电工学基本知识
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1820年，丹麦的奥斯特(Hans Christian Oersted， 1777－1851 ）
，发现通电导线周围产生磁场，小磁针偏转，用右手定 则判断。“电生磁”现象。
安培提出了磁针转动方向和电流方向的关系—右手定则
安培发现磁场对通电导体有作用力—左手定则。发明了 电流计
反过来，“磁生电”行否？
“强”“弱”是相对而言。电业界的”行话”。
组成有三部分：电源（信号源）、中间环节、 负载。
电路实例 电源: 提供
电能的装置
负载: 取用 电能的装置
发电机
升压 输电线 降压
变压器
变压器
中间环节：传递、分 配和控制电能的作用
电灯 电动 机电
炉
...
信号源: 提供信息
中间环节： 放大、音调控制等
话筒 放大 扬声器 器
1000KV输电
科学怪才 尼古拉·特斯拉
2020/12/8
29
爱迪生与威斯汀豪斯
电刑椅
知识回顾 Knowledge Review
祝您成功！
安培
安培（(AndréMarie Ampè1775～1836年) 安培定则 电流的相互作用 电流计 分子电流假说
法拉第1821-1831实验十余年。
动磁生电 导体与磁场有相对运动，线圈中磁力有变化 才产生感应电动势和感应电流——这就是发电机原理。
法拉第定律——判断电磁感应的大小： 楞次定律——解决感应电动的势方向问题：
法拉第早一年发现电磁感应现象，但未 发表。 亨利做更强的电磁铁。制作的电磁铁可 以吸起一吨的重物。
制作出电报机的雏形 。 C的单位—法拉（第）， L单位—亨利
约瑟夫·亨利
（美国1797-1878）
直流电和交流电 i i Imsin(ωt ψ)
1． 交流电的三要素
交流电的表达式
ωt
（1）频率、周期 T —周期（S），f
作用从A点移动到B点所作的功 U=W/q 伏特=焦耳/库仑 方向
电动势：电源特征的物理量。电源将其它形式的能转化为电
能的本领。方向
三．基本定律
欧姆定律：I = U/R
全电路欧姆定律：I = E/R+r E为电源电动势，r为 电源内阻。
电功率和电能：P =UI = I2R ，W、 KW
r
W = I2Rt , 焦耳，千瓦时、KWh。
FU
四．电路的状态
1． 有载，通路状态 负载与电源接通。 r
电源短路，局部短路
U’
UR
电源短路电流很大，常用保险丝
E
（熔断器）来保护。
2．电源开（断）路，局部开路
3．额定值
家用电器铭牌上标明的使用电压、频率、功率等指标即额 定值。额定值是使产品能在给定的工作条件下正常运行而 规定的正常容许值，是综合考虑了安全、可靠、使用寿命、 制造成本等因素制定的。
可能有：UL（或Uc）»U。
谐振现象：谐振是电路固有频率与电源频率一致时产生
的，其电流达到最大。就R、L、C串联电路而言，当电
源UL频= U率c»Uf ，12可 达LC时到，电产源生电谐压振的。几这十时～Z几最百小倍，。电流最大，
谐振应用：调谐电台
ຫໍສະໝຸດ Baidu
R uR
u L uL
C
uC
3、交流电的功率
直流 P=UI=I2R
满载：实际电压、电流、功率等于额定值；
过（超）载：实际电压、电流、功率大等额定值；
轻载：实际电压、电流、功率小等额定值。
降低电器的使用电压能否节电？有一个白炽灯的例子。
五．电与磁
1．电与磁不可分
有电路，又有磁路。变压器、电感器，电动机中有 电路又有磁路。通过磁来传递能量。
电能→电能：变压器，电→磁→电；电能→机械能： 电动机，电→磁→机械。
电阻R 电容C 电感L
电源 E
单刀开关 SW
三刀开关 SW
双刀开关 SW
选择开关1X3 “单刀三位”开关
导线交叉 不连接
导线交叉 相连接
三极管T
二极管D
2020/12/8
5
二．电路基本物理量
