电气基础知识学习(一)

下一页
1.1.1电路的组成及作用
主要内容
电路模型 在实际应用中，通常用电路图来 表示电路。在电路图中，各种电器元 件都不需要画出原有的形状，而是采 用国家统一规定的图形符号来表示。 图2-2为图2-1所示的手电筒的电路图。 这种用理想元件构成的电路也称为实 际电路的“电路模型”，我们在进行 理论分析时所指的电路，就是这种电 路模型。
下一页
1.1.1电路的组成及作用
主要内容
2. 电路的作用 电路按其功能可分为两类：一类是电力电路，它主要 起实现电能的传输和转换作用，因此，在传输和转换过程 中，要求尽量减少能量损耗以提高效率。另一类是信号电 路，其主要作用是传输和处理信号等（例如语言 、音乐、 图像、 温度等）。在这种电路中，一般所关心的是信号 传递的质量，如要求不失真、 准确 、灵敏、 快速等。
下一页
1.1.2 电路的基本物理量
主要内容
电流的参考方向是电路分析计算的一个重要概念。 不规定参考方向而谈电流乃是讨论一个不确定的事物。 今后在分析电路时，首先要假定电流的参考方向，并 以此为准去分析计算，最后从答案的正负来确定电流 的实际方向。本书后面电路图上所标出的电流方向都 是参考方向。
返回
下一页
1.1.1电路的组成及作用
主要内容
电源：电路中供给电能的设备和器件称为电源，它是将非 电能转换为电能的装置。如发电机、干电池等。 负载：电路中使用电能的设备和元件称为负载，它是将电 能转换成非电能的装置。 中间的环节：是把电源与负载联接起来的部分，起传递和 控制电能的作用。 对于一个完整的电路来说，电源（或信号源）、负载 和中间环节是三个基本组成部分，它们缺一不可。
下一页
1.1.2 电路的基本物理量
主要内容
选定的参考方向不一定就是电流 的实际方向。当电流的参考方向与实 际方向一致时，电流为正值（I > 0）；当电流的参考方向与实际方向 相反时，电流为负值（I < 0）。这样， 在选定的电流参考方向下，根据电流 的正负，就可以确定电流的实际方向， 如图2-3所示。
∑ I I = ∑ IO
下一页
1.2.2 基尔霍夫定律
主要内容
如果规定流入节点的电流为正时，则流出节点的电流 为负。则基尔霍夫电流定律表达为
主要内容
4.电功率与电能 电气设备消耗电能并将电能转换为机械能、热能等其 他能量，电能表示电气设备在一段时间内所转换的能量。 对电源来说，其产生的电能是电源力作的功即 Ws = Eq (1-7) 式中Ws——电源力作的功(J)； W q ——电量(C)； E ——电源电动势（V）。
下一页
1.1.2 电路的基本物理量
主要内容
开路时相当于电源接入一个无穷大的负载电阻，故输出 电流 I=0，输出功率P=0 ，此时，电源为空载状态，其输出 电压称为开路电压，它等于电源的电动势。 可见，开路时的特征可用下列各式表达：
I = 0 =E U （1-11） P = 0
返回
1.1.3 电路的工作状态
主要内容
2、短路 当电源两端的两根 导线由于某种事故而直接相连， 如图2-6所示，这称为短路。由于 短路处电阻为零，且电源内阻很 小，故短路电流Is极大；电能全 部消耗在内阻上；对外端电压为 零。
返回
1.1.2 电路的基本物理量
主要内容
3．电动势 电路中，正电荷在电场力作用下，由高 电位移动到低电位，形成了电流。要维持电流，还必须要 有非电场力（如化学力、电磁力等）把正电荷从低电位处 经电源内部转移到高电位，这就是电源的作用。在电源内 部，非电场力克服电场力做了功。电源的做功能力用电动 势度量。 电源的电动势的数值等于将单位正电荷从负极经电源 内部移到正极电源所做的功。
下一页
1.1.2 电路的基本物理量
主要内容 对于直流电流，单位时间内通过导体横截面的电荷量是恒定不变的， 其电流强度 Q I= (1-1) t 对于变动电流，在很小的时间间隔内，通过导体横截面的电荷量为， 则该瞬间电流强度为 dq (1-2) i= dt 电流的单位是安培，国际符号为A。它相当于1秒内通过横截面的电荷为1 A 库仑(C)。有时也会用到千安(KA C KA)，毫安(mA mA)或微安（µA µA）。. KA mA µA
返回
1.2 电路的基本定律
主要内容
1.2.1 欧姆定律 1.2.2 基尔霍夫定律
返回目录
1.2.1 欧姆定律
主要内容
欧姆定律是表示电路中电压、电流和电阻这三个物理 量之间关系的定律。它指出：导体中的电流I与加在导体 两端的电压U成正比，与导体两端的电阻R成反比，它可以 用下式表示： U = IR （1-13） 式中 R——该段电路的电阻（Ω）。 上式是通过实验得出的，遵循欧姆定律的电阻称为线 性电阻。国际单位制中，电阻的单位是欧姆（Ω），简称 欧。它表示：当电路两端的电压为1伏特，通过电流为1安 培时，该段电路的电阻为1欧姆。
