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电工基础知识入门
时间:2023-11-23 22:41点击量:


  电工基础知识入门4.准确辨识简单电路电阻的串、并联关系,掌握两种连接形式中每个元件上电压、电流与总电压、总电流的关系。

  电源是利用非电力把正电荷由负极移到正极的,它在电路中将其他形式能转换成电能。电动势就是衡量电源能量转换本领的物理量,用字母E表示,它的单位也是伏特,简称伏,用字母V表示。

  电源的电动势只存在于电源内部。人们规定电动势的方向在电源内部由负极指向正极。在电路中也用带箭头的细实线表示电动势的方向,如图1—2b所示。当电源两端不接负载时,电源的开路电压等于电源的电动势,但二者方向相反。

  现实生活中,我们经常听到或说起很多有关电方面的名词、术语,也经常有很多用电方面的困惑。这些名词、术语究竟是怎样定义的?它们之间有什么关系?是什么因素导致电压的高低、电流的大小?为什么会发生由用电引发的火灾?为什么家里几个月没人住,还会产生电费?很多经常听到的,看似简单,又不容易说清的问题,通过本章的学习都会有明确的答案。

  输和分配的任务。电路电流方向是由电源正极经负载流到电源负极,在电源内部,电流由负极流向正极,形成一个闭合通路。

  在设计、安装或维修各种实际电路时,经常要画出表示电路连接情况的图。如果是画如图1—3所示的实物连接图,虽然直观,但很麻烦。所以很少画实物图,而是画电路图。所谓电路图就是用国家统一规定的符号,来表示电路连接情况的图。表1—2是几种常用的电工符号。图1—4是图1—3的电路图。

  电学中用电流强度来衡量电流的大小。电流强度就是l秒钟通过导体截面的电量。电流强度用字母 表示,计算公式如下:

  实际使用时,人们把电流强度简称为电流。电流的单位是安培,简称安,用字母A表示。如果1秒内通过导体截面的电量为1库仑,则该电流的电流强度为1安培,习惯简称电流为1安。实际应用中,除单位安培外,还有千安( )、毫安( )和微安( )。它们之间的关系为:

  生活中用测量电源端电压的办法,来判断电源的状态。比如测得工作电路中两节5号电池的端电压为2.8 V,则说明电池电量比较充足。

  一般来说,导体对电流的阻碍作用称为电阻,用字母R表示。电阻的单位为欧姆,简称欧,用字母 表示。

电工基础知识入门(图1)

  通路是指电路处处接通。通路也称为闭合电路,简称闭路。只有在通路的情况下,电路才有正常的工作电流开路是电路中某处断开,没有形成通路的电路。开路也称为断路,此时

  为了弄清楚电荷在导体中定向移动而形成电流的原因,我们对照图1—2a水流的形成来理解这个问题。

  从图1—2a可以看到外水由一A槽经C管向8槽流去。水之所以能在C管中进行定向移动,是由于A槽水位高,B槽水位低所致:A,B两槽之间的水位差即水压,是实现水形成水流的原因。与此相似,当图1—2b中的开关S闭合后,电路里就有电流。这是因为电源的正极电位高,负极电位低。两个极间电位差(电压)使正电荷从正极出发,经过负载R移向负极形成电流。所以,电压是自由电荷发生定向移动形成电流的原因。在电路中电场力把单位正电荷由高电位a点移向低电位b点所做的功称为两点间的电压,用 表示。所以电压是a与b两点间的电位差,它是衡量电场力做功本领大小的物理量。

  自然界中的一切物质都是由分子组成的,分子又是由原子组成的,而原子是由带正电荷的原子核和一定数量带负电荷的电子组成的。在通常情况下,原子核所带的正电荷数等于核外电子所带的负电荷数,原子对外不显电性。但是,用一些办法,可使某种物体上的电子转移到另外一种物体上。失去电子的物体带正电荷,得到电子的物体带负电荷。物体失去或得到的电子数量越多,则物体所带的正leyu、负电荷的数量也越多。

  例题1一台42英寸(1英寸=2.54厘米)等离子电视机的功率约为300W,平均每天开机3小时,若每度电费为人民币0.48元,问一年(以365天计算)要交纳多少电费?

  从表中可知,铜和铝的电阻率较小,是应用极为广泛的导电材料。以前,由于我国铝的矿藏量丰富,价格低廉,常用铝线作输电线。由于铜线有更好的电气特性,如强度高、电阻率小,现在铜制线材被更广泛应用。电动机、变压器的绕组一般都用铜材。

  1.当用电器的电阻一定时,电功率与电流平方或电压平方成正比。若通过用电器的电流是原来电流的2倍,则电功率就是原功率的4倍;若加在用电器两端电压是原电压的2倍,则电功率就是原功率的4倍。

  2.当流过用电器的电流一定时leyu官方网站,电功率与电阻值成正比。对于串联电阻电路,流经各个电阻的电流是相同的,则串联电阻的总功率与各个电阻的电阻值的和成正比。

  电路中没有电流;短路是指电源或负载两端被导线连接在一起,分别称为电源短路或负载短路。电源短路时电源提供的电流要比通路时提供的电流大很多倍,通常是有害的,也是非常危险的,所以一般不允许电源短路。

  所谓一段电阻电路是指不包括电源在内的外电路,如图1—5所示。实验证明,二段电阻电路欧姆定律的内容是,流过导体的电流强度与这段导体两端的电压成正比;与这殷导体的电阻成反比。其数学表达式为:

  全电路是指含有电源的闭合电路。全电路是由各段电路连接成的闭合电路。如图1—6所示,电路包括电源内部电路和电源外部电路,电源内部电路简称内电路,电源外部电路简称外电路。在全电路中,电源电动势 、电源内电阻 、外电路电阻 和电路电流 之商的关系为:

  电流通过用电器时,用电器就将电能转换成其他形式的能,如热能、光能和机械能等。我们把电能转换成其他形式的能叫做电流做功,简称电功,用字母W表示。电流通过用电器所做的功与用电器的端电压、流过的电流、所用的时间和电阻有以下的关系:

  如果公式(1—3)中,电压单位为伏,电流单位为安,电阻单位为欧,时间单位为秒,则电功单位就是焦耳,简称焦,用字母J表示。

  若在公式(1—4)中,电功单位为焦耳,时间单位为秒,则电功率的单位就是焦耳/秒。焦耳/秒又叫瓦特,简称瓦,用字母W表示。在实际工作中,常用的电功率单位还有千瓦(kW)、毫瓦(mW)等。它们之间的关系为:

  物体所带电荷数量的多少用电量来表示。电量是一个物理量,它的单位是库仑,用字母C表示。1C的电量相当于物体失去或得到6.25×1018个电子所带的电量。

  1、人们规定正电荷定向移动的方向为电流的方向。金属导体中,电流是电子在导体内电场的作用下定向移动的结果,电子流的方向是负电荷的移动方向,与正电荷的移动方向相反,所以金属导体中电流的方向与电子流的方向相反,如图1—1所示。

  3.当加在用电器两端的电压一定时,电功率与电阻值成反比。对于并联电阻电路,各个电阻两端电压相等,则各个电阻的电功率与各电阻的阻值成反比。

  在实际工作中,电功的单位常用千瓦小时(kW·h),也叫“度”。1千瓦小时是1度,它表示功率为1千瓦的用电器1小时所消耗的电能,即:

  电流所流过的路径称为电路。它是由电源、负载、开关和连接导线个基本部分组成的,如图1—3所示。电源是把非电能转换成电能并向外提供电能的装置。常见的电源有干电池、蓄电池和发电机等。负载是电路中用电器的总称,它将电能转换成其他形式的能。如电灯把电能转换成光能;电烙铁把电能转换成热能;电动机把电能转换成机械能。开关属于控制电器leyu体育,用于控制电路的接通或断开。连接导线将电源和负载连接起来,担负着电能的传

  电压用字母U表示,单位为伏特,电场力将1库仑电荷从a点移到b点所做的功为1焦耳leyu体育,则ab间的电压值就是1伏特,简称伏,用字母V表示。常用的电压单位还有千伏(kV),毫伏(mV)等。它们之间的关系为:

  电压与电流相似leyu体育,不但有大小,而且有方向。对于负载来说,电流流人端为正端,电流流出端为负端。电压的方向是由正端指向负端,也就是说负载中电压实际方向与电流方向一致。在电路图中,用带箭头的细实线表示电压的方向。

  在生产和生活中,应用电流热效应制作各种电气。如白炽灯、电烙铁、电烤箱、熔断器等在工厂中最为常见;电吹风、电褥子等常用于家庭中。但是电流的热效应也有其不利的一面,如电流的热效应能使电路中不需要发热的地方(如导线)发热,导致绝缘材料老化,甚至烧毁设备,导致火灾,是一种不容忽视的潜在祸因。

  例题2已知当一台电烤箱的电阻丝流过5 A电流时,每分钟可放出1.2× J的热量,求这台电烤箱的电功率及电阻丝工作时的电阻值。

  想一想:现在的电气在不工作时经常是通电的,(待机状态),此时的功耗很低,一般不超过10 W(计算时可以估算为5 W),假定家中有空调、电视机、DVD播放器leyu体育、家庭影院功放、计算机主机、计算机显示器,如果这些电气长期处在待机状态,它们一年要消耗多少电费?有没有其他问题?

  在图1—2a中,为使水在C管中持续不断地流动,必须用水泵把B槽中的水不断地泵入A槽,以维持两槽间的固定水位差,也就是要保证C管两端有一定的水压。在图1—2b中,电源与水泵的作用相似,它把正电荷由电源的负极移到正极,以维持正、负极间的电位差,即电路中有一定的电压使正电荷在电路中持续不断地流动。

  电流通过导体使导体发热的现象叫做电流的热效应。电流的热效应是电流通过导体时电能转换成热能的效应。

  焦耳一楞次定律的物理意义是:电流通过导体所产生的热量,与电流强度的平方、导体的电阻及通电时间成正比。

  式中电阻率是与材料性质有关的物理量。电阻率的大小等于长度为1m,截面积为1 的导体在一定温度下的电阻值,其单位为欧米( :m)。例如,铜的电阻率为1.7× ·m,就是指长为1m,截面积为1mmz的铜线M = k

  应当强调指出:电阻是导体中客观存在的,它与导体两端电压变化情况无关,即使没有电压,导体中仍然有电阻存在。实验证明,当温度一定时,导体电阻只与材料及导体的几何尺寸有关。对于二根材质均匀、长度为L、截面积为S的导体而言,其电阻大小可用下式表示:

  在公式(1—7)中,已知其中两个量,就可以求出第三个未知量;公式(1—7)又可写成另外两种形式:

  例题3一台直流电动机励磁绕组在220V电压作用下,通过绕组的电流为0.427A,求绕组的电阻。