川氣東送-電工基礎知識

2011.7第五章電工基礎知識講授框架資料：中國石油天然氣集團公司人事服務中心編（職業(yè)技能培訓教程與鑒定試題集）輸氣工

第五章電工基礎知識基本要求:1.掌握電工技術中電的概念，直流電、交流電的基本概念和基礎知識；掌握電路中的基本物理量（電流、電壓、電動勢及其功率）；3.理解電工技術中的器件和設備（變壓器、電動機等）;

4.理解電子技術中的半導體基礎和電子元件（二極管、三極管、晶閘管）基本結構和特性；5.熟悉供電電路及保護和安全用電。

5.1電工基本概念.5.2簡單電路知識及計算.5.3直流電與交流電的特性.5.4電工常用的元件及設備.5.5安全用電常識.

第1節(jié)電工基本概念本節(jié)的要求:1.理解電的功能；2.理解電路的基本作用和組成；3.理解電壓與電流參考方向的意義；4.電路中的電阻和電路電阻的計算。

1.0電的本質：

原子里潛藏著電，任何物體都是由原子分子組成。原子是直徑大約為一百億分之一米的粒子，它是由置于中心的原子核和繞其中心旋轉的電子組成。原子核內(nèi)有質子和中子。質子、中子和電子都具有質量，質子和電子除此之外還具有叫電荷的電量。

第1節(jié)電工基本概念

物體上有了電叫做帶電，帶了電的物體叫做帶電體，帶電的多少叫電量，并把它規(guī)定為電荷。電荷便把電的概念定量化具體化了。第1節(jié)電工基本概念

電子-e原子核8e10-15m（原子核）10-10m（原子）陽子中子原子核8e1.0電的本質1.6×10-19C氧（O）原子

原子里潛藏著電，任何物體都是由原子分子組成。原子是直徑大約為一百億分之一米的粒子，它是由置于中心的原子核和繞其中心旋轉的電子組成。原子核內(nèi)有質子和中子。質子、中子和電子都具有質量，質子和電子除此之外還具有叫電荷的電量。

第1節(jié)電工基本概念1.0電的本質：電子-e原子核8e氧（O）原子10-15m原子核10-10m原子

1.0.1

電荷的運動稱為電流。

實際上運動的電荷有正、負雙方，既有電子、空穴、陽離子、陰離子的單獨運動，也有它們組合在一起的運動。例如，金屬導體內(nèi)或真空管內(nèi)的電流只由電子產(chǎn)生，熒光燈內(nèi)的電流是電子和陽離子及陰離子共同產(chǎn)生的，此外，電解液中的電流是陽離子和陰離子產(chǎn)生的。

i型(intrinsictype)半導體(semiconductor)中是電子和電子離去后留下的空位，帶正電荷的空穴和帶負電荷的電子擔當電流，P型(positivetype)半導體中主要是空穴、N型(negativetype)半導體中主要是電子擔當電流。電流的方向規(guī)定為正電荷的運動方向,該方向與電子運動方向相反。

電流的大小可用單位時間內(nèi)通過導體截面的電荷表示，單位以1秒鐘內(nèi)流過1庫倫（C）的電荷計，叫做1安培(A)。

1.0.2電流及產(chǎn)生電流的條件

1800年伏打（A.V.volta,意大利）發(fā)明的伏打電池是通過化學反應產(chǎn)生的，稀硫酸H2SO4分解形成2H+

和SO42-離子狀態(tài)，叫做電離，在稀硫酸中放入銅板和鋅板做電極。鋅的電離比銅的電離趨勢大，銅原子向H+提供電子形成氫氣，鋅原子失去電子成為離子Zn2+,與SO42-離子結合形成鹽ZnSO4，電子就從鋅板（負極）經(jīng)過電阻負載不斷地流向銅板（正極），形成電流。

根據(jù)電流的流動方式機理分為傳導電流、對流電流、位移電流。（正、負離子運動）（介質被極化形成偶極子）

由伏打電池發(fā)展起來的電池叫干電池，圖示為錳干電池的構造。金屬中是自由電子不斷運動形成傳導電流。正極負極鋅筒二氧化錳和石墨粉氯化銨電解液

液體或氣體中是正、負離子反方向運動形成對流電流。伏打電池

＋－鋅板為負極銅板為正極電流電子銅原子向H+提供電子形成氫氣鋅原子失去電子成為離子Zn2+

對流電流是陰極射線管中，從電子槍發(fā)出的電子束流向熒光屏的電流。

電容器的極板之間因絕緣而沒有真實電流。但是，當極板上積聚的電荷量隨時間變化時，可認為極板間有電流通過，把這種假想電流叫做位移電流。

可考慮位移電流不是由電荷移動產(chǎn)生的，而是由于兩個極板上電荷的增減產(chǎn)生的電流。電流Ｉ→←電子＋Ｑ－Ｑ←電流Ｉ電子→位移電流Ｅ開關

電容器中的介質被極化而感應形成位移電流。

關于位移電流的意義，麥克斯韋認為，“位移電流產(chǎn)生與真實電流完全一樣的磁場”，在描述電磁波傳播的麥克斯韋方程組中，位移電流假設是建立電磁波傳播理論的基礎。這樣電流的連續(xù)性也成立了。第一方程是全電流定律；第二方程是電磁感應定律；第三方程是磁通連續(xù)性原理；第四方程是高斯定律。積分形式微分形式

根據(jù)電流的流動方式機理分為傳導電流、對流電流、位移電流。（正、負離子運動）（介質被極化形成偶極子）

傳導電流是在電線等導體中，像電子那樣的帶電粒子慢慢地移動所形成的電流，也是通常我們所說的電流。

對流電流是陰極射線管中，從電子槍發(fā)出的電子束流向熒光屏的電流。或電解液中正、負離子向極性相反的電極的對流運動。傳導電流和對流電流都是由電荷移動產(chǎn)生的，因而被稱為真實電流。

