電工基礎知識培訓(常源)ppt

電工基礎學習前言電能與其它能源相比具有無可比擬的優(yōu)越性1.便于轉換：可從水、熱、風、化學、光、原子能等轉換而得。同時也能轉換成機械能、熱能、光能、聲能等。2.便于輸送和分配：用簡單的輸電設備方便地輸送到遠方。分配也很方便，接上電線就能帶動無論功率小的電燈或者功率很大的電機。3.便于控制、測量、調整：可用自動監(jiān)督防止事故；自動控制來操作；自動調節(jié)達到穩(wěn)定運行。也就能實現(xiàn)高度自動化。2010年世界年發(fā)電量排名名次

一二三四五六七八

國家美國中國日本

俄羅斯

加拿大德國

法國英國年發(fā)電（億度）4325942065114531036862996210573238122010年世界人均用電排名名次

一二三四五六七八

國家美國法國日本德國俄羅斯英國

中國加拿大人均年用電（度）140009553800075737301635330002249人均月用電（民用）1167（777）796（525）666（400）631（378）608（365）529（318）250（82）187（124）從1799年意大利物理學家伏打發(fā)明電池至今215年世界在電的應用上發(fā)生了巨大的變化，從上表可以看出，我國的人均民生用電量還很少，人類走向自動化和計算機時代的步伐卻越來越快。時代要求我們能夠多掌握一些電的知識?！峨姽せA》是研究電和磁現(xiàn)象及其規(guī)律的基礎理論課。一些基本的理論將會成為常識在日常生活中應用。因此是每個人必修的科目。第一章電的基本知識第一節(jié)從物質結構談到電原子核（+）1.物質的構成：分子——原子

電子（-）什么叫分子：具有該物質一切化學特性的最小微粒。如水H2O;氧氣O2

什么叫原子：又稱元素，是構成分子的最基本的單元。世界上所有物質都由92種元素及15種合成元素組成。分子直徑很小，由原子核和電子組成，電子圍繞原子核運動（象宇宙中情況一樣）。如把原子核放大到1cm，那么最近的電子距離原子核有50m。正常情況原子核帶正電，電子帶負電，二者電量相等抵消，對外部呈現(xiàn)電性。

電子按照每軌道2n2個電子的規(guī)律排列，此時的原子最穩(wěn)定。（n為第幾軌道數(shù)，按此式最多容納電子數(shù)，第1軌道為2個，2軌道為8個，3軌道為18個，4軌道為32個）最外層電子數(shù)越少（離原子核又最遠）則越容易成為自由電子而脫離核心。

在外界條件下，失去電子的原子就帶正電；得到電子帶負電。此時就會呈現(xiàn)電的現(xiàn)象。

①摩擦起電：最早發(fā)現(xiàn)的電現(xiàn)象②光電效應：硒光電池③熱電效應：日光燈絲④化學效應：電鍍第二節(jié)電路的物理量1.電路：電路由電源、導線（連接部分）、負載（用電器）三大部分構成。2.電流：電荷的定向移動稱電流.①電流強度：單位時間內通過導體截面的電荷量I=Q/tQ：電量（庫倫）1庫倫=6.25X1018個電子的量。I：每秒通過1庫倫電量時電流為1安培。②電流密度：J=I/S每平方毫米流過的電流。

（單位面積電流量）

當導體電流密度過高時便會發(fā)熱。變壓器導線用得粗細就是考慮電流密度要在合適范圍，電熱毯取電流密度20安/mm2-30安/mm2使導線發(fā)熱取暖。江蘇省電力局制訂的規(guī)程，銅芯熔芯熔絲列舉如下直徑mm截面mm2額定電流A熔斷電流AФ0.80.52958Ф1.13152104Ф1.371.563125一般家庭電器線路安裝電流密度取≤5A/mm2③電流的方向：規(guī)定正電荷移動的方向為電流的方向。實際上是電子移動引起的電流。但根據(jù)相對原理不影響以前的假設。好像把開著的汽車說成不動，周圍房子向反方向移動一樣。+-++++---------3.電阻：導體中其它不斷運動的分子、原子等與定向移動的自由電子（電流）碰撞，因而減緩它的移動速度，這種阻礙電流的特性稱電阻。①電阻大小與材料的性質和幾何尺寸有關R=ρl/sρ為電阻率單位為Ωmm2/mR的單位為Ω

