电工基础讲义文档格式.docx
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（2）电压表必须并联在被测电路的两端。
（3）直流电压表表壳接线柱上标明的“＋”“－”记号，应和被测两点的电位相一致，即“＋”端接高电位，“－”端接低电位，不能接错，否则指针要反转，并会损坏电压表。
（4）合理选择电压表的量程，方法和电流表相同。
3.电功率
（1）电能及其转换
电源发出的电能大小：
实际工程计算中，电能的单位常常用千瓦·
小时（KW·
h）来表示，
1千瓦·
小时俗称1度电。
（2）电功率P
单位时间内，电路中产生或消耗的电能叫做电功率，简称功率。
电功率的基本单位：
瓦特（W）。
常用的单位：
千瓦（KW），毫瓦（mW），微瓦（μW）。
1W＝103mW＝106μW＝10-3KW
在实际运算中，若P>
0，则该元件为负载，P为实际消耗的功率；
若P<
0，则该元件为电源，P是电源发出的功率。
1－2 电阻
一、电阻与电阻率
电阻——导体在通过电流时对电流起的阻碍作用。
电阻常用R表示，单位为欧姆（Ω）。
1MΩ=103kΩ1kΩ=103Ω
电阻计算公式：
电阻率——计算公式中的比例常数ρ，单位为欧姆米，简称欧米（Ω·
ｍ）。
电阻率的大小反映了物体的导电能力。
电阻器的主要指标
标称阻值——电阻器的标准电阻值。
允许偏差——电阻真实值与标称值之间允许的误差值。
额定功率——也称标称功率，指在一定条件下，电阻器长期连续工作所允许消耗的最大功率。
1－3欧姆定律
部分电路欧姆定律
部分电路——只含有负载而不包含电源的一段电路。
部分电路欧姆定律——导体中的电流与导体两端的电压成正比，与导体的电阻成反比。
二、全电路欧姆定律
全电路——含有电源的闭合电路，包括用电器和导线等。
内电路——电源内部的电路。
内电阻——电源内部的电阻，简称内阻。
外电路——电源外部的电路。
外电阻——外电路中的电阻。
全电路欧姆定律——闭合电路中的电流与电源的电动势成正比，与电路的总电阻（内电路电阻与外电路电阻之和）成反比。
1－4电功与电功率
一、电功
电功——电流所做的功，简称电功（即电能），用字母W表示。
1kW·
h=3.6×
106J
二、电功率
电功率——电流在单位时间内所做的功，用字母P表示，单位为瓦特（W）。
纯电阻电路中
一、负载的额定值
额定电流、额定电压和额定功率——电气设备安全工作时所允许的最大电流、最大电压和最大功率。
额定工作状态——电气设备在额定功率下的工作状态，也叫满载。
轻载——低于额定功率的工作状态。
过载——高于额定功率的工作状态，也叫超载。
二、负载获得最大功率的条件
负载电阻与电源的内阻相等，即R=r。
负载与电源匹配——负载电阻与电源内阻相等。
1－5电阻的串联和并联
一、电阻的串联
串联电路——把多个元件逐个顺次连接起来所组成的电路。
串联电路的特点：
（1）电路中流过每个电阻的电流都相等。
（2）电路两端的总电压等于各电阻两端的分电压之和，即
U=U1＋U2＋……＋Un
（3）电路的等效电阻（即总电阻）等于各串联电阻之和，即
R=R1＋R2＋……＋Rn
（4）电路中各个电阻两端的电压与它的阻
二、电阻串联电路的应用
应用：
三、电阻的并联
并联电路——把多个元件并列地连接起来，由同一电压供电。
并联电路的特点：
（1）电路中各电阻两端的电压相等，且等于电路两端的电压。
（2）电路的总电流等于流过各电阻的电流之和，即
（3）电路的等效电阻（即总电阻）的倒数等于各并联电阻的倒数之和，即
（4）电路中通过各支路的电流与支路的阻值成反比，即
（1）每个负载都是一个可独立控制的回路，任一负载的正常启动或关断都不影响其他负载的使用。
（2）获得较小阻值的电阻。
（3）扩大电流表的量程。
1－6基尔霍夫定律
复杂电路——不能用电阻串、并联化简求解的电路。
基尔霍夫第一定律
二、基尔霍夫第二定律
基尔霍夫第二定律又称回路电压定律。
它指出：
