電工學(xué)基本知識

其次章電工學(xué)根本學(xué)問一．電路概念修理家電常常要找資料，找“電路圖特別狀況下〔開路、斷路〕無電流。由電氣設(shè)備和〔用電器，按肯定方式聯(lián)接起來，為電荷流通供給了路徑。簡稱網(wǎng)絡(luò)或回路。電路由三局部組成：電源〔信號源、中間環(huán)節(jié)、負載。中間環(huán)節(jié)也有說成“導(dǎo)線、如電池、導(dǎo)線、小燈泡。簡單電路中間環(huán)節(jié)很簡單。經(jīng)典高考題：電池、開關(guān)、變阻器、小燈泡、電壓表、電流表等組成一個電路。輸電線發(fā)電機輸電線發(fā)電機升壓變壓器降壓變壓器電燈電爐...——起電能的傳輸和轉(zhuǎn)換作例，供電電路。發(fā)電〔機械能→電能器升壓，電能輸送，變壓器降壓，負載如照明燈、電動 話筒機〔電能→光能、機械能〕圍很廣。例：音響擴音器、電視機、電腦等等。話筒時信號源，傳感器，將聲音的能量轉(zhuǎn)換為電能〔微弱的

放大器

揚聲器電壓或電流聲音，比先大得多，能量守恒，來自供電電源〔強電。強弱電乃電業(yè)界的習(xí)慣說法，行話或俗稱，非正規(guī)術(shù)語。過去強弱電界限清楚。搞強電的不生疏弱中級考強電，高級考強電、電子〔弱電，技師高級技師考強弱電的結(jié)合，電子、計算機掌握為主。道路上各種穽蓋上的標(biāo)記。電力〔強電、弱電、電信等，現(xiàn)在還有一種“交信實物圖——實際電子元器件連接而成，簡單時看不清楚。電路圖——電原理圖，由電路元器件符號畫成的。圖形符號、文字符號有國家標(biāo)準(zhǔn)，電阻、電容、電感、二三極集成電路、開關(guān)、變壓器等符號；中、外符號不同。例：電阻國內(nèi)： 國外：圖形符號、文字符號舉例。導(dǎo)線穿插不連接電阻R導(dǎo)線穿插不連接電容CL

