電工基礎(chǔ)知識

電工基礎(chǔ)知識概述第一節(jié)電的基本概念第二節(jié)直流電路第三節(jié)電與磁第四節(jié)單相交流電路第五節(jié)三相交流電路現(xiàn)在一頁，總共三百零八頁。概述本章主要介紹電常用基本物理量、直流電路、交流電路、電磁感應(yīng)等基本概念、定律，以及有關(guān)物理量間的相互關(guān)系，為識圖、讀圖、分析電路、電路設(shè)計打基礎(chǔ)。要求：１、了解電的各主要物理量及基本公式的含義，弄清有關(guān)公式物理量以及各符號的意義和單位。２、掌握各定律的內(nèi)容及有關(guān)量間的關(guān)系，逐步學(xué)會分析電路的方法。３、充分重視理論結(jié)合實際，將學(xué)到的基礎(chǔ)理論做為實際設(shè)計、安裝、維修的理論依據(jù)。

現(xiàn)在二頁，總共三百零八頁。第一節(jié)電的基本概念一、電路的組成及狀態(tài)二、電流三、電阻四、電壓與電位五、電動勢現(xiàn)在三頁，總共三百零八頁。一、電路的組成及狀態(tài)（一）電路的組成下面我們先來看一下手電筒電路現(xiàn)在四頁，總共三百零八頁。一、電路的組成及狀態(tài)（一）電路的組成電路——電流經(jīng)過的路徑。組成：電源負載控制設(shè)備導(dǎo)線電流必須在閉合回路中產(chǎn)生，所以一個完整的電路一定是回路。手電筒電路現(xiàn)在五頁，總共三百零八頁。一、電路的組成及狀態(tài)（一）電路的組成1、電源

將其他形式的能量轉(zhuǎn)換成電能的裝置。E如：火力發(fā)電機：熱能水力發(fā)電機：水能風(fēng)力發(fā)電機：風(fēng)能核動力發(fā)電機：核能蓄電池：化學(xué)能

轉(zhuǎn)換為電能

電源可通過電網(wǎng)絡(luò)輸送、傳遞、分配?，F(xiàn)在六頁，總共三百零八頁。一、電路的組成及狀態(tài)（一）電路的組成2、負載

將電能轉(zhuǎn)換成其他形式能量的器件或設(shè)備（各種電器）。

E如：電燈電能轉(zhuǎn)換為光能電爐電動機電能轉(zhuǎn)換為熱能

電能轉(zhuǎn)換為機械能

現(xiàn)在七頁，總共三百零八頁。一、電路的組成及狀態(tài)（一）電路的組成3、控制設(shè)備

按人們的需求安全、有效的控制電能各物理量以及用電器的使用時間。

E如：控制電燈的開關(guān)、插銷等：

控制電動機的接觸器、繼電器、斷路器等?，F(xiàn)在八頁，總共三百零八頁。一、電路的組成及狀態(tài)（一）電路的組成4、導(dǎo)線

輸送分配電能的導(dǎo)體（常用銅、鋁材料）。E

它將電源電能輸送致控制設(shè)備，再將受控制的電能輸入用電器，最后再將其連接回電源而形成回路。

現(xiàn)在九頁，總共三百零八頁。一、電路的組成及狀態(tài)（一）電路的組成E

電路可分為外電路和內(nèi)電路

外電路：

電源

控制設(shè)備

負載

內(nèi)電路：電源內(nèi)部的通道。如蓄電池兩極、發(fā)電機電樞線圈內(nèi)通道。

電路的分類現(xiàn)在十頁，總共三百零八頁。一、電路的組成及狀態(tài)（一）電路的組成電路原理圖

電路圖是最簡單明了提供電路信息的方法。電路圖主要用來詳細理解設(shè)備和其組成部分的工作原理，故稱電路原理圖。它為接線、測試、排故提供信息。

電工作業(yè)人員實際操作時離不開電路圖，識圖、讀圖是作為一名電工的基本功。

對各種不同電路的表達方式——電路圖現(xiàn)在十一頁，總共三百零八頁。一、電路的組成及狀態(tài)（一）電路的組成電路原理圖信息１：電路中所用元件名稱、數(shù)量及參數(shù)。E——電池組，１２Ｖ，１套。HL——指示燈，12Ｖ，0.1A、1只。R——電阻，60Ω，1Ｗ，1只。K1、K2——單極開關(guān)，２只。

由電氣符號（采用GB4728-85標(biāo)準(zhǔn)）、代號、連接線組合而成。

現(xiàn)在十二頁，總共三百零八頁。一、電路的組成及狀態(tài)（一）電路的組成電路原理圖信息２：導(dǎo)線連接方式：除元件外，每根實線都是所需連接的導(dǎo)線。

由電氣符號（采用GB4728-85標(biāo)準(zhǔn)）、代號、連接線組合而成。

現(xiàn)在十三頁，總共三百零八頁。一、電路的組成及狀態(tài)（一）電路的組成電路原理圖

由電氣符號（采用GB4728-85標(biāo)準(zhǔn)）、代號、連接線組合而成。

信息３：工作原理：閉合Ｋ１，指示燈ＨＬ在額定電壓下發(fā)光；斷開Ｋ１，閉合Ｋ２，指示燈ＨＬ與電阻Ｒ串聯(lián)，電阻Ｒ串聯(lián)降壓，指示燈ＨＬ電壓為8Ｖ左右，較暗?，F(xiàn)在十四頁，總共三百零八頁。一、電路的組成及狀態(tài)（二）電路的狀態(tài)

1、通路狀態(tài)

通路就是電路中開關(guān)閉合，負載中有電流流過。在這種狀態(tài)下，電源端電壓與負載電流的關(guān)系可用電流的負載特性確定。

通路后負載有電流流過而做功，根據(jù)負載的大小，可分為滿載、輕載、過載三種情況?，F(xiàn)在十五頁，總共三百零八頁。一、電路的組成及狀態(tài)（二）電路的狀態(tài)

1、通路狀態(tài)

滿載：負載在額定功率下的工作狀態(tài)叫做額定工作狀態(tài)或滿載；輕載：負載低于額定功率的工作狀態(tài)叫做輕載；過載：負載高于額定功率的工作狀態(tài)叫做過載或超載。

輕載不利于充分發(fā)揮負載的效率，過載容易使負載過線路燒毀，滿載為理想工作狀態(tài)。

現(xiàn)在十六頁，總共三百零八頁。一、電路的組成及狀態(tài)（二）電路的狀態(tài)

2、斷路或開路狀態(tài)

斷路一般為故障，開路為工作需要，電路狀態(tài)一樣，電源兩端或電路某處斷開，電路中沒有電流通過。對于電源來說，這種狀態(tài)叫空載?，F(xiàn)在十七頁，總共三百零八頁。一、電路的組成及狀態(tài)（二）電路的狀態(tài)

2、斷路或開路狀態(tài)開路的特點：電路中電流為零，電源端電壓U等于電源電動勢E。

電路某處斷開現(xiàn)在十八頁，總共三百零八頁。一、電路的組成及狀態(tài)（二）電路的狀態(tài)

3、短路狀態(tài)

如果外電路被阻值近似為零的導(dǎo)體接通，這時電源就處于短路狀態(tài)?，F(xiàn)在十九頁，總共三百零八頁。一、電路的組成及狀態(tài)（二）電路的狀態(tài)

3、短路狀態(tài)

在這種狀態(tài)下，短路電流ID=E/RO非常大，由于電流未經(jīng)負載直接流回電源，電源內(nèi)阻RO極小，強大的短路電路極有可能燒毀電源和線路，造成重大事故，所以要嚴(yán)格防止，避免發(fā)生短路。外電路被阻值近似為零的導(dǎo)體接通現(xiàn)在二十頁，總共三百零八頁。一、電路的組成及狀態(tài)（二）電路的狀態(tài)

3、短路狀態(tài)

防止短路最常用的方法是在電路上安裝熔斷器，不論高壓、低壓、強電、弱電，線路都要設(shè)可靠的短路保護。

熔斷器現(xiàn)在二十一頁，總共三百零八頁。一、電路的組成及狀態(tài)（二）電路的狀態(tài)

電路的外特性短路開路IU現(xiàn)在二十二頁，總共三百零八頁。二、電流（一）電流的形成

電流——電荷有規(guī)則的定向運動形成電流。用I、i表示。

了解電流的實質(zhì)，就要從物質(zhì)內(nèi)部結(jié)構(gòu)進行分折：任何物質(zhì)都是由分子組成，分子是由原子組成，而原子又是由帶正電原子核和帶負電的電子組成。在常態(tài)下，原子核所帶的正電荷數(shù)等于電子所帶的負電荷數(shù)，物質(zhì)呈中性。

在金屬導(dǎo)體中存在較多脫離原子核吸引力的自由電子，它們相互碰撞，處于無定向無規(guī)則運動，所以也不顯電性?，F(xiàn)在二十三頁，總共三百零八頁。二、電流（一）電流的形成

