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1、电工基础知识入门第一章直流电路、512电路、11一、电路的组成和作用11二、电路图11三、电路的三种状态1214电阻的串联、并联电路、14一、电阻的串联电路14二、电阻的并联电路1611磁的基本知识、22一、碳现象22二、磁场、磁感应线22三、磁通、磁感应强度23四、磁导率2423电磁感应、27一、电磁感应现象27二、法拉第定律29三、楞次定律29四、电磁感应定律3121正弦交流电的产生、35一、正弦交流电的特点种35二、正弦交流电的产生3533正弦交流电的表示法、40一、三角函数式法41一、纯电阻电路42二、纯电感电路42三、纯电容电路4436常用电气照明电路、50一、白炽灯照明电路50二、
2、节能灯照明电路51三、日光灯照明电路51习题52第四章变压器与三相异步电动机、5442三相异步电动机的用途和结构、60一、电动机概述60二、三相笼式异步电动机的基本结构6143三相异步电动机的使用、65一、启动65二、反转66三、制动66四、三相笼式异步电动机的铭牌数据67五、三相异步电动机使用要点6841常用低压电器、72一、开关72二、接触器75三、热继电器76四、熔断器7651型车床控制线路、83习题84第六章安全用电、8562安全用电措施、87一、常用安全用电措施87二、电气设备的保护接地和保护接零88三、安全用电不准8961电学的基本物理量一、电量自然界中的一切物质都是由分子组成的，
3、分子又是由原子组成的，而原子是由带正电荷的原子核和一定数量带负电荷的电子组成的。在通常情况下，原子核所带的正电荷数等于核外电子所带的负电荷数，原子对外不显电性。但是，用一些办法，可使某种物体上的电子转移到另外一种物体上。失去电子的物体带正电荷，得到电子的物体带负电荷。物体失去或得到的电子数量越多，则物体所带的正、负电荷的数量也越多。物体所带电荷数量的多少用电量来表示。电量是一个物理量，它的单位是库仑，用字母C表示。IC的电量相当于物体失去或得到6、25X1018个电子所带的电量。二、电流电荷的定向移动形成电流。电流有大小，有方向。1、电流的方向1、人们规定正电荷定向移动的方向为电流的方向。金属
4、导体中，电流是电子在导体内电场的作用下定向移动的结果，电子流的方向是负电荷的移动方向，与正电荷的移动方向相反，所以金属导体中电流的方向与电子流的方向相反，如图12a水流的形成来理解这个问题。从图12b中的开关S闭合后，电路里就有电流。这是因为电源的正极电位高，负极电位低。两个极间电位差（电压）使正电荷从正极出发，经过负载R移向负极形成电流。所以，电压是自由电荷发生定向移动形成电流的原因。在电路中电场力把单位正电荷由高电位a点移向低电位b点所做的功称为两点间的电压，用abU表示。所以电压是a与b两点间的电位差，它是衡量电场力做功本领大小的物理量。电压用字母U表示，单位为伏特，电场力将1库仑电荷从
5、a点移到b点所做的功为1焦耳，则ab间的电压值就是1伏特，简称伏,用字母V表示。常用的电压单位还有千伏(kV),毫伏(mV)等。它们之间的关系为：1kV=V301V=mV电压与电流相似，不但有大小，而且有方向。对于负载来说，电流流人端为正端，电流流出端为负端。电压的方向是由正端指向负端，也就是说负载中电压实际方向与电流方向一致。在电路图中，用带箭头的细实线表示电压的方向。四、电动势、电源在图12b中，电源与水泵的作用相似，它把正电荷由电源的负极移到正极，以维持正、负极间的电位差，即电路中有一定的电压使正电荷在电路中持续不断地流动。电源是利用非电力把正电荷由负极移到正极的，它在电路中将其他形式能
