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电工培训笔记
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第一章直流电路
1——1几个基本的物理量
一·电量：
就是电的量度，又叫电荷，指带电体本身。
一切物质都是由分子组成，分子又由原子组成，原子是由原子核及核外高速运转的电子所组成，一般情况下，物质是不带电的，成中性，一旦物质在外力作用下破坏了原子核对电子的吸引力，这样一些物质失去电子，这种物质带正电，用“+”表示，一些物质获得电子，获得电子的物质带负电，用“—”，这样正负电就形成了。
电量它又表示带电物质本身所含电荷的多少的物理量，用字母Q表示，它的单位是库伦库伦下面的单位叫电子电量或基本电量
1库伦=6.25×1018个电子电量
直流电的特点：
同性相斥异性相吸
二·电流：
电荷有规则的定向移动形成电流，电流存在于电路中，电流的大小是与用电器的大小有关，用电器功率越大，所消耗的电流也就越多。
电流强度：
是指一秒钟内通过导体横截面的电量称为电流，也叫电流强度，用字母“I”表示
I=Q/tQ=Itt=Q/I
I电流强度Q电量t时间秒
电流的单位是安培，用字母“A”表示
每秒钟通过导体横截面的电量是1库伦，则电流强度为1安培。
表示电流的大小或测量电流大小用电流表或安培表
电流大小的换算关系
1KA=1000A
1A=1000mA
1mA=1000uA
电流的最大单位是KA，最小单位是uA
三·电压：
两点间的电位差成为电压
电压示意图
电路有电流流过，流入用电器（R）的电流端成为高电位，流出用电器的电流端称为低电位，也可以说正极电位高，负极电位低，两个点AB间的电位差成为电压，电压是由电荷移动形成的根本原因。
电压是用字母“U”表示，电压的单位是伏特，用“V”表示
电压是衡量电场的做功本领大小的物理量
电场力将1库伦的电量从高电位a点向低电位b点所做的功为1焦耳，则ab两点间的电压为1伏特，简称1伏。
电压用电压表来表示或测定
电压的换算关系：
1KV=1000V
1V=1000mV
1mV=1000uV
电压跟电流一样都是有方向的，也是一致的。
电流的方向：
人们规定正电荷的移动方向为电流方向，也就是由正极流向负极（正——>负）
电压方向是由高电位流向低电位
四·电源、电动势
电源：
是将其他形式的能（机械能、化学能）转换为电能的装置，原动机与发电机联接产生电，通过控制屏输出
电动势：
是衡量电源转换做功大小的一个物理量，用字母E（e）表示，E表示电动势的有效值，e表示损失值，电动势是存在于电源内部，它的方向与电压相反，是由负极流向正极，这样电路才能构成回路。
电压方向+——>—电动势方向+<———
存在于电源电动势内部的力为静电力，外部的力为非静电力或叫外力
非静电力（外力）将正电荷由负极搬到正极所做的功与移运电量之比也叫电动势
E=W（所做的功）/Q（电量）=IUt/It=U电动势电压
开路：
电动势与电压相等的情况在电路中成为开路
五·电阻
电阻：
是指导体对电流的阻碍作用，称电阻，电阻是用R（r）表示的，它的单位是用欧姆，用符号“Ω”表示（读欧姆噶），如果通过某段导体的电流为1安培，而两端的电压为1伏特，那么这段导体的电阻为1欧姆。
电阻与温度的关系：
电阻本应随温度的升高阻值应下降，但实际情况是温度升高，金属离子活动加剧给电流造成了很大的阻碍作用，温度越高，实际上电阻越大。
电导：
指电阻的倒数1/Ω
电流与电阻成反比，与电导成正比
电阻的计算公式：
R=ρL（长度）/S（横截面积）
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
换算关系：
1MΩ=106Ω1KΩ=103Ω
六·电功、电功率
