中职电工基础概念总结

11.1电路1、电路由电源、用电器和控制器（开关）用导线连接起来的网络2、电路的三种状态通路：也称闭路。电路正常运行特征：有电流流过断路：也称开路。电源和用电器断开连接，电路不能正常运行特征：无电流流过短路：也称捷路。电源或部分电路通过导线形成回路特征：电流很大。（尽量避免）3、电路抽象（电路图）为了便于交流、传达、分析，把实物用电路符号组成的电路称为电路图，也称电路模型电路符号：把电路各组成部分用特定的符成号来表示电路图：用电路符号描述的电路1.2电流1、电流电荷的定向移动形成电流2、产生电流的条件自由电荷电场力3、电流强度单位时间内从导体某截面所通过的电荷电量公式：I=tq单位：电流：A（安培）电荷量：C（库仑）时间：S（秒）1A=103mA=106uA4、电流方向规定正电荷移动的方向为电流方向1.3电阻1、电阻导体中的自由电子在运动中跟正离子频繁碰撞，这种碰撞阻碍了自由电子的定向移动，表示这种阻碍作用的物理量成为电阻导体的电阻是由它本身的物理条件，即长度、横截面积、材料的性质和温度决2定的公式：R=Sl单位：电阻：Ω(欧姆)电阻率：Ω·m（欧米）长度：m（米）面积：m2（平方米）1Ω=10-3KΩ=10-6MΩ2、电阻温度系数公式：α=)12(112ttRRR单位：1/℃温度对导体电阻率的影响：一方面：温度升高时，分子平均热运动速度加快（分子的活动空间范围变大，受电子撞击的可能性增强），对正在定向移动的自由电子的阻碍作用增强，使得导体的电阻率升高；另一方面：温度升高时，外层电子能量也会增加，部分获得能量的电子会产生能级跃迁，变成自由电子，使导体内自由电子数量增加，导电性能增强，电阻率降低。正温度系数（PTC）绝大多数的物质，温度升高后电阻率会增大，称为正温度系数（PTC）。原因是以上论述的第一方面的影响大于第二方面的影响，导电性能减弱，电阻率升高。负温度系数（NTC）还有些物质（比如半导体材料和一些热敏材料），在温度升高时电阻率会减小，称为负温度系数（NTC）。原因是以上论述的第二方面的影响大于第一方面的影响，导电性能增强，电阻率降低。1.4部分欧姆定律1、部分欧姆定律导体中的电流与它两端的电压成正比，与它的电阻成反比公式：I=RU或U=RI单位：电压：V（伏特）、A（安培）、Ω（欧姆）2、电阻伏安特性曲线线性电阻电阻元件的伏安特性曲线是过原点的直线非线性电阻电阻元件的伏安特性曲线不是直线注：通常所说的电阻都是指线性电阻1.5电能和电功率1、电能电做功的大小公式：W=qU=UIt3单位：电能：J（焦）、电压：V（伏特）、电流：A（安培）、时间：s（秒）。另一种描述电能（电功）的单位“度”转换关系：1度=1KW·H=3.6×106J注：电流做功的过程实际上就是电能转化为其他形式的能的过程2、电功率用来描述用电器耗电的大小（一般描述用电器的耗电能力）公式:P=tW=ttUI=UI单位：功率：W（瓦特）、电压：V（伏特）、A（安培）3、焦耳定律规定Q是电源对电阻供电所产生的热量W是电源对电阻所提供的电能根据能量守恒定律Q=W公式：Q=I2RtW=I2Rt单位：电能：J（焦）另外从W=UIt和I=RUW=I2Rt=UIt=RU2t2.1电动势闭合电路的欧姆定律1、电动势电源内部非静电力将单位正电荷从电源负极移动到电源正极所做的功注：电源电动势不随外电路的电阻而改变，但电源加在外电路两端的电压会随着外电路的电阻而改变2、闭合电路欧姆定律公式：E=RI+R0I或I=0RRE单位：电动势：V（伏特）、电流：A（安培）、电阻：Ω（欧姆）两种特殊情况当外电路断开时，R变成无穷大，I变为零，R0I也变为零，U=E，这表明外电路断开时的端电压等于电源的电动势当外电路短路时，R趋近于零，端电压U也趋近于零，这时电流最大公式：I=0RE4单位：电动势：V（伏特）、电流：A（安培）、电阻：Ω（欧姆）3、电源向负载输出的最大功率当R=R0时电源向负载输出的功率最