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电工基础知识电工基础知识 第一节第一节 电路基础知识电路基础知识 一、电流和电路 1、电荷（1）摩擦起电 实验1：用丝绸摩擦玻璃棒，玻璃棒接近纸屑羽毛等轻微小物体就会吸引这些小物体 实验2：用毛皮摩擦橡胶棒，橡胶棒也具有吸引这些小物体的能力 结论：我们把丝绸摩擦过的玻璃棒和毛皮摩擦过的橡胶棒获得的具有吸引轻小物体 的能力，叫做它带了电，也叫带了电荷。（2）两种不同的电荷 实验3：用摩擦过的两根玻璃棒（或）橡胶棒靠近，互相排斥 用摩擦过的玻璃棒和橡胶棒互相靠近，互相吸引 结论：玻璃棒和橡胶棒的电荷不同 人们把用丝绸摩擦过的玻璃棒所带电荷叫做正电荷，把毛皮摩擦过的橡胶棒所带电荷叫做负电荷 原理：摩擦使物体得到电子或失去电子，失去电子称为带正电荷，得到电子带负电 荷。（1）电流的概念：带电微粒有规律的定向移动就形成了电流（2）电流的方向：正电荷移动的方向作为电流的正方向（3）电流的大小：用电流强度衡量（4）直流电和交流电：大小和方向不随时间变化的电流叫直流电，随时间做周期变化 叫交流电(3)电量：Q 表示电荷多少的量 电量的单位：库仑,用C表示 常用电量单位：微库仑C 换算关系：1C=106 C 2、电流 3、电流强度（1）定义：单位时间内通过导体某一截面的电荷量的多少叫电流强度，用符号I表示（2）公式：IQ/t（3）电流强度单位：安培，符号A 常用单位：毫安（mA）和微安（A）换算关系：1A=1000 mA 1mA=1000 A（1）电路电路就是为电流流通提供的路径。就是为电流流通提供的路径。（2）组成组成：导线、电源、负载(负荷)及控制器（开关）电 源 开关 导线 负 载 将其它形式的能转化为电能装置 将电能转化为其它形式能的装置 控制器是控制用电设备，使其达到预期工作状态的电器 由导体材料制成，在电路中将电源、负载及控制器联接起来 4、电路（直流电）、电路（直流电）（3）电路通常有三种状态电路通常有三种状态:通路、开路和短路。通路、开路和短路。通路通路:电路中的开关闭合电路中的开关闭合,负载中有电流通过负载中有电流通过,这种状态工一般称为正常工作状态。这种状态工一般称为正常工作状态。开路开路:也称为断路也称为断路,是指电路中某处断开是指电路中某处断开 或电路中开关打开或电路中开关打开,负载负载(电路电路)中无电流通过。中无电流通过。短路短路:电源两端的导线由于某种事故电源两端的导线由于某种事故,而直接相连而直接相连,使负载中无电流通过。短路时使负载中无电流通过。短路时,电源向导线提供的电源向导线提供的 电流比正常时高十至几百倍电流比正常时高十至几百倍,因而不允许短路。因而不允许短路。二、电场、电场强度 1、电场 电场的概念：电荷在其周围激发一种媒介物，能使置于其中的其他电荷产生力的 作用，这种媒介物质叫电场，符号E 电场既有大小，又有方向 E F 2、电场强度：电场中任意一点的电场强度，数值上等于放在该点的单位正电荷 所受电场力的大小，方向是正电荷受力的方向 公式：E=F/Q E-电场强度，单位N/C Q-电荷量，电位C F-电场力，单位N 三、电位、电压、电动势 1、电位：电路中某一点的电位，是指电场力将单位正电荷从该点移动到参考点所做的功。水 水流 水在水管里形成水流，光有水是不够的，还需要有水位差 a 0v b Uab=12v-6v+6v Uab=12v+12v a b 0v+6v 2、电压（电位差）：电场力把单位正电荷由高电位点移到低电位点所做的功，叫这两点的电压。即电路中任意两点间的电位差。电压公式：U=W/Q W-电荷所做的功（J)Q-电荷量(C)U-电压(V)3、电动势 （1）概念：非静电力（局外力）将单位正电荷由低电位移到高电位所做的功，叫电动势。电动势使电路两端产生并维持一定电位差。