电功：
是指将电能转化成其他形式的能的电流做功成为电功，用字母“W”表示：
W=IUt或W=QU=I2Rt=U2/Rt
电流做功与通电电流、电压、时间成正比
通过电流1安培，电压1伏特，电阻为1欧姆，通电时间为1秒钟，则电流做功为1焦耳，用字母“J”表示
电功率：
单位时间内电流通过用电器所做的功，称为电功率，用字母“P”表示：
P=W/t=IUt/t=IUP=I2/R=U2/R
换算关系1KW=1000W1W=1000mW
根据电功率的公式，推导出以下几个结论：
P=I2/R=U2/R=IU
1·当用电器电阻一定时，电功率与电流的平方级电压的平方成正比
2·当流过用电器的电流一定时，电功率与电阻成正比，在串联电路中，流过各电阻的电流是一样的，因此电功率与各电阻的阻值也是成正比的。
P=I2/R1+I2/R2+I2/R3+·····I2/Rn
3·当用电器两端的电压一定时，电功率与电阻成反比，在并联电路中各电阻阻值与电功率成反比。
电功率的表示、计算是用千瓦/小时表，也叫度
1度电=1千瓦·小时=3.6×106焦耳
例题：
某家庭有一台电视机，功率为100W，每天工作4小时，电饭锅功率为1000W，每天工作2小时，其他用电器共为250W，每天平均用4小时，一个月按照30天计算，一共用电多少度？
没度按照0.5元计算，实际花电费多少？
解：
（0.1×4+1×2+0.25×4）×30=102度
0.5×102=51元
七·电的热效应
电流通过导体使其发热的现象称为电流的热效应
电流的热效应用字母“Q”表示
Q=IUt=I2Rt
其热量与通电电流的平方和电阻及通电时间成正比，实际上称为焦耳楞次定律
电流、电压、电阻三者之间的关系
I=U/RU=IRR=U/I（欧姆定律）
P=IUI=P/UU=P/I（功率公式）
例题：
通过电流5A，放出的热量为1.2×106焦耳，问这台设备有多少千瓦？
电阻多少欧姆？
解：
P=W/t=Q/t=1.2×106÷60=2×104W=20KW
R=P/I2=20000÷（5×5）=800Ω
1——2电路
一·电路的组成及其作用
电路：
是指电流流过的途径成为电路
组成：
电路由电源、负载、开关、联接导线等组成
电源：
是指其他形式的能转换成电能的装置
负载：
是指各种用电器的总称
开关：
是指各种开关的总称
联接导线：
绝缘的铜铝导线，一般有聚氯乙烯绝缘导线和橡胶绝缘导线
内电路：
是指电流流过电源内部的电路
电路
外电路：
是指电源以外的电路
二·电路图
电路图：
它是由电路组成图和电路示意图组成的
电路组成图：
是以实物为主体所画的图称电路组成图，如图：
电路示意图：
是指以符号为主体所画的电路图，称电路示意图，往往人们都叫示意图为电路图或电路原理图。
如图：
画图的目的是便于设计、制造、维修、保养电路及设备的正常运转。
三·电路的三种状态
1·通路：
是指在电路中处处相通能正常工作的电路
2·开路：
是指在电路中某处断开，用电器不能工作的电路
3·短路：
是指电流不通过用电器而走捷径，称为短路，此时电路工作极不正常，电流特别大，短路是不允许的。
用熔断器控制短路
1——3欧姆定律
一·一段电阻的欧姆定律
所谓一段电阻的欧姆定律是指不包括电源在内的欧姆定律，如图：
I=U/RU=IRR=U/I
欧姆定律（一段电阻）：
电流与电压成正比，与电阻成反比，称一段电阻的欧姆定律。
那么U=IRR=U/I在这里，只要知道两个已知数就可以求出第三个数。
例题：
已知灯泡15W、100W，求I和R（电压220V）
解：
由I=P/U=15÷220≈0.07A
I=P/U=100÷220≈0.45A
R=U/I=220÷0.07≈3KΩ
R=U/I=220÷0.45≈0.5KΩ
二·全电路的欧姆定律
是指包括电源在内的内外电路的欧姆定律，如图
公式I=E/（r+R）
