電工入門基礎(chǔ)知識(shí)

目錄

第一章直流電路....................................................................5

§1—1電學(xué)的基本物理量...........................................................5

一、電量.........................................................................5

二、電流.........................................................................5

三、電壓.........................................................................6

四、電動(dòng)勢(shì)、電源.................................................................7

五、電阻.........................................................................7

六、電功、電功率................................................................9

七、電流的熱效應(yīng)...............................................................10

§1—2電路......................................................................11

一、電路的組成和作用...........................................................11

二、電路圖......................................................................11

三、電路的三種狀態(tài).............................................................12

§1—3歐姆定律...................................................................12

一、一段電阻電路的歐姆定律.....................................................12

二、全電路歐姆定律.............................................................13

§1-4電阻的串聯(lián)、并聯(lián)電路......................................................15

一、電阻的串聯(lián)電路.............................................................15

二、電阻的并聯(lián)電路.............................................................16

§1—5電工測(cè)量基本知識(shí)..........................................................18

一、萬用表的外形及基本組成.....................................................18

二、萬用表的使用步驟...........................................................20

三、萬用表的使用注意事項(xiàng).......................................................21

習(xí)題..........................................................................21

第二章電磁的基本知識(shí).............................................................22

§2—1磁的基本知識(shí)..............................................................23

一、磁現(xiàn)象......................................................................23

二、磁場(chǎng)、磁感應(yīng)線.............................................................23

三、磁通、磁感應(yīng)強(qiáng)度...........................................................24

四、磁導(dǎo)率......................................................................24

§2—2電流的磁場(chǎng)................................................................25

一、通電直導(dǎo)線的磁場(chǎng)...........................................................25

二、通電螺線管的磁場(chǎng)...........................................................26

三、磁場(chǎng)對(duì)載流直導(dǎo)線的作用.....................................................27

四、磁場(chǎng)對(duì)通電線圈的作用.......................................................28

§2—3電磁感應(yīng)..................................................................28

一、電磁感應(yīng)現(xiàn)象...............................................................28

二、法拉第定律.................................................................30

三、楞次定律....................................................................30

四、電磁感應(yīng)定律...............................................................32

§2—4自感、互感................................................................32

一、自感........................................................................32

二、互感........................................................................33

習(xí)題........................................................................34

第三章正弦交流電路...............................................................36

§3—1正弦交流電的產(chǎn)生..........................................................36

一、正弦交流電的特點(diǎn)種.........................................................36

二、正弦交流電的產(chǎn)生...........................................................37

§3—2正弦交流電的三要素........................................................38

一、周期、頻率、角頻率.........................................................38

二、瞬時(shí)值、最大值、有效值.....................................................39

三、相位、初相和相位差.........................................................40

§3—3正弦交流電的表示法........................................................42

一、三角函數(shù)式法...............................................................42

—,純電阻電路..................................................................43

二、純電感電路..................................................................44

三、純電容電路..................................................................45

§3—5三相交流電路..............................................................47

一、三相電動(dòng)勢(shì)的產(chǎn)生...........................................................48

二、三相電源繞組的聯(lián)結(jié).........................................................49

三、三相交流電路負(fù)載的聯(lián)結(jié).....................................................49

§3—6常用電氣照明電路..........................................................51

一、白熾燈照明電路.............................................................51

二、節(jié)能燈照明電路.............................................................52

三、日光燈照明電路.............................................................53

習(xí)題......................................................錯(cuò)誤!未定義書簽。

第四章變壓器與三相異步電動(dòng)機(jī)..................................................54

§4—1變壓器的基本結(jié)構(gòu)和工作原理................................................54

一、變壓器的基本結(jié)構(gòu)...........................................................55

二、變壓器的工作原理...........................................................56

三、幾種常見變壓器.............................................................58

四、變壓器的主要技術(shù)數(shù)據(jù).......................................................59

五、變壓器的使用要點(diǎn)...........................................................61

§4—2三相異步電動(dòng)機(jī)的用途和結(jié)構(gòu)................................................61

一、電動(dòng)機(jī)概述..................................................................61

二、三相籠式異步電動(dòng)機(jī)的基本結(jié)構(gòu)..............................................61

§4—3三相異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)原理...................................................63

一、演示實(shí)驗(yàn)....................................................................63

二、定子旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的產(chǎn)生.........................................................63

三、旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)對(duì)轉(zhuǎn)子的作用.......................................................65

§4—3三相異步電動(dòng)機(jī)的使用......................................................66

一、啟動(dòng)........................................................................66

二、反轉(zhuǎn)........................................................................67

三、制動(dòng)........................................................................67

四、三相籠式異步電動(dòng)機(jī)的銘牌數(shù)據(jù)..............................................68

五、三相異步電動(dòng)機(jī)使用要點(diǎn).....................................................69