例如，13號元素鋁的原子結(jié)構(gòu)。電子分層排列（2，8，3）現(xiàn)在二十四頁，總共三百零八頁。二、電流（一）電流的形成

電流——電荷有規(guī)則的定向運動形成電流。

當(dāng)人們給一定外加條件時，如導(dǎo)體兩端加一個電場（即按上電源），則導(dǎo)體內(nèi)自由電子受到電場力的作用，正電場吸引電子，負電場排拆電子，所以導(dǎo)體內(nèi)自由電子就向著正電場方向移動。

電場力：帶電導(dǎo)體的周圍存在著電場，電場對處在場內(nèi)的電荷有力的作用?，F(xiàn)在二十五頁，總共三百零八頁。二、電流（一）電流的形成

在金屬導(dǎo)體中，電子在外電場的作用下有規(guī)則的運動形成電流?，F(xiàn)在二十六頁，總共三百零八頁。二、電流（一）電流的形成

電流強度：

電流的大小取決于在一定時間內(nèi)通過導(dǎo)體橫截面的電荷量的多少，在單位時間內(nèi)通過導(dǎo)體橫截面的電荷量越多，表示通過該導(dǎo)體的電流越強，反之較弱，所以電流大小用電流強度來衡量。為方便起見，人們把電流強度簡稱電流。

電流強度——1秒鐘內(nèi)通過導(dǎo)體橫截面的電荷量。I：電流強度（安培）Q：電量（庫侖）t：時間（秒）現(xiàn)在二十七頁，總共三百零八頁。二、電流（一）電流的形成

電流密度：在實際工作中，經(jīng)常需要選擇導(dǎo)體（線）的粗細即截面積，這就需要用到電流密度這一概念。當(dāng)電流在導(dǎo)體的橫截面上均勻分布時，該電流與導(dǎo)體橫截面的比值，就稱為電流密度。

電流密度用字母J表示，即。J：電流密度（A/mm2）I：電流（A）S：橫截面（mm2）現(xiàn)在二十八頁，總共三百零八頁。二、電流（一）電流的形成

電流密度：如：橫截面2.5mm2的BVR塑料多股線的電流密度可選為7A/mm2，一般情況下：2.5mm2BVR最大可通過17.5A電流，可配用3.8kW的單相用電設(shè)備。

電流密度與導(dǎo)體橫截面不呈線性關(guān)系。因為導(dǎo)體的截面積選用必須考慮諸多綜合因素，如環(huán)境、敷設(shè)方式、敷設(shè)長度。耐熱、散熱要重點考慮。一般電流密度選擇：負載電流越大，電流密度相對越小。

現(xiàn)在二十九頁，總共三百零八頁。二、電流（一）電流的形成

電流密度：又如：現(xiàn)需要安裝一路供電線路，此線路計算總負荷電流為125A，選配電纜前應(yīng)先根據(jù)實際情況確定電流密度，通常100A以上電路選用電纜的電流密度，每平方毫米不大于2A，即J=2A/mm2，那么，

總之，導(dǎo)體安全載流量選擇正確與否，直接關(guān)系到電路的安全、質(zhì)量及成體，不可忽視。

可選擇70mm2的電纜線?，F(xiàn)在三十頁，總共三百零八頁。二、電流（二）電流的方向電流的方向——正電荷移動的方向為電流方向。

現(xiàn)在三十一頁，總共三百零八頁。二、電流（二）電流的方向

不同的導(dǎo)電物質(zhì)中，形成電流的運動電荷，可以是正電荷，也可以是負電荷。甚至兩者都有。為統(tǒng)一起見

規(guī)定：正電荷定向移動的方向為電流方向。按照這個規(guī)定，在電源外部，電流的方向是從電源的正極流向負極。

在金屬導(dǎo)體中，電子運動的方向與電流方向相反?，F(xiàn)在三十二頁，總共三百零八頁。二、電流（二）電流的方向電流方向的表示：abcoI1I2I可用箭頭表示：

I1I2I或用下標(biāo)表示：

IaoIboIoc

在分析和計算電路時，常常要求出電流方向，尤其是較復(fù)雜電路，某段電路中實際電流方向難以確定，在這種情況下，要設(shè)定參考方向，參考方向任意任意設(shè)定，當(dāng)計算結(jié)果大于零時（即為正值），假設(shè)參考方向與實際電流方向相同；如果計算結(jié)果小于零時（即為負值），那么假設(shè)參考方向與實際電流方向相反。

現(xiàn)在三十三頁，總共三百零八頁。二、電流（二）電流的方向電流方向的表示：abco4A3A

例：如圖所示電路，求出Iao的大小和方向。

解：先設(shè)定

Iao的方向，如圖所示根據(jù)基爾霍夫節(jié)點電流定律：Iao+Ibo=IocIao=Ioc-Ibo

將已知數(shù)代入Iao=3-4=-1A

得數(shù)為負值，實際電流方向為Ioa?，F(xiàn)在三十四頁，總共三百零八頁。二、電流（三）電流的單位

電流的國際單位為安培，簡稱為安，用A表示。

常用的電流單位：千安（kA）、毫安（mA）、微安（μA）。kA、A、mA、μA依次為千進位，即：

1kA=103A=106mA=109μA

現(xiàn)在三十五頁，總共三百零八頁。二、電流（四）電流的種類

電流的種類即電流的性質(zhì)，通常分直流電、交流電兩種。

現(xiàn)在三十六頁，總共三百零八頁。二、電流（四）電流的種類1、直流電：其大小和方向均不隨時間變化而變化。直流電可由蓄電池、直流發(fā)電機或整流電路獲得。直流電可分理想直流電和脈動直流電，用直角坐標(biāo)系圖形表示法可以看出：

i0t理想直流電：無論t在什么時間段，電流i大小幅度不變、方向不變，始終在正半周?，F(xiàn)在三十七頁，總共三百零八頁。二、電流（四）電流的種類1、直流電：其大小和方向均不隨時間變化而變化。直流電可由蓄電池、直流發(fā)電機或整流電路獲得。直流電可分理想直流電和脈動直流電，用直角坐標(biāo)系圖形表示法可以看出：

脈動直流電：雖方向不變，始終在正半周，但大小幅度隨t的變化而不斷變化，有一定的交變成分。i0t現(xiàn)在三十八頁，總共三百零八頁。二、電流（四）電流的種類1、直流電：應(yīng)注意：直流電在接通和斷開的瞬間都有個交變（即電流變化）過程。

脈動直流電是通過整流后的直流電。整流獲得理想直流電的步驟：現(xiàn)在三十九頁，總共三百零八頁。二、電流（四）電流的種類2、交流電：

其大小和方向都隨時間的變化而變化。電力系統(tǒng)供給工礦企業(yè)的動力電都為交流電。工礦企業(yè)、日常生活所用的交流電是按正弦規(guī)律變化的正弦交流電。正弦交流電在直角坐標(biāo)系中的波形圖：

可以看出：電流i的大小、幅度隨著t的變化而不斷的變化，方向也隨t的變化在正負半周有規(guī)律的變化。

i0t現(xiàn)在四十頁，總共三百零八頁。三、電阻電阻是反映物體對電流起阻礙作用大小的一個物理量。電阻這一物理量可衡量物體的導(dǎo)電能力，物體電阻小導(dǎo)電能力就強，反之就弱。電阻用字母R、r表示。電阻的單位：歐姆，簡稱歐，用字母Ω表示。物體的電阻是客觀存在的，不隨電壓的高低而變化?，F(xiàn)在四十一頁，總共三百零八頁。三、電阻實驗證明：物體的電阻跟物體長度成正比，跟物體截面積成反比，并與物體的材料（電阻率）和溫度有關(guān)，可用以下公式表達

R：電阻（Ω）ρ：電阻率（Ω·m）L：長度（）S：截面積（m2）

電阻率ρ：是與物體材料性質(zhì)有關(guān)的物理量，稱為電阻系數(shù)或電阻率。它是指長度1米，橫截面1平方毫米的某種材料的物體在2０℃時的電阻值。單位：Ω·m。不同的材料其電阻率也不同，下表列出幾種常用金屬的電阻率?，F(xiàn)在四十二頁，總共三百零八頁。三、電阻表1-1常用金屬材料的電阻率及電阻溫度系數(shù)材料名稱2０℃時的電阻率/Ω·m電阻溫度系數(shù)/℃

-1銀1.6×10-80.00361銅1.72×10-80.0041金2.2×10-80.00365鋁2.9×10-80.00423鉬4.77×10-80.00478鎢5.3×10-80.005鐵9.78×10-80.00625康銅（銅54%，鎳46%）50×10-80.00004現(xiàn)在四十三頁，總共三百零八頁。三、電阻溫度系數(shù)α：

