电工基础综述

电工根底综述1.第一节电路一、电路的组成1．电路：由电源、用电器、导线和开关等组成的闭合回路。2．电路的组成：电源、用电器、导线、开关〔画图讲解〕。(1)电源：把其他形式的能转化为电能的装置。如：干电池、蓄电池等。(2)用电器：把电能转变成其他形式能量的装置，常称为电源负载。如电灯等。(3)导线：连接电源与用电器的金属线。作用：把电源产生的电能输送到用电器。(4)开关：起到把用电器与电源接通或断开的作用。第一章2.二、电路的状态1．通路〔闭路〕：电路各局部连接成闭合回路，有电流通过。2．开路〔断路〕：电路断开，电路中无电流通过。3．短路〔捷路〕：电源两端或者电路中某些局部被导线直接相连，这时电源输出的电流不经过负载，只经过连接导线直接流回电源，这种状态叫做短路状态，简称短路注意：短路时电流很大，会损坏电源和导线，应尽量防止。第一节电路第一章3.三、电路图1．电路图：用规定的图形符号表示电路连接情况的图。2．几种常用的标准图形符号。第一节电路第一章4.一、电流的形成1．电流：电荷的定向移动形成电流。2．在导体中形成电流的条件：(1)要有自由电荷。(2)必须使导体两端保持一定的电压〔电位差〕。第二节电流第一章5.二、电流1．电流的大小等于通过导体横截面的电荷量与通过这些电荷量所用时间的比值。

I=Q/t．单位：1A=1C/s；1mA=10-3A；1

A=10-6A2．电流的方向实际方向—规定：正电荷定向移动的方向为电流的方向。思考：金属导体、电解液中的电流方向如何？参考方向：任意假定。3．直流电：电流方向和强弱都不随时间而改变的电流。第二节电流第一章6.第三节电阻一、电阻1．导体对电流所呈现出的阻碍作用。不仅金属导体有电阻，其他物体也有电阻。2．导体电阻是由它本身的物理条件决定的。例：金属导体，它的电阻由它的长短、粗细、材料的性质和温度决定。3．电阻定律：在保持温度不变的条件下，导体的电阻跟导体的长度成正比，跟导体的横截面积成反比，并与导体的材料性质有关。式中：－导体的电阻率。它与导体的几何形状无关，而与导体材料的性质和导体所处的条件有关〔如温度〕。单位：R－欧姆〔Ω〕；l－米〔m〕；S－平方米〔m2〕；－欧米〔m〕。第一章7.电阻率的大小反映材料导电性能的好坏，电阻率愈大，导电性能愈差。导体：

＜10-6

m绝缘体：

＞107

m半导体：10-6

m＜

＜107

m第三节电阻二、电阻与温度的关系1．温度对导体电阻的影响：(1)温度升高，自由电子移动受到的阻碍增加；(2)温度升高，使物质中带电质点数目增多，更易导电。随着温度的升高，导体的电阻是增大还是减小，看哪一种因素的作用占主要地位。第一章8.2．一般金属导体，温度升高，其电阻增大。少数合金电阻，几乎不受温度影响，用于制造标准电阻器。超导现象：在极低温〔接近于热力学零度〕状态下，有些金属〔一些合金和金属的化合物〕电阻突然变为零，这种现象叫超导现象。3．电阻的温度系数：温度每升高1οC时，电阻所变动的数值与原来电阻值的比。假设温度为t1时，导体电阻为R1，温度为t2时，导体电阻为R2，那么=即:R2=R1[1+(t2-t1)]例1：一漆包线〔铜线〕绕成的线圈，15οC时阻值为20，问30οC时此线圈的阻值R为多少？

第三节电阻第一章9.一、欧姆定律1．内容：导体中的电流与它两端的电压成正比，与它的电阻成反比。I=U/R2．单位：U－伏特〔V〕；I－安培〔A〕；R－欧姆〔〕。(1)R、U、I须属于同一段电路；(2)绝不能认为R是由U、I决定的；(3)适用条件：适用于金属或电解液。例：给一导体通电，当电压为20V时，电流为0.2A，问电压为30V时，电流为多大？电流增至1.2A时，导体两端的电压多大？当电压减为零时，导体的电阻多大？第四节欧姆定律第一章10.二、伏安特性曲线1．定义：以电压为横坐标，电流为纵坐标，可画出电阻的