6、转换成电能。电动势就是衡量电源能量转换本领的物理量，用字母E表示，它的单位也是伏特，简称伏，用字母V表示。电源的电动势只存在于电源内部。人们规定电动势的方向在电源内部由负极指向正极。在电路中也用带箭头的细实线表示电动势的方向，如图IlooC从表中可知，铜和铝的电阻率较小，是应用极为广泛的导电材料。以前，由于我国铝的矿藏量丰富，价格低廉，常用铝线作输电线。由于铜线有更好的电气特性，如强度高、电阻率小，现在铜制线材被更广泛应用。电动机、变压器的绕组一般都用铜材。表13）中，电压单位为伏，电流单位为安，电阻单位为欧，时间单位为秒，则电功单位就是焦耳，简称焦，用字母J表不O电流在单位时间内通过用电器所
7、做的功称为电功率，用字母P表示。其数学表达式为：WPt将公式（14后得到：22URPI若在公式（15中可以得出如下结论：1、当用电器的电阻一定时，电功率与电流平方或电压平方成正比。若通过用电器的电流是原来电流的2倍，则电功率就是原功率的4倍；若加在用电器两端电压是原电压的2倍，则电功率就是原功率的4倍。2、当流过用电器的电流一定时，电功率与电阻值成正比。对于串联电阻电路，流经各个电阻的电流是相同的，则串联电阻的总功率与各个电阻的电阻值的和成正比。3、当加在用电器两端的电压一定时，电功率与电阻值成反比。对于并联电阻电路，各个电阻两端电压相等，则各个电阻的电功率与各电阻的阻值成反比。在实际工作中，
8、电功的单位常用千瓦小时（kwh）,也叫“度”。1千瓦小时是1度，它表示功率为1千瓦的用电器1小时所消耗的电能，即：lkWh=lkWlh=3、6J610例题1一台42英寸（1英寸二2、54厘米）等离子电视机的功率约为300W,平均每天开机3小时，若每度电费为人民币0、48元，问一年（以365天计算）要交纳多少电费？解：电视机的功率P=300W=0、3kW电视机一年开机的时间t=3365=1095h电视机一年消耗的电能W=Pt=0、31095=328、5kWh一年的电费为328、5X0、48=157、68元想一想：现在的电气在不工作时经常是通电的，（待机状杰），此时的功耗很低，一般不超过10W（计
9、算时可以估算为5W）,假定家中有空调、电视机、DVD播放器、家庭影院功放、计算机主机、计算机显示器，如果这些电气长期处在待机状杰，它们一年要消耗多少电费?有没有其他问题？七、电流的热效应电流通过导体使导体发热的现象叫做电流的热效应。电流的热效应是电流通过导体时电能转换成热能的效应。电流通过导体产生的热量，用焦耳一楞次定律表示如下：2QIRt式中热量，单位焦耳（J）；Q通过导体的电流，单位安培（八）；I导体电阻，一单位欧姆（）；R导体通过电流的时间，单位秒（三）t焦耳一楞次定律的物理意义是：电流通过导体所产生的热量，与电流强度的平方、导体的电阻及通电时间成正比。在生产和生活中，应用电流热效应制作
10、各种电气。如白炽灯、电烙铁、电烤箱、熔断器等在工厂中最为常见；电吹风、电褥子等常用于家庭中。但是电流的热效应也有其不利的一面，如电流的热效应能使电路中不需要发热的地方（如导线）发热，导致绝缘材料老化，甚至烧毁设备，导致火灾，是一种不容忽视的潜在祸因。例题2已知当一台电烤箱的电阻丝流过5A电流时，每分钟可放出1、2J的热量，610求这台电烤箱的电功率及电阻丝工作时的电阻值。解：根据公式（12电路一、电路的组成和作用电流所流过的路径称为电路。它是由电源、负载、开关和连接导线等4个基本部分组成的，如图13所示的实物连接图，虽然直观，但很麻烦。所以很少画实物图，而是画电路图。所谓电路图就是用国家统一规
11、定的符号，来表示电路连接情况的图。表14是图12几种常用的电工符号名称符号名称符号电池电流表导线电压表开关熔断器电阻电容照明灯接地三、电路的三种状态电路有三种状态：即通路、开路、短路。通路是指电路处处接通。通路也称为闭合电路，简称闭路。只有在通路的情况下，电路才有正常的工作电流开路是电路中某处断开，没有形成通路的电路。开路也称为断路，此时电路中没有电流；短路是指电源或负载两端被导线连接在一起，分别称为电源短路或负载短路。电源短路时电源提供的电流要比通路时提供的电流大很多倍，通常是有害的，也是非常危险的，所以一般不允许电源短路。15所示。实验证明，二段电阻电路欧姆定律的内容是，流过导体的电流强度
