1、高 等 职 业 教 育 应 用 电 子 技 术 专 业 系 列 教 材电 工 基 础主 编 王 继 达 罗 贵 隆副 主 编 左 朝 君 王 欢 海 陈 毅 朋武 汉 理 工 大 学 出 版 社Wuhan U niversity of T echnology P ress内 容 提 要“电 工 基 础” 是 电 类 专 业 的 专业 基 础 课 程 , 具 有 基 础 性 、 应 用 性 和 先 进 性 的 特 点 。 电 工 基础 知 识 的 应 用 极 为 广 泛 , 日 益 渗 透 到 其 他 领 域 , 在 我 国 经 济 建 设 中 占 有 重 要 的 地 位 。本书 主 要 介 绍
2、 电 路 的 基 本 定律 、 分 析 方法 、 正 弦 交 流电 路 、 非 正 弦交 流 电 路 、 三 相 电 路 、 电 路 的 暂态 分 析 、 电 工仪 表 、 安 全 用电 等 。 学 生 通 过 对 本 书 的 学 习 能 够 系 统 地 掌 握 电 工 学 的 基本 概 念、 基 本 定 律 、 基 本 理 论 和 基本 分 析 方 法 , 从 而 逐 步 培 养 分 析 问 题 、 解 决 问 题 的 能力 。本书 可 作 为 高 等 职 业 教 育 电 子信 息 大 类 的 电 工 基 础 、 电 工 学 教 材 , 也 可 作 为 其 他 相 关 专 业 的 辅 助 参
3、 考 教 材 。图 书 在 版 编 目 ( CIP ) 数 据电 工 基 础 / 王 继 达 , 罗 贵 隆 主 编 .武 汉 : 武 汉 理 工 大 学 出 版 社 , 2006 .5ISBN 7-5629-2367-1 . 电 . 王 罗 . 电 工 学 -高 等 学 校 : 技 术 学 校 -教 材 . T M1中 国 版 本 图 书 馆 CIP 数 据 核 字 (2005) 第 155144 号出 版 发 行 : 武 汉 理 工 大 学 出 版 社 (武 汉 市 洪 山 区 珞 狮 路 122 号 邮 政 编 码 430070)H T T P : ww w .techbook .com
4、 .cn duanchao mail .whu t .edu .cn经 销 者 : 各 地 新 华 书 店印 刷 者 : 武 汉 理 工 大 印 刷 厂开 本 : 787960 1/ 16印 张 : 14 .75字 数 : 290 千 字版 次 : 2006 年 5 月 第 1 版印 次 : 2006 年 5 月 第 1 次 印 刷印 数 : 1 5000 册定 价 : 23 .00 元本书 如 有 缺 页 、 倒 页 、 脱 页 等 印 装 质 量 问 题 , 请 向 出 版 社 发 行 部 调 换 。 本 社 购 书 热 线 电 话 : (027) 87397097 87394412凡 使
5、 用 本 教 材 的 教 师 , 可 拨 打 (027) 87385610 或 通 过 邮 件 免 费 索 取 电 子 教 案 光 盘 。前 言“电 工 基 础” 是 高 等 职 业 院 校 电 类 专 业 的 重 要 专 业 基 础 课 程 。 本 书 是 根 据 国 家 教 育 部 最 新 制 订 的 高 职 高 专 教 育 电 工 技 术 基 础 课 程 教 学 基 本 要 求 , 结 合 当前 高 职 高 专 电 子 电 工 类 专 业 “电 工 基 础” 课 程 实 际 教 学 需 要 编 写 的 一 本 专 业 基 础 课 教 材 , 可 供 高 等 职 业 院 校 电 子 电 工
6、 类 专 业 及 从 事 电 力 、 电 信 等 行 业 的 工 程 技 术 人 员 参 考 。本 书 充 分 考 虑 适 应 当 前 职 业 教 育 教 学 改 革 的 需 要 , 教 材 内 容 注 重 各 章 节 知识 的 连 贯 性 及 知 识 深 度 , 理 论 联 系 实 际 , 以 必 须 够 用 为 度 , 尽 量 降 低 纯 理 论 分 析 , 加 强 对 学 生 实 用 技 能 的 培 养 。 教 材 编 写 力 求 做 到 叙 述 简 练 、 概 念 清 晰 、 通 俗 易 懂 。 例 题 、 习 题 安 排 合 理 , 结 合 实 际 并 具 有 一 定 的 代 表 性