電源 E

SWSW導(dǎo)線穿插相連接1導(dǎo)線穿插相連接三極管T

SW1X3“單刀三位”開關(guān)二極管D6開關(guān)的動觸片〔頭〕稱為刀，每個靜觸片稱為位，如單刀三位開關(guān)，簡寫為1X3開關(guān)。標(biāo)準(zhǔn)的開關(guān)符號有的不一樣。23220V~M23220V~M馬達電熱絲常見故障，開關(guān)接觸如何改電路？二．電路的根本物理量電流強度：單位時間通過某一截面的電荷量：I=Q/t,i=dq/dt, 1熱風(fēng) 2冷風(fēng) 3關(guān)方向：正電荷移動的方向。A點移動到BAB間的電壓。V、mV、KV；U=W/q伏特=焦耳/庫侖。方向：正極指向負極。功，指電源內(nèi)部。方向：電源內(nèi)部負極指向正極。區(qū)分電壓與電流。電壓高不肯定電流大，電壓低電流也可能大。三．電路的根本定律歐姆定律：歐姆爭論七年，1826年發(fā)表此定律。符合此定律的電阻為線性電阻，白熾燈的燈絲不符合此定律，溫度越高，電阻越大，為非線性電阻。I=U/R，流過電阻的電流與其兩端的電壓成正比關(guān)系。30/SrUrUR全電路歐姆定律：I=E/〔R+r〕Er為電源內(nèi)阻。堿性電池的內(nèi)阻小與一般干電池，適用于大電流放電。蓄電池E同金屬，導(dǎo)線連接，有麻感。460mA1.0V，t=5h，230mAt=10h。51.63V，187mΩ;5NiH1.38V，41mΩ;Li,1020mAh,4.1V,41mΩ;11.5V.0.5Ω11.0V.100Ω;汽車鉛酸蓄電池,6V,1.8mΩ.。電池能供給的最大電流：R=0，I=E/r20A高內(nèi)阻的電源短路電流不大。P=UI=R，、K、W=RtKW，原一個用電故事：一個月用00000功〔能量〕與功率，電功〔電能〕1820KW，有人說，年發(fā)電18201：6能量單位為焦耳〔J〕=瓦特秒W*S2=6X1=6X10-mJ遠小于0．2—0．3mJ。四．電路的狀態(tài)有載，通路狀態(tài)負載與電源接通，用電設(shè)備工作的狀態(tài)?！部諝忾_關(guān)〕來保護。家電里用熔斷器〔保險絲。燒保險絲有多種緣由，如：電路存在短路，電流過大，保險絲燒得一絲不剩，更換后仍燒；電路正常，保險絲老化，自然損壞，保險絲燒斷，一絲尚存，更換后恢復(fù)正常。障擴大。有時保險絲質(zhì)量低劣，換后又燒。熔絲特性。熔〔保險〕I，熔斷電流2倍I，最多21倍多N NIN延時型熔絲。彩電開機瞬間大電流，運行小電流。保險絲成分為鉛錫合金，能否用銅絲代？有條件可以代，應(yīng)急修理常用。額定值的百公比熔斷時間110% 4135% 60200% 225℃25%以避開干10A額定值的百公比熔斷時間110% 4135% 60200% 2保險絲作用：短路保護，非過載〔超負荷、過電流〕保護。超3560分鐘熔斷。電器事故〔如電機燒毀、火災(zāi)〕可能已發(fā)生。電源線短路，電器會損壞嗎？U=0。用不當(dāng)，太大，導(dǎo)線有肯定電阻，短路電流缺乏以馬上燒斷保險絲。有一報道：“據(jù)失火這家四歲女兒說，當(dāng)時，她的媽媽上廁所去了，只有她和兩個月大的弟弟在家。媒體報道電氣事故使用“短路”一詞，常有誤。短路會引起電壓上升損壞電器嗎？一報道說“用戶超〔過載FUrUrURFU全電路歐姆定律：U=E-Ir。超負荷用電，IU為什么電燈接得越多，電燈越暗？特務(wù)發(fā)報，鄰居的電燈閃耀，暴露。局部短路。家電中元器件擊穿造成短路。緣由有〕元器件老E化，質(zhì)量低劣不符規(guī)定要求的〔2〕電路故障引起元器件擊穿，更換后故障仍在。易擊穿的元器件有二三極管、電容器、集成電路，但不要輕易疑心集成電路，換起來麻煩。電源保險絲不肯定熔斷。電源開〔斷〕路，局部開路。電源開〔斷〕路，如保險絲熔斷，電器端電壓為零，不工作〔不工作不等于損壞。阻值變大，甚至開路，外表發(fā)黑。也有外表完好看不出的。二是電路板虛焊。焊錫太少，強度不夠，熱脹冷縮引起。似通非通，敲一敲，拍一拍，又正常了，沒規(guī)律。查起來很難，一把此范圍內(nèi)的焊點全部重焊一遍。也可能是電路板銅箔開裂。接觸點接觸不良，接觸電阻變大，如大功率電源插座，易發(fā)熱燒焦〔Q=I2RT，R為接觸電阻，乃至引起火災(zāi)。對萬能插座有規(guī)定。額定值定的工作條件下正常運行而規(guī)定的正常容許值，是綜合考慮了安全、牢靠本錢等因素制定的。額定值定得過低，本錢高，鋪張；過高，不行靠，安全隱患，偽劣產(chǎn)品常這樣做。滿載：實際電壓、電流、功率等于額定值，正常使用；汽車載重比方。過〔超〕載：實際電壓、電流、功率大等額定值，壽命大大縮短；輕載：實際電壓、電流、功率小等額定值，壽命可延長。1/5。所謂“節(jié)電器”據(jù)說會使電度表走得慢。40W，220V251KWh〔度〕0.8KWh0.2KWh人為使電表走慢，不用說做得到做不到，真的做到了，是節(jié)電還是偷電？220V60W110VW？能否節(jié)電？所謂燈泡節(jié)電，是在一樣的發(fā)光亮度下，耗電較少，才叫節(jié)電〔能。220V60W的白熾燈接15W。這是中學(xué)物理的老題目，其實是錯誤的。由于燈絲電阻是非線性的。電壓高，功率大，溫度高，電阻大；反之電阻小。60W110V220V15W18~20W220V60W220V15W96下點亮的。在美國得克薩斯州古老的沃爾夫斯堡歌劇院，一只于1908921到2023年9月21日才被請下了燈座，人們進展集會慶祝這只長壽的燈泡，該地區(qū)也由于這只燈泡而遠近著名。五、電與磁1．電與磁不行分有電路，又有磁路。變壓器、電感器，電動機中有電路又有磁路。通過磁來傳遞能量。電能→電能：變壓器，電→磁→電；電能→機械能：電動機，電→磁→機械。N〔磁力內(nèi)部是S性電荷〔+、-〕但無單N、S磁路，磁力線在鐵心中形成閉合的路徑。鐵心由磁性材料制成，能集中磁力線。磁阻〔類比電阻阻很大。類比導(dǎo)體和絕緣體。磁性材料：鐵族元素及其合金、氧化物，可被磁鐵吸引；非磁性材料：非金屬、塑料、木材、銅、鋁等，不被磁鐵吸引。電與磁、磁場、電磁場、電磁波電磁輻射，概念常被濫用，用來任意解釋玩?，F(xiàn)象。有報道說，一男子“身如磁鐵，可吸引任何東西為是磁場作用，拿指南針測試。所謂“特異功能”也常用電磁場解釋。2、電磁關(guān)系的覺察191820覺察通電導(dǎo)線四周產(chǎn)生磁場，小磁針偏轉(zhuǎn)，用右手定則推斷長期以來，磁現(xiàn)象與電現(xiàn)象是被分別進展?fàn)幷摰模貏e是吉爾伯特對磁現(xiàn)象與電現(xiàn)象進展深入分析比照聯(lián)系的疑問始終縈繞在一些有志探究的科學(xué)家的心頭。)18204時，他說：讓我把導(dǎo)線與磁針平行放置來試試看。當(dāng)他接通電源時，他覺察小磁針微微動了一下英國法拉第奉獻很大。法拉第是書籍裝訂工出身，文化不高。自薦到戴維〔院士〕1812年當(dāng)助手211824〔1826，是試驗性科學(xué)，是試驗家的天地。后來還有一個報童出身的愛迪生。安培覺察磁場對通電導(dǎo)體有作用力。左手定則。英?華拉斯頓，想到讓電成為動力，即電動機，不成功，不久后放棄。法拉第不放棄，182193電能原由化學(xué)電池產(chǎn)生，意大利的伏打制造電池，稱伏打電池，因本錢等問題不行能廣泛用作動力。1821-1831又動了一次。是真的嗎？電磁感應(yīng)現(xiàn)象被覺察了！是偶然的嗎？法拉第第一次試驗當(dāng)時無專業(yè)電流表。法拉第的檢流計是利用變化著的電流、變化著的磁場、運動的磁場、運動的恒定電流、在磁場中運動的導(dǎo)體。最終1851試驗時磁針離線圈較遠，等接通開關(guān)再轉(zhuǎn)瞬去看磁針，很長時間也沒有覺察磁針的搖擺。ttE磁力線〔磁通〕E越大,磁鐵插入拔出越快，E越大；假設(shè)磁鐵不動，磁通再大也不產(chǎn)生感應(yīng)電動勢。美國人約瑟夫·表。焦耳楞次定律——解決感應(yīng)電動的勢方向問題：電磁感應(yīng)產(chǎn)生的電流也會產(chǎn)生磁場〔右手定則磁場增大時阻礙其增大，減小時阻礙其減小。磁鐵插入拔出時電流方向不同。線圈有對抗變化磁場的作用，稱為自感現(xiàn)象。自感系數(shù)L單位—亨利。線圈加變化電壓u→變化電流i→變化磁場→感應(yīng)電流→感應(yīng)電流的磁場阻礙線圈電流的變化，故iL

