电工手册第一章电工基础知识

1、 第1章 电工基础知识 1.1基本概念1.1.1常用名词定义电流。导体内的自由电子或离子在电场力的作用下，有规律的流动叫做电流。人们规定正电荷移动的方向为电流的正方向。电流用字母I表示，单位为A。电流强度。衡量电流强弱的物理量。单位时间内通过导体截面积的电量即为电流强度，用字母I表示，习惯上简称为电流。电流密度。在单位横截面积上通过的电流大小，称为电流密度，单位为A/mm2。电位。在电场中，单位正电荷从a点移到参考点时，电场力所做的功，称为a点对参考点的电位。进行理论研究时，常取无限远点作为电位的参考点；在实用工程中，常取大地作为电位的参考点，电位的单位为V。电压。电路中两点之间的电位差称为电

2、压。用字母U表示，单位为V。电动势。单位正电荷由低电位移向高电位时非静电力对它所做的功称为电动势。用字母E表示，单位为V。电阻。导体能导电，同时对、电流有阻力作用，这种阻碍电流通过的能力称为电阻，用字母R或r表示，单位为。电阻率。又称为电阻系数。是衡量物体导电性能好坏的一个物理亮，用字母表示，单位为.m.其数值是指导体的长度为1m、截面积为1mm2的均匀导体在温度为200C时所具有的电阻值，即为该导体的电阻率。电阻的温度系数。表示物质的电阻率随温度而变化的物理量，其数值等于温度每升高10C时，电阻率的变化量与原来的电阻率的比值，用字母d表示，单位为1/0C。电导。物体传导电流的本领叫电导。电阻

3、值的倒数就是电导，用字母G表示，单位为S（西门子）。电导率。又叫电导系数。是衡量物质导电性能好坏的一个物理量。其数值大小是电阻率的倒数。用字母表示，单位为S/m（西/米）。电容。凡是用绝缘介质隔开的两个导体就构成了一个电容器。两个极板在单位电压作用下每一极板上所储存的电荷量叫做该电容器的电容，用字母C表示，单位为F（法拉）。感抗。交流电流过具有电感的电路时，电感有阻碍交流电流过的作用，这种作用称为感抗，用XL表示，单位为。容抗。交流电流过具有电容的电路时，电容有阻碍交流电流过的作用，这种作用成为容抗，XC表示，单位为。自感。当闭合回路中的电流发生变化时，由这个变化电流所产生的、穿过回路本身的磁

4、通随之发生变化，在这回路中将产生感生电动势，这种现象称为自感现象。这种感生电动势叫做自感电动势。穿过回路所包围面积的磁通与产生此磁通的电流之间的比例系数，叫做回路的自感系数，简称自感。其数值等于单位时间内，电流变化的一个单位时由于自感而引起的电动势，用字母L表示，单位为H（亨利）。互感。两只相邻线圈，当任一线圈中的电流发生变化时，则在另一只线圈中产生感生电动势。这种电磁感应现象叫互感。由此产生的感生电动势称为互感电动势。用字母M表示，单位为H。电感。自感于互感的统称。阻抗。交流电流过具有电阻、电感、电容的电路时，它们阻碍交流电流过的作用，这种作用成为阻抗，Z表示，单位为。直流电。大小和方向不随

5、时间变化的电流称为直流电。交流电。大小和方向随时间周期性变化的电流称为交流电。正弦交流电。随时间按正弦规律变化的交流电称为正弦交流电。2 / 39非正弦交流电。随时间不按正弦规律变化的交流电称为正弦交流电。脉动直流电。大小随时间变化而方向不变的电流称为脉动直流电。频率。交流电流IS内电流方向改变的次数称为频率，用字母f表示，单位为HZ（赫兹）。周期，交流电变化一周所需的时间称为周期，用字母T表示，单位为S（秒）。瞬时值。交流电在任一瞬间的电流值称为瞬时值，用小写字母表示，如i、u、e分别表示电流、电压及电动势的瞬时值。最大值。瞬时值中的最大幅值成为最大值，用带下标m的大写字母表示，Im 、Um

6、、Em分别表示电流、电压及电动势的最大值。有效值。如某一交流电通过某一电阻经过一定时间所产生的热量，等于某一直流电通过同一时间所生产的热量，则该直流电的数值即称为交流电的有效值，既交流电的有效值就是与它的热效应相当的电流值。用大写字母I、U、E分别表示电流、电压、电动势的有效值。平均值。交流电的平均值是指某段时间内流过电路的总电荷与该时间的比值。正弦交流电的平均值通常指正半周内的平均值。电功。电流所做的功叫电功，用符号W表示，单位为J（焦耳）和KW.h（千瓦.时）。电功率。单位时间（IS）电流所做的功叫做电功率，用符号P 表示，单位为W或KW 。瞬时功率。交流电路中任一瞬间的功率称为瞬时功率，

