电工基础知识

1、什么是电路？电路是电流流通的路径（就好比水流通需要河道一样，电路就相当于河道，电流就相当于河水），其作用是传递和分配电能，并使电能和其他形式的能量相互转换（比如将电能转换成热能烧水或取暖等）电路主要有以下三个部分组成：电源：它是电路中输出电能的必不可少的装置，没有它电路无法工作。通常由干电池、太阳能电池、发电机等，在工作室它们分别能将化学能、机械能、光能等能量转换成电能。负载：负载也是电路的必不可少的基本组成部分，通常称为用电设备，比如电灯、电动机、电水壶、电视机等等，它们能将电能传换成光能、热能、机械能等。连接导线：用来传输合分配电能，没有他就无法构成电路，开关也属于归于导线中了。电流：物质

2、中带电粒子定向有规则的移动就形成电流。习惯上吧正电荷移动的方向规定为电流的实际方向。但应当指出的是，在金属导体中导电的是自由电子，它带负电，因此它的移动方向正好与规定的电流方向相反。电流的大小是用单位时间内通过导线横截面的电量（电流强度）来衡量，公式中通常用大写字母I表示电流。用q表示单位时间内（字母t表示）通过导线横截面的电量。电流计算公式如下：公式中，t作为时间单位用秒（s）计，电量q的单位用库伦（c），而电量I的单位就是安培（A）电流的单位安培包括毫安（mA）、微安（A）和千安（kA）1kA=1000A、1A=1000mA、1mA=1000A大小和方向都不随时间变化而改变的电流叫直流电流

3、。这个很好理解，直流嘛，就像直线一样很平坦不会。而大小和方向随时间变化而变化的电流则成为交流电流，注意：交流电流的在公式中的符号是小些的“i”表示。电压：电荷移动需要力，推动电荷在电源外部移动（也就是导线和负载）的这种力称为电场力。电场力将单位正电荷沿电路中的一点推向另一点所做的功成为电压。就好比水流一样，水压可以控制水流的流动。而如果电路中没有电压就不会产生电流了。和电流有直流和交流的区别一样，电压也有直流电压和交流电压之分，这个在计算公式中表示的符号是不同的，直流电压用大写字母“U”表示，而交流电压用小写字母“u”表示，电压计算公式是：上面公式中的U代表电压、W代表电功率（单位焦耳）、q代

4、表电量（单位库伦），功率除以电量就是电压了。AB是指定出点A到点B之间的电压和这两点之间的电功率，有时候一般电路中没有带这两个参数的简写形式：用上面的公式计算出了电压那用什么单位来表示这个数值呢（就像电流电位用安培“A”一样）？当然有，电压的国际单位为伏特（通常简称伏），用大写字母V表示。它的常用单位和电流单位安培一样也有1KV（千伏）、V（伏）、mV（毫伏）、V（微伏）这几种1KV=1000V、1V=1000mV、1mV=1000V我们都知道水可以流通是因为有水压，那为什么有水压呢？因为水位的高低不同，而电位也可以类比成这样。一般情况下物体所带正电荷越多，其电位越高。 如果把两个有电位差的不

5、同带电体用导线连接起来，电位高的带电体中的正电荷便向低电位的那个带电体流去，于是导体总就产生了电流（物质中带电粒子定向有规 则的移动就形成电流）。就如同水会从高处向低处流一样，与此类似在电源外部（导线、负载）电流可以说是从高位流向低位。从这一点出发，电路中每一点都有一定的点位。电路中某点的点位高低是一个相对值，他与所选取的参考点有关。在电路中任意两点之间的电位差称为这两点之间的电压。公式中A和B分别表示电位参考点。电位的单位就是电压的单位，用伏特（V）表示。电压的方向规定与电场力方向一致，从高电位指向低电位。和电流一样，在电路图上所标的电压和电位的方向都是参考方向。用“”或“+”、“-”表 示

6、。应当指出的是：电压和电位的区别在于，电压是一个绝对值，不随参考点的改变而改变；而电位是一个相对值，随着参考点的改变而改变（因为参考点的改变必 然影响电位差的结果）。在电源内部推动电荷移动的力成为电源力，电源力使将单位正电荷从电源的负极移动到正极所做的功称为电动势。电动势与电压使用同样的单位，即伏特。但不同的是电动势是电源的“电压”，它是描述电源内部的一些里反应的物理量。而电路中我们一般所说的电压都是相对电路中某两个参考点之间的电位差。电动势和电压不仅使用同样的单位，电动势计算公式也和 HYPERLINK /chuji/zhiliudian/gainian/45.html 电压计算公式很是类似

7、：公式中W表示电源力将正电荷从负极移动到正极时所做的功，单位是焦耳；q表示电荷，单位是库伦（c）；大写字母E表示电动势，单位为伏特。电动势也有交流与直流之分，交流电动势用小写字母“e”表示。电动势的方向规定是电源力推动正电荷运动的方向，即从负极指向正极的方向。也就是电位升高的方向。电动势的方向与电压的方向是相反的（因为电压的方向规定与电场力方向一致，从高电位到低电位）。如下图所示：图中电源力克服电场力吧正电荷从低电位的负极推到高电位的正极，这个点位升的过程是电源力做功的过程，也是其他形式能量转为电能的过程。图显示 了电动势与电压之间的方向相反属性，电源外部的负载电路中（外电路）。正电荷在电场力