位移電流是極板之間因絕緣而沒有真實電流，當極板上積聚的電荷量隨時間變化時，可認為極板間有電流通過。這是一種假想電流。

1，帶了電的物體叫做帶電體,帶電的多少叫電量,并把它規(guī)定為電荷(electriccharge)。2，實際上運動的電荷有正、負雙方，既有電子、空穴、陽離子、陰離子的單獨運動，也有它們組合在一起的運動。3，在i（intristicsemiconductor）型半導體中參加導電的是帶正電荷的空穴（hole)和帶負電荷的電子(electron)擔當電流；p(positive)型半導體中參加導電的主要是空穴；n(negative)型半導體中參加導電的主要是電子。

4，電流的方向規(guī)定為正電荷的運動方向，該方向與電子運動方向相反。電流的大小可用單位時間內(nèi)通過導體截面的電荷表示，單位以1秒鐘內(nèi)流過1庫倫（Ccoml）的電荷計，叫做1安培(Aampere)。5，根據(jù)電流的流動方式機理分為傳導電流、對流電流、位移電流，并說明各電流是如何形成的。

第1節(jié)電工基本概念IR0R+

-EU+

-I1.1電路中的電流產(chǎn)生條件：有電源和負載，并構成回路

開關S閉合,接通了電源與負載連接的電路回路,電路中有電流產(chǎn)生。①電流的大小由負載決定。②在電源有內(nèi)阻時，IU。Ｓ(switching)

Q國家標準GB4728—85《電氣圖用圖形符號》及GB7159—87《電氣技術中的文字符號》

10.刀開關(Q)

20.組合開關組合開關(又稱轉換開關)常用來作為電源引入開關，組合開關的種類很多，常用的有HZlO等系列，組合開關有單極、雙極、三極和四極幾種，額定持續(xù)電流有10，25，60和1OOA等。Q

用組合開關起停電動機的接線圖

30,

自動空氣斷路器自動空氣斷路器也叫自動開關，是常用的一種低壓保護電器，可實現(xiàn)短路、過載和失壓保護。

主觸點通常是由手動的操作機構來閉合的。開關的脫扣機構是一套連桿裝置。當主觸點閉合后就被鎖鉤鎖住。

如果電路中發(fā)生故障，脫扣機構就在有關脫扣器的作用下將鎖鉤脫開，于是主觸點在釋放彈簧的作用下迅速分斷。脫扣器有過流脫扣器和欠壓脫扣器等，它們都是電磁鐵。當電源電壓恢復正常時，必須重新合閘后才能工作，實現(xiàn)了失壓保護。自動空氣斷路器有DZ，DW和引進的ME，AE，3WE等系列

40.熔斷器(FU)

熔斷器是最簡便的而且是有效的短路保護電器。熔斷器中的熔片或熔絲用電阻率較高的易熔合金制成，例如鉛錫合金等；或用截面積甚小的良導體制成，例如，銅、銀等。線路在正常工作情況下，熔斷器中的熔絲或熔片不應熔斷。一旦發(fā)生短路或嚴重過載時，熔斷器中的熔絲或熔片應立即熔斷。常用的三種熔斷器的結構圖。(a)管式熔斷器(b)插式熔斷器(c)螺旋式熔斷器

1.1.1電路的作用與組成

電路是電流的通路，是為了某種需要由電工設備或電路元件按一定方式組合而成。1.電路的作用(1)實現(xiàn)電能的傳輸、分配與轉換發(fā)電機升壓變壓器降壓變壓器電燈電動機電爐...輸電線

電的效應：電爐發(fā)熱、電燈發(fā)光等是將電能轉化為熱能，是電的熱效應；電動機旋轉等是將電能轉化為機械能，是電的電動力效應；電磁鐵線圈通電后產(chǎn)生電磁和電磁力，如電磁剎車，繼電器的銜鐵動作后接通或斷開觸頭等稱為電的磁效應。

(2)實現(xiàn)信號的傳遞與處理放大器揚聲器話筒

電解使液體產(chǎn)生化學變化稱為電的化學效應。

電是一種能量，具有作功的能力?？煞Q為電力。

直流電源直流電源:

提供能源信號處理：放大、調(diào)諧、檢波等負載信號源:

提供信息(2)實現(xiàn)信號的傳遞與處理放大器揚聲器話筒

電源或信號源的電壓或電流稱為激勵，它推動電路工作；由激勵所產(chǎn)生的電壓和電流稱為響應。2.

電路的組成（模型電路）手電筒的電路模型

將實際電路模型化，用足以反映其電磁性質的理想電路元件或其組合來模擬實際電路中的器件，構成與實際電路相對應的電路模型。R+RoE–S+U–I電池導線燈泡開關

理想電路元件主要有電阻元件、電感元件、電容元件和電源元件等。手電筒的電路模型R+RoE–S+U–I電池導線燈泡開關

電池是電源元件，其參數(shù)為電動勢E和內(nèi)阻Ro；

燈泡具有消耗電能的性質，是電阻元件，其參數(shù)為電阻R；

筒體用來連接電池和燈泡，其電阻忽略不計，是無電阻的理想導體。

開關用來控制電路的通斷。

電路模型，簡稱電路。在電路圖中，各種電路元件都用規(guī)定的圖形符號表示。1.2

電壓、電動勢和電流的參考方向

物理中對基本物理量規(guī)定的方向

1.電路基本物理量的實際方向物理量實際方向電流I正電荷運動的方向電動勢E

(電位升高的方向)

電壓U(電位降低的方向)高電位

低電位

單位kA、A、mA、μA低電位

高電位kV、V、mV、μVkV、V、mV、μV(2)參考方向的表示方法電流：Uab

雙下標電壓：

(1)參考方向IE+_

在分析與計算電路時，對電量任意假定的方向。Iab

雙下標2.電路中電壓、電流的參考方向aRb箭標abRI正負極性+–abUU+_實際方向與參考方向一致，電流(或電壓)值為正值；實際方向與參考方向相反，電流(或電壓)值為負值。(3)