大输出的最大功率为公式：Pm=RE42=024RE单位：功率：W（瓦特）注：当电源给定而负载可变，外电路的电阻等于电源的内阻时，电源的输出功率最大，这时称为负载与电源匹配2.2电阻的串联1、串联电路的两个基本特点：电路中各处的电流相等电路两端的总电压等于各部分电路两端的电压之和2、串联电路的三个重要性质：串联电路的总电阻等于各串联电阻之和串联电路的电压分配串联电路中各个电阻两端的电压跟它的阻值成正比串联电路的功率分配串联电路中各个电阻消耗的功率跟它的阻值成正比2.3电阻的并联1、并联电路的两个基本特点：电路中各支路电压相等电路中的总电流等于各支路的电流之和2、并联电路的三个重要性质：并联电路的总电阻并联电路总电阻的倒数等于各个电阻倒数之和并联电路的电流分配并联电路中通过各个电阻的电流与它的阻值成反比并联电路的功率分配并联电路中各个电阻消耗的功率跟它的阻值成反比2.4电阻的混联1、混联电路计算的一般步骤：1）对电路进行等效变换52）计算各串联、并联电路的等效电阻，求总电阻3）计算出总电流4）利用串联分压和并联分流的方法计算各电阻中的电流和电压2.5电压表和电流表1、电压表在微安表或毫安表上串联一电阻2、电流表在微安表或毫安表上并联一电阻2.6电阻的测量1、伏安法根据欧姆定律进行测量R=IU电压表的特点：使用特点：并联在电阻两端性能特点：电压表电阻值很大（内阻很高）电流表的特点：使用特点：电流表串联在电路当中。性能特点：电流表内阻很小，相当于一条导线。电流表外接法特点：电流表所测的电流=被测电阻中的电流+电压表分流。当被测电阻较小时，宜采用该接法。因电压表内阻很大，电压表分流可忽略不计。电流表内接法特点：电压表所测的电压=被测电阻两端电压+电流表降压。当被测电阻较大时，宜采用该接法，因电流表内阻很小，电流表降压可忽略不计。2、电桥法根据电桥平衡时，两个支路串联电阻分压比相等的原理，计算出被测电阻的阻值。如下图所示，R1、R2和R3阻值已知，R?为待测电阻。当电桥平衡时：Va=VbU1=I1×R1U2=I1×R2R2×I1R1×I1U2U1=R2R1U3=I2×R3U?=I2×R?R?×I2R3×I2U?U3=R?R3U2U1=U?U3R2R1=R?R3R?=R1R3×R2R1R2R3R?U1U2U3U?uAabI1I2I1I2I=062.7电路中个点电位的计算一、基本概念1、电位（两种情况）规定∞处为0电位。电场力将正电荷（q）从电场中某点（a点）移动到∞处所做的功（Aa）除以该电荷带电量，称为该点电位。记作Va。qAaVa电场力将负电荷（q）从∞处移动到电场中某点（b点）所做的功（Ab）除以该电荷带电量，称为该点电位。记作Vb。qAbVb注：电场中某点的电位值与电荷无关，属电场中该点的固有特性！2、电压电场中将正电荷从a点移动到b点所做的功除以电荷电量，称a点到b点的电压。记作Uab。qAabUab3、电压和电位差的关系abbabaabVVUVVU,即abbaUU二、电位的计算步骤1、确定0电位点；2、假定电流方向；3、按照一定的绕行方向，确定电位升降。电位升记为“+”，电位降记为“-”。三、电位升降的确定方法1、电阻在电路中绕行计算电位升降的过程中，电阻上顺着电流方向为电位降，逆着电流的方向为电位升。在电阻里的电流始终从高电位点流向低电位点。2、电源在电路中绕行计算电位升降的过程中，电源上顺着电动势方向为电位升，逆着电动势方向为电位降。电源内部电动势的方向始终从负极指向正极。73.1基尔霍夫定律1、简单直流电路利用欧姆定律可以求解的电路2、复杂直流电路利用电阻的串联、并联和欧姆定律不能直接求解的直流电路3、支路由一个或几个元件串联构成的无分支电路4、节点三个或三个以上支路的汇合点5、回路电路中任意一条闭合的电路6、网孔不包含支路的回路7、基尔霍夫电流定律（KCL定律）针对节点而言，描述节点电流规律的一种定律算术表达：在电路中，流入节点的电流之和等于流出节点电流之和。