U－I关系曲线，叫电阻元件的伏安特性曲线。2．线性电阻：电阻元件的伏安特性曲线是直线。3．非线性电阻：假设电阻元件的伏安特性曲线不是直线，例如二极管。第四节欧姆定律第一章11.一、电能1．设导体两端电压为U，通过导体横截面的电量为Q，电场力所做的功为：W=QU而Q=I*t，所以W=U*I*t单位：W－焦耳〔J〕；U－伏特〔V〕；I－安培〔A〕；t－秒〔s〕。1度=1KW.H=3.6106J2．电场力所做的功即电路所消耗的电能W=U*I*t。3．电流做功的过程实际上是电能转化为其他形式的能的过程。第五节 电能和电功率第一章12.二、电功率1．在一段时间内，电路产生或消耗的电能与时间的比值。P=W/t或P=UI单位：P－瓦特〔W〕。2．额定功率、额定电压：用电器上标明的电功率和电压，叫用电器的额定功率和额定电压。假设给用电器加上额定电压，它的功率就是额定功率，此时用电器正常工作。假设加在它上面的电压改变，那么它的实际功率也改变。例1：有一220V/60W的白炽灯接在220V的供电线路上，它消耗的功率为多大？假设加在它两端的电压为110V，它消耗的功率为多少？〔不考虑温度对电阻的影响〕第五节 电能和电功率第一章13.第五节 电能和电功率三、焦耳定律1．电流的热效应2．焦耳定律：电流通过导体产生的热量，跟电流的平方、导体的电阻和通电时间成正比。Q=I2Rt单位：Q－焦耳〔J〕；I－安培〔A〕；R－欧姆〔〕；t－秒〔s〕练习:一只220V/40W的白炽灯正常发光时，它的灯丝电阻是多少？当它接在110V的电路上，它的实际功率是多少？〔不考虑温度对电阻的影响〕第一章14.一、电动势1．电源的电动势等于电源没有接入电路时两极间的电压。用符号E表示。2．单位：伏特〔V〕注意点：(1)电动势由电源本身决定，而与外电路无关。(2)电动势的规定方向：自负极通过电源内部到正极的方向。第二章第一节 闭合电路欧姆定律二、闭合电路的欧姆定律1．复习局部电路的欧姆定律I=15.2．闭合电路欧姆定律闭合电路内的电流，与电源电动势成正比，与整个电路的电阻成反比。其中，外电路上的电压降〔端电压〕U=IR=E-IR0内电路上的电压降U=IR0电动势等于内、外电路压降之和E=IR+IR0=U+U第二章第一节 闭合电路欧姆定律16.第二章第一节 闭合电路欧姆定律例1：如以下图，假设电动势E=24V，内阻R0=4，负载电阻R=20，试求：〔1〕电路中的电流；〔2〕电源的端电压；〔3〕负载上的电压降；〔4〕电源内阻上的电压降。例2：电源电动势为1.5V，内电阻为0.12，外电路电阻为1.38，求电路中的电流和端电压。例3：电动势为3.6V的电源与8的电阻接成闭合电路，电源两极间的电压为3.2V，求电源的内电阻。17.三、端电压1．电动势与外电路电阻的变化无关，但电源端电压随负载变化，随着外电阻的增加端电压增加，随着外电阻的减少端电压减小。证明：I=当R增加时，〔R+R0〕增加，电流I减小，U=E-IR0增加；同理可证，当R减小时，U也减小。第二章第一节 闭合电路欧姆定律2．两种特例：〔1〕当外电路断开时，R趋向于无穷大。〔2〕当外电路短路时，R趋近于零，I趋向于无穷大，U趋近于零。短路时电流很大，会烧坏电源，引起火灾，决不允许将导线或电流表直接接到电源上，防止短路。18.四、电源向负载输出的功率1．P电源=IE；P负载=IU；P内阻=I2R0；又U=E-IR0两端同乘以I，得