；kΩ;MΩ材料名稱

鑄鐵

鎳鉻合金80%：20%鐵鉻鋁22.3%：9.8%：0.035%碳石墨電阻率0.51.11.35-1.5520用途

外殼

電爐絲

電爐絲電刷及碳電阻②導體和絕緣體：A.電阻率在0.1~10-4Ωmm2/m稱導體多數(shù)是金屬，也有液體，如水銀。電阻隨溫度升高增加（正溫度系數(shù)）當溫度到-273.15℃時，電阻為0，稱超導體。B.電阻率在0.1~102Ωmm2/m稱半導體電阻隨溫度升高降低（負溫度系數(shù)）C.電阻率在102~1014Ωmm2/m稱絕緣體常用來隔開導電部分。一般規(guī)定電器絕緣電阻不得低于0.5MΩ;移動電器外殼絕緣電阻不得低于1MΩ；建筑驗收絕緣電阻不得低于2.2MΩ.4.電壓①電位Ф：水從高往低處流參考點是地平線。電也有電位高低之分，參考點是設定的0點。變壓器銘牌0上二邊的參考220V6.3V點不同380V36V如將上圖的參考點移動到中間變成下圖所示。大家可以舉一反三。原則是參考點即0電位的選擇一定要有利于分析問題。變壓器銘牌-220V-6.3V上參考點選0在中間時160V29.7V

②電壓U:也叫電位差，是任意二點電位的差。它是形成電流的原因。單位為V，KV,mV等。電壓只跟二點的電位有關，與參考點0電位無關。上面的例子中共220V,380V,160V(左面）；6.3V,36V,29.7V（右面）六種電壓。與0電位在什么地方無關。③電動勢E:電源內部由于其它能量作用而將正電荷從負極移動到正極產生一定的電位差稱電動勢。練習一1.電的實質是什么？試畫出銅29原子排列圖。2.試用箭頭標出負載上的電流方向。3.若0電位分別移向a,b,c,則銘牌上數(shù)字應怎么寫？4.一只線圈表明銅線直徑0.16mm，2400匝，平均每匝長度38mm，求該線圈電阻是多少？

第三節(jié)電路的基本定律1.歐姆定律（1827年由德國科學家歐姆發(fā)現(xiàn)）①部分電路的歐姆定律：

在一段不包括電動勢，僅有電阻的電路中，流過電阻的電流大小與加在電阻二端的電壓成正比，而與該電阻的阻值成反比I=U/R●U=IR電流流過電阻時產生的電壓降落

●R=U/I用伏安法求電阻的方法。如燈泡的電阻不能用測量尺寸的方法而要用伏安法來測得。如：燈泡接在220V電源中，測得電流0.4A求電阻。解：R=U/I220/0.4=550Ω②全電路的歐姆定律：包括內電路（電源內部的電路）和外電路（負載電路）組成的電路I=E/R+r

或E=IR+IrA.當外電路開路時，電流等于0，E=U平時用表量電池電壓，實際上就是測量開路時的電動勢。B.當外電路短路時，R=0U=0I=E/r電流很大，造成燒毀電源的后果。因此必須加設保護裝置，一般用熔斷器為多。例：電池電壓3V,接上10Ω電阻，電阻二端電壓為2.75V。求電池內阻。解：E=3V,I=U/R=2.75/10=0.275A。E=IR+Ir,3=0.275×10+0.275r,r=(3-2.75)/0.275=0.91Ω