12、与这段导体两端的电压成正比；与这般导体的电阻成反比。其数学表达式为：UIR式中导体中的电流，（八）；I导体两端的电压，（V）；U导体的电阻，（）。R在公式（17）又可写成另外两种形式：1、已知电流、电阻，求电压：UIR2、已知电压、电流，求电阻：I例题3一台直流电动机励磁绕组在220V电压作用下，通过绕组的电流为0、427A,求绕组的电阻。解：已知电压U=220V,电流1=0、427A,由公式U6所示，电路包括电源内部电路和电源外部电路，电源内部电路简称内电路，电源外部电路简称外电路。在全电路中，电源电动势E、电源内电阻r、外电路电阻R和电路电流I之商的关系为：IRr式中电路中的电流，（八）；
13、I电源电动势，（V）;E外电路电阻，（）；R内电路电阻，（）0r公式（IlO）变换后得到：EIRrUI式中外电路电压；U内电路电压。Ir外电路电压是指电路接通时电源两端的电压，又叫做路端电压，简称端电压。这样，公式（IID可以得出端电压为：UEIr由公式可知，随着电流的增大，外电路电压也随之减小。电源内阻越大，外电路电压减小得越多。在直流负载时需要恒定电压供电，所以总是希望电源内阻越小越好。2、当全电路处于断路状态时，相当于外电路电阻值趋于无穷大，此时电路电流为零，开路内电路电阻电压为零，外电路电压等于电源电动势。3、当全电路处于短路状态时，外电路电阻值趋近于零，此时电路电流叫短路电流。由于电
14、源内阻很小，所以短路电流很大。短路时外电路电压为零，内电路电阻电压等于电源电动势。全电路处于三种状态时，电路中电压与电流的关系见表13电路中电压与电流的关系电路状态负载电阻电路电流外电路电压通路二常数REIRrUEIr开路O短路OIrO通常电源电动势和内阻在短时间内基本不变，且电源内阻又非常小，所以可近似认为电源的端电压等于电源电动势。今后不特别指出电源内阻时，就表示其阻值很小忽略不计。但对于电池来说，其内阻随电池使用时间延长而增大。如果电池内阻增大到一定值时，电池的电动势就不能使负载正常工作了。如旧电池开路时两端的电压并不低，但装在收音机里，却不能使收音机发声，这是由于电池内阻增大所致。例题
15、4如图1-6所示的电路。电源电动势=24V,电源内阻=-4,负载电阻Er=20o求电路中的电流，电源的端电压，负载电压和电源内阻电压。R解：根据公式(18),电路中的负载电压：10IR根据公式(1一8),电路中电源内阻的电压：14VrUl17a所示是电阻的串联电路。图17a的等效电路。电阻的串联电路有以下特点：1、串联电路中流过各个电阻的电流都相等，即：123IInl2、串联电路两端的总电压等于各个电阻两端的电压之和，即:-12U3、串联电路的总电阻（即等效电阻）等于各串联的电阻之和，即：-12RnR根据欧姆定律得出，,，可以得出：1UI2IUI-12或者IUR2此公式表明，在串联电路中，龟阻
16、的限值越大，这个电阻所分配到的电压越大；反之，电压越小，即电阻上的电压分配与电阻的阻值成正比。这个理论是电阻串联电路中最重要的结论，用途极其广泛。比如，用串联电阻的办法来扩大电压表的量程：在如图114）式中12R122UR这两个公式可以直接计算出每个电阻从总电压中分得的电压值，习惯上就把这两个式子叫做分压公式。电阻串联的应用极为广泛。例如：（1）用几个电阻串联来获得阻值较大的电阻。（2）用串联电阻组成分压器，使用同一电源获得几种不同的电压。如图19a所示是电阻的并联电路，图19a的等效电路。电阻的并联电路有如下特点：1、并联电路中各个支路两端的电压相等，即：12Un2、并联电路中总的电流等于各
17、支路中的电流之和，即：12I11I3、并联电路的总电阻（即等效电阻）的倒数等于各并联电阻的倒数之和，即:-12RnR若是两个电阻并联，根据公式116）及欧姆定律可以得出：InnIRI公式（15电工测量基本知识自然界中的物理量，都可以使用特定的工具来进行测量。测量各种电量的仪器仪表，统称为电工测量仪表。电工测量仪表种类繁多，最常见的是测量基本电量的仪表。电工仪表依据测量方法、仪表结构、仪表用途来分，有很多种。概括来说，电工仪表用来测量电路中的电流、电压、电功率、电功、功率因数、电量的频率电阻、绝缘状况等物理量。由此就有用各种被测物理量冠名的仪表，如电流表、电压表等。其中一些电量要在后续课程中介绍
