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(zhuǎn)換：可從水、熱、風、化學、光、原子能等轉(zhuǎn)換而得。同時也能轉(zhuǎn)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(diào)整：可用自動監(jiān)督防止事故；自動控制來操作；自動調(diào)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(zhì)結構談到電原子核（+）1.物質(zhì)的構成：分子——原子

電子（-）什么叫分子：具有該物質(zhì)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(zhì)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(nèi)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(zhì)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(nèi)部由于其它能量作用而將正電荷從負極移動到正極產(chǎn)生一定的電位差稱電動勢。練習一1.電的實質(zhì)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(chǎn)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(nèi)電路（電源內(nèi)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(nèi)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(zhì)：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(zhì)：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(nèi)阻很大，與所測電壓二端并聯(lián)連接；電流表內(nèi)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(zhuǎn)換使電燈亮，電爐熱，電機轉(zhuǎn)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(chǎn)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(zhì)。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(zhì)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(zhuǎn)n圈，現(xiàn)在當用電器接入電路時，每轉(zhuǎn)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(zhì)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(zhuǎn)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(zhì)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(zhì)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(nèi)磁疇在電流作用下發(fā)生偏轉(zhuǎn)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(chǎn)生感應電勢和感應電流，而感應電流所產(chǎn)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(chǎn)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(nèi)產(chǎn)生感應電勢，產(chǎn)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(chǎn)生電動勢。這個現(xiàn)象稱互感。③渦流：線圈由于交變電流產(chǎn)生的交變磁場，使線圈內(nèi)的導體上產(chǎn)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(wǎng)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(zhuǎn)矢量表示法

——用旋轉(zhuǎn)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(nèi)部流轉(zhuǎn)，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，