代数表达：在电路中，流入流出某节点电流的代数和为零。约定：为计算方便，一般将流入节点电流记为正“+”，流出节点电流记为“-”。8、基尔霍夫电压定律（KVL定律）针对回路而言，描述回路电压规律的一种定律算术表达：在电路中，对于某一回路，从某点出发绕行一圈电压升之和等于电压降之和。代数表达：在电路中，对于某一回路，从某点出发绕行一圈电压升降代数和等于零。约定：为计算方便，一般将电位升记为“+”，电位降记为“-”。3.2支路电流法1、支路电流法的内容对于一个复杂电路，先假定各支路的电流方向、确定回路绕行方向，再根据基尔霍夫定律列出节点电流方程和回路电压方程，然后联立求解，称为支路电流法。8具体步骤如下：1）对电路中需要求解的相关位置，给予假定的电流方向，电流方向的假定可随意。2）选定节点，根据KCL定律列n-1（n表示有n个节点）个节点电流方程式。3）选定不同的回路，根据KVL定律列出m-(n-1)个回路电压方程式。（注：其中m表示有m条支路）4）最后联立求解。3.3叠加定理1、叠加定理的内容将复杂直流电路通过一定的方法变换为简单直流电路。具体步骤如下：1）有几个电源存在就分解出几个简单直流电路。2）只保留其中一个电源的电动势和内阻，其余电源仅保留其内阻。3）利用欧姆定律对简单直流电路进行求解，并标出电源电压极性和电流的方向。4）对各简单直流电路中相应元件的端电压和其中电流进行求和运算。电源等效变换的原则：1）电压源作短路处理，内阻保留。2）电流源作开路处理，内阻保留。注：1、叠加定理只对线性电路能够求解。2、叠加定理只能用来求电路中的电压或电流，而不能用于计算功率。3.4戴维南定理一、二端网络（抽象概念）1、网络：就是电路的统称2、电路：电流的通路3、二端网络：具有二个引出端的电路。4、输入电阻：将二端网络的电源作等效处理之后，在两个引出端等效的电阻。5、开路电压：有源二端网络在两个引出端对外开路时的端电压。二、戴维南定理1、概念任何线性的、复杂的有源二端网络，都可等效成一个实际电源，称为戴维南电源。该电源的电动势（戴维南电动势）和一个内阻（戴维南内阻）串联。2、等效电动势和内阻等效的方法等效原则：1）电压源短路2）电流源开路3）电源内阻保留3.5两种电源模型一、基本概念91、模型：通过数学或物理的方法抽象或描述的符号。2、理想电压源：输出电压恒定，电流可变。3、理想电流源：输出电流恒定，电压可变。4、实际电压源：一个理想电压源和一个内阻串联。5、实际电流源：一个理想电流源和一个电阻并联。6、理想电压源的特性及标准符号7、理想电流源的特性及标准符号8、实际电压源的标准符号9、实际电流源的标准符号10、理想电压源和电流串、并联等效分析UsIsUsIsUsIs二、电压源和电流源的等效变换注意：理想的电压源和理想的电流源不可等效，只有实际的电压源和实际的电流源可以等效。UsaUsaR0IsRsIs10电压源和电流源的等效变换的具体步骤1）将实际电压源和实际电流源短路，短路电流相等。0RUsIs2）将实际电压源和实际电流源开路，开路电压相等。sssRIU4.1电容器和电容一、电容器任何两个彼此绝缘而又互相靠近的导体都可以组成电容器。二、电容1．电容器两极所带的电荷量越多，产生的电压也越高，且对于一定的电容器，极板上所带电荷量与极板间电压的比值是常数，这一比值为电容器的电容。公式：UqC单位：电容C：F（法拉）、电荷量q：C（库伦）、两极板间的电压U：V（伏特）转换关系：1F=106μF=1012pF三、平行板电容器的电容1．平行板电容器的电容与介电常数成正比，与正对面积成正比，与极板的距离成反比。公式:dSC单位：介电常数ε：F/m（法拉/米）、正对的面积S：m2（平方米）、两极板间的距离d：m（米）电介质的介电常数ε由介质的性质决定的。真空介电常数mF/1086.8120相对介电常数04.2电容器的连接1、电容器的串联1）电容器的串联：把几只电容器的极板首尾相接，连成