實際方向與參考方向的關系注意：

在參考方向選定后，電流(或電壓)值才有正負之分。

若I=5A，則電流從a流向b；例：若I=–5A，則電流從b流向a。abRIabRU+–若U=5V，則電壓的實際方向從a指向b；若U=–5V，則電壓的實際方向從b指向a。1.3

電源有載工作、開路與短路開關閉合,接通電源與負載負載端電壓U=IR特征:1.3.1電源有載工作IR0R+

-EU+

-I①

電流的大小由負載決定。②在電源有內(nèi)阻時，IU?；騏=E–IR0電源的外特性EUI0當

R0<<R時，則UE

，表明當負載變化時，電源的端電壓變化不大，即帶負載能力強。開關閉合,接通電源與負載。負載端電壓U=IR特征:1.3.1電源有載工作①

電流的大小由負載決定。②在電源有內(nèi)阻時，IU?；騏=E–IRoUI=EI–I2RoP=PE

–P負載取用功率電源產(chǎn)生功率內(nèi)阻消耗功率③電源輸出的功率由負載決定。負載大小的概念:

負載增加指負載取用的電流和功率增加(電壓一定)。IR0R+

-EU+

-I電源與負載的判別U、I參考方向不同，P=UI

0，電源；

P=UI

0，負載。U、I參考方向相同，P=UI0，負載；

P=UI

0，電源。

1.

根據(jù)U、I的實際方向判別2.

根據(jù)U、I的參考方向判別電源：

U、I實際方向相反，即電流從“+”端流出，（發(fā)出功率）；負載：

U、I實際方向相同，即電流從“-”端流出。

（吸收功率）。電氣設備的額定值額定值:電氣設備在正常運行時的規(guī)定使用值電氣設備的三種運行狀態(tài)欠載(輕載)：I<IN

，P<PN(不經(jīng)濟)

過載(超載)：

I>IN

，P>PN(設備易損壞)額定工作狀態(tài)：I=IN

，P=PN

(經(jīng)濟合理安全可靠)

1.額定值反映電氣設備的使用安全性；2.額定值表示電氣設備的使用能力。例：燈泡：UN=220V

，PN=60W電阻：RN=100

，PN=1W

特征:開關斷開1.3.2

電源開路I=0電源端電壓

(開路電壓)負載功率U

=U0=EP

=01.開路處的電流等于零；

I

=02.開路處的電壓U視電路情況而定。電路中某處斷開時的特征:I+–U有源電路IRoR+

-EU0+

-電源外部端子被短接1.3.3

電源短路特征:電源端電壓負載功率電源產(chǎn)生的能量全被內(nèi)阻消耗掉短路電流（很大）U

=0

PE=P=I2R0P

=01.

短路處的電壓等于零；

U

=02.短路處的電流I視電路情況而定。電路中某處短路時的特征:I+–U有源電路IR0R+

-EU0+

-

1，電流產(chǎn)生的條件：有電源和負載，并由連接電源與負載的導線，及開關、保護電器構成回路2，電路的作用(1)實現(xiàn)電能的傳輸、分配與轉換(2)實現(xiàn)信號的傳遞與處理3，將實際電路模型化，用足以反映其電磁性質的理想電路元件或其組合來模擬實際電路中的器件，構成與實際電路相對應的電路模型。4，電路中電壓的實際正極性、參考極性和電流的實際正方向、參考方向。

5，在參考方向選定后，電流(或電壓)值才有正負之分。6，流過5Ω電阻元件的電流為I=-2A，求電阻兩端的電壓值和實際的正負極性。abRI

1.3導體中的電阻和電阻的計算

從電場中自由電子的運動來考察電阻發(fā)生的原因。圖

(a)給長度為距L[m]、截面積為S[m2]的導體兩端加電壓U[V]，則在導體內(nèi)部產(chǎn)生電場E=V／L[V／m]由陽極指向陰極。導體中的自由電子因受到指向陽極方向的電場力eE，而以加速度eE／m運動。圖

(b)電子在導體中一邊互相碰撞、與處于熱振動的陽離子或雜質原子碰撞，一邊不斷地減速加速向陽極運動。

(b)(a)E陰極-陽極+UE（+）（-）金屬導體熱振動的陽離子或雜質原子1.3.0金屬導體中產(chǎn)生電阻的原因eE描述消耗電能的性質

金屬導體的電阻與導體的尺寸及導體材料的導電性能有關為：表明電能全部消耗在電阻上，轉換為熱能散發(fā)。電阻的能量Ru+_

R是由導線的長短和粗細及溫度決定的常數(shù)。因R越大越妨礙電流的通過，因此稱為電阻。

［Ω］1.3.1電阻

電阻R是依存導體形狀的，導線越粗越短流過的電荷越多。因此，設導線截面積為S[m2]，長度為L[m]，則電阻可表示為：

電阻與導線的截面積S成反比，與長度?成正比，與電阻率ρ成正比

。

ρ是比例系數(shù)，表示物質固有的電性質。金屬的電阻率隨溫度的上升而增加，若在純金屬中混入其它金屬原子，則電阻率變大。ρ的單位是歐姆米(Ω·m,或者Ω·mm2/m)。電阻率ρ值在10-4Ω·m以下的物質為導體，在108Ω·m以上的物質是絕緣體，介于它們之間的稱為半導體。ρ的倒數(shù)叫電導率γ。百

幾種物質的電阻率ρ

ρ=108Ω·m→絕緣體→ρ=10-4Ω·m導體ρ=10-2

→104Ω·m半導體百

幾種物質的電阻率ρ

ρ=108Ω·m→絕緣體→ρ=10-4Ω·m導體ρ=10-2

→104Ω·m半導體銅的電阻率=1.724×10-8Ω·m鋁的電阻率=2.864×10-8Ω·m百

1、電阻器

（一）電阻器的作用及電路圖形符號電阻器主要用來控制電壓和電流，即起降壓、分壓、限流、分流、隔離、濾波（與電容器配合）、匹配和信號幅度調(diào)節(jié)等作用。電阻器用字母“R”來表示，電路圖形符號見圖R百