7、 。 同 时 , 书 后 还 附 有 10 个 基 本 实 验 项 目 , 以 便 加 深 学 生 对 基 本 概 念 的 理 解 。本 书 由 王 继 达 ( 山 东 省 第 二 技 术 学 院 ) 、 罗 贵 隆 ( 山 西 综 合 职 业 技 术 学 院 ) 担 任 主 编 。 参 加 本 书 编 写 的 人 员 还 有 : 左 朝 君 ( 山 东 省 第 二 技 术 学 院 ) 、 王 欢 海 ( 山 东 省 第 二 技 术 学 院 ) 、 陈 毅 朋 ( 山 西 综 合 职 业 技 术 学 院 ) 、 赵 玲 ( 山 东 省 第 二 技 术 学 院 ) 。本 书 在 编 写 过 程
8、中 得 到 了 武 汉 理 工 大 学 出 版 社 的 大 力 支 持 和 帮 助 , 在 此 一并 表 示 感 谢 。由 于 编 者 水 平 有 限 , 书 中 难 免 存 在 错 误 和 不 妥 之 处 , 敬 请 广 大 读 者 批 评 指正 。编 者2006 年 1 月目 录1 电 路 的 基 本 知 识 和 基 本 定 律 ( 1)1 .1 电 路 及 电 路 图 ( 1)1 .1 .1 电 路 和 电 路 的 组 成 ( 1)1 .1 .2 电 路 图 ( 2)1 .1 .3 电 路 的 工 作 状 态 ( 3)1 .2 电 流 ( 3)1 .2 .1 电 流 的 形 式 ( 3)
9、1 .2 .2 电 流 的 方 向 ( 3)1 .2 .3 电 流 的 大 小 ( 4)1 .2 .4 电 流 密 度 ( 5)1 .3 电 压 与 电 位 ( 5)1 .3 .1 电 压 ( 5)1 .3 .2 电 位 ( 6)1 .3 .3 电 压 与 电 位 的 关 系 ( 6)1 .4 电 阻 与 电 导 ( 8)1 .4 .1 电 阻 ( 8)1 .4 .2 电 阻 定 律 ( 8)1 .4 .3 电 阻 与 温 度 的 关 系 ( 8)1 .4 .4 电 阻 器 的 主 要 指 标 (10)1 .4 .5 电 导 (12)1 .5 部 分 电 路 欧 姆 定 律 (12)1 .5
10、.1 部 分 电 路 欧 姆 定 律 (12)1 .5 .2 电 压 、 电 流 关 系 曲 线 (13)1 .6 电 动 势 (14)1 .6 .1 电 动 势 (14)1 .6 .2 电 动 势 与 端 电 压 的 关 系 (15)1 .7 全 电 路 欧 姆 定 律 (16)1 .7 .1 全 电 路 欧 姆 定 律 (16)1 .7 .2 电 源 的 外 特 性 (17)1 .8 电 路 中 各 电 位 的 计 算 (17) 2 电 工 基 础1 .8 .1 电 位 的 计 算 (18)1 .8 .2 电 路 中 两 点 间 电 压 的 计 算 (19)1 .9 电 功 与 电 功 率
11、 (20)1 .9 .1 焦 耳 定 律 (20)1 .9 .2 电 功 (21)1 .9 .3 电 功 率 (21)思 考 题 与 习 题 (24)2 简 单 直 流 电 路 (27)2 .1 电 阻 的 串 联 (27)2 .1 .1 电 阻 的 串 联 (27)2 .1 .2 串 联 电 路 的 特 点 (28)2 .1 .3 应 用 举 例 (29)2 .2 电 阻 的 并 联 (30)2 .2 .1 电 阻 的 并 联 (30)2 .2 .2 并 联 电 路 的 特 点 (30)2 .2 .3 应 用 举 例 (31)2 .3 电 阻 的 混 联 (33)2 .3 .1 分 析 步
12、骤 (33)2 .3 .2 应 用 举 例 (33)2 .4 直 流 电 桥 平 衡 的 条 件 (35)2 .4 .1 直 流 电 桥 电 路 (35)2 .4 .2 直 流 电 桥 的 原 理 (35)2 .4 .3 直 流 电 桥 电 路 应 用 举 例 (36)2 .5 负 载 获 得 最 大 功 率 的 条 件 (36)思 考 题 与 习 题 (38)3 复 杂 直 流 电 路 (40)3 .1 基 尔 霍 夫 定 律 (40)3 .1 .1 常 用 电 路 名 词 (40)3 .1 .2 基 尔 霍 夫 电 流 定 律 ( K CL ) (41)3 .1 .3 基 尔 霍 夫 电
13、压 定 律 ( K VL ) (42)3 .2 支 路 电 流 法 (43)3 .3 电 压 源 、 电 流 源 及 等 效 变 换 (43)3 .3 .1 电 压 源 (43)3 .3 .2 电 流 源 (44)3 .3 .3 两 种 实 际 电 源 模 型 之 间 的 等 效 变 换 (44)目 录 3 3 .4 叠 加 定 理 (46)3 .4 .1 叠 加 定 理 的 内 容 (46)3 .4 .2 应 用 举 例 (46)3 .5 戴 维 宁 定 理 (48)3 .5 .1 二 端 网 络 的 有 关 概 念 (48)3 .5 .2 戴 维 宁 定 理 (48)3 .5 .3 典 型
