2019电工入门基础知识大全

2019电工入门基础知识大全

目录

第一章直流电路.........................................6

§1—1电学的基本物理量.................................7

一、电量...............................................7

二、电流...............................................7

三、电压..............................................8

四'电动势'电源......................................9

五'电阻..............................................10

六'电功'电功率......................................11

七、电流的热效应......................................13

§1—2电路...........................................14

一、电路的组成和作用................................14

二、电路图............................................14

三'电路的三种状态..................................15

§1—3欧姆定律.........................................16

一、一段电阻电路的欧姆定律............................16

二、全电路欧姆定律....................................17

§1—4电阻的串联、并联电路...........................19

一、电阻的串联电路....................................19

二'电阻的并联电路....................................21

§1—5电工测量基本知识................................23

一、万用表的外形及基本组成...........................23

二'万用表的使用步骤.................................26

三'万用表的使用注意事项.............................27

习题................................................27

第二章电磁的基本知识..................................29

§2—1磁的基本知识....................................29

一、磁现象............................................29

二'磁场'磁感应线..................................30

三'磁通'磁感应强度.................................31

四'磁导率............................................31

§2—2电流的磁场......................................33

一、通电直导线的磁场.................................33

二'通电螺线管的磁场.................................34

三、磁场对载流直导线的作用...........................34

四'磁场对通电线圈的作用.............................36

§2—3电磁感应.........................................36

一、电磁感应现象.....................................36

二、法拉第定律.......................................38

三'楞次定律.........................................39

四'电磁感应定律.....................................40

§2—4自感'互感......................................41

一、自感.............................................41

二、互感.............................................42

习题.............................................43

第三章正弦交流电路....................................45

§3—1正弦交流电的产生................................46

一、正弦交流电的特点种...............................46

二、正弦交流电的产生.................................47

§3—2正弦交流电的三要素.............................49

一、周期'频率'角频率...............................49

二'瞬时值'最大值'有效值..........................50

三'相位'初相和相位差...............................51

§3—3正弦交流电的表示法..............................53

一'三角函数式法.....................................53

一、纯电阻电路.......................................54

二、纯电感电路.......................................55

三、纯电容电路.......................................57

§3—5三相交流电路....................................59

一'三相电动势的产生.................................60

二、三相电源绕组的联结...............................61

三'三相交流电路负载的联结...........................62

§3—6常用电气照明电路...............................64

一、白炽灯照明电路...................................64

二'节能灯照明电路....................................66

三'日光灯照明电路..................................66

习题.............................................67

第四章变压器与三相异步电动机........................70

§4—1变压器的基本结构和工作原理......................70

一、变压器的基本结构.................................71

二'变压器的工作原理.................................72

三、几种常见变压器....................................75

四'变压器的主要技术数据.............................76

五'变压器的使用要点.................................78

§4—2三相异步电动机的用途和结构......................78

一、电动机概述.......................................78

二、三相笼式异步电动机的基本结构.....................79

§4—3三相异步电动机的转动原理........................80

一、演示实验.........................................80

二、定子旋转磁场的产生...............................81

三、旋转磁场对转子的作用.............................83

§4—3三相异步电动机的使用............................84

一'启动.............................................84

二、反转.............................................85

三'制动.............................................85

四、三相笼式异步电动机的铭牌数据.....................86

五'三相异步电动机使用要点...........................88

§4—5单相异步电动机...................................89

第五章简单机床电路....................................91

§5—1常用低压电器...................................92

一、开关.............................................93

二'接触器...........................................96

三'热继电器.........................................98