一般外电路的电阻比内电路电阻大得多，也就是说内电阻很小，由于直流电源要求比较稳定，所以内电阻越小越好，小得忽略不计算。
全电路欧姆定律的电流与电源电动势成正比，与内外电阻之和成反比。
从上面的公式可以演变为E=IR+Ir=U+Ir所以外电压等于电源电动势减去内电压U=E—Ir
根据全电路欧姆定律来研究三种电路状态时的电流电压电阻三者关系：
1·当全电路处于通路时，它的电压U=E—Ir由公式得知内阻越大，也就是说内电压越高，外电压电压降越大，为了保证外电压电压降小，那么内电阻就应该设计得越小越好。
通路U=E—Ir
2·当电路处于开路状态时，相当于外电路的电阻无穷大，也就是电路电流为零，内电压也为零，此时外电压与电源电动势相等
开路U=E
3·当全电路处于短路时，相等于外电阻等于零，此时电流相当大，称为短路电流，短路电流是十分危险的，是不允许存在的，短路时外电压为零，此时的短路电流为I=E/r
电路中电流、电压、电阻的关系表
电路状态
负载电阻
电路电压
外电压
通路
R——>常数
I=E/（R+r）
U=E—Ir
开路
R——>无穷大
I=0
U=E
短路
R=0
I=E/r
E=IrU=0
1——4电阻的串联、并联、混联电路
一·电阻的串联电路：
是指两个或两个以上的电阻顺次连接，中间没有分支的电路称为电阻的串联电路，如图：
电阻的串联电路的三大特点：
1·流过各电阻的电流是相等的I1=I2=······=In=I
2·总电压等于各电阻分别电压之和U=U1+U2+······+Un
3·总电阻（等效电阻）等于各电阻之和R=R1+R2+······+Rn
根据欧姆定律：
I1=U1/R1I2=U2/R2I=U/R
U1/R1=U2/R2=U/R
所以U1R=UR同理U2R=UR2
由此可得电压分配公式：
U1=R1/（R1+R2）×U
U2=R2/（R1+R2）×U
电阻串联电路的应用：
1·可以用电阻串联的办法获得市场上购买不到的较大电阻
2·用电阻的串联可以将低于额定电压的用电器接入电路中使用电器正常工作。
如将12V6Ω的灯泡直接接入24V电路中，此时灯泡是不能使用的，如硬性使用灯泡必然会烧坏。
那么，在电路上串联一个相当于灯泡电阻的电阻，这个电阻会分掉一半的电压，这时打开开关，12V灯泡就能正常工作。
将两个110V的灯泡串联在220V中，如果两个灯泡的功率相等，灯泡就能正常工作，如果功率不相等，小功率灯泡会亮一些，因为小功率灯泡电阻大，加在灯泡两端的电压高一些，大功率灯泡则相反，所以不能正常工作。
3·用电阻串联的办法在同一电源上获得多种电压，也就是分压器。
如图：
U1=R1/R×U=25÷100×100=25V
U2=（R1+R2）÷R×U=（25+25）÷100×100=50V
U3=（R1+R2+R3）÷R×U=（25+25+25）÷100×100=75V
4·利用串联电阻的方式可以限流，用来扩大电压表的量程
已知电压表表头内阻3000欧姆，电流为50uA，求各量程串入的电阻。
解：
根据欧姆定律U0=I0R0=30×103×5×10-6=0.15V
当量程扩大到测量10V时，应串电阻：
R1=（U1—U0）÷I=（10—0.15）÷（5×10-6）=197KΩ
当量程扩大到测量25V时，应串电阻：
R2=（U2—U1）÷I=（250—10）÷（5×10-6）=4.8MΩ
当量程扩大到500V时，应串电阻：
R3=（U3—U2）÷I=（500—250）÷（5×10-6）=5MΩ
二·电阻的并联电路
将两个或两个以上的电阻接在两条干路或两个节点上的电路称电阻的并联电路，如图
电阻的并联电路五大特点：
1·电阻并联两端的电压处处相等U1=U2=······Un=U0
2·电路总电流等于各并联电阻分配到电流之和
I0=I1+I2+I3+······+In