8、推动下从高电位移到低电位（同时克服负载做功）。什么是电阻：定义：我们把导体对电流的阻碍作用称为电阻。当自由电子在金属导体里做定向有规则的移动时，要受到阻碍作用，如 下图笔者绘制的类比演示。这电阻也好比我们的水渠里面的石头，阻碍了水（类比作电流）的流通。在电路图及计算公式中电阻用大写英文字母“R”或“r”表示 （取电阻英文“Resistance”第一个字母）。电阻在电路中的作用：利用著名的 HYPERLINK /tag/oumudinglv/ t _blank 欧姆定律可以利用电阻控制电路中的电压、电流。电阻的大小与导体的尺寸（比如导线的横截面）和导体的材料是密切相关的，计算公式如下：公式中，L

9、代表的是导电的导线长度，单位是米（m）；S是导体的面积，单位是平方毫米（mm）；（念作“rou”）称为导体的电阻率或者电阻系数，单 位为mm/m，这个根据不同材料而有所不同，每种材料在一定温度下是电阻率是相同的；R是表示导体的电阻，单位是欧姆（）。1的物理意义：在导体两端加1V电压，产生1A电流，则该导体的电阻为1电阻的基本单位：欧姆（），也可直接简称为“欧”，为了方便的较大数值电阻的书写，这个单位也和电流、电压一样常常会被简写，有千欧（K）和兆欧（M），它们之间与欧的转换关系是：1M=1000K、1K=1000导体的电阻越大，其导电性能就越差，反之电阻越小，导电性能就越好。因此电阻R的倒数的

10、大小表面了导体导电性能的好坏，所以 HYPERLINK /chuji/zhiliudian/dzdd/104.html 电导是表示一个物体或电路，从某一点到另外一点，传输电流能力强弱的一种测量值，其大小与物体的电导率和几何形状和尺寸有关。在 HYPERLINK t _blank 电工学中，以电导表示物体传导电流的本领，其符号用大写字母“G”表示。所以电导的计算公式是：电导的单位是“西门子（S）”或者姆欧（）。类似的，电阻率（念作“rou”）的倒数成为电导率，用它通常由希腊字母（西格玛），但（卡伯）（特别是在我们电工电气工程中），偶尔也使用（伽马）表示。电阻和电导在电路中中使用以下简要符号来表示

11、：顺便指出：金属从温室开始冷却，金属的电阻率随之下降（众所周知很多金属的电阻会随温度而变化的，电导率依然），而且温度越低，电阻率也越小（绝大 部分是如此），某些导体具有某个临界温度，当低于临界温度是导体的电阻几乎等于0，这种情况下导体变成“超导”了。在电力工程中，将低温技术用于创造有利 于超导的条件，将使设备的尺寸有可能大大减小而在部分电路（指不包含电源的非闭合电路）的欧姆定律，也是电工技术中最基本得定律，他是将来分析和计算电路会经常用到的主要依据。如右图所示，实验证明，在一段不包含电源的电路中，导体中的电流I与导体两端的电压U成真比，而与这段电路的电阻R成反比，这就是部分电路欧姆定律。欧姆定

12、律公式为：这一定律最初由德国物理学家欧姆理论论证，公式中I表示电流，数值单位是安培（简称安，符号A），电压U的数值单位是伏特（简称伏，符号V），电阻R的数值单位是欧姆（简称欧，符号）欧姆定律公式还可以写成以下两种形式：也可以写成一下的：电压电流=电阻欧姆定律公式记忆口诀：我（I）等于你（U）除以他（R）由此可见，已知电路中U、I、R中的任意两个量，便可以用欧姆定律计算出第三个量。而且电路中的电压和电流都是可以通过简单易用的万用表进行测量的，所以这些数值在电工的实际工作中是很容易得出的。这里的两道欧姆定律计算试题适用于“ HYPERLINK /chuji/zhiliudian/ohms-law/

13、113.html t _blank 部分电路欧姆定律”，是作为初级电工基础知识巩固的补充，希望大家认真理解和分析。第一题：通常电阻上都有电阻值的标示，但现在有一个标示字迹不清楚的电阻R，为了能够测量这个电阻值而在电阻的两端并联一个电压表，在电阻的一段串联一个电流表。经过查看电压表读数为3V（伏），电流表读数为30毫安（mA），求R等于多少？解题：为了测量电阻值，工程上常用伏安法，即在一个未知的电阻两端加上一个直流电压，使得电阻中通过一个电流。用电压表和电流表测量出电压、电流来，再根据欧姆定律即可计算出电阻。通过欧姆定律进行计算：电压3V除电流0.03A（毫安要转换为安，若不理解点此 HYPER

14、LINK /chuji/zhiliudian/gainian/19.html t _blank 了解电流），也就是30.03=100。那么结果就是100（欧姆）了。第二题：有一条200米长的线路，通过测量，线路上的负载电流有4安，现在预计如果使用横截面积为10平方毫米的铝电线。请计算采用铝导线的电压随时，另外如果换成是铜线其电压损失又是多少？解题思路：根据我们之前提到的 HYPERLINK /tag/oumudinglv/ t _blank 电阻计算公式可以得知这一点路中的铝导线的电阻，然后再根据电压损失的公式计算出铝导线的电压损失指。查表得知 HYPERLINK /yuanjian/124.