在任一闭合回路中，各段电路电压降的代数和恒等于零。
∑U=0
常用电子元件知识
1、电阻的封装形式
1电阻器概述
电阻器在所有的电子设备中是必不可少的，在电路中常用来进行电压、电流的控制和传送。
电阻器通常按如下方法进行分类：
按材料分：
主要有碳质电阻、碳膜电阻、金属膜电阻、线绕电阻等。
按结构分：
主要分为固定电阻和可变电阻。
按用途分：
有精密电阻、高频电阻、高压电阻、大功率电阻、热敏电阻等。
2、电阻的电器符号
3、电阻的参数：
电阻值：
阻值用来表示电阻器对电流阻碍作用的大小，用欧姆表示。
除基本单位外，还有千欧和兆欧。
它们之间是1000倍在关系
功率：
功率用来表示电阻器所能承受的最大电流，用瓦特表示，有1/16W，1/8W，1/4W，1/2W，1W，2W等多种。
见下图所示
4、电阻值标注
1）直标法：
是指在电阻表面直接标记电阻值。
如1.2Ω、2.7k、10kΩ±
5%等。
2）色环标注法
用颜色环代表电阻的阻值和误差。
不同颜色代表不同的标称值和偏差.有四色环电阻和五色环电阻.见下图所示:
四色环电阻的读数规律：
DDM±
T（数字-数字-10的指数-误差）
四色环电阻的阻值为：
22×
100±
5%=22Ω±
5%
例：
电阻四色环：
黄紫棕金47101±
5%470Ω±
五色环电阻的读数规律：
DDDMT（数字-数字-数字-10的指数-误差）
五色环电阻的阻值为：
256×
1%=256Ω±
1%
电阻五色环为紫绿黑银棕750X102±
1%7.5Ω±
电阻五色环为红紫绿红棕275X102±
1%27.5KΩ±
电阻五色环为红绿兰黑棕256X102±
1%25.6KΩ±
磁场与电磁感应
一、磁体及其性质磁性——某些物体能够吸引铁、镍、钴等物质的性质。
磁体——具有磁性的物体。
磁极——磁体两端磁性最强的部分。
指北的磁极称北极（N），指南的磁极称南极（S）。
同名磁极相互排斥，异名磁极相互吸引。
二、磁场与磁感线
1．磁场
磁场——在磁体周围的空间中存在的一种特殊物质。
磁极之间的作用力就是通过磁场进行传递的。
2．磁感线
磁感线——磁场中画出的一些有方向的曲线，在这些曲线上，每一点的切线方向就是该点的磁场方向，也就是放在该点的磁针N极所指的方向。
磁感线的方向：
在磁体外部由N极指向S极，在磁体内部由S极指向N极。
均匀磁场——在磁场的某一区域里，磁感线是一些方向相同分布均匀的平行直线。
三、电流的磁场电流的磁效应——电流产生磁场的现象。
1．直线电流产生的磁场
右手握住导线，让伸直的大拇指所指的方向跟电流的方向一致，则弯曲的四指所指的方向就是磁感线的环绕方向。
2．环形电流产生的磁场
右手握住通电螺线管，让弯曲的四指所指方向跟电流的方向一致，则大拇指所指的方向就是螺线管内部磁感线的方向，也就是通电螺线管的磁场北极的方向。
2－2磁场的主要物理量
磁感应强度
磁感应强度——在磁场中，垂直于磁场方向的通电导线，所受电磁力F与电流I和导线长度l的乘积Il的比值，用B表示，单位为特斯拉，简称特（T）。
二、磁通
磁通——设在磁感应强度为B的均匀磁场中，有一个与磁场方向垂直的平面，面积为S，我们把B与S的乘积定义为穿过这个面积的磁通量，简称磁通，用Φ表示。
Φ=BS磁通的单位是韦伯（Wb），简称韦。
这表示磁感应强度等于穿过单位面积的磁通，所以磁感应强度又称磁通密度，并且用Wb/m2作单位。
2－3磁场对电流的作用
电磁力——通电导体在磁场中受到的力，也称安培力。
一、磁场对通电直导体的作用
1．方向的判别——左手定则
平伸左手，使大拇指与其余四个手指垂直，并且都跟手掌在同一个平面内，让磁感线垂直穿入掌心，并使四指指向电流的方向，则大拇指所指的方向就是通电导体所受电磁力的方向。
2．大小的计算
α=90°
时，电磁力最大。
α=0°
时，电磁力最小。
当电流方向与磁场方向斜交时，电磁力介于最大值和最小值之间。
通电平行直导线之间的作用
通入同方向电流的平行导线相互吸引
