106μA=10-3kA6h§1-1電路基礎(chǔ)知識(shí)

2.電流IQt=電路可以實(shí)現(xiàn)電能的傳輸、分配和轉(zhuǎn)換。電力系統(tǒng)中：電子技術(shù)中：電路可以實(shí)現(xiàn)電信號(hào)的傳遞、存儲(chǔ)和處理。電路的功能7h電路可以實(shí)現(xiàn)電能的傳輸、分配和轉(zhuǎn)換。電力系統(tǒng)中：電子負(fù)載：§1-1電路基礎(chǔ)知識(shí)

電路就是電流所經(jīng)過(guò)的路徑，電路為一閉合回路。電路由電源、控制電器和保護(hù)電器、導(dǎo)線和負(fù)載組成。電源：即電能的源泉，是推動(dòng)電路中電流流動(dòng)的原動(dòng)力。電源是指電路中供給電能的設(shè)備，它的作用是將非電形式的能量轉(zhuǎn)換為電能。如電池將化學(xué)能轉(zhuǎn)換為電能，發(fā)電機(jī)將機(jī)械能轉(zhuǎn)換為電能等。如發(fā)電機(jī)、蓄電池等。負(fù)載是指用電設(shè)備，即電路中消耗電能的設(shè)備，它的作用是將電能轉(zhuǎn)換為其他形式的能量。如電燈將電能轉(zhuǎn)換為光能，電爐將電能轉(zhuǎn)換為熱能，電動(dòng)機(jī)將電能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能等?？刂坪捅Ｗo(hù)電器：控制和保護(hù)電器部件，如開(kāi)關(guān)設(shè)備、測(cè)量設(shè)備以及各種繼電保護(hù)設(shè)備等。3.電路導(dǎo)線：電源和負(fù)載之間不可缺少的連接部分。8h負(fù)載：§1-1電路基礎(chǔ)知識(shí)

電路就是電流電路模型和電路元件電源負(fù)載實(shí)體電路中間環(huán)節(jié)與實(shí)體電路相對(duì)應(yīng)、由理想元件構(gòu)成的電路圖，稱(chēng)為實(shí)體電路的電路模型。電路模型負(fù)載電源開(kāi)關(guān)連接導(dǎo)線SRL+

U–IUS+_R09h電路模型和電路元件電源負(fù)實(shí)體電路中間環(huán)節(jié)與實(shí)體電路相對(duì)應(yīng)§1-1電路基礎(chǔ)知識(shí)

電氣設(shè)備的額定值電氣設(shè)備長(zhǎng)期、安全工作條件下的最高限值稱(chēng)為額定值。電氣設(shè)備的額定值是根據(jù)設(shè)計(jì)、材料及制造工藝等因素，由制造廠家給出的技術(shù)數(shù)據(jù)。電路的三種工作狀態(tài)I＝US÷(RS＋RL)（1）通路＋U=US－IRS－RLS＋

US－RS（2）開(kāi)路＋U=US－I＝0S＋

US－RSRL＋U=0－I＝US/RS（3）短路RLS＋

US－RS10h§1-1電路基礎(chǔ)知識(shí)

電氣設(shè)備的額定值電氣設(shè)備長(zhǎng)期、安全§1-1電路基礎(chǔ)知識(shí)過(guò)負(fù)荷一般情況不允許斷路輕負(fù)荷短路通路電路的狀態(tài)滿負(fù)荷電路的幾種狀態(tài)11h§1-1電路基礎(chǔ)知識(shí)過(guò)負(fù)荷一般情況不允許斷路輕負(fù)荷短路通§1-1電路基礎(chǔ)知識(shí)1、通路——就是電源與負(fù)載接成的回路，這時(shí)電路中有電流通過(guò)。電源與負(fù)載構(gòu)成閉合回路，電源處于有載工作狀態(tài)，電路中有電流流過(guò)。A、滿負(fù)荷B、輕負(fù)荷C、過(guò)負(fù)荷（一般情況不允許）12h§1-1電路基礎(chǔ)知識(shí)1、通路——就是電源與負(fù)載接成的回路2、短路——短路就是電源未經(jīng)負(fù)載而直接由導(dǎo)線構(gòu)成通路。

當(dāng)電路中如圖所示的兩點(diǎn)間用導(dǎo)線相連時(shí)，稱(chēng)電阻R被短路。這兩點(diǎn)間的導(dǎo)線稱(chēng)為短路線，短路線中的電流叫短路電流。注:短路可分為有用短路和故障短路，故障短路往往會(huì)造成電路中電流過(guò)大，使電路無(wú)法正常工作，嚴(yán)重的會(huì)產(chǎn)生事故。§1-1電路基礎(chǔ)知識(shí)13h注:短路可分為有用短路和故障§1-1電路基礎(chǔ)知識(shí)13h3、斷路——斷路就是電源與負(fù)載未接成閉合回路，這時(shí)電路中沒(méi)有電流通過(guò)。開(kāi)關(guān)S斷開(kāi)或電路中某處斷開(kāi)，切斷的電路中沒(méi)有電流流過(guò)，此時(shí)的電路稱(chēng)為開(kāi)路。開(kāi)路又叫斷路，斷開(kāi)的兩點(diǎn)間的電壓稱(chēng)為開(kāi)路電壓。

注：開(kāi)路也分為正常開(kāi)路和故障開(kāi)路。如不需要電路工作時(shí)，把電源開(kāi)關(guān)打開(kāi)為正常開(kāi)路；而燈絲燒斷，導(dǎo)線斷裂產(chǎn)生的開(kāi)路為故障開(kāi)路，它使電路不能正常工作?！?-1電路基礎(chǔ)知識(shí)14h3、斷路——斷路就是電源與負(fù)載未接成閉合回路，注§1-1電路基礎(chǔ)知識(shí)

二、電場(chǎng)、電場(chǎng)強(qiáng)度1.電場(chǎng)

電場(chǎng)存在于帶電體周?chē)?，能?duì)位于該電場(chǎng)中的電荷產(chǎn)生作用力—電場(chǎng)力。電場(chǎng)力的大小與電場(chǎng)的強(qiáng)弱有關(guān)，這又與帶電體所帶的電荷量多少有關(guān)。15h§1-1電路基礎(chǔ)知識(shí)