（二）電阻器的分類電阻器有多種分類方法。通常可分為固定電阻器、可變電阻器、敏感電阻器、熔斷電阻器和排電阻器等。

1）．固定電阻器固定電阻器的種類比較多，主要有薄膜電阻器和線繞電阻器。

薄膜電阻——是在一根陶瓷管或棒上鍍上一層薄導電膜，為了保護鍍膜和防止潮濕的影響，需在鍍層上涂上一層漆，在兩端加上引線制成。電阻值可通過改變鍍膜的厚度和使用刻槽的方法來獲得。百

常用的薄膜電阻有碳膜電阻器、金屬膜電阻器、金屬氧化膜電阻器等。金屬膜電阻器與碳膜電阻器相比，其噪聲低、穩(wěn)定性好、但成本相對要高。金屬氧化膜電阻器與金屬膜電阻器相比，具有阻燃、導電膜層均勻、膜與瓷棒基本結合牢固、抗氧化能力強等優(yōu)點，其缺點是阻值范圍?。ㄍǔＴ?00ｋΩ以下）。

線繞電阻器——是用高阻值的合金線（即電阻絲，采用鎳鉻絲、康銅絲、錳銅絲等材料制成）纏繞在絕緣基棒上制成的。它具有阻值范圍大（0.1Ω～5MΩ）、噪聲小、電阻溫度系數(shù)小、耐高溫、承受負載功率大（最高可達500W）等優(yōu)點，缺點是高頻特性差。百

金屬膜電阻金屬氧化膜電阻色環(huán)電阻色環(huán)電阻繞線電阻百

2）．可變電阻器可變電阻器又稱可調(diào)電阻器，通常用在需要經(jīng)常調(diào)節(jié)（即阻值需要頻繁變動）的電路中，起調(diào)整電壓、調(diào)整電流或信號控制等作用。

3）．敏感電阻器一些電阻器的電阻值會隨著物理環(huán)境的改變而發(fā)生明顯的變化，這類電阻器被稱為敏感電阻器。常用的敏感電阻器有熱敏電阻器、光敏電阻器、壓敏電阻器、濕敏電阻器、磁敏電阻器、氣敏電阻器、力敏電阻器等。利用敏感電阻器的不同特性可以制成各種傳感器。百

4）．熔斷電阻器熔斷電阻器在電路工作正常時起固定電阻器的作用，當其工作電流超過額定值時，熔斷電阻器將會像熔斷器一樣熔斷，對電路進行保護。熔斷電阻器可分為可恢復式熔斷電阻器和一次性熔斷電阻器兩種。5）．排電阻器排電阻器也稱集成電阻器或電阻器網(wǎng)絡。它是將若干個相同阻值的電阻封裝在一起，一個公共引出端，每個電阻有一個引出端。如9腳的電阻排中有8個電阻，如圖1-1-3所示。百

（三）電阻器的型號在選擇電阻器時，需要查手冊，尋找符合自己要求的型號。電阻器的型號是由一組字母和數(shù)字排列而成的。因此，要想正確地運用電阻器，就必須對它們型號的命名方法有所了解。例如一個標有RJ710.1255.1KI的電阻器。其每部分的具體意義為：

RJ710.1255.1KI第一部分第二部分第三部分序號功率標稱阻值允許誤差名稱材料分類1/8W5.1KΩI級±5％電阻器金屬膜精密上面的例子可以看出，RJ710.1255.1KI這種型號的電阻器，是金屬膜、精密電阻，額定功率為1/8W，阻值為5.1KΩ，允許誤差為一級±5％。表1-1-1列出了第一到第四部分字母和數(shù)字代表的意義。百

（四）電阻器的主要參數(shù)電阻器的主要參數(shù)有：標稱阻值、允許誤差、標稱功率、最大工作電壓、溫度系數(shù)、噪聲等。

標稱阻值——是指某一范圍內(nèi)有多少個標值（如從100～1000范圍內(nèi)）。標稱值是標注在電阻體上的名義阻值，分別有E6、E12、E24、E48、E96、E192六個系列。電阻器總是按某一系列生產(chǎn)，在每一允許誤差下，某一系列的標稱阻值基本上覆蓋所有的實際阻值。但不是任何阻值的電阻都能夠在市場上買到。標稱值必須符合表中的數(shù)值或所列數(shù)值乘以10n，其中n為正整數(shù)或負整數(shù)。

電阻器標稱阻值系列一、E24系列允許誤差±5%

1.01.11.21.31.51.61.82.02.22.42.73.03.33.63.94.34.75.15.66.26.87.58.29.1二、E12系列允許誤差±10%

1.01.21.52.22.73.33.94.75.66.88.2三、E6系列允許誤差±20%1.01.52.23.34.76.8電阻器的標稱阻值應符合上表所列數(shù)值之一，或表列數(shù)值再乘以10n，n為整數(shù)。百

2．允許誤差電阻器的允許誤差用電阻的標稱值與實際阻值的偏差來表示，常用百分數(shù)表示。允許誤差分為六個等級，如下表所示，往往標注在電阻器的最后一位數(shù)字上。如果是色環(huán)電阻，則最后一道色環(huán)表示允許誤差。電阻器允許誤差等級

誤差等級

005010ⅠⅡⅢ允許誤差字母表示色環(huán)表示

±0.5％D綠

±1％F棕

±2％G紅±5％J金

±10％K銀±20％本色

百

3．電阻器的額定功率

電阻器長期工作而不改變其性能的允許功率，稱為額定功率。選擇電阻器的額定功率時，必須等于或大于電阻實際消耗的功率，否則長期工作就會改變電阻的性能或者燒毀。所以，設計電路時應先計算出電阻實際消耗的功率，從而選取適當額定功率的電阻并留有一定余量。在電路中電阻器的故障是開路。在電源電路中，限流電阻常采用保險電阻（水泥電阻），當電流過大時，電阻外部不會引起燒壞冒煙，內(nèi)部燒斷起到保護作用。百