15、html t _blank 铝电阻率为=0.285。故铝导线总电阻为：然后我们欧姆定律计算出铝导线上的电压损失U=IR=41.14=4.56（V）。我们再差表得知铜电阻率为=0.017。像上面的计算方式一样代入公式中，计算出200米铜导线的总电阻：再通过公式计算出铜导线上的电压损失U=IR=40.7=2.8（V）。至此这两道欧姆定律计算试题就讲完了，题中提到了电压损失的概念其实就是欧姆定律来计算出导体中那一部分电阻会影响到的电压，这个对于电工的实际布线中应该会较常用到。前面我们讲过了“ HYPERLINK /chuji/zhiliudian/ohms-law/113.html t _blank

16、 部分电路欧姆定律”，但是欧姆定律在不同状态电路中的计算公式是有少许严格层面上的差异，而这就是今天就要讲的“闭合电路欧姆定律”了。我们先来看一个闭合电路图，如下图所示：当合上开关“K”，这个闭合电路中就会有电流“I”流过，通过实验证明，通过闭合电路中电流的大小是与 HYPERLINK /chuji/zhiliudian/gainian/67.html t _blank 电源电动势成正比的，而与电路中的负载和电源内阻之和成反比。因此得出闭合电路 HYPERLINK /tag/oumudinglv/ 欧姆定律的公式：上公式中各项字母标识所代表的意思分别是：E电源的 HYPERLINK /chuji

17、/zhiliudian/gainian/67.html t _blank 电动势，单位（V）；方向为负极到正极（上图中我没画出来）I电路中的 HYPERLINK /chuji/zhiliudian/gainian/19.html t _blank 电流，单位（A）；R外部电路的总 HYPERLINK /chuji/zhiliudian/dzdd/89.html t _blank 电阻，单位（）；包括了负载，电线以及各中间控制器的电阻；r0电源内部的电阻，单位（）；电源内部也是有电阻的哦。欧姆定律在闭合电路和部分电路中的区别从以上公式和电路来看，想必大家也都能发现，其实无论如何欧姆定律如何变化，

18、还是和原先的R=U/I的公式没有任何区别，只是不同电路中要考虑的因素多了，这些因素会影响原本R=U/I这个笼统公式的更“全面”，所以才有了闭合电路和部分电路欧姆定律。其最大不同是：部分电路没有考虑电源自身的因素，而闭合电路要考虑电源本身的电阻等因素。上公式中，E是可以被看作U的，而R0由于很小的值往往被忽略，而只计算了R，但毕竟严格来说R0会影响E的大小，而影响之后的数值才是U。因此可 以看出，以上闭合电路公式计算出的数值更为完整。不过电工实际工作中这类公式应该用的不多，因为我们接触的大多都是部分电路，也就是R=U/I这个公式。我们知道电路是由 HYPERLINK /chuji/zhiliud

19、ian/gainian/9.html t _blank 三个重要组成部分组成，分别是：电源、负载、链接导线。而电路的运行也有三种状态，它们分别是：通路、断路（也称为开路）、短路。下面分别做个介绍：通俗解释：通路：电路有电流流过负载断路：电路中没有电流短路：电路中没有负载什么是通路如下电路图所示，如果开关K置于1触电处，就会接通负载与电源，电路中有电流流过，这时电路出于通路状态，电流可由 HYPERLINK /chuji/zhiliudian/ohms-law/183.html t _blank 闭合电路欧姆定律公式计算的来，电压为U=IR或U=E-IR0。提示：图中电阻R被看作是一个负载。由此

20、可见：实际电源的输出电压U总是小于电动势，原因是电源内阻上有电压降，因此对于电源而言，要求内阻越小越好。（电源提供的电压由 HYPERLINK /chuji/zhiliudian/gainian/67.html t _blank 电源电动势E和电源内阻R串联组成）。什么是断路继续观察上图，如果开关K置于2触电处，电路就处于断开状态，并不是一个完整的断路。因此被称为断路或者开路。开路时，外电路电阻是无穷大（除非空气也导电了），电路中没有电流，电源的端电压等于电动势，电源不输出电能。开路的特征是：I=0，即没有电流。U=E，即电路电压等于电源电动势什么是短路继续观察上图，如果开关K置于3触电处，那

21、么这时负载电阻为零（不考虑导线电阻的情况下）。这时就好比直接将电源的正极接到负极上。此时电路就处于短路状态（老话俗称连火了）。在此状态下电路中的电流几乎就是电源电动势电源内部电阻了，即I=E/r0。由于电源内阻r0一般很小，所以如果电路出现短路，那么电流I就很大，如果电路中没有保护装置，较大的短路电流很容易导致线路过热烧坏或者直接烧坏 电源，造成严重的安全事故即财产损失，电工工作中要仔细避免。所以我们电工一般都需要在电路中安装好熔断装置（比如保险丝），这一当电流突然增大时可以瞬 间把保险丝烧坏，从而实现断路而保护设备及电源的安全通俗解释：电流将电能转换成其他形式能量的过程所做的功即为电功。电能

22、是有其他形式的能量（如机械能、热能、化学能、核能）转换而来的一种能量，而电能又可以转换成为其他形式的能。比如当电能的具体体现：电流，其 通过电灯泡发光就是将电能转换为光能和热能的现象；电流通过电动机后，电动机能带动电工车或风扇等机器运转、做功，这便是电能转换为机械能的过程。而将蓄 电池充电，是电能转换为化学能的过程。电功公式电能转换为其他形式能量的过程，是通过电流做功来实现的。电流做功多少，就是能量转换的度量。我们前面在介绍 HYPERLINK /chuji/zhiliudian/gainian/67.html l dh-3 t _blank 电动势时也介绍过，电场力推动电荷（产生电流）要做功

23、。而再看看 HYPERLINK /chuji/zhiliudian/gainian/45.html l dh-2 t _blank 电压计算公式可知，电场力移动电荷所做功为W=qU，再由 HYPERLINK /chuji/zhiliudian/gainian/19.html l dh-2 t _blank 电流计算公式I=q/t（单位时间内通过导体横截面的电荷）可得：q=It，带入W=qU得：W=UIt电功公式还可以写成这样：W=Pt即，第一个公式电路中，电流所做的功W等于这段电路两端的电压U，电路中的电流I与通过时间t三者的乘积。在公式W=UIt中，电压单位为伏特 （V），电流单位为安培（A

