第一章 电工基础知识 第一节 直流电路 一、电路及其组成 电路就是电流流过的路径。它是由电源、负载、连接导线和控制设备组成。如图1-1所示 图1-1简单直流电路 电源:电能的供出装置,是一种将其他形式的能(非电能)如风能、水能、热能、机械能、化学能、太阳能、原子能等。转换成电能的装置。具体是如氢电池、蓄电池、发电机等。 负载:消耗电能的装置,它是将电能转换为其他形式能量的装置。如照明灯、电炉、电动机等是将电能分别转化为光能、热能和机械能。 连接导线和控制设备:是用来连接电源和负载构成电流通路的中间环节。是用来输送,分配和控制电能的装置。 电路的类型:①进行能量的转换、传输和分配 ②进行信息处理 电路的状态:分通路状态、断路状态和短路状态 ①通路状态:当电路接通负载,电路中有电流流过、电路处于导通状态。 ②断路装态:当电路中有断开处,电路中没有电流流过,电路处于开路状态。 ③短路状态:指负载或电源两端被导线连接在一起,电路处于短路状态。 电路的分类 电路的分类:分为外电路和内电路。外电路从电源一端经负载回到电源的另一端的通路。内电路是指电源内部的通路。 二、电学的基本物理量 1、电流:泛指的电流是电荷在电场力的作用下做有规则的定向移动而形成了电流。在金属导体中的电流是指自由电子在电场力的作用下做有规则移动形成的;在气体或液体中的电流是正、负离子在电场力作用下朝着一定方向作相对运动(正离子向电场的负极运动,负离子向电厂的正极运动)而形成。而我们现在所讲的电流是电流强度简称为电流,即单位时间内通过导体截面的电荷量。用I表示,单位是安培用A表示,其数学表达式为I=q/t q:电荷量,单位是库仑用C表示 t:时间,单位为秒用S表示 电流的基本单位与实用单位的换算 1 A=10³mA(毫安) =10¯³kA(千安) 2、电位、电压、电动势 带电体周围存在着一种特殊物质我们称它为电场,它具有电场力和电场能量两个基本性质。 电位:在电场力作用下,将单位正电荷从电场某点移动到参考点所做的功称为电位,用V表示,做功愈多则表明该点的电位愈高。实际上电位是电荷在电场中具有的位能大小。在电路中某点的电位高低标志着正电荷在该处所具有电位能的大小。没有电位能则该点的电位称为零电位,其零电位常以机壳或大地作为参考点。而电路中某点的电位在数值上等于该点于零电位点之间的差,即为该点的电位,如a点的电位用Va表示,b点的电位用Vb表示。 电压:又称为电位差,它是指在电场或电路中任意两点之间的电位之差。它是单位正电荷在电场内这两点之间移动时所做的功,它是表示电场力做功的本领。电压的方向是由高电位指向低电位,即电位降的方向,用U表示。 电位与电压的区别在于电路中各点的电位是相对,它随参考点选择不同而不同,而电压是电路中两点的电位之差是一定的,它与参考点的选择无关。 电动势: 电源本身即是个导体、又不同于一般的导体,差别在于电源内部存在着电源力。如,电池中的化学力、发电机的电磁力都是不同形式的电源力,电源力的作用是分离导体的正负电荷使正电荷集于一端,负电荷集于一端,形成电源的正、负极。电电动势就是在电源力的作用下将单位正电荷从电源的负极经过电源的内部移动到电源正极所做的功。电动势的方向是由电源的负极经内部指向正极,即电位升高的方向,用E表示。 电动势和电压的区别在于,前者是当电源两端不接负载时电源两端的开路电压,即电源的电动势,而后者是指当电源两端接上负载后负载两端的电压降落。 电位、电压和电动势的基本单位是伏特,用V表示。其基本单位与使用单位的换算 1V(伏特)=10³M(毫伏)=10﹣³kV(千伏)
3、电阻
电阻是反映导体对电流起阻碍作用的大小的物理量,单位是欧姆,用Ω表示。
电阻的大小与导体的长度成正比,与导体的横截面积成反比,与导体的材料有关,即:
R=ρL/S
式中 R:导体的电阻(Ω)
L:导体的长度(m)
S:导体的横截面积(m2)
ρ:电阻率又称电阻系数,它表示在温度为20o C时导体长度为1米,横截面积为1米2 导体所具有的电阻值。以(Ωm)表示,常用的导电材料的电阻率见表1-1所示。
导体的电阻的大小随温度的改变而改变,当温度升高时,一般金属导体如铜、铝、铁等电阻随温度的升高而增大;而碳、电解液、绝缘体以及大多数半导体的电阻随温度的升高而减少;另外康铜,锰铜等某些合金导体的电阻几乎没有变化,根据它们不同的特性,用作导线、测温、标准电阻等材料。
在在不同温度时导体电阻可按下例关系式计算
第二节 磁与电磁的基本知识
凡具有吸引铁、镍、
|
|