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电工基础知识电工基础知识 1.11.1直流电路直流电路 1.21.2电感元件与电容元件电感元件与电容元件 1.31.3正弦交流电的基本概念正弦交流电的基本概念 1.41.4三相交流电路三相交流电路 1.11.1直流电路直流电路 1.1.电路电路 电路的组成电路的组成：电路是电流的流通路径：电路是电流的流通路径,它是由一些电气它是由一些电气设备和元器件按一定方式连接而成的。设备和元器件按一定方式连接而成的。任何一个电路都有四部分组成即：电源、负荷、连接导任何一个电路都有四部分组成即：电源、负荷、连接导线和开关（控制器件）组成。电源内部的一段称为内电路，线和开关（控制器件）组成。电源内部的一段称为内电路，其他称为外电路。其他称为外电路。电源电源：是把其它形式的能转化为电能的装臵。如干电池蓄：是把其它形式的能转化为电能的装臵。如干电池蓄电池等。电池等。负荷负荷：将电能转换为其他形式的能量。：将电能转换为其他形式的能量。导线导线：连接电源与负荷的导体，为电流提供通路并传输电：连接电源与负荷的导体，为电流提供通路并传输电能。能。1.11.1直流电路直流电路 控制器件控制器件：在电路中起接通，断开，保护，测量等作用。：在电路中起接通，断开，保护，测量等作用。电路的作用电路的作用：它的一种作用是实现电能的传输和转换。另一种：它的一种作用是实现电能的传输和转换。另一种作用是实现信号的处理。电路中提供电能或信号的器件作用是实现信号的处理。电路中提供电能或信号的器件,称称为电源。电路中吸收电能或输出信号的器件为电源。电路中吸收电能或输出信号的器件,称为负载。在称为负载。在电源和负载之间引导和控制电流的导线和开关等是传输控制电源和负载之间引导和控制电流的导线和开关等是传输控制器件器件。1.11.1直流电路直流电路 电路的分类电路的分类:直流电路和交流电路。直流电路和交流电路。直流电路直流电路：电压电流的大小和方向不随时间变化：电压电流的大小和方向不随时间变化 交流电路交流电路：电压电流的大小和方向随时间而变化。：电压电流的大小和方向随时间而变化。在交流电路中，如果电压和电流与电源的频率相同，在交流电路中，如果电压和电流与电源的频率相同，并且都按正弦规律变化，这样的电路叫做正弦交流并且都按正弦规律变化，这样的电路叫做正弦交流电路。电路。在电路中我们只研究四种元件：在电路中我们只研究四种元件：电源元件、电阻元件、电源元件、电阻元件、电感元件、电容元件。电感元件、电容元件。为了分析方便电路元件用国家统一规定的图形符号来表为了分析方便电路元件用国家统一规定的图形符号来表示叫示叫电路符号电路符号。其中各部分的理想化模型的电路符号如图所。其中各部分的理想化模型的电路符号如图所 示：示：电阻：电阻：电容：电容：电感：电感：+-eLiuLL-1.11.1直流电路直流电路 定义定义：用电路符号表示实际电路器件连接关系的图形。：用电路符号表示实际电路器件连接关系的图形。电路的工作状态：电路有三种工作状态如下图所示：电路的工作状态：电路有三种工作状态如下图所示：(b)短路状态R(a)有载状态R0R0USSUSRR(c)开路状态R0SSUS1.11.1直流电路直流电路 （a)a)电源与负载构成闭合回路，电源处于有载工作状态，电电源与负载构成闭合回路，电源处于有载工作状态，电 路中有电流流过。路中有电流流过。(b)(b)当当a a、b b两点间用导线相连时，称电阻两点间用导线相连时，称电阻R1R1被短路。被短路。a a、b b间导间导线称为短路线，短路线中的电流叫线称为短路线，短路线中的电流叫短路电流。短路电流。注注:短路可分为有用短路和故障短路短路可分为有用短路和故障短路，故障短路往往会造成电，故障短路往往会造成电路中电流过大，使电路无法正常工作，严重的会产生事故。路中电流过大，使电路无法正常工作，严重的会产生事故。