UI=IE-I2R0

所以，IE=IU+I2R0P电源=P负载+P内阻在何时电源的输出功率最大？设负载为纯电阻，当R=R0时，

Pmax=这时称负载与电源匹配。第二章第一节 闭合电路欧姆定律19.2．电源输出功率P与负载电阻R的变化关系曲线3．注意：当R=RO时，电源输出功率最大，但此时电源的效率仅为50%。第二章第一节 闭合电路欧姆定律20.第二章第二节 电阻的串联一、定义〔1〕电阻的串联——把两个或两个以上的电阻依次连接起来，使电流只有一条通路。〔2〕特点①电路中电流处处相等。②电路总电压等于各局部电路两端的电压之和。21.二、重要性质1．总电阻U=IR；U1=IR1；U2=IR2；

；Un=IRnU=U1+U2+U3+

+UnIR=IR1+IR2+IR3+

+IRnR=R1+R2+R3+

+Rn结论：串联电路的总电阻等于各个电阻之和。

第二章第二节 电阻的串联22.2．电压分配串联电路中各电阻两端的电压与它的阻值成正比。3．功率分配串联电路中各电阻消耗的功率与它的阻值成正比。例1：有４个电阻串联，其中R1=20，R2=15，R3=10，R4=10，接在110V的电压上。求〔1〕电路的总电阻及电流；〔2〕R1电阻上的电压。例2：R1、R2为两个串联电阻，R1=4R2，假设R1上消耗的功率为1W，求R2上消耗的功率。第二章第二节 电阻的串联23.第二章第二节 电阻的串联三、电压表〔1〕常用的电压表是用微安表或毫安表改装成的。〔2〕毫安表或微安表的重要参数：Ig---满偏电流Rg---表头内阻24.第二章第二节 电阻的串联〔3〕电流越大，毫安表或微安表指针偏角就越大。由于U=IR，那么毫安表或微安表两端的电压越大，指针偏角也越大。〔4〕如果在刻度盘上直接标出电压值，就可用来测电压，但这时能测的电压值很小。为了能测较大的电压，可串联一电阻，分担局部电压，就完成了电压表的改装。〔5〕测量时要与被测电路并联。〔6〕关键：会计算串联的电阻R的大小。设电流表的满偏电流为Ig，内阻为Rg，要改装成量程为U的电压表，求串入的R。

R==25.第二章第二节 电阻的串联习题：有一表头，它的满刻度电流Ig=50µA，内阻为Rg=3k，假设改装成量程为15V的电压表，应串联多大的电阻？26.第二章第三节 电阻的并联一、定义1．电阻的并联：把假设干个电阻一端连在一起，另一端连接在一起。2．特点：①电路中各支路两端的电压相等；②电路中总电流等于各支路的电流之和。27.第二章第三节 电阻的并联二、重要性质1．总电阻并联电路总电阻的倒数等于各个电阻的倒数之和。2．电流分配并联电路中通过各个电阻的电流与它的阻值成反比。3．功率分配并联电路中各个电阻消耗的功率与它的阻值成反比。

PK=UIK=28.三、电流表利用并联电路的分流原理，在微安表或毫安表上并联一分流电阻，按比例分流一局部电流，那么可以利用微安表和毫安表测量大的电流〔扩大量程〕。R==其中：Ig为电流表的满偏电流；Rg为电流表内阻；I为电流表的量程；R为分流电阻。第二章第三节 电阻的并联29.一、混联既有电阻的串联又有电阻的并联，叫电阻的混联。二、混联的计算步骤1．把电路进行等效变换；2．先计算各电阻串联和并联的等效电阻值，再计算电路的总的等效电阻；3．由电路的总的等效电阻值和电路的端电压计算电路的总电流；4．利用电阻串联的分压和电阻并联的分流关系，计算各局部电压及电流。第二章第四节 电阻的混联30.三、进行电路等效变换例：R1=R2=8，R3=R4=6，R5=R6=4，R7=R8=24，R9=16，U=224V，求：通过R9的电流和R9两端的电压。第二章第四节 电阻的混联31.第五节 万用表的原理第二章电阻的测量1．

