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1、工地临时用电基础知识第一章 电工基础知识第一节 电路的基本概念1、电路电路就是电流通过的路径。电路是由电源、负载、连接导线和开关组成。图1-1为简单手电筒电路，其中干电池为电源、灯泡为负载，用连接导线将电源、开关、负载连接成电路。在实际用中通常按国家统一规定的图形符号表示电路图。如图1-2所示就是图1-1手电筒电路图。电路通常有三种状态（1）通路：电路中的开关闭合，负载（电路）中有电流通过，这种状态一般称为正常工作状态。（2）开路：也称为断路，是指电路中某处断开或电路中开关打开，负载（电路）中无电流通过。（3）短路：电源两端的导线由于某种事故，而直接相连，使负载中无电流通过。短路时，电源向导线

2、提供的电源比正常时大几十至几百倍，因而不允许短路。2、电流与电流强度在电路中，把电荷的定向运动叫做电流。规定：以正电荷移动的方向作为电流的正方向。在闭合电路中，电流的方向为：电流从电源正极流出，通过导线、开关流入负载后回到电源的负极。电流分成直流和交流电源两大类：直流电流：是指电流的方向不随时间变化的电流，如图1-3所示交流电流：是指电流的大小和方向和方向随时间作周期性变化。如图1-4最常见的是正弦交流电。电流强度：由于电流所产生的效果具有不同的程度，这样就形成电流强度的概念。电流强度也简称为电流，它是用在单位时间内通过导体横截面的电量多少来度量的。I= 式中I-表示电流强度，单位：安培（A）

3、。 Q-表示t时间内，通守导体横截面电荷电量，单位：库仑（C）。 T-表示时间，单位：秒（s）。在国际单位制中，电流强度的单位是安培，（A），简称安。计算微小电流时以毫安（mA）或微安（A）为单位，它们的关系是：1A=103mA 1mA=103A3、电压与电动势（1）电压图1-5A和B表示负载两端，电流的方向由A流向B，负载灯泡发光，说明电流通过灯线时产生热和发光。为了表示电流强度与做功的本领，引入一物理量电压（电位差）UAB：UAB= Q-由A端移动到B端的电荷电量，单位：库仑。W-电场力到电荷所做的功，单位：焦耳。在国际单位制中，电压的单位是伏特（V），简称伏。计算微小电压时则以毫伏（mV

4、）或微伏（A）计算高压时则以千伏（kV）1Kv=103V 1V=103mV 1mV=103A电压的方向、规定为由高电位端指向低电位端，即为电压降低的方向。如图1-6。规定：直流电压用大写字母“U”表示；交流电压用小写字母“”表示。选择电流方向与电压方向一致时，电压为正值。选择电流方向与电压方向相反时，电压为负值。如图1-7。（2）电动势电源为了不断地维持电路中的电源，就必须用外力不断地将其内部的正负电荷分离，并将正电荷送到正极，负电荷送到负极。由于外力的作用，将电源中正负电荷分离所做的功与被分离的电荷电量之比，即为电动势。E= 式中 E-电源电动势，单位：伏特（V）； W外-外力所做的功，单位

5、：焦耳（J）； Q-外力分离电荷电量，单位：库仑（C）。规定：电动势的方向，在电源内部由低电位端指向高电位端，即电位升方向。4、电阻与欧姆定律（1）电阻导体对电流的阻碍作用，叫电阻。符号“R”表示。电阻的单位欧姆（）；高电阻的单位，用千欧（k）或兆欧（M）。1M=103k 1k=103导体电阻是客观存在的，在一定温度下，同一种材料的导体电阻与其长度成正比，与其截面积成反比：即： R= 式中导体电阻系数，值的大小由导体材料决定，单位L-导体的长度，单位：米（m）；S-导体的横截面积单位，毫米2（mm2）。一般金属材料，温度升高导体电阻亦增加。（2）欧姆定律1）部分电路欧姆定律欧姆定律指出：导体中