§4—5單相異步電動(dòng)機(jī)..............................................................69

第五章簡(jiǎn)單機(jī)床電路...............................................................72

§5-1常用低壓電器..............................................................72

一、開關(guān)........................................................................72

二、接觸器......................................................................75

三、熱繼電器....................................................................77

四、熔斷器......................................................................78

§5—2機(jī)床的幾種控制線路........................................................79

一、點(diǎn)動(dòng)控制線路................................................................79

二、看懂機(jī)床控制線路的基本要領(lǐng).................................................80

三、接觸器自鎖控制線路.........................................................81

四、接觸器聯(lián)鎖的正反轉(zhuǎn)控制線路.................................................82

五、C620-1型車床控制線路......................................................84

習(xí)題........................................................................85

第六章安全用電...................................................................86

§6—1觸電......................................................................87

一、觸電事故....................................................................87

二、觸電原因及方式.............................................................87

§6—2安全用電措施..............................................................89

一、常用安全用電措施...........................................................89

二、電氣設(shè)備的保護(hù)接地和保護(hù)接零..............................................90

三、安全用電十不準(zhǔn).............................................................91

§6—3電氣事故及緊急處理........................................................91

—,觸電急救....................................................................91

二、對(duì)電氣設(shè)備做好監(jiān)護(hù).........................................................93

三、電火警的緊急處理...........................................................93

四、防雷擊的安全措施...........................................................93

習(xí)題........................................................................94

第一章直流電路

本章學(xué)習(xí)要點(diǎn)：

1.熟悉電流、電壓、電阻、電功率、電功等常用的物理量；

2.了解常用電氣元件的電路符號(hào)，能夠看懂電路圖的連接關(guān)系；

3.熟練掌握歐姆定律的兩種形式，明確U,J,R,E,r之間的關(guān)系;

4.準(zhǔn)確辨識(shí)簡(jiǎn)單電路電阻的串、并聯(lián)關(guān)系，掌握兩種連接形式中每

個(gè)元件上電壓、電流與總電壓、總電流的關(guān)系。

現(xiàn)實(shí)生活中，我們經(jīng)常聽到或說起很多有關(guān)電方面的名詞、術(shù)語，也經(jīng)常有很多用電方

面的困惑。這些名詞、術(shù)語究竟是怎樣定義的?它們之間有什么關(guān)系?是什么因素導(dǎo)致電壓的

高低、電流的大小?為什么會(huì)發(fā)生由用電引發(fā)的火災(zāi)?為什么家里幾個(gè)月沒人住，還會(huì)產(chǎn)生電

費(fèi)?很多經(jīng)常聽到的，看似簡(jiǎn)單，又不容易說清的問題，通過本章的學(xué)習(xí)都會(huì)有明確的答案。

§1-1電學(xué)的基本物理量

一、電量

自然界中的一切物質(zhì)都是由分子組成的，分子又是由原子組成的，而原子是由帶正電荷

的原子核和一定數(shù)量帶負(fù)電荷的電子組成的。在通常情況下，原子核所帶的正電荷數(shù)等于核

外電子所帶的負(fù)電荷數(shù)，原子對(duì)外不顯電性?但是，用一些辦法，可使某種物體上的電子轉(zhuǎn)

移到另外一種物體上。失去電子的物體帶正電荷，得到電子的物體帶負(fù)電荷。物體失去或得

到的電子數(shù)量越多，則物體所帶的正、負(fù)電荷的數(shù)量也越多。

物體所帶電荷數(shù)量的多少用電量來表示。電量是一個(gè)物理量，它的單位是庫侖，用字母

C表示。1C的電量相當(dāng)于物體失去或得到6.25X1018個(gè)電子所帶的電量。

二、電流

電荷的定向移動(dòng)形成電流。電流有大小，有方向。

1.電流的方向

1、人們規(guī)定正電荷定向移動(dòng)的方向?yàn)殡娏鞯姆较?。電?/p>

A-e-o-0B

金屬導(dǎo)體中，電流是電子在導(dǎo)體內(nèi)電場(chǎng)的作用下定向

移動(dòng)的結(jié)果，電子流的方向是負(fù)電荷的移動(dòng)方向，與

電流

正電荷的移動(dòng)方向相反，所以金屬導(dǎo)體中電流的方向

圖17金屬導(dǎo)體中的

與電子流的方向相反，如圖1—1所示。電流方向

2.電流的大小

電學(xué)中用電流強(qiáng)度來衡量電流的大小。電流強(qiáng)度就是1秒鐘通過導(dǎo)體截面的電量。電流

強(qiáng)度用字母/表示，計(jì)算公式如下:

二2

t

式中1一一電流強(qiáng)度，單位安培（A）；

Q——在t秒時(shí)間內(nèi)，通過導(dǎo)體截面的電量數(shù)，單位庫侖（C）；

圖1-2水流和電流形成

a）水流的形成b）電流的形成

t一一時(shí)間，單位秒（s）。

實(shí)際使用時(shí)，人們把電流強(qiáng)度簡(jiǎn)稱為電流。電流的單位是安培，簡(jiǎn)稱安，用字母A表示。

如果1秒內(nèi)通過導(dǎo)體截面的電量為1庫侖，則該電流的電流強(qiáng)度為1安培，習(xí)慣簡(jiǎn)稱電流為

1安。實(shí)際應(yīng)用中，除單位安培外，還有千安（kA）、毫安（mA）和微安（”A）。它們之間

的關(guān)系為：

lkA=103A

lA=103mA

lmA=10‘〃A

三、電壓

為了弄清楚電荷在導(dǎo)體中定向移動(dòng)而形成電流的原因，我們對(duì)照?qǐng)Dl—2a水流的形成來

理解這個(gè)問題。

從圖l—2a可以看到外水由一A槽經(jīng)C管向8槽流去。水之所以能在C管中進(jìn)行定向移動(dòng)，

是由于A槽水位高，B槽水位低所致：A,B兩槽之間的水位差即水壓，是實(shí)現(xiàn)水形成水流的原

因。與此相似，當(dāng)圖1—2b中的開關(guān)S閉合后，電路里就有電流。這是因?yàn)殡娫吹恼龢O電位高，

負(fù)極電位低。兩個(gè)極間電位差(電壓)使正電荷從正極出發(fā)，經(jīng)過負(fù)載R移向負(fù)極形成電流。

所以，電壓是自由電荷發(fā)生定向移動(dòng)形成電流的原因。在電路中電場(chǎng)力把單位正電荷由高電

位a點(diǎn)移向低電位b點(diǎn)所做的功稱為兩點(diǎn)間的電壓，用°ab表示。所以電壓是a與b兩點(diǎn)間的電

位差，它是衡量電場(chǎng)力做功本領(lǐng)大小的物理量。

電壓用字母U表示，單位為伏特，電場(chǎng)力將1庫侖電荷從a點(diǎn)移到b點(diǎn)所做的功為1

焦耳，則ab間的電壓值就是1伏特，簡(jiǎn)稱伏,用字母V表示。常用的電壓?jiǎn)挝贿€有千伏(kV),

毫伏(mV)等。它們之間的關(guān)系為：

1kV=103V

1V=IO?mV

電壓與電流相似，不但有大小，而且有方向。對(duì)于負(fù)載來說，電流流人端為正端，電流

流出端為負(fù)端。電壓的方向是由正端指向負(fù)端，也就是說負(fù)載中電壓實(shí)際方向與電流方向一

致。在電路圖中，用帶箭頭的細(xì)實(shí)線表示電壓的方向。

四、電動(dòng)勢(shì)、電源

在圖1—2a中，為使水在C管中持續(xù)不斷地流動(dòng)，必須用水泵把B槽中的水不斷地泵入

A槽，以維持兩槽間的固定水位差，也就是要保證C管兩端有一定的水壓。在圖1—2b中,

電源與水泵的作用相似，它把正電荷由電源的負(fù)極移到正極，以維持正、負(fù)極間的電位差,

即電路中有一定的電壓使正電荷在電路中持續(xù)不斷地流動(dòng)。

電源是利用非電力把正電荷由負(fù)極移到正極的，它在電路中將其他形式能轉(zhuǎn)換成電能。

電動(dòng)勢(shì)就是衡量電源能量轉(zhuǎn)換本領(lǐng)的物理量，用字母E表示，它的單位也是伏特，簡(jiǎn)稱伏,

用字母V表示。

電源的電動(dòng)勢(shì)只存在于電源內(nèi)部。人們規(guī)定電動(dòng)勢(shì)的方向在電源內(nèi)部由負(fù)極指向正極。

在電路中也用帶箭頭的細(xì)實(shí)線表示電動(dòng)勢(shì)的方向，如圖1—2b所示。當(dāng)電源兩端不接負(fù)載時(shí),

電源的開路電壓等于電源的電動(dòng)勢(shì)，但二者方向相反。

生活中用測(cè)量電源端電壓的辦法，來判斷電源的狀態(tài)。比如測(cè)得工作電路中兩節(jié)5號(hào)電

池的端電壓為2.8V,則說明電池電量比較充足。

五、電阻

一般來說，導(dǎo)體對(duì)電流的阻礙作用稱為電阻，用字母R表示。電阻的單位為歐姆，簡(jiǎn)稱

歐，用字母。表示。

如果導(dǎo)體兩端的電壓為1伏，通過的電流為1安，則該導(dǎo)體的電阻就是1歐。

常用的電阻單位還有千歐（kc）、兆歐（MC）。它們之間的關(guān)系為：