表中溫度系數(shù)α，說明電阻率與溫度有關(guān)，實驗證明，物體的溫度變化，電阻也隨之變化，一般導(dǎo)體溫度升高后，導(dǎo)體的電阻值隨之增大，相對導(dǎo)電能力下降。（注：導(dǎo)體碳相反）我們把溫度升高1℃時，電阻所產(chǎn)生的變動值與原電阻值的比值，稱為電阻溫度系數(shù)，用α表示，單位1/℃

t1：變化前溫度t2：變化后溫度R1：t1時電阻值R2：t2時電阻值

一般金屬材料電阻溫度系數(shù)很小，但溫度很高時，電阻變化顯著，不可忽視。

現(xiàn)在四十四頁，總共三百零八頁。三、電阻

在實際工作中，我們不但用電阻去衡量物體的導(dǎo)電能力，我們還將具有一定阻值物質(zhì)制作成實體元件，稱為電阻器。

電阻元件主要參數(shù)：電阻值、功率、允許偏差等。

電阻器的作用：在直流電路中，常用于分壓、分流、阻抗匹配等；交流電路中，電阻器常用于限流。

電阻元件符號：電阻：可變電阻：電位器：現(xiàn)在四十五頁，總共三百零八頁。四、電壓與電位（一）電位

人們測量山峰的高度，常用海拔多少米，也就是以海平面為基準(zhǔn)測出各山峰的相對高度，海平面海拔為零，零海拔為各山峰高度的參考點。

2800米山高：海拔2800米參考點：海平面現(xiàn)在四十六頁，總共三百零八頁。四、電壓與電位（一）電位

電位也一樣，也必須要有一個參考點，而且一個網(wǎng)絡(luò)、一個系統(tǒng)或一臺獨立的設(shè)備只能共有一個參考點。如低壓三相四線中性點接地的供電系統(tǒng)中，大地為參考點，稱為零電位。參考點u1u2u3L1L2L3U1、u2、u3為各點電位現(xiàn)在四十七頁，總共三百零八頁。四、電壓與電位（一）電位

而電子設(shè)備常以金屬底板、機殼等共公點作為參考點。選定了參考點，各點到參考點間的電壓就稱各點的電位。零電位參考點ua、ub、uc、ud為各點電位R1R2R3R4R5R6abcdubuaucud現(xiàn)在四十八頁，總共三百零八頁。四、電壓與電位（一）電位

從電學(xué)的角度來解釋，帶電導(dǎo)體的周圍存在著電場，電場對處在電場內(nèi)的電荷有力的作用，當(dāng)電場力使電荷移動時，電場力就對電荷做了功。++FFaboLaoLboLab+-電場方向參考點在均勻電場中，我們把電場力F將電荷Q從a點移支o點和從b點移到o點，進行比較?，F(xiàn)在四十九頁，總共三百零八頁。四、電壓與電位（一）電位

設(shè)：a點與o點間距Lao，b點與o點間距Lbo，且Lao=2Lbo。則電場力F將Q從a點移到o點做的功：Aao=FLao則電場力F將Q從b點移到o點做的功：Abo=FLbo因為電荷Q量和L成正比，所以，a點電荷量大于b點電荷量。++FFaboLaoLboLab+-電場方向參考點現(xiàn)在五十頁，總共三百零八頁。四、電壓與電位（一）電位

我們規(guī)定：電場力把單位正電荷從電場中的某一點移到參考點所做的功，稱該點的電位，用字母φ表示。功做的多少與電位的高低成正比。由于Ａao>Ａbo，++FFaboLaoLboLab+-電場方向參考點那么a點電位就比b點電位高?，F(xiàn)在五十一頁，總共三百零八頁。四、電壓與電位（一）電位

這里o點為參考點，參考點可任意選擇，不同的參考點，相對各點電位也不同。由此看出，電場中某點電位與參考點有密切關(guān)系，通常選擇參考點以方便計算為原則。參考點可視為零電位，低于參考點為負電位，高于參考點為正電位，等于參考點為同電位。++FFaboLaoLboLab+-電場方向參考點現(xiàn)在五十二頁，總共三百零八頁。四、電壓與電位（一）電位

如果功的單位是焦耳，電荷電位是庫侖，則電位單位就是伏特，簡稱伏，用字母Ｖ表示。常用單位：千伏（kＶ）、伏（Ｖ）、毫伏（mＶ）、微伏（μＶ）。１kＶ＝103Ｖ１Ｖ＝103mＶ１mＶ＝103μＶ++FFaboLaoLboLab+-電場方向參考點現(xiàn)在五十三頁，總共三百零八頁。四、電壓與電位（二）電壓

電壓是衡量電場力做功本領(lǐng)大小的物理量，在電場中兩點間電位差稱為電壓。

aboR1R2Ｕab＝Ｕao－Ｕbo導(dǎo)體兩端具有電位差時，電子才有規(guī)則的定向運動而形成電流?？梢姡瑢?dǎo)體內(nèi)產(chǎn)生電流的條件是導(dǎo)體兩端必須有電位差（電壓）。電壓單位與電位相同。

現(xiàn)在五十四頁，總共三百零八頁。四、電壓與電位（二）電壓

電壓和電流一樣，不但有大小，而且有方向。電壓的方向是由高電位指向低電位，如“＋”→“－”，可稱電位降或壓降。當(dāng)電壓釆用雙下標(biāo)記法時，電壓方向為第一下標(biāo)指向第二下標(biāo)。電壓可用電壓表直接或間接測量，測量時電壓表并聯(lián)在線路上。

ＶＲ＋－現(xiàn)在五十五頁，總共三百零八頁。四、電壓與電位（二）電壓

電壓與電位相同與不同：相同：單位相同，方向相同。不同：電位是某點到參考點的電壓；電壓是兩點間電位差；電位是隨參考點改變而改變；電壓是不隨參考點改變而改變

現(xiàn)在五十六頁，總共三百零八頁。四、電壓與電位（二）電壓

舉例說明：一電阻串聯(lián)支路，a、b兩點電壓為6V，且R1=R2=R3，則電阻R1、R2、R3上降壓為2V，U=6V。Ｒ１＋－Ｒ２Ｒ３bacdU=6V當(dāng)參考點設(shè)定在c點，那么

φac=+2V，

φbc=-4V,

Uab=φac-φbc=+6V當(dāng)參考點設(shè)定在d點，那么

φad=+4V，φbd=-2V,

Uab=φad-φbd=+6V以上證明，電位是相對的，電壓是絕對的。

現(xiàn)在五十七頁，總共三百零八頁。五、電動勢

我們已知道，電源是將非電能轉(zhuǎn)換為電能的裝置，那么衡量電源轉(zhuǎn)換本領(lǐng)大小的物理量稱為——電動勢。

為了進一步分析，我們以發(fā)電機中的一段導(dǎo)體為例，簡述電動勢產(chǎn)生過程。金屬導(dǎo)體內(nèi)部存在著大量的自由電子，如對這些自由電子施加外力FW（如：磁場、摩擦等）會使其向?qū)w的一端移動，---FW現(xiàn)在五十八頁，總共三百零八頁。五、電動勢

我們已知道，電源是將非電能轉(zhuǎn)換為電能的裝置，那么衡量電源轉(zhuǎn)換本領(lǐng)大小的物理量稱為——電動勢。

電子移動的結(jié)果,使導(dǎo)體的這一端積累了負電荷，而導(dǎo)體的另一端則因缺少電子呈現(xiàn)出正電荷積累，導(dǎo)體內(nèi)正負電荷的分離，在內(nèi)部就產(chǎn)生了電場。---FW

這時電子除了受外力作用外，還要受到電場力FD的作用，電場力和外力方向相反，對電子的繼續(xù)移動起阻礙作用。

--FWFD+-現(xiàn)在五十九頁，總共三百零八頁。五、電動勢

我們已知道，電源是將非電能轉(zhuǎn)換為電能的裝置，那么衡量電源轉(zhuǎn)換本領(lǐng)大小的物理量稱為——電動勢。---FW--FWFD+-

開始時，外力大于電場力，電子向一端移動，當(dāng)兩端電荷積累到一定程度，就是當(dāng)電場力FD與外力FW相等時，電子停止了定向移動，導(dǎo)體兩端電荷的積累處于穩(wěn)定狀態(tài)。

-FWFD+-現(xiàn)在六十頁，總共三百零八頁。五、電動勢

我們已知道，電源是將非電能轉(zhuǎn)換為電能的裝置，那么衡量電源轉(zhuǎn)換本領(lǐng)大小的物理量稱為——電動勢。

可以看出，在外力作用下，電子在導(dǎo)體中定向移動需要做功。正電荷與電子相對運動，在外力的作用下，單位正電荷從電源的負極經(jīng)電源內(nèi)部移到正極所做的功，稱為該電源的電動勢，用字母E、e表示。

