电工基础(1)电路的基本概念汇编

1、一、电路的组成及作用一、电路的组成及作用电路：电流流通的路径电路：电流流通的路径组成：由若干电气元组成：由若干电气元件按一定方式件按一定方式组成。组成。电电源源负负载载四个基本组成部分：四个基本组成部分：连接导线连接导线开开关关实现电能的传输和转换实现电能的传输和转换实现信号的传递和变换实现信号的传递和变换电路的作用电路的作用电力系统用电用电设备设备发电机升升 压压变压器变压器降降 压压变压器变压器扩音器话筒话筒扬声器扬声器放大器作用作用电子系统电路模型：电路模型：将实际电路中元器件看作理想元件，将实际电路中元器件看作理想元件，由理想电路元件所组成的电路，称为实际电路的由理想电路元件所组成的电

2、路，称为实际电路的电路模型，简称电路。电路模型，简称电路。实际电路简易图实际电路简易图二、电路模型二、电路模型实际电路实际电路E电路模型电路模型RSR0 平板电容的电容量C=S/d 容抗XC=1/c常见故障常见故障: 击穿、开路失效、漏电、容量减小。击穿、开路失效、漏电、容量减小。 作用：作用：耦合、滤波、旁路、谐振，退耦，隔直及充放电耦合、滤波、旁路、谐振，退耦，隔直及充放电等。等。RLC暂态电路时间常数是在RC电路中,电容电压Uc总是由初始值Uc(0)按指数规律单调的衰减到零,其时间常数=R*C 在RL电路中,iL总是由初始值iL(0)按指数规律单调的衰减到零,其时间常数=L/R 电机的机

3、械时间常数是指此电机在额定电压给定，空载情况下，转速达到额定转速的63%时所需的时间.此参数衡量的主要是电机的启动特性，如空心杯的电机，一般都是1-50ms左右。电容的表示方法电容的表示方法1、直标法、直标法 用数字和单位符号直接标出。如1uF表示1微法，有些电容用“R”表示小数点，如R56表示0.56微法。 2、文字符号法、文字符号法 用数字和文字符号有规律的组合来表示容量。如p10表示0.1pF,1p0表示1pF,6P8表示6.8pF, 2u2表示2.2uF. 3、色标法、色标法 用色环或色点表示电容器的主要参数。电容器的色标法与电阻相同。 4、数学计数法、数学计数法 如上图瓷介电容，标值

4、272，容量就是：27X100pf=2700pf.如果标值473，即为47X1000pf=后面的2、3，都表示10的多少次方）。又如：332=33X100pf=3300pf。电容器的串联、并联及混联电容器的串联、并联及混联1.电容器的串联电容器的串联（1）电路等效电容量的倒数等于各串联电容量倒数之和。 1/C=1/C1+1/C2（2）电路的总电压等于各个电容器上电压的代数和，即：U=U1+U2（3）各电容上实际分配的电压和各自的电容量成反比。2.电容器的并联电容器的并联（1）电路等效电容量等于各并联电容量之和。C=C1+C2（2）各个电容器两端的电压相同。3.电容器的混联电容器的混联利用串联和

5、并联的等效方法计算 电容器的检测电容器的检测 (1)(1)普通电容器普通电容器 检测10pF以下的小电容器。因10pF以下的固定电容器容量太小，用万用表进行测量，只能定性的检查其是否有漏电、内部短路或击穿现象。测量时，可选用万用表R10K档，用两表笔分别任意接电容的两个引脚，阻值应为无穷大。若测出阻值为一固定值，则说明电容漏电损坏或内部击穿。 对于0.01F以上的固定电容，可用万用表的R10K档直接测试电容器有无充电过程以及有无内部短路或漏电，并可根据指针向右摆动的幅度大小估计出电容器的容量。 检测10pF0.01F的固定电容。将万用表选用R1K档，选两只值均为100以上的三极管组成复合管，让

6、万用表的红表笔和黑表笔分别与复合管的发射极e和集电极c相接。由于复合三极管的放大作用，把被测电容的充放电过程予以放大，使万用表指针摆幅度加大，从而便于观察和判断。 (2)(2)电解电容器电解电容器 因为电解电容的容量较一般固定电容大得多，所以测量时，应针对不同容量选用合适的量程。根据经验，一般情况下，147F间的电容，可用R1K档测量，大于47F的电容可用R100档测量。 将万用表红表笔接负极，黑表笔接正极，在刚接触的瞬间，万用表指针即向右偏转较大角度(对于同一电阻档，容量越大，摆幅越大)，接着逐渐向左回转，直到停在某一位置。此时的阻值便是电解电容的正向漏电阻，此值略大于反向漏电阻。实际使用经