14、 例 题 (48)3 .6 节 点 电 压 法 (50)3 .6 .1 节 点 电 压 (50)3 .6 .2 节 点 电 压 法 (50)3 .6 .3 典 型 例 题 (50)思 考 题 与 习 题 (52)4 电 容 器 (57)4 .1 电 容 器 及 电 容 量 (57)4 .1 .1 电 容 器 (57)4 .1 .2 电 容 (58)4 .1 .3 平 行 板 电 容 器 的 电 容 (59)4 .1 .4 电 容 的 基 本 特 性 (59)4 .2 电 容 器 的 连 接 (60)4 .2 .1 电 容 器 的 串 联 (60)4 .2 .2 电 容 器 的 并 联 (61)
15、4 .3 电 容 器 的 充 电 和 放 电 (62)4 .3 .1 电 容 器 的 充 电 (62)4 .3 .2 电 容 器 的 放 电 (62)4 .3 .3 电 容 器 充 放 电 电 流 (63)4 .3 .4 电 容 器 中 的 电 场 能 量 (63)4 .3 .5 电 容 器 在 电 路 中 的 作 用 (64)4 .3 .6 电 容 器 质 量 的 判 别 (64)4 .4 R C 电 路 的 暂 态 过 程 (64)4 .4 .1 R C 电 路 的 充 电 (64)4 .4 .2 R C 电 路 的 放 电 (65)4 .4 .3 时 间 常 数 (66)4 .5 电 容
16、 器 的 种 类 和 选 用 (67)4 .5 .1 电 容 器 的 种 类 (67)4 .5 .2 电 容 器 的 选 用 (68) 4 电 工 基 础思 考 题 与 习 题 (70)5 磁 路 (72)5 .1 磁 的 基 本 知 识 (72)5 .1 .1 磁 体 与 磁 极 (72)5 .1 .2 磁 场 与 磁 力 线 (73)5 .1 .3 电 流 的 磁 场 (73)5 .2 磁 通 和 磁 感 应 强 度 (75)5 .2 .1 磁 通 (75)5 .2 .2 磁 感 应 强 度 (75)5 .3 磁 导 率 和 磁 场 强 度 (76)5 .3 .1 磁 导 率 (76)5
17、.3 .2 磁 场 强 度 (77)5 .4 磁 场 对 载 流 导 体 的 作 用 (78)5 .4 .1 磁 场 对 载 流 直 导 体 的 作 用 (78)5 .4 .2 磁 场 对 直 线 电 流 的 作 用 力 (79)5 .4 .3 磁 场 对 通 电 矩 形 线 圈 的 作 用 (80)5 .4 .4 电 流 表 工 作 原 理 (81)5 .5 铁 磁 性 物 质 的 磁 化 (82)5 .5 .1 铁 磁 性 物 质 的 磁 化 (82)5 .5 .2 磁 化 曲 线 (83)5 .5 .3 磁 滞 回 线 (84)5 .6 电 磁 感 应 (85)5 .6 .1 电 磁 感
18、 应 现 象 (85)5 .6 .2 电 磁 感 应 定 律 (86)5 .6 .3 右 手 定 则 与 楞 次 定 律 的 一 致 性 (90)5 .7 自 感 电 动 势 与 自 感 系 数 (91)5 .7 .1 自 感 现 象 (91)5 .7 .2 自 感 系 数 (92)5 .7 .3 电 感 的 计 算 (92)5 .7 .4 自 感 电 动 势 (93)5 .7 .5 自 感 现 象 的 应 用 (93)5 .7 .6 自 感 的 危 害 (94)5 .7 .7 磁 场 能 量 (94)5 .8 互 感 现 象 与 同 名 端 (95)5 .8 .1 互 感 现 象 (95)目
19、 录 5 5 .8 .2 互 感 系 数 (95)5 .8 .3 耦 合 系 数 (96)5 .8 .4 互 感 电 动 势 (96)5 .8 .5 互 感 线 圈 的 同 名 端 (97)5 .8 .6 互 感 线 圈 的 串 联 (98)5 .9 R L 电 路 暂 态 过 程 (99)5 .9 .1 R L 电 路 接 通 电 源 (99)5 .9 .2 R L 电 路 切 断 电 源 (99)5 .10 磁 路 与 磁 路 欧 姆 定 律 ( 101)5 .10 .1 磁 路 的 概 念 ( 101)5 .10 .2 磁 路 的 欧 姆 定 律 ( 102)5 .10 .3 全 电 流
