電氣專業(yè)培訓(xùn)資料-電路基礎(chǔ)理論

電氣專業(yè)培訓(xùn)資料——電路基礎(chǔ)理論P(yáng)roducerbyJuessionFan電路理論中常用物理量電路理論中常用的物理量有：電流、電壓、電阻、電抗、電功率（有功功率、無(wú)功功率）、電功、電感、電容等。電荷定義：帶正負(fù)電的基本粒子。分類：正電荷，用+表示。負(fù)電荷，功-表示。性質(zhì)：同性相斥、異性相吸。電荷的大小用電荷量(q)表示，單位庫(kù)侖（C），1C=6.25×1018。庫(kù)侖定律：帶有同種電荷的物體之間會(huì)互相排斥，帶有異種電荷的物體之間會(huì)互相吸引。排斥或吸引的力與電荷的乘積成正比。+-++電場(chǎng)、電場(chǎng)力及電場(chǎng)強(qiáng)度電荷周?chē)嬖谥妶?chǎng)，電荷在電場(chǎng)中受到電場(chǎng)力的作用。電場(chǎng)的大小用電場(chǎng)強(qiáng)度(E)表示，定義為作用于靜止帶電粒子上的力F與粒子電荷q之比，即E=F/q

。電場(chǎng)強(qiáng)度為矢量，定義其方向?yàn)榉旁谠擖c(diǎn)的正電荷受到的靜電力方向。電場(chǎng)中電荷所受到的電場(chǎng)力的大小為F=Eq

。電場(chǎng)線

電場(chǎng)線是為了直觀形象地描述電場(chǎng)分布，在電場(chǎng)中引入的一些假想的曲線。曲線上每一點(diǎn)的切線方向和該點(diǎn)電場(chǎng)強(qiáng)度的方向一致；曲線密集的地方場(chǎng)強(qiáng)強(qiáng)，稀疏的地方場(chǎng)強(qiáng)弱。電位(電勢(shì))定義：是指單位電荷在靜電場(chǎng)中的某一點(diǎn)所具有的電勢(shì)能，在數(shù)值上等于將單位電荷從該處經(jīng)過(guò)任意路徑移動(dòng)到無(wú)窮遠(yuǎn)處所做的功。用U表示，即U=W/q。單位伏特(V)。在均勻電場(chǎng)中，W=Uq=Fd=Eqd可知，U=Ed。電位是個(gè)相對(duì)的量，單純談?wù)撃滁c(diǎn)的電勢(shì)沒(méi)有任何意義。零電位點(diǎn)：一般認(rèn)為電荷的無(wú)窮遠(yuǎn)處為零電位點(diǎn)，在實(shí)際中，一般認(rèn)為大地的電位為零。電勢(shì)差（電壓）、等勢(shì)面等勢(shì)面上任意兩點(diǎn)電勢(shì)差為零。等勢(shì)面一定跟電場(chǎng)線垂直。

電場(chǎng)線總是從電勢(shì)高的等勢(shì)面指向電勢(shì)低的等勢(shì)面。電勢(shì)差是指電場(chǎng)中A、B兩點(diǎn)的電位差值。UAB=UA-UB

電場(chǎng)中電勢(shì)相等的點(diǎn)構(gòu)成的曲面叫等勢(shì)面。電動(dòng)勢(shì)

電動(dòng)勢(shì)是一個(gè)表征電源特征的物理量。定義電源的電動(dòng)勢(shì)是電源將其它形式的能轉(zhuǎn)化為電能的本領(lǐng)，在數(shù)值上，等于非靜電力將單位正電荷從電源的負(fù)極通過(guò)電源內(nèi)部移送到正極時(shí)所做的功。它是能夠克服導(dǎo)體電阻對(duì)電流的阻力，使電荷在閉合的導(dǎo)體回路中流動(dòng)的一種作用。常用符號(hào)E表示，單位是伏（V），E=W/Q。電動(dòng)勢(shì)和電勢(shì)差（電壓）的區(qū)別1、電動(dòng)勢(shì)是表示非靜電力把單位正電荷從負(fù)極經(jīng)電源內(nèi)部移到正極所做的功；而電勢(shì)差則表示靜電力把單位正電荷從電場(chǎng)中的某一點(diǎn)移到另一點(diǎn)所做的功與電荷量的比值。2、電動(dòng)勢(shì)的方向規(guī)定為從電源的負(fù)極經(jīng)過(guò)電源內(nèi)部指向電源的正極，而電壓的方向是從電源的正極指向電源負(fù)極，與電動(dòng)勢(shì)的方向與電壓的方向相反。