24、），时间单位是秒（s），电功单位为焦耳（J）。第二个公式W=Pt中，就是电功率（P）乘以时间（t），P=UI。所以其实 也就是把第一个公式中的UI替换成电功率P了。什么是电功率在单位时间内电流所做的功叫做电功率；其中单位时间为秒（s），所做的功就是指 HYPERLINK /chuji/zhiliudian/dgldlr/210.html t _blank 电功。电功率使用符号大写的英文字母“P”表示，电功率是描述电流做功快慢程度的物理量，通常所谓用电设备容量的大小，通常都是指的电功率的大小，他表示该用电设备在单位时间内做功的能力。如果您不太理解，那么笔者举个例子：把电流比作水流，如果您有一次喝

25、了一大碗水，那么喝下去的这个水的重量就是您做的电功；而您总共花了10秒喝完，那么每秒喝水的多少也就是电功率啦。电功率计算公式通过上面对电功率概念的基本描述以及笔者所做的比喻，很多人可能已经想到了电功率计算公式啦；我们继续拿上面的喝水的例子来说明：既然总共在10秒内喝了一大碗水，那么也就比作是10秒内做了一定量的电功，那么计算公式就显而易见了，将电功除以时间，所得的数值便是用电设备的电功率啦：上面的计算公式中P代表电功率，他的大小取决于电压U和电流I两个量的乘积，上面公式中各个字母所代表的含义如下：P HYPERLINK /chuji/zhiliudian/dgldlr/257.html 电功率

26、，单位（W）瓦特U HYPERLINK /chuji/zhiliudian/gainian/45.html t _blank 电压，单位（V）伏特I HYPERLINK /chuji/zhiliudian/gainian/19.html t _blank 电流，单位（A）安培q电荷，单位（C）库伦对导体电阻来讲，由欧姆定律I=U/R可得出电阻上消耗的电功率还可以用一下两个计算公式：P=UI=U/R，或者：P=IR（因为U=RI，那么P=UI=R乘I再乘I，所有是IR）电功率单位如果您注意了上面的公式中对P的注释，应该已经知道电功率这个名称使用字母P表示的，而电功率单位是用W（瓦特，简称瓦）来表

27、示的。我们结合上面的公式来一起了解下1瓦的电功率是如何来的：1瓦=1伏1安，或者简写成1W=1VA在电工学中，常用的电功率单位还有千瓦（KW）：1千瓦（KW）=1000瓦（W）=103瓦（W），此外在机械工业中常用马力来代表电功率单位哦，马力与电功率单位转换关系为：1马力=735.49875 瓦特，或者1千瓦=1.35962162 马力；在我们生活用电及生产中，电功常用的单位是大家熟知的“度”，1度电表示功率为1千瓦的电器使用1小时（1h）所消耗的电能，即：1度=1千瓦小时实验证明当电流过导体时，由于自由电子的碰撞，导体的温度会升高。这是因为导体吸收的点电能转换成为热能的缘故。这种现象叫做电流

28、的热效应。电流通过导体时所产生的热量与电流强度的平方、导体本身的电阻、以及电流通过的时间成正比。这一结论称为焦耳楞次定律，其数学表达式为：Q=IRt，公式中：Q：电流通过导体所产生的热量，单位：焦耳（J）；I：通过导体的电流，单位：安（A）；R：导体的电阻，单位：欧（）如果热量以卡位单位，则Q=IRt公式可写成：Q=0.24IRt=0.24Pt，此公式称为焦耳-楞次定律。其中t的单位为妙，R的单位是欧，I的单位是安，热量的单位是卡。电流的热效应在生产上有许多应用。电灯是利用电流产生的热使得灯丝达到白炽状态而发光，熔断器是利用电流产生的热使其熔断而切断电源。电流的热效应 也是近代工业中的一种重要

29、加热方式，如利用电炉炼钢，电机通电烘干等。电流的热效应也有它不利的一面，由于构成电气设备的导线存在电阻，所有电气设备在工 作时要发热，使温度升高。如果电流过大，温度升高多就会加速绝缘体老化，甚至损坏设备。为了保证电气设备能正常工作，各种设备都规定了限额，如额定电流、 额定电压、和额定电功率等。电器设备的额定值通常用下标“e”表示，如Ie、Ue、Pe等，各种电器设备的铭牌上都有标注他们的数值。这里出一道题作为前面大家学习电功、 HYPERLINK /chuji/zhiliudian/dgldlr/257.html t _blank 电功率及电流热效应焦耳楞次定律的一个复习。题目如下：有一条输电电

30、线，来、回总长度L=100公里，线路电阻Ro=0.17欧/公里，现在需要计算当这段输电线通过电流I=260安的时候，线路上的电功率P和在一个月内线路上的电能W。解题上题中的电线实际上是可以看作为一个用电设备，那么我们就按照电功率计算公式来计算出损耗的电功率，用焦耳楞次定律计算出消耗的电能。而题中已经给出了每公里的电阻，所有首先我们只要得出了整个线路的总电阻这个题就完全套用公式就可以解出来了：线路总电阻：R=RoL=0.17100=17（）电功率：P=IR=26017=6760017=1149（KW）；电能损耗：W=Pt=11493024=827280（KWh），如换算成度，就是827280度电

31、；得出的电功率对于输电线来说是不应该有的，这个电功率被视作损耗电功率，而依据这个电功率得出的W是电能损耗，在电能损耗这一部，计算公式中的t通 常是按秒算的，但是计算中使用了3024，也就是每个月30天，一天24小时。所有得出的电能损耗是KWh单位的，也就是千瓦时。无论是我们电工的施工中还是在电机工程学中，分析与计算电路的基本定律除了大家在初中时就耳熟能详的 HYPERLINK /chuji/zhiliudian/ohms-law/ t _blank 欧姆定律外，还有就是由德国物理学家：古斯塔夫基尔霍夫提出的被后人称作的基尔霍夫定律，其包括基尔霍夫电流定律和基尔霍夫电压定律，它们是分析和计算复杂