二、電場(chǎng)、電場(chǎng)強(qiáng)度15h§1-1電路基礎(chǔ)知識(shí)

2.電場(chǎng)強(qiáng)度衡量電場(chǎng)強(qiáng)弱的一個(gè)物理量，既有大小又有方。電場(chǎng)中任意一點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度，在數(shù)值等于放在該點(diǎn)的單位正電荷所受電場(chǎng)力的大小，其方向是正電荷受力的方向，即：

E=F/Q

E—電場(chǎng)強(qiáng)度，F(xiàn)/C（牛頓/庫(kù)侖)

F--電荷所受的電場(chǎng)力，N（牛頓）

Q—正電荷的電量，C（庫(kù)侖）16h§1-1電路基礎(chǔ)知識(shí)

2.電場(chǎng)強(qiáng)度16h§1-1電路基礎(chǔ)知識(shí)

三、電位、電壓、電動(dòng)勢(shì)1.電位在電場(chǎng)力作用下，單位正電荷由電場(chǎng)中某一點(diǎn)移到參考點(diǎn)（電位為零）所做的功叫做該點(diǎn)的電位。

17h§1-1電路基礎(chǔ)知識(shí)

三、電位、電壓、電動(dòng)勢(shì)17hVa=+5V

a

點(diǎn)電位：ab15Aab15A例例

電位實(shí)際上就是電路中某點(diǎn)到參考點(diǎn)的電壓，電壓常用雙下標(biāo)，而電位則用單下標(biāo)，電位的單位也是伏特[V]。電位具有相對(duì)性，規(guī)定參考點(diǎn)的電位為零電位。因此，相對(duì)于參考點(diǎn)較高的電位呈正電位，較參考點(diǎn)低的電位呈負(fù)電位。Vb=-5V

b點(diǎn)電位：

電位18hVa=+5Va點(diǎn)電位：ab15Aab15A例例＋－12V例求開(kāi)關(guān)S打開(kāi)和閉合時(shí)a點(diǎn)的電位值。－12V6KΩ4KΩ20KΩ＋12VS解畫(huà)出S打開(kāi)時(shí)的等效電路：baSbadc6KΩ4KΩc20KΩ＋－12V顯然，開(kāi)關(guān)S打開(kāi)時(shí)相當(dāng)于一個(gè)閉合的全電路，a點(diǎn)電位為：S閉合時(shí)的等效電路：6KΩ4KΩ20KΩ＋－12V＋－12VbacS閉合時(shí)，a點(diǎn)電位只與右回路有關(guān)，其值為：dd電位的計(jì)算19h＋－12V例求開(kāi)關(guān)S打開(kāi)和閉合時(shí)a點(diǎn)的電位值。－12V6KΩ例電路如下圖所示，分別以A、B為參考點(diǎn)計(jì)算C和D點(diǎn)的電位及UCD。10V2+–5V+–3BCDIA解以A點(diǎn)為參考電位時(shí)I=10+53+2=3AVC=33=9VVD=32=–6VUCD=VCVD=15V以B點(diǎn)為參考電位時(shí)VD=–5VVC=10VUCD=VC–VD=15V*電路中某一點(diǎn)的電位等于該點(diǎn)到參考點(diǎn)的電壓；**電路中各點(diǎn)的電位隨參考點(diǎn)選的不同而改變，但是任意兩點(diǎn)間的電壓不變。20h例電路如下圖所示，分別以A、B為參考點(diǎn)計(jì)算C和D點(diǎn)的電位及U直流情況下2.電壓電場(chǎng)力把單位正電荷從電場(chǎng)中的一點(diǎn)移到另一點(diǎn)所做的功。其表達(dá)式為：注意：變量用小寫(xiě)字母表示，恒量用大寫(xiě)字母表示。電壓的國(guó)際單位制是伏特【V】，常用的單位還有毫伏【mV】和千伏【KV】等，換算關(guān)系為：1V=103mV=10－3KV電工技術(shù)基礎(chǔ)問(wèn)題分析中，通常規(guī)定電壓的參考正方向由高電位指向低電位，因此電壓又稱(chēng)作電壓降。從工程應(yīng)用的角度來(lái)講，電路中電壓是產(chǎn)生電流的根本原因。數(shù)值上，電壓等于電路中兩點(diǎn)電位的差值。即：21h直流情況下2.電壓電場(chǎng)力把單位正電荷從電場(chǎng)中的一點(diǎn)移到電流、電壓的參考方向

對(duì)電路進(jìn)行分析計(jì)算時(shí)應(yīng)注意：列寫(xiě)電路方程式之前，首先要在電路中標(biāo)出電流、電壓的參考方向。電路圖上電流、電壓參考方向的標(biāo)定，原則上任意假定，但一經(jīng)選定，在整個(gè)分析計(jì)算過(guò)程中，這些參考方向就不允許再變更。aI電源元件＋U－b非關(guān)聯(lián)參考方向aI負(fù)載元件＋U－b關(guān)聯(lián)參考方向

實(shí)際電源上的電壓、電流方向總是非關(guān)聯(lián)的，實(shí)際負(fù)載上的電壓、電流方向是關(guān)聯(lián)的。因此，假定某元件是電源時(shí)，應(yīng)選取非關(guān)聯(lián)參考方向，假定某元件是負(fù)載應(yīng)選取關(guān)聯(lián)參考方向。22h電流、電壓的參考方向?qū)﹄娐愤M(jìn)行分析計(jì)算時(shí)應(yīng)注意：列寫(xiě)電路電路中電位的概念及計(jì)算★