四'熔断器...........................................99

§5—2机床的几种控制线路.............................101

一、点动控制线路.....................................101

二、看懂机床控制线路的基本要领.......................101

三'接触器自锁控制线路..............................103

四'接触器联锁的正反转控制线路......................104

五'0620—1型车床控制线路...........................107

习题.............................................109

第六章安全用电.......................................110

§6—1触电..........................................110

一、触电事故.........................................110

二'触电原因及方式...................................111

§6—2安全用电措施....................................113

一、常用安全用电措施................................113

二、电气设备的保护接地和保护接零.....................114

三'安全用电十不准..................................116

§6—3电气事故及紧急处理.............................116

——、角虫电急救.........................................116

二'对电气设备做好监护...............................118

三、电火警的紧急处理...................................119

四、防雷击的安全措施.................................119

习题..................................119

第一章直流电路

本章学习要点：

1.熟悉电流、电压'电阻'电功率、电功等常用

的物理量；

2.了解常用电气元件的电路符号，能够看懂电路

图的连接关系；

3.熟练掌握欧姆定律的两种形式，明确U,J,

R,E,r之间的关系；

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。

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。

§1-1电学的基本物理量

一、电量

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'负电荷的数量也越多。

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

6.25X1018个电子所带的电量。

二、电流

电荷的定向移动形成电流。电流有

大小，有方向。电子

A-e-e-eB

1.电流的方向

电流

1'人们规定正电荷定向移动的方

图1-1金属导体中的

向为电流的方向。金属导体中，电流是电流方向

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。

2.电流的大小

电学中用电流强度来衡量电流的大小。电流强度就是I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：

,Q

式中I——电流强度，单位安培（A）；

Q——在t秒时间内，通过导体截面的电量数，单位库仑（C）；

图1-2水流和电流形成

a）水流的形成b）电流的形成

t——时间，单位秒（S）。

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（kA）、毫安（mA）和微安（〃A）。它们之间

的关系为：

lkA=103A

!A=103mA

lmA=103//A

三、电压

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，用小表示。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。

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，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：

1kV=io3V

IV=io'mV

电压与电流相似，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。

四'电动势'电源

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。

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2.8V,则说明电池电量比

较充足。

五、电阻

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。

如果导体两端的电压为1伏，通过的电流为1安，则该导体的

电阻就是1欧。

常用的电阻单位还有千欧（k。）、兆欧（Me）。它们之间的关系

为：

1kQ=103Q

1Mn=io3kQ

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：

式中R——导体电阻，单位为欧3）；

L——导体长度，单位为米（m）；

S——导体截面积，单位为平方毫米（mn?）;

P——电阻率，单位为欧•米（。•m）。

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1mn?的导体在一定温度下的电阻值，其单位为

欧米（C：m）o例如，铜的电阻率为1.7X10-8复.m,就是指长为1m,

截面积为1mmz的铜线的电阻是1.7X皤用八。几种常用材料在20℃

时的电阻率见表1—1o

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。

表1—1几种常用材料在20℃时的电阻率

材料名称电阻率3-m)

银1.6Xio-8

铜1.7Xio*

铝2.9Xio-8

鸨5.3X10-8

铁1.OXio-

康铜5.OXi（）-7

镒铜4.4Xio-7

铝铭铁电阻丝1.2Xio-6

六'电功、电功率

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：

w=uit

W=I2Rt>

如果公式(1—3)中，电压单位为伏，电流单位为安，电阻单位

艺欧，时间单位为秒，则电功单位就是焦耳，简称焦，用字母J表

7J\o

电流在单位时间内通过用电器所做的功称为电功率，用字母P

表示。其数学表达式为：

W

P=—

将公式(1—3)代入公式1—4后得到:

R

P=UI>

P=I2R

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：

1kW=io3W

1W=io3mW

从公式1—5中可以得出如下结论：

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，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。

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：

1kW-h=1kWx1h=3.6xio6J

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？

解:

电视机的功率P=300W=0.3kW

电视机一年开机的时间t=3X365=1095h

电视机一年消耗的电能生Pt=0.3X1095=328.5kW-h

一年的电费为328.5X0.48=157.68元

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

10W（计算时可以估算为5W）,假定家中有空调'

电视机、DVD播放器'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？

七、电流的热效应

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。

电流通过导体产生的热量，用焦耳一楞次定律表示如下：

Q=I2Rt

式中Q——热量，单位焦耳（J）;

/——通过导体的电流，单位安培（A）；

R——导体电阻，一单位欧姆（。）；

/——导体通过电流的时间，单位秒（S）

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。

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5A电流时，每分钟

可放出1.2Xi（）6J的热量，求这台电烤箱的电功率及电阻丝工作时

的电阻值。

解：

根据公式(1—4),电烤箱的电功率为:

WQl.2xl06

P=—=—=-----------20kW

tt60

电阻丝工作时电阻值为:

P20000

/?=—=--------=800Q

r25

§1—2电路

一、电路的组成和作用

电流所流过的路径称为电路。它是由电源'负载、开关和连接

导线等4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，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

