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簡(jiǎn)單的電工基礎(chǔ)

 戀情薔薇 2011-09-21
一、導(dǎo)體、絕緣體和半導(dǎo)體:
大家知道,金屬、石墨和電解液具有良好的導(dǎo)電性能,這些有良好導(dǎo)電性能的材料
稱為導(dǎo)體。
如電線是用銅或鋁制成的,因?yàn)樗鼈冇泻軓?qiáng)的導(dǎo)電性和良好的延展性。金屬的導(dǎo)電
性能由強(qiáng)到弱的順序?yàn)椋恒y、銅、金、鋁、鋅、鉑、錫、鐵、鉛、汞。居第一位的銀,但因
其產(chǎn)量少、價(jià)格貴,只在某些電氣元件中少量用到。
石墨有良好的導(dǎo)電性,硬度低,在空氣中不燃燒,是制造電極和碳刷的好材料。
金屬和石墨所以具有良好的導(dǎo)電性,是因?yàn)樗鼈冎写嬖诖罅孔杂呻娮?,。酸、堿和
鹽類的熔化液也能導(dǎo)電。這些溶解于水或在熔化狀態(tài)下能導(dǎo)電的物質(zhì)叫電解質(zhì)。電解質(zhì)和水
分子相互作用,能在溶液中分離為正離子和負(fù)離子,這些正、負(fù)離子能自由活動(dòng),形成導(dǎo)電
溶液。如包在電線外面的橡膠、塑料都是不導(dǎo)電的物質(zhì),成為絕緣體。常用的絕緣體材料還
有陶瓷、云母、膠木、硅膠、絕緣紙和絕緣油等,空氣也是良好的絕緣物質(zhì)。
絕緣物質(zhì)的原子結(jié)構(gòu)和金屬不同,其原子中最外層的電子受原子核的束縛作用很強(qiáng)
不容易離開原子而自由活動(dòng),因而絕緣體的導(dǎo)電作用很差。
導(dǎo)體和絕緣體的區(qū)別決定于物體內(nèi)部是否存在大量自由電子,導(dǎo)體和絕緣體的界限
也不是絕對(duì)的,在一定條件下可以相互轉(zhuǎn)化。例如玻璃在常溫下是絕緣體,高溫時(shí)就轉(zhuǎn)變?yōu)?/div>
導(dǎo)體。
此外,還有一些物質(zhì),如硅、鍺、硒等,其原子的最外層電子既不象金屬那樣容易
掙脫原子核的束縛而成為自由電子,也不象絕緣體那樣受到原子核的緊緊束縛,這就決定了
這類物質(zhì)的導(dǎo)電性能介于導(dǎo)體和絕緣體之間,并且隨著外界條件及摻入微量雜質(zhì)而顯著改變
這類物質(zhì)稱為半導(dǎo)體。
二、電路的基本概念:
1、電路是電流通過的路徑,它的三個(gè)基本組成部分是:電源、負(fù)載、連接導(dǎo)線等
組成。
2、理想的電路元件R、L、C用來反映電阻效應(yīng)、磁場(chǎng)效應(yīng)、電場(chǎng)效應(yīng)。實(shí)際電路元
件可以用理想電路元件來模擬。
3、由理想電路元件構(gòu)成的電路稱實(shí)際電路的模型。用圖形表示時(shí),稱為電路圖。
4、電荷的定向運(yùn)動(dòng)形成電流,習(xí)慣以正電荷流動(dòng)的方向作為電流的方向。
5、參考方向是代數(shù)量的基準(zhǔn)方向,參考方向與實(shí)際方向一致時(shí),代數(shù)量的數(shù)值為
正,反之為負(fù)。參考方向可以任意選取。
6、電流的單位為安培(A),1A等于1s內(nèi)通過1C的電荷。
7、電壓反映單位正電荷移過兩點(diǎn)時(shí)放出的能量,1V等于1C的正電荷移過兩點(diǎn)時(shí)放
出1J的能量。
8、兩點(diǎn)間的電壓等于兩點(diǎn)的電位差,某點(diǎn)的電位等于該點(diǎn)對(duì)參考點(diǎn)的電壓。
9、電動(dòng)勢(shì)E表明電源力將單位正電荷從正極經(jīng)電源內(nèi)部推到負(fù)極所作的功。
10、電源內(nèi)部沒有內(nèi)阻損耗時(shí),其端電壓等于電動(dòng)勢(shì)。
11、電功率P=UI,1W=1VA。
12、電荷的定向移動(dòng)形成電流。也就是在單位時(shí)間內(nèi),通過某一截面導(dǎo)體的
電荷量。
13、電流的方向規(guī)定為正電荷運(yùn)動(dòng)的方向,這個(gè)方向也稱為電流的實(shí)際方向。
三、電阻:
導(dǎo)體有良好的導(dǎo)電性能、但不同導(dǎo)體的導(dǎo)電性能是有差異的。物體的導(dǎo)電性
能決定于它能產(chǎn)生多少自由電子或離子,還決定于電荷在物體中作定向運(yùn)動(dòng)時(shí)與原子、
離子相碰撞而引起的阻礙程度。
衡量物體導(dǎo)電性能的物理量稱為電阻,實(shí)驗(yàn)證明,用一定材料制成的粗細(xì)均
勻的導(dǎo)體,在一定的溫度下,其電阻與長(zhǎng)度成正比,與截面積成反比。這就是導(dǎo)體的
電阻定律。
串聯(lián)各電阻的電壓與電阻成正比。也就是說,大電阻分到高電壓,小電阻分
到小電壓。
兩個(gè)電阻并聯(lián)時(shí),總電流為兩分支電流之和。
兩個(gè)電阻并聯(lián)時(shí),電流的分配與電阻成反比。
四、電容:

 

1、電容器由兩塊金屬極板,中間隔以絕緣材料構(gòu)成。如果忽略漏電流和電介

質(zhì)損耗時(shí),可以用電容元件作為電容器的模型。

2、電容器的電容等于電容器的帶電荷量。

3、平板電容器的電容與極板面積成正比,與極間距離成反比。

4、電介質(zhì)在電場(chǎng)中,在兩個(gè)端面上會(huì)出現(xiàn)正負(fù)束縛電荷,稱為介質(zhì)極化。

5、介質(zhì)極化使得電容在電壓一定時(shí),極板面積上聚集的電荷更多,從而使電

容增加。

6、電容器的充電和放電形成電容電流,電容電流與電容和端電壓的變化率成

正比。

7、電容并聯(lián)的等效電容(總電容)為各電容之和。

8、電容串聯(lián)的等效電容(總電容)的倒數(shù)為各電容倒數(shù)之和。

9、電容器串聯(lián)時(shí),各電容電壓與電容成反比。

10、電容器儲(chǔ)藏的電場(chǎng)能量與端電壓的平方成正比。

11、電容器主要的性能指標(biāo)是標(biāo)稱電容量和額定電壓。

五、磁場(chǎng):

1、電流的周圍存在磁場(chǎng)。磁場(chǎng)有兩個(gè)基本特性:一是磁場(chǎng)對(duì)電流具有電磁力,而

是磁場(chǎng)具有能量。

2、磁場(chǎng)中小磁針N極的指向?yàn)榇艌?chǎng)的方向。電流和磁場(chǎng)方向的關(guān)系由右手螺旋法則

決定。

3、磁的感應(yīng)強(qiáng)度,是描寫某點(diǎn)磁場(chǎng)的強(qiáng)弱和方向的物理量,它的大小是磁場(chǎng)中某

點(diǎn)單位長(zhǎng)度,通過單位電流的直到體與磁場(chǎng)方向垂直時(shí),導(dǎo)體所受的電磁力。它的方向是該

點(diǎn)磁場(chǎng)的方向。

4、用磁感應(yīng)線描繪磁感應(yīng)強(qiáng)度在磁場(chǎng)中的分布情況,磁感應(yīng)線上每點(diǎn)的切線方向

就是該點(diǎn)磁場(chǎng)方向,線的疏密程度反映磁場(chǎng)的強(qiáng)弱。

5、磁感應(yīng)強(qiáng)度又稱為磁通密度。

6、磁通連續(xù)性原理:穿進(jìn)任一封閉面的磁通恒等于穿出它的磁通。

7、對(duì)載流長(zhǎng)直導(dǎo)線,用右手握住導(dǎo)線,使大拇指伸直并指向電流方向,這時(shí),其

它彎曲的四指的方向,就是磁場(chǎng)的方向。

8、用右手握住螺線管,使四指彎曲的方向指向管中電流的方向,而伸直的大拇指

的指向就是磁場(chǎng)方向。

六、電磁感應(yīng):

1、線圈中的磁通變化時(shí),線圈中就會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì),這種現(xiàn)象稱為電磁感應(yīng)現(xiàn)

象。

2、法拉第電磁感應(yīng)定律:線圈中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小與線圈中的磁鏈隨時(shí)間的變化

率成正比。

3、感應(yīng)電流所產(chǎn)生的磁場(chǎng),總是阻礙原來磁場(chǎng)的變化。

4、直導(dǎo)體沿垂直磁場(chǎng)方向運(yùn)動(dòng)時(shí),就會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì),其感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的方向由

右手定則確定。

5、互感電動(dòng)勢(shì)與產(chǎn)生它的電流的變化率成正比。

6、兩個(gè)線圈的電流都從同名端流入時(shí),自感磁通和互感磁通的方向一致。

七、正弦交流電路:

1、交流電變化一周所需的時(shí)間稱為周期。

2、正弦交流電完成一周變化要經(jīng)歷360度的角度,這樣規(guī)定的角度稱為電角度。

3、正弦量的三要素是最大值,角頻率和初相。

4、交流電在一秒鐘內(nèi)變化的電角度稱為角頻率。

5、正弦交流電可以用初始位置的靜止矢量來表示,稱為正弦量的相量圖,其長(zhǎng)