20、 定 律 ( 102)5 .11 电 磁 铁 ( 103)5 .12 涡 流 ( 105)5 .12 .1 涡 流 ( 105)5 .12 .2 磁 屏 蔽 ( 107)思 考 题 与 习 题 ( 111)6 单 相 正 弦 交 流 电 ( 115)6 .1 正 弦 交 流 电 动 势 的 产 生 ( 115)6 .1 .1 交 流 电 的 概 念 ( 115)6 .1 .2 正 弦 交 流 电 动 势 的 产 生 ( 116)6 .1 .3 正 弦 交 流 电 ( 118)6 .1 .4 交 流 发 电 机 简 介 ( 118)6 .2 正 弦 交 流 电 的 基 本 物 理 量 ( 119
21、)6 .2 .1 周 期 与 频 率 ( 119)6 .2 .2 瞬 时 值 、 最 大 值 和 有 效 值 ( 120)6 .2 .3 相 位 、 初 相 位 和 相 位 差 ( 121)6 .3 正 弦 交 流 电 的 相 量 图 表 示 ( 123)6 .3 .1 解 析 式 表 示 法 ( 123)6 .3 .2 波 形 图 表 示 法 ( 123)6 .3 .3 相 量 图 表 示 法 ( 123)6 .4 纯 电 阻 正 弦 交 流 电 路 ( 125)6 .4 .1 电 压 、 电 流 的 瞬 时 值 关 系 ( 125)6 .4 .2 电 压 、 电 流 的 有 效 值 关 系
22、 ( 125)6 .4 .3 相 位 关 系 ( 125) 6 电 工 基 础6 .4 .4 纯 电 阻 电 路 的 功 率 ( 126)6 .5 纯 电 感 电 路 ( 127)6 .5 .1 电 流 与 电 压 的 关 系 ( 127)6 .5 .2 感 抗 的 概 念 ( 128)6 .5 .3 感 抗 的 因 素 ( 128)6 .5 .4 线 圈 在 电 路 中 的 作 用 ( 129)6 .6 纯 电 容 电 路 ( 129)6 .6 .1 电 容 对 交 流 电 的 阻 碍 作 用 ( 129)6 .6 .2 电 流 与 电 压 的 关 系 ( 129)6 .7 R L 串 联
23、电 路 ( 130)6 .7 .1 电 压 与 电 流 的 关 系 ( 130)6 .7 .2 阻 抗 ( 131)6 .8 R C 串 联 电 路 ( 132)6 .9 R LC 串 联 电 路 ( 132)6 .9 .1 R LC 串 联 电 路 的 电 压 关 系 ( 132)6 .9 .2 R LC 串 联 电 路 的 阻 抗 ( 133)6 .9 .3 R LC 串 联 电 路 的 性 质 ( 133)6 .10 串 联 谐 振 电 路 ( 134)6 .10 .1 谐 振 条 件 与 谐 振 频 率 ( 134)6 .10 .2 串 联 谐 振 电 路 的 特 点 ( 135)6
24、.10 .3 串 联 谐 振 的 应 用 ( 135)6 .11 并 联 谐 振 电 路 ( 137)6 .11 .1 电 感 线 圈 和 电 容 的 并 联 电 路 ( 137)6 .11 .2 并 联 谐 振 电 路 的 特 点 ( 137)6 .12 提 高 功 率 因 数 的 意 义 和 方 法 ( 138)6 .12 .1 正 弦 交 流 电 路 功 率 的 基 本 概 念 ( 138)6 .12 .2 电 阻 、 电 感 、 电 容 电 路 的 功 率 ( 140)6 .12 .3 功 率 因 数 的 提 高 ( 141)思 考 题 与 习 题 ( 146)7 三 相 正 弦 交
25、流 电 ( 150)7 .1 三 相 正 弦 交 流 电 源 电 动 势 的 产 生 ( 150)7 .1 .1 三 相 交 流 电 动 势 的 产 生 ( 150)7 .1 .2 对 称 三 相 电 动 势 ( 150)7 .1 .3 相 序 ( 151)7 .2 三 相 电 源 绕 组 的 连 接 ( 152)目 录 7 7 .2 .1 三 相 电 源 绕 组 的 星 形 ( Y 形 ) 接 法 ( 152)7 .2 .2 三 相 电 源 绕 组 的 三 角 形 ( 形 ) 接 法 ( 152)7 .3 三 相 负 载 的 连 接 ( 153)7 .3 .1 负 载 的 星 形 连 接 (