L的變化滯后于uL

L的變化；而電阻的電壓、電流的變化是同步的。自感系數(shù)L即線圈電感量的大小。自感系數(shù)L越大，電流的變化率越大，感應(yīng)電動式EitEit電容器，當(dāng)外加電壓變化時，其充〔放〕電電流變化超前于電壓。六．直流電和溝通電電。溝通電的三要素溝通電的表達式 uU頻率、周期1

sin(t)m

iI

sin(ωtψ)iωiωtψf ；其中TT—周期Sf—頻率HKH、MH〕ω=2πf—角頻率，弧度/S2π弧度。工頻50-60HZ音頻20HZ-20KHZ1～4KHZ1050Hz60Hz，引進美國設(shè)備，還有兩小塊50/60低頻〔LF〕30-300KHZ中頻〔MF〕300-3000KHZ高頻(HF)3-30MHZ基高頻(VHF)30-300MHZ特高頻〔UHF〕300-3000MHZ幅值、有效值幅值即最大值、峰值。上式中的Um，一個周期內(nèi)兩次最大。有效值是以電流熱效應(yīng)衡U表示。溝通電通過一電阻在肯定時間內(nèi)產(chǎn)生的熱量m200、220、230、240；110V100、110、120、127、130。m對正弦溝通電，U、Um

關(guān)系為U

1.41U，非正弦溝通電無此關(guān)系。日常市電U=220V，Um≈310VUm

250VAC250VDC初相位計時起點選擇不同，相位角也不同。兩個同頻率正弦溝通信號比較其相位有：超前、滯后、同向、反相等關(guān)系。人耳對頻率敏感；眼對相位敏感，電視信號中有簡單的相位關(guān)系。溝通電路中的電感和電容電感加溝通電壓u,產(chǎn)生同頻率的溝通電流i

