第五章電氣消防基礎(chǔ)知識

1、第五章電氣消防基礎(chǔ)知識 第五章電氣消防基礎(chǔ)學(xué)問 第一節(jié) 電工學(xué)基礎(chǔ) 第五章電氣消防基礎(chǔ)學(xué)問 學(xué)問目標(biāo)：電路是電工技術(shù)和電子技術(shù)的主要討論對象。本節(jié)的 主要內(nèi)容包括3個方面：直流電路、溝通電和常用電 工儀表。這些是電工學(xué)的基礎(chǔ)學(xué)問，只有堅固地把握它們，才能更好的學(xué)習(xí)理解后續(xù)各章節(jié)的內(nèi)容。 學(xué)習(xí)目標(biāo)： 1.了解電路的基本組成和各部分的作用。 2.理解電流、電位、電壓、電能、電功率、電動勢、 電阻等基本物理量的含義和串并聯(lián)電路的基本模型3.把握歐姆定律，了解電流熱效應(yīng)的含義。 4.能嫻熟正確選擇和使用電工儀表。 第五章電氣消防基礎(chǔ)學(xué)問 一、直流電路(一)電路和電流 1.電路 閉合路徑叫電路。電路所完

2、成的 電流所流過的 任務(wù)是多種多樣的，所以電路的形式，簡單 程度各不相同，但電路一般是由電源、負(fù)載、 連接導(dǎo)線和掌握設(shè)備四個基本部分組成。抱負(fù)電路元件和電路模型 第五章電氣消防基礎(chǔ)學(xué)問 2.電流 電荷有規(guī)章的定向運動稱為電流。對于恒定電流來說，若以 q 表示在時間 t 內(nèi)通過導(dǎo)體截面上的總電量，則電流強度i就可 用下式表示： i=q/t (5-1) 式中:i-電流強度，簡稱安，a; q-電量，c ; t- 時間，s 。 電流分溝通和直流兩大類。凡方向不隨時間變化的電流稱為直 流電流，而大小和方向都不隨時間變化的電流稱為穩(wěn)恒電流。凡大小和方向都隨時間變化的電流稱為溝通電流。 第五章電氣消防基礎(chǔ)學(xué)

3、問 (二)電壓、電位和電動勢 1.電壓 電壓又稱電位差，是衡量電場力做功大小的物理量， 用u表示，其大小為電場力將電荷從a點移動到 b 點所做的功 wab 和電量 q 的比值： uab=wab/q ( 5-2 ) 電壓不但有大小而且有方向。電路中的任意兩點之間 的電壓方向可以通過設(shè)定參考方向，若計算為正值則 表明設(shè)定方向和實際方向全都，若為負(fù)值則表明設(shè)定 方向和實際方向相反。 第五章電氣消防基礎(chǔ)學(xué)問 2.電位 電路中某點相對于參考點的電壓稱為該點的電位， 用 v 表示，單位為伏特( v )。 例如，在電路中參考點電位為uo ,a點電位為ua, b 點電位 ub ,則a, b 兩點間的電位差，稱

4、為 該兩點的電位差(電壓),即 uab= ( ua -uo )- ( ub -uo ) = u a - ub ( 5-3 )所以，電壓的大小和參考點的位置無關(guān)。 第五章電氣消防基礎(chǔ)學(xué)問 3.電動勢 電源的電動勢指電源力移送單位正電荷從負(fù)極 到正極的過程中所做的功，用 e 表示，即 e=wab/q ( 5-4 ) 對任一個電源來說，在外部不接負(fù)載時，電源 兩端電壓大小等于電源電動勢的大小，但方 向相反。 電壓、電位、電動勢三者之間的關(guān)系和聯(lián)系 第五章電氣消防基礎(chǔ)學(xué)問 (三)電能和電功率 1.電能 在電路中，電荷只是一種轉(zhuǎn)換和傳輸能量的媒介物，電荷本身 并不產(chǎn)生或消耗任何能量。通常所說用電，就是指

5、取用電 荷所攜帶的能量。 在時間 t 內(nèi)，外電路取用的電能表示為： wl=ua= uit ( 5-5 ) 補充：電荷在內(nèi)電路中移動時把一部分能量變成不能利用的熱 能，稱為內(nèi)電路的能耗損失。 wo=ws+wl= ( e -u )it 式中：e電子電能， j 。 e-u 稱為電源內(nèi)部電壓降，通常用 uo 表示。 通過換算，可得電路的電壓平衡方式式，即電動勢等于外電路 上的總電壓降與電源內(nèi)部電壓降之和。 e=u+ uo 第五章電氣消防基礎(chǔ)學(xué)問 2.電功率 在某段時間內(nèi)，電路中產(chǎn)生或損耗的電能與 該段時間的比稱為電功率，用 p 表示： p=w/t ( 5-6 ) 式中： p- 電功率，單位 w 。 補

6、充：通過換算，可分別求得負(fù)載取用的電 功率、內(nèi)部損耗的功率，進(jìn)而求得功率平衡 方程式： p 電源 =p 負(fù)載+ p 損耗 第五章電氣消防基礎(chǔ)學(xué)問 (四)電阻和歐姆定律 1.電阻 電阻是反映導(dǎo)體對電流起阻礙作用大小的一 個物理量，單位是歐姆，簡稱歐，用字母 表示。導(dǎo)體的電阻是客觀存在的，即使沒有 加上電壓，導(dǎo)體仍舊有電阻。導(dǎo)體的電阻決 定于材料的性質(zhì)，幾何尺寸和導(dǎo)體的溫度等 因素。 當(dāng)導(dǎo)體兩端的電壓是 1v ,導(dǎo)體內(nèi)通過的電流 是 1a 時，這段導(dǎo)體的電阻就是1,即 1歐姆= 1伏特/1安培 第五章電氣消防基礎(chǔ)學(xué)問 2.歐姆定律 (1)一段電路的歐姆定律 通過計算，一段勻稱電路的歐姆定律可表示為