4．電阻器的參數(shù)標注方法電阻器的參數(shù)標注方法有直標法、文字符號法、色標法和數(shù)碼法。（1）直標法采用直標法的電阻器，其電阻值用阿拉伯數(shù)字、允許誤差用百分數(shù)直接標注在電阻器的表面上。額定功率較大的電阻器，將額定功率也直接標注在電阻器上。直標法電阻值的單位有歐姆（Ω）、千歐（kΩ）和兆歐（MΩ）。例如，2.2kΩ±5％，5W4.7Ω±10％等。百

（2）文字符號法采用文字符號法標注參數(shù)的電阻器，其電阻值用數(shù)字與符號組合在一起表示。

文字符號Ω、K、M前面的數(shù)字表示整數(shù)電阻值，文字符號后面的數(shù)字表示小數(shù)點后面的小數(shù)阻值。允許誤差用符號表示。例如，3R3K表示電阻器的電阻值為3.3Ω，允許誤差為±10％；4K7J表示電阻器的電阻值為4.7KΩ，允許誤差為±5％。

（3）色標法標注阻值

色標法是按規(guī)定的一種顏色代表一個數(shù)字，用標在電阻器上的不同顏色的色環(huán)來標注電阻值和允許誤差的。

色環(huán)電阻器分為四色環(huán)和五色環(huán)兩種，如附圖

所示。靠近電阻的一端畫有四環(huán)（五環(huán)），第1、2（3）色環(huán)表示電阻值的前兩位（三位）有效數(shù)字，第3（4）色環(huán)表示有效數(shù)乘以10的冪次數(shù)，第4（5）色環(huán)表示允許誤差。附表列出了色環(huán)所代表的數(shù)字大小。

四色環(huán)五色環(huán)紅黃橙

金橙棕紅金棕

顏色所代表的數(shù)字顏色黑棕紅橙黃綠藍紫灰白金銀對應數(shù)字00112233445566778899-1-1-2-2

誤差的標注誤差等級005010ⅠⅡⅢ允許誤差±0.1％±0.25％±0.5％±1％±2％±5％±10％±20％字母表示DFGJK色環(huán)表示紫紫藍藍綠綠棕棕紅紅金金銀銀本色

電阻器標稱阻值系列一、E24系列允許誤差±5%

1.01.11.21.31.51.61.82.02.22.42.73.03.33.63.94.34.75.15.66.26.87.58.29.1二、E12系列允許誤差±10%

1.01.21.52.22.73.33.94.75.66.88.2三、E6系列允許誤差±20%1.01.52.23.34.76.8電阻器的標稱阻值應符合上表所列數(shù)值之一，或表列數(shù)值再乘以10n，n為整數(shù)。

2、電位器

電位器是可變電阻器的一種，通常是由電阻體與轉動或滑動系統(tǒng)組成，其主要作用是調(diào)節(jié)電壓（包括直流電壓與信號電壓等）和電流。圖1-1-5是常用電位器的外形。

電位器有多種分類方法。按調(diào)節(jié)方式可分為旋轉式電位器、推拉式電位器、直滑式電位器等種類。電位器按其結構特點可分為單圈、多圈、單聯(lián)、雙聯(lián)、多聯(lián)、抽頭式、帶開關、鎖緊型、非鎖緊型和貼片式等種類。旋轉式電位器的阻值隨旋轉角度的變化形式有三種，其變化規(guī)律曲線如圖所示。10080604020

020406080100

標稱阻值％XDZ

直線式（X）：阻值隨轉軸的旋轉作均勻變化，并與旋轉角度成正比。此類電位器適于作分壓、偏流的調(diào)節(jié)等。

指數(shù)式（Z）：阻值隨轉軸的旋轉作指數(shù)規(guī)律變化。也就是說阻值的變化一開始比較緩慢，而后隨旋轉角度的加大阻值變化逐漸加快。這種電位器適于作音量控制。10080604020

020406080100

標稱阻值％XDZ

對數(shù)式（D）：阻值隨轉軸的旋轉作對數(shù)關系的變化。也就是說阻值變化開始較大，而后變化逐漸減慢。這種電位器適宜作音調(diào)控制和黑白對比度調(diào)整。

普通電位器的誤差一般為±10％和±20％，所以按E12和E6標稱值生產(chǎn)，線繞電位器的誤差為±5％，有的可達±2％，多圈電位器的誤差為2％或±1％。電位器型號的書寫方法如下：

WH5-1A—0.25W—100KΩ—X—16-—ZS-3—

型號品種

功率

標稱值

線性軸長軸端形式

××××××技術條件代號

77

1，電流產(chǎn)生的條件：有電源和負載，并構成回路2，電路的作用(1)實現(xiàn)電能的傳輸、分配與轉換(2)實現(xiàn)信號的傳遞與處理3，電的效應：電的熱效應；電的電動力效應；電的磁效應；電的化學效應。4，將實際電路模型化，用足以反映其電磁性質的理想電路元件或其組合來模擬實際電路中的器件，構成與實際電路相對應的電路模型。

5，金屬導體的電阻與導體的尺寸及導體材料的導電性能有關為：電阻與導線的截面積S成反比，與長度?成正比，與電阻率ρ

。6,

ρ值在10-4Ω·m以下的物質為導體，在108Ω·m以上的物質是絕緣體，介于它們之間的ρ=10-2

~104Ω·m稱為半導體。ρ的倒數(shù)叫電導率。

紅黃橙

金橙棕紅金棕紅黃橙金橙棕紅金棕7,請標出下列色環(huán)電阻的數(shù)值和誤差。橙棕紅金棕黃紫黑紅綠棕紅橙棕藍紅黑黑銀

黑綠棕銀金白棕橙藍綠紫黑金綠橙藍黑金黑綠黑銀綠紅黃金紅

1.3.2

電流的熱效應

具有電阻的導體，當有電流通過時將產(chǎn)生熱。電熱器、白熾燈、電熨斗，電爐等，都是利用電流的放熱作用為熱源的家用電器。

1840年焦耳(J．P．Joule，1818～1889，英國)發(fā)現(xiàn)了電阻、電流及產(chǎn)生的熱量之間的關系。當給電阻R[Ω]加電壓V[V]，t{秒}時間流過電流Ｉ[A]時，放出的熱量Q[Ｊ]可表示為