度等于有效值的稱為有效值相量圖。

6、電容元件在正弦交流電路中的瞬時(shí)功率是時(shí)正時(shí)負(fù),這表明其與外部在不斷

地交換功率,其功率的最大值用來表示交換功率的規(guī)模,稱為無功功率。

7、電容器與感性負(fù)載并聯(lián)時(shí),其電容電流可以補(bǔ)償負(fù)載電流的無功分量,使得

線路的功率因數(shù)提高,總電流減小。

8、正弦交流電動(dòng)勢(shì)是由交流發(fā)電機(jī)產(chǎn)生的,在N、S磁極間有一個(gè)可以轉(zhuǎn)動(dòng)的線

圈。當(dāng)線圈以恒定角速度朝逆時(shí)針方向旋轉(zhuǎn)時(shí),線圈的兩條導(dǎo)體邊要切割磁力線而產(chǎn)生感

應(yīng)電動(dòng)勢(shì)。

八、功率因數(shù):

1、電力系統(tǒng)的負(fù)載,大部分是異步電動(dòng)機(jī)、日光燈、電冰箱、空調(diào)等電感性負(fù)

載,這些負(fù)載的功率因數(shù)一般都不高,如果異步電動(dòng)機(jī)滿載時(shí)的功率因數(shù)為0.7-0.9,空載
時(shí)僅為0.2-0.3,日光燈的功率因數(shù)為0.3-0.5。因此,負(fù)載的功率因數(shù)低,會(huì)引起兩個(gè)問
題:
a、電源設(shè)備的容量不能充分利用。
當(dāng)電壓一定,有功功率也一定時(shí),功率因數(shù)越低,負(fù)載所需的電流就越大。負(fù)載
的電流是由變壓器等電源設(shè)備供給的,而電源輸出的電流受額定電流的限制,因此,相同
功率的負(fù)載,功率因數(shù)低,占用電源設(shè)備的容量就越大,使電源設(shè)備的供電能力得不到充
分的發(fā)揮。
b、使送、配電線路的電能損耗和電壓損失增加。
由于線路有電阻,當(dāng)電流通過時(shí)會(huì)產(chǎn)生電能損耗,其值與電流的平方成正比。線
路除有電阻還有電抗,當(dāng)電流通過線路時(shí),會(huì)使始端電壓與終端電壓有差值,這就
是線路電壓損失,其值與電流成正比。因而,負(fù)載的功率因數(shù)低,需要的電流大,導(dǎo)致線
路電能損耗和電壓損失都增長(zhǎng)。
因此,供電部門要求用戶提高功率因數(shù),對(duì)于功率因數(shù)低于規(guī)定值的用戶,供電部
門要加收電費(fèi)。提高功率因數(shù),無論對(duì)整個(gè)電力系統(tǒng),還是對(duì)用戶本身,都是大有好處的。
九、三相正弦交流電路:
1、三個(gè)頻率相同、幅值相等、相位互差120度的正弦量稱三相正弦量。
2、對(duì)稱三相交流電的瞬時(shí)值或相量之和為零。
3、三相交流電出現(xiàn)正幅值的先后次序稱為相序。
4、對(duì)稱星形連接的電路的線電壓等于相電壓的根號(hào)三倍。
5、對(duì)稱三角形連接電路的線電壓等于相電壓。
6、不論對(duì)稱與否(不包括缺相),三相電壓的瞬時(shí)值之和恒為零。
7、不論對(duì)稱與否(不包括缺相),三相三線制的線電流的瞬時(shí)值之和恒為零。
8、中線電流的瞬時(shí)值之和等于三相線電流的瞬時(shí)值之和,三相電流對(duì)稱時(shí),中線
電流為零。
9、每相繞組的始端和末端之間的電壓,稱為相電壓。
十、磁路和交流鐵心線圈:
1、鐵磁物質(zhì)由磁疇組成,在外磁場(chǎng)作用下,磁疇轉(zhuǎn)向會(huì)產(chǎn)生很強(qiáng)的附加磁場(chǎng),從
而大大增強(qiáng)了鐵磁物質(zhì)中的磁場(chǎng),因此鐵磁物質(zhì)具有高導(dǎo)磁性。
2、鐵磁物質(zhì)具有磁飽和性,因而導(dǎo)磁率不是常數(shù)。
3、在交變磁化時(shí),根據(jù)鐵滯回線的形狀,可分為軟磁材料和硬磁材料。
4、磁路主要由鐵磁材料構(gòu)成,在限定范圍內(nèi)的磁通稱為主磁通。另有一小部分磁
通穿出鐵心以弱磁性物質(zhì)而閉合,這部分磁通稱為漏磁通。
5、一段磁路的磁壓等于其磁阻和磁通的乘積。
 


 

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