直流、交流电路基本知识

直流电路基本知识
一、基本概念
1．电流：电荷有规则的移动就形成电流。

按照规定：导体中正电荷运动的方向为电流的方向。

并定义：在单位时间内通过导体任一截面的电量为电流强度（简称电流）。

电流用符号“I ”表示, 电流的基本单位为A （安）。

2．电阻：导体对电流的阻碍作用叫电阻。

电阻用符号“R ”表示，电阻的基本单位为Ω（欧）。

3．欧姆定律
部分电路欧姆定律：不含电源的电路称为无源电路。

在电阻R 两端加上电压U 时，电阻中就有电流I 流过，三者之间关系为：I=R
U 全电路欧姆定律：含有电源的闭合电路称为全电路。

电动势E 、内电阻r 、负载电阻R 电流I 之间关系为：I=
r
R E + 4．电功与电功率
电功：电流所做的功叫电功，用符号A 表示。

电功的数学式为：
R t U Rt I IUt A 22=== 若电压单位为V ，电流单位为A ，电阻单位为Ω，时间单位为s ，则电功的单位为J （焦）。

电功率：单位时间内电流所做的功叫电功率，用符号P 表示，即：P ＝t
A 若电功单位为J ，时间为s ，则电功率的单位为J/s ，又称W （瓦）。

二、电阻的串联、并联
1．电阻的串联 将电阻依次首尾连接，组成无分支的电路，叫做电阻的串联。

图1-1-1为三个电阻的串联电路。

电阻串联电路具有以下特点：
（ 1）流过每一个电阻的电流都相等。

（2）电路的总电压等于各个电阻上电压的代数和，即：U=U 1+U 2+U 3
（3）电路的等效电阻等于各串联电阻之和，即：R ＝R 1+R 2+R 3。

因此图1-1-1a 电路可以用图1-1-1b 来等效替代。

（4）各电阻上分配的电压与各自电阻的阻值成正比，即U R R U n n = （5）各电阻上消耗的功率之和等于电路所消耗的总功率。

2．电阻的并联 将电阻两端分别连接在一起的方式叫电阻的并联。

图1-1-2为三个电阻的并联电路。

电阻并联电路具有以下特点：
图1-1-1 图1-1-2
（1）并联电路中各电阻两端电压相等。

（2）电路的总电流等于各支路电流之和，即：I=I 1+I 2+I 3 。

（3）并联电路等效电阻的倒数等于各并联支路电阻的倒数之和，即：3
21R 1R 1R 1R 1++= 。

对于两只电阻的并联电路，等效电阻即为：R=R 1//R 2=R 1R 2/(R 1+R 2)
（4）各并联电阻中的电流及电阻所消耗的功率均与各电阻的阻值成反比，即：I 1：I 2：I 3＝P 1：P 2：P 3＝3
21R 1R 1R 1：： ，对于两条支路的电流，关系为： 2
121R R I R I += （R 1支路的电流） 2112R R I R I +=
（R 2支路的电流）
交流电路基本知识
一、交流电
大小与方向均随时间作周期性变化的电流（电压、电动势）叫交流电。

交流电的变化规律随时间按正弦函数变化的称为正弦交流电。

工作在交流电下的电路称为交流电路。

1．正弦交流电的瞬时值、最大值、有效值和平均值
（1） 瞬时值 交流电在某一瞬间的数值称为交流电的瞬时值，用小写字母e 、u 、i 等表示。

（2）最大值 交流电的最大瞬时值称为交流电的最大值（也称振幅值或峰值），用字母E m 、U m 、I m 、等表示。

（3）有效值 若一个交流电和直流电通过相同的电阻，经过相同的时间产生的热量相等，则这个直流电的量值就称为该交流电的有效值。

用大写字母E 、U 、I 表示。

对于正弦交流电，有效值与最大值的关系式为：E m ＝2E ；U m ＝2U ；I m ＝2I.。

平时所讲交流电的大小，都是指有效值的大小。

（4）平均值 正弦交流电在正半周期内所有瞬时值的平均大小称为正弦交流电的平均 值。

用字母E p 、U p 、I p 等表示。

正弦交流电平均值与最大值的关系
为：E p ＝π2E m ；U p ＝π2U m ；I p ＝π
2I m 。

2．正弦交流电的周期、频率及角频率
（1）周期和频率 交流电完成一次循环所需要的时间叫周期，用字母T 表示，单位是s 。

在每一秒钟内交流电重复变化的次数叫频率，用字母f 表示，单位是Hz 。

频率和周期互为倒数，即：f ＝T
1或T ＝f 1 我国工业上使用的正弦交流电频率为50Hz ，习惯上称为工频。

（2）频率 正弦交流电表达式的ωt 项中，ω通常称为角频率或角速度。

它表示交流电每秒钟内变化的角度，即ω＝α/t ，在这里的角度常用弧度来表示，故ω的单位是rad/s 。

3．交流电的相位、初相角及相位差
在交流电表达式中，符号sin 后面ωt 为角度，不同正弦量在t ＝0时的初始值是不一样的，把t ＝0时正弦交流电的相位角称为初相角或初相位，因此完整的正弦交流电表达式应为：e ＝Emsin （ωt+φ）
式中 （ωt+φ）――相位； φ ――初相角（初相位）。

确定一个交流电变化情况的三个重要数值是：最大值、频率和初相角。

通常称之为交流电的三要素。

二、三相交流电源
1．基本知识 三相交流电是由三相交流发电机产生，经三相输电线输送到各地的对称电源。

三相电源对外输出的为e u 、e v 、e w 三个电动势，三者之间的关系为：大小相等、频率相同、相位上互差120°，即：
e u ＝E m sin ωt
e v ＝E m sin （ωt －120°）
e w＝E m sin（ωt+ 120°）
三相电动势达到最大值的先后次序叫相序。

正序为U－V－W－U；反之为逆序。

常用黄、绿、红三色分别表示U、V、W三相。

2．三相电源的联结
（1）三相电源绕组的星形联结将三相电动势的末端U2、V2、W2联成一个公共点的联结方式，称为星形（Y）联结，如图1-2-1所示。

由三个电动势始端U1、V1、W1分别引出的三根导线称相线或端线。

从电源中点N引出的导线叫做中性线或零线。

有中性线的叫三相四线制；无中性线的叫三相三线制。

每相绕组二端的电压称为相电压，用
•
U U、
•
U V、
•
U W表示，
各相电压的参考方向是从始端指向末端。

当泛指相电压
时，用
•
UΦ表示。

两根相线之间的电压称为线电压，用
•
U UV、
•
U VW、
•
U WU表示，泛指时用U L表示。

三相四线制电源可提供的电压有线电压和相电压两
种，二者间的关系为：图1-2-1
U L Y=3UΦY
且线电压超前相电压30°。

（2）三相电源绕组的三角形联结将三相电动势
中每一相的末端和另一相的始端依次相接的联结方
式，称为三角形（Δ）联结。

如图1-2-2所示。

在三
角形联结中，U
LΔ=U
ΦΔ。

图1-2-2。