1kQ=103Q

1MQ=103kQ

應(yīng)當(dāng)強(qiáng)調(diào)指出：電阻是導(dǎo)體中客觀存在的，它與導(dǎo)體兩端電壓變化情況無關(guān)，即使沒有

電壓，導(dǎo)體中仍然有電阻存在。實(shí)驗(yàn)證明，當(dāng)溫度一定時(shí)，導(dǎo)體電阻只與材料及導(dǎo)體的幾何

尺寸有關(guān)。對(duì)于二根材質(zhì)均勻、長(zhǎng)度為L(zhǎng)、截面積為S的導(dǎo)體而言，其電阻大小可用下式表

示：

L

R=p-

S

式中R——導(dǎo)體電阻，單位為歐（。）；

L一一導(dǎo)體長(zhǎng)度，單位為米（m）；

S---導(dǎo)體截面積，單位為平方毫米（mm?）；

p一一電阻率，單位為歐?米

式中電阻率是與材料性質(zhì)有關(guān)的物理量。電阻率的大小等于長(zhǎng)度為1m,截面積為1mm?

的導(dǎo)體在一定溫度下的電阻值,其單位為歐米（O：m）。例如,銅的電阻率為1.7X10-8Q皿，

就是指長(zhǎng)為1m,截面積為Immz的銅線的電阻是1.7義10-8兒種常用材料在20℃時(shí)的

電阻率見表1—1。

從表中可知，銅和鋁的電阻率較小，是應(yīng)用極為廣泛的導(dǎo)電材料。以前，由于我國(guó)鋁的

礦藏量豐富，價(jià)格低廉，常用鋁線作輸電線。由于銅線有更好的電氣特性，如強(qiáng)度高、電阻

率小，現(xiàn)在銅制線材被更廣泛應(yīng)用。電動(dòng)機(jī)、變壓器的繞組一般都用銅材。

表1-1幾種常用材料在20℃時(shí)的電阻率

材料名稱電阻率（C?m）

銀1.6X10-8

銅1.7X10-8

鋁2.9X10-8

鴇5.3XIO'

鐵1.OXIO-7

康銅5.OXW7

鐳銅4.4X10,

鋁銘鐵電阻絲1.2X10-6

六、電功、電功率

電流通過用電器時(shí)，用電器就將電能轉(zhuǎn)換成其他形式的能，如熱能、光能和機(jī)械能等。

我們把電能轉(zhuǎn)換成其他形式的能叫做電流做功，簡(jiǎn)稱電功，用字母W表示。電流通過用電器

所做的功與用電器的端電壓、流過的電流、所用的時(shí)間和電阻有以下的關(guān)系：

W=Ult

W=I2Rt>

u2

W=—t

RJ

如果公式(1-3)中，電壓?jiǎn)挝粸榉娏鲉挝粸榘?，電阻單位為歐，時(shí)間單位為秒，則

電功單位就是焦耳，簡(jiǎn)稱焦，用字母J表示。

電流在單位時(shí)間內(nèi)通過用電器所做的功稱為電功率，用字母P表示。其數(shù)學(xué)表達(dá)式為:

W

P=一

將公式(1一3)代入公式1—4后得到：

U2]

P=—

R

P=UI>

P=/R

若在公式(1-4)中，電功單位為焦耳，時(shí)間單位為秒，則電功率的單位就是焦耳/秒。

焦耳/秒又叫瓦特，簡(jiǎn)稱瓦,用字母W表示。在實(shí)際工作中，常用的電功率單位還有千瓦(皿)、

毫瓦(mW)等。它們之間的關(guān)系為：

lkW=103W

lW=103mW

從公式1―5中可以得出如下結(jié)論：

1.當(dāng)用電器的電阻一定時(shí)，電功率與電流平方或電壓平方成正比。若通過用電器的電

流是原來電流的2倍，則電功率就是原功率的4倍；若加在用電器兩端電壓是原電壓的2倍，

則電功率就是原功率的4倍。

2.當(dāng)流過用電器的電流一定時(shí)，電功率與電阻值成正比。對(duì)于串聯(lián)電阻電路，流經(jīng)各

個(gè)電阻的電流是相同的，則串聯(lián)電阻的總功率與各個(gè)電阻的電阻值的和成正比。

3.當(dāng)加在用電器兩端的電壓一定時(shí)，電功率與電阻值成反比。對(duì)于并聯(lián)電阻電路，各

個(gè)電阻兩端電壓相等，則各個(gè)電阻的電功率與各電阻的阻值成反比。

在實(shí)際工作中，電功的單位常用千瓦小時(shí)(kW?h),也叫“度”。1千瓦小時(shí)是1度，它

表示功率為1千瓦的用電器1小時(shí)所消耗的電能，即：

lkW-h=lkWxlh=3.6xlO6J

例題1一臺(tái)42英寸（1英寸=2.54厘米）等離子電視機(jī)的功率約為300W,平均每天開機(jī)