7、验表明，电解电容的漏电阻一般应在几百K以上，否则将不能正常工作。在测试中，若正向、反向均无充电的现象，即表针不动，则说明容量消失或内部断路；如果所测阻值很小或为零，说明电容漏电大或已击穿损坏，不能再使用。 对于正、负极标志不明的电解电容器，可利用上述测量漏电阻的方法加以判别。即先任意测一下漏电阻，记住其大小，然后交换表笔再测出一个阻值。两次测量中阻值大的那一次便是正向接法，即黑表笔接的是正极，红表笔接的是负极。一一 、电流的基本概念、电流的基本概念1 1 电流具备的条件电流具备的条件: : 一是有电位差一是有电位差, ,二是电路一定要闭合二是电路一定要闭合. .2 2 电流强度电流强度: :

8、电流的大小用电流强度来表示电流的大小用电流强度来表示, ,其其数值等于单位时间内数值等于单位时间内通过导体截面的电荷量通过导体截面的电荷量, ,计算公式为计算公式为I=Q/tI=Q/t其中其中Q Q为电荷量为电荷量( (库仑库仑); t); t为时间为时间( (秒秒/s); I/s); I为电流强度为电流强度3 3 电流强度的单位电流强度的单位是是 “ “安安”,”,用字母用字母 “A”“A”表示表示. .常用单位有常用单位有: : 千安千安(KA)(KA)、安、安(A)(A)、毫安、毫安( (mAmA) ) 、微、微安安( (uAuA) )1KA = 101KA = 10* *3A 1A =

9、 103A 1A = 10* *3 3mAmA 1mA = 10 1mA = 10* *3uA3uA4 4 直流电流直流电流( (恒定电流恒定电流) )的大小和方向不随时间的变化而变化的大小和方向不随时间的变化而变化, ,用大写字用大写字母母 “I”“I”表示表示, ,简称直流电简称直流电. .5 5 交流电流交流电流大小和方向随时间的变化而变化大小和方向随时间的变化而变化, ,用小写字母用小写字母 “i”“i”表示表示, ,简称交流电简称交流电. .第二节第二节 电流和电压电流和电压电流的实际方向：电流的实际方向：正电荷运动的方向或负电荷运动的反方向。正电荷运动的方向或负电荷运动的反方向。二

10、二 、电流的参考方向、电流的参考方向电流的参考方向：电流的参考方向：分析与计算电路时，任意假定的电流的某一方向。分析与计算电路时，任意假定的电流的某一方向。ab电流的实际方向电流的实际方向电流的参考方向电流的参考方向ab电流的实际方向电流的实际方向电流的参考方向电流的参考方向I0I0 在电路中，因所选电流、电压的参考方向不同，在电路中，因所选电流、电压的参考方向不同，欧姆定律的表达式中将出现正负号。如欧姆定律的表达式中将出现正负号。如IRU 当电压和电流参考方向一当电压和电流参考方向一致时，如图致时，如图1 1（a a）所示，）所示，则得则得IRU +RIU+RIU （a a）图图1 1 欧姆

11、定律欧姆定律+RIU+RIU （b b） （c c） 图图1 1欧姆定律欧姆定律当电压和电流参考方向不当电压和电流参考方向不一致时，如图一致时，如图1 1（a a）所示，）所示，则得则得图图2 欧姆定律欧姆定律5210IUR 5210 IUR三三 、电压的基本概念、电压的基本概念1 电压的形成电压的形成: 物体带电后具有一定的电位物体带电后具有一定的电位,在电路中任意两在电路中任意两点之间的点之间的电位差电位差,称为该两点的电压称为该两点的电压.2 电压的方向电压的方向: 一是高电位指向低电位一是高电位指向低电位; 二是电位随参考点不二是电位随参考点不同而改同而改变变.3 电压的单位电压的单位