電流

定義：電荷的定向移動(dòng)形成電流。電源的電動(dòng)勢(shì)形成了電壓，繼而產(chǎn)生了電場(chǎng)力，在電場(chǎng)力的作用下，處于電場(chǎng)內(nèi)的電荷發(fā)生定向移動(dòng)，形成了電流。電流強(qiáng)度：電流大小用電流強(qiáng)度（I）表示，是指單位時(shí)間內(nèi)通過(guò)導(dǎo)線某一截面的電荷量，單位，安培（A），1A=1C/s。電流是物理學(xué)中的七個(gè)基本量綱之一。方向：正電荷定向移動(dòng)的方向。

電流分類電流分為直流電流和交流電流兩類。直流電流是方向不隨時(shí)間改變的電流。交流電流是方向隨時(shí)間改變的電流，根據(jù)電流的波形，主要有鋸齒波電流、矩形波電流、正弦波電流等。ittt電壓電壓，也稱作電勢(shì)差或電位差，是衡量單位電荷在靜電場(chǎng)中由于電勢(shì)不同所產(chǎn)生的能量差的物理量。其大小等于單位正電荷因受電場(chǎng)力作用從A點(diǎn)移動(dòng)到B點(diǎn)所作的功，電壓的方向規(guī)定為從高電位指向低電位的方向。

U=W/q，UAB=UA-UB

電壓分為直流電壓和交流電壓兩類。電阻電阻是用來(lái)表示導(dǎo)體對(duì)電流阻礙作用的大小物理量，電阻元件的電阻的大小一般與元件的溫度，材料，長(zhǎng)度，還有橫截面積有關(guān)，R=ρL/S，電阻單位為歐姆（Ω）。串聯(lián)電阻：R=R1+R2+R3+┄┄并聯(lián)電阻：1/R=1/R1+1/R2+1/R3+┄┄電容電容是表征電容器容納電荷本領(lǐng)的物理量，電容器的兩極板間的電勢(shì)差增加1伏所需的電量，叫做電容器的電容。C=q/U，電容電位為法拉第（F）。電容并聯(lián)：C=C1+C2+C3+┄┄電容串聯(lián)：1/C=1/C1+1/C2+1/C3+┄┄電感

當(dāng)線圈通過(guò)電流后，在線圈中形成磁場(chǎng)感應(yīng)，感應(yīng)磁場(chǎng)又會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電流來(lái)抵制通過(guò)線圈中的電流。我們把這種電流與線圈的相互作用關(guān)系稱其為電的感抗，也就是電感，單位是“亨利”（H）。自感：當(dāng)線圈中有電流通過(guò)時(shí)，線圈的周?chē)蜁?huì)產(chǎn)生磁場(chǎng)。當(dāng)線圈中電流發(fā)生變化時(shí)，其周?chē)拇艌?chǎng)也產(chǎn)生相應(yīng)的變化，此變化的磁場(chǎng)可使線圈自身產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)（感生電動(dòng)勢(shì)）（電動(dòng)勢(shì)用以表示有源元件理想電源的端電壓），這就是自感?；ジ校簝蓚€(gè)電感線圈相互靠近時(shí)，一個(gè)電感線圈的磁場(chǎng)變化將影響另一個(gè)電感線圈，這種影響就是互感?；ジ械拇笮∪Q于電感線圈的自感與兩個(gè)電感線圈耦合的程度，利用此原理制成的元件叫做互感器。