7、： uab=ir (5-7)詳細(xì)應(yīng)用時，假如電流的流向未給出或臨時無法 推斷時，可以先任意假定一個電流流向，倘使依據(jù)這個假定的流向算出的電流是負(fù)值，表明電流 時間的流向與假定的流向相反。 第五章電氣消防基礎(chǔ)學(xué)問 (2)全電路歐姆定律 全電路就是含電源的閉合直流電路。圖 5-2 表示一個簡潔的全電路。 全電路歐姆定律表示：在一個閉合電路中，電流強度與電動勢成正比，與整個電路的電阻成反比。 其數(shù)字表達(dá)式為： i=e/(r+r) (5-8) 第五章電氣消防基礎(chǔ)學(xué)問 (五)串并聯(lián)電路1.串聯(lián)電路 (1)導(dǎo)體元件依次首尾相連的方式。 (2)流過每個電阻的電流都相等。 (3)總電壓、電阻等于分電壓、電阻之

8、和。(4)各電阻分得的電壓、功率與其阻值成正比。 第五章電氣消防基礎(chǔ)學(xué)問 2.并聯(lián)電路 (1)導(dǎo)體元件一端連在一起，另一端也連在一起。 (2)每一元件兩端的電壓都相等。 (3)總電阻的倒數(shù)等于各電阻倒數(shù)之和。 (4)各電阻分得的電流、功率與其阻值成反比。 第五章電氣消防基礎(chǔ)學(xué)問 (六) 電流的熱效應(yīng) 電流通過導(dǎo)體會產(chǎn)生熱，這種現(xiàn)象稱為電流的 熱效應(yīng)。電流通過導(dǎo)體時，克服導(dǎo)體電阻的 阻礙作用而對電阻做了功，促使導(dǎo)體分子的 熱運動加劇，從而將電能變熱能，使導(dǎo)體的 溫度上升。 在某段時間里，電阻產(chǎn)生的熱量表示為： q=i2rt ( 5-9 ) 式中： q- 電阻產(chǎn)生的熱量，單位 j 。 此公式稱為焦

9、耳-楞次定律。表述為：電流流 過導(dǎo)體產(chǎn)生的熱量，與電流的平方、導(dǎo)體的 電阻及通過時間成正比。 第五章電氣消防基礎(chǔ)學(xué)問 二、溝通電 大小和方向隨時間做周期性變化的電動勢、電壓 和電流分別 稱為交變電動勢、交變電壓、和交變電流，統(tǒng)稱為溝通電。 溝通電又分為正弦交 流電和非正弦溝通電。會區(qū)分各不同的溝通電。 第五章電氣消防基礎(chǔ)學(xué)問 (一)溝通電的周期、頻率和角頻率 1.周期 正弦量變化一次所需的時間(秒)稱為周期 t 2.頻率 溝通電每秒內(nèi)變化的次數(shù)稱為頻率 f ,單位赫茲(hz),頻 率是周期的倒數(shù)，即： f=1/t 在我國和大多數(shù)國家都采納 50hz 作為電力標(biāo)準(zhǔn)頻率，習(xí)慣 上稱為工頻。 3 .

10、角頻率 角頻率是指溝通電在1秒內(nèi)變化的電角度。若溝通電1秒內(nèi) 變化了 f 次，則可得角頻率與頻率的關(guān)系式為 =2 f=2 /t o 第五章電氣消防基礎(chǔ)學(xué)問 (二)瞬時值、最大值和有效值1.瞬時值 溝通電在某一時刻的大小稱為溝通電的瞬時值。用小寫字母 e , u,i 表示 2.最大值 最大的瞬時值(包括)正負(fù)，稱為最大值，也稱為幅值。它 表征溝通電的變化范圍。用 em , um,im 表示。 第五章電氣消防基礎(chǔ)學(xué)問 3.有效值溝通電的有效值是依據(jù)它的熱效應(yīng)確定的。溝通電 i 通過 電阻 r 在一個周期內(nèi)所產(chǎn)生的熱量和直流電流第一通過同一電阻 r 在相同時間內(nèi)產(chǎn)生的熱量相等，則這個 直流電流的數(shù)值

11、叫做溝通電流 i 的有效值。 i=im/ 2 =0.707 im u=um/ 2 =0.707 um e=em/ 2 =0.707 em 通常所說溝通電的大小都是指他們的有效值；例如市電電 壓 220v、表的讀數(shù)、額定值等均指其有效值。 第五章電氣消防基礎(chǔ)學(xué)問 u/i (四)溝通電的三要素溝通電的交變狀況主要取決于三個 方面：交變的快慢由角頻率、 周期或者頻率來表示；交變的 幅度由幅值表示；交變的起點 由初相位來表示。最大值、角 頻率(或者頻率、周期)和初 相位稱為正弦溝通電的三要素。 對于任何一個正弦溝通電，只 要知道這三要素，就可以寫出 其表達(dá)式，畫出其波形圖，正 弦溝通電的狀況就能完全確定 下來。 im u0 i 2 t u i u m u u m sin( t u ) i