的變化滯后于u。電感對溝通電有L L L LXLXL2πfL，單位歐姆，fL直流時f=0，XL=0，電感對直流電無阻礙作用，但實際電感器是導(dǎo)線繞的，還有導(dǎo)線的電阻。所以在直流電路中，電感看成短路，但當(dāng)電感接通或斷開直流，電感有作用，會產(chǎn)生感應(yīng)電動勢。電容加溝通電壓uC

，產(chǎn)生同頻率溝通電流ic

，但ic

的變化超前于uC

。電容對溝通電XCX1/2πfCf=0，XC→∞，C過”電容〔電容兩極板之間是絕緣的，電子是通不過的流。用指針式萬用電歐姆檔測試電容〔電容量較大，在1μF以上較明 R u顯，可見指針擺一下又回∞位，反接表筆，又見指針擺一下，角度更 R大，再回∞位。即電容充放電現(xiàn)象。uXL與XC總稱電抗。R、L、C串聯(lián)， u Lu總稱阻抗Z，其大小為 LR2(R2(X X)2L CC不等于R+XL+XC。在直流電路中串聯(lián)總電壓=各局部電壓之和。在溝通電路中串聯(lián)總電壓≠各局部電壓之和。U≠UR+UL+Uc。局部電壓有可能>>總電壓。可能有U〔或Uc〕?U。由此可見，溝通電路的分析計算比直流電路簡單得多。L并聯(lián)電路中總電流可能不等于各分支電流之和，可能小得多。諧振現(xiàn)象。力學(xué)有共振現(xiàn)象，電學(xué)有諧振現(xiàn)象。共振是當(dāng)系統(tǒng)固有頻率等于外力頻率時R、LCf12

即電路的固有頻率時，產(chǎn)生諧振。這LCZ最小，電流最大，UL=Uc?U，可到達電源電壓的幾十～無線電技術(shù)中作用于調(diào)諧，收音機中選擇電臺。馬可尼〔意大利〕在一百年前制造了調(diào)諧技術(shù)，提高了無線電接收的性能。如收音機f1、f2、f3?，F(xiàn)調(diào)整CLCLC1〔可變電容器〕使諧振頻率f f，即突出了f1的信號強度，抑制了f2、LC11溝通電的功率直流P=UI=I2R溝通220V40WI=0.36A，P≠UI，P=UICOSφ，φu，I差，含電感器、電容器的溝通電路，u、Iφ，COSφ稱為功率因數(shù)，COSφ≤1。此處COSφ=0.5，P為有功功率，電度表計量有功功率W=PT。L、C理論上不耗能，電度表計量不出。功率因數(shù)低有何害處。P=UICOSφ，當(dāng)P肯定，COSφ↓，I↑，線路損失⊿U=Ir也↑。0.18A，40W0.36A。為什么？COSφ=0.5。商家現(xiàn)場演示，在沒接節(jié)電器之前，電流表顯示兩盞日光燈的電0.25P=U50

I220V I IC 1I1

日光燈假設(shè)接的是電能表，電能表不行能轉(zhuǎn)慢。假設(shè)電流表接在日光燈⊿U=Ir，但有限。假設(shè)日光燈換成白I〔該電阻隱蔽看不見〕，當(dāng)插上“節(jié)電器”后暗藏的開關(guān)斷開這個電阻，電能表固然會轉(zhuǎn)慢。已經(jīng)是欺詐行為了。1、2703W小燈泡，小于電度表啟動電流，不走。1949220V

電能表

隱蔽局部

白熾燈〔1〕不省電不省錢〔2〕不省電省錢？違法才可能，電能表做手腳。另類思維，買馬上淘汰的低價處理的能耗等級低的產(chǎn)品，省下的錢補貼電費，或許合算〔3〕省電不省錢，省電產(chǎn)品售價高，省錢。所謂節(jié)電節(jié)能，即一樣輸入下輸出越大，或一樣輸出下輸入越小，效率高。三相溝通電380/220380/220三火線，一零線，火線間電壓叫線電壓，380V；火~零間電壓為相電壓，220V。零線接地，與大地等電位，不帶電，火線帶電。站在地上碰火線會觸電。工廠用三相電，大功率電器用三相。家用單相，一火線，一零線。不同樓層接不同相，總體也是三相，盡量安排均勻，但不行能做到對稱。零線〔干線〕中斷，引起相電壓〔原為220V〕失衡，有的上升，有的降低，造成事故，但不影響線電壓〔38042剪去了”，“2