2.電阻的串、并聯(lián)①串聯(lián)：將幾個電阻依次串接，沒有分叉支路性質：A.各電阻上電流相等B.總電壓等于分電壓之和U=U1+U2+U3C.等效總電阻等于分電阻之和R=R1+R2+R3D.各電阻上電壓與該電阻值成正比U1=UR1/RU2=UR2/RU3=UR3/R例：2Ω，4Ω，8Ω電阻串聯(lián)接在6V電源上，求各分壓。解：U1=6×2/（2+4+8）=6/7=0.857V,U2=6×4/（2+4+8）=12/7=1.714V,U3=6×8/（2+4+8）=24/7=3.429V②并聯(lián)：將幾個電阻頭頭尾尾并結起來性質：A.并聯(lián)支路二端電壓相等B.總電流等于分電流之和I=I1+I2C.等效總電阻倒數(shù)等于分電阻倒數(shù)之和1/R=1/R1+1/R2D.各電阻電流與該電阻成反比(下式只適合二電阻并聯(lián)）I1=IR2/R1+R2I2=IR1/R1+R2E.并聯(lián)回路某一支路接通斷開對其它支路無影響。例：6Ω，4Ω電阻并聯(lián)接在6V電源上，求各分支電流。解：I1=U/R1=6/6=1AI2=U/R2=6/4=1.5A③混聯(lián)：既有串聯(lián)又有并聯(lián)的電阻回路先化簡，然后用串并聯(lián)各相應的特性分別逐個進行計算。例：③混聯(lián)：既有串聯(lián)又有并聯(lián)的電阻回路先化簡，然后用串并聯(lián)各相應的特性分別逐個進行計算。例：④電壓表、電流表的連接：電壓表內阻很大，與所測電壓二端并聯(lián)連接；電流表內阻很小，串接在線路里。⑤橋路的概念：練習二1.人體最小電阻為800Ω，已知通過人體電流50mA時會有危險。試求安全工作電壓。2.新電池E=1.5V,r=0.5Ω與一節(jié)E=1.2V,r=60Ω舊電串聯(lián)后供電，負載分別為21Ω，74.5Ω,100Ω時電流各為多少？舊電在線路中各是提供能量還是消耗能量？3.求等效總電阻及2Ω中電流3.電功和電功率①電功：電能傳遞轉換使電燈亮，電爐熱，電機轉都說明電能作了功。用W(A)來表示。W=UIt實用單位:度（千瓦時）②功率：單位時間做功多少叫功率。用P表示。P=W/t=UIt/t=UI單位：瓦根據(jù)歐姆定律還可以化成：P=U2/RP=I2R實用上還有用馬力作單位的：1馬力=736瓦1千瓦=1.36匹馬力例：一臺冰箱功率120W，每天開動4小時，一月需要用電多少？解：W=0.12×4×30=16.4KWh(度）4.電流的熱效應電流I通過電阻R在t時間里產生的熱量為Q=0.24I2RT卡卡的意義是：1克水溫度變化1℃所需要放出1卡熱量。由于導線都有電阻，也就是說通電后都會發(fā)熱，溫度的升高又會使絕緣老化變質。因此熱效應限制了電氣設備的最大功率。用減小熱效應和改善冷卻條件來增加功率例：電爐功率1000W，把水1公斤從室溫20度燒開，設熱量利用率為50%，需要多少時間？解：水燒開需要熱量Q=1000克×（100℃-20℃）=80000卡，由于利用率只有50%，需要電爐發(fā)出2倍熱量160000卡才能燒開水。0.24Pt=160000t=666.6秒=11.1分鐘5.電容器什么叫電容：被電解質隔開的二個導體的組合叫電容定義：二極板上的電壓為1V時能容納電量庫倫值。C=Q/U電容電位：法拉F;常用10-6F,稱微法μF或10-12F稱微微法pF。人與地也構成100p~200p的電容，常用電容有下面幾種。

固定電容電解電容可變電容半可變電容電容器的指標：電容量、耐壓。都標在外殼上。電容器的聯(lián)接A.串聯(lián)：電容器串聯(lián)的意圖是提高整體耐壓，但總容量減小。①.總電荷持平Q=Q1=Q2=Q3②.總電壓等于各電容電壓之和U=U1+U2+U3③.總容量倒數(shù)等于各電容倒數(shù)之和1/C=1/C1+1/C2+1/C3例：現(xiàn)有C1=2μF;C2=10μF,串聯(lián)后求總電容解：1/C=1/2+1/10=6/10C=10/6=1.66μF

B.并聯(lián)：電容器并聯(lián)的意圖是提高整體電容量，耐壓不變

①.總電荷等于各電容電荷之和Q=Q1+Q2+Q3②.總電壓與各分支電壓持平U=U1=U2=U3③.總容量等于各電容之和C=C1+C2+C3例：線路需要耐壓1000V,4μF電容，手頭有4只500V,4μF電容，怎么聯(lián)接才能滿足要求？解：用2只串聯(lián)滿足電壓要求后，再與另二只串聯(lián)的電容并聯(lián)，滿足容量的要求。