電動勢的單位是伏特。電動勢方向是從低電位（電源負極）指向高電位（電源正極）。電動勢可稱為電位升。

現(xiàn)在六十一頁，總共三百零八頁。五、電動勢

通過電動勢產(chǎn)生過程的分析得知，電源兩端具有不同的電位差，這電位差稱電源端電壓，簡稱電源電壓，實際上電源電動勢等于電源兩端的開路電壓。

值得注意：電動勢僅存在于電源內(nèi)部，而電源電壓不僅存在于電源兩端，而且也存在于電源外部，且兩者方向相反。

?EUUE+-現(xiàn)在六十二頁，總共三百零八頁。第二節(jié)直流電路一、部分電路歐姆定律二、全電路歐姆定律三、電阻的串聯(lián)四、電阻的并聯(lián)五、電功和電功率現(xiàn)在六十三頁，總共三百零八頁。第二節(jié)直流電路

討論直流電路，掌握定律、公式，不但能對簡單或復(fù)雜直流電路進行分析計算，而且它還是分析和計算交流電路、磁路的基礎(chǔ)，更重要的是我們在實際電工作業(yè)時經(jīng)常要用到這些定律和公式，只有能靈活運用，對各種設(shè)備電路認真分析、正確計算，才能保證我們安裝和維修電氣設(shè)備的安全、可靠性?，F(xiàn)在六十四頁，總共三百零八頁。一、部分電路歐姆定律歐姆定律是電工理論中一個最基本、也是最重要的一個定律，我們用它來分析計算線性電路中電流、電壓、電阻三者的關(guān)系和大小。部分電路歐姆定律，它用于一個閉合電路中的某一段含電阻的電路，不包括電源，故又稱無源支路歐姆定律。

具體含義：通過一段無源支路的電流，與支路兩端電壓成正比，與支路電阻成反比。要滿足以上條件，導(dǎo)體及電阻溫度不變，電流與電壓方向一致。

現(xiàn)在六十五頁，總共三百零八頁。一、部分電路歐姆定律具體公式：＋－ＩＲＵ式中：

I——支路電流（A）

U——支路兩端電壓（V）

R——電阻（Ω）

上式也可表達成：

現(xiàn)在六十六頁，總共三百零八頁。一、部分電路歐姆定律我們在實際工作中常用歐姆定律進行簡單計算，如：一晶體管放大電路中，我們需測量其中某一個三極管的基極、集電集、發(fā)射極電流，利用歐姆定律和萬用表，可在不改動線路的情況下，測量并計算出各極電流。

具體操作：先用萬用表測出Rb、Rc、Re上降壓，再利用支路歐姆定律求得：

ＲbＲcＲeUcUbUe現(xiàn)在六十七頁，總共三百零八頁。一、部分電路歐姆定律再如：某設(shè)備中，直流24伏電源需用發(fā)光二極管做電源指示，發(fā)光二極管的發(fā)光參數(shù)：電壓3V，電流10mA。應(yīng)串多少歐姆的電阻R才能使發(fā)光二極管正常工作。

已知：UR+UV=24V

那么UR=24-UV=24-3=21VIR=IV=10mA：

+-DC24VRV應(yīng)選電阻值：由已知電流、電壓，根據(jù)歐姆定律算出電阻。

應(yīng)串接2100Ω電阻器對指示支路進行降壓、限流。

現(xiàn)在六十八頁，總共三百零八頁。一、部分電路歐姆定律前面講過，如直流電路的極性不知，計算前可對電流、電壓方向假設(shè)標(biāo)定，在電流、電壓方向一致的基礎(chǔ)上任意假定，看計算結(jié)果，確定實際方向，正值，假定與實際相同；負值，則假定與實際相反。

現(xiàn)在六十九頁，總共三百零八頁。二、全電路歐姆定律全電路是指有源的閉合回路，電源內(nèi)部都存在內(nèi)阻ro。

兩公式比較，全電路歐姆定律與部公支路歐姆定律所明顯不同的是，由于電路中含源，所以將電壓U換為電動勢E，并且全電路歐姆定律還要考慮電源內(nèi)阻ro的存在。

ＥroRI現(xiàn)在七十頁，總共三百零八頁。二、全電路歐姆定律具體含義：通過該閉合回路的電流與回路的電動勢成正比，與回路中全部電阻成反比。（這里的全部電阻，除要考慮電源內(nèi)阻外，實際工作計算有時還需要考慮線路電阻）。

它們的關(guān)系式：

I：回路電流（A）E：電源電動勢（V）R：負載電阻（Ω）ro：電源內(nèi)阻（Ω）Rr：線路電阻（Ω）

ＥroRIRr現(xiàn)在七十一頁，總共三百零八頁。二、全電路歐姆定律例：已知：E=110V，ro=0.2Ω，Rr=0.4Ω，R=9Ω求：①工作正常時的電流I；②負載兩端短路時的電流I’；③電源兩端短路時I”。

解：利用全電路歐姆定律可得ＥroRRrRrG①正常工作時

現(xiàn)在七十二頁，總共三百零八頁。二、全電路歐姆定律例：已知：E=110V，ro=0.2Ω，Rr=0.4Ω，R=9Ω求：①工作正常時的電流I；②負載兩端短路時的電流I’；③電源兩端短路時I”。

解：利用全電路歐姆定律可得ＥroRRrRrG

②負載兩端短路時

如無保護措施，發(fā)電機與線路均會短路時燒毀。

現(xiàn)在七十三頁，總共三百零八頁。二、全電路歐姆定律例：已知：E=110V，ro=0.2Ω，Rr=0.4Ω，R=9Ω求：①工作正常時的電流I；②負載兩端短路時的電流I’；③電源兩端短路時I”。

解：利用全電路歐姆定律可得ＥroRRrRrG

③電源兩端短路時

如無有效保護措施，發(fā)電機將迅燒毀。

現(xiàn)在七十四頁，總共三百零八頁。二、全電路歐姆定律有時在實際計算時，還會碰到一段含源支路電路。通過一段含源支路的電流，不僅與支路電阻R和端電壓U有關(guān)，還與支路電動勢有關(guān)。

它們之間的關(guān)系式，根據(jù)電流、電壓、電動勢的方向來確定不同的表達式：

ＥＲＩＵ＋－現(xiàn)在七十五頁，總共三百零八頁。二、全電路歐姆定律E、U、I三者方向一致

ＥＲＩＵ＋－ＥＲＩＵ＋－ＥＲＩＵ＋－ＥＲＩＵ＋－E、與U、I方向相反

U與I、E三方向相反

E、U方向與I方向相反

以上可看出U、E這兩個物理量，若與電流方向一致取“正”，若與電流方向相反取“負”。

現(xiàn)在七十六頁，總共三百零八頁。三、電阻的串聯(lián)電路中，二個以上電阻（可視為阻性負載）首尾依次連接成串，這種連接方式叫串聯(lián)。以這種方式組成的電路稱為串聯(lián)電路，它沒有分支，只有一條電路通道。

現(xiàn)在七十七頁，總共三百零八頁。三、電阻的串聯(lián)串聯(lián)電路特點：

1、串聯(lián)電路中流過每個電阻的電流都相等。

I=I1=I2=I3因為在電壓U的作用下，每個電阻都有電流流過，由于串聯(lián)電路無分支路，只有一條電流通路，且電流有不可蓄存特性（ΣI入=ΣI出），所以流過每個電阻上的電流都等于流入或流出電流。在實際工作中，我們利用這一特點對線路、設(shè)備限流。如：電動機串電阻降壓啟動控制，就是利用串電阻來限制電動機的起動電流。現(xiàn)在七十八頁，總共三百零八頁。三、電阻的串聯(lián)串聯(lián)電路特點：

2、串聯(lián)電路兩端的總電壓等于各電阻兩端電壓之和。

U=U1+U2+U3

由電壓和電位的關(guān)系可知：

UAB=φA-φB

UBC=φB-φC

UCD=φC-φD將上面三式相加得：

UAB+UBC+UCD=φA-φB+φB-φC+φC-φD=φA-φD因為φA-φD=UAD，所以

UAB+UBC+UCD=UAD即：

U1+U2+U3=U現(xiàn)在七十九頁，總共三百零八頁。三、電阻的串聯(lián)串聯(lián)電路特點：

2、串聯(lián)電路兩端的總電壓等于各電阻兩端電壓之和。

U=U1+U2+U3

在實際工作中，我們利用串聯(lián)電阻具有分壓這一特性，在電路中串聯(lián)不同的電阻，就能取得不同的信號電壓。例如：我們只有110V、60W的兩只白熾燈，照明電壓為220V，這時我們將兩燈串聯(lián)連接即可使用，只要燈的功率相等，兩燈上的降壓為額定電壓110V。