32、电路的基本依据。那么什么是基尔霍夫电流定律？基尔霍夫电流定律 HYPERLINK /chuji/zhiliudian/grkhoff/312.html 基尔霍夫电流定律又被称为基尔霍夫第一定律（简称KCL）。它是应用于电路中的节点，所谓节点指的是电路中三个或两个以上的支路相连接的点。基尔霍夫电流定律指出：对于电路中的任何一个节点而言，在任何一个时间，流进节点的电流等于流出节点的电流；也就是：节点电流之代数和恒等于0（恒的意思是指永远）。用数学公式表示为：上式表面：在电流的汇合点处，电流的代数和等于零，之所以等于零，是因为习惯上规定：流进节点的电流为正，流出节点的电流为负。另外，基尔霍夫电流定律

33、也被称为“节点电流定律”，因为他通常应用于节点处。它可以推广到包围这几个节点的闭合面也是适用的。下面笔者画一个图为大家简要讲解一下：上图中的“节点”的三条线路应用基尔霍夫电流定律来说明，A线路+B线路+C线路的电流恒等于0（永远等于0），图中+到为电流流过的方向，也是电动势（电源）的正负极。基尔霍夫电压定律基尔霍夫电压定律指出：对于电路中的任一闭合路径而言，在任何一个时间，沿任一回路绕行方向（顺时针方向或逆时针方向），回路中各段电压的代数和恒等于零。用数学式表示为：上式中，当电压方向与绕行方向一致时取正，相反时则取负。基尔霍夫电压定律不仅应用于闭合回路，也可以推广到假象的闭合回路上应用。电路的

34、串联和并联是最基本的电路连接方式，无论是维修电工的执业证考点中还是在电机工程学中，并联电路和 HYPERLINK /chuji/zhiliudian/clbldl/327.html 串联电路都是重要的考点，需要认真学习。什么是串联电路串联顾名思义就是一串串的链接在一起；我们看上图中有两个以上的电阻，就是一个接着一个成串的链接在一起，组成一个没有分支的电路，这种链接方式的 电路就是串联电路；当串联的是电阻时，就是串联电阻。这个电阻可以是纯粹的电阻，也可以是任何有阻值的元器件（如负载甚至导线本身）。串联电阻及电流和电压的大小串联电路电流：由于串联电路没有分支，所以电路中电流是相同的（就好比水流一样

35、，水量都从一个线路流出时流量都是相同的，但有时候水可以堆积，但是电荷在电路中不能堆积，也不能在流动中自行消失。）。即，不论是电阻大的地方，还是电阻小的地方，电流大小是相等的。串联电路电压：因为串联电路各段电流是相同的，这样，根据欧姆定律便可得知：在电阻大的那段电路上承受的电压变大，电阻小的那段电路上承受的电压变小。也就是说，各段电路的电压对应的电阻成正比例分配；我们利用 HYPERLINK /chuji/zhiliudian/ohms-law/ t _blank 欧姆定律分析前面的串联电路图便可得知：因为：U1=IR1；U2=IR2；U3=IR3所以：U1：U2：U3=R1：R2：R3串联电路

36、电功率：因为串联电路各段电流相同，因此，各段功率也与对应的电阻成正比分配，这一点我们可以通过变换的 HYPERLINK /chuji/zhiliudian/dgldlr/257.html l 2 t _blank 电功率计算公式验证：因为：P1=IR1；P2=IR2；P3=IR3所以：P1：P2：P3=R1：R2：R3串联电路的总电压等于各段电压之和：若总电压是已知数，则分电压由下式可得：U1=R1（R1+R2+R3）UU2=R2（R1+R2+R3）UU3=R3（R1+R2+R3）U上面的公式称为分压公式。其实也就是算出电阻的比例然后乘总电压就得出分电压了。串联电路的总电阻等于各段电阻之和：因

37、为，串联电阻越多，电流通过时遇到的阻力也就越大。好像增加了长度似的。下面我们依然使用变换的欧姆定律来验证：因为：U=U1+U2+U3所以：IR=IR1+IR2+IR3同时相乘的I可以去除，则得：R=R1+R2+R3当R1=R2=R3=Ro时，R=3Ro，如此类推：n个相同阻值的电阻串联，其总电阻等于n倍的分电阻，各电阻上的电压为1/n倍总电压。利用电阻串联可以起到限流、分压作用。串联电路计算题直流电机的串联电阻电路计算题如右图所示的一台直流电动机串联电路图，绕组的电阻Ro很小，启动时电流特别大，会损坏电机，为了限制这个启动电流，启动时在定子上先串联上一个限流电阻。如果电源电压U=220V，电机

38、的内阻Ro=1，额定电流为10A；试计算不加启动电阻（串联电阻R）时的启动电流；为了是启动电流不超过额定电流的2倍，应加多大的串联限流电阻？解：不串联启动电阻时启动电流直接用电压除以绕组电阻即可；欧姆定律：I=U/R；代入本题中：I=U/r0=22/1=220A使启动电流限制在额定电流的两倍，即20A的范围内，应该加多大的启动电阻R（串联限流电阻），此时我们根据“串联电路的总电阻等于各段电阻之和”来计算：欧姆定律：I=U/R；代入本题中：I=U（R+ro）计算电阻：R=（U-Iro）I=（220-201）20=10也可以先算出20A时所需要的电阻22020=11，再减去现有的电阻Ro=1的阻值

