新编电气工程师手册(一)Word文档下载推荐.doc

1、如果电流不随时间而变化，即 %& %（ $ 常数，则这种电流称为恒定电流，简称直流，常用大写字母 ! 表示。 即 $ # $ %式中 # 是在时间 % 内通过导体横截面 & 的电荷量。 在国际单位制（）*）中，电流的单位名称是安培，简称安，用符号 + 表示。并规定每秒钟通过导线截面的电量为 ! 库时的电流为 ! 安。电流的单位也可用千安（,+）、毫安（-+）、微安（!+）或纳安（.+）表示，它们之间 的换算关系是：,+ $ !/+-+ $ !/ # 0 + / 新编电气工程师手册$ % & （）电流的方向：实际上，导体中的电流是由负电荷在导体中流动形成的，而我们习惯上规定正电荷运动 的方向或负

2、电荷运动的相反方向作为电流的方向（实际方向）。电流的实际方向是一定的，但在实际电路中，电流的实际方向，往往难以确定。为此，在分析与计算电路 时，常可任意选定某一方向作为电流的正方向或称为参考方向。所选电流的正方向并不一定与电流的实际方 向一致。当电流的实际方向与其正方向一致时，则电流为正值（图 ! % ）*）；反之，电流为负值（图 ! % ）+）。因此， 在正方向选定之后，电流之值才有正负之分，显然，在未标定正方向的情况下，电流的正或负是毫无意义的。 % ） 电流的方向综上所述，导体中的电流不仅具有大小，而且具有方向性。 大小和方向都不随时间而变化的电流为恒定直流，简称直流，如图 !% &*

3、所示。 方向始终不变，大小随时间而变化的电流称为脉动直流电流，如图 !+ 所示。 大小和方向均随时间变化的电流称为交流电流，通常其大小和方向随时间作周期性变化，且平均值为零的交流电，简称交流。 工业上普遍应用的交流电流是按正弦函数规律变化的，称为正弦交 流电流，如图 ! % &, 所示。- 所表示的电流，是非正弦交流电流。） . 电压（电位差）与电位电路中负载与电源接通后就会有电流通 过。电灯发光，是因为电源正负极之间存在电压。电压是电场中两点间 的电位差，是变量电场力做功本领的物理量，是产生电流的能力，如图 !% / 所示，在导体内部，单位正电荷自 * 点移动到 + 点，电场力所作的功 定义

4、为 *、+ 两点间的电压。用 !*+表示。即*+*+ # #式中*+电场力所做的功，单位为焦（0）；#被移动正电荷的电量，单位为库（1）。 电压有时也叫电位差。电位是电场中某点与零电位之间的电位差，其数值与零电位点的选择有关。供电线路中，通常选择大地的电位为零 电位；但在电路中通常以电源的负极作为参考点（零电位）。若!*、!+ 分别表示 * 点、+ 点电位（且 * 点电位高于 + 点电位），若用 电位来表示 *、+ 两点间的电压，则*+ #!* %!+ 在电路中，习惯上将正电荷受电场力方向即电位降方向，定为电压 方向。当正电荷顺电场方向由 * 点移向 + 点，电场力作正功，!*+ 2 $，即

5、*点电位高于 + 点电位，反之相反。 电流的种类电流总是从高电位向低电位流动，就像水从高处流向低处一样，电位差愈大即电压愈高，产生的电流就 愈大。电压通常用 ! 表示，在国际单位制中，电压的基本单位名称是伏特，简称 伏，用字母 &电压的单位也可用千伏（&）、毫伏（&）和微伏（!&）表示，它 们之间的换算关系是：& ） !*&（&* + & + （&+ , 电动势在电路中，电源是维持流过持续的电流，设法不断地向电路补 充能量的装置。电源的正、负极之间存在电位差，这是因为电源产生电源力克服 # $、% 两点间的电压电场力所做功的缘故。不同的电源产生电源力的方向不同。例如：蓄电瓶靠内部的电极与电解液

6、之间的化 学反应产生电源力；发电机靠磁场中电磁感应的作用产生电源力。它们分别依靠化学能和机械能将正电荷 从低电位（负极）移到高电位（正极）。我们用电动势这个物理量衡量电源力对电荷做功的能力。在电源内部，电源力把单位正电荷从电源负极（低电位），移到正极（高电位）所做的功叫做电源的电动 势，用符号 表示，单位为伏（&）。式中#电源力做的功，单位为焦（-）；$被移动电量，单位为库（.）。 ） #$在国际单位制中，电动势和电压的单位名称一样，都采用伏特，简称伏（& 电源电压与电源电动势在概念上不能混淆。电压指两个电极之间的电位差，它表示电能输出做功的能力；电动势是指电源内部建立电位差的本领，它表明电源