（2）单位：伏特（V)（3）电动势的方向：由低电位指向高电位 电动势与电压的区别：电动势是非电场力把正电荷从低电位移向高电位，是外力做功，电压是电场力把电荷由高电位移到低电位，是电场力做功；二者方向相反 四、导体、绝缘体与导体电阻 1、导体（1）概念：能够传导电流的物体为导体（2）导体材料：金属、电解液等，如铜、铝、铁，食盐水等（3）导体的特点：导体中都存在大量自由电子或电荷 2、绝缘体（1）概念：能够可靠地隔绝电流的物体叫绝缘体（2）绝缘体材料：橡胶、塑料、陶瓷、变压器油、空气等（3）绝缘体特点：绝缘体材料中电子（或电荷）被束缚，不能自由移动 3、电阻（1）概念：电流在导体中移动所受到的阻力叫电阻,用R或r表示（2）电阻单位：欧姆（）常用单位：千欧（K）和兆欧（M)1 K=1000 1M=1000 K (3)电阻定律：导体的电阻跟导体材料有关，与导体的长度成正比，与导体的横截 面积成反比。公式：R=L/S 制成电阻的材料电阻率，国际单位制为欧姆 米（m)S绕制成电阻的导线横截面积，国际单位制为平方米（m2）L绕制成电阻的导线长度，国际单位制为米（m）五、欧姆定律五、欧姆定律 1、部分电路欧姆定律、部分电路欧姆定律 沿着一段导体流动的电流沿着一段导体流动的电流I与导体两端的电压成正比，与导与导体两端的电压成正比，与导体的电阻成反比。称作一段导体的欧姆定律体的电阻成反比。称作一段导体的欧姆定律,也叫部分电路的欧也叫部分电路的欧姆定律。姆定律。由欧姆定律可知：在电路中，如果电压保持不变，电阻越小由欧姆定律可知：在电路中，如果电压保持不变，电阻越小则电路中的电流越大，电阻越大，电流就越小。则电路中的电流越大，电阻越大，电流就越小。短路：如果电阻趋近于零，电流就非常大，称为短路短路：如果电阻趋近于零，电流就非常大，称为短路 断路：如果电阻趋近于无穷大，电流趋近于零，称为开路断路：如果电阻趋近于无穷大，电流趋近于零，称为开路 UIR2、全电路欧姆定律、全电路欧姆定律 含有电源的闭合回路称为全电路含有电源的闭合回路称为全电路 闭合电路的电流闭合电路的电流I与电源电动势与电源电动势E成正比成正比,与内、外电阻之和成反比与内、外电阻之和成反比,这一规律这一规律称为全电路的欧姆定律。称为全电路的欧姆定律。即即 由公式变换由公式变换E=IR+Ir0=U+Ir0 式中：式中：E-电源电动势电源电动势 I-电流电流 R-负载电阻负载电阻 r0-电源内部电阻电源内部电阻 0EIRr全电路欧姆定律全电路欧姆定律 六、电功、电功率六、电功、电功率 1、电功、电功（1）概念：流通过电灯丝能使它发热、发光）概念：流通过电灯丝能使它发热、发光,电流还可以使电电流还可以使电动机转动动机转动,这些现象说明在有电流通过的电路这些现象说明在有电流通过的电路,都要产生能量的都要产生能量的转化转化做功。做功。电流所做的功称作电功电流所做的功称作电功,实际上就是电场力移动电荷所做的功实际上就是电场力移动电荷所做的功 （2）公式：）公式：根据根据I=Q/t和和U=W/Q，可推导出电流所做功德公式：，可推导出电流所做功德公式：电功公式：电功公式：W=IU t=I2Rt=U2/R t（书中电功用（书中电功用A表示）表示）（3）电功单位：焦耳（）电功单位：焦耳（J)2、电功率、电功率（1）概念：）概念：电流所做的功与做这些功所用时间的比电流所做的功与做这些功所用时间的比值称作电功率值称作电功率,简称功率简称功率,用符号用符号P表示。表示。（2）公式）公式 （3）电功单位：瓦特（）电功单位：瓦特（W)常用电位：千瓦（常用电位：千瓦（KW）和毫瓦（）和毫瓦（mW）3、电流的热效应、电流的热效应 电流通过导体时，由于导体有电阻，产生热量，热电流通过导体时，由于导体有电阻，产生热量，热量值就是电流所做的功，量值就是电流所做的功，Q=I2Rt WUItPUItt2PI R2UPRUIRU=IR 1、串联电路：、串联电路：（1）概念：）概念：电路中，两个或两个以上电阻按顺序首尾依次电路中，两个或两个以上电阻按顺序首尾依次地连接起来，称为串联电路。地连接起来，称为串联电路。