A－满偏电流为Ig、内阻为Rg的电流表；

R－调零电阻2．调零红、黑表笔短接，调R，使Ig=

那么指针满偏，红、黑笔间电阻为0。32.使用万用表的本卷须知1．了解性能及各符号字母的含义，会读数，了解各部件作用及用法。2．观察表头指针是否处于零位。3．测量前选择正确的位置：量程选择：应使表头指针偏倒满刻度三分之二左右。无法估算测量值时可从最大量程当逐渐减少到适宜量程。4．读数〔1〕对有弧形反射镜的表盘，应使像、物重合。〔2〕估读一位小数。〔3〕了解每一刻度的值。第五节 万用表的原理第二章33.5．被测位正、负要分清。6．测电流要串联。7．测电压时要并联在被测电路两端。8．测电阻时不可带电测量。9．测量过程中不允许拨动转换开关选择量程。10．使用结束后，要置于最高交流电压挡或off挡。第五节 万用表的原理第二章34.第六节 电阻的测量第二章一、伏安法1．利用U=IR〔欧姆定律〕来测量电阻2．步骤：〔1〕用电压表测出电阻两端的电压。〔2〕用电流表测出通过电阻的电流。〔3〕用R=，求出电阻值。35.第六节 电阻的测量第二章3．方法有两种〔1〕电流表外接法R测<R实适用条件：待测电阻值比电压表内阻小得多〔R<<Rv〕。〔2〕电流表内接法R测>R实适用条件：待测电阻阻值比电流表内阻大得多〔R>>Ra〕。36.第六节 电阻的测量第二章二、惠斯通电桥原理：〔1〕R0、R1、R2、Rx是电桥的4个臂，其中RxRx为待测电阻，其余3个为可调电阻，G是灵敏电流计，比较C、D两点的电位。〔2〕调节电阻的阻值，使Ig=0,可得此时的条件是：电桥的相对桥臂的阻值之积相等。37.第七节电路中电位的计算第二章一、电位的概念1．零电位点计算电位的起点。习惯上规定大地的电位为零或电路中的某一公共点为零电位。2．电位电路中任一点与零电位点之间的电压就是该点的电位。38.第二章二、电位的计算方法1．确定零电位点。2．标出电路中的电流方向，确定电路中各元件两端电压的正、负极。3．从待求点通过一定的路径绕到零电位点，那么该点的电位等于此路径上全部电压降的代数和。如果在绕行过程中从元件的正极到负极，此电压便为正的，反之，从元件的负极到正极，此电压那么为负。第七节电路中电位的计算39.第二章第七节电路中电位的计算40.第三章第一节基尔霍夫定律一、根本概念1．复杂电路。2．支路：由一个或几个元件首尾相接构成的无分支电路。节点：三条或三条以上的支路会聚的点。回路：电路中任一闭合路径。网孔：没有支路的回路称为网孔。3．提问右图中有几个节点、几条支路、几条回路、几个网孔？41.第三章第一节基尔霍夫定律二、基尔霍夫电流定律〔KCL〕1．形式一：电路中任意一个节点上，流入节点的电流之和等于流出节点的电流之和。I入=I出形式二：在任一电路的任一节点上，电流的代数和永远等于零。I=0规定：假设流入节点的电流为正，那么流出节点的电流为负。2．推广：应用于任意假定的封闭面。流入封闭面的电流之和等于流出封闭面的电流之和。42.第三章第一节基尔霍夫定律三、基尔霍夫电压定律1．内容：从一点出发绕回路一周回到该点时，各端电压的代数和等于零。U=02．注意：〔1〕在绕行过程中从元器件的正极到负极，电压取正，反之为负。〔2〕绕行方向可选择，但一经选定后不能中途改变。43.第三章第二节支路电流法1．以支路电流为未知量，应用基尔霍夫两定律列出联立方程，求出各支路电流的方法。2．对于n条支路，m个节点的电路，应用支路电流法解题的步骤：〔1〕选定各支路电流为未知量，并标出各电流的参考方向，并标出各电阻上的正、负。〔2〕按基尔霍夫电流定律，列出〔m-1〕个独立的节点电流方程式。〔3〕指定回路的绕行方向，按基尔霍夫电压定律，列出n-(m-1)个回路电压方程。