26、 153)7 .3 .2 负 载 的 三 角 形 连 接 ( 154)7 .4 对 称 三 相 电 路 的 分 析 ( 155)7 .4 .1 电 源 与 负 载 均 作 星 形 连 接 的 对 称 三 相 电 路 ( 155)7 .4 .2 电 源 与 负 载 均 作 三 角 形 连 接 的 对 称 三 相 电 路 ( 156)7 .5 三 相 电 路 的 功 率 ( 159)7 .6 特 殊 不 对 称 三 相 电 路 的 分 析 ( 160)7 .7 中 线 的 作 用 ( 164)7 .7 .1 中 点 位 移 ( 164)7 .7 .2 三 相 四 线 制 不 对 称 电 路 ( 1
27、64)思 考 题 与 习 题 ( 166)8 非 正 弦 交 流 电 ( 169)8 .1 非 正 弦 交 流 电 的 产 生 ( 169)8 .2 非 正 弦 交 流 电 的 分 解 ( 170)8 .2 .1 非 正 弦 波 的 合 成 ( 170)8 .2 .2 非 正 弦 波 的 分 解 ( 170)8 .2 .3 常 见 的 非 正 弦 波 形 ( 171)8 .3 非 正 弦 交 流 电 的 计 算 ( 172)8 .3 .1 有 效 值 ( 172)8 .3 .2 非 正 弦 交 流 电 的 平 均 值 ( 172)8 .3 .3 波 形 因 数 与 波 顶 因 数 ( 172)
28、8 .3 .4 平 均 功 率 ( 173)思 考 题 与 习 题 ( 174)9 安 全 用 电 ( 175)9 .1 电 流 对 人 体 的 伤 害 及 触 电 方 式 ( 175)9 .1 .1 电 流 对 人 体 的 伤 害 ( 175)9 .1 .2 触 电 方 式 ( 176)9 .2 电 气 设 备 的 接 地 与 接 零 ( 177)9 .2 .1 工 作 接 地 ( 177)9 .2 .2 保 护 接 地 ( 178)9 .2 .3 保 护 接 零 ( 178)9 .2 .4 重 复 接 地 ( 180) 8 电 工 基 础9 .3 安 全 用 电 常 识 ( 181)9 .
29、3 .1 安 全 用 电 须 知 ( 181)9 .3 .2 触 电 急 救 常 识 ( 181)思 考 题 与 习 题 ( 182)10 电 工 测 量 ( 184)10 .1 概 述 ( 184)10 .1 .1 常 用 电 工 测 量 仪 表 的 分 类 ( 184)10 .1 .2 电 工 仪 表 的 准 确 度 等 级 ( 185)10 .2 磁 电 式 仪 表 和 电 磁 式 仪 表 ( 186)10 .2 .1 磁 电 式 仪 表 ( 186)10 .2 .2 电 磁 式 仪 表 ( 188)10 .3 电 流 和 电 压 的 测 量 ( 189)10 .3 .1 电 流 的 测
30、 量 ( 189)10 .3 .2 电 压 的 测 量 ( 191)10 .4 电 动 式 仪 表 、 功 率 测 量 ( 192)10 .4 .1 电 动 式 仪 表 ( 192)10 .4 .2 功 率 的 测 量 ( 193)10 .5 万 用 表 ( 196)思 考 题 与 习 题 ( 200)实 验 ( 203)实 验 一 电 位 的 测 量 ( 203)实 验 二 欧 姆 定 律 的 验 证 ( 204)实 验 三 基 尔 霍 夫 定 律 验 证 ( 205)实 验 四 叠 加 定 律 验 证 ( 207)实 验 五 戴 维 宁 定 理 验 证 ( 208)实 验 六 电 磁 感
31、应 ( 211)实 验 七 互 感 现 象 ( 212)实 验 八 电 容 器 的 充 放 电 ( 214)实 验 九 日 光 灯 线 路 的 安 装 及 提 高 功 率 因 数 的 方 法 ( 215)实 验 十 三 相 负 载 的 星 形 -三 角 形 连 接 ( 217)参 考 文 献 ( 222)1 电 路 的 基 本 知 识 和 基 本 定 律本 章 提 要1. 掌 握 电 路 的 基 本 组 成 。2. 掌 握 电 位 的 相 对 性 和 电 压 的 绝 对 性 。3. 掌 握 欧 姆 定 律 及 其 计 算 。4. 掌 握 电 路 中 各 点 电 位 的 计 算 。5. 掌 握
32、电 功 和 电 功 率 。1 .1 电 路 及 电 路 图1 .1 .1 电 路 和 电 路 的 组 成在 日 常 生 活 中 , 把 一 个 灯 泡 通 过 开 关 、 导 线 和 干 电 池 连 接 起 来 , 就 组 成 了 一 个 照 明 电 路 , 如 图 1 .1 所 示 。 当 合 上 开 关 , 电 路 中 就 有 电 流 通 过 , 灯 泡 就 亮 起 来 。 在 工 厂 的 动 力 用 电 中 , 电 动 机 在 开 关 、 导 线 和 电 源 接 通 时 , 有 电 流 通 过 , 电 动 机 就 转 起 来 。 这 种 把 各 种 电 气 设 备 和 元 件 , 按 照