電壓是兩點(diǎn)的電位差,電壓值確定★

某點(diǎn)的電位在計(jì)算中與零電位點(diǎn)的選擇有關(guān)，沒(méi)有確切值，只是一個(gè)相對(duì)值?！?/p>

電位在運(yùn)用時(shí)要選定一參考點(diǎn),參考點(diǎn)選定后,不能改動(dòng).所選參考點(diǎn)的電位值設(shè)為0★

實(shí)際應(yīng)用中,一般選大地、機(jī)殼為參考零電位點(diǎn).注意：電位和電壓的區(qū)別電位值是相對(duì)的，參考點(diǎn)選得不同，電路中其它各點(diǎn)的電位也將隨之改變；電路中兩點(diǎn)間的電壓值是絕對(duì)的，不會(huì)因參考點(diǎn)的不同而改變。23h電路中電位的概念及計(jì)算★電壓是兩點(diǎn)的電位差

在電路圖上預(yù)先標(biāo)出電壓、電流的參考方向，目的是為解題時(shí)列寫(xiě)方程式提供依據(jù)。因?yàn)?，只有參考方向?biāo)定的情況下，方程式各電量前的正、負(fù)號(hào)才有意義。I為什么要在電路圖中預(yù)先標(biāo)出參考方向？例如–

+USR0RI設(shè)參考方向下US=100V，I=－5A，則說(shuō)明電源電壓的實(shí)際方向與參考方向一致；電流為負(fù)值說(shuō)明其實(shí)際方向與圖中所標(biāo)示的參考方向相反。

參考方向一經(jīng)設(shè)定，在分析和計(jì)算過(guò)程中不得隨意改動(dòng)。方程式各量前面的正、負(fù)號(hào)均應(yīng)依據(jù)參考方向?qū)懗?，而電量的真?shí)方向是以計(jì)算結(jié)果和參考方向二者共同確定的。24h在電路圖上預(yù)先標(biāo)出電壓、電流的參考方向，目的是為解題時(shí)列思考回答1.在電路分析中，引入?yún)⒖挤较虻哪康氖鞘裁矗?.應(yīng)用參考方向時(shí)，你能說(shuō)明“正、負(fù)”、“加、減”及“相同、相反”這幾對(duì)詞的不同之處嗎？電路分析中引入?yún)⒖挤较虻哪康氖牵簽榉治龊陀?jì)算電路提供方便和依據(jù)。

應(yīng)用參考方向時(shí)，“正、負(fù)”是指在參考方向下，電壓、電流數(shù)值前面的正負(fù)號(hào)，如某電流為“－5A”，說(shuō)明其實(shí)際方向與參考方向相反，某電壓為“＋100V”，說(shuō)明該電壓實(shí)際方向與參考方向一致；“加、減”指參考方向下電路方程式中各量前面的加、減號(hào)；“相同”是指電壓、電流為關(guān)聯(lián)參考方向，“相反”指的是電壓、電流參考方向非關(guān)聯(lián)。

25h思考回答1.在電路分析中，引入?yún)⒖挤较虻哪康氖鞘裁矗?.檢驗(yàn)學(xué)習(xí)結(jié)果下圖電路中若選定C為參考點(diǎn)，當(dāng)開(kāi)關(guān)斷開(kāi)和閉合時(shí)，判斷各點(diǎn)的電位值。求下圖電路中開(kāi)關(guān)S閉合和斷開(kāi)時(shí)B點(diǎn)的電位。試述電壓和電位的異同，若電路中兩點(diǎn)電位都很高，則這兩點(diǎn)間電壓是否也很高？+A2Ω4V-BCDS+12VA26KΩ4V-12VBS4KΩ2KΩ26h檢驗(yàn)學(xué)習(xí)結(jié)果下圖電路中若選定C為參考點(diǎn)，當(dāng)開(kāi)關(guān)斷開(kāi)和閉合時(shí)，§1-1電路基礎(chǔ)知識(shí)

要使電流持續(xù)不斷沿電路流動(dòng)，就需要一個(gè)電源，把正電荷從低電位移向高電位，這種使電路兩端產(chǎn)生并維持一定電壓差的能力叫做電動(dòng)勢(shì)。在電源內(nèi)部，非電場(chǎng)力將單位正電荷從電源的低電位端（負(fù)極）移到高電位端（正極）所做的功，稱(chēng)為電源的電動(dòng)勢(shì)，用符號(hào)E表示，電動(dòng)勢(shì)的單位也是伏特[V]

。外力將單位正電荷從電源負(fù)極經(jīng)電源內(nèi)部移到正極所做的功。E為電源電動(dòng)勢(shì)，單位為伏特。A外為外力所做的功，單位為焦耳。Q為外力分離電荷電量，單位庫(kù)侖。

E=A外/Q§1-1電路基礎(chǔ)知識(shí)27h§1-1電路基礎(chǔ)知識(shí)

要使電源的電動(dòng)勢(shì)28h電源的電動(dòng)勢(shì)28h電動(dòng)勢(shì)電源、非靜電力+–水池泵29h電動(dòng)勢(shì)電源、非靜電力+–水池泵29h§1-1電路基礎(chǔ)知識(shí)

電動(dòng)勢(shì)和電壓電動(dòng)勢(shì)和電壓的單位相同，但二者概念有區(qū)別：首先，物理意義不同。電壓是衡量電場(chǎng)力作功大小的物理量，而電動(dòng)勢(shì)則表示非電場(chǎng)力作功本領(lǐng)的物理量。其次，兩者的方向不同，電壓是由高電位指向低電位，是電位降低的方向。而電動(dòng)勢(shì)相反。再次，存在的方式不同。電壓既存在電源內(nèi)部也存在電源的外部，電動(dòng)勢(shì)僅存在于電源的內(nèi)部。30h§1-1電路基礎(chǔ)知識(shí)

電動(dòng)勢(shì)和電壓30h§1-1電路基礎(chǔ)知識(shí)