〔4〕代入数，解联立方程式，求各支路的电流。〔5〕确定各支路电流的实际方向。44.第三章第二节支路电流法例：E1=E2=17V，R1=1，R2=5，R3=2，用支路电流法求各支路的电流。45.第三章第三节叠加定理1．运用叠加定理可以将一个复杂的电路分为几个比较简单的电路，然后对这些比较简单的电路进行分析计算，再把结果合成，就可以求出原有电路中的电压、电流，防止了对联立方程的求解。2．内容：在线性电路中，任何一个支路中的电流〔或电压〕等于各电源单独作用时，在此支路中产生的电流〔或电压〕的代数和。3．步骤：〔1〕分别作出由一个电源单独作用的分图，其余电源只保存其内阻。〔对恒压源，该处用短路替代，对恒流源，该处用开路替代〕。〔2〕按电阻串、并联的计算方法，分别计算出分图中每一支路电流〔或电压〕的大小和方向。〔3〕求出各电动势在各个支路中产生的电流〔或电压〕的代数和，这些电流〔或电压〕就是各电源共同作用时，在各支路中产生的电流〔或电压〕。4．注意点：〔1〕在求和时要注意各个电流〔或电压〕的正、负。〔2〕叠加定理只能用来求电路中的电流或电压，而不能用来计算功率。46.当有一个复杂电路，并不需要把所有支路电流都求出来，只要求出某一支路的电流，在这种情况下，用前面的方法来计算就很复杂，应用戴维南定理求解就比较方便。一、二端网络1．网络：电路也称为电网络或网络。2．二端网络：任何具有两个引出端与外电路相连的电路。3．输入电阻：由假设干个电阻组成的无源二端网络，可以等效成的电阻。4．开路电压：有源二端网络两端点之间开路时的电压。第三章第四节戴维南定理47.二、戴维南定理1．内容：对外电路来说，一个含源二端线性网络可以用一个电源来代替。该电源的电动势E0等于二端网络的开路电压，其内阻R0等于含源二端网络内所有电动势为零，仅保存其内阻时，网络两端的等效电阻〔输入电阻〕。2．步骤：〔1〕把电路分为待求支路和含源二端网络两局部。〔2〕把待求支路移开，求出含源二端网络的开路电压Uab。〔3〕将网络内各电源除去，仅保存电源内阻，求出网络二端的等效电阻Rab。〔4〕画出含源二端网络的等效电路，并接上代求支路电流。3．注意：代替含源二端网络的电源极性应与开路电压Uab的极性一致。第三章第四节戴维南定理48.一、电压源1．电压源：为电路提供一定电压的电源。2．恒压源：电源内阻为零，电源提供恒定不变的电压。3．恒压源的特点〔1〕它的电压恒定不变。〔2〕通过它的电流可以是任意的，且决定于与它连接的外电路负载的大小。4．符号第三章第五节两种电源模型的等效变49.二、电流源1．电流源：为电路提供一定电流的电源。2．恒流源：电源内阻为无穷大，电源将提供恒定不变的电流。3．恒流源的特点〔1〕它提供的电流恒定不变，不随外电路而改变。〔2〕电源端电压是任意的，且决定于外电路。4．符号第三章第五节两种电源模型的等效变50.第三章第五节两种电源模型的等效变三、电压源与电流源的等效变换〔1〕一个电压源与电阻的串联组合，可用一个电流源与电阻的并联组合来等效代替。条件：IS=US/R0，RS=R0，如右图：〔2〕一个电流源与电阻的并联组合，可用一个电压源与电阻的串联组合来等效代替。条件：US=ISRS，R0=RS，如右图：51.第三章第五节两种电源模型的等效变四、电源等效变换及化简原那么1．两个并联的电压源不能直接合并成一个电压源，但两个并联的电流源可以直接合并成一个电流源。2．两个串联的电流源不能直接合并成一个电流源，但两个串联的电压源可以直接合并成一个电压源。3．与恒压源并联的电流源或电阻均可去除；与恒流源串联的电压源或电阻均可去除。52.第四章第一节电容器和电容一、电容器1．电容器——