TE®HL

图1-3电路的组成图1-4电路图

1-电源2-导线3-灯泡

4-开关

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。

二、电路图

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1一2是几种常用

的电工符号。图1—4是图1—3的电路图。

表1一2几种常用的电工符号

名称符号名称符号

电池T-电流-0-

表

导线—电压

表

开关，一熔断―^3—

器

电阻―[=]—电容—II—

照明接地

灯

三、电路的三种状态

电路有三种状态：即通路'开路'短路。

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

,图1-5一段电阻电路

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

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。

§1—3欧姆定律

一、一段电阻电路的欧姆定律

所谓一段电阻电路是指不包括电源在内的外电路，如图1一5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：

R

式中/——导体中的电流，（A）；

u——导体两端的电压，（V）；

R——导体的电阻，（Q）o

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：

1.已知电流、电阻，求电压：

U=IR

2.已知电压、电流，求电阻:

U

R=7

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。

解:

已知电压U=220V,电流1=0.427A,由公式（1—9）得:

U220

R=—=-------=515.2。

I0.427

二、全电路欧姆定律

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1一6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E'电源内电阻

外电路电阻R和电路电流/之商的关系

为：TE

R+r|

式中/——电路中的电流，（A）；图1-6简单的全电路

E——电源电动势，（V）;

R——外电路电阻，3）；

r——内电路电阻，3）。

公式（1-10）是全电路欧姆定律。定律说明电路中的电流强度与

电源电动势（E）成正比，与整个电路的电阻（R+r）成反比。

将公式（1一10）变换后得到:

E=IR+Ir=U+Ir

式中U——外电路电压；

lr——内电路电压。

外电路电压是指电路接通时电源两端的电压，又叫做路端电压,

简称端电压。这样，公式（1一11）的含义又可叙述为：电源电动势在

数值上等于闭合回路的各部分电压之和。根据全电路欧姆定律研究

全电路处于三种状态时，全电路中电压与电流的关系是：

1.当全电路处于通路状态时，由公式（1—11）可以得出端电压

为：

U=E-lr

由公式可知，随着电流的增大，外电路电压也随之减小。电源

内阻越大，外电路电压减小得越多。在直流负载时需要恒定电压供

电，所以总是希望电源内阻越小越好。

2.当全电路处于断路状态时，相当于外电路电阻值趋于无穷大,

此时电路电流为零，开路内电路电阻电压为零，外电路电压等于电

源电动势。

3.当全电路处于短路状态时，外电路电阻值趋近于零，此时电

路电流叫短路电流。由于电源内阻很小，所以短路电流很大。短路

时外电路电压为零，内电路电阻电压等于电源电动势。

全电路处于三种状态时，电路中电压与电流的关系见表1一3。

表1一3电路中电压与电流的关系

电路状负载电电路电外电路

:云

态阻/J\L电压

E

通路R二常数I=-------U=E-Ir

R+r

开路Rf8/=0U=E

E

短路Rf0I=—U=0

r

通常电源电动势和内阻在短时间内基本不变，且电源内阻又非

常小，所以可近似认为电源的端电压等于电源电动势。今后不特别

指出电源内阻时，就表示其阻值很小忽略不计。但对于电池来说，

其内阻随电池使用时间延长而增大。如果电池内阻增大到一定值时,

电池的电动势就不能使负载正常工作了。如旧电池开路时两端的电

压并不低，但装在收音机里，却不能使收音机发声，这是由于电池

内阻增大所致。

例题4如图1—6所示的电路。电源电动势E=24V,电源内阻

r=-4o,负载电阻R=20QO求电路中的电流，电源的端电压，负

载电压和电源内阻电压。

解:

根据公式(1—10),电路中的电流:

R+r20+4

由公式(1-11),电路中电源的端电压：

[/=E-/r=24-lx4=20V

根据公式(1—8),电路中的负载电压：

u=IR=lx20=20V

根据公式(1一8),电路中电源内阻的电压：

L7r=/r=lx4=4V

§1-4电阻的串联、并联电路

一、电阻的串联电路

在一段电路上，将几个电阻的首尾依次相连所构成的一个没有

分支的电路，叫做电阻的串联电路。如图1—7a所示是电阻的串联

电路。图1—7b是图1—7a的等效电路。电阻的串联电路有以下特

/占\\\.•

1.串联电路中流过各个电阻的电流都相等，即：

2.串联电路两端的总电压等于各个电阻两端的电压之和，即:

图1-7电阻的串联电路及等效电路

a）电阻的串联电路b）等效电路

,

U=Ul+U2+"+Un

3.串联电路的总电阻（即等效电阻）等于各串联的电阻之和，即:

R=&+&+…+&

根据欧姆定律得出，U]=IR],U2=IR2,-,U=/R可以得出：

5上=・/

UR2R

或者

URUR

此公式表明，在串联电路中，龟阻的阻值越大，这个电阻所分

配到的电压越大；反之，电压越小，即电阻上的电压分配与电阻的

阻值成正比。这个理论是电阻串联电路中最重要的结论，用途极其

广泛。比如，用串联电阻的办法来扩大电压表的量程：

在如图1—7a所示的，电路中，将/?=片+6代人公式（1—14）

式中

&+公

这两个公式可以直接计算出每个电阻从总电压中分得的电压值,

习惯上就把这两个式子叫做分压公式。

电阻串联的应用极为广泛。例如：

(1)用几个电阻串联来获得阻值较大的电阻。

(2)用串联电阻组成分压器，使用同一电源获得几种不同的电压。

如图1—8所示，由

R1~R4组成串联电路，使用同一电源，输出4种不同数值的电压。

(3)当负载的额定电压(标准工作电压值)低于电源电压时，采用

电阻与负载串联的方法，使电源的部分电压分配到串联电阻上，以

满足负载正确的使用电压值。例如，一个指示灯额定电压6V,电

阻6Q,若将它接在12V电源上，必须串联一个阻值为6。的电阻,

指示灯才能正常工作。

(4)用电阻串联的方法来限制调节电路中的电流。在电工测量中

普遍用串联电阻法来扩大电压表的量程。

二、电阻的并联电路

将两个或两个以上的电阻两端分别接在电路中相同的两个节点

之间，这种连接方式叫做电阻的并联电路。如图1—9a所示是电阻

的并联电路，图1—9b是图1—9a的等效电路。

电阻的并联电路有如下特点:

1.并联电路中各个支路两端的电压相等，即:

,

U^Ui+U2+"'-+U,,

2.并联电路中总的电流等于各支路中的电流之和，即：

/=/,+/2+—+/„

3.并联电路的总电阻(即等效电阻)的倒数等于各并联电阻的倒数之

和，即:

1111

——=——+——,,•+—

R&g凡

若是两个电阻并联，根据公式1—18可求并联后的总电阻为:

R=%-

%+/?2

根据公式(1—16)及欧姆定律可以得出：

R

公式(1一20)表明，在并联电路中，电阻的阻值越大，这个电阻

所分配到的电流越小，反之越大，即电阻上的电流分配与电阻的阻

值成反比。这个结论是电阻并联电路特点的重要推论，用途极为广

泛，比如，用并联电阻的办法，扩大电流表的量程。

电阻并联的应用，同电阻串联的应用一样，也很广泛。例如：

(1)因为电阻并联的总电阻小于并联电路中的任意一个电阻，因

此，可以用电阻并联的方法来获得阻值较小的电阻。

(2)由于并联

电阻各个支路两

端电压相等，因

此，工作电压相

同的负载，如电

动机'电灯等都

是并联使用，任

何一个负载的工图1-9电阻的并联电路及等效电路

a)电阻的并联电路b)等效电路

作状态既不受其他负载的影响，也不影响其他负载。在并联电路中,

负载个数增加，电路的总电阻减小，电流增大，负载从电源取用的

电能多，负载变重；负载数目减少，电路的总电阻增大，电流减小,

负载从电源取用的龟能少，负载变轻。因此，人们可以根据工作需

要启动或停止并联使用的负载。

（3）在电工测量中应用电阻并联方法组成分流器来扩大电流表的

量程。

§1—5电工测量基本知识

自然界中的物理量，都可以使用特定的工具来进行测量。测量

各种电量的仪器仪表，统称为电工测量仪表。电工测量仪表种类繁

多，最常见的是测量基本电量的仪表。

电工仪表依据测量方法、仪表结构、仪表用途来分，有很多种。

概括来说，电工仪表用来测量电路中的电流'电压'电功率'电功、

功率因数、电量的频率｛电阻'绝缘状况等物理量。由此就有用各种

被测物理量冠名的仪表，如电流表、电压表等。其中一些电量要在

后续课程中介绍。本书简单介绍电工应用中最常用的仪表—万用

表。万用表是一种便携式仪表。由于其能够测量交流、直流电压或

电流参数：以及电路中的电阻等；被称为万用表。根据万用表内部

结构'工作原理的不同，可以把万用表分为：机械指针式万用表（简

称机械表）笼和电子数显式万用表（简称电子表）两类。本节重点介绍

机械表。

一、万用表的外形及基本组成

如图170所示，是机械指针式万用表的外形。

2001QO_^2_4O20

书

250

,iooq

r500|

-25以

图1-10万用表外形示意图

1-输入插孔2-档位拨盘3-机械零点调整4-读数指针

5-读数表头6-欧姆调辱器7-晶体三极管插口

操作万用表的主要部分有三个：挡位拨盘、表笔、读数表头。

万用表除了这几部分外，最主要的是表内电路和表头机电基本体模

块部分。万用表的表壳部分承担着各部分的保护与承载的责任。由

于万用表是一种移动测量仪表，容易受到磕碰摔砸的损害，所以应

注意防护：

1.挡位拨盘

如图1一11所示，用于选择测量哪种物理量，一般万用表都至

少设有如下四个挡位，每个挡位又分为几个不同量限或不同倍率的

挡位：

交流电压挡：测量交流电压，如图1—11所示，又分为10V,

50V,250V,500V,1000V五个子挡位。

直流电压挡：测量直流电压，如图1—11所示，又分为0.25V,

2.5V,10V,50V,250V,500V六个子挡位。

直流电流挡：用于测量直流电流值，如图1一11所示，又分为

1mA,10mA,100mA,1000mA四个子挡位。

电阻挡：用于测量电器阻值，如图1一11所示，又分为X1,X

10,XI00,X1k四个子挡位。

电压、电流的每个挡位的数值表示的是量限(或量程)，待测的

物理量值应小于该值。在选择挡位时，要选择一个挡位量限大于被

测量值，并且与被测量值最接近的一个量限的挡位。比如，要测一

个直流电压，估计其值约为190V,则应选择直流250V挡位。此

时挡位值250V大于被测量190V,且250V挡位比500V,1000

V两个挡位更接近被测量值。这样选择既能保证万用表的安全，又

能保证测量精度。

机械表电阻挡的几个挡位表示几个不同的倍率。由于机械表的

表头指针在整个刻度的20%〜80%之间，读数比较准确，尤其是电

阻挡位对应的表头刻度的非均匀性，在这个范围内更利于读取数值,

所以，利用电阻挡的倍率选择，可以使表头指针落在该范围内。电

子表电阻挡位的标示数值与电流、电压的数值一样，表示量限，不

是倍率。电子表的挡位选择方法与电流、电压挡位一样。

2.表头

如图1—12所示为万用表表头。

机械表头有若干条刻度线：刻度线1是电阻值读取线，指针指

向最右端，指示值为0;指针指向最左端，指示值为8。注意被测电

阻的实际阻值是指示值与所选挡位的倍率的乘积。比如，在RX1k

挡，当从刻度线上读取35时，如图1—13所示，电阻的测量阻值为

35X1ko=35kQ；刻度线2是均匀刻度线，用于

图1-11档位拨盘图1-12万用表表头

读取电压、电流的指示值。被测对象的测量值也经常需要从读

取值换算而得到。比如使用直流电压500V挡，按50刻度线读数,

如果读取值为43,如图1一14所示，则被测电压的测量值为43X

(500+50)=430V；如果按250刻度线读数，见刻度线，读数应为

215,则被测电压的测量值为215X(500+250)=430V,即从同二类