把1秒鐘內(nèi)所用的電能，叫做電功率。

P=W/t=IU[J/s]

使用歐姆定律可表示為

[J/s]

電功率的單位是以機械技術家瓦特(J．Watt，1736～1819，英國)的名字命名的：1[W]=1[J/s]

例如，400W的電熱器，每秒消耗電能400J，發(fā)出與之等量的熱能。能定義為電功率P與使用時間t秒的乘積。

電能kＷh（千小時，度）

把1秒鐘內(nèi)所用的電能，叫做電功率。

P=W/t=IU[J/s]

使用歐姆定律可表示為

[J/s]

電功率的單位是以機械技術家瓦特(J．Watt，1736～1819，英國)的名字命名的：1[W]=1[J/s]

電流通過電阻時放出的熱量與電流的平方和電阻的乘積成正比，與流過電流的時間成正比。這個關系叫做焦耳定律，所放出的熱叫焦耳熱。

在白熾燈玻璃球內(nèi)封人少量的氮和氬的混合氣體。在白熾燈泡內(nèi)，消耗的電功率轉換成可見光能量的發(fā)光功率為

6％～12％鎢燈絲氬氣

大部分為紅外線輻射，或者變成熱能使玻璃燈泡溫度升高。鎢的熔點非常高，大約在3400℃，盡管燈絲在2500℃的高溫白熾也足夠耐用。鎢燈絲氬氣

材額定電壓為100V功率為l00W的白熾燈泡，在燈絲內(nèi)流動的電流是1A，則根據(jù)歐姆定律，燈絲的電阻為100Ω。鎢的白熾狀態(tài)的電阻率為，ρ≈70×10-8Ω·m，即100=70×10-8L/S，求出L/S=1.4×108m-1。極細的鎢線做成螺旋狀的燈絲，L/S的值要按設計值去做，能提高燈絲的放熱效率。

例如：

應用:日光燈的發(fā)光原理：電能轉換為光能汞原子電子熒光材料紫外線可見光燈絲

(2)參考方向的表示方法電流：Uab

雙下標電壓：

(1)參考方向IE+_

在分析與計算電路時，對電量任意假定的方向。Iab

雙下標1.3.3電路中電壓、電流的參考方向aRb箭標abRI正負極性+–abUU+_實際方向與參考方向一致，電流(或電壓)值為正值；實際方向與參考方向相反，電流(或電壓)值為負值。(3)

實際方向與參考方向的關系注意：

在參考方向選定后，電流(或電壓)值才有正負之分。

若I=5A，則電流從a流向b；例：若I=–5A，則電流從b流向a。abRIabRU+–若U=5V，則電壓的實際方向從a指向b；若U=–5V，則電壓的實際方向從b指向a。

1，把1秒鐘內(nèi)所用的電能，叫做電功率。

P=W/t=IU[J/s]

電功率的單位是Watt：1[W]=1[J/s]2，電路中電壓的實際正極性和電流的實際正方向、參考方向。3，在參考方向選定后，電流(或電壓)值才有正負之分。4，白熾燈消耗的電功率轉換成可見光能量的發(fā)光功率為6％～12％。5，流過5Ω電阻元件的電流abRI為I=-2A，求電阻兩端的電壓和極性。

6，兩只白熾燈額定電壓為220V，功率分別為25W和40W，現(xiàn)將它們串聯(lián)后接到220V電源上，問哪一只更亮，或是兩只一樣亮。7，流過電阻元件R=10Ω的電流為I=-2A，求該電阻消耗的電功率。8，電阻元件R=20Ω兩端的電壓為Uab=-10V，求該電阻消耗的電功率。abRI

第2節(jié)簡單電路知識及計算

最簡單的電路是單一回路，或者可以通過電路的等效變換為一個單一回路的多回路電路，不能化簡成單一回路的叫多回路電路。

單一回路可以直接用歐姆定律(Ohm′sLaw)計算，復雜電路可以用基爾霍夫定律（Kirchhoff′s

Laws)求解。2.1

歐姆定律U、I參考方向相同時，U、I參考方向相反時，RU+–IRU+–I

表達式中有兩套正負號：①式前的正負號由U、I

參考方向的關系確定；②

U、I

值本身的正負則說明實際方向與參考方向之間的關系。

通常取

U、I

參考方向相同，稱關聯(lián)方向。U=RI

U=–RI解：對圖(a)有,U=IR例：應用歐姆定律對下圖電路列出式子，并求電阻R。對圖(b)有,U=–IRRU6V+–2AR+–U6VI(a)(b)I–2A電路端電壓與電流的關系稱為伏安特性。

遵循歐姆定律的電阻稱為線性電阻，它表示該段電路電壓與電流的比值為常數(shù)。I/AU/Vo線性電阻的伏安特性線性電阻的概念：

線性電阻的伏安特性是一條過原點的直線。2.2

電阻串聯(lián)與并聯(lián)2.2.1

電阻的串聯(lián)特點:1)各電阻一個接一個地順序相聯(lián)；兩電阻串聯(lián)時的分壓公式：R=R1+R23)等效電阻等于各電阻之和；4)串聯(lián)電阻上電壓的分配與電阻成正比。R1U1UR2U2I+–++––RUI+–2)各電阻中通過同一電流；應用：降壓、限流、調(diào)節(jié)電壓等。2.2.2電阻的并聯(lián)

兩電阻并聯(lián)時的分流公式：(3)等效電阻的倒數(shù)等于各電阻倒數(shù)之和；(4)并聯(lián)電阻上電流的分配與電阻成反比。特點:(1)各電阻聯(lián)接在兩個公共的結點之間；RUI+–I1I2R1UR2I+–(2)各電阻兩端的電壓相同；