12、是是 “伏特伏特”,用字母用字母 “U”表示表示.常用单位有常用单位有: 千伏千伏(KV) 、伏伏(V)、毫伏、毫伏(m mV) 、微、微伏伏(uV)1KV = 103V 1V = 103 m mV 1m mV = 103 u uV四四 、电压的参考方向、电压的参考方向ababU0U0电压的实际方向电压的实际方向+电压的参考方向电压的参考方向+电压的实际方向电压的实际方向+电压的参考方向电压的参考方向+电压的实际方向：电压的实际方向：从高电位端指向低电位端，即电压降低的方向。从高电位端指向低电位端，即电压降低的方向。电压的参考方向：电压的参考方向：分析与计算电路时任意指定的某一电位降低的方向。

13、分析与计算电路时任意指定的某一电位降低的方向。第三节第三节 电路中电位的概念及计算电路中电位的概念及计算电工学对电位的描述：电工学对电位的描述： 在电路中指定某点作参考点，规定其电位为零，电路中在电路中指定某点作参考点，规定其电位为零，电路中其它点与参考点之间的电压，称为该点的电位。所以，讲某其它点与参考点之间的电压，称为该点的电位。所以，讲某点电位必须以某一点作为参考电位，否则无意义。点电位必须以某一点作为参考电位，否则无意义。图图3 3 电路举例电路举例参考点可任意指定，常选大地、接地点或多条支路的连接点作参考点。参考点可任意指定，常选大地、接地点或多条支路的连接点作参考点。如图中如图中a

14、 a、b b点就是任意指定的参考点。参考点的图形为：点就是任意指定的参考点。参考点的图形为：计算图计算图4所示电路中所示电路中A、B、C各点的电位。各点的电位。图图4 例例2电路图电路图(1)求（求（a）图各点的电位）图各点的电位 图给定参考电位点在图给定参考电位点在C点，点， 故故VC = 0V由欧姆定律得回路电流由欧姆定律得回路电流6mA=1mA42UIR式中式中U=UAC为电源电压为电源电压6V；R为两个串联电阻之和。为两个串联电阻之和。所以所以 VA=UAC=6V VB=UBC=2V则则 UAB =110 3 4103 = 4VUBC = 110 3 4103=2V图图4 例例3电路图

15、电路图（2）求（）求（b）图各点的电位）图各点的电位图中已给定的参考电位点在图中已给定的参考电位点在B点，点，故故VB=0V； UAC为电源电压等于为电源电压等于6V；回路电流还为回路电流还为1mAUAB=4V，UBC=2V，所以，所以VA = UAB = 4VVC =UBC =2V1 电动势的定义电动势的定义: 一个电源能够使电流持续不断沿电路流动,就是因为它能使电路两端维持一定的电位差.这种电路两端产生和维持电位差的能力就叫电源电动势.2 电动势的单位电动势的单位是 “伏”,用字母 “E”表示.计算公式为 E=A/Q (该公式表明电源将其它形式的能转化成电能的能力)其中A为外力所作的功,Q

16、为电荷量,E为电动势.3 电源内电动势的方向电源内电动势的方向: 由低电位移向高电位第四节第四节 电动势电动势1 欧姆定律欧姆定律是表示电压、电流、电阻三者关系的基本定律.2 部分电路欧姆定律部分电路欧姆定律: 电路中通过电阻的电流，与电阻两端所加的电压成正比,与电阻成反比,称为部分欧姆定律.计算公式为 U = IR3 全电路欧姆定律全电路欧姆定律: 在闭合电路中(包括电源),电路中的电流与电源的电动势成正比,与电路中负载电阻及电源内阻之和成反比,称全电路欧姆定律.计算公式为 E=I*(R+r0)其中R为外电阻,r0为内电阻,E为电动势.1 串联电路串联电路电阻串联将电阻首尾依次相连,但电流只

17、有一条通路的连接方法.电路串联的特点为电流与总电流相等,即I = I1 = I2 = I3总电压等于各电阻上电压之和,即 U = U1 + U2 + U3总电阻等于负载电阻之和,即 R = R1 + R2 + R3各电阻上电压降之比等于其电阻比,即 , , 电源串联: 将前一个电源的负极和后一个电源的正极依次连接起来.特点: 可以获得较大的电压与电源.计算公式为E = E1 + E2 + E3 + Enr0 = r01 + r02 + r03 + r0n第六节第六节 电路的连接电路的连接(串连、并连、混连串连、并连、混连)2 并联电路并联电路电阻的并联电阻的并联: 将电路中若干个电阻并列连接起