3小時(shí)，若每度電費(fèi)為人民幣0.48元，問一年（以365天計(jì)算）要交納多少電費(fèi)？

解：

電視機(jī)的功率P=300W=0.3kW

電視機(jī)一年開機(jī)的時(shí)間t=3X365=1095h

電視機(jī)一年消耗的電能W=Pt=0.3X1095=328.5kW-h

一年的電費(fèi)為328.5X0.48=157.68元

—想一想：現(xiàn)在的電氣在不工作時(shí)經(jīng)常是通電的，（待機(jī)狀態(tài)），

此時(shí)的功耗很低，-一般不超過10W（計(jì)算時(shí)可以估算為5W）,假定

家中有空調(diào)、電視機(jī)、DVD播放器、家庭影院功放、計(jì)算機(jī)主機(jī)、

計(jì)算機(jī)顯示器，如果這些電氣長(zhǎng)期處在待機(jī)狀態(tài)，它們一年要消耗

多少電費(fèi)?有沒有其他問題？

七、電流的熱效應(yīng)

電流通過導(dǎo)體使導(dǎo)體發(fā)熱的現(xiàn)象叫做電流的熱效應(yīng)。電流的熱效應(yīng)是電流通過導(dǎo)體時(shí)電

能轉(zhuǎn)換成熱能的效應(yīng)。

電流通過導(dǎo)體產(chǎn)生的熱量，用焦耳一楞次定律表示如下：

Q=I2Rt

式中。一一熱量，單位焦耳（J）；

/一一通過導(dǎo)體的電流，單位安培（A）；

R----導(dǎo)體電阻，一單位歐姆（C）；

t一一導(dǎo)體通過電流的時(shí)間，單位秒（S）

焦耳一楞次定律的物理意義是：電流通過導(dǎo)體所產(chǎn)生的熱量，與電流強(qiáng)度的平方、導(dǎo)體

的電阻及通電時(shí)間成正比。

在生產(chǎn)和生活中，應(yīng)用電流熱效應(yīng)制作各種電氣。如白熾燈、電烙鐵、電烤箱、熔斷器

等在工廠中最為常見；電吹風(fēng)、電褫子等常用于家庭中。但是電流的熱效應(yīng)也有其不利的一

面，如電流的熱效應(yīng)能使電路中不需要發(fā)熱的地方（如導(dǎo)線）發(fā)熱，導(dǎo)致絕緣材料老化，甚至

燒毀設(shè)備，導(dǎo)致火災(zāi)，是一種不容忽視的潛在禍因。

例題2已知當(dāng)一臺(tái)電烤箱的電阻絲流過5A電流時(shí)，每分鐘可放出1.2X106j的熱量，

求這臺(tái)電烤箱的電功率及電阻絲工作時(shí)的電阻值。

解：

根據(jù)公式（1—4）,電烤箱的電功率為:

wQ1.2xl06

20kW

60

電阻絲工作時(shí)電阻值為:

20000

=800。

25

§1—2電路

一、電路的組成和作用

電流所流過的路徑稱為電路。它是由電源、負(fù)載、開關(guān)和連接導(dǎo)線等4個(gè)基本部分組成

的，如圖1—3所示。電源是把非電能轉(zhuǎn)換成電能并向外提供電能的裝置。常見的電源有干

電池、蓄電池和發(fā)電機(jī)等.負(fù)載是電路中用電器的總稱，它將電能轉(zhuǎn)換成其他形式的能。如

電燈把電能轉(zhuǎn)換成光能；電烙鐵把電能轉(zhuǎn)換成熱能；電動(dòng)機(jī)把電能轉(zhuǎn)換成機(jī)械能。開關(guān)屬于

控制電器，用于控制電路的接通或斷開。連接導(dǎo)線將電源和負(fù)載連接起來，擔(dān)負(fù)著電能的傳

?HL

圖1-3電路的組成圖1-4電路圖

1-電源2-導(dǎo)線3-燈泡

4-開關(guān)

輸和分配的任務(wù)。電路電流方向是由電源正極經(jīng)負(fù)載流到電源負(fù)極，在電源內(nèi)部，電流

由負(fù)極流向正極，形成一個(gè)閉合通路。

二、電路圖

在設(shè)計(jì)、安裝或維修各種實(shí)際電路時(shí)，經(jīng)常要畫出表示電路連接情況的圖。如果是畫如

圖1—3所示的實(shí)物連接圖，雖然直觀，但很麻煩。所以很少畫實(shí)物圖，而是畫電路圖。所

謂電路圖就是用國(guó)家統(tǒng)一規(guī)定的符號(hào)，來表示電路連接情況的圖。表1一2是幾種常用的電

工符號(hào)。圖1—4是圖1—3的電路圖。

表1一2幾種常用的電工符號(hào)