電功、電功率

電流在一段時(shí)間內(nèi)通過(guò)某一電路，電場(chǎng)力所做的功，稱為電功，用W表示，單位焦耳（J）,1J=1VAs，實(shí)際使用中用kwh表示電功的單位，1kwh=3.6×106。電流所做的功跟電壓、電流和通電時(shí)間成正比，即W=UIt=Uq。電功率：電流在單位時(shí)間內(nèi)所做的功，用P表示，單位瓦特（w），P=W/t=UI。電路中常用器件介紹電路中常用器件有1、電阻器2、電容器3、電感器4、晶體管（可控硅）電阻器

電阻器是電路中最常見(jiàn)的元件。導(dǎo)體、半導(dǎo)體物質(zhì)不同，導(dǎo)電能力不同，根據(jù)導(dǎo)電能力的大小，將物體分為超導(dǎo)體、導(dǎo)體、半導(dǎo)體、絕緣體。他們之間沒(méi)有絕對(duì)的分界線，在外界條件改變時(shí)超導(dǎo)體、導(dǎo)體、絕緣體可以互相轉(zhuǎn)化。半導(dǎo)體是一類特殊的導(dǎo)體，它的導(dǎo)電能力介于導(dǎo)體和半導(dǎo)體之間，半導(dǎo)體的導(dǎo)電性能隨外界溫度、光照、參入的雜質(zhì)等而改變，從而有了熱敏電阻、光敏電阻、晶閘管等。電容器

由兩片接近并相互絕緣的導(dǎo)體制成的電極組成的儲(chǔ)存電荷和電能的器件。

電容的特性1、隔直通交2、儲(chǔ)能特性3、端電壓不能突變特性容抗電容器對(duì)交流電源具有一定的阻礙作用，對(duì)外表現(xiàn)為容抗。

XC=1/(2πfC)電感器

電感器是能夠把電能轉(zhuǎn)化為磁能而存儲(chǔ)起來(lái)的元件。電感器的結(jié)構(gòu)類似于變壓器，但只有一個(gè)繞組。

電感的特性

1、通直隔交

2、儲(chǔ)能特性

3、電流不能突變特性感抗：電感器對(duì)交流電源具有阻礙作用，對(duì)外表現(xiàn)為感抗。XL=2πfL

品質(zhì)因數(shù)Q：表示線圈質(zhì)量的一個(gè)物理量，Q為感抗XL與其等效的電阻的比值，即：Q=XL/R。由于電容器和電感器的特殊特性，在電路中，經(jīng)常用LC組成濾波電路、振蕩電路晶體管晶體管泛指一切以半導(dǎo)體材料為基礎(chǔ)的單一元件，包括二極管、三極管、場(chǎng)效應(yīng)管、可控硅。在使用中，一般指三極管。晶體管廣泛用于電子電路、集成電路中。在電力系統(tǒng)中，一般用于整流、逆變、濾波、檢波、放大、等回路中。發(fā)光二極管也用于照明、指示回路。另外，晶體管可以用來(lái)切斷電流，相比機(jī)械開(kāi)關(guān)，切換速度極快，切換頻率可達(dá)10GHz以上。電路、電路圖簡(jiǎn)單電路簡(jiǎn)單電路圖電路（一次系統(tǒng)）圖中常用符號(hào)含義交叉相連導(dǎo)線交叉不相連導(dǎo)線電池（組）開(kāi)關(guān)電阻可調(diào)電阻電感線圈非電解電容電解電容電燈M電機(jī)電鈴電流源電路基本定律1、部分電路的歐姆定律（導(dǎo)體中的電流與導(dǎo)體兩端的電壓成正比，與導(dǎo)體的電阻成反比，I=U/R）2、焦耳定律（電流的熱效應(yīng)：電流通過(guò)導(dǎo)體產(chǎn)生的熱量跟電流的二次方成正比，跟導(dǎo)體的電阻成正比，跟通電的時(shí)間成正比Q=I2Rt）3、閉合電路的歐姆定律（閉合電路的電流跟電源的電動(dòng)勢(shì)成正比，跟內(nèi)、外電路的電阻之和成反比。公式為I=E/(R+r)）電路基本定律4、基爾霍夫電流定律（節(jié)點(diǎn)電流定律，其內(nèi)容是電路中任一個(gè)節(jié)點(diǎn)上，在任一時(shí)刻，流入節(jié)點(diǎn)的電流之和等于流出節(jié)點(diǎn)的電流之和，∑i=0）5、基爾霍夫電壓定律（對(duì)于任意一個(gè)集中參數(shù)電路中的任意一個(gè)回路，在任何時(shí)刻，沿該回路的所有支路電壓代數(shù)和等于零，∑u=0）磁場(chǎng)和磁力線1、簡(jiǎn)單的磁現(xiàn)象：物質(zhì)具有能吸引鐵、鈷、鎳等金屬的特性稱為磁性；具有磁性的物體稱為磁體。磁體上磁性最強(qiáng)的部分稱為磁極，S極、N極。磁體的特征：同名磁極相互排斥，異名磁極相互吸引。磁場(chǎng)和磁感線2、磁體周?chē)拇艌?chǎng)和磁感線放置在磁體周?chē)男〈裴槙?huì)改變方向，說(shuō)明磁體周?chē)嬖谥艌?chǎng)，磁場(chǎng)的方向定義為小磁針靜止時(shí)N極的指向。根據(jù)小磁針在磁體周?chē)煌恢玫闹赶颍藗儺?huà)出了磁感線。磁場(chǎng)和磁感線磁感線的特征：

