文档介绍：第一篇 电气工程基本篇
第一篇 电气工程基本篇
· 0 ·
第一章 电气工程基本理论
第一节 电路及其基本定律
一、电路内涵
(一)电路物理量
! " 电流 当我们合上电源开关时候,电灯就会发光,电炉就会发热,电动机就会转动,这是由于在电 路中有电流通过缘故。电流虽然用肉眼看不见,但是可以通过它各种体现而被人们所察觉。
那么什么叫做电流呢?电流是电荷(带电粒子)有规则定向运动而形成。如图 ! # ! 所示,若将电源 开关闭合,灯泡就会发光,从灯泡闪光一瞬间开始,就发生了电荷向一定方向移动。
图 ! # ! 简朴电路
(!)电流大小和单位:表征电流强弱物理量叫做电流强度,简称电流,用字母“ !”或“ "”表达。 电流在数值上等于单位时间内通过某一导体横截面电荷量,即
" $ %& ’ %(
如果电流不随时间而变化,即 %& ’ %( $ 常数,则这种电流称为恒定电流,简称直流,惯用大写字母 ! 表达。 即
! $ # $ %
式中 # 是在时间 % 内通过导体横截面 & 电荷量。 在国际单位制()*)中,电流单位名称是安培,简称安,用符号 + 表达。并规定每秒钟通过导线截面
电量为 ! 库时电流为 ! 安。电流单位也可用千安(,+)、毫安(-+)、微安(!+)或纳安(.+)表达,它们之间 换算关系是:
!,+ $ !///+
!-+ $ !/ # 0
+
· / ·
新编电气工程师手册
!!" # !$ % & ’"
!(" # !$ % &
!"
())电流方向:事实上,导体中电流是由负电荷在导体中流动形成,而我们****惯上规定正电荷运动 方向或负电荷运动相反方向作为电流方向(实际方向)。
电流实际方向是一定,但在实际电路中,电流实际方向,往往难以拟定。为此,在分析与计算电路 时,常可任意选定某一方向作为电流正方向或称为参照方向。所选电流正方向并不一定与电流实际方 向一致。当电流实际方向与其正方向一致时,则电流为正值(图 ! % )*);反之,电流为负值(图 ! % )+)。因而, 在正方向选定之后,电流之值才有正负之分,显然,在未标定正方向状况下,电流正或负是毫无意义。
图 ! % ) 电流方向
综上所述,导体中电流不但具备大小,并且具备方向性。 大小和方向都不随时间而变化电流为恒定直流,简称直流,如图 !
% &* 所示。 方向始终不变,大小随时间而变化电流称为脉动直流电流,如图 !
% &+ 所示。 大小和方向均随时间变化电流称为交流电流,普通其大小和方向
随时间作周期性变化,且平均值为零交流电,简称交流。 工业上普遍应用交流电流是按正弦函数规律变化,称为正弦交 流电流,如图 ! % &, 所示。图 ! % &- 所示电流,是非正弦交流电流。
) . 电压(电位差)与电位 电路中负载与电源接通后就会有电流通 过。电灯发光,是由于电源正负极之间存在电压。电压是电场中两点间 电位差,是变量电场力做功本领物理量,是产生电流能力,如图 !
% / 所示,在导体内部,单位正电荷自 * 点移动到 + 点,电场力所作功 定义为 *、+ 两点间电压。用 !*+表达。即
"*+
!*+ # #
式中 "*+———电场力所做功,单位为焦(0);
#———被移动正电荷电量,单位为库(1)。 电压有时也叫电位差。电位是电场中某点与零电位之间电位差,
其数值与零电位点选取关于。供电线路中,普通选取大地电位为零 电位;但在电路中普通以电源负极作为参照点(零电位)。
若!*、!+ 分别表达 * 点、+ 点电位(且 * 点电位高于 + 点电位),若用 电位来表达 *、+ 两点间电压,则
!*+ #!* %!+ 在电路中****惯上将正电荷受电场力方向即电位降方向,定为电压 方向。当正电荷顺电场方向由 * 点移向 + 点,电场力作正功,!*+ 2 $,即 *
点电位高于 + 点电位,反之相反。
图 ! % & 电流种类
电流总是从高电位向低电位流动,就像水从高处流向低处同样,电位差愈大即电压愈高,产生电流就 愈大。
第一篇 电气工程基本篇
· / ·
电压通惯用 ! 表达,在国际单位制中,电压基本单位名称是伏特,简称 伏,用字母 & 表达。电压单位也可用千伏(’&)、毫伏((&)和微伏(!&)表达,它 们之间换算关系是:
!’& ) !***&
!(& ) !* " + &
!!& ) !* " + (&
+ , 电动势 在电路中,