简明电工基础知识.doc

第一章 电工基础知识
第一节 电路的基本概念
一、电路

电路就是电流通过的路径，通常由电源、负载和中间环节组成。一个简单的电路如图1—1（a）所示，电路是有一干电池、灯泡、刀开关和连接导线组成的，当开关闭合时，电路中有电流通过，灯泡发光。图1—1（b）是用代表实际电路元件的图形符号绘制的原理电路图（简称电路图），图中电源内部的电路称为内电路，电源外部的灯泡（即负载）、连接导线和开关组成外电路

（a）实物电路 （b）简化电路
图1—1 最简单的电路
由此可知，要构成一电路，至少需要三部分：
（1）电源
电源是是指电路中提供给电能的设备，它将非电能转换成电能，如干电池和蓄电池将化学能转换成电能；发电机将热能、水能、核能等转换成电能，它们是推动电路中电流流动的原动力。常用的电源有电池、发电机、整流电源、变频电源等。
（2）负载
负载是取用电能的设备和器件，它的作用是将电能转换成其他形式的能量。例如：电灯将电能转换成光能，电（磁）炉将电能转换成热能，电动机将电能转换成机械能等。
（3）中间环节
中间环节是电路中连接电源和负载的部分，起着传输、控制和分配电能的作用。图1—1所示电路的中间环节由连接导线和开关组成，它与电源和负载一起构成电流的流通路径，将电能传给负载。
电源、负载和中间环节构成一个完整的电路。对电路而言，把电源内部的电流通路称为内电路，把负载和中间环节构成的电流通路称为外电路。
电路有两个主要功能：其一是电力电路，用于实现电能的传送、转换和分配。其二是信息电路，用于实现信息的传递、处理和转换。如电话、电视、广播等系统。

二、电路的基本物理量
1、电流
电路中的电流是电荷有规律地做定向运动形成的。
导体中形成电流的内部条件是导体内有可以移动的自由
电荷，外部条件是导体两端必须有电场。电场对电荷产
生作用力，使其形成定向运动。
如图1-2所示，a端为电源正极，b端为电源负极，
电源在导线中施加从a指向b的电场，在电场力的作用
下，正电荷从a经过外电路运动到b，从而形成电流。
这就象公路上有大量的汽车朝一个方向行驶而形成的“车流”一样。 图1—2 电荷的运动
电流的方向规定为正电荷运动的方向，与负电荷运动的方向相反。所以，在外电路中电流由电源正极流向负极，在内电路中则由负极流向正极，形成一闭合回路，如图1—2所示。
电流的大小用单位时间内通过导体横截面的电荷量来衡量。其中，大小和方向都不随时间变化的电流称为恒定电流，简称直流（dc或DC），一般用符号“”表示，即
（1—1）
式中 ———电流（A）；
———电荷量（C）；
———时间（S）。
大小和方向都随时间变化的电流称为变动电流，一般用符号表示。一个周期内平均值为零的变动电流称为交变电流，简称交流（ac 或AC），也用符号“”表示，即
（1—2）
式中 ————电荷的变化量（C）；
————时间的变化量（S）。
电流的单位是“安培”，符号为“”，常用的单位还有千安（kA）、毫安（mA）、微安（μA）等，它们之间的关系为：
1kA ＝ 1000A
1A ＝ 1000mA
1mA ＝ 1000μA
在分析电路时，为了确定电路中各电流的实际方向，常常需要事先选定一个电流的方向，称为电流的参考方向。参考方向可以任意选定，用箭头标注在电路图上或用双下标表示。若电流实际方向与参考方向相同 ，则电流I取正值（I＞0）；若电流实际方向与参考方向相反 ，则电流I取负值（I＜0）。这样，根据电流的参考方向和电流的正负，就可以确定出电流的实际方向，如图1—3所示。图中1—3a、b中电流的参考方向也可用双下标表示为Iab和Iba,对于同一电流，有Iab＝－Iba,。
图1—3电流参考方向与实际方向
实际应用中，电流的大小可以用电流表来测量，使用时应将电流表串联在被测电路中，电流从表的“＋”端流入，“－”端流出，如图1—4所示。
2、电阻
在如图1—5所示电路中，如果希望灯泡变暗，
可以在电路中增加一个元件——电阻器。为什麽在
电路中增加了电阻器后，灯泡会变暗呢？