33、 一 定 的 连 接 方 式 构 成 的 电 流 通 路 称为 电 路 。 换 句 话 讲 , 就 是 电 流 所 流 经 的 路 径 称 为 电 路 。任 何 一 个 完 整 的 实 际 电 路 , 不 论 其 结 构 和 作 用 如 何 , 通 常 总 是 由 电 源 、 负 载 和 中 间 环 节 ( 导 线 和 开 关 ) 等 基 本 部 分 组 成 。1. 电 源电 源 是 将 其 他 形 式 的 能 量 转 变 成 电 能 的 装 置 , 即 电 路 中 产 生 电 能 的 设 备 。 如 发 电 机 、 蓄 电 池 、 光 电 池 等 都 是 电 源 。 发 电 机 是 将 机
34、械 能 转 换 成 电 能 ; 蓄 电 池是 将 化 学 能 转 换 成 电 能 ; 光 电 池 是 将 光 能 转 换 成 电 能 。 电 源 在 电 路 中 的 作 用 是提 供 电 能 。2. 负 载 ( 用 电 器 ) 2 1 电 路 的 基 本 知 识 和 基 本 定 律图 1 .1 实 际 电 路 及 其 电 路 模 型负 载 是 将 电 能 转 换 成 其 他 形 式 能 量 的 装 置 。 电 灯 泡 、 电 炉 和 电 动 机 等 都 是 负 载 。 电 灯 泡 是 将 电 能 转 换 成 光 能 ; 电 炉 是 将 电 能 转 换 成 热 能 ; 电 动 机 是 将 电 能
35、 转 换 成 机 械 能 。 负 载 的 作 用 是 利 用 电 能 。3. 导 线 和 开 关导 线 是 用 来 连 接 电 源 和 负 载 的 元 件 。 它 能 把 电 源 产 生 的 电 能 输 送 到 用 电 器 。 常 用 铜 、 铝 等 材 料 制 成 。 开 关 是 控 制 电 路 接 通 和 断 开 的 装 置 。 导 线 的 作 用是 传 递 电 能 ; 开 关 的 作 用 是 控 制 电 路 。电 路 中 根 据 需 要 还 装 配 有 其 他 辅 助 设 备 , 如 各 种 测 量 仪 表 、 熔 断 器 等 。1 .1 .2 电 路 图图 1 .1( a ) 所 示
36、是 用 电 气 设 备 的 实 物 图 形 表 示 的 实 际 电 路 。 它 的 优 点 是 很 直 观 , 但 画 起 来 很 复 杂 , 不 便 于 分 析 和 研 究 。 因 此 , 在 分 析 和 研 究 电 路 时 , 总 是 把 这 些 实 际 设 备 抽 象 成 一 些 理 想 化 的 模 型 , 用 规 定 的 图 形 符 号 表 示 , 画 出 其 电 路 模 型 图 , 如图 1 .1( b) 所示 。这 种用 统 一规 定的 图 形 符 号画 出的 电 路模 型图 称 为电 路图 。电 路 图 中 常 用 的 部 分 图 形 符 号 如 表 1 .1 所 示 。表 1
37、.1 部 分 电 工 图 形 符 号 ( 摘 自 GB 472885 )图 形 符 号 名 称 图 形 符 号 名 称 图 形 符 号 名 称开 关 电 阻 器 接 机 壳电 池 电 位 器 接 地发 电 机 电 容 器 端 子线 圈 电 流 表 连 接 导 线 不 连 接 导 线铁 芯 线 圈 电 压 表 熔 断 器抽 头 线 圈 二 极 管 灯1 .2 电 流 3 1 .1 .3 电 路 的 工 作 状 态1. 通 路 ( 闭 路 )通 路 就 是 电 路 各 部 分 连 接 成 的 闭 合 回 路 , 也 就 是 图 1 .1 所 示 电 路 中 开 关 合上 时 的 工 作 状 态 ,
38、 这 时 电 路 中 有 电 流 通 过 。 必 须 注 意 处 于 通 路 状 态 的 各 种 电 气设 备 的 电 压 、 电 流 、 功 率 等 数 值 不 能 超 过 其 额 定 值 。2. 断 路 ( 开 路 )断 路 就 是 电 源 与 负 载 未 接 成 闭 合 电 路 , 也 就 是 图 1 .1 所 示 电 路 中 开 关 断 开 时 的 工 作 状 态 , 这 时 电 路 中没 有 电 流 通 过 。 在 实 际 电 路 中 , 电 气 设 备 之 间 , 电 气 设 备 与 导 线 之 间 连 接 时 的 接 触 不 良 也 会 使 电 路 处 于 断 路 状 态 。3.