七、串联与并联电路 R1 R2 I U R3 R1 R2 R3 I I1 I2 I3(2)串联电路的特点串联电路的特点 电流：电流：电压：电压：电阻：电阻：电压分配规律：各电阻两端分配的电压值与电阻值成正比。电压分配规律：各电阻两端分配的电压值与电阻值成正比。I=I1=I2=I3 U=U1U2U3 R=R1+R2+R3 U U1 U2 U3 2、电阻的并联、电阻的并联（1）概念：电路中，两个或两个以上电阻一端连接在一）概念：电路中，两个或两个以上电阻一端连接在一起，另一端也连在一起，这种连接方式称为并联电路。起，另一端也连在一起，这种连接方式称为并联电路。R3 I U R2 R1 R3 I I3（2）并联电路的特点）并联电路的特点 电流：电流：电压：电压：电阻：电阻：分流规律：各支路分配的电流与该支路的电阻值成反比分流规律：各支路分配的电流与该支路的电阻值成反比 In=R/RnI I=I1+I2+I3 U=U1=U2=U3 U U1 U2 U3 R2 R1 1/R=1/R1+1/R2+1/R3 I I1 I2 3、电阻的混联、电阻的混联 电阻的串联和并联两种连接方式同时存在，这种连接电阻的串联和并联两种连接方式同时存在，这种连接方式称作电阻的混联方式称作电阻的混联,或称复联。对于混联电路或称复联。对于混联电路,可以运用可以运用串联与并联电路的特点进行等效化简串联与并联电路的特点进行等效化简,而后做出计算。而后做出计算。R1 R2 I U R3 R1 R2 I U R3 第二节 电磁感应和磁路 一、磁现象一、磁现象 1 磁性：磁铁能吸引铁、钢等物质的这种性质。2 磁体：具有磁性的物质。3 磁极：磁体各部分的磁性强弱不同，两端的磁性最强，这两个部位叫磁极。4 4 南北极：悬吊着的磁针，南北极：悬吊着的磁针，静止时指南的那个磁极叫南极静止时指南的那个磁极叫南极（S S极），极），指北的那个磁极叫北极（指北的那个磁极叫北极（N N极）。极）。一个磁体有两个磁极一个磁体有两个磁极 5 磁极间的相互作用：异名磁极相互吸引；同名磁极相互排斥。二二 、磁场、磁场 1 1 磁场：磁体周围存在一种看不见、摸不着能使磁场：磁体周围存在一种看不见、摸不着能使指针偏转的物质，这种物质就是磁场。指针偏转的物质，这种物质就是磁场。2 磁场的特点：(1).看不见、摸不着；(2).它是确实存在的；(3).可以根据它对其他物体的作用来认识它。3.磁场的方向：为了形象地描述磁场，把小磁针静止磁场的方向：为了形象地描述磁场，把小磁针静止时北极所指的方向定为那点的磁场的方向。时北极所指的方向定为那点的磁场的方向。N N S S 条形磁铁磁感线分布条形磁铁磁感线分布 蹄形磁铁磁感线分布蹄形磁铁磁感线分布 磁体周围的磁感线都是从磁体的磁体周围的磁感线都是从磁体的N N极极出来，回到出来，回到S S极。（北出南进）极。（北出南进）1、奥斯特实验 1820年4月，奥斯特把一条非常细的铂导线放在一根用玻璃罩罩着 的小磁针上方，接通电源的瞬间，发现小磁针跳动了一下 三、电流的磁场 以后的两个月里，奥斯特闭门不出，设计了几十个不同的实验，都 证明了通电导线周围存在着磁场。同年7月他发表了论文关于磁 体周围电冲突的实验，向学术界宣布了电流的磁效应。这一重大 发现轰动了科学界，使电磁学的发展进入了新的时期。奥斯特 奥斯特是丹麦物理学家。他从小聪明好学，1794年他以优异的成绩考入哥本哈根大学学习，后来成为这所大学的物理教授。通电螺线管磁场方向：通电螺线管磁场方向：用右手握螺线管，让四指用右手握螺线管，让四指弯向螺线管电流的方向，弯向螺线管电流的方向，则大拇指所指的那端就是则大拇指所指的那端就是螺线螺线管的北极管的北极 通电直导线磁场方向：通电直导线磁场方向：用右手握住直导线，让大用右手握住直导线，让大拇指指向电流的方向，弯拇指指向电流的方向，弯曲四指所示的方向就是磁曲四指所示的方向就是磁场方向场方向 2 2、电流磁场的判定、电流磁场的判定 安培定则安培定则:3、(2)(2