(c)(c)开关开关S S断开或电路中某处断开，切断的电路中没有电流流过，断开或电路中某处断开，切断的电路中没有电流流过，此时的电路称为此时的电路称为开路。开路又叫断路开路。开路又叫断路，断开的两点间的电压，断开的两点间的电压称为开路电压。称为开路电压。注：开路也分为正常开路和故障开路。开路也分为正常开路和故障开路。如不需要电路工作时，如不需要电路工作时，把电源开关打开为正常开路；而灯丝烧断，导线断裂产生的把电源开关打开为正常开路；而灯丝烧断，导线断裂产生的开路为故障开路，它使电路不能正常工作。开路为故障开路，它使电路不能正常工作。1.11.1直流电路直流电路 2.2.电流电流 1.电流的形成:金属导体内的自由电子或电解液内的正负离子，受电场力的作用下，有规则的定向移动形成电流。电流形成的条件：要有自由电荷；必须使导体两端保持一定的电压差在电路中能量的传输靠的就是电流。2.电流是一个矢量既有大小又有方向 方向：正电荷运动的方向 大小：用电流强度来表示，电流强度是指单位时间内通过导体横截面的电荷量。qitqit对直流：对交流：i电流强度（安培）；q电量（库仑）；t时间（秒）1.11.1直流电路直流电路 电流的大小和方向都不随时间变化时电流的大小和方向都不随时间变化时,称为直流电流称为直流电流,简称直流。简称直流。直流电流常用英文大写字母直流电流常用英文大写字母I I表示。表示。电流的大小和方向随着时间按周期性变化的电流电流的大小和方向随着时间按周期性变化的电流,称为交流电流称为交流电流,简简称交流。常用英文小写字母称交流。常用英文小写字母i i表示。表示。3.3.电流的单位：是安培电流的单位：是安培,符号为符号为A A。常用的有千安（。常用的有千安（kAkA）,毫安（毫安（mAmA）,微安（微安（AA）等。）等。4.4.电流的参考方向：在分析与计算电路时电流的参考方向：在分析与计算电路时,常可任意规定某一方向作为电常可任意规定某一方向作为电流的参考方向或正方向。流的参考方向或正方向。AmAA63101011.11.1直流电路直流电路 1 1）用实线箭头表示）用实线箭头表示 A B 2 2）双下标表示，如）双下标表示，如i iABAB，其参考方向是由，其参考方向是由A A指向指向B B。参考方向与实际方向的关系规定：参考方向与实际方向的关系规定：若一致，则电流值为正，即若一致，则电流值为正，即 I I 0 0 若相反，则电流值为负，即若相反，则电流值为负，即I I 0 0 即可以在选定的电流的参考方向下，据电流的正负来确定出某一时刻即可以在选定的电流的参考方向下，据电流的正负来确定出某一时刻电流的实际方向。电流的实际方向。1.11.1直流电路直流电路 5.5.电流的连续性原理电流的连续性原理 在电路中从一个地方流入多少电流，必同在电路中从一个地方流入多少电流，必同时从这个地方流出多少电流。时从这个地方流出多少电流。根据这一原理我们可以得出，同一个支路根据这一原理我们可以得出，同一个支路电流处处相等。无分支电路的电流处处相等。电流处处相等。无分支电路的电流处处相等。1.11.1直流电路直流电路 电压及其参考方向电压及其参考方向 1.1.电压的定义电压的定义：电路中：电路中A A、B B两点间的电压是单位正电荷在电场力的作用两点间的电压是单位正电荷在电场力的作用下由下由A A点移动到点移动到B B点所减少的电能点所减少的电能,即即 式中式中,q q为由为由A A点移动到点移动到B B点的电荷量点的电荷量,W,WABAB为移动过程中电荷所作的功。为移动过程中电荷所作的功。2.2.电压的实际方向电压的实际方向：是使正电荷电能减少的方向。：是使正电荷电能减少的方向。3.3.电压单位：电压单位：国际单位是伏特国际单位是伏特,符号为符号为V V。常用的有千伏（。常用的有千伏（kVkV）、）、毫伏（毫伏（mVmV）、微伏（）、微伏（V V）等。）等。