6、的电流（I）与加在导体两端的电压（U）成正比，与导体两端的电阻（R）成反比。I= 式中 I-通过导体中电流，单位：安； U-导体两端电压，单位：伏； R-导体电阻，单位，欧。欧姆定律公式成立的条件：是电压方向和电流方向一致，如图1-9。例1-1 电阻两端加2V电压，那么通过电阻电流为2A时，则电阻值为1。如果电阻值为1，电阻两端加2V电压，则通过电的电流I= 为2A。例1-2 为测量灯泡电阻值，采用图1-10所示的实际电路。当电压表读数为220V，电流表读数为0.5A，试求灯泡电阻？解R= = =440（）2）全电路欧姆定律含有电源的闭合回路称为全电路：图1-10所示虚线框内r。表示电源内电阻

7、。当开关S闭合时，负载中有电流通过。电动势、电阻、负载电阻和电路中电流之间的关系式为：I= 全电路欧姆定律还可以写成E=I（R+r。）=IR+Ir。式中 U=I?R 电阻两端电压U0=I?r。内电阻两端电压例1-3 如图1-11所示，电源电动势为3V，内阻为0.6，外电路电阻为2.4，求电路的总电流，内电压降和电源的路端电压。解：按I= I总= =1（A）按部分电路欧姆定律，路端电压为UAB：UAB=E-I?r。=3-10.6=2.4V结果完全一致。内电压为：U0=I?r。=10.6=0.6V电源电动势为：E= UAB+U0=2.4+0.6=3V5、电功、电功率与焦耳定律（1）电功电流做功的大

8、小简称电功。电流做了多少功，就有多少电能转变为其他形式的能。电功的大小与电流强度和通电时间有关：A=IUt式中U-负载两端的电压； I-通过负载的电流强度； t-通电时间； A=电功，单位：焦耳（J）。1J=1V1A1s（2）电功率电功率是指某一电路在单位时间（1s）内所做的功。电功率的大小是一个与通电时间无关的量P-表示功率符号，单位瓦特（W）1W=1J/s=V?A电功率大的单位千瓦（Kw），小的单位，毫瓦（mW）。例1-4 日常用白炽灯泡上标明220V，40W，即说明：该灯泡要求在220V电压下工作，此时它的电功率为40W，即1s消耗40J电能，若工作10h，则消耗电能是多少？解 A=Pt

9、 1h=3.6103s =40103.6103=1.44106（J） 1度（电能）=1KW1h A=P?t=401010-3=0.4（度）（3）焦耳定律电流通过导体所产生的热量，跟电流强度的二次方、导体的电阻和通电时间的乘积成正比，这就是焦耳定律。Q=I2Rt式中 I-通过导体的电流，单位：安； R-导体电阻，单位：欧； t-通过时间，单位：秒。对于由白炽灯、电炉等纯电阻电路的组成来说，由于电路两端压U=IR，因此Iut=I2Rt。可见，电流所做的功跟产生的热量是相等的。这时电能全部转换成电能，即W=Q纯电阻电路，电流做功的公式可写成W=I2Rt= 对于由电动机等非纯电阻元件组成的电路，电能除

10、一部分转换成热能外，还有另一部分转换成机械能、化学能等。在这种情况下，电流做的功仍Iut，产生的热量仍是I2Rt。例1-5 加在一内阻r=2的电动热上的电压U为110V，通过电机的电流I为1A，问该电动机消耗的功率有多大，每秒钟有多少电流转变为机械能和热能？解 W=W机+W热 W机=W-W热=（UI-I2R）t =（1101-I22）1=108（J） Q= I2Rt=I221=2（J）第二节 简单直流电路分析1、电阻串联电路把几个电阻的首尾依次用导线连接，组成无分支的电路，使电流依次通过各个电阻的电路形式如图1-12。其特点：（1）流过每个电阻的电流相等：I1=I2=I3（2）电路总电压等于各