名稱符號(hào)名稱符號(hào)

電池電流表

導(dǎo)線—電壓表—

開關(guān)熔斷器-IZZ]

電阻―CZZ1—電容—II—

照明燈接地

三、電路的三種狀態(tài)

電路有三種狀態(tài)：即通路、開路、短路。

通路是指電路處處接通。通路也稱為閉合電路，

:I

筒稱閉路。只有在通路的情況下，電路才有正常的工

作電流開路是電路中某處斷開，沒有形成通路的電路。

開路也稱為斷路，此時(shí)vDR

電路中沒有電流；短路是指電源或負(fù)載兩端被導(dǎo)

線連接在一起，分別稱為電源短路或負(fù)載短路。電源

,圖1-5一段電阻電路

短路時(shí)電源提供的電流要比通路時(shí)提供的電流大很多

倍，通常是有害的，也是非常危險(xiǎn)的，所以一般不允許電源短路。

§1-3歐姆定律

一、一段電阻電路的歐姆定律

所謂一段電阻電路是指不包括電源在內(nèi)的外電路，如圖1—5所示。實(shí)驗(yàn)證明，二段電

阻電路歐姆定律的內(nèi)容是，流過導(dǎo)體的電流強(qiáng)度與這段導(dǎo)體兩端的電壓成正比；與這殷導(dǎo)體

的電阻成反比。其數(shù)學(xué)表達(dá)式為：

/上

R

式中/——導(dǎo)體中的電流，(A)；

U——導(dǎo)體兩端的電壓，(V)；

R一一導(dǎo)體的電阻，（C）。

在公式（1—7）中，已知其中兩個(gè)量，就可以求出第三個(gè)未知量；公式（1—7）又可寫成

另外兩種形式：

1.已知電流、電阻，求電壓：

U=IR

2.已知電壓、電流，求電阻：

U

R=一

I

例題3一臺(tái)直流電動(dòng)機(jī)勵(lì)磁繞組在220V電壓作用下，通過繞組的電流為0.427A,求

繞組的電阻。

解：

已知電壓U=220V,電流1=0.427A,由公式（1一9）得：

U220

R=—=-----=515.20

/0.427

二、全電路歐姆定律

全電路是指含有電源的閉合電路。全電路是由各段電路連接成的閉合電路。如圖1一6

所示，電路包括電源內(nèi)部電路和電源外部電路，電源內(nèi)部電路簡(jiǎn)稱內(nèi)電路，電源外部電路簡(jiǎn)

稱外電路。在全電路中，電源電動(dòng)勢(shì)后、電源內(nèi)電阻廣、外電路電阻R和電路電流/之商

的關(guān)系為：

E

式中/——電路中的電流，（A）；

E——電源電動(dòng)勢(shì)，（V）；-------

R一一外電路電阻，（Q）；圖1-6簡(jiǎn)單的全電路

r——內(nèi)電路電阻，（。）。

公式（1-10）是全電路歐姆定律。定律說明電路中的電流強(qiáng)度與電源電動(dòng)勢(shì)（￡）成正比,

與整個(gè)電路的電阻（R+r）成反比。

將公式（1—10）變換后得到：

E=IR+Ir=U+Ir

式中U——外電路電壓；

Ir——內(nèi)電路電壓。

外電路電壓是指電路接通時(shí)電源兩端的電壓，又叫做路端電壓，簡(jiǎn)稱端電壓。這樣，公

式的含義又可敘述為：電源電動(dòng)勢(shì)在數(shù)值上等于閉合回路的各部分電壓之和。根據(jù)