1KV1KV1000V 1V=1000mV 1V=10000001000V 1V=1000mV 1V=1000000V V qWuABAB1.11.1直流电路直流电路 1.3 1.3 电功率和电能电功率和电能 一、电能一、电能 定义：电流在电路中做的功。用字母W表示，单位：kwh（度）。二、电功率电功率 定义：单位时间内电流所做的功叫电功率,简称功率。用字母P表示，单位：国际单位是W（瓦特），常用单位还有kw,Mw等 RURIUIP221.1直流电路 1.4 1.4 电阻元件和欧姆定律电阻元件和欧姆定律 一：电阻与电导 电阻的定义：导体对通过它的电流的阻碍作用成为电阻（原因）通常用字母R表示电阻。单位：国际单位是，还有常用的单位是k,和M。银0.016、铜0.017、铝0.029。公式：电导的定义：就是电阻的倒数，是用来衡量材料导电能力的参数。导体的电阻越大，导电越小。单位是西门子，用S表示。公式：G=1/R 二、欧姆定律 1、定义：流过电阻的电流与加在电阻两端的电压成正比，与电阻值成反比。即 R=U/I I=U/R U=IR slR1.11.1直流电路直流电路 Oiu线性电阻的伏安特性曲线 2、伏安特性曲线:元件的电流与电压的关系曲线叫做元件的伏安特性曲线。线性电阻元件的伏安特性为通过坐标原点的直线,在电流和电压的关联参考方向下,线性电阻元件的伏安特性如下图所示,1.1直流电路 例例1.21.2 有220V,100 W灯泡一个,其灯丝电阻是多少？每天用5h,一个月（按30 解解 灯泡灯丝电阻为 R=U/I I=P/U 一个月消耗的电能为 48410022022PUUPUIUR度5115305101003hkWPTW电阻的串联与并联 1.电阻的串联 凡是将电阻首尾依次相连，使电流只有一条通路的接法叫做电阻的串联。它具有以下特点 串联电路中各电阻流过的电流相等，即I=I1=I2=I3。总电压等于各电阻上电压降之和，即U=U1+U2+U3。总电阻R为各个负载电阻之和，即R=R1+R2+R3。各电阻上电压降之比等于其电阻比，即U1/U2=R1/R2、U1/U3=R1/R3。电阻的串联与并联 1.电阻的并联 将电路中若干个电阻并排相连接，叫做电阻的并联。它具有以下特点 电路的总电流等于电路中各支路电流之和，即I=I1+I2+I3，分流作用。各电阻两端的电压相等，即U=U1=U2=U3。电路总电阻R的倒数等于各个支路电阻倒数之和，即1/R=1/R1+1/R2，R=R1R2/(R1+R2)电阻越并联越小。通过各支路的电流与各自电阻成反比，即I1/I2=R2/R1、I1/I3=R3/R1。1.21.2电感元件与电容元件电感元件与电容元件 1 1 电容元件电容元件 2 2 电感元件电感元件 3 3 有功有功 无功无功 视在功率视在功率 功率因数功率因数 1.21.2电感元件与电容元件电感元件与电容元件 1.1.电容元件的基本概念电容元件的基本概念 电容是将两块金属板用绝缘材料隔开的电路元件,通常用C表示，它与极板面积（正比）和极板间的距离（反比）有关，它的图形符号如图所示。UQC iuqqC线性电容元件的图形符号 1.21.2电感元件与电容元件电感元件与电容元件 电容的电容量单位为法拉,符号为F。常采用微法（F）和皮法（pF）作为其单位。FpFFF1261011011.21.2电感元件与电容元件电感元件与电容元件 2 2 直流电路中的电容直流电路中的电容 电容的隔直作用 在电容上加直流电源，过一定时间后用示在电容上加直流电源，过一定时间后用示波器测量电容器两端的电气量，发现只有电压波器测量电容器两端的电气量，发现只有电压的波形，无电流波形。说明在直流电路中，如的波形，无电流波形。说明在直流电路中，如果有电容，电路相当与断路。果有电容，电路相当与断路。1.21.2电感元件与电容元件电感元件与电容元件 3 3 正弦电路中的电容正弦电路中的电容 当把正弦交流电源加在电容上时，示波器上出现电压的波形，同时当把正弦交流电源加在电容上时，示波器上出现电压的波形，同时也出现电流波形，这说明电容对正弦交流的限制作用比直流电的限制也出现电流波形，这说