A、磁感線是閉合曲線，磁鐵外部的磁感線是從北極出來(lái)，回到磁鐵的南極，內(nèi)部是從南極到北極，外部的磁感線為曲線，而內(nèi)部的磁感線為直線。

B、每條磁感線都是閉合曲線，任意兩條磁感線不相交。

C、磁感線上每一點(diǎn)的切線方向都表示該點(diǎn)的磁場(chǎng)方向。

D、磁感線的疏密程度表示磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小。磁場(chǎng)和磁感線3、電流周?chē)拇艌?chǎng)和磁力線（直導(dǎo)線和螺旋導(dǎo)線）電流周?chē)嬖谥艌?chǎng)，磁場(chǎng)的方向可以用安培定則（右手螺旋定則）來(lái)判定。1）直線電流：用右手握住通電直導(dǎo)線，讓大拇指指向電流的方向，那么四指的指向就是磁感線的環(huán)繞方向。2）通電螺線管：用右手握住通電螺線管，使四指彎曲與電流方向一致，那么大拇指所指的那一端是通電螺線管的N極。

安培力和電磁感應(yīng)現(xiàn)象1、安培力的大小和方向（左手定則）垂直于磁場(chǎng)的通電導(dǎo)線在磁場(chǎng)中會(huì)受到安培力的作用，安培力的方向用左手定則判斷：左手平展，讓磁感線穿過(guò)手心，使大拇指與其余四指垂直，并且都跟手掌在一個(gè)平面內(nèi)。把左手放入磁場(chǎng)中，讓磁感線垂直穿入手心，手心面向N極，四指指向電流所指方向，則大拇指的方向就是導(dǎo)體受力的方向。安培力的大小與導(dǎo)體的電流成正比，與導(dǎo)體的長(zhǎng)度成正比，即F=BIL。安培力和電磁感應(yīng)現(xiàn)象2、磁感應(yīng)強(qiáng)度B

磁感應(yīng)強(qiáng)度是描述磁場(chǎng)強(qiáng)弱和方向的基本物理量。磁感應(yīng)強(qiáng)度也被稱為磁通量密度或磁通密度。B=F/IL，單位：特斯拉（T）。3、磁通量和電磁感應(yīng)現(xiàn)象設(shè)在磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，有一個(gè)面積為S且與磁場(chǎng)方向垂直的平面，磁感應(yīng)強(qiáng)度B與面積S的乘積，叫做穿過(guò)這個(gè)平面的磁通量，簡(jiǎn)稱磁通，Φ=BScosθ，單位：韋伯（Wb）。電磁感應(yīng)現(xiàn)象是指放在變化磁通量中的導(dǎo)體，會(huì)產(chǎn)生電動(dòng)勢(shì)。此電動(dòng)勢(shì)稱為感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)或感生電動(dòng)勢(shì)，若將此導(dǎo)體閉合成一回路，則該電動(dòng)勢(shì)會(huì)驅(qū)使電子流動(dòng)，形成感應(yīng)電流（感生電流）。