39、 短 路短 路 就 是 把 电 路 中 某 一 部 分 的 两 端 直 接 由 导 线( 导 体 ) 构 成 通 路 , 电 流 从 短 路 线 上 通 过 , 如 图 1 .2 所示 。 电 源 U 被 ab 短 路 , R 也 由 ab 短 路 。 电 源 两 端 短 图 1 .2 短 路路 时 , 电 路 中 流 过 比 正 常 工 作 时 大 得 多 的 电 流 , 可 能 烧 坏 电 源 和 其 他 设 备 , 所 以 应 严 防 电 路 中 电 源 两 端 发 生 短 路 。1 .2 电 流1 .2 .1 电 流 的 形 式电 荷 的 定 向 移 动 形 成 电 流 。 在 金 属
40、 导 体 中 , 电 流 是 电 子 在 外 电 场 作 用 下 有规 则 的 运 动 形 成 的 。 在 某 些 液 体 或 气 体 中 , 电 流 则 是 正 离 子 或 负 离 子 在 电 场 力作 用 下 有 规 则 的 运 动 形 成 的 , 所 以 要 在 导 体 中 形 成 持 续 的 电 流 , 首 先 要 有 能 够 自 由 移 动 的 电 荷 自 由 电 荷 。 但 只 有 自 由 电 荷 不 能 形 成 电 流 , 这 些 自 由 电 荷 只做 无 规 则 的 热 运 动 , 自 由 电 荷 朝 任 何 方 向 运 动 的 几 率 都 一 样 , 故 不 能 形 成 电
41、流 。 如 果 把 导 体 放 入 电 场 内 , 导 体 中 的 自 由 电 荷 除 了 做 无 规 则 的 热 运 动 外 , 还 会 在 电 场 力 作 用 下 做 定 向 移 动 形 成 电 流 。 这 就 是 导 体 中 形 成 电 流 的 条 件 。1 .2 .2 电 流 的 方 向在 不 同 的 导 电 物 质 中 , 形 成 电 流 的 运 动 电 荷 可 以 是 正 电 荷 , 也 可 以 是 负 电 荷 , 甚 至 两 者 都 有 。 规 定 以 正 电 荷 移 动 的 方 向 为 电 流 的 方 向 。在 分 析 计 算 电 路 时 , 常 常 要 求 出 电 流 的 方
42、 向 , 但 当 电 路 比 较 复 杂 时 , 某 段 电i = 4 1 电 路 的 基 本 知 识 和 基 本 定 律路 中 电 流 的 实 际 方 向 往 往 难 以 确 定 , 此 时 可 先 假 定 电 流 的 参 考 方 向 , 然 后 列 方 程 求 解 , 当 解 出 电 流 为 正 值 时 就 认 为 电 流 方 向 与 参 考 方 向 一 致 , 如 图 1 .3( a ) 所 示 ; 反 之 , 当 电 流 为 负 值 时 , 就 认 为 电 流 方 向 与 参 考 方 向 相 反 , 如 图 1 .3 ( b) 所 示 。图 1 .3 电 流 的 方 向1 .2 .3
43、电 流 的 大 小电 流 既 是 一 种 物 理 现 象 , 又 是 一 个 表 示 带 电 粒 子 定 向 运 动 强 弱 的 物 理 量 。 电 流 的 大 小 取 决 于 在 一 定 时 间 内 通 过 导 体 横 截 面 的 电 量 , 通 过 的 电 量 越 多 就 表示 流 过 该 导 体 中 的 电 流 越 强 , 反 之 越 弱 。 通 常 以 单 位 时 间 内 通 过 导 体 横 截 面 的电 量 来 表 示 电 流 的 大 小 , 以 字 母 I 表 示 。 若 在 t 秒 钟 内 通 过 导 体 横 截 面 的 电 量是 q , 则 电 流 可 用 下 式 表 示 :I
44、 = q t ( 1 .1)在 国 际 单 位 制 中 , 电 流 单 位 的 名 称 是 安 培 , 简 称 安 , 用 符 号 A 表 示 。 电 量 单位 的 名 称 是 库 仑 , 简 称 库 , 用 C 表 示 。 若 在 1 s 内 通 过 导 体 横 截 面 的 电 量 为 1C , 则 电 流 强 度 就 是 1 A。电 流 的 单 位 还 有 k A、 mA、 A , 其 换 算 关 系 是 :1k A = 1103 A ; 1 A = 1 103 m A ; 1m A = 1103 A电 流 分 直 流 电 流 和 交 流 电 流 两 大 类 。 凡 大 小 和 方 向 都