39、即可。在前面我们学习了电工基础知识中的串联电路，为了巩固理解现在做一道题，会应用到欧姆定律以及串联电路中的电阻计算方法（本题是考点）。题目：有一块万用表，其额定电流I=50A（微安，参见 HYPERLINK /chuji/zhiliudian/gainian/19.html l 3 t _blank 电流单位换算），内电阻R=3K欧（千欧），问能否直接用来测量电压Uo=10V的电压？如果不能该怎么办？解题1：根据额定电流数据，我们可以计算出万用表所能承受的电压：计算前单位换算：50A=0.00005（A）；3K=3000（）；欧姆定律：U=IR=0.000053000=0.15V（当然，现实中

40、万用表承受电压不会这么低）即不能直接接受10V电压，否则万用表会因为流过的电流超过允许值而烧坏。解题2：如果要测量10V电压，需要在万用表电路中串联一个电阻R1限流：因为：U=0.15V，Uo=10V所以应该限制的电压为U1=Uo-U=10-0.15=9.85V；现在我们得出了超过的电压，那么用这个电压就可以计算出应该串联的电阻大小了：所以：R1=U1/I=9.850.00005=197K电路中的电源，如直流发电机、电池等实际电源都可以用一个 HYPERLINK /chuji/zhiliudian/gainian/67.html t _blank 电动势E和一个内电阻r串联等效。这个E和r串联

41、的电路称为电压源。当内电阻r=0时，称为理想电压源。在实际中，常常需要将几个电压源串联起来使用，以便增加输出的电压（比如我们以前用过的手电筒，就是两节1号干电池串联起来的）。若有n个电压源的串联，总电动势（我这用Ez表示）为各个电压源中电动势的代数和。当分电动势方向与总电动势方向相同时取正，相反取负。电压源总内阻等于各个电压源内阻之和（相当于串联电阻），当每个内电阻用ro表示时：应当注意的是：电压源串联时，负载电流不能超过任何一个电压源的额定电流。什么是并联电路并联从字面上理解便是并在一起的连接，有两个以上的电阻，他们的一端接在一起，另一端也连接在一起，两个节点是以外加的电压，形成一个又分支的

42、电路，这就叫做并联电路。如上图中的两个灯泡便是并联关系，当然了控制灯泡的两个开关相互之间也是并联。并联电阻及电流和电压的大小这里用右图来说明并联电路的特点。并联电路电压：由于各个支路一段连接在一起，另一端也连接在一起，承受同一电源的电压，所以各支路的电压是相同的。并联电路电流：由于各个支路电压相等，根据欧姆定律便可知电阻小的支路电流大；电阻大的支路电流小。即并联各支路的电流与对应的电阻成反比分配；因为：I1=U/R1；I2=U/R2；I3=U/R3所以：I1：I2：I3:=1/R1：1/R2：1/R3并联电路电功率：由于各个并联支路电压相同，各支路电流又与电阻成反比分配，所以各个支路电功率与电

43、阻也成反比例分配；P1：P2：P3=U/R1：U/R2：U/R3=1/R1：1/R2：1/R3并联电路总电流：根据 HYPERLINK /chuji/zhiliudian/grkhoff/312.html t _blank 基尔霍夫电流定律知，并联电路总电流等于各支路电流之和：I=I1+I2+I3并联电路电阻：并联电路总电阻的倒数等于各支路电阻倒数之和，证明如下：因为：I=I1+I2+I3所以：，即：在实际电路中，常遇到两个电阻并联的电路，这时总电阻可以用下式计算：，故：当R1R2时；两个组织相差很悬殊的电阻并联后，其等值电阻更接近与小电阻值。当R1=R2时，R=R12，如果有n个阻值相同的电

44、阻并联，其等值电阻值为：R=R1n。这说明并联电阻数越多，等值电阻越小。若总电流为已知，则分电流可由下式计算：，并联电路计算题题目：有两个电阻并联，R1=2，R2=18，电源电压为126V。求总电阻R和总电流I以及两支路电流I1和I2，如右图所示；解题：由公式：代入计算：（218）（2+18）=3620=1.8（并联电路总电阻），总电流等于电压被总电阻除（欧姆定律），即：I=U/R=1261.8=70A流过R1的电流I1=U/R1=1262=63A，流过R2的电流I2=U/R2=12618=7A。负载电压不超过一个电压源的电动势，而负载电流超过了电压源的额定电流时，应当采用并联电压源。电压源的

45、并联条件是：各个电压源的电动势必须相等，他们的内阻也必须相等，否则在电压源内形成很大的环流而烧毁电压源。m个电动势相等、内阻相等的电压源并立案后，其总电动势为：E=E1=E2Em，总内阻为：o=o1m我们都知道自然界中能够吸引铁、钴、镍等物质的物体被称为磁铁。磁铁具有南（S）极和北（N）极，磁铁端部磁性最强，中央部分磁体较弱。且相同极性 相互排斥，异极性相互吸引等性质，这些想象大家小时候玩磁铁的时候已经有所了解，而下面就讲讲磁铁磁场的特征及电流磁场的方向等。磁场特征我们这里先以大家熟悉的磁铁来了解一下磁场的特征。在磁铁周围的空间中存在一种特殊的物质，它能表现一种力的作用，这一特殊物质就是磁场。

46、磁场的大小强弱和方向可以用假象的磁力线来描绘，如右图所示。就如图中所描述的那样，磁场磁力线有以下特征：磁力线是有方向的，在磁铁外部磁力线的方向是有N（北）极出发再回到S（南）极，而在磁铁内部，方向是S极指向N极。磁力线的疏密表示了磁场的强弱，某点磁场的方向为改点切线方向。磁力线总是闭合的。磁力线互不相交，而且有相互排斥的特点。但是，我们都知道磁铁并不是磁场的唯一来源，当电流通过导线的时候，也会在导线的周围产生磁场。磁场方向（右手定则）对于电流所长生的磁场，实验和理论均已证明，磁场的强弱与电流的大小有关；电流越大，产生的磁场越强，磁场的方向则取决于电流的方向，一般用 HYPERLINK /chu