電容的充放電特性1.充電特性：

當直流電源對電容剛接通時，電流最大，隨時間慢慢減小到0。

而電容二端的電壓卻由0慢慢升到電源電壓。2.放電特性：

充好電的電容脫離電源，接入負載時，開始由于電容上電壓比較高，此時電流最大，慢慢減小到0。

電容二端電壓也由最高慢慢降低到0。3.時間常數(shù)：τ（秒）=RC(歐姆·法拉）

練習三1.輸出功率2W的擴音機，允許負載8Ω，現(xiàn)接上一只額定功率1W,8Ω的喇叭，會否把喇叭燒掉？為什么？2.規(guī)格為5.1K,1/4W;82Ω，1W的二只電阻使用時允許最大電流和電壓各為多少？3.100W220V燈泡和15W220V燈泡串流接入220電源，求各燈泡工作時的電流和電壓。4.電度表表明鋁盤每度轉n圈，現(xiàn)在當用電器接入電路時，每轉1圈用了t秒。求該用電器的功率是多少瓦？1KWh=1度=1000瓦×3600秒；每圈的瓦秒數(shù)為（1000瓦×3600秒）/n；用了t秒則為：（1000瓦×3600秒）/nt第二章磁的基本知識第一節(jié)磁的基本特性1.永磁體的磁現(xiàn)象

能夠長期保留磁性的物質叫永磁體特性：①能吸鐵，不同部位有不同的吸力，末端吸力最大這二端稱磁極。②一個能自由轉動的磁體一端總指向地球北方稱北極（N極），另一稱南極（S極）。③二磁體之間，同極相斥，異極相吸。④任何磁體都有二個磁極，互相依存，不能絕對分開及抵消。（與正負電荷能獨立存在，這是二者的區(qū)別處）2.磁場和磁力線①磁體之間和鐵之間存在力，這個力稱之為磁場力。為了形象化，用磁力線來表示磁場的情況②磁場強弱用磁力線疏密表示③磁力線方向用小磁針N極所指的方向3.電流的磁效應①載流導線的磁效應右手大拇指-電流方向

四指磁場方向②通電線圈的磁效應右手大拇指

磁場方向

四指電流方向③電流越大，線圈匝數(shù)越多，磁場越強，與IW成正比。4.二種磁現(xiàn)象的統(tǒng)一法國物理學家安培提出：磁起源于電，一切物質的分子中都存在一種環(huán)形電流稱為分子電流分子電流相當于一個微小的磁體，每一個分子電流都有二個磁極。

通常情況下，由于分子的雜亂無章，使物體整體不顯磁性；在外加條件下，分子電流排列趨向整齊，就會有磁性，這個過程叫磁化。第二節(jié)磁場中的幾個重要概念1.磁通（Ф）：通過的磁力線根數(shù)。Ф=BS單位：1韋伯=108麥克斯韋。相當于電流。2.磁感應強度(B)：吸力大小的量。單位：高斯相當于電流密度，單位面積磁力線根數(shù)。一定的材料只能選一定的B，否則材料就會浪費或者發(fā)熱。3.磁場強度（H)：單位正點磁荷在磁場中所受的力。單位：奧斯特。用在磁介質的磁化問題中。H正比于電流。4.鐵芯線圈的磁性能①順、逆磁材料能增加線圈磁性能的材料稱順磁性材料。如鐵。反之稱逆磁性材料。如鋁、銅。②鐵芯線圈的磁化曲線在線圈中增加H(可用增加電流代替）則吸力B會如圖所示：0-1平緩；1-2直線；2-3平緩；3以上不升。稱飽和。是鐵芯內磁疇在電流作用下發(fā)生偏轉的緣故。③磁滯廻線鐵芯線圈中通一交流電，便會遵循該材料的磁化曲線變化。把電流（Hc)撤離，吸力不到0（Br);再加反向電流(-Hc),吸力才到0.同樣在反向時也如此。組成一條閉合的回線稱磁滯廻線5.磁場對通電導體的作用（左手定則）通電導體在磁場中會受力的作用，方向由左手定則確定：手心——正對N極四指——電流方向大拇指——力方向6.電磁感應（右手定則）導體在磁場中作切割運動會發(fā)電，方向由右手定則確定：手心——正對N極四指——電流方向大拇指——運動方向7.電磁感應定律（楞次定律）穿過線圈的磁通量發(fā)生變化時，就會在線圈中產生感應電勢和感應電流，而感應電流所產生的磁場總是力圖抵消（或反抗）原來磁通的變化。用右手確定方向：四指彎曲——線圈電流方向大拇指——磁場方向NS+GGNSSNNGNGSGNSSSN感應電流所產生的磁場總是力圖抵消（或反抗）原來磁通的變化。8.自感、互感和渦流①自感：線圈中電流變化而使其磁通變化，磁通變化有在線圈內產生感應電勢，產生的電勢稱自感電勢。②互感：一只線圈電流變化時，通過磁場鉸鏈會在另一只線圈中產生電動勢。這個現(xiàn)象稱互感。③渦流：線圈由于交變電流產生的交變磁場，使線圈內的導體上產生了感生電流。這個電流就是渦流。變壓器采用薄鐵片疊裝芯片阻斷渦流的方法。減小渦流引起的發(fā)熱。練習四1.二根完全相同的長方體鐵條，已知其中一根帶磁，能否不用任何其他物品，區(qū)分哪根有磁，哪根無磁。2.汽車速度表原理如圖，請分析動作過程。3.靠近的2根銅排，在短路電流瞬間受力的情況如何（設電流為反向）？第三章交流電第一節(jié)單相交流電1.定義：大小和方向隨時間作周期性變化的電。分正弦交流電和非正弦交流電。我們常用的是正弦交流電。2.正弦交流電的三要素：①頻率f:單位時間里完成的周期數(shù)。f=1/T