18、来的接法,称为电阻并联.并联电路的特点并联电路的特点: 各电阻两端的电压均相等,即U1 = U2 = U3 = = Un; 电路的总电流等于电路中各支路电流之总和,即I = I1 + I2 + I3 + + In; 电路总电阻R的倒数等于各支路电阻倒数之和,即.并联负载愈多,总电阻愈小,供应电流愈大,负荷愈重.通过各支路的电流与各自电阻成反比,即电源的并联：电源的并联：把所有电源的正极连接起来作为电源的正极，把所有电源的负极连接起来作为电源的负极，然后接到电路中，称为电源并联并联电源的条件：并联电源的条件：一是电源的电势相等；二是每个电源的内电阻相同并联电源的特点：并联电源的特点：能获得较大的

19、电流，即外电路的电流等于流过各电源的电流之和混联电路混联电路定义定义: 电路中既有元件的串联又有元件的并联称为混联电路混联电路的计算混联电路的计算: 先求出各元件串联和并联的电阻值,再计算电路的点电阻值;由电路总电阻值和电路的端电压,根据欧姆定律计算出电路的总电流;根据元件串联的分压关系和元件并联的分流关系,逐步推算出各部分的电流和电压.1 电功电功电流所作的功叫做电功,用符号 “”表示.电功的大小与电路中的电流、电压及通电时间成正比,计算公式为A=UIt 电功及电能量的单位名称是焦耳,用符号 “”表示;也称千瓦/时,用符号 “KWH”表示. 1KWH=3.6M2 电功率电功率电流在单位时间内

20、所作的功叫电功率,用符号 “P”表示.电功率单位名称为 “瓦”或 “千瓦”,用符号 “W”或 “KW”表示;也可称 “马力.1马力=736W 1KW = 1.36马力RURIUItAP22第七节第七节 电功和电功率电功和电功率 1 电流的热效应电流的热效应定义定义: 电流通过导体时,由于自由电子的碰撞,电能不断的转变为热能.这种电流通过导体时会发生热的现象,称为电流的热效应.电与热的转化关系电与热的转化关系其计算公式为 Q=I*2Rt=W=U*2t/R其中Q为导体产生的热量,W为消耗的电能.2 短路短路定义定义: 电源通向负载的两根导线,不以过负载而相互直接接通.该现象称之为短路.短路分析短路

21、分析: 电阻(R) 变小,电流(I)加大,用公式表示为 I=E/(R+r0)短路的危害短路的危害: 温度升高,烧毁设备,发生火灾;产生很大的动力,烧毁电源,电网破裂.保护措施保护措施: 安装自动开关;安装熔断器.第八节第八节 电流的热效应、短路电流的热效应、短路1 1 电源有载工作电源有载工作1 1、电压与电流、电压与电流SI+_ER0+U_图图7 7 简单有源闭合电路简单有源闭合电路开关开关S S闭合，应用欧姆定律得闭合，应用欧姆定律得负载电阻端电压U = IRL由上两式得U =E IR0电流I =ER0+ RLEIU0 0图图8 8 电源外特性曲线电源外特性曲线表示电源端电压表示电源端电压

22、U和输出电流和输出电流I之间的之间的关系曲线，称电源外特性曲线。关系曲线，称电源外特性曲线。全电路欧姆定律全电路欧姆定律RL2 2、电气设备的额定值、电气设备的额定值额定值：额定值： 每一个电气设备都有一个正常每一个电气设备都有一个正常条件下运行而规定的正常允许值，条件下运行而规定的正常允许值，这是由电气设备生产厂家根据其使这是由电气设备生产厂家根据其使用寿命与所用材料的耐热性能、绝用寿命与所用材料的耐热性能、绝缘强度等标注的，这个允许值就是缘强度等标注的，这个允许值就是该设备的额定值该设备的额定值。电气设备额定值常有：电气设备额定值常有：额定电压、额定电流、额定功率等额定电压、额定电流、额定

23、功率等分别用符号分别用符号UN IN PN示。示。SI+_ER0+U_ 图图9 9 简单有源闭合电路简单有源闭合电路RL 105005NNN RPI50VV50010NNN RU2 2 电源的开路电源的开路S+_ER0+U0_图图4 4 电源开路状态图电源开路状态图 电路如图，开关电路如图，开关S S断开，称电路处于开断开，称电路处于开路状态。又称电源空路状态。又称电源空载状态。载状态。RL电源开路特征电源开路特征I = 0电流电流U =U0 = E电压电压P = PE =P = 0功率功率 在电源侧接入熔断器或自动断路器，当发生短路时，在电源侧接入熔断器或自动断路器，当发生短路时，迅速切断故