應用：分流、調(diào)節(jié)電流等。三個電阻的串聯(lián)、并聯(lián)計算R=R1+R2+R3

2.3

基爾霍夫定律(Kirchhoff′slaw)支路(branch)：電路中的每一個分支。一條支路流過一個電流，稱為支路電流。結點(node)：三條或三條以上支路的聯(lián)接點。回路(loop)：由支路組成的閉合路徑。網(wǎng)孔(mesh)：內(nèi)部不含支路的回路。I1I2I3ba+-E2R2+-R3R1E1123例：支路：ab、bc、ca、…（共6條）回路：abda、abca、adbca…

（共7個）結點：a、b、c、d

(共4個）網(wǎng)孔：abd、

abc、bcd

（共3個）adbcE–+GR3R4R1R2I2I4IGI1I3I2.3.1

基爾霍夫電流定律(KCL定律)1．定律

即:Ｉ入=

Ｉ出

在任一瞬間，流向任一結點的電流等于流出該結點的電流。實質:電流連續(xù)性的體現(xiàn)?；?Ｉ=0I1I2I3ba+-E2R2+-R3R1E1對結點a：I1+I2=I3或I1+I2–I3=0基爾霍夫電流定律（KCL）反映了電路中任一結點處各支路電流間相互制約的關系。Kirchhoff′scurrentlaw在任一瞬間，沿任一回路循行方向，回路中各段電壓的代數(shù)和恒等于零。2.3.2

基爾霍夫電壓定律（KVL定律)1．定律即：U=0在任一瞬間，從回路中任一點出發(fā)，沿回路循行一周，則在這個方向上電位升之和等于電位降之和。對回路1：對回路2：

E1=I1R1+I3R3I2R2+I3R3=E2或I1R1+I3R3–E1=0或I2R2+I3R3–E2=0I1I2I3ba+-E2R2+-R3R1E112基爾霍夫電壓定律（KVL）反映了電路中任一回路中各段電壓間相互制約的關系。Kirchhoff′svoltagelaw

1，單一回路可以直接用歐姆定理計算，復雜電路可以用基爾霍夫定律求解。2，通常取

U、I

參考方向相同，稱關聯(lián)方向。3，線性電阻：線性電阻的伏安特性是一條過原點的直線。4，電阻的功率計算：P=UI=RI2=U2/R。已知電阻的額定功率為PN=0.5W，電阻值為430Ω，求允許流過的最大電流值；電阻兩端能接的最大電壓。

練習一：三個電阻R1＝60、R2＝40

、R3＝10相串聯(lián)，接于220V的電壓上，請計算各個電阻上的電壓值。

練習二:

已知電阻R1=20KΩ，R2=40KΩ，R3=60KΩ。請計算ab兩端的等效電阻Rab=?

練習三:

已知電阻Uab=60V,R1=30KΩ，R2=18KΩ，R3=20KΩ。請計算電流I1，I2的值。

練習四:

已知電阻Uab=-20V,R1=20KΩ，R2=10KΩ，R3=30KΩ，R4=60KΩ。請計算流過電阻R3的電流值和方向、電阻R1兩端的電壓值和極性。練習五:

已知電阻Uab=-25V,R1=8KΩ，R2=24KΩ，R3=10KΩ，R4=9KΩ。請計算流過電阻R2的電流值和方向、電阻R4兩端的電壓值和極性。

練習六:

已知電阻

R1=20KΩ，R2=10KΩ，R3=30KΩ，R4=60KΩ。流過電阻R2的電流I2=2mA,請計算電流I的值。

12110.40.40.82練習七：計算12兩點之間的等效電阻值。練習八：計算ab兩點之間的Uab電壓值。111

第三節(jié)直流電與交流電本節(jié)的要求:1.直流電的概念2.交流電的概念3.正弦交流電壓與電流：單相；三相。4，三相電源的星形與三角形的聯(lián)結線電壓與相電壓，三相負載星形與三角形的聯(lián)結線電流與相電流，三相功率計算。

第三節(jié)直流電與交流電3.1直流電直流電的概念:

只要電流的方向不隨時間變化的電流統(tǒng)稱為直流電流，常用“DC”(directcurrent)表示。它一般可分為兩種：一種是方向與大小都不隨時間變化的叫“恒穩(wěn)直流”；另一種是方向不變，但大小卻隨時間變化的叫“脈動直流”。直流電流可以由蓄電池或直流發(fā)電機等直流電源得到，也可以由交流電源經(jīng)過整流器整流獲得。

直流電流：方向不變，大小可變；恒定直流：方向不變，大小不變。

恒穩(wěn)直流脈動直流

脈動直流

3.2交流電交流電的概念

大小和方向均隨時間按正弦規(guī)律作周期性變化的電流稱為交流電，簡稱“交流”，常用“AC”(alternatingcurrent)表示。一般交流發(fā)電機所發(fā)出的均為正弦交流電。交變電流中有瞬時電流和按一定時間周期變化的周期電流。瞬時電流是接通開關和關閉開關時，瞬間流過的電流。周期電流是其大小和方向按規(guī)律周期性變化的交流電流。

三角波（交流）矩形波（交流）iu正弦波（交流）在交流中，根據(jù)隨時間變化的規(guī)律常用的有正弦波、三角波、矩形波等。

3.2.1

單相正弦交流電正弦量：

隨時間按正弦規(guī)律做周期變化的量。Ru+___iu+_正弦交流電的優(yōu)越性：

便于傳輸；易于變換便于運算；有利于電器設備的運行；

.....正半周負半周Ru+_3.2.1.1

正弦交流電壓與電流正弦交流電流的波形和三角函數(shù)表示：角頻率：決定正弦量變化快慢幅值：決定正弦量的大小幅值、角頻率、初相角成為正弦量的三要素。初相角：決定正弦量起始位置Im-ψ2-ψTiO1.頻率與周期周期T：變化一周所需的時間（s）角頻率ω：（rad/s）頻率f：（Hz）T*