~220VNL現(xiàn)在八十頁，總共三百零八頁。三、電阻的串聯(lián)串聯(lián)電路特點：

3、串聯(lián)電路總電阻（等效電阻）等于各串聯(lián)電阻之和。

R=R1+R2+R3

在分析電路時，為了方便，常用一個電阻來代替幾個串聯(lián)電阻的總電阻，我們稱之為等效電阻。等效后應(yīng)符合歐姆定律的要求，即

ＲＩＵＲ１Ｒ２Ｒ３ＩＵ現(xiàn)在八十一頁，總共三百零八頁。三、電阻的串聯(lián)串聯(lián)電路特點：

3、串聯(lián)電路總電阻（等效電阻）等于各串聯(lián)電阻之和。

R=R1+R2+R3

前面講過串聯(lián)電路總電流等于各電阻電流，總電壓等于各電阻降壓之和，那么

要實際工作中，阻抗匹配時，通常無法達到標(biāo)準(zhǔn)電阻器的阻值，常采用若干個電阻器串聯(lián)，得到所需要的電阻值。

現(xiàn)在八十二頁，總共三百零八頁。三、電阻的串聯(lián)串聯(lián)電路特點：

4、在串聯(lián)電路中，各電阻上分配的電壓與其電阻值正比。

U1：U2：U3=R1：R2：R3

串聯(lián)電路中，串聯(lián)的電阻值越高，分配的電壓就越大，也就是說串聯(lián)電路中各電阻上降壓的大小與這個電阻占總電阻的比重有直接關(guān)系。這就是串聯(lián)電阻的分壓作用。

因為串聯(lián)電路的分壓比：

那么

現(xiàn)在八十三頁，總共三百零八頁。三、電阻的串聯(lián)在實際工作中，我們利用這一特點，可在一個電源上取出不同電壓等級的多個電源。先根據(jù)歐姆定律算出總電阻

例如：有一個直流50V電源，實際需要20V、18V、12V三組電源。我們可用串聯(lián)電阻的方法來達到。

由于串聯(lián)電阻，I=I1=I2=I3，那么

這種電路又稱為分配器。（功能近似于交流變壓器）

U1=20VU=50VU3=12VU2=18VI=50mA現(xiàn)在八十四頁，總共三百零八頁。三、電阻的串聯(lián)又例如：有一指針式表頭，其參數(shù)為Ia=50μA（即滿刻度），內(nèi)阻Ra=3kΩ。若要改裝成能測量10V電壓的電壓表，應(yīng)串聯(lián)多大電阻。

首先，算出此表頭可測量最大電壓：（表頭滿刻度降壓）

Ua=Ia×

Ra=50×10-6×3×103=0.15伏顯然，它直接測量10V是不行的，需串聯(lián)分壓電阻擴大量程。

需串聯(lián)一個197kΩ電阻就能把表頭改裝成測量10V電壓的電壓表。

IaU=１0VULUaRaRL現(xiàn)在八十五頁，總共三百零八頁。四、電阻的并聯(lián)兩個以上電阻的兩端分別連在一起，這種連接方法叫并聯(lián)。現(xiàn)在八十六頁，總共三百零八頁。四、電阻的并聯(lián)兩個以上電阻的兩端分別連在一起，這種連接方法叫并聯(lián)。并聯(lián)這種連接方式在實際工作中運用的極為普遍，一般在生產(chǎn)生活中所用的電氣設(shè)備都是并聯(lián)安裝。

~220ＬＮＭ3~Ｍ3~Ｍ3~L1L2L3現(xiàn)在八十七頁，總共三百零八頁。四、電阻的并聯(lián)

1、在并聯(lián)電路中，各電阻兩端的電壓相等，且等于電路兩端電壓。

U=U1=U2=U3

并聯(lián)電路特點：

在實際工作中，并聯(lián)安裝用電設(shè)備所需電壓等級相同，可使廠家生產(chǎn)設(shè)備額定電壓標(biāo)準(zhǔn)化，電力部門供電、配電也可按標(biāo)準(zhǔn)統(tǒng)一。

現(xiàn)在八十八頁，總共三百零八頁。四、電阻的并聯(lián)

2、并聯(lián)電路中，總電流等于各電阻中的電流之和。

I=I1+I2+I3

并聯(lián)電路特點：

不難看出，電流從正極流出后，分三條支路繼續(xù)流動，由于電流的不可蓄存性（ΣI入=ΣI出），三個支路的電流在負極匯合流回電源，所以我們說并聯(lián)電路有分流作用?，F(xiàn)在八十九頁，總共三百零八頁。四、電阻的并聯(lián)

2、并聯(lián)電路中，總電流等于各電阻中的電流之和。

I=I1+I2+I3

并聯(lián)電路特點：

在實際工作中，測量較大的直流電流時，我們常選用的分流器，就是利用并聯(lián)電路這一特點。

ＩＩa分流器ＡＩＩa現(xiàn)在九十頁，總共三百零八頁。四、電阻的并聯(lián)

3、并聯(lián)電路的總電阻（等效電阻）的倒數(shù)等于各電阻的倒數(shù)之和。并聯(lián)電路特點：

并聯(lián)后總電壓與各支路電壓相等，總電流為各支路電流相加，根據(jù)歐姆定律。現(xiàn)在九十一頁，總共三百零八頁。四、電阻的并聯(lián)

3、并聯(lián)電路的總電阻（等效電阻）的倒數(shù)等于各電阻的倒數(shù)之和。并聯(lián)電路特點：

得出

同乘得出

現(xiàn)在九十二頁，總共三百零八頁。四、電阻的并聯(lián)并聯(lián)電路特點：

在并聯(lián)電路計算中,我們常用“∥”作為并聯(lián)記號。如：兩個電阻并聯(lián)，可寫成

R1∥R2=三個電阻并聯(lián)

R1∥R2∥R3=現(xiàn)在九十三頁，總共三百零八頁。四、電阻的并聯(lián)并聯(lián)電路特點：

在并聯(lián)電路計算中,我們常用“∥”作為并聯(lián)記號。若多電阻并聯(lián)，且電阻值相等。

Ｒ１Ｒ２Ｒ３Ｒ４Ｒn……總電阻等于其中一個電阻的電阻值除電阻數(shù)。

現(xiàn)在九十四頁，總共三百零八頁。四、電阻的并聯(lián)

4、并聯(lián)電路中，通過各個電阻的電流與它的阻值成反比。并聯(lián)電路特點：

現(xiàn)在九十五頁，總共三百零八頁。四、電阻的并聯(lián)

4、并聯(lián)電路中，通過各個電阻的電流與它的阻值成反比。并聯(lián)電路特點：

由于并聯(lián)電路U=Un，而U=IR，Un=InRnIR=InRn其中：

R=R1∥R2∥R3……∥RnＲ１Ｒ２Ｒ３Ｒ４Ｒn……UＩＩ1Ｉ2Ｉ3Ｉ4Ｉn為并聯(lián)電路的分流比

并聯(lián)電路中，并聯(lián)支路電阻越大，電流分配到的就越小。

現(xiàn)在九十六頁，總共三百零八頁。四、電阻的并聯(lián)在并聯(lián)電路的分析與計算中，最常見的為兩條支路的電路。

并聯(lián)電路特點：

根據(jù)分流公式：

Ｒ１Ｒ２UＩＩ1Ｉ2現(xiàn)在九十七頁，總共三百零八頁。四、電阻的并聯(lián)并聯(lián)電路的分析與計算中，兩條支路以上的電路，計算其電流分配，應(yīng)用分流公式：

并聯(lián)電路特點：

我們常見的指針式儀表其表頭（測量機構(gòu)）一般都是電流表，在表頭內(nèi)一定有一個分流電阻與測量機構(gòu)并聯(lián)，作用就是為了分流。

Ｒ１Ｒ２Ｒ３Ｒ４Ｒn……UＩＩ1Ｉ2Ｉ3Ｉ4ＩnＲa分流電阻現(xiàn)在九十八頁，總共三百零八頁。＊基爾霍夫定律簡單直流電路與復(fù)雜直流電路的概念：

1.簡單直流電路

運用歐姆定律及電阻串、并聯(lián)能進行化簡、計算的直流電路，叫簡單直流電路。

2.復(fù)雜直流電路不能用電阻串、并聯(lián)化簡的直流電路叫復(fù)雜直流電路?，F(xiàn)在九十九頁，總共三百零八頁。＊基爾霍夫定律電路的幾個基本術(shù)語：

1.支路：電路中的每一個分支叫支路。它由一個或幾個相互串聯(lián)的電路元件所構(gòu)成。

2.節(jié)點：三條或三條以上支路所匯成的交點叫節(jié)點。

3.回路電路中任一閉合路徑都叫回路。一個回路可能只含一條支路，也可能包含幾條支路。其中最簡單的回路又叫獨立回路或網(wǎng)孔?，F(xiàn)在一百頁，總共三百零八頁。＊基爾霍夫定律（一）基爾霍夫第一定律