3·电阻并联总电阻（等效电阻）的倒数等于各个并联电阻的倒数之和1/R=1/R1+1/R2+······+1/Rn
4·如果两个电阻并联，总电阻等于两个电阻的成绩除以两个电阻之和R=R1R2÷（R1+R2）
5·如果是多个相同电阻并联，总电阻等于相同电阻阻值除以相同电阻的个数R=R（同阻）÷n（个数）
串联电阻的总电阻大于其中任何一个电阻
并联电阻的总电阻小于其中任何一个电阻
例题：
两个4Ω的电阻，并联后电阻是多少？
解：
1/R=1/R1+1/R2=1÷（1/4+1/4）=2Ω
R=R1R2÷（R1+R2）=4×4÷（4+4）=2Ω
R=R（同阻）÷n（个数）=4÷2=2Ω
根据公式及欧姆定律可知：
I1/In=Rn/R1In/I=R/Rn所以I1/I=R/R1这种相等是因为并联电路的两端电压相等，所以电流分配公式、电压分配公式与电阻成正比，电流的分配公式与电阻成反比。
I1=R2/（R1+R2）×I总
并联电路电流分配
I2=R1/（R1+R2）×I总
1/R=1/R1+1/R2+······+1/Rn
并联电路总电R=R1R2/（R1+R2）
R=R（同）/n（个数）
电阻的并联电路的应用：
1·可用电阻并联的方法将电阻并联起来获得市场上购不到的较小阻值的电阻
2·由于各种用电器的电压相同，那么个用电器并联使用时电路中的电阻就会减小，电流也会增大，电流的消耗也就增大，电流反应加大，根据此理，电工就用增减用电器来维护设备的正常运作
3·通过并联电阻扩大电流量制作万用表。
已知表头内阻R0=3750Ω，电流I0=40uA，扩大电流量程500mA和50uA，应并联电阻各是多少？
解：
R1=I1R0÷（I1—I0）=40×10-6×3750÷（500×10-3—40×10-6）=0.3Ω
R2=I0R2÷（I2—I0）=40×10-6×3750÷{（50—40）×10-6}=1.5KΩ
R0=R1+R2=I0R2÷（I2—I0）=40×10-6×3750÷{（50—40）×10-6}=1.5KΩ
R1=（R+R0）×I0÷I1=（1500+3750）×40×10-6÷（500×10-3）=1.5Ω
R2=R—R1=1500—1.5=1498.5Ω
如果转换开关转换到R2点上，电流一路是R1与R2串联，另一路是通过表头，这两路再并联。
将转换开关转换到档I1时，电流一路通R1，另一路通R2与表头串联，这两路并联。
三·电阻的混联电路
是指在一个电路中，机油电阻的串联又有电阻的并联称为电阻的混联电路，通过这样的电路，在不同的节点上获得不同的电压、电流。
如图：
由五个电阻组成的混联电路
例一：
已知一个混联电路由5个电阻组成，R1——R5每个电阻都是1Ω，求AB间的总电阻。
解法：
第一步，将这个图画为另一种便于计算的图（图二），R3R4变成R`，R`=R3+R4=1+1=2欧姆。
第二步，将5个电阻变成4个电阻。
R`与R5变成R``，R``=R`×R5÷（R`+R5）=2÷（2+1）=2/3Ω，（图三为图二变换图）
第三步，将4个电阻变成3个电阻。
R``与R2变成R```，R```=R2+R``=1+2/3=5/3Ω，（图四为图三变换图）
第四步，将3个电阻变成两个电阻，RAB=R```×R1÷（R```+R1）=3/5×1÷（3/5+1）=5/8Ω（图五为图四变换图）
例二：
由9个电阻组成的混联电路,已知R1=R2=8ΩR3=R4=6ΩR5=R6=4ΩR7=R8=16ΩR9=16Ω求总电流和R9两端电压，AB两端电压为224V。
解题思路：
首先画出变换图
第一步：
R`=R5+R9+R6=4+16+4=24Ω
第二步，是将R`与R8并联，计算出R``=24÷2=12Ω
第三步，是将R``与R3和R4串联，计算出R```=R3+R``+R4=6+12+6=24Ω
第四步，是将R```与R7并联，计算出R````=24÷2=12Ω