电流：电荷的定向移动 电流强度：I=Q/t,i=dq/dt
安培=库仑/秒 方向：正电荷移动方向
电压：电路中两点之间的电位差 单位正电荷因受电场力
—u 频U率m（sinH(z、t K H z)、Mf HT1z）
ω=2πf —角频率，弧度/S，正弦每变化一次2π弧度。
（2） 幅值、有效值
幅值即最大值、峰值。上式中的Um 。有效值是以电 流热效应衡量交流电做功能力。与直流电进行对比。
以 U 表 示 。 Um = 1.41U 。 日 常 用 电 U =220V ， Um≈310V .交流电中元器件的耐压应按Um来选择。 （3）初相位 计时起点选择不同， 相位角也不同。
直流电源: 提供能源
直流电源 负载
电路图——电原理图，由电路元器件符号画成的。 实物图——实际电子元器件连接而成，复杂时看不清楚。 图形符号、文字符号有国家标准，电阻、电容、电感、
二三极 集成电路、开关、
电路图实例:电吹风
1 2 3
220V~
M 马达 电热丝
1 热风 2 冷风
3关
电路元器件符号
UR
电能与电功率（功与功率）的区别
E
德国，乔治·西蒙·欧姆 (1789-1854）)
他将实验结果于1826年发表。 1827年欧姆又在《电路的数学 研究》一书中，把他的实验规 律总结成如下公式：Ｓ＝γE。 式中S表示电流；E表示电动力， 即导线两端的电势差，γ为导 线对电流的传导率，其倒数即 为电阻。欧姆定律发现初期， 许多物理学家不能正确理解和 评价这一发现，并遭到怀疑和 尖锐的批评。研究成果被忽视， 经济极其困难，使欧姆精神抑 郁。
2。交流电路中的电感和电容
电感加交流电压uL,产生同频率的交流电流iL ,但iL的变 化 滞 后 于 uL 。 电 感 对 交 流 电 的 阻 碍 作 用 称 感 抗 XL =2πfL，（欧姆）
直流时f =0，XL =0，“阻交通直”。 当电感接通或断开直流电，会产生感应电动势。 电容加交流电压uC ，产生同频率交流电流ic ，但ic 的
“电表调校器”实为偷电器
“节电器”内部结构
电容器
2020/12/8
23
电能表（右）
“电表调校器” （下）
2020/12/8
24
“电表调校器”（“节电 器”）
2020/12/8
25
4、三相交流电
保险丝 U V W N
三相四线制 380/220伏
相电压=220V 线电压=380V
2020/12/8
第二章
电工学基本知识
电路概念 电路基本物理量与基本定律
电路的状态 电与磁
直流电和交流电 三相交流电
历史上的电流大战
一．电路概念
电流的通路，电流流经的路径。
由电气设备和元器件（用电器），按一定方式联接起来，为电
荷流通提供了路径。简称网络或回路。 (特殊情况下无电流）
强电——起电能的传输和转换作用。 弱电——起信号的传递和处理作用
交流 P≠UI，P=UICOSφ，φ为u，I的相位
差，含电感器、电容器的交流电路，u、I间 有相位差φ，COSφ称为功率因数，
P为有功功率，电度表计量有功功率W=PT。 L、C为储能元件，理论上不耗能。
功率因数低害处：P=UICOSφ，当P一定，
COSφ↓，I↑，线路损失⊿U=Ir也↑。
“节电器”真的能“节电”吗？揭穿“节电 器”的真相
变化超前于uC 。电容对交流电的阻碍作用称为容抗 XC= 1/2πfC （欧姆）。在直流电路中f =0，XC→∞， “隔直通交”。 当电容接通或短接时，有充放电作用，电路中有电流。 “位移电流”
阻抗
R、L、C串联，总称阻抗 Z R2 ( X L XC )2（欧姆）
Z≠ R+ XL+ XC U≠UR+UL+Uc。
磁路，磁力线在铁心中形成闭合的路径。铁心由磁 性材料制成，能集中磁力线。
磁阻（类比电阻）：磁性材料能集中磁力线，磁阻 小；非磁性材料，不集中磁力线， 磁阻很大。
磁“永动机” 报器”
“地震预
2020/12/8