在任一瞬間，流進某一節(jié)點的電流之和恒等于流出該節(jié)點的電流之和，即，又名節(jié)點電流定律。對于節(jié)點A：

即對于任一節(jié)點來說，流入（或流出）該節(jié)點電流的代數(shù)和恒等于零。現(xiàn)在一百零一頁，總共三百零八頁。分析方法：

1.先任意假設(shè)支路電流的參考方向，列出節(jié)點電流方程。通?？蓪⒘鬟M節(jié)點的電流取為正值，流出節(jié)點的電流取為負值。

如圖所示，已知I1=2A，I2=-3A，I3=-2A

。試求I4

。解：由基爾霍夫第一定律可知舉例：

2.根據(jù)計算值的正負確定未知電流的實際方向?，F(xiàn)在一百零二頁，總共三百零八頁。＊基爾霍夫定律基爾霍夫第一定律的推廣應(yīng)用：

基爾霍夫第一定律可以推廣應(yīng)用于任一假設(shè)的閉合面，即：在任一瞬間，流入某一閉合曲面的電流恒等于流出該閉合曲面的電流。

舉例：圖示電路中閉合面包含一個三角形電路，它有三個節(jié)點。應(yīng)用基爾霍夫第一定律可以列出：此三式相加，得即現(xiàn)在一百零三頁，總共三百零八頁。＊基爾霍夫定律（二）基爾霍夫第二定律

在任一閉合回路中，各段電路電壓降的代數(shù)和恒等于零，即，又名回路電壓定律?，F(xiàn)在一百零四頁，總共三百零八頁。＊基爾霍夫定律（二）基爾霍夫第二定律基爾霍夫第二定律的等價表示形式

如圖所示，按虛線方向循環(huán)一周，根據(jù)電壓與電流的參考方向可列出：即：可得基爾霍夫第二定律的另一種表示形式現(xiàn)在一百零五頁，總共三百零八頁。＊基爾霍夫定律（二）基爾霍夫第二定律基爾霍夫第二定律的等價表示形式基爾霍夫第二定律的另一種表示形式含義：在任一回路的循環(huán)方向上，回路中電動勢的代數(shù)和恒等于電阻上電壓降的代數(shù)和。現(xiàn)在一百零六頁，總共三百零八頁。＊基爾霍夫定律基爾霍夫第二定律的推廣應(yīng)用：可推廣應(yīng)用于不完全由實際元件構(gòu)成的假想回路。如圖所示，可得或現(xiàn)在一百零七頁，總共三百零八頁。＊支路電流法

所謂支路電流法是以各支路電流為未知數(shù)，根據(jù)基爾霍夫定律列出方程組，然后聯(lián)立方程組，求得各支路電流。

解題步驟：

1.標(biāo)出各支路的電流參考方向和獨立回路的循環(huán)方向。

2.用基爾霍夫第一、第二定律列出節(jié)點電流方程式和回路電壓方程式。

3.代入已知解聯(lián)立方程式，求出各支路電流的大小，并確定各支路電流的實際方向。現(xiàn)在一百零八頁，總共三百零八頁。舉例分析：

如圖所示為兩個電源并聯(lián)對負載供電的電路。已知：E1=18V，E2=9V

，R1=R2=1Ω

，R3

=4Ω

，求各支路電流。解：

（1）假設(shè)各支路電流方向和回路循環(huán)方向。（2）電路中只有兩個節(jié)點，只能列出一個獨立的節(jié)點電流方程式。對于節(jié)點A：另外，兩個方程式由基爾霍夫第二定律列出。對于回路1：對于回路2：現(xiàn)在一百零九頁，總共三百零八頁。舉例分析：（3）代入已知解聯(lián)立方程式解得（實際方向與假設(shè)方向相同）（實際方向與假設(shè)方向相反）（實際方向與假設(shè)方向相同）現(xiàn)在一百一十頁，總共三百零八頁。五、電功和電功率（一）電功電流通過燈絲會發(fā)光，通過電爐會發(fā)熱，通過電動機會轉(zhuǎn)動，在任何有電流通過的閉合回路是都要發(fā)生能量的轉(zhuǎn)換。我們把電流轉(zhuǎn)換成其他形式的能量，叫做電流做功，簡稱電功。也就是說，只有電流產(chǎn)生，電才能做功。電功用字母W表示。

現(xiàn)在一百一十一頁，總共三百零八頁。五、電功和電功率（一）電功電流在一段電路上所做的功，與這段電路兩端的電壓成正比，通過和電流以及通電的時間成正比。即

W=UIt式中：

W：電功（J）

U：電壓（V）

I：電流（A）

t：時間（s）此式還可轉(zhuǎn)換為：W=I2Rt或注：如果電壓單位為V，電流單位為A，時間單位為s，那么電功單位就是焦耳，簡稱焦，用字母J表示。從上式我們看出，電功與時間有關(guān)，電功是一段時間內(nèi)電流所做的功。現(xiàn)在一百一十二頁，總共三百零八頁。五、電功和電功率（二）電功率電功不能表示電流做功或能量傳遞的快慢，而電功率則能表示能量傳遞的快慢，所以電流在單位時間內(nèi)（1s）所做的功，稱為電功率，用字母P表示，即式中：

W：電功（J）

t：時間（s）由此看出電功率體身與時間無關(guān)?，F(xiàn)在一百一十三頁，總共三百零八頁。五、電功和電功率（二）電功率電功率的單位：焦耳/秒（J/s），又稱瓦特，簡稱瓦，用字母W表示。在實際工作中，用電設(shè)備的容量都用電功率表示，常用的單位還有：千瓦（kW）、毫瓦（mW）以及馬力等。

1千瓦（kW）=103瓦（W）

1毫瓦（mW）=10-3瓦（W）

1馬力=0.735千瓦（kW）現(xiàn)在一百一十四頁，總共三百零八頁。五、電功和電功率（二）電功率通過歐姆定律的代入轉(zhuǎn)換，常用的功率公式除P=IU外，還有

P=I2R公式表明，當(dāng)電壓一定時，電功率與電阻值成反比。比如我們家中使用的白熾燈，電壓都是220V時，40W的燈泡要比25W的燈泡亮，而是40W的電阻是1.21kΩ，25W的燈泡卻是1.94kΩ。由此可見：P1>P2，那么R1<R2

現(xiàn)在一百一十五頁，總共三百零八頁。五、電功和電功率（二）電功率前面討論全電路歐姆定律得知，電動勢E存在內(nèi)阻ro，內(nèi)阻也有壓降（UO=Iro），電源端電壓U=E-UO下面我們討論：電源產(chǎn)生的功率EI與負載得到的功率UI，以及內(nèi)電路損失的功率UOI間關(guān)系：ＲＥＵＩro即EI=UI+UOI稱之為電路的功率平衡方程，也就是說，只要電源內(nèi)阻存在，EI>UI。現(xiàn)在一百一十六頁，總共三百零八頁。五、電功和電功率（二）電功率在實際工作中，我們可用測量用電器電流電壓的方法獲得用電器的功率。例如：有一只燈泡U=220V，I=0.455A，其功率P=220×0.455=100W又如：一直流電動機，U=110V，I=12.5A，其功率P=110×12.5=1.4kW。現(xiàn)在一百一十七頁，總共三百零八頁。五、電功和電功率電能:

電流在一段時間內(nèi)所做的功，電能也可稱電功。電能為電功率（P）乘時間（t），它和電功的計算方式一樣，但單位不同。電功：W=Pt單位：焦（J）

1J=1W·s，但它在實際中人們嫌焦（J）這個單位太小，不方便計量。所以規(guī)定：功率為1千瓦的用電器在1小時（h）中所做的功或消耗的電能，即

kW·h=Pt式中：

P：電功率（kW）

t：時間（h）現(xiàn)在一百一十八頁，總共三百零八頁。五、電功和電功率電能:

電能的單位：千瓦·小時，kW·h，俗稱度。

1度=1kW·h電能的記錄、計量，主要用來累記用電量，我們常用的三相、單相各種電度表就是用來計量電能的。現(xiàn)在一百一十九頁，總共三百零八頁。五、電功和電功率電能:

例1-4有一個220V、40W的白熾燈，接在220V的供電線路上，求流過白熾燈的電流。若該燈平均每天工作5小時，電價是每度5角5分，每月（30天）該燈要消耗幾度電，要付多少電費。解：因為P=UI，所以每月用電時間：t=5×30=150h功率單位轉(zhuǎn)換：P=40W=0.04kW每月消耗的電能：W=Pt=0.04×150=6kWh每月應(yīng)付電費：6×0.55=3.30（元）現(xiàn)在一百二十頁，總共三百零八頁。五、電功和電功率電流的熱效應(yīng)——焦耳定律