47、ji/dcgy/403.html 右手定则（也称安倍定则、右手螺旋定则、安培右手定则）辨别通电导线的电流方向及其长生的磁场方向。下面就详细介绍用右手定则辨别几种常见通电导线磁场方向的方法。如右图（a）所示为通电指导线，利用安培右手定则来判别其磁场方向的方式是：先将右手握住指导线，使大拇指方向与导线中电流方向一致，则趋于四个手指的指向就表示磁场方向。如果用磁力线表示导线电流的磁场，根据右手法则，通电直导线的磁力线就是以导线为中心的一组同心圆，如图（b）所示。对于通电的螺旋管，则与通电直导线情况相反，此时万物的四个手指指向表示电流方向，而拇指指向就表示螺旋管内部的磁场方向（如下图所示）：为了讨论问

48、题方便，常常上右图所示的符号（圆中间一个）表示导体中电流的方向是垂直纸面向里，用表示电流方向是垂直纸面向外（我们可以把他比作一直弓箭，弓箭尾部是羽毛，弓箭头看起来是一个点，所以看到点就是垂直纸面向外，看到尾部的就说明方向是向里了）。在前一节课中我们学习了 HYPERLINK /chuji/dcgy/ccwll/403.html t _blank 电流的磁场及磁场方向与安培右手定则，了解了磁场和电场都是一种特殊的物质，是一种人的感觉器官无法看见，也无法触摸到的。而为了描述磁场的性质，这里给大家介绍几个描述磁场性质基本物理量之一的：磁场强度（磁感应强度）。磁感应强度（磁场强度）定义：反应磁场强弱的

49、物理量称为磁感应强度（磁通密度），用大写字母B表示，其定义为：在磁场中，垂直于磁场方向的通电导体受到的磁场作用与电流强度和导体长度乘积的比值，叫做通电直导线所在处的磁感应强度的大小。其数学表达式为：上面的磁感应强度公式中：F：表示载流导线所受的电磁力，单位：牛顿（N）；I：表示导线中通过的电流，单位：安倍（A）；L：表示与磁场方向垂直的导线长度，单位：米（m）；B：表示导线所在位置的磁感应强度，单位：特斯拉，简称特，以大写字母“T”表示，或者韦伯/米（Wb/m）。数量解释：1特斯拉在数值上等于长度为1米并与磁场相垂直的导线，通过1安倍电流时，它所受的电磁力为1牛顿（N）时的磁场感应强度。磁感应

50、强度B是个矢量，其方向就是磁针在磁场中某点静止时N极别所指的方向。若在磁场中的各点处，载流导线所受到的电场力F的大小相等，方向相同，这就表明磁场中各点的磁感应强度都相同。这样的磁场称为均匀磁场，对均匀磁场可用疏密均匀、方向相同的磁力线表示。高斯与特斯拉单位换算在工程计算中，磁感应强度的单位常用高斯（CGS制中磁感应强度或磁通量的单位），简称“高”，常用符号G或Gs表示。他与国际单位制中的特斯拉（T）的换算关系为：1 G = 1104T0.1 mT1 T = 10000 G一般永久磁铁周围的磁场，其B约为0.20.7特，变压器铁芯中的B磁场强度B的最大值可达0.91.8特。上一节中我们学习了磁场

51、物理量中的 HYPERLINK /chuji/dcgy/ccwll/472.html t _blank 磁场强度（磁感应强度），本节我们继续学习第二个物理量：磁通（量/密度）磁通量定义、公式、单位定义：在均匀磁场中，磁感应强度B和垂直于磁场方向的某一面积S的乘积，称为通过这个面积的磁通量，用符号“”表示。因此可得知磁通量计算公式为：上述公式中所代表的的具体含义分别是：B：表示磁感应强度，单位（T）S：表示与磁力线方向垂直的面积，单位（m）：表示穿过S面积的磁通，单位（Wb）磁通量单位：磁通量标示符的国际单位制单位是韦伯，常以符号Wb表示。在电力工程计算中，也常采用麦克斯韦作单位，简称“麦”，韦

52、伯和麦克斯韦之间的换算关系为：1 麦克斯韦= 1 高斯厘米2 = 108韦伯磁通密度如果吧磁感应强度B的大小和磁通量与磁力线抽象的联系起来，则可认为磁通在数值上就等于垂直通过该单位截面的磁力线条数。由磁通量计算公式=BS得：这样，磁感应强度B的大小就等于通过单位面积上的磁力线条数。因此，磁感应强度大小又称为磁通密度。由此得出一个结论：磁通密度是磁感应强度的一个别名，它表示垂直穿过单位面积的磁力线的多少。（注意笔者上面将和B比作磁力线的描述中加粗的字体含义区别）由此可知，B和是从不同角度描述磁场性质的物理量。磁感应强度B是描述磁场中某点的磁场大小，而磁通量是表示磁场中某一范围内的磁场总体情况的

53、物理量。磁感应强度B是矢量（有大小和方向的量叫矢量），而是标量（只有大小而无方向的量叫标量）。在分析电磁现象时，应视具体情况而选用合适的量。实验表明，通电导体放在磁场中要受到磁场力的作用，这个力被称为电磁力。电磁力公式磁场的电磁力的大小与 HYPERLINK /chuji/dcgy/ccwll/472.html t _blank 磁感应强度、导体内的电流、导体的长度以及电流与磁场方向间的夹角都有关系，在均匀磁场中，他们之间的关系可用以下公式表示为F=BILsina：上面的公式就是电磁力公式，式中各个参数分表代表的含义是：F：表示导体在磁场中所受的电磁力，单位（N）B：表示磁场的磁感应强度，单位