四、導(dǎo)體、絕緣體、半導(dǎo)體和導(dǎo)體電阻原子核原子核中有質(zhì)子和中子，其中質(zhì)子帶正電，中子不帶電。繞原子核高速旋轉(zhuǎn)的電子帶負(fù)電。自然界物質(zhì)的電結(jié)構(gòu)：電子正電荷負(fù)電荷=原子結(jié)構(gòu)中：原子核導(dǎo)體的外層電子數(shù)很少且距離原子核較遠(yuǎn)，因此受原子核的束縛力很弱，極易掙脫原子核的束縛游離到空間成為自由電子，即導(dǎo)體的特點(diǎn)就是內(nèi)部具有大量的自由電子。原子核半導(dǎo)體的外層電子數(shù)一般為4個(gè)，其導(dǎo)電性界于導(dǎo)體和絕緣體之間。原子核絕緣體外層電子數(shù)通常為8個(gè)，且距離原子核較近，因此受到原子核很強(qiáng)的束縛力而無(wú)法掙脫，我們把外層電子數(shù)為8個(gè)稱(chēng)為穩(wěn)定結(jié)構(gòu)，這種結(jié)構(gòu)中不存在自由電子，因此不導(dǎo)電。31h§1-1電路基礎(chǔ)知識(shí)

四、導(dǎo)體、絕緣體、半導(dǎo)體和導(dǎo)體§1-1電路基礎(chǔ)知識(shí)

32h§1-1電路基礎(chǔ)知識(shí)

32h§1-1電路基礎(chǔ)知識(shí)

33h§1-1電路基礎(chǔ)知識(shí)

33h§1-1電路基礎(chǔ)知識(shí)

34h§1-1電路基礎(chǔ)知識(shí)

34h當(dāng)外界電場(chǎng)的作用力超過(guò)原子核對(duì)外層電子的束縛力時(shí)，絕緣體的外層電子同樣也會(huì)掙脫原子核的束縛成為自由電子，這種現(xiàn)象我們稱(chēng)為“絕緣擊穿”。絕緣體一旦被擊穿，就會(huì)永久喪失其絕緣性能而成為導(dǎo)體。1、絕緣體是否在任何條件下都不導(dǎo)電？2、半導(dǎo)體有什么特殊性？半導(dǎo)體的導(dǎo)電性雖然介于導(dǎo)體和絕緣體之間，但半導(dǎo)體在外界條件發(fā)生變化時(shí)，其導(dǎo)電能力將大大增強(qiáng)；若在純凈的半導(dǎo)體中摻入某些微量雜質(zhì)后，其導(dǎo)電能力甚至?xí)黾由先f(wàn)乃至幾十萬(wàn)倍，半導(dǎo)體的上述特殊性，使它在電子技術(shù)中得到了極其廣泛地應(yīng)用。§1-1電路基礎(chǔ)知識(shí)

35h當(dāng)外界電場(chǎng)的作用力超過(guò)原子核對(duì)外層電子的束縛力時(shí)，絕（四）電阻(1)電阻的定義及特性

電阻(電子的運(yùn)動(dòng)必然要和導(dǎo)體中的分子或原子發(fā)生碰撞，使電子在導(dǎo)體中的運(yùn)動(dòng)受到一定的阻力，導(dǎo)體對(duì)電子的阻礙作用，稱(chēng)為電阻。)，電阻用R表示，單位是歐姆，符號(hào)“Ω”。

1KΩ=103Ω、1MΩ=103kΩ電阻元件圖符號(hào)R§1-1電路基礎(chǔ)知識(shí)

36h（四）電阻(1)電阻的定義及特性電阻(電子的運(yùn)動(dòng)§1-1電路基礎(chǔ)知識(shí)

電阻(2)

導(dǎo)體電阻的大小決定于導(dǎo)體的長(zhǎng)度，截面積和自身材料。同一溫度下，公式表示為：

R=ρL/Sρ為電阻系數(shù)，單位為Ωmm2/m；L為導(dǎo)體長(zhǎng)度，單位為米（m）；S為導(dǎo)體撗截面積。單位為平方毫米（mm2）

37h§1-1電路基礎(chǔ)知識(shí)

電阻(2)ρ為電阻系數(shù)，單位

電阻率ρ一般會(huì)隨溫度升高而增大?？点~、錳銅電阻率隨溫度變化較小,常用作標(biāo)準(zhǔn)電阻絕緣體與導(dǎo)體電阻。38h電阻率ρ一般會(huì)隨溫度升高而增大?？点~、錳銅電阻率常見(jiàn)的電阻圖片滑線電阻磁盤(pán)電位器琺瑯電阻電阻箱39h常見(jiàn)的電阻圖片滑線電阻磁盤(pán)電位器琺瑯電阻電阻箱39h常見(jiàn)的電阻圖片色環(huán)電阻40h常見(jiàn)的電阻圖片色環(huán)電阻40h歐姆定律U=IRR=U/II=U/RR=U/I不變不變→0→0→∝→∝I=U/R§1-1電路基礎(chǔ)知識(shí)

（五）歐姆定律41h歐姆定律U=IRR=U/II=U/RR=U/I不變不變→0→§1-1電路基礎(chǔ)知識(shí)

六、電功、電功率與熱效應(yīng)1.電功

將電能轉(zhuǎn)換成其他形式的能時(shí)，電流要做功，電流所做的功叫電功。由I=Q/t及U=A/Q得：A=UQ=IUtA=I2Rt=U2/Rt電功的單位是焦耳（J）。42h§1-1電路基礎(chǔ)知識(shí)

六、電功、電功率與熱效應(yīng)42h§1-1電路基礎(chǔ)知識(shí)

2.電功率

單位時(shí)間內(nèi)電流所做的功叫電功率。

P=A/tP=IU=I

2R=U2/R電功率的單位是瓦特（W）1kw=103w=106mwP1=EI

（電源的電功率）P2=UI

（負(fù)載功率）→→43h§1-1電路基礎(chǔ)知識(shí)

2.電功率→→43h§1-1電路基礎(chǔ)知識(shí)

3.電流的熱效應(yīng)Q=I

2

Rt

焦耳（J）

這個(gè)關(guān)系式又叫愣次—焦耳定律，熱量Q

的單位是J。為了避免設(shè)備過(guò)度發(fā)熱，根據(jù)絕緣材料的允許溫度，對(duì)于各種導(dǎo)線規(guī)定了不同截面下的最大允許電流值，又稱(chēng)安全電流。44h§1-1電路基礎(chǔ)知識(shí)

3.電流的熱效應(yīng)44h

§1-1電路基礎(chǔ)知識(shí)