電流通過電阻（所有阻性負載）時，電流所做的功（W）被電阻吸收并全部轉(zhuǎn)換成熱能，以熱的形式表現(xiàn)出來事實上，所有流過電流的負載或線路，無論是阻性、感性、容性，都會有電能轉(zhuǎn)換熱能，即產(chǎn)生熱量，只是阻性轉(zhuǎn)換熱能更充分，有電必有熱，熱始終伴隨電流而產(chǎn)生，可以說電能轉(zhuǎn)換成熱能是電流的本能，人們利用電流的這一特性，生產(chǎn)和制造各種電熱產(chǎn)品。如電熱水器等。現(xiàn)在一百二十一頁，總共三百零八頁。五、電功和電功率電流的熱效應(yīng)——焦耳定律

焦耳定律指出，電流通過導(dǎo)體的產(chǎn)生的熱量，與電流平方、導(dǎo)體電阻及通電時間成正比，所產(chǎn)生的熱量用字母Q表示，單位：焦耳（J）。電阻負載、或阻性負載，電流通過產(chǎn)生的熱量為：Q=W=I2Rt或Q=IUt以上表達式所表達的就是電流的熱效應(yīng)。電流熱效應(yīng)，有它有利的一面，也有它不利的一面，如電流的熱效應(yīng)會使電路中不需要發(fā)熱的地方（如導(dǎo)線）發(fā)熱，既消耗了能量,又會造成線路或設(shè)備的絕緣老化、漏電，甚至燒毀?，F(xiàn)在一百二十二頁，總共三百零八頁。五、電功和電功率電流的熱效應(yīng)——焦耳定律

為保證電氣設(shè)備、線路不發(fā)生以上故障或事故，我們要求合格的用電設(shè)備必須要提供設(shè)備額定值，如額定電壓、額定電流、額定功率等。除此之外，我們在使用過程中還要注意電氣設(shè)備、線路的通風(fēng)散熱，以提高用電效率，延長設(shè)備的使用壽命?，F(xiàn)在一百二十三頁，總共三百零八頁。第三節(jié)電與磁一、磁體和磁極二、磁場與磁力線三、磁感應(yīng)強度、磁通四、電流的磁場五、磁場對載流導(dǎo)體的作用力六、電磁感應(yīng)現(xiàn)在一百二十四頁，總共三百零八頁。第三節(jié)電與磁電和磁是相互聯(lián)系不可分割的兩個基本現(xiàn)象，幾乎所有電氣設(shè)備的工作原理都與電和磁有密切的關(guān)系?，F(xiàn)在一百二十五頁，總共三百零八頁。一、磁體和磁極人們把具有吸引鐵、鎳、鈷等物質(zhì)的性質(zhì)稱為磁性。具有磁性的物體叫磁體。使原來不帶有磁性的物體具有磁性的過程，叫磁化

現(xiàn)在一百二十六頁，總共三百零八頁。一、磁體和磁極天然存在的磁鐵（磁鐵礦）叫天然磁鐵。經(jīng)過一定工藝磁化過的磁鐵，叫人造磁鐵。在電氣設(shè)備上使用的絕大部分為人造磁鐵。

磁不但能通過永久磁鐵產(chǎn)生，而且還可以通過電流通過導(dǎo)體產(chǎn)生。只要有電流存在就有磁的存在，電的磁效應(yīng)和熱效應(yīng)一樣，是在產(chǎn)生電流的同時隨之產(chǎn)生的。現(xiàn)在一百二十七頁，總共三百零八頁。一、磁體和磁極磁鐵兩端磁性最強的區(qū)域我們稱磁極。人們常用的指北針，無論如何移動、轉(zhuǎn)動，針頭所指方向不變，指北針的N極指向北面，S極指向南面。現(xiàn)在一百二十八頁，總共三百零八頁。一、磁體和磁極磁極分北極（N）和南極（S）。磁極具有同性相拆，異性相吸的特性。磁極間相互作用力我們稱之為磁力?，F(xiàn)在一百二十九頁，總共三百零八頁。一、磁體和磁極實驗證明，如果把一條磁鐵分成幾段，折斷處會出現(xiàn)兩個相異的磁性。繼續(xù)下去，會具有同樣現(xiàn)象，我們永遠找不到一個單獨存在的磁極，也就是說N極和S極總是相對存在的?，F(xiàn)在一百三十頁，總共三百零八頁。二、磁場與磁力線磁體周圍存在磁力作用的空間稱為磁場?；ハ嗖唤佑|的磁體之間具有的相互作用力，就是通過磁場這一特殊物質(zhì)進行傳遞的。（磁場和電場一樣，都是一種特殊物質(zhì)，之所以被稱為特殊物質(zhì)，是因為他們不是由分子和原子所組成。）現(xiàn)在一百三十一頁，總共三百零八頁。二、磁場與磁力線為了形象地描述磁場，人們抽象的引出磁力線這一概念。我們規(guī)定，外磁場磁力線由N極指向S極，在磁場內(nèi)部是由S極指向N極，我們通常以磁力線方向表示磁場方向?，F(xiàn)在一百三十二頁，總共三百零八頁。二、磁場與磁力線圖中a、b磁場面積相同，圖b的磁力線根數(shù)多于圖a，而且圖b磁力線的密度也大于a，可以認為圖b磁場強于a。

NS圖aNS圖b磁力線是人們假設(shè)想出來的，我們用磁力線根數(shù)的多少和疏密度來描繪磁場的強弱。

現(xiàn)在一百三十三頁，總共三百零八頁。三、磁感應(yīng)強度、磁通前面講到磁場強度可以用磁力線的多少和疏密程度來描述，但它只能定性分析、相對比較，具體數(shù)量無法確定。

計論磁感應(yīng)強度前，我們先引出磁中很重要的物理量——磁通。

NS圖aNS圖b現(xiàn)在一百三十四頁，總共三百零八頁。三、磁感應(yīng)強度、磁通通過與磁場方向垂直的某一面積上的磁力線的總數(shù)，叫做通過該面積的磁通量，簡稱磁通，用字母Φ表示。它的單位是韋伯（Wb），簡稱韋。工程上常用比韋小的單位是麥（麥克斯韋），用Mx表示。

1韋（Wb）=108麥（Mx）

為此引入了磁通這一物理量來定量描述磁場在一定面積上的分布情況。

NS圖aNS圖b現(xiàn)在一百三十五頁，總共三百零八頁。三、磁感應(yīng)強度、磁通

當(dāng)面積一定時，通過該面積的磁通越多，磁場就越強。這一點在工程上有極其重要的意義，如：變壓器、電磁鐵提高效率的重要因數(shù)之一就是減小漏磁通，也就是希望全部磁力線盡可能多的通過鐵芯的截面積，以減少漏磁損耗，提高效率。所以變壓器、電磁鐵的鐵芯都用高導(dǎo)磁材料制成，以降低磁阻，增加磁通量。為此引入了磁通這一物理量來定量描述磁場在一定面積上的分布情況。

NS圖aNS圖b現(xiàn)在一百三十六頁，總共三百零八頁。三、磁感應(yīng)強度、磁通磁感應(yīng)強度的具體內(nèi)容：垂直通過單位面積的磁力線數(shù)目（磁通）叫做該點的磁感應(yīng)強度，簡稱磁感應(yīng)。在均勻磁場中，磁感應(yīng)強度要表示為

磁感應(yīng)強度又稱磁通密度，是研究磁場中各點的強弱和方向的一物理量，用字母B表示。

式中：B：磁感應(yīng)強度（韋/米2）Φ：磁通（韋）S：面積（米2）

現(xiàn)在一百三十七頁，總共三百零八頁。三、磁感應(yīng)強度、磁通磁感應(yīng)強度的具體內(nèi)容：垂直通過單位面積的磁力線數(shù)目（磁通）叫做該點的磁感應(yīng)強度，簡稱磁感應(yīng)。在均勻磁場中，磁感應(yīng)強度要表示為

磁感應(yīng)強度又稱磁通密度，是研究磁場中各點的強弱和方向的一物理量，用字母B表示。

磁感應(yīng)強度的單位常用的有：韋/米2（T）稱做特斯拉，簡稱特。和麥/厘米2叫做高斯（Gs），簡稱高。它們間關(guān)系：

1特（T）=104高斯（Gs）

現(xiàn)在一百三十八頁，總共三百零八頁。三、磁感應(yīng)強度、磁通此式表明，通過單位面積的磁通數(shù)越多，磁力線越密，磁場也越強。

磁感應(yīng)強度不但表示了磁場中某點的強弱，而且還能表示出該點的磁場方向，可以說它是一個矢量。若磁場中各點的磁感應(yīng)強度的大小、方向相同，我們稱之為均勻磁場，在均勻磁場中，磁力線是等距離平行直線。

NS圖b均勻磁場現(xiàn)在一百三十九頁，總共三百零八頁。四、電流的磁場磁可通過兩種方式獲得，一為永久磁鐵（石）；二是通電導(dǎo)體，嚴(yán)格的講是電流流過導(dǎo)體能產(chǎn)生磁場。這就是我們常說的電的磁效應(yīng)。只要導(dǎo)體中有電流通過，導(dǎo)體周圍就必然產(chǎn)生磁場。