54、（T，简称“特”）I：表示导体内的电流，单位（A）L：表示磁场中的导体长度，单位（m）：表示磁感应强度方向与电流方向的夹角，念做“西塔”由上面电磁力公式可看到，当磁感应强度方向与电流方向垂直时（=2时），此时通电导体在磁场中受到的电磁力最大，如果磁感应强度的方向与电流方向平行是（=0或=180），通电导体在磁场中所受的电磁力为零。电动机的通电线圈在磁场中之所以能够转动，就是载流导体受到电磁力的作用的缘故。电磁力方向确定法：左手定则通电导体在磁场中所受的电磁力方向与电流方向和磁场方向有关。三者之间的关系可用左手定则确定，如右图所示。左手定则的确定方法如下：将左手伸开，让磁力线穿过掌心，四指代表电

55、流方向，则张开的大拇指指向就表示电磁力的方向。在使用左手定则时应注意，伸开的左手，其拇指和其余四指应相互垂直并在一个平面内。磁场对载流导体的作用作为磁场对载流导体受作用的例子，把两根载流直导线平行放在一起，实验表明，如果两直线所流过的电流方向相同，则相互吸引，反之，如果两载流导线流过的电流方向相反，则相互排斥。出现这一现象的原因是：两根载流直导线要收到彼此的电磁力的作用，此电磁力的方向可由左手定则判定（如右图所示）。上述现象很有实际意义，发电厂、变电站、工厂的配电室的母线排（汇流排），便是相互平行的载流直导线。为了使母线有足够的机械强度，常常每隔一定距 离安装一绝缘支柱，以防止发生短路时过大的

56、短路电流所产生的巨大电磁力所引起的破坏作用。此外，电动式测量仪表也是根据通电导体在磁场中受电磁力的原理而 工作的。从电流的磁感应可以知道，电流能够产生磁场，磁场具有能量（磁场能）， HYPERLINK /chuji/dcgy/503.html t _blank 磁场对电流有作用力，由此可见，电能可以转换为磁能，进而可以转换为机械能。反过来，在一定条件下，变化的磁场能够产生 HYPERLINK /chuji/zhiliudian/gainian/67.html t _blank 电动势。在一个闭合导体内，这个电动势可以产生电流，这种现象叫做电磁感应现象。感应电动势可议由下列方法产生：使导体在强磁

57、场中切割磁力线的运动，或使磁力线切割导体，如直流发电机。移动导体周围的磁场，如交流发电机。交变磁场穿过线圈产生感应电动势，如变压器等静止设备。下面将用两篇文章讲解导体在磁场中运动以及穿过线圈回路的磁通发生变化时产生的感应电动势的大小和方向。直导线切割磁力线产生感应电动势，右手定则穿过线圈的磁通发生变化而产生的感应电动势实验证明导线在磁场中作切割磁力线运动时会产生感应电动势；原理分析如下感应电动势将 一根直导线AB至于磁场中，并将该导线与测量电流的电流表相连（如右图），当导线AB从左向右与磁场作相对运动时，导线切割了磁力线，在AB导线中产生感 应电动势，由于这是闭合电路，此电动势在回路中产生感应

58、电流。所以电流表读数出现偏转。同时：如果导线AB从右向左运动，回路中也有感应电流，但电流表指 针偏转方向会与前一种情况相反。但当导线AB平行于磁力线方向作上、下运动时，电流表的指针不会偏转。此实验表明：只要导体切割磁力线，就有 HYPERLINK /chuji/dcgy/diancigy/534.html 感应电动势产生。感应电动势方向（或感应电流方向）与磁场方向、导体运动方向都有关系，他们之间的相互关系可用右手定则确定。感应电动势公式实验还证明，在均匀磁场中，导线做作其他歌磁力线运动而产生的感应电动势的大小与 HYPERLINK /chuji/dcgy/ccwll/472.html t _b

59、lank 磁感应强度B、导线长度L、导体运动的速度V、导体运动方向与磁场方向之间的夹角（念西塔）的正弦有关。其数据额表达式为：上述公式中各符号代表的意思分别是：B：表示均匀磁场的磁感应强度，单位（T、特）L：导体长度，单位（m、米）：磁场方向与导体运动方向之间的夹角，单位（、度）E：导体两端的感应电动势，单位（V、伏）由上面的公式可知：当=90是，此时E=BLV为最大值，而当=0时，即导体沿着磁力线方向运动时，导体中感应电动势为零。感应电动势方向：右手定则上面讲到用右手定则来确定感应电动势方向与磁场、导体方向之间的关系，而之前我们也学过一个右手定则，叫做 HYPERLINK /chuji/dc

60、gy/ccwll/403.html t _blank 安倍右手定则（也叫右手螺旋定则），他们之间在理解上是有一点差别。此右手定则操作方法如右图所示：伸开右手，让磁力线垂直穿过掌心，使大拇指指向导体切割磁力线的运动方向，其余四指指向就表示感应电动势方向。如果电路时闭合的，它也是感应电流的方向（应注意的是，伸开右手后，大拇指应与其他四指在同一平面内，并相互垂直）。发电机就是根据这一原理工作的，所以以前这个右手定则又称为“发电机定则”。导体在磁场中作切割磁力线运动时会在导线两端产生 HYPERLINK /chuji/dcgy/diancigy/534.html o 导线切割磁力线产生的感应电动势及公