10
2、电磁关系的发现
长期以来，磁现象与电现象是被分别进行研究的，许多 科学家都认为电与磁没有什么联系，电与磁是两种完全 不同的实体，它们不可能相互作用或转化。
E
t
电磁感应产生的电流也会产生磁场（右手定则），其方 向是要阻碍外界磁场的变化。外磁场增大时阻碍其增大，
减小时阻碍其减小。
1851年总结出“电磁感应定律” 。概括成五类：变化 着的电流；变化着的磁场；运动的恒定电流；运动的磁
场；在磁场中运动的导体。他指出：感应电流与原电流
的变化有关，而不是与原电流本身有关。他将这一现象 与导体上的静电感应类比，把它取名为“电磁感应”。
额定相电压为 额定线电压为 220伏的单相负载 380伏的三相负载
26
5．为什么要使用正弦交流电 （1）容易升降电压 （2）变化平滑不会引起过电压 6、历史上的电流大战
发明白炽灯的爱迪生反对使用交流电。当时另 一位发明家兼企业家乔治•威斯汀豪斯，设立交 流供电系统。二人爆发了一场“电流大战”。
法拉第电磁感应实验
迈克尔·法拉第(Michael Faraday,1791—1867）
线圈有对抗变化磁场的作用，称为自感 现象。
自感系数L即线圈电感量的大小。自感 系数L越大，电流的变化率越大，感应 电动式E越大。
1S
2 + U
L
灯 泡
自感系数L单位—亨利， 约瑟夫·亨利发现自感现象。据说他比
电能原由化学电池产生，意大利的伏特发明电池，称伏 特电池，因成本等问题不可能广泛用作动力。
奥 斯 特 (Hans Christian Oersted，1777－1851 ）
奥斯特实验
1820年春，奥斯特安排了一个 实验，让电流通过一很细的铂 丝，把一个带玻璃罩的指南针 放在铂丝下面，实验没有取得 明显的效果。1820年4月的一天 晚上，奥斯特在讲课中突然出 现了一个想法，讲课快结束时， 他说：让我把导线与磁针平行 放置来试试看。当他接通电源 时，他发现小磁针微微动了一 下。
，发现通电导线周围产生磁场，小磁针偏转，用右手定 则判断。“电生磁”现象。
安培提出了磁针转动方向和电流方向的关系—右手定则
安培发现磁场对通电导体有作用力—左手定则。发明了 电流计
反过来，“磁生电”行否？
“强”“弱”是相对而言。电业界的”行话”。
组成有三部分：电源（信号源）、中间环节、 负载。
电路实例 电源: 提供
电能的装置
负载: 取用 电能的装置
发电机
升压 输电线 降压
变压器
变压器
中间环节：传递、分 配和控制电能的作用
电灯 电动 机电
炉
...
信号源: 提供信息
中间环节： 放大、音调控制等
话筒 放大 扬声器 器
1000KV输电
科学怪才 尼古拉·特斯拉
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29
爱迪生与威斯汀豪斯
电刑椅
知识回顾 Knowledge Review
祝您成功！
安培
安培（(AndréMarie Ampè1775～1836年) 安培定则 电流的相互作用 电流计 分子电流假说
法拉第1821-1831实验十余年。
动磁生电 导体与磁场有相对运动，线圈中磁力有变化 才产生感应电动势和感应电流——这就是发电机原理。
法拉第定律——判断电磁感应的大小： 楞次定律——解决感应电动的势方向问题：
法拉第早一年发现电磁感应现象，但未 发表。 亨利做更强的电磁铁。制作的电磁铁可 以吸起一吨的重物。
制作出电报机的雏形 。 C的单位—法拉（第）， L单位—亨利
约瑟夫·亨利
（美国1797-1878）
直流电和交流电 i i Imsin(ωt ψ)
1． 交流电的三要素
交流电的表达式
ωt
（1）频率、周期 T —周期（S），f
作用从A点移动到B点所作的功 U=W/q 伏特=焦耳/库仑 方向
电动势：电源特征的物理量。电源将其它形式的能转化为电
能的本领。方向