全電路歐姆定律研究全電路處于三種狀態(tài)時(shí)，全電路中電壓與電流的關(guān)系是：

1.當(dāng)全電路處于通路狀態(tài)時(shí).，由公式可以得出端電壓為：

U=E-Ir

由公式可知，隨著電流的增大，外電路電壓也隨之減小。電源內(nèi)阻越大，外電路電壓減

小得越多。在直流負(fù)載時(shí)需要恒定電壓供電，所以總是希望電源內(nèi)阻越小越好。

2.當(dāng)全電路處于斷路狀態(tài)時(shí)，相當(dāng)于外電路電阻值趨于無窮大，此時(shí)電路電流為零，

開路內(nèi)電路電阻電壓為零，外電路電壓等于電源電動(dòng)勢(shì)。

3.當(dāng)全電路處于短路狀態(tài)時(shí)，外電路電阻值趨近于零，此時(shí)電路電流叫短路電流。由

于電源內(nèi)阻很小，所以短路電流很大。短路時(shí)外電路電壓為零，內(nèi)電路電阻電壓等于電源電

動(dòng)勢(shì)。

全電路處于三種狀態(tài)時(shí)，電路中電壓與電流的關(guān)系見表1-3。

表1—3電路中電壓與電流的關(guān)系

電路狀態(tài)負(fù)載電阻電路電流外電路電壓

通路/?=常數(shù)EU=E-Ir

I=-------

R+r

開路Rf81=0U=E

短路R—0EU=0

/=—

r

通常電源電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻在短時(shí)間內(nèi)基本不變，且電源內(nèi)阻又非常小，所以可近似認(rèn)為電

源的端電壓等于電源電動(dòng)勢(shì)。今后不特別指出電源內(nèi)阻時(shí)，就表示其阻值很小忽略不計(jì)。但

對(duì)于電池來說，其內(nèi)阻隨電池使用時(shí)間延長(zhǎng)而增大。如果電池內(nèi)阻增大到一定值時(shí)，電池的

電動(dòng)勢(shì)就不能使負(fù)載正常工作了。如舊電池開路時(shí)兩端的電壓并不低，但裝在收音機(jī)里，卻

不能使收音機(jī)發(fā)聲，這是由于電池內(nèi)阻增大所致。

例題4如圖1—6所示的電路。電源電動(dòng)勢(shì)E=24V,電源內(nèi)阻r=-4。，負(fù)載電阻R=20

求電路中的電流，電源的端電壓，負(fù)載電壓和電源內(nèi)阻電壓。

解：

根據(jù)公式（1一10）,電路中的電流：

E24

[=-------=---------=1A

R+r20+4

由公式（1一11）,電路中電源的端電壓：

U=￡-//-=24-lx4=20V

根據(jù)公式（1-8）,電路中的負(fù)載電壓：

。=/R=1x20=20V

根據(jù)公式（1一8）,電路中電源內(nèi)阻的電壓：

=/r=lx4=4V

§1-4電阻的串聯(lián)、并聯(lián)電路

一、電阻的串聯(lián)電路

在一段電路上，將幾個(gè)電阻的首尾依次相連所構(gòu)成的一個(gè)沒有分支的電路，叫做電阻的

串聯(lián)電路。如圖1—7a所示是電阻的串聯(lián)電路。圖1—7b是圖1—7a的等效電路。電阻的串

聯(lián)電路有以下特點(diǎn)：

1.串聯(lián)電路中流過各個(gè)電阻的電流都相等，即：

/=/1=z2=/3=...=/n

2.串聯(lián)電路兩端的總電壓等于各個(gè)電阻兩端的電壓之和，即:

U=Ul+U2+-+Ul,

圖1-7電阻的串聯(lián)電路及等效電路

a）電阻的串聯(lián)電路b）等效電路

3.串聯(lián)電路的總電阻（即等效電阻）等于各串聯(lián)的電阻之和，即：

R=坊+&+…+R”

根據(jù)歐姆定律得出，q=,U2=IR2,U=/R可以得出:

4=-

uR2R

或者

URUR

此公式表明，在串聯(lián)電路中，龜阻的阻值越大，這個(gè)電阻所分配到的電壓越大；反之,

電壓越小，即電阻上的電壓分配與電阻的阻值成正比。這個(gè)理論是電阻串聯(lián)電路中最重要的

結(jié)論，用途極其廣泛。比如，用串聯(lián)電阻的辦法來擴(kuò)大電壓表的量程：

在如圖l—7a所示的，電路中，將R=R|+6代人公式(1—14)式中

這兩個(gè)公式可以直接計(jì)算出每個(gè)電阻從總電壓中分得的電壓值，習(xí)慣上就把這兩個(gè)式子

叫做分壓公式。

電阻串聯(lián)的應(yīng)用極為廣泛。例如：

(1)用幾個(gè)電阻串聯(lián)來獲得阻值較大的電阻。

(2)用串聯(lián)電阻組成分壓器，使用同一電源獲得幾種不同的電壓。如圖1—8所示，由

R1?R4組成串聯(lián)電路，使用同一電源，輸出4種不同數(shù)值的電壓。

圖1-8電阻分壓器

(3)當(dāng)負(fù)載的額定電壓(標(biāo)準(zhǔn)工作電壓值)低于電源電壓時(shí)，采用電阻與負(fù)載串聯(lián)的方法,

使電源的部分電壓分配到串聯(lián)電阻上，以滿足負(fù)載正確的使用電壓值。例如，一個(gè)指示燈額

定電壓6V,電阻6。，若將它接在12V電源上，必須串聯(lián)一個(gè)阻值為6。的電阻，指示燈

才能正常工作。

(4)用電阻串聯(lián)的方法來限制調(diào)節(jié)電路中的電流。在電工測(cè)量中普遍用串聯(lián)電阻法來擴(kuò)