第五步，是将R````与R1和R2串联，计算出R`````（RAB）=12+8+8=28Ω
根据I=U/R=224÷28=8A
求R9两端的电压：
第一步，AB间的总电流为8A，从图中可以看出R1与中间那一大部分混联电阻及R2是串联的，所以它们的电流都为8A。
第二步，R7与另一部分混联电阻是并联的，它们的阻值相等所以电流除以2为4A。
第三步，R3和另一部分混联电阻及R4是并联的，所以电流也为4A。
第四步，R5和R6、R9是串联的，阻值与R8相等，因此平分电流为2A，串联电路中电流强度处处相等，R9的电流为2A，电阻为16Ω，所以R9两端电压为U=IR=2×16=32V。
第二章电磁的基本知识
2——1磁的基本知识
一·磁的基本概念
具有吸引铁磁物资（铁、钴、镍及其合金）的性质称为磁性。
具有磁性的物体称之为磁体
磁体具有磁性最强的地方，称为磁极，磁极分为南北两个磁极，南极用符号“S”表示，涂有红色标志，北极用符号“N”表示，涂有绿色或白色标志，磁体有不可分割的特点，再大再小的磁体都具有南北两极，它的方向只有一个，在磁体外部由北极指向南极，磁体具有一定的磁力，这个磁力在磁体中的表现是同性相斥，异性相吸
磁体吸引铁磁物资，而铁磁物资又吸引铁磁物资的现象叫磁化。
磁体吸引铁磁物资，一开磁体后铁磁物资具有磁性称为剩磁
二·磁场和磁力线
磁场是磁体周围具有磁力线的空间称为磁场
磁力线是指分布在磁体周围的光洁的曲线方向，由北极指向南极。
磁力线具有三大特点
1·磁场是闭合的曲线，在磁体的外部，磁力线由北极指向南极，在内部由南极指向北极。
2·磁力线因磁场方向只有一个，它们互不相交。
3·磁力线具有穿透铁磁物资的能力，在较近的地方磁力线分布最密，远离磁极，磁力线分布稀一些，也就说磁力线分布与磁场强度有关系。
三·磁通磁感性强度
磁通：
通过垂直于磁场的某一面积的磁力线总数目，称为通过该面积的磁通，用字母φ（读fei）表示。
单位为“韦伯”简称韦，用符号（Wb）表示，较小的单位叫“麦克斯韦”简称麦，用字母“Mx”表示。
1Wb=108Mx
磁感应强度，是指通过单位面积的垂直于某一面积的磁力线数目，称磁感应强度B=Q/S
磁感应强度的单位Wb/㎡，较小的单位是“高斯”用字母Gs表示，Wb/㎡又称“特斯拉”，简称特，用字母“T”表示
1T=104Gs（麦/厘米2）
名称
单位
小单位
换算关系
磁通
韦伯（韦）Wb
麦克斯韦（麦）Mx
1Wb=108Mx
磁感应强度
Wb/㎡或特斯拉（特）
高斯Gs
1T=104Gs
Wb/㎡=104Gs
四·磁导率
为了衡量各种物资导磁性能，我们引入了一个新的物理量称为磁导率，用字母u表示，单位是亨利/米
真空导磁率u0=4π×10-7亨利/米，相对磁导率是各种物质的磁导率与真空导磁率之比，称为相对导磁率Ur=U/U0
相对磁导率是没有单位的，只有各种物质磁导率的比倍
相对磁导率Ur＜1的物质称反磁物质，如铜、银
Ur＞1的物质称顺磁物质，如空气、铝
相对磁导率比1大得多的物质称铁磁物资，如铁钴镍及其合金：
钴Ur=174镍Ur=1120软钢Ur=2180退火铁Ur=7000
硅钢片Ur=7500镍铁合金Ur=60000C型坡莫合金Ur=115000
2——2·电流的磁场
1·通电直导线的磁场
从实验证明，在一张纸上撒下许多铁粉，在纸平面和中心上通过一条导线，未通电时平面上的铁粉是不规则的，一旦通电后铁粉就很规则的围绕通电导线形成若干同心圆，这种现象说明通电导线周围存在磁场。
如图
，这些同心圆即是磁力线，它有方向，用右手螺旋定则也就是安培定则来确定磁力线方向，伸开右手，让大拇指垂直且指向电流方向，其余弯曲四指就是磁力线方向，或叫磁场方向，图中表明由于电流方向向下，所以磁力线是顺时针方向，如果电流方向改变，磁力线方向也跟着改变。