無線通信頻率：

30kHz~30GMHz*電網(wǎng)頻率：我國

50Hz

，美國

、日本

60Hz*高頻爐頻率：200~300kHZ*中頻爐頻率：500~8000HziO2.幅值與有效值有效值：與交流熱效應相等的直流定義為交流電的有效值。幅值：Im、Um、Em則有交流直流幅值必須大寫,下標加m。同理：有效值必須大寫

給出了觀察正弦波的起點或參考點。3.初相位與相位差

相位：注意：交流電壓、電流表測量數(shù)據(jù)為有效值交流設備名牌標注的電壓、電流均為有效值初相位：

表示正弦量在t=0時的相角。

反映正弦量變化的進程。iOΨ:如：若電壓超前電流

兩同頻率的正弦量之間的初相位之差。相位差

：uiuiωtO|ψ2φψ1∣∣電流超前電壓電壓與電流同相

電流超前電壓

電壓與電流反相uiωtuiOuiωtui90°OuiωtuiOωtuiuiO∣φ∣∣②不同頻率的正弦量比較無意義。

①兩同頻率的正弦量之間的相位差為常數(shù)，與計時的選擇起點無關。tO注意兩點:3.2.1.2

正弦量的相量表示法瞬時值表達式前兩種不便于運算，重點介紹相量表示法。波形圖

１.正弦量的表示方法必須小寫相量uO2.正弦量用旋轉有向線段表示ω設正弦量:若:有向線段長度

=ω有向線段以速度

按逆時針方向旋轉則:該旋轉有向線段每一瞬時在縱軸上的投影即表示相應時刻正弦量的瞬時值。有向線段與橫軸夾角

=初相位u0xyOO+j+1Abar03.正弦量的相量表示復數(shù)表示形式設A為復數(shù):(1)代數(shù)式A=a+jb復數(shù)的模復數(shù)的輻角實質：用復數(shù)表示正弦量式中:(2)三角式由歐拉公式:(3)指數(shù)式

可得:

設正弦量:相量:表示正弦量的復數(shù)稱相量電壓的有效值相量(4)極坐標式相量表示:相量的模=正弦量的有效值

相量輻角=正弦量的初相角？正誤判斷1.已知：？有效值？3.已知：復數(shù)瞬時值j45?？最大值？？負號2.已知：4.已知：1.電阻元件(resistanc)描述消耗電能的性質根據(jù)歐姆定律:即電阻元件上的電壓與通過的電流成線性關系線性電阻

金屬導體的電阻與導體的尺寸及導體材料的導電性能有關，表達式為：表明電能全部消耗在電阻上，轉換為熱能散發(fā)。電阻的能量Ru+_3.2.1.3

電阻元件、電感元件與電容元件

描述線圈通有電流時產(chǎn)生磁場、儲存磁場能量的性質。(1).物理意義電感:(H、mH)線性電感:L為常數(shù);非線性電感:L不為常數(shù)2.電感元件電流通過N匝線圈產(chǎn)生(磁鏈)電流通過一匝線圈產(chǎn)生(磁通)u+-線圈的電感與線圈的尺寸、匝數(shù)以及附近的介質的導磁性能等有關。自感電動勢：(2).自感電動勢方向的判定1)自感電動勢的參考方向規(guī)定:自感電動勢的參考方向與電流參考方向相同,

或與磁通的參考方向符合右手螺旋定則。+-eL+-L電感元件的符號S—線圈橫截面積（m2）

l—線圈長度（m）N—線圈匝數(shù)

μ—介質的磁導率（H/m）2)自感電動勢瞬時極性的判別

0<eL與參考方向相反eL具有阻礙電流變化的性質eL實+-eLu+-+-eL實-+0eLu+-+-eL與參考方向相同

0>

0(3)電感元件儲能根據(jù)基爾霍夫定律可得：將上式兩邊同乘上

i

，并積分，則得：即電感將電能轉換為磁場能儲存在線圈中，當電流增大時，磁場能增大，電感元件從電源取用電能；當電流減小時，磁場能減小，電感元件向電源放還能量。磁場能3.電容元件描述電容兩端加電源后，其兩個極板上分別聚集起等量異號的電荷，在介質中建立起電場，并儲存電場能量的性質。電容：uiC+_電容元件電容器的電容與極板的尺寸及其間介質的介電常數(shù)等關。S—極板面積（m2）d—板間距離（m）ε—介電常數(shù)（F/m）當電壓u變化時，在電路中產(chǎn)生電流:1F=106μFcapacitor電容元件儲能將上式兩邊同乘上u，并積分，則得：即電容將電能轉換為電場能儲存在電容中，當電壓增大時，電場能增大，電容元件從電源取用電能；當電壓減小時，電場能減小，電容元件向電源放還能量。電場能根據(jù)：1.電壓與電流的關系設②大小關系：③相位關系：u、i

相位相同根據(jù)歐姆定律:①頻率相同相位差：相量圖3.2.1.4

電阻元件的交流電路Ru+_相量式：2.功率關系(1)瞬時功率

p：瞬時電壓與瞬時電流的乘積小寫結論:

（耗能元件）,且隨時間變化。piωtuOωtpOiu瞬時功率在一個周期內(nèi)的平均值大寫(2)平均功率(有功功率)P單位:瓦（W）PRu+_ppωtO注意：通常銘牌數(shù)據(jù)或測量的功率均指有功功率。

基本關系式：①頻率相同②U=IL

③電壓超前電流90相位差1.電壓與電流的關系3.2.1.5

電感元件的交流電路設：+-eL+-LuωtuiiOinductanc或則:

感抗(Ω)電感L具有通直阻交的作用直流：f=0,XL=0，電感L視為短路定義：有效值:交流：fXL感抗XL是頻率的函數(shù)可得相量式：電感電路復數(shù)形式的歐姆定律相量圖根據(jù)：則：O2.功率關系(1)瞬時功率(2)平均功率

L是非耗能元件儲能p<0+p>0分析：瞬時功率

：ui+-ui+-ui+-ui+-+p>0p<0放能儲能