通入反方向电流的平行导线相互排斥
三、磁场对通电线圈的作用
直流电动机原理
2－4电磁感应
一、电磁感应现象
将一条形磁铁放置在线圈中，当条形磁铁静止时，检流计的指针不偏转，但将条形磁铁迅速地插入或拔出时，检流计的指针都会发生偏转，说明线圈中有电流。
利用磁场产生电流的现象称为电磁感应现象，产生的电流称为感应电流。
条形磁铁插入和拔出线圈时产生感应电流，产生感应电流的电动势称为感应电动势。
二、楞次定律
楞次定律指出了磁通的变化与感应电动势在方向上的关系，即：
感应电流产生的磁通总是阻碍原磁通的变化。
三、法拉第电磁感应定律
线圈中感应电动势的大小与线圈中磁通的变化率成正比。
单匝线圈产生的感应电动势的大小：
N匝线圈产生感应电动势的大小：
四、直导线切割磁感线产生感应电动势
1．感应电动势的方向
右手定则——平伸右手，大拇指与其余四指垂直，让磁感线穿入掌心，大拇指指向导体运动方向，则其余四指所指的方向就是感应电动势的方向。
2．感应电动势的大小
2－5自感
一、自感现象
合上开关，HL2比HL1亮得慢断开开关，灯泡闪亮一下才熄灭
当线圈中的电流发生变化时，就会产生感应电动势，这个电动势总是阻碍线圈中原来电流的变化。
自感——这种由于流过线圈本身的电流发生变化而引起的电磁感应现象称为自感现象，简称自感。
自感电动势——自感现象中产生的感应电动势，用eL表示，自感电流用iL表示。
二、自感系数
自感磁通——自感电流产生的磁通。
自感系数（简称电感）——衡量不同线圈产生自感磁通的能力，用L表示，单位为亨利（H）。
三、
自感电动势
自感现象是电磁感应现象的一种特殊情况，遵从法拉第
电磁感应定律。
四、线圈L所储存能量
线圈的电感反映了它所储存磁场能量的能力。
2－6互感
一、互感现象和互感电动势
在开关SA闭合或断开瞬间以及改变RP的阻值，检流计的指针都会发生偏转。
这是因为，当线圈A中的电流发生变化时，通过线圈的磁通也发生变化，该磁通的变化必然又影响线圈B，使线圈B中产生感应电动势和感应电流。
互感——由一个线圈中的电流发生变化而在另一线圈中产生电磁感应的现象。
互感电动势——由互感产生的感应电动势，用eM表示。
线圈B中互感电动势的大小不仅与线圈A中电流变化率的大小有关，而且还与两个线圈的结构以及它们之间的相对位置有关。
当两个线圈相互垂直时，互感电动势最小。
当两个线圈互相平行，且第一个线圈的磁通变化全部影响到第二个线圈，这时也称全耦合，互感电动势最大。
二、互感线圈的同名端
SA闭合瞬间，A线圈有电流I从1端流进，根据楞次定律，在A线圈两端产生自感电动势，极性为左正右负。
利用同名端可确定B线圈的4端和C线圈的5端皆为自感电动势的正端。
电容器
电容器是由两个金属电极，中间夹一层电介质构成的电子元件。
简单地讲，电容器是储存电荷的容器。
电容器能储存电荷，在这一点上与电阻器不同，理论上讲电容器对电能无损耗，而电阻器则是通过自身消耗电能来分配电能。
电容器电路符号
最常用的一般电容器电路符号，这种电容器的两根引脚没有正负之分，在电子电路中这种电容器的容量较小，一般为小于1μF。
我国目前国标规定的有极性电容器的电路符号。
在电子电路中，容量大于（等于）1μF的电容器采用电解电容，由于这种电容器制造上的缘故，电容器的两根引脚有正负之分，图中用+号表示正极性引脚。
在使用中，这种电容器要求正极引脚接电路中的高电位，负极接低电位。
电容器的结构
当通过外电路给电容器充电后，假设使电容器上极板带正电荷，在下面极板上也有等量的负电荷。
在去掉外电路后，理论上讲电容器将永久性储存这些电荷，所以讲电容器相当于一个能装电荷的容器。
电容器的容量单位
电容量的单位是法拉（F）,简称法。
通常法的单位太大，常用它的百万分之一作单位，称为微法（μF），更小的单位是皮法（pF）,它们之间的关系是
IF=106μF1μF=106pF
电容器的分类
电容器按所用电介质可分为以下几类：
固体有机介质电容器——如纸介电容器、有机薄膜介质电容器、纸膜复合介质电容器。