7、依靠化学能或机械能产生电压的能力。 / 所示，电源电压 !$%，也就是 $、% 两点间的电压，是单位正电荷从 $ 点（高电位）经导线和负载 移到 % 点（低电位）所失去的电能。电源电动势 是在电源内部电源力克服电场力，将单位正电荷从 % 点（低 电位）移到 $ 点（高电位）所得到的电能。通常习惯上，将正电荷所受电源力的方向定为电动势正方向，因此，电动势的正方向是从电源负极到正 极的方向，即电位升的方向；电压的正方向是正极到负极的方向，即电位降的方向。因此，电动势的正方向与 电压的正方向相反，如图 ! / 所示。在电路中，电动势的符号如图 ! 0 所示。 0$ 为电池的表示符号，图 ! 0% 为

8、直流发电机的表示符 号。电动势和电压的方向如图所示。 / 电源电动势和电源电压 0 电动势的符号（$）电池 （%）直流发电机（二）电路的基本参数电阻、电感和电容是电路的三个基本参数。在电路中，电阻元件发热而消耗能量，是耗能元件；电感元件 要产生磁场而储存磁场能量，是储能元件；电容元件要产生电场而储存电场能量，也是储能元件。下面分别 介绍电路中电阻、电感、电容的三个基本参数。 , 电阻电阻具有阻碍电流流动的本性，表征导体对电流呈现阻碍作用的电路参数叫做电阻，用符号% 表示。电源内部的电阻称为内阻，电源以外导线及负载的电阻称为外电阻。在国际单位制中，电阻的单位 . 名称是欧姆，简称欧，用希腊字母

9、!也可以用千欧（!）、或兆欧（）表示。它们之间的关系是#!$ #%!#（#）在一定的温度下，电阻与导体的尺寸及材料有关。实验证明，金属导体电阻 ! 的大小与导体的长度成正比，与导体的截面积成反比，还与材料的导电能力 有关。导体的长度，单位为米（&）；#导体的截面积，单位为平方米（&）；导体的电阻率，单位为欧米（! $ !#在实际应用时，为了方便，截面 # 的单位常用平方毫米（& ）；电阻率的单位便是欧平方毫米每米（! （ &计算时，应注意单位的换算。电阻 ! 的倒数称为电导，是表征元件导电能力的电路参数，用符号 $ 表示。其国际单位名称是西门子， 简称西，用符号 ） 表示。$ #电阻率的倒数叫

10、电导率，用符号表示，单位是西门子每米（） （ &实际常用西门子米每平方毫米（） （ &）表示。$ $ # $ #不同的材料，有不同的电阻率。表 # * # 列出了常用电工材料在温度 %+ 时的电阻率。表 # * # 常用电工材料的电阻率和电阻温度系数电阻率#%+ 平均电阻温度系数$用途材料名称碳 银（!）#% - % - %#./% , #%+ （# （ + ）* % - %/% - %2.导电材料电阻材料铜 铝低碳钢锰铜 康铜 镍铬铁 铝铬铁 铂% - %#0/% - %12% - #2% - 3% - 33# - %# - % - #%.% - %3% - %3% - %.% - %/%

11、- %#2% - %1% - %214注%表中给出的是近似值。这些数值随着材料纯度和成分的不同而有所变化。表中碳的电阻温度系数前有负号，表示碳的电阻值随着温度的升高而降低。（）温度对电阻的影响。实践证明，金属导体的电阻除了决定于材料的性质和导体的几何尺寸外，还受 温度的影响。对一般金属来说，温度在 % , #%+ 范围内电阻随着温度的增高而增大，而碳和一些纯净的半导 体材料则电阻随着温度的增高而变得愈小。为了计算导体在不同温度下的电阻值，我们把导体温度每升高 * 时，电阻值增大的百分数叫做电阻的温度系数，用符号!表示。在 # $ !# 之间，导体电阻所增加的相对 数值，基本上与温度上升的值成正

12、比。% & ! !（ % （ ） 式中!起始温度 时的导体电阻（%温度增加到 % 时导体电阻（电阻温度系数（! ） ）。有些金属或合金，它们处于接近绝对零度（ （ %*+ ）时，电阻值会突然下降，甚至变为零，这种现象叫做 超导电性。具有这种性质的物体称为超导体。目前，利用低温超导体材料制成的元件，正在广泛应用于电子 计算技术、原子能技术等方面。（+）电阻的种类：电阻分为线性电阻和非线性电阻两种。电阻值 ! 只与导体本身的材料和几何尺寸有 关，而不随电压或电流的变化而变化，电阻值是一个常量。具有这种特性的电阻元件称为线性电阻。它的电 压和电流之间的关系，即伏安特性是一直线，如图 ! （ *, 所示。 随电压或电流的变化而变化的电阻 元件，称非线性电阻。它的伏安特性是一曲线，图 ! （ *- 是二极管的伏安特性。它与直线相差很大，因此，二 极管是一种非线性电阻元件。我们提到的电阻，除了特别说明者外均为线性电阻。 （ * 电阻的伏安特