現(xiàn)在一百四十頁，總共三百零八頁。四、電流的磁場電流產(chǎn)生磁場的判定——安培定則（右手螺旋定則），這里分兩種結(jié)構(gòu)的通電導(dǎo)體磁場方向判斷。

1、直線電流的磁場根據(jù)電流方向判斷磁場（磁力線）方向。用右手握住通電直導(dǎo)線，讓母指指向電流方向，則彎曲的四指所指的就為磁場（磁力線）方向。

現(xiàn)在一百四十一頁，總共三百零八頁。四、電流的磁場2、環(huán)形電流產(chǎn)生的磁場

現(xiàn)在一百四十二頁，總共三百零八頁。四、電流的磁場2、環(huán)形電流產(chǎn)生的磁場

根據(jù)電流方向判斷磁場（磁力線）方向。右手握住螺線管，彎曲四指指向線圈電流方向，則母指方向就是磁場（磁力線）方向?，F(xiàn)在一百四十三頁，總共三百零八頁。四、電流的磁場2、環(huán)形電流產(chǎn)生的磁場

電流產(chǎn)生磁場的現(xiàn)象被廣泛應(yīng)用在電工、電子設(shè)備中，如接觸器、電動機、變壓器等。現(xiàn)在一百四十四頁，總共三百零八頁。五、磁場對載流導(dǎo)體的作用力我們知道把兩塊磁體放在一起會有作用力，即同性相拆、異性相吸，相拆、相吸都是作用力的結(jié)果。前面講到載流導(dǎo)體的周圍存在磁場，若將載流導(dǎo)體置于磁場中，也會受到力的作用。１、磁場對載流直導(dǎo)體的作用將一根直導(dǎo)體懸掛在磁場中，并使導(dǎo)體垂直于磁力線，未通電導(dǎo)體不會運動，如接通電源，導(dǎo)體中有電流通過，導(dǎo)體就會運動。若改變電流方向?qū)w便向反方向運動。

現(xiàn)在一百四十五頁，總共三百零八頁。五、磁場對載流導(dǎo)體的作用力１、磁場對載流直導(dǎo)體的作用現(xiàn)在一百四十六頁，總共三百零八頁。五、磁場對載流導(dǎo)體的作用力１、磁場對載流直導(dǎo)體的作用我們把載流導(dǎo)體在磁場中所受的作用力，稱作電磁作用力，或電磁力，用字母Ｆ表示。電磁力的大小與導(dǎo)體中通過的電流成正比，與均勻磁場的磁感應(yīng)強度成正比，與導(dǎo)體在磁場中的有效長度成正比，即：（由于導(dǎo)體與Ｂ間夾角90o，所以此時電磁力最大）Ｆm＝ＢＩＬ

式中：Ｆ：導(dǎo)體受到的電磁力（牛）Ｂ：均勻磁場的磁感應(yīng)強度（特）Ｉ：導(dǎo)體中的電流強度（安）Ｌ：導(dǎo)體在磁場中的有效長度（米）

現(xiàn)在一百四十七頁，總共三百零八頁。五、磁場對載流導(dǎo)體的作用力１、磁場對載流直導(dǎo)體的作用這里還要指出：導(dǎo)體垂直于磁感應(yīng)強度的方向時，受到的電磁力最大，平行于磁感應(yīng)強度的方向，不受力的作用。ＩαＬ┻Ｌ導(dǎo)體既不垂直，也不平行于磁感應(yīng)強度的方向，若導(dǎo)體與磁感應(yīng)強度方向成α角時，則可將導(dǎo)體分解成與磁感應(yīng)方向垂直的分量Ｌ┻，作為α角是時導(dǎo)體有效長度。即：Ｌ┻＝Ｌsinα，故Ｆ＝ＢＩＬsinα

現(xiàn)在一百四十八頁，總共三百零八頁。五、磁場對載流導(dǎo)體的作用力１、磁場對載流直導(dǎo)體的作用載流導(dǎo)體在磁場中的受力方向，可用左手定則來判斷。左手定則又稱電動機定則，我們?nèi)蘸蠓治鲭妱訖C如何轉(zhuǎn)起來需運用此定則。

具體判斷方法：平展左手手掌，拇指與四指垂直并在一個平面上，讓磁力線穿過手心（手心對Ｎ極），四指指向電流方向，則拇指所指的方向就是導(dǎo)體受力方向。

現(xiàn)在一百四十九頁，總共三百零八頁。五、磁場對載流導(dǎo)體的作用力２、磁場對通電線圈的作用研究磁場對通電線圈的作用更有其實際意義，因為常用的磁電式儀表都是根據(jù)這一原理制成。

現(xiàn)在一百五十頁，總共三百零八頁。五、磁場對載流導(dǎo)體的作用力２、磁場對通電線圈的作用在均勻磁場中放置一通電矩形線圈abcd，當(dāng)線圈平面與磁力線平行時，ad和bc邊與磁力線平行不受磁場的作用力。但ab和cd邊因與磁力線垂直將受到磁力的作用，即F1和F2，而且F1=F2=BIL，受到作用力的兩個邊叫有效邊。１）通電線圈在磁場中受力轉(zhuǎn)動

ＮＳabcdF1F2現(xiàn)在一百五十一頁，總共三百零八頁。五、磁場對載流導(dǎo)體的作用力２、磁場對通電線圈的作用兩有效邊所受到的作用力不僅大小相等（兩有效邊電流相等，長度相同，同處一均勻磁場），而且根據(jù)左手定則可知，受力方向相反（電流方向相反），因而構(gòu)成一對偶力，將線圈繞軸作順時針轉(zhuǎn)動。１）通電線圈在磁場中受力轉(zhuǎn)動

ＮＳabcdF1F2現(xiàn)在一百五十二頁，總共三百零八頁。五、磁場對載流導(dǎo)體的作用力２、磁場對通電線圈的作用設(shè)ab=cd=L1，ad=bc=L2，ab邊和cd邊所受的作用力分別為F1和F2。

2）通電線圈在磁場中的轉(zhuǎn)矩

根據(jù)物理學(xué)中，力偶矩（轉(zhuǎn)矩）M等于其中任一個力與力偶臂的乘積，因而此時的轉(zhuǎn)矩為：M=F1L2

因為F1=BIL1，所以M=BIL1L2，又因為L1L2=S（線圈的面積），所以M=BIS式中：B：均勻磁場的磁感應(yīng)強度（特）I：線圈中的電流（安）S：線圈的面積（米2）

ＮＳabcdF1F2現(xiàn)在一百五十三頁，總共三百零八頁。五、磁場對載流導(dǎo)體的作用力２、磁場對通電線圈的作用線圈在轉(zhuǎn)矩M的作用下旋轉(zhuǎn)，有效邊不可能始終與磁力線保持90o，當(dāng)線圈平面的法線與磁力線的夾角為α?xí)r，則線圈的轉(zhuǎn)矩為：

M=BISsinα

2）通電線圈在磁場中的轉(zhuǎn)矩

以上所述為單匝線圈的轉(zhuǎn)矩表達式，實際磁電式儀表的動圈為多匝，對于有N匝的動圈，所受到的轉(zhuǎn)矩為單匝的N倍，即：M=NBISsinα

αF1F2SN現(xiàn)在一百五十四頁，總共三百零八頁。五、磁場對載流導(dǎo)體的作用力２、磁場對通電線圈的作用2）通電線圈在磁場中的轉(zhuǎn)矩

上述得知，當(dāng)線圈與磁力線平行時，α=90o，sin90o=1，此時的轉(zhuǎn)矩達到最大M=NBI，當(dāng)線圈垂直于磁力線時，α=0o，sin0o=0，這時的轉(zhuǎn)矩M=0。

ＮＳＦ1Ｆ290oＮＳＦ1Ｆ20o現(xiàn)在一百五十五頁，總共三百零八頁。六、電磁感應(yīng)電能生磁，磁也能生電，這是自然界的規(guī)律。英國科學(xué)家法拉第發(fā)現(xiàn)：當(dāng)導(dǎo)體相對于磁場做切割磁力線運動，或線圈中的磁通發(fā)生變化時，都有感生電動勢產(chǎn)生，若導(dǎo)體或線圈是閉合回路的一部分，則導(dǎo)體或線圈中將產(chǎn)生感生電流，這種現(xiàn)象叫做電磁感應(yīng)，俗稱動磁生電。發(fā)電機和變壓器等都是根據(jù)這一原理制成的。現(xiàn)在一百五十六頁，總共三百零八頁。六、電磁感應(yīng)現(xiàn)在一百五十七頁，總共三百零八頁。六、電磁感應(yīng)直導(dǎo)體切割磁力線所產(chǎn)生的感生電動勢的方向可用右手定則來判斷。根據(jù)磁力線方向