电容量
标注方法
0.1pF
p1
1μF
1μ
0.59pF
P59
5.9μF
5μ9
1pF
1p
33μF
33μ
5.9pF
5p9
590μF
590μ
100pF
100p
1000μF
1m
1000pF
1n
5900μF
5m9
3300pF
3n3
33×
103μF
33m
5900pF
5n9
590×
103μF
590m
59000pF
59n
1F
330000pF
330n
3.3F
3F3
590000pF
590n
5.9F
5F9
固体无机介质电容器——如云母电容器、陶瓷电容器，玻璃电容器、玻璃釉电容器等。
电解电容器——如铝电解电容器、钽、铌电解电容器等。
•气体介质电容器——如空气电容器、充气电容器，真空电容器等
•液体介质电容器——这种电容器目前已应用不多，它的介质采用矿物油或合成液体。
•电容器按照是否可调整还可分类为：
固定电容器、可变电容器、微调电容器
电容器的标注方法
•直标法：
电容器的直标法与电阻器的直标法一样，在电容器外壳上直接标出标称容量和允许偏差，如6800pF±
10%
•色标法：
电容器色标法有多种形式，因种类不同而有所不同。
例如有的是标出三条色带，前两条表示有效值，第三条表示倍乘。
•字母数字混标法：
采用单位字头字母来表示标称容量。
电容器字母数字混标法示例
三位数表示法
三位数表示法：
电容器的三位数表示法是用三个整数来表示标称容量，再用一个字母表示允许偏差，如104k、512M等。
在三位数表示法中，前两位数是表示有效值，第三位数为倍乘，即10的多少次方。
对于非电解电容器，其单位为pF,而对电解电容器而言单位为μF。
容量1800pF 偏差±
5%耐压值2000V
允许偏差字母含义
字母
D
F
G
J
K
M
N
P
S
Z
允许偏差%
±
0.5
1
2
5
10
20
30
+100-20
+50-20
+80-20
电容器三位数表示法举例
标称100的电容容量为10×
100=10pF.
标称223的电容容量为22×
103=22000pF=0.022μF
电解电容100容量为10×
100=10μF
电解电容010容量为01×
100=1×
100=1μF
四位数表示法
电容器的四位数表示法用四位整数来表示标称容量。
当用整数表示时单位为pF；
用小数表示量单位为μF。
2200为2200pF；
0.056为0.056μF
有时用小于四位数表示标称容量，如3为3pF
电感器
根据电学原理，任何通过电流的电路周围都有磁场存在。
当电路内电流发生变化时，电路周围的磁场也随之变化。
按照电磁感应定律，磁场的变化将在导体内引起感应电动势。
电路内电流变化时产生感应电动势的现象，称为自感应。
电感就是用来表示自感应特性的一个量，它表示某一回路通过一定电流时所建立的自感磁通量与该电流的比值。
电感器分类
电感器件通常分为两类：
一类是应用自感作用的电感线圈；
电感线圈是用导线在绝缘骨架上单层或多层绕制而成的一种无线电元件。
电感线圈具有阻碍交流电通过的特性，其呈现的阻碍作用可用感抗来表示表示。
另一类是应用互感作用的变压器
电感器电路符号
表示没有铁芯或磁芯的电感器，也可以用来表示扼流圏
是有铁芯或磁芯的电感器
电感量及允许偏差
电感量是表征线圈的一个重要参数，通常线圈的匝数愈多，电感量愈大。
此外，电感量大小与有无磁芯及磁芯位置和材料有关。
电感量的标称系列为1、1.2、1.5、1.8、2.2、2.7、3、3.3、3.9、4.7、5.6、6.8、8.2。
电感量的常用单位为H（亨）、mH（毫亨）和μH（微亨）。
1H=1×
103mH=1×
106μH
电感器标注方法
直标法
直接将电感量标在电感器外壳上，并同时标允许偏差。
文字符号法
用文字符号表示电感的标称容量及允许偏差，当其单位为μH时用R作为电感的文字符号，其它与电阻器的标相同。
数码表志法