RUIR2R1UII1I2R1R2IUU1U2電阻的串聯(lián)電阻的并聯(lián)等效電路串聯(lián)各電阻中通過(guò)的電流相同。并聯(lián)各電阻兩端的電壓相同。如果兩個(gè)串聯(lián)電阻有：R1>>R2，則R≈R1如果兩個(gè)并聯(lián)電阻有：R1>>R2，則R≈R21、電阻的串聯(lián)與并聯(lián)45h§1-1電路基礎(chǔ)知識(shí)

RUIR2R1UII1I2R電阻的混聯(lián)計(jì)算舉例解：

Rab=R1+R6+(R2//R3)+(R4//R5)R1R2R3R4R5R6ab由a、b端向里看，R2和R3，R4和R5均連接在相同的兩點(diǎn)之間，因此是并聯(lián)關(guān)系，把這4個(gè)電阻兩兩并聯(lián)后，電路中除了a、b兩點(diǎn)不再有結(jié)點(diǎn)，所以它們的等效電阻與R1和R6相串聯(lián)。電阻混聯(lián)電路的等效電阻計(jì)算，關(guān)鍵在于正確找出電路的連接點(diǎn)，然后分別把兩兩結(jié)點(diǎn)之間的電阻進(jìn)行串、并聯(lián)簡(jiǎn)化計(jì)算，最后將簡(jiǎn)化的等效電阻相串即可求出。

分析：46h電阻的混聯(lián)計(jì)算舉例解：Rab=R1+R6+(R2第二章電工基礎(chǔ)知識(shí)

電路基礎(chǔ)知識(shí)1電磁感應(yīng)和磁路2交流電和三相交流電路33電子技術(shù)常識(shí)34常用電氣圖形符號(hào)3547h第二章電工基礎(chǔ)知識(shí)

電路基礎(chǔ)知識(shí)1電磁感應(yīng)和磁路2交流前言48h前言2h49h3h50h4h§1-1電路基礎(chǔ)知識(shí)

一、電流和電路1.電荷與電流

失去電子或得到電子的微粒稱(chēng)為正電荷或負(fù)電荷。帶有電荷的物體稱(chēng)為帶電體。電荷的多少用電量表示。其單位為C（庫(kù)或庫(kù)侖）

電流是帶電微粒的定向移動(dòng)。通常以正電荷移動(dòng)的方向規(guī)定為電流的參考正方向。大小、方向均不隨時(shí)間變化的穩(wěn)恒直流電；大小、方向隨時(shí)間作周期性變化的電流稱(chēng)為交流電流。51h§1-1電路基礎(chǔ)知識(shí)

一、電流和電路5h§1-1電路基礎(chǔ)知識(shí)

2.電流單位時(shí)間內(nèi)通過(guò)導(dǎo)體橫截面的電荷量叫做電流，用I表示。如果在t秒鐘通過(guò)導(dǎo)體橫截面的電荷量是Q,那么：IQt=1秒鐘內(nèi)通過(guò)導(dǎo)體截面積的電量為1庫(kù)侖時(shí)，則導(dǎo)體內(nèi)的電流為1安培。電流的國(guó)際單位制是安培【A】，較小的單位還有毫安【mA】和微安【μA】等，它們之間的換算關(guān)系為：1A=103mA=106μA=10-3kA52h§1-1電路基礎(chǔ)知識(shí)

2.電流IQt=電路可以實(shí)現(xiàn)電能的傳輸、分配和轉(zhuǎn)換。電力系統(tǒng)中：電子技術(shù)中：電路可以實(shí)現(xiàn)電信號(hào)的傳遞、存儲(chǔ)和處理。電路的功能53h電路可以實(shí)現(xiàn)電能的傳輸、分配和轉(zhuǎn)換。電力系統(tǒng)中：電子負(fù)載：§1-1電路基礎(chǔ)知識(shí)

電路就是電流所經(jīng)過(guò)的路徑，電路為一閉合回路。電路由電源、控制電器和保護(hù)電器、導(dǎo)線和負(fù)載組成。電源：即電能的源泉，是推動(dòng)電路中電流流動(dòng)的原動(dòng)力。電源是指電路中供給電能的設(shè)備，它的作用是將非電形式的能量轉(zhuǎn)換為電能。如電池將化學(xué)能轉(zhuǎn)換為電能，發(fā)電機(jī)將機(jī)械能轉(zhuǎn)換為電能等。如發(fā)電機(jī)、蓄電池等。負(fù)載是指用電設(shè)備，即電路中消耗電能的設(shè)備，它的作用是將電能轉(zhuǎn)換為其他形式的能量。如電燈將電能轉(zhuǎn)換為光能，電爐將電能轉(zhuǎn)換為熱能，電動(dòng)機(jī)將電能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能等?？刂坪捅Ｗo(hù)電器：控制和保護(hù)電器部件，如開(kāi)關(guān)設(shè)備、測(cè)量設(shè)備以及各種繼電保護(hù)設(shè)備等。3.電路導(dǎo)線：電源和負(fù)載之間不可缺少的連接部分。54h負(fù)載：§1-1電路基礎(chǔ)知識(shí)

電路就是電流電路模型和電路元件電源負(fù)載實(shí)體電路中間環(huán)節(jié)與實(shí)體電路相對(duì)應(yīng)、由理想元件構(gòu)成的電路圖，稱(chēng)為實(shí)體電路的電路模型。電路模型負(fù)載電源開(kāi)關(guān)連接導(dǎo)線SRL+

U–IUS+_R055h電路模型和電路元件電源負(fù)實(shí)體電路中間環(huán)節(jié)與實(shí)體電路相對(duì)應(yīng)§1-1電路基礎(chǔ)知識(shí)

電氣設(shè)備的額定值電氣設(shè)備長(zhǎng)期、安全工作條件下的最高限值稱(chēng)為額定值。電氣設(shè)備的額定值是根據(jù)設(shè)計(jì)、材料及制造工藝等因素，由制造廠家給出的技術(shù)數(shù)據(jù)。電路的三種工作狀態(tài)I＝US÷(RS＋RL)（1）通路＋U=US－IRS－RLS＋