这个图中表示是电流是流出的，它的磁力线方向是反时针的。
这个图中表示电流是流入的，它的磁力线方向是顺时针的。
二·通电螺旋管的磁场
图中的四指指向的方向为电流方向，大拇指指的就是磁场方法，为北极（N），我们也可以在螺旋管通电后在管的两端移入一个指南针，如果指南针与一端相吸，那么另一端的极性就是被吸的这一段的极性，总之：
凡通电直导线或螺旋管周围存在磁场，这说明电流与磁场有不可分割的关系。
电流产生磁场的现象叫做电流的磁效应
三·磁场对载流导线的作用
将一根载流直导线放置在蹄形磁铁中，导线由于是载流的，并不断改变方向，那么导线就会在磁场中滑进滑出，做水平往复运动，电流越大，往复摆动越大。
确定导线的运动方向是用左手定则来判定的，摊开左手，让大拇指和其余四指垂直，此时手心面向北极，让磁力线穿过手心，四指指电流方向，大拇指指向导体运行方向。
如图：
载流直导线在磁场中产生的力称电磁作用力，简称电磁力，用字母“F”表示
F=BILB—磁感应强度，I—电流，L—导线在磁场中的长度
电磁力与磁感应强度与通过的电流及导线在磁场中的有效长度成正比。
四·磁场对通电线圈的作用
由于磁场对载流直导线有作用力，这个作用力分别在线圈的两个有效边上ad边的作用力，根据左手定则判定是向上的叫F1，同理bc边的电磁力是向下的，叫F2，F1=F2，且方向相反，构成了一对电磁力偶，圈该线圈围绕中心轴转起来当线圈旋转180°以后，由于碳刷改变了线圈的电流方向根据左手定则判定ad边的作用力向下，bc变的力向上，这个方向为顺时针方向，要想改变旋转方向，必须改变电流方向（当然也可以改变线圈的缠绕方向，这个旋转就是电动机转动的基本原理）
2——3·电磁感应
电和磁是可以相互转化的，在一定的条件下，电流可以形成磁场，同样磁场可以转化成电流的现象叫电磁感应现象。
一·电磁感应现象
将导条的两端连接在检流计上，将导条在磁场中移动，图中是向右移动，移动时切割磁力线在导条上产生感生电动势，既感生电流，此时感生电流由检流计指针右偏反应出来，如果检流计指针左偏，那么导条就应该改变向左移动，导条不断左右移动，检流计不断偏转，摆动越快电流越大，摆动幅度越大，指针偏转越大。
条形磁铁在闭合线圈中运动，插入或抽出条形磁铁都是是线圈总磁通发生变化而产生感生电动势及电流，插入时检流计指针向右偏摆，拔出时检流计指针向左偏摆，插入与拔出的速度越快，感生电动势越强，感生电流越大。
回路中磁通量的变化是产生感生电动势的根本原因，既动磁生电，电生磁，磁通变化越大，感生电动势越大。
因磁通的变化产生感生电动势的现象称为电磁感应现象
二·法拉第定律
产生感生电动势的大小，取决于条形磁铁在线圈中运动的快慢，速度越快感生电动势越大，相反就小，也即是磁通变化的大小，磁通变化的大小用磁通变化率来表示。
在运动过程中，往往使用时间来判定的，比如在t1时，有一个磁通φ1，过一会儿t2时对应的磁通φ2。
磁通变化量△φ=φ2—φ1变化时间△t=t2—t1
所以单位时间中磁通变化量称磁通变化率△φ/△t=（φ2—φ1）÷（t2—t1）
单匝线圈的感生电动势E（e）=|△φ÷△t|多匝线圈的感生电动势e=N|△φ÷△t|
当穿过线圈的磁通发生变化时，线圈两端的感生电动势只与磁通变化率成正比，这就叫法拉第定律
三·楞次定律
在图一中，条形磁铁北极在下的插入使原磁通增加，那么该线圈变化产生的新磁通，根据楞次定律要反抗原磁通的增加，新磁通的方向向上，由新磁通的方向和安培定则（右手螺旋管定则），确定感生电流的方向，就是由检流计正端输入，负端输出。
在图二中，条形磁铁北极在下的拔出，使原磁通减小，那么该线圈变化中产生的新磁通的方向向下，根据楞次定律要反抗原磁通的减小，新磁通由安培定则（右手螺旋管定则
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