下一页
1.1.3 电路的工作状态
主要内容
可见，短路时的特征可用下列各式表达：
E I = IS = r0 U = 0 P = I 2 r S 0 E P = 0
(1-12)
式中 PE ——电源内阻消耗的功率（W）； P ——电源供给负载的功率（W）。
电源短路是危险的，常见的保护措施是在电源后面安 装熔断器，即图2-6中FU。一旦发生短路，大电流立即将 熔断器烧断，迅速切断故障电路，电气设备就得到保护。
下一页
1.1.2 电路的基本物理量
主要内容 两点之间电压的实际方向是由高 电位点指向低电位点，描述这一电压必须 先取定一参考方向。其选取常用三种表示 法，如图2-4所示。 （1）在A点标以“+”号，在B点标 以“—”号，或B点标以“+”号，在A点 标以“—”号； （2）用从A指向B的箭头表示，或B 指向A的箭头表示； （3）用双下标表示，如UAB表示电 压从A指向B。
U AB = dW dq
(1-3)
下一页
1.1.2 电路的基本物理量
主要内容
在国际单位制中能量的单位名称是焦（耳），符号 是J，电荷的单位名称是库（仑），符号是C，电压的单 位名称是伏（特），符号是V。将1库(C)的电荷由一点 移至另一点，电场力所做的功等于1焦(J)，此两点间的 电压便等于1伏(V)。度量大电压有时用千伏(KV,103V) , 度量小电压有时用毫伏(mV,10-3)、微伏(µV,10-6V)等单 位。
第1章
电气基础知识回顾
主要内容
1.1 电路的基本概念 1.2 电路的基本定律 1.3 单相交流电路 1.4 三相交流电路
返回目录
1.1 电路的基本概念
主要内容
1.1.1电路的组成及作用 1.1.2 电路的基本物理量 1.1.3 电路的工作状态
返回目录
1.1.1电路的组成及作用
主要内容
1. 电路的组成 电路是由电工设备和元器件按一 定方式联接起来的总体，为电流流通 提供了路径。图2-1所示电路是一个手 电筒电路，它由电源、负载和中间环 节（包括联接导线和开关）三部分组 成。其中，干电池为电源，灯泡为负 载，连接导线和开关为中间环节。在 电路中随着电流的流动，进行着不同 形式能量之间的转换。
返回
1.2.2 基尔霍夫定律
主要内容
基尔霍夫定律是电路的基本定律之一，它包括第一、 第二两个定律 ，分别称为 1、基尔霍夫电流定律（KCL）； 2、基尔霍夫电压定律（KVL）。
返回
1.2.2 基尔霍夫定律
主要内容
1.基尔霍夫电流定律 (KCL) 该定律又叫节点电流定律。它指出：电路中任一节点处， 流入节点的电流之和等于流出节点的电流之和。所谓节点， 就是三条或三条以上支路的汇合点，用数学式表达为 （1-14）
返回
i
1.1.2 电路的基本物理量
主要内容
1、电流
i
2．电压与电位 3．电动势 4. 电功基本物理量
主要内容
i
1、电流 电流是一种物理现象，是带电粒子（电荷）的定向运 动形成的。电流的大小用电流强度来衡量。电流强度是指 单位时间内通过导体横截面的电荷量。电流强度习惯上又 常被称为电流。 大小和方向均不随时间改变的电流叫做恒定电流，简 称直流，其强度用符号I表示。如果电流的大小和方向都 I 随时间变化，则称为变动电流。其中一个周期内电流的平 均值为零的变动电流则称为交变电流，如正弦波电流等， 其强度用符号i来表示。 i
1.1.2 电路的基本物理量
主要内容
2．电压与电位 在物理学的电磁学中已经知道：电荷在电场中受到电场 力的作用，当将电荷由电场中的一点移至另一点时，电场对 电荷作功。处在电场中的电荷具有电位（势）能。恒定电场 中的每一点有一定的电位，由此引入重要的物理量电压与电 位。 电场中某两点A、B间的电压（或称电压降）UAB等于将单 位正电荷由A点移至B点所做的功。它的定义式为
下一页
1.1.2 电路的基本物理量
主要内容
习惯上，我们规定正电荷移动的方向为电流的方向。 电流的方向是客观存在的，但在电路分析中，有时某段 电流的实际方向难以判断，甚至实际方向在不断改变，为了 解决这一问题，需引入电流的参考方向概念。 一段电路中任意选定一个方向就叫电流的参考方向，在 电路图中用实线箭头表示，有时也用双下标表示，如iAB，其 参考方向是由A指向B。
主要内容
电功率表示电气设备作功的能力，即电能量对时间 的变化率。电功率又简称为功率，单位为W或KW，对电 源来说，单位时间内产生的电能即电源电功率，表示 为 Ws Eq Ps = = = EI(1-10)
t t
返回
1.1.3 电路的工作状态
主要内容
根据电源与负载之间连接方式及工作要求的不 同，电路有开路（断路）、短路、通路等不同的状 态。 1、开路（断路） 2、短路 3、通路
返回