US－RS（2）開(kāi)路＋U=US－I＝0S＋

US－RSRL＋U=0－I＝US/RS（3）短路RLS＋

US－RS56h§1-1電路基礎(chǔ)知識(shí)

電氣設(shè)備的額定值電氣設(shè)備長(zhǎng)期、安全§1-1電路基礎(chǔ)知識(shí)過(guò)負(fù)荷一般情況不允許斷路輕負(fù)荷短路通路電路的狀態(tài)滿負(fù)荷電路的幾種狀態(tài)57h§1-1電路基礎(chǔ)知識(shí)過(guò)負(fù)荷一般情況不允許斷路輕負(fù)荷短路通§1-1電路基礎(chǔ)知識(shí)1、通路——就是電源與負(fù)載接成的回路，這時(shí)電路中有電流通過(guò)。電源與負(fù)載構(gòu)成閉合回路，電源處于有載工作狀態(tài)，電路中有電流流過(guò)。A、滿負(fù)荷B、輕負(fù)荷C、過(guò)負(fù)荷（一般情況不允許）58h§1-1電路基礎(chǔ)知識(shí)1、通路——就是電源與負(fù)載接成的回路2、短路——短路就是電源未經(jīng)負(fù)載而直接由導(dǎo)線構(gòu)成通路。

當(dāng)電路中如圖所示的兩點(diǎn)間用導(dǎo)線相連時(shí)，稱(chēng)電阻R被短路。這兩點(diǎn)間的導(dǎo)線稱(chēng)為短路線，短路線中的電流叫短路電流。注:短路可分為有用短路和故障短路，故障短路往往會(huì)造成電路中電流過(guò)大，使電路無(wú)法正常工作，嚴(yán)重的會(huì)產(chǎn)生事故?！?-1電路基礎(chǔ)知識(shí)59h注:短路可分為有用短路和故障§1-1電路基礎(chǔ)知識(shí)13h3、斷路——斷路就是電源與負(fù)載未接成閉合回路，這時(shí)電路中沒(méi)有電流通過(guò)。開(kāi)關(guān)S斷開(kāi)或電路中某處斷開(kāi)，切斷的電路中沒(méi)有電流流過(guò)，此時(shí)的電路稱(chēng)為開(kāi)路。開(kāi)路又叫斷路，斷開(kāi)的兩點(diǎn)間的電壓稱(chēng)為開(kāi)路電壓。

注：開(kāi)路也分為正常開(kāi)路和故障開(kāi)路。如不需要電路工作時(shí)，把電源開(kāi)關(guān)打開(kāi)為正常開(kāi)路；而燈絲燒斷，導(dǎo)線斷裂產(chǎn)生的開(kāi)路為故障開(kāi)路，它使電路不能正常工作?！?-1電路基礎(chǔ)知識(shí)60h3、斷路——斷路就是電源與負(fù)載未接成閉合回路，注§1-1電路基礎(chǔ)知識(shí)

二、電場(chǎng)、電場(chǎng)強(qiáng)度1.電場(chǎng)

電場(chǎng)存在于帶電體周?chē)?，能?duì)位于該電場(chǎng)中的電荷產(chǎn)生作用力—電場(chǎng)力。電場(chǎng)力的大小與電場(chǎng)的強(qiáng)弱有關(guān)，這又與帶電體所帶的電荷量多少有關(guān)。61h§1-1電路基礎(chǔ)知識(shí)

二、電場(chǎng)、電場(chǎng)強(qiáng)度15h§1-1電路基礎(chǔ)知識(shí)

2.電場(chǎng)強(qiáng)度衡量電場(chǎng)強(qiáng)弱的一個(gè)物理量，既有大小又有方。電場(chǎng)中任意一點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度，在數(shù)值等于放在該點(diǎn)的單位正電荷所受電場(chǎng)力的大小，其方向是正電荷受力的方向，即：

E=F/Q

E—電場(chǎng)強(qiáng)度，F(xiàn)/C（牛頓/庫(kù)侖)

F--電荷所受的電場(chǎng)力，N（牛頓）

Q—正電荷的電量，C（庫(kù)侖）62h§1-1電路基礎(chǔ)知識(shí)

2.電場(chǎng)強(qiáng)度16h§1-1電路基礎(chǔ)知識(shí)

三、電位、電壓、電動(dòng)勢(shì)1.電位在電場(chǎng)力作用下，單位正電荷由電場(chǎng)中某一點(diǎn)移到參考點(diǎn)（電位為零）所做的功叫做該點(diǎn)的電位。

63h§1-1電路基礎(chǔ)知識(shí)

三、電位、電壓、電動(dòng)勢(shì)17hVa=+5V

a

點(diǎn)電位：ab15Aab15A例例

電位實(shí)際上就是電路中某點(diǎn)到參考點(diǎn)的電壓，電壓常用雙下標(biāo)，而電位則用單下標(biāo)，電位的單位也是伏特[V]。電位具有相對(duì)性，規(guī)定參考點(diǎn)的電位為零電位。因此，相對(duì)于參考點(diǎn)較高的電位呈正電位，較參考點(diǎn)低的電位呈負(fù)電位。Vb=-5V