大電壓表的量程。

二、電阻的并聯(lián)電路

將兩個(gè)或兩個(gè)以上的電阻兩端分別接在電路中相同的兩個(gè)節(jié)點(diǎn)之間，這種連接方式叫做

電阻的并聯(lián)電路。如圖1—9a所示是電阻的并聯(lián)電路，圖1—9b是圖1—9a的等效電路。

電阻的并聯(lián)電路有如下特點(diǎn)：

1.并聯(lián)電路中各個(gè)支路兩端的電壓相等，即:

u=ux+u2+-+un

2.并聯(lián)電路中總的電流等于各支路中的電流之和，B|J：

/=/i+/2+-+/,,

3.并聯(lián)電路的總電阻(即等效電阻)的倒數(shù)等于各并聯(lián)電阻的倒數(shù)之和，即:

1111

—=----1-----???------

R&&&

若是兩個(gè)電阻并聯(lián)，根據(jù)公式1—18可求并聯(lián)后的總電阻為：

心旦

R[+R?

根據(jù)公式(1-16)及歐姆定律可以得出：

公式(1-20)表明，在并聯(lián)電路中，電阻的阻值越大，這個(gè)電阻所分配到的電流越小，

反之越大，即電阻上的電流分配與電阻的阻值成反比。這個(gè)結(jié)論是電阻并聯(lián)電路特點(diǎn)的重要

推論，用途極為廣泛，比如，用并聯(lián)電阻的辦法，擴(kuò)大電流表的量程。

電阻并聯(lián)的應(yīng)用，同電阻串聯(lián)的應(yīng)用一樣，也很廣泛。例如：

(1)因?yàn)殡娮璨⒙?lián)的總電阻小于并聯(lián)電路中的任意一個(gè)電阻，因此，可以用電阻并聯(lián)的

方法來獲得阻值較小的電阻。

(2)由于并聯(lián)電阻

各個(gè)支路兩端電壓相等，

因此，工作電壓相同的

負(fù)載，如電動(dòng)機(jī)、電燈

等都是并聯(lián)使用，任何

一個(gè)負(fù)載的工作狀態(tài)既

不受其他負(fù)載的影響，

圖1-9電阻的并聯(lián)電路及等效電路

也不影響其他負(fù)載。在

a)電阻的并聯(lián)電路b)等效電路

并聯(lián)電路中，負(fù)載個(gè)數(shù)

增加，電路的總電阻減小，電流增大，負(fù)載從電源取用的電能多，負(fù)載變重；負(fù)載數(shù)目減少，

電路的總電阻增大，電流減小，負(fù)載從電源取用的龜能少，負(fù)載變輕。因此，人們可以根據(jù)

工作需要啟動(dòng)或停止并聯(lián)使用的負(fù)載。

（3）在電工測(cè)量中應(yīng)用電阻并聯(lián)方法組成分流器來擴(kuò)大電流表的量程。

§1-5電工測(cè)量基本知識(shí)

自然界中的物理量，都可以使用特定的工具來進(jìn)行測(cè)量。測(cè)量各種電量的儀器儀表，統(tǒng)

稱為電工測(cè)量?jī)x表。電工測(cè)量?jī)x表種類繁多，最常見的是測(cè)量基本電量的儀表。

電工儀表依據(jù)測(cè)量方法、儀表結(jié)構(gòu)、儀表用途來分，有很多種。概括來說，電工儀表用

來測(cè)量電路中的電流、電壓、電功率、電功、功率因數(shù)、電量的頻率｛電阻、絕緣狀況等物

理量。由此就有用各種被測(cè)物理量冠名的儀表，如電流表、電壓表等。其中一些電量要在后

續(xù)課程中介紹。本書簡(jiǎn)單介紹電工應(yīng)用中最常用的儀表一一萬用表。萬用表是一種便攜式儀

表。由于其能夠測(cè)量交流、直流電壓或電流參數(shù)：以及電路中的電阻等；被稱為萬用表。根

據(jù)萬用表內(nèi)部結(jié)構(gòu)、工作原理的不同，可以把萬用表分為：機(jī)械指針式萬用表（簡(jiǎn)稱機(jī)械表）

籠和電子數(shù)顯式萬用表（簡(jiǎn)稱電子表）兩類。本節(jié)重點(diǎn)介紹機(jī)械表。

一、萬用表的外形及基本組成

如圖1-10所示，是機(jī)械指針式萬用表的外形。

1-輸入插孔2-檔位撥盤3-機(jī)械零點(diǎn)調(diào)整4-讀數(shù)指針