11、分电压的代数和：U=U1=U2=U3（3）电路的总电阻等于各分电阻之和。R总=R1=R2=R3例1-6 将两个220V100W灯泡串联后，接在220V的电源上，则通过每个灯泡的电流是多少？每个灯泡实际消耗电功率是多少？解 R= I= R总=R1+R2=968I= =0.227AP1=P2=I2?R1=0.2272484=25（W）两个100W灯泡串联后，实际每个灯泡电功率为25瓦。2、电阻并联电路将电阻两端即首端都连在一起，末端也都连在一起的方式叫电阻的并联如图1-13：特点：（1）并联电路中各电阻两端电压相等。U=U1=U2=U3（2）电路中总电流等于各分电流之和。I=I1+I2+I3（3）

12、并联电路等效电阻的倒数等于各并联支路电阻倒数之和。例1-7 如图1-13所示并联电路，求总电阻、总电流，各分路的端电压和各分路电流。解 根据并联电路的特点（1）可知：U=U1=U2=U3=20V则I1= =20A则I2= =10A则I3= =5A根据并联电路的特点（2）可知I= I1+ I2 + I3 =20+10+5=35A根据特点（3）可知R= （）用等效的概念，将三个电阻并联后看成一个电阻，如图1-14R= （）3、电路的混联电路在一个电路里，即有电阻串联又有电阻并联的电路，称为混联电阻，如图1-15所示，混联电路的分析方法是，先按串联或并联电路的特点将电路简化。如R1与R2串联，R3与

13、R4串联。用串联电路的特点简化图1-16所示电路。电路由两个并联电阻所组成。例1-8 如图1-17所示外电路端电压UAB=60V，R1=10，R2=10，R3=5，R4=2，电流I分别通过ACB和ADB，流回电源负极。设B点电位UB=0，分析ACB支路，R=R1+R3=15（）通过的电流为I1=UAB/R=60/15=4（A）R1的电压为U1=I1R1=410=40（V）R3的电压为U3=I1R3=45=20（V）。即C点的电位为20V。分析 ADB支路，R=R2+R2=12（）通过的电流为I2=UAB/R=60/12=5（A）R2的电压为U2=I2?R2=510=50（V）R4的电压为U4=

14、I2?R4=52=10（V）。即D点的电位为10V。则 UCD=UC-UD=20-10=10（V）如果，R1R2R3的电阻值不变，将UCD=0时，ADB支路中电阻R4的阻值改变为什么？因为UC=20V，要求UC=20V，则R3=R4即，R4=5。通过以上分析，在这种对称的混联电路中，只要将电阻交叉相乘，且所得的积相等（例题图中R1?R4=R2?R3），则CD两点的电流相等，当CD两点接入电流表时，因CD两点没有电位差，电流表通过的电流等于零，也不改变原电路状态。这就是惠斯登电桥电路的工作原理。用它可精确的测定电阻的阻值。第三节 正弦交流电路交流电在日常的生产和生活中，应用极为广泛，因为发电厂发

15、出的电流就是交流电，大多数电气设备，如电动机，电路控制装置、照明器具，也使用交流电。交流电路中的一些物理性质，不完全和直流电路的性质相同，例如，一只白炽灯炮接入直流电路可以正常工作，接入交流电路也可以正常工作，而日光灯接入交流电路转正常工作，接入直流电路就无法工作，甚至会烧毁一些部件。直流电和交流电的根本区别是：直流电的方向不随时间变化，交流电的方向则随着时间的变化而变化。因此它的电路分析和计算就要比直流电路复杂得多，本章就着重讨论交流电路的一些基本特性。一、正弦交流电的产生（一）交流发电机的基本结构交流发电机由一对用来产生磁场的磁极和一个放在磁场中可以绕轴转动的线圈组成，如图1-18所示。为了便于把发电机产生的电 能传送到外电路，在线圈的端头上还装有滑坏和电刷。二、正弦交流电的产生当发电机