任何两个彼此绝缘而又互相靠近的导体都可以组成电容器。2．当电容器与直流电源接通时，电源两极的电荷就会在电场力的作用下，向电容器的极板上移动，使与电源正极相接的极板上带正电荷，与电源负极的极板上带负电荷，从而在电容器两极板间建立起电压。3．充电——

使电容器带电的过程叫充电。4．放电——

使电容器失去电荷的过程叫放电。53.第四章第一节电容器和电容二、电容1．电容器两极带的电荷越多，产生的电压也越高，且对于一定的电容器，极板上带电量与极板间电压的比值是常数，这一比值为电容器的电容量。2．C=式中：C——

电容量Q——

电荷量U——

两极板间的电压3．单位：1F=106μF=1012pF54.第四章三、平行板电容器的电容1．平行板电容器的电容与介电常数成正比，与正对面积成正比，与极板的距离成反比。2．C=ε式中：ε－介电常数 法拉/米〔F/m〕S－正对的面积 平方米〔m2〕d－两极板间的距离 米〔m〕电介质的介电常数ε由介质的性质决定的。真空介电常数ε0=8.8610-12F/m相对介电常数εr=第一节电容器和电容55.第五章第一节电流的磁效应一、磁场磁极间相互作用的磁力是通过磁场传递的。磁极在它周围的空间产生磁场，磁场对处在它里面的磁极有磁场力的作用。二、磁场的方向和磁感线1．磁场的方向：在磁场中任一点，小磁针静止，N极所指的方向为该点的磁场方向。2．磁感线：在磁场中画出一些曲线，在曲线上每一点的切线方向都与该点的磁场方向相同。56.第五章第一节电流的磁效应三、电流的磁场1．直线电流的磁场电流的方向与它的磁感线方向之间的关系用安培定那么判定。例：

57.第五章第一节电流的磁效应2．环形电流的磁场电流方向与磁感线方向之间的关系，用安培定那么判定。例：58.第五章第一节电流的磁效应3．通电螺线管的磁场电流方向与磁感线方向之间的关系用安培定那么判定。59.第五章第一节电流的磁效应60.第五章第二节磁场的主要物理量一、磁感应强度B1．它是表示磁场强弱的物理量

B=〔条件：导线垂直于磁场方向〕B可用高斯计测量，用磁感线的疏密可形象表示磁感应强度的大小。2．单位：F——N〔牛顿〕，I——A〔安培〕，L——m〔米〕，B——T〔特斯拉〕3．B是矢量，方向：该点的磁场方向。4．匀强磁场：在磁场的某一区域，假设磁感应强度的大小和方向都相同，这个区域叫匀强磁场。61.第五章第二节磁场的主要物理量二、磁通Φ1．Φ=BS〔条件：①BS；②匀强磁场〕2．单位：韦伯〔Wb〕3．B=B可看作单位面积的磁通，叫磁通密度。62.三、磁导率µ1．表示媒介质导磁性能的物理量。真空中磁导率：µ0=4

10-7H/m。相对磁导率：µr=2．µr＜1 反磁性物质；

µr＞1 顺磁性物质；

µr>>1 铁磁性物质。前面两种为非铁磁性物质µr

1，铁磁性物质µ

不是常数。第五章第二节磁场的主要物理量63.第五章第二节磁场的主要物理量四、磁场强度H1．表示磁场的性质，与磁场内介质无关。

2．H=或B=µH=µ0µrH

3．〔1〕磁场强度是矢量，方向和磁感应强度的方向一致。〔2〕单位：安/米〔A/m〕64.第五章第三节磁场对通电导线的作用力一、磁场对通电导线的作用力1．力的大小〔1〕当电流方向与磁场方向垂直时F=BIL〔适用于：一小段通电导线，匀强磁场〕〔2〕假设电流方向与磁场方向平行，那么F=0。〔3〕假设电流方向与磁场方向间有一夹角，那么B1=Bcos

；B2=BsinF=B2IL=BILsin

65.第五章二、电流表的工作原理〔磁电式〕1．匀强磁场对通电线圈的作用力2．磁场使线圈偏转的力矩M1=K1I；弹簧产生的力矩M2=K2，两力矩平衡〔M1=M2〕时，线圈就停在某一偏转角上，指针指到刻度盘的某一刻度，刻度是均匀的。3．优点：刻度均匀，准确度高，灵敏度高。缺点：价格贵，对过载很敏感。第三节磁场对通电导线的作用力向里向外66.第五章第四节铁磁性物质的磁化

一、铁磁性物质的磁化1．磁化：本来不具磁性的物质，由于受磁场的作用而具有了磁性的现象。非铁磁性物质是不能被磁化的。2．磁化内因：在外磁场的作用下，磁畴〔磁性小区域〕沿磁场方向作取向排列，形成附加磁场，从而使磁场显著增强。去掉外磁场后，有些铁磁性物质中磁畴的一局部或大局部仍保持取向一致，对外仍显磁性，这就成了永久磁铁。3．应用：用于电