三．基本定律
欧姆定律：I = U/R
全电路欧姆定律：I = E/R+r E为电源电动势，r为 电源内阻。
电功率和电能：P =UI = I2R ，W、 KW
r
W = I2Rt , 焦耳，千瓦时、KWh。
FU
四．电路的状态
1． 有载，通路状态 负载与电源接通。 r
电源短路，局部短路
U’
UR
电源短路电流很大，常用保险丝
E
（熔断器）来保护。
2．电源开（断）路，局部开路
3．额定值
家用电器铭牌上标明的使用电压、频率、功率等指标即额 定值。额定值是使产品能在给定的工作条件下正常运行而 规定的正常容许值，是综合考虑了安全、可靠、使用寿命、 制造成本等因素制定的。
可能有：UL（或Uc）»U。
谐振现象：谐振是电路固有频率与电源频率一致时产生
的，其电流达到最大。就R、L、C串联电路而言，当电
源UL频= U率c»Uf ，12可 达LC时到，电产源生电谐压振的。几这十时～Z几最百小倍，。电流最大，
谐振应用：调谐电台
ຫໍສະໝຸດ Baidu
R uR
u L uL
C
uC
3、交流电的功率
直流 P=UI=I2R
满载：实际电压、电流、功率等于额定值；
过（超）载：实际电压、电流、功率大等额定值；
轻载：实际电压、电流、功率小等额定值。
降低电器的使用电压能否节电？有一个白炽灯的例子。
五．电与磁
1．电与磁不可分
有电路，又有磁路。变压器、电感器，电动机中有 电路又有磁路。通过磁来传递能量。
电能→电能：变压器，电→磁→电；电能→机械能： 电动机，电→磁→机械。
电阻R 电容C 电感L
电源 E
单刀开关 SW
三刀开关 SW
双刀开关 SW
选择开关1X3 “单刀三位”开关
导线交叉 不连接
导线交叉 相连接
三极管T
二极管D
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二．电路基本物理量
电流：电荷的定向移动 电流强度：I=Q/t,i=dq/dt
安培=库仑/秒 方向：正电荷移动方向
电压：电路中两点之间的电位差 单位正电荷因受电场力
—u 频U率m（sinH(z、t K H z)、Mf HT1z）
ω=2πf —角频率，弧度/S，正弦每变化一次2π弧度。
（2） 幅值、有效值
幅值即最大值、峰值。上式中的Um 。有效值是以电 流热效应衡量交流电做功能力。与直流电进行对比。
以 U 表 示 。 Um = 1.41U 。 日 常 用 电 U =220V ， Um≈310V .交流电中元器件的耐压应按Um来选择。 （3）初相位 计时起点选择不同， 相位角也不同。
直流电源: 提供能源
直流电源 负载
电路图——电原理图，由电路元器件符号画成的。 实物图——实际电子元器件连接而成，复杂时看不清楚。 图形符号、文字符号有国家标准，电阻、电容、电感、
二三极 集成电路、开关、
电路图实例:电吹风
1 2 3
220V~
M 马达 电热丝
1 热风 2 冷风
3关
电路元器件符号
UR
电能与电功率（功与功率）的区别
E
德国，乔治·西蒙·欧姆 (1789-1854）)
他将实验结果于1826年发表。 1827年欧姆又在《电路的数学 研究》一书中，把他的实验规 律总结成如下公式：Ｓ＝γE。 式中S表示电流；E表示电动力， 即导线两端的电势差，γ为导 线对电流的传导率，其倒数即 为电阻。欧姆定律发现初期， 许多物理学家不能正确理解和 评价这一发现，并遭到怀疑和 尖锐的批评。研究成果被忽视， 经济极其困难，使欧姆精神抑 郁。
2。交流电路中的电感和电容
电感加交流电压uL,产生同频率的交流电流iL ,但iL的变 化 滞 后 于 uL 。 电 感 对 交 流 电 的 阻 碍 作 用 称 感 抗 XL =2πfL，（欧姆）
直流时f =0，XL =0，“阻交通直”。 当电感接通或断开直流电，会产生感应电动势。 电容加交流电压uC ，产生同频率交流电流ic ，但ic 的