24、障电路和防止设备进一步损坏。迅速切断故障电路和防止设备进一步损坏。3 3 电源的短路电源的短路S+_ER0+U0_图图5 5 电源短路状态图电源短路状态图 当电源的两端由于某种当电源的两端由于某种原因被电阻值接近零的导体原因被电阻值接近零的导体连接在一起，电源处于短路连接在一起，电源处于短路状态状态。RL电源短路特征电源短路特征U = 0电压电压PE =P = R0 IS 2功率功率电流电流I = IS =ER0P = 0 德国物德国物理 学 家理 学 家 基基尔霍夫尔霍夫18481848年提年提出 ， 电 路出 ， 电 路中 结 点 电中 结 点 电流 与 回 路流 与 回 路电 压 所 遵

25、电 压 所 遵循 的 基 本循 的 基 本定律。定律。 第十节第十节 基尔霍夫定律基尔霍夫定律 基尔霍夫定律是电路分析的基本定律基尔霍夫定律是电路分析的基本定律基尔霍夫定律基尔霍夫定律基尔霍夫电压定律（基尔霍夫电压定律（KVL）基尔霍夫电流定律（基尔霍夫电流定律（KCL）电流定律应用于结点的分析电流定律应用于结点的分析电压定律应用于对回路的分析电压定律应用于对回路的分析结点结点312图图1.1.17 1.1.17 电路举例电路举例 支路、结点、和回路概念支路、结点、和回路概念（1）支路：）支路： 电路中通过同一电流电路中通过同一电流的分支称为支路。电路的分支称为支路。电路中有中有acb、 ad

26、b和和 ab三条三条支路。支路。 acb、 adb叫含源叫含源支路；支路； ab叫无源支路。叫无源支路。 （2）结点：）结点： 电路中三条或三条以上支路的连接点称为结点。电路电路中三条或三条以上支路的连接点称为结点。电路中共有中共有a、d两个结点。两个结点。 c、b不是结点。不是结点。 （3）回路：）回路： 由一条或多条支路组成的闭合路径叫回路。电路中共由一条或多条支路组成的闭合路径叫回路。电路中共有三个回路。有三个回路。 abca、 adba、 cbdac。 312图图1.1.18 1.1.18 基尔霍夫电流定律基尔霍夫电流定律 1 基尔霍夫电流定律（基尔霍夫电流定律（KCLKCL）基本内容

27、：基本内容： 电路中任何一个结点，所有支路电流的电路中任何一个结点，所有支路电流的代数和代数和等于零的。等于零的。电流正负号的规定：电流正负号的规定：参考方向指向结点的电流取正号，背离结点的电流取负号。参考方向指向结点的电流取正号，背离结点的电流取负号。 公式说明：公式说明：在任何时刻，流入任在任何时刻，流入任一结点的支路电流等于流出该结一结点的支路电流等于流出该结点的支路电流。点的支路电流。公式也可表示为：公式也可表示为：321III 0321 III由图得：由图得： 0I即：即： 如图如图11电路中，已知电路中，已知Ia=1mA，Ib=10mA，Ic=2mA，求电流，求电流 Id。根据基尔

28、霍夫定律的推广应用，流入图示的根据基尔霍夫定律的推广应用，流入图示的闭合电路中的电流代数和为零，即闭合电路中的电流代数和为零，即Ia+ Ib+ Ic+ Id = 0所以，所以，Id=(Ia+Ib+Ic) =(1+10+2)mA = 13mA 图图11 例例4的电路的电路闭合回路闭合回路图图1212 电路举例电路举例 2 2 基尔霍夫电压定律（基尔霍夫电压定律（K KV VL L） 基本内容：基本内容： 在任一回路中，从任在任一回路中，从任何一点以顺时针或逆何一点以顺时针或逆时针方向沿回路循行时针方向沿回路循行一周，则所有支路或一周，则所有支路或元件电压的元件电压的代数和代数和等等于零。于零。电压正负号的规定：电压正负号的规定：指定回路参考方向，当电压参考方指定回路参考方向，当电压参考方向与回路参考方向一致时电压带正号，反之为负号。向与回路参考方向一致时电压带正号，反之为负号。基尔霍夫电压定律用来确定回路中的各段电压间的关系。基尔霍夫电压定律用来确定回路中的