b點(diǎn)電位：

電位64hVa=+5Va點(diǎn)電位：ab15Aab15A例例＋－12V例求開(kāi)關(guān)S打開(kāi)和閉合時(shí)a點(diǎn)的電位值。－12V6KΩ4KΩ20KΩ＋12VS解畫(huà)出S打開(kāi)時(shí)的等效電路：baSbadc6KΩ4KΩc20KΩ＋－12V顯然，開(kāi)關(guān)S打開(kāi)時(shí)相當(dāng)于一個(gè)閉合的全電路，a點(diǎn)電位為：S閉合時(shí)的等效電路：6KΩ4KΩ20KΩ＋－12V＋－12VbacS閉合時(shí)，a點(diǎn)電位只與右回路有關(guān)，其值為：dd電位的計(jì)算65h＋－12V例求開(kāi)關(guān)S打開(kāi)和閉合時(shí)a點(diǎn)的電位值。－12V6KΩ例電路如下圖所示，分別以A、B為參考點(diǎn)計(jì)算C和D點(diǎn)的電位及UCD。10V2+–5V+–3BCDIA解以A點(diǎn)為參考電位時(shí)I=10+53+2=3AVC=33=9VVD=32=–6VUCD=VCVD=15V以B點(diǎn)為參考電位時(shí)VD=–5VVC=10VUCD=VC–VD=15V*電路中某一點(diǎn)的電位等于該點(diǎn)到參考點(diǎn)的電壓；**電路中各點(diǎn)的電位隨參考點(diǎn)選的不同而改變，但是任意兩點(diǎn)間的電壓不變。66h例電路如下圖所示，分別以A、B為參考點(diǎn)計(jì)算C和D點(diǎn)的電位及U直流情況下2.電壓電場(chǎng)力把單位正電荷從電場(chǎng)中的一點(diǎn)移到另一點(diǎn)所做的功。其表達(dá)式為：注意：變量用小寫(xiě)字母表示，恒量用大寫(xiě)字母表示。電壓的國(guó)際單位制是伏特【V】，常用的單位還有毫伏【mV】和千伏【KV】等，換算關(guān)系為：1V=103mV=10－3KV電工技術(shù)基礎(chǔ)問(wèn)題分析中，通常規(guī)定電壓的參考正方向由高電位指向低電位，因此電壓又稱(chēng)作電壓降。從工程應(yīng)用的角度來(lái)講，電路中電壓是產(chǎn)生電流的根本原因。數(shù)值上，電壓等于電路中兩點(diǎn)電位的差值。即：67h直流情況下2.電壓電場(chǎng)力把單位正電荷從電場(chǎng)中的一點(diǎn)移到電流、電壓的參考方向

對(duì)電路進(jìn)行分析計(jì)算時(shí)應(yīng)注意：列寫(xiě)電路方程式之前，首先要在電路中標(biāo)出電流、電壓的參考方向。電路圖上電流、電壓參考方向的標(biāo)定，原則上任意假定，但一經(jīng)選定，在整個(gè)分析計(jì)算過(guò)程中，這些參考方向就不允許再變更。aI電源元件＋U－b非關(guān)聯(lián)參考方向aI負(fù)載元件＋U－b關(guān)聯(lián)參考方向

實(shí)際電源上的電壓、電流方向總是非關(guān)聯(lián)的，實(shí)際負(fù)載上的電壓、電流方向是關(guān)聯(lián)的。因此，假定某元件是電源時(shí)，應(yīng)選取非關(guān)聯(lián)參考方向，假定某元件是負(fù)載應(yīng)選取關(guān)聯(lián)參考方向。68h電流、電壓的參考方向?qū)﹄娐愤M(jìn)行分析計(jì)算時(shí)應(yīng)注意：列寫(xiě)電路電路中電位的概念及計(jì)算★

電壓是兩點(diǎn)的電位差,電壓值確定★

某點(diǎn)的電位在計(jì)算中與零電位點(diǎn)的選擇有關(guān)，沒(méi)有確切值，只是一個(gè)相對(duì)值?！?/p>

電位在運(yùn)用時(shí)要選定一參考點(diǎn),參考點(diǎn)選定后,不能改動(dòng).所選參考點(diǎn)的電位值設(shè)為0★

實(shí)際應(yīng)用中,一般選大地、機(jī)殼為參考零電位點(diǎn).注意：電位和電壓的區(qū)別電位值是相對(duì)的，參考點(diǎn)選得不同，電路中其它各點(diǎn)的電位也將隨之改變；電路中兩點(diǎn)間的電壓值是絕對(duì)的，不會(huì)因參考點(diǎn)的不同而改變。69h電路中電位的概念及計(jì)算★電壓是兩點(diǎn)的電位差

在電路圖上預(yù)先標(biāo)出電壓、電流的參考方向，目的是為解題時(shí)列寫(xiě)方程式提供依據(jù)。因?yàn)?，只有參考方向?biāo)定的情況下，方程式各電量前的正、負(fù)號(hào)才有意義。I為什么要在電路圖中預(yù)先標(biāo)出參考方向？例如–

+USR0RI設(shè)參考方向下US=100V，I=－5A，則說(shuō)明電源電壓的實(shí)際方向與參考方向一致；電流為負(fù)值說(shuō)明其實(shí)際方向與圖中所標(biāo)示的參考方向相反。

參考方向一經(jīng)設(shè)定，在分析和計(jì)算過(guò)程中不得隨意改動(dòng)。方程式各量前面的正、負(fù)號(hào)均應(yīng)依據(jù)參考方向?qū)懗?，而電量的真?shí)方向是以計(jì)算結(jié)果和參考方向二者共同確定的。70h在電路圖上預(yù)先標(biāo)出電壓、電流的參考方向，目的是為解題時(shí)列思考回答1.在電路分析中，引入?yún)⒖挤较虻哪康氖鞘裁矗?.應(yīng)用參考方向時(shí)，你能說(shuō)明“正、負(fù)”、“加、減”及“相同、相反”這幾對(duì)詞的不同之處嗎？電路分析中引入?yún)⒖挤较虻哪康氖牵簽榉治龊陀?jì)算電路提供方便和依據(jù)。

應(yīng)用參考方向時(shí)，“正、負(fù)”是指在參考方向下，電壓、電流數(shù)值前面的正負(fù)號(hào)，如某電流為“－5A”，說(shuō)明其實(shí)際方向與參考方向相反，某電壓為“＋100V”，說(shuō)明該電壓實(shí)際方向與參考方向一致；“加、減”指參考方向下電路方程式中各量前面的加、減號(hào)；“相同”是指電壓、電流為關(guān)聯(lián)參考方向，“相反”指的是電壓、電流參考方向非關(guān)聯(lián)。