“电表调校器”实为偷电器
“节电器”内部结构
电容器
2020/12/8
23
电能表（右）
“电表调校器” （下）
2020/12/8
24
“电表调校器”（“节电 器”）
2020/12/8
25
4、三相交流电
保险丝 U V W N
三相四线制 380/220伏
相电压=220V 线电压=380V
2020/12/8
第二章
电工学基本知识
电路概念 电路基本物理量与基本定律
电路的状态 电与磁
直流电和交流电 三相交流电
历史上的电流大战
一．电路概念
电流的通路，电流流经的路径。
由电气设备和元器件（用电器），按一定方式联接起来，为电
荷流通提供了路径。简称网络或回路。 (特殊情况下无电流）
强电——起电能的传输和转换作用。 弱电——起信号的传递和处理作用
交流 P≠UI，P=UICOSφ，φ为u，I的相位
差，含电感器、电容器的交流电路，u、I间 有相位差φ，COSφ称为功率因数，
P为有功功率，电度表计量有功功率W=PT。 L、C为储能元件，理论上不耗能。
功率因数低害处：P=UICOSφ，当P一定，
COSφ↓，I↑，线路损失⊿U=Ir也↑。
“节电器”真的能“节电”吗？揭穿“节电 器”的真相
变化超前于uC 。电容对交流电的阻碍作用称为容抗 XC= 1/2πfC （欧姆）。在直流电路中f =0，XC→∞， “隔直通交”。 当电容接通或短接时，有充放电作用，电路中有电流。 “位移电流”
阻抗
R、L、C串联，总称阻抗 Z R2 ( X L XC )2（欧姆）
Z≠ R+ XL+ XC U≠UR+UL+Uc。
磁路，磁力线在铁心中形成闭合的路径。铁心由磁 性材料制成，能集中磁力线。
磁阻（类比电阻）：磁性材料能集中磁力线，磁阻 小；非磁性材料，不集中磁力线， 磁阻很大。
磁“永动机” 报器”
“地震预
2020/12/8
10
2、电磁关系的发现
长期以来，磁现象与电现象是被分别进行研究的，许多 科学家都认为电与磁没有什么联系，电与磁是两种完全 不同的实体，它们不可能相互作用或转化。
E
t
电磁感应产生的电流也会产生磁场（右手定则），其方 向是要阻碍外界磁场的变化。外磁场增大时阻碍其增大，
减小时阻碍其减小。
1851年总结出“电磁感应定律” 。概括成五类：变化 着的电流；变化着的磁场；运动的恒定电流；运动的磁
场；在磁场中运动的导体。他指出：感应电流与原电流
的变化有关，而不是与原电流本身有关。他将这一现象 与导体上的静电感应类比，把它取名为“电磁感应”。
额定相电压为 额定线电压为 220伏的单相负载 380伏的三相负载
26
5．为什么要使用正弦交流电 （1）容易升降电压 （2）变化平滑不会引起过电压 6、历史上的电流大战
发明白炽灯的爱迪生反对使用交流电。当时另 一位发明家兼企业家乔治•威斯汀豪斯，设立交 流供电系统。二人爆发了一场“电流大战”。
法拉第电磁感应实验
迈克尔·法拉第(Michael Faraday,1791—1867）
线圈有对抗变化磁场的作用，称为自感 现象。
自感系数L即线圈电感量的大小。自感 系数L越大，电流的变化率越大，感应 电动式E越大。
1S
2 + U
L
灯 泡
自感系数L单位—亨利， 约瑟夫·亨利发现自感现象。据说他比
电能原由化学电池产生，意大利的伏特发明电池，称伏 特电池，因成本等问题不可能广泛用作动力。
奥 斯 特 (Hans Christian Oersted，1777－1851 ）
奥斯特实验
1820年春，奥斯特安排了一个 实验，让电流通过一很细的铂 丝，把一个带玻璃罩的指南针 放在铂丝下面，实验没有取得 明显的效果。1820年4月的一天 晚上，奥斯特在讲课中突然出 现了一个想法，讲课快结束时， 他说：让我把导线与磁针平行 放置来试试看。当他接通电源 时，他发现小磁针微微动了一 下。