的刻度线读数，经过换算，得到的测量值是一样的。机械表头经常

图1-13均匀刻度线指针图1-14均匀刻度线指针

指向35指向43

还有其他一些刻度线，请参照有关书籍。

电子表头的读数比较简单，可直接读数，然后冠以所选挡位的

单位，即是被测对象的测量值。比如使用电流20mA挡，读数值为

15.5,则测量值为I5.5mAo

3.表笔

万用表的两表笔一般使用红黑两种颜色，红表笔一般插在标有

“十”的插孔内,黑表笔一般插在标有“一”的插孔内。测量电压

时，红、黑表笔分别接在高、低电位端；测量电流时，红、黑表笔

分别接在电流的流入端和流出端。否则表针会反向打针，对万用表

不利。

二、万用表的使用步骤

1,确认万用表的状态，保证各部分的功能正常可靠。

2.明确要测量的物理量。一般包括交流电压、直流电压、直流

电流和电阻器阻傅。

3.选择合适的挡位，如前所述。

4.适当接人被测对象。测量电压时，直接将红、黑表笔并接在

被测元件的高、低电位两端或电路中的高、低电位点上。测量电流

时，须断开被测电路，将红'黑表笔接八电路的电流流出、流入端,

使电流经红表笔流入表内，从黑表笔流出时测量电阻器阻值时，电

阻器须脱离电路，然后将表笔两端接在电阻器两端测量即可。

5.获取测量值。读取刻度值，并进行必要的换算及冠以单位，

如前所述。

6.测量值的分析。对测得值要进行确认，是否合理，是否具备

科学性。

三'万用表的使用注意事项

1.万用表是便携式仪表，本身精度不高，可能有5%以内的误

差。

2.测量电阻时，首先要进行电阻值调零，方法是将表笔短接，

使用万用表面板上的调零钮进行调整。

3.注意检查万用表内的电池，当电量不足时，会影响电阻的测

量。

4.万用表最容易发生的损坏是，当万用表处在电流挡时，测量

电压，此时极易永久性损坏内部电路及表头。避免的办法是，每次

用完万用表，都将挡位置于交流电压最高挡(一般为1000V)o

习题

1.电流是用来表示的物理量，常用的单位是

_________________________O

2.电阻是用来表示的物理量，常用的单位是

3.电压是用来表示的物理量，常用的单位是

______________O

4.分别用公式来表示下面各组量之间的关系：

(1)电量、电流、时间

(2)电流'电压'电阻

(3)电功、电功率、时间

5.电流通过导体的发热现象叫,发热的多少与

的平方成正比，与电阻的阻值成,与时间成正

比，这个关系写成公式是_________o

6.导体中电流的方向规定是______的方向。电流方向与电

子流方向0

7.简单描述电路各组成部分的作用。

8.画图表示电路的3种状态。

9.镶铭电炉丝的电阻率是1.1xKT6。,m,炉丝截面积0.6mm2。

如果将电炉接在220V的电源上，使炉丝通过3A的电流，应选用

多长的电炉丝？

10.有两只灯泡，一只110V110W,另一只110V60W,试问

哪只灯泡的电阻大?若将两只灯泡串联接在220V的线路中，是否可

以正常使用，通电后有什么现象。

11.有3个电阻耳=5Q,R2=3Q,R『2Q,串联后接在12

V的电源上，求电路中的电流，各电阻上的电压。

12.有两只220V的灯泡，一只15W,另一只25W,并联接在

220V电源上。求电路的等效电阻、总电流和各灯泡流过的电流。

13.有60W,40W,20W三只220V的灯泡，要接在220V电源

上正常使用，应采取哪种连接方式?画出电路图。

14.将两只220V60W的灯泡串联接入220V电路中，每只灯泡

实际消耗的电功率是多少?灯泡的寿命有何变化？这种情况是否可以

应用到实际生活中（举例说明）？

15.简单叙述电工技术中广泛使用铜材料的原因。

16.列举几项节电方法。

17.万用表一般有和两种类型，一般万

用表可用来测量_________、和三种物理量。

18.万用表最容易发生的永久损坏是当万用表处于

挡位时，被用来测量

19.用万用表测量电阻时，要先对万用表进行操作。

20.使用万用表测量交'直流电压'电流。

第二章电磁的基本知识

本章学习要点：

1.熟悉磁的特性及磁的表示方法，熟悉磁

通'磁感应强度、磁导率的概念以及铁磁材料

的特点。

2.熟悉电生磁、-磁生电及磁对电流的力

的作用的三个现象，了解三个现象方向判定关

系，定性掌握磁场对电流的力的作用规律。

30熟悉自感'互感现象，了解典型应用和

避害知识。

人们的生活因为有了电而便捷、精彩、时尚。人们总爱假想

“如果有一天，这个世界突然没了电……”，可是，如果这个世界

没有了磁，会怎样呢？

实际上电与磁有着密不可分的关系。正因为有了这个关系，我

们才有了电'电灯'电视'电话'计算机'电动机……，同时一也

因为这个关系，导致了我们的电气寿命的短暂，突发故障的不约而

至。你想知道这是什么原因吗？

§2—1磁的基本知识

一•、磁现象

早在2000多年前，我们的祖先就发现了磁铁矿石具有吸引铁

的性质。人们把物体能够吸引铁'钻'镇及其合金的性质称为磁性,

把具有磁性的物体叫做磁体。磁体上磁性最强的位置称为磁极，磁

体有两个磁极：即南极和北极，通常用字母S表示南极（常涂红色）,

用字母N表示北极（常涂绿色或白色）。条形'