71h思考回答1.在電路分析中，引入?yún)⒖挤较虻哪康氖鞘裁矗?.檢驗(yàn)學(xué)習(xí)結(jié)果下圖電路中若選定C為參考點(diǎn)，當(dāng)開(kāi)關(guān)斷開(kāi)和閉合時(shí)，判斷各點(diǎn)的電位值。求下圖電路中開(kāi)關(guān)S閉合和斷開(kāi)時(shí)B點(diǎn)的電位。試述電壓和電位的異同，若電路中兩點(diǎn)電位都很高，則這兩點(diǎn)間電壓是否也很高？+A2Ω4V-BCDS+12VA26KΩ4V-12VBS4KΩ2KΩ72h檢驗(yàn)學(xué)習(xí)結(jié)果下圖電路中若選定C為參考點(diǎn)，當(dāng)開(kāi)關(guān)斷開(kāi)和閉合時(shí)，§1-1電路基礎(chǔ)知識(shí)

要使電流持續(xù)不斷沿電路流動(dòng)，就需要一個(gè)電源，把正電荷從低電位移向高電位，這種使電路兩端產(chǎn)生并維持一定電壓差的能力叫做電動(dòng)勢(shì)。在電源內(nèi)部，非電場(chǎng)力將單位正電荷從電源的低電位端（負(fù)極）移到高電位端（正極）所做的功，稱(chēng)為電源的電動(dòng)勢(shì)，用符號(hào)E表示，電動(dòng)勢(shì)的單位也是伏特[V]

。外力將單位正電荷從電源負(fù)極經(jīng)電源內(nèi)部移到正極所做的功。E為電源電動(dòng)勢(shì)，單位為伏特。A外為外力所做的功，單位為焦耳。Q為外力分離電荷電量，單位庫(kù)侖。

E=A外/Q§1-1電路基礎(chǔ)知識(shí)73h§1-1電路基礎(chǔ)知識(shí)

要使電源的電動(dòng)勢(shì)74h電源的電動(dòng)勢(shì)28h電動(dòng)勢(shì)電源、非靜電力+–水池泵75h電動(dòng)勢(shì)電源、非靜電力+–水池泵29h§1-1電路基礎(chǔ)知識(shí)

電動(dòng)勢(shì)和電壓電動(dòng)勢(shì)和電壓的單位相同，但二者概念有區(qū)別：首先，物理意義不同。電壓是衡量電場(chǎng)力作功大小的物理量，而電動(dòng)勢(shì)則表示非電場(chǎng)力作功本領(lǐng)的物理量。其次，兩者的方向不同，電壓是由高電位指向低電位，是電位降低的方向。而電動(dòng)勢(shì)相反。再次，存在的方式不同。電壓既存在電源內(nèi)部也存在電源的外部，電動(dòng)勢(shì)僅存在于電源的內(nèi)部。76h§1-1電路基礎(chǔ)知識(shí)

電動(dòng)勢(shì)和電壓30h§1-1電路基礎(chǔ)知識(shí)

四、導(dǎo)體、絕緣體、半導(dǎo)體和導(dǎo)體電阻原子核原子核中有質(zhì)子和中子，其中質(zhì)子帶正電，中子不帶電。繞原子核高速旋轉(zhuǎn)的電子帶負(fù)電。自然界物質(zhì)的電結(jié)構(gòu)：電子正電荷負(fù)電荷=原子結(jié)構(gòu)中：原子核導(dǎo)體的外層電子數(shù)很少且距離原子核較遠(yuǎn)，因此受原子核的束縛力很弱，極易掙脫原子核的束縛游離到空間成為自由電子，即導(dǎo)體的特點(diǎn)就是內(nèi)部具有大量的自由電子。原子核半導(dǎo)體的外層電子數(shù)一般為4個(gè)，其導(dǎo)電性界于導(dǎo)體和絕緣體之間。原子核絕緣體外層電子數(shù)通常為8個(gè)，且距離原子核較近，因此受到原子核很強(qiáng)的束縛力而無(wú)法掙脫，我們把外層電子數(shù)為8個(gè)稱(chēng)為穩(wěn)定結(jié)構(gòu)，這種結(jié)構(gòu)中不存在自由電子，因此不導(dǎo)電。77h§1-1電路基礎(chǔ)知識(shí)

四、導(dǎo)體、絕緣體、半導(dǎo)體和導(dǎo)體§1-1電路基礎(chǔ)知識(shí)

78h§1-1電路基礎(chǔ)知識(shí)

32h§1-1電路基礎(chǔ)知識(shí)

79h§1-1電路基礎(chǔ)知識(shí)

33h§1-1電路基礎(chǔ)知識(shí)

80h§1-1電路基礎(chǔ)知識(shí)

34h當(dāng)外界電場(chǎng)的作用力超過(guò)原子核對(duì)外層電子的束縛力時(shí)，絕緣體的外層電子同樣也會(huì)掙脫原子核的束縛成為自由電子，這種現(xiàn)象我們稱(chēng)為“絕緣擊穿”。絕緣體一旦被擊穿，就會(huì)永久喪失其絕緣性能而成為導(dǎo)體。1、絕緣體是否在任何條件下都不導(dǎo)電？2、半導(dǎo)體有什么特殊性？半導(dǎo)體的導(dǎo)電性雖然介于導(dǎo)體和絕緣體之間，但半導(dǎo)體在外界條件發(fā)生變化時(shí)，其導(dǎo)電能力將大大增強(qiáng)；若在純凈的半導(dǎo)體中摻入某些微量雜質(zhì)后，其導(dǎo)電能力甚至?xí)黾由先f(wàn)乃至幾十萬(wàn)倍，半導(dǎo)體的上述特殊性，使它在電子技術(shù)中得到了極其廣泛地應(yīng)用?！?-1電路基礎(chǔ)知識(shí)

81h當(dāng)外界電場(chǎng)的作用力超過(guò)原子核對(duì)外層電子的束縛力時(shí)，絕（四）電阻(1)電阻的定義及特性

電阻(電子的運(yùn)動(dòng)必然要和導(dǎo)體中的分子或原子發(fā)生碰撞，使電子在導(dǎo)體中的運(yùn)動(dòng)受到一定的阻力，導(dǎo)體對(duì)電子的阻礙作用，稱(chēng)為電阻。)，電阻用R表示，單位是歐姆，符號(hào)“Ω”。

1KΩ=103Ω、1MΩ=