电感的数码标示法与电阻器一样，前面的两位数为有效数，第三位为倍乘，单位为μH。
色标法
电感器的色标法多采用色环标志法，色环电感识别方法与电阻相同。
色环电感中前面两条色环代表有效值，第三条色环代表倍乘。
二极管的分类、型号和参数
1．分类
（1）按材料分：
硅管、锗管
（2）按PN结面积：
点接触型（电流小，高频应用）、面接触型（电流大，用于整流）
（3）按用途：
如图所示。
①整流二极管：
利用单向导电性把交流电变成直流电的二极管
②稳压二极管：
利用反向击穿特性进行稳压的二极管。
③发光二极管：
利用磷化镓把电能转变成光能的二极管。
④光电二极管：
将光信号转变为电信号的二极管。
⑤变容二极管：
利用反向偏压改变PN结电容量的二极管。
2．型号举例如下：
整流二极管——2CZ82B；
稳压二极管——2CW50；
变容二极管——2AC1等等。
第三章正弦交流电路
3－1交流电的基本概念
一、什么是交流电
交流电与直流电的根本区别：
直流电的方向不随时间的变化而变化，交流电的方向则随时间的变化而变化。
二、交流电的产生
交流发电机原理示意图
当线圈在匀强磁场中以角速度ω逆时针匀速转动时，线圈将产生感应电动势。
设磁感应强度为B，磁场中线圈的长度为l，则当线圈旋转至与磁感线的夹角为α时，其单侧线圈所产生的感应电动势为
e′=Blvsinα，即e′=Blvsinωt
整个线圈所产生的感应电动势为
e=2Blvsinωt＝Emsinωt
式中，Em＝2Blv，为感应电动势的最大值。
三、正弦交流电的周期、频率和角频率
周期-T;
频率-f;
角频率
四、正弦交流电的最大值、有效值
最大值——正弦交流电在一个周期所能达到的最大瞬时值，又称峰值、幅值。
最大值用大写字母加下标m表示，如Em、Um、Im。
有效值——使交流电和直流电加在同样阻值的电阻上，如果在相同的时间内产生的热量相等，就把这一直流电的大小叫做相应交流电的有效值。
有效值用大写字母表示，如E、U、I。
有效值=
×
最大值≈0.707×
最大值
五、正弦交流电的相位与相位差
相位——正弦量在任意时刻的电角度，也称相位或相角，用表示，它反映了交流电变化的进程。
式中为正弦量在t=0时的相位，称为初相位，也称初相角或初相。
相位差——两个同频率交流电的相位之差，用符号
表示。
超前e1超前e2
同相e1与e2同相
反相e1与e2反相
正交e1与e2正交
正弦交流电的三要素——最大值、角频率和初相位。
正弦交流电的最大值反映了正弦量的变化范围。
角频率反映了正弦量的变化快慢。
初相位反映了正弦量的起始状态。
3－2正弦交流电的相量图表示法
3－3纯电阻交流电路
纯电阻电路——交流电路中只考虑电阻的作用。
一、电流与电压的相位关系
相量图波形图
二、电流与电压的数量关系
在纯电阻电路中，电流与电压的瞬时值、最大值、有效值都符合欧姆定律。
四、功率
瞬时功率——任一瞬间，电阻中电流瞬时值与同一瞬间的电阻两端电压的瞬时值的乘积，用PR表示。
平均功率——电阻在交流电一个周期内消耗的功率的平均值，又称有功功率，用P表示，单位仍是瓦（W）。
电压、电流用有效值表示时，平均功率P的计算与直流电路相同，即
3－4纯电感交流电路
一、电感对交流电的阻碍作用
感抗——电感对交流电的阻碍作用，用XL表示，单位为欧姆（Ω）。
线圈的自感系数愈大，感抗就愈大。
交流电的频率越高，线圈的感抗也越大。
XL=2πfL=ωL
三、电流与电压的关系
纯电感电路欧姆定律的表达式：
三、功率
●纯电感电路不消耗能量，它是一种储能元件。
●通常用瞬时功率的最大值来反映电感与电源之间转换能量的规模，称为无功功率，用QL表示，单位乏（Var）。
3－5纯电容交流电路
一、电容对交流电的阻碍作用
容抗——电容对交流电的阻碍作用，用XC表示，单位为欧姆（Ω）。
电容器的电容量越大，容抗越小。
交流电的频率越高，电容器的容抗越小
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