45、 不 随 时 间 变 化 的 电 流 称 为 稳 恒 电 流 , 简 称 直 流 ( 简 写 作 DC ) ; 凡 大 小 和 方 向 都 随 时 间 变 化 的 电 流 , 称 为 交 变 电 流 , 简 称 交 流 ( 简 写 作 A C) 。交 流 电 流 的 大 小 是 随 时 间 变 化 的 , 我 们 可 以 在 一 个 很 短 的 时 间 t 内 研 究 它 的 大 小 。 在 t 时 间 内 , 若 通 过 导 体 横 截 面 的 电 量 是 q, 则 瞬 时 电 流 强 度 i 为 : q t ( 1 .2)一 个 实 际 电 路 中 的 电 流 大 小 可 以 用 电 流
46、表 来 测 量 。 测 量 直 流 电 流 时 , 必 须 将 电 流 表 串 联 在 电 路 中 , 并 使 电 流 从 电 流 表 的 正 端 流 入 , 负 端 流 出 。 同 时 要 选 择 好 电 流 表 的 量 程 ( 测 量 范 围 ) , 使 其 大 于 实 际 电 流 的 数 值 , 否 则 可 能 损 坏 电 流 表 。【 例 1 .1】 某 导 体 在 5min 内 均 匀 通 过 的 电 荷 量 为 4 .5C , 求 导 体 中 的 电 流 是 多 少 ?解 I = qt4 .5 605 = 0 .015 A2ab1 .3 电 压 与 电 位 5 1 .2 .4 电
47、流 密 度在 实 际 工 作 中 , 有 时 需 要 选 择 导 线 的 粗 细 ( 截 面 ) , 这 就 要 用 到 电 流 密 度 这 一 概 念 。 所 谓 电 流 密 度 就 是 当 电 流 在 导 体 横 截 面 上 均 匀 分 布 时 , 该 电 流 与 导 体 横截 面 面 积 的 比 值 。 电 流 密 度 J 可 用 下 式 表 示 :J = I S ( 1 .3)在 式 (1 .3 ) 中 , 当 电 流 的 单 位 为 A , 面 积 的 单 位 为 mm2 时 , 电 流 密 度 单 位 为A/ mm 。 导 线 允 许 通 过 的 电 流 根 据 导 体 横 截 面
48、 不 同 而 不 同 。 例 如 : 1mm2 的 铜导 线 允 许 通 过 6 A 的 电 流 ; 2 .5mm2 的 铜 导 线 允 许 通 过 15 A 的 电 流 。 当 导 线 中实 际 通 过 的 电 流 超 过 允 许 电 流 时 , 导 线 将 会 发 热 , 甚 至 造 成 事 故 。【 例 1 .2】 某 照 明 电 路 中 需 要 通 过 21 A 的 电 流 , 问 应 采 用 多 粗 的 铜 导 线 ? ( 设 铜 导 线 的 允 许 电 流 密 度 为 6 A/ mm2 )解 S = IJ= 21 = 3 .5 mm261 .3 电 压 与 电 位1 .3 .1 电
49、 压带 电 体 的 周 围 存 在 着 磁 场 ( 电 场 ) , 电 场 对 处 在 电 场 中 的 电 荷 有 力 的 作 用 。 当 电 场 力 使 电 荷 移 动 时 , 我 们 就 说 电 场 力对 电 荷 做 了 功 。 如 图 1 .4 所 示 的 电 场 中 , 电 场 力 F 把 正 电 荷 Q 从 a 点 移 到 b 点 , 所 做 的 功 Aab = F Lab 。 如 果 电 荷 的 电 荷 量 增 加 一 倍 , 那 么 作 用 在 电 荷 上 的 电 场 力 也 增 加 一 倍 , 电 场 力 所 做 的 功 也 相 应 增 加 一 倍 。 也 就 是 说 , 电 场 力 所 做 的 功 Aab 是 与 电 荷 量 成 正 比 的 。 为 了 衡 量 电 场 力 移 动 电 荷 做 功的 能 力 , 我 们 引 入 电 压 这 个 物 理 量 , 规 定 电 图 1 .4 电 场 力 对 电 荷 做 功场 力 把 单 位 正 电 荷 从 电 场 中 a 点 移 动 到 b 点 所 做 的 功 称 为 a、 b 两 点 的 电 压 , 用Uab 表 示 :Uab = AQ ( 1 .4)电 压 的