安培力和電磁感應(yīng)現(xiàn)象4、法拉第電磁感應(yīng)定律電路中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小，與穿過(guò)這一電路的磁通量的變化率成正比，即E=ΔΦ/Δt

。5、楞次定律和右手定則楞次定律：感應(yīng)電流的效果總是反抗引起感應(yīng)電流的原因。右手定則：右手平展，使大拇指與其余四指垂直，并且都跟手掌在一個(gè)平面內(nèi)。把右手放入磁場(chǎng)中，若磁感線垂直進(jìn)入手心（當(dāng)磁感線為直線時(shí)，相當(dāng)于手心面向N極），大拇指指向?qū)Ь€運(yùn)動(dòng)方向，則四指所指方向?yàn)閷?dǎo)線中感應(yīng)電流（動(dòng)生電動(dòng)勢(shì)）的方向。安培力和電磁感應(yīng)現(xiàn)象6、自感現(xiàn)象由于導(dǎo)體本身的電流發(fā)生變化而產(chǎn)生的電磁感應(yīng)現(xiàn)象叫做自感現(xiàn)象，自感現(xiàn)象中產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)稱為自感電動(dòng)勢(shì)。自感電動(dòng)勢(shì)的大小與電流變化率成正比，eL=L＊ΔI/Δt。交流電路1、什么是交流電？2、正弦交流電的產(chǎn)生和變化規(guī)律正弦交流電是電壓和電流隨時(shí)間按照正弦函數(shù)規(guī)律變化的電壓和電流。正弦交流電有兩中：一種是發(fā)電機(jī)產(chǎn)生的正弦交流電，另一種是無(wú)線電技術(shù)中晶體三極管和電容電感組成的正弦波振蕩器產(chǎn)生的交流電。交流電路3、正弦交流電的三要素

a.瞬時(shí)值、最大值、有效值和平均值；

U=Um/√2,一般沒(méi)有特別說(shuō)明，交流電都用有效值表示。

b.周期、頻率和角頻率

T=1/f,ω=2πf=2π/T

c.相位、初相位和相位差交流電路4、正弦交流電的表示方法

函數(shù)法：u=Umsin（ωt+φ）

i=Imsin（ωt+φ）

圖像法：

相量圖表示法：

復(fù)數(shù)表示法：i=I∠φit-φφωt交流電路5、交流電路（RLC電路），會(huì)畫(huà)向量圖IRURUCUILI交流電路6、電阻、電抗、電導(dǎo)、電納電導(dǎo)：對(duì)于某一種導(dǎo)體允許電流通過(guò)它的容易性的量度，符號(hào)是G，G=1/R。電納：是電抗的倒數(shù)，符號(hào)是B，B=1/X。阻抗：Z=U/I=R+jX

導(dǎo)納：Y=I/U=G-jB=1/Z。導(dǎo)納的單位是西門(mén)子（S）。

注意：阻抗和導(dǎo)納中G≠1/R，B≠1/X。交流電路7、有功功率、無(wú)功功率、視在功率、功率因素

P=UIcosψ，Q=UIsinψ，S=UI

功率因素cosψ=P/S

功率因數(shù)反映了電源輸出的視在功率被有效利用的程度。在運(yùn)行中我們希望的是功率因數(shù)越大越好，這樣電路中的無(wú)功功率可以降到最小，視在功率將大部分用來(lái)供給有功功率，從而提高電能輸送的功率。

三相交流電三相交流電的產(chǎn)生

三相交流電是由三個(gè)頻率相同、電勢(shì)振幅相等、相位差互差120°角的交流電路組成的電力系統(tǒng)。三相交流電一般是由三相交流發(fā)電機(jī)產(chǎn)生。

eA=Emsinωt

eB=Emsin(ωt-120°)

eC=Emsin(ωt-240°)=Emsin(ωt+120°)星形接線和三角形接線相電流、線電流、相電壓、線電壓

相電壓U