第二章电工基础知识

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第二章
电工基础知识
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第一节
直流电路
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一、电路
1、电路定义：
由电源、负载、开关经导线连接而形成的闭合回路。是 电流流通的路径。
2、电路的三种状态
1） 通路（闭路）：
开关接通，电路构成闭合回路，电路有正常电流。
2） 断路（开路）：
开关或某处断开，电路中无电流。
开关
3）短路：
电
电路中负载两端被短接。电 源
用字母 E 或 e 表示；单位是“伏特”（V）
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三、欧姆定律
（一）部分电路欧姆定律
1、定义：
流过导体的电流强度与这段导体两端的电压成正比， 与这段导体的电阻成反比。
2、数学表达式：
I +
U I=
R
U
R
-
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（二）全电路欧姆定律
1、定义：
在闭合电路中，电流与电源的电动势成正比，与电路的 内阻和外电阻之和成反比。
2、数学表达式：
I
U = E – IR0 或
I= E
+ R0 EU
R
R + R0
-
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四、电路的连接
(一) 电阻的串联
将两个以上的电阻首尾依次相连接，且中间无分支电路 叫电阻的串联电路。 1、串联电路中的电流处处相等。
I = I1 = I2 = ..... In
2、电路两端的总电压，等于各电阻两端 U = U1 + U2 + ......+ Un
单位时间内电场力做的功。
P=
A t
= I2×R = UI =
U2 R
单位：瓦特 （W）
七、电流的热效应 电流通过导体时，克服导体的电阻作功，将所消耗的电能
转换成热能，使导体温度升高的现象。
A = P×t = I2Rt 或 A = P×t = 0.24 I2Rt 单位：焦耳（ J ）或 卡路里（cal）
根据上式 可知影响电阻的大小有两个因素： ① 在一定温度下，电阻大小与导体长度、截面积及材料有关。 ② 导体电阻与温度有关。一般金属导体，温度越高电阻率越大。
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3、电压与电位 1）电压 在电场中任意两点之间的电位差。 用字母 U或u表示。单位是伏特 V。（千伏kV、毫伏mV） 2）电位、电位差 在电路中，将某点设为参考点则电路中各点对参考点
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2、电阻
1）定义： 导体中阻碍电流通过的阻力。 用字母 R 表示，单位：欧姆（Ω）简称：欧
换算关系：
1kΩ= 1000Ω 1MΩ=1000kΩ=1000000Ω = 106Ω 2）电阻定律： 一导体的电阻R与导体长度L成正比，与导体的横截面 积成反比。
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表达式： R=ρL S
ρ—导体材料的电阻率 20 0C时 银电阻率—0.0162 铜电阻率—0.0175 铝电阻率—0.0285
或者，在任何闭合电路中，各个电阻上的电压降的代数 和等于各个电动势电压升的代数和。
U升 = U降A来自E1E2R3 R2
R1
B
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六、 电功、电功率和电流的热效应
(一) 电功（电能）：电流做的功。（电场力做的功） A = P×t = I2Rt
电源所做的功称为电能。单位：千瓦小时（kW·h） （二） 电功率：
R1 I2 = I
R1+R2
+ I I1
I2
U
R1 R2
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（三） 电阻混联电路 既有电阻串联又有电阻并联的电路叫混联电路。 把混联电路简化为简单的串、并联电路。
+
R1
U
R3
R2
-
R1 R2
+
U
R3 R4
-
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五、基尔霍夫（克希荷夫）定律 （一）名词解释
1、支路：电路中能通过同一电流的每个分支叫做支路。 2、节点：三个或三个以上支路的汇聚点称为节点。 3、回路：电路中任意闭合路径称为回路。 4、网孔：在回路中间不框入任何其它支路的回路
路中电流很大，会烧坏电源，属
于事故状态，应避免发生。
导线
负 载
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二、电路名词
1、电流 1）电流定义： 正电荷有规则的定向移动叫电流。 2）电流方向： 规定电流方向为正电荷移动方向。 3）电流的大小：
电流的大小用电流强度来衡量。 用字母 I 表示。单位是安培 A。（千安kA、毫安mA、 微安μA ）
A
E1
E2
R3 R2
R1
B
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（二）基尔霍夫第一定律KCL（节点电流定律）
在电路中任何时刻的任意节点，所有支路电流的代数 和恒等于零。
即： ∑I = 0
或者，流入节点的电流等于流出节点的电流。
I入 = I出
I1
I2
I5 I3
I4
I1
a
R1
R2
R R5
E R3
R4 I2
b
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（二）基尔霍夫第二定律KVL：（回路电压定律） 在电路中任何闭合回路中，各段电压的代数和恒等于零。 即： ∑U = 0
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第二节
交流电路
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一、交流电的基本概念 1、交流电： 大小与方向均随时间作周期性变化的电流、电压、电动势。 2、正弦交流电: 交流电的变化规律随时间按正弦函数变化的交流电。 3、交流电路: 工作在交流电下的电路
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二、正弦交流电的基本物理量
1、周期、频率、角频率 1）周期T ：交流电完成一次循环所需要的时间。
单位 S（秒） 2）频率f ：在每一秒钟内交流电重复变化的次数
单位 Hz（赫兹）
周期与频率互为倒数：
f=
1 T
3）角频率:交流电每秒钟内的变化的弧度数（电角度）。
用弧度ω来表示 ω=2πf =314 rad/s
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2、瞬时值、最大值 1）瞬时值函数表达式为： e=Em sin(ωt+ψ) 2）瞬时值:交流电在某一瞬间的数值 用 eui 3）最大值:交流电的最大瞬时值(振幅值或峰值) 用 Em Um Im
U1 = U2 =......Un = U 2）总电流等于各电阻中的电流之和。
I = I1 + I2 + ......+ In 3） 等效电阻的倒数等于各并联电阻倒数之和。
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=+
+ ...
R R1 R2
R=
R1R2 R1+ R2
4） 各支路分配的电流与支路的电阻
只值成反比。R2 I1 = I R1+R2
的电压称为电位。 物理意义： 在外电路中，正电荷在电场力的作用下，从高电位处
移到低电位处所做的功，称为电位。 用字母 φ表示。单位是伏特 V。
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4、电动势 在电源内部，非静电力把电位正电荷从负极板移到正
极板所做的功叫电动势。 本书解释：
由其它形式的能量转换为电能所引起的电源的正、负 极之间存在的电位差，叫电动势。
3、串联电路的总电阻（等效电 阻）等于各串联电阻之和。
的电压之和。 I
+
R1
U
R2
R = R1 + R2 + ......+ Rn
R3 -
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（二）电阻的并联
两个或两个以上的电阻头与头、尾与尾连接在一起， 使每一电阻两端承受同一电压。 1、并联电路的特点
1）各电阻两端的电压相等，且等于电路两端的电压。