18、。本书简单介绍电工应用中最常用的仪表万用表。万用表是一种便携式仪表。由于其能够测量交流、直流电压或电流参数：以及电路中的电阻等；被称为万用表。根据万用表内部结构、工作原理的不同，可以把万用表分为：机械指针式万用表（简称机械表）笼和电子数显式万用表（简称电子表）两类。本节重点介绍机械表。一、万用表的外形及基本组成如图10所示，是机械指针式万用表的外形。操作万用表的主要部分有三个：挡位拨盘、表笔、读数表头。万用表除了这几部分外，最主要的是表内电路和表头机电基本体模块部分。万用表的表壳部分承担着各部分的保护与承载的责任。由于万用表是一种移动测量仪表，容易受到磕碰摔砸的损害，所以应注意防护：1、挡位拨
19、盘如图Ill所示，又分为10V,50V,250V,500V,1000V五个子挡位。直流电压挡：测量直流电压，如图Ill所示，又分为1mA,10mA,100mA,1000mA四个子挡位。电阻挡：用于测量电器阻值，如图112所示为万用表表头。机械表头有若干条刻度线：刻度线1是电阻值读取线，指针指向最右端，指示值为0；指针指向最左端，指示值为。注意被测电阻的实际阻值是指示值与所选挡位的倍率的乘积。比如，在Rlk挡，当从刻度线上读取35时，如图11磁的基本知识一、磁现象早在2000多年前，我们的祖先就发现了磁铁矿石具有吸引铁的性质。人们把物体能够吸引铁、钻、镇及其合金的性质称为磁性，把具有磁性的物体叫
20、做磁体。磁体上磁性最强的位置称为磁极，磁体有两个磁极：即南极和北极，通常用字母S表示南极（常涂红色），用字母N表示北极（常涂绿色或白色）。条形、蹄形、针形磁铁的磁极位于它们的两端。值得注意的是任何一个磁体的磁极总是成对出现的。若把一个条形磁铁分割成若干段，则每段都会同时出现南极、北极。这叫做磁极的不可分割性。磁极与磁极之间存在的相互作用力称为磁力：？其作用规律是同性磁极相斥，异性磁极相吸。一根没有磁性的铁棒，在其他磁铁的作用下获得磁性的过程叫磁化。如果把磁铁拿走，铁棒仍有的磁性则称为剩磁。二、磁场、磁感应线磁体周围存在磁力作用的空间称为磁场。我们经常看见两个互不接触的磁体之间具有相互作用力，它
21、们是通过磁场这一特殊物质进行传递的。磁场之所以是一种特殊物质，是因为它不是由分子和原子等粒子组成的。虽然磁场是一种看不见、摸不着的特殊物质，但通过实验可以证明它的存在。例如，在一块玻璃板上均匀地撒些铁粉，在玻璃板下面放置一个条形磁铁。铁粉在磁场的作用下排列成规则线条，如图22所不。2、磁感应线互不相交这是因为磁场中任何一点磁场方向只有一个。3、磁感应线的疏密程度与磁场强弱有关。磁感应线稠密表示磁场强，-磁感应线稀疏表示磁场弱。三、磁通、磁感应强度为了描述磁场在上定面积上的分布情况而引入了磁通这一物理量。在磁场中，把通过与磁场方向垂直的某一面积的磁感应线的总数目，叫做通过该面积的磁通，用字母表示
22、。磁通的单位是韦伯“简称韦，用Wb表示。磁感应强度是用来表示磁场中各点磁场强弱和方向的物理量，用字母B表示。垂直通过单位面积的磁感应线的数目叫做该点的磁感应强度。它既有大小，又有方向。在磁场中某点磁感应强度的方向，就是位于该点磁针北极所指的方向，它的大小在均匀磁场中可表示为：BS式中1)说明磁感应强度的大小等于单位面积的磁通。如果通过单位面积的磁通越多，则磁感应线越密，磁场也越强，反之磁场越弱。磁感应强度的单位是韦/米，称为特斯拉，简称特，用字母T表示。2四、磁导率实验证明，铁、钻、锲及其合金对磁场影响强烈，具有明显的导磁作用。但是自然界绝大多数物质对磁场影响甚微，导磁作用很差。为了衡量各种物质导磁的性能，引入磁导率这一物理量，用字母表示。磁导率的单位为亨利/米(H/m)。不同物质有不同的磁导率。