周期T:大小方向周而復始重復變化的時間T=1/f例：我國電網頻率為50Hz,求周期T=1/f=0.02秒②最大值（幅值）：曲線的上下最高處③相位角：曲線瞬間所處的位置（電角度）④相位差：二根曲線到達0或者最大值的先后，先到稱超前，后到稱滯后。圖中i超前u曲線90°電角度3.有效值：與它熱效應相當?shù)闹绷麟姷闹底畲笾?√2有效值=1.4有效值

4.正弦交流電的表示法①、解析式表示法

——即用解析式表示正弦交流電

最大值初相角頻率u=Um

sin（

t+0）=Um

sin=t+0②．波形圖表示法

——用波形圖表示正弦交流電u=Um

sin

t

uUm

/2

3/22

5/2

t

0=0u

=Um

sin

t

u

=Um

sin（

t+/2）u

=Um

sin（

t-/2）③．旋轉矢量表示法

——用旋轉矢量表示正弦交流電

或5.單相交流電路

①純電阻電路相位相同，數(shù)值同直流電路那樣用歐姆定律計算RiRuR即電阻端電壓與其電流成正比。電壓與電流關系uRiR

②純電感電路電流相位滯后

電壓相位90°。感抗:XL=2ЛFL

電流：IL=U/XL電壓與電流關系uLiLiueLL

③純電容電路電流相位超前

電壓相位90°。感抗:Xc=1/2ЛFc

電流：Ic=U/Xc電壓與電流關系uciciuC

④電阻電感串聯(lián)電路

串聯(lián)電路電流相同，以電流為參考，用平行四邊形法畫出總電壓與電流的相位角。各個量也能用三角計算數(shù)值。uLIIURULURU

⑤電阻電容串聯(lián)電路

串聯(lián)電路電流相同，以電流為參考，電容電壓滯后電流90°,用平行四邊形法畫出總電壓與電流的相位角。各個量也能用三角計算數(shù)值。ucIURUIuUCUR

⑥電阻、電感、電容串聯(lián)電路

串聯(lián)電路電流相同，以電流為參考，電感電壓、電容電壓抵消后的差與電阻電壓,用平行四邊形法畫出總電壓與電流的相位角。當UL=UC時，電路諧振，電阻電流最大。ucIURUIuUCURULULUL-UC

⑦電阻、電感、電容并聯(lián)電路

并聯(lián)電路電壓相同，以電壓為參考，電感電流、電容電流抵消后的差與電阻電流,用平行四邊形法畫出總電流與電壓的相位角。當IL=IC時，電路諧振。電流在內部流轉，總電流就最小。ILUIRIICIC-ILRLCuIICIL無功功率Q電路與電源之間進行能量交換的規(guī)模用無功功率Q表示。Q=QL-QC單位：乏(Var)視在功率SS=UI單位：伏安（VA）電路端電壓有效值與其所通過電流有效值的乘積稱為視在功率，用S表示。⑧功率因數(shù)SQP有功功率P在總功率S中的比例練習五1.10A直流電和最大值12A的正弦交流電通過同樣電阻，哪個發(fā)熱量大？2.有一臺5KW單相電機,接在220V電源上，已知功率因數(shù)0.8，求電流及總功率（即視在功率）。3.二根電熱管分別為220V1000W和380V800W接在相對應的電路中，同樣時間，