7、用符号Pt表示，单位为W或KW。有功功率。正弦交流电路的瞬时功率在一个周期内的平均值，称为有功功率，用字母Pa表示，单位为W或KW。视在功率。电流I和电压U的有效值的乘积称为视在功率，用字母S或PS表示，单位为V.A或KV.A无功功率。具有电感或电容的电路中，在半周期的时间里，电源的能量变成磁场（或电场）的能量储存起来，而在另半周期的时间里，又把储存在磁场（或电场）的能量释放出来送还电源。它只与电源进行能量交换而没有消耗能量。与电源交换能量的速率的振幅值叫做无功功率，用字母Q或Pr表示，单位为var（乏）或kvar（千乏）。功率因数。有功功率与视在功率的比值称为功率因数cos。效率。能量在转换

8、或传递的过程中总要消耗一部分，即输出小于输入，输出能量与输入能量的比值叫做效率，用字母表示。相电压。三相电路中，相线与中性线之间的电压称为相电压。线电压。三相电路中，相线与相线之间的电压称为线电压。相电流。三相电路中，流过每相上的电流称为相电流。线电流。三相电路中，三根端线中的电流称为线电流。相位。表示自正弦零点开始经历了多少角度，它反映了正弦量的变化进程。相量。用来表示正弦量大小和相位的矢量。磁场。处在磁铁或载流导体周围空间的其他磁性物质或载流导体将受到磁场力的作用。即说明在磁铁或载流导体周围的空间存在着磁场。磁感应强度（磁通密度）。表示磁场大小与方向的基本物理量，它的方向即是磁场方向。当正

9、电荷在磁场中运动，其运动方向与磁场方向垂直时，则单位正电荷以单位速度运动时受到的磁场作用力，即为磁感应强度的大小。用字母B表示，单位为T（特斯拉）。磁通。磁感应强度与垂直于磁场方向的面积的乘积成为磁通。用字母表示，单位为Wb（韦伯）。磁场强度。表示磁场大小与方向的物理量。磁场强度的闭合线积分等于该闭合线所包围的宏观传导电流的代数和，与导磁场物质无关。用字母H表示，单位为A/m 。磁组。磁路对磁通所起的阻碍作用，用字母Rm ,单位为1/H（1/亨）。磁导率。衡量物质导磁性能的一个系数，用字母表示,单位为H/m 。相对磁导率。任一物质的磁导率与真空磁导率0之比称为相对磁导率，用符号r表示。电磁力。

10、载流导体在外磁场中受到力的作用，这种力称为电磁力。用字母F表示，单位为N（牛顿）。电场。把电荷（或带电体）引入其他带电体周围的空间时，将会受到力的作用，就是说在带电体周围存在电场。电场强度。表示电厂强弱的物理量。数值上等于单位正电荷在该点处所受的作用力，方向是正电荷受力的方向。用字母E表示，单位为V/m。击穿。电介质在电场的作用下发生剧烈放电或导电的现象叫击穿。绝缘强度。又称击穿电场强度。电介质不被击穿所能承受的极限电场强度。介电常数。表示物质绝缘能力特性的一个系数，用字母表示，单位F/m 。相对介电常数。任一物质的介电常数与真空介电常数0的比值称为相对介电常数，用符号r表示。 导体。内部的带

11、电质点能够自由移动的物体称为导体。绝缘体。又称电介质。电导率很小的物体称为绝缘体，如玻璃、云母等。半导体。导电性能介于导体和绝缘体之间的物体称为半导体，如硅、锗等。电流的磁效应。电流在其周围的空间产生磁场，当载流导体处于该磁场中时，将受到力的作用，这种效应称为电流的词效应。如电动机、电磁测量仪表等都利用了这一原理。电流的热效应。当电流通过导体时将由于导体电阻而产生功率损耗并转换成热能，这种效应称为电流的热效应，如电路就是利用了这一原理。电流的化学效应。电流通过盐类、碱类和酸类的溶液，使其分解而将电能转换成化学能或其他形式的能量。这种作用称为电流的化学效应。如电镀就是利用了这一原理。静电感应。导

12、体在附近电荷的作用下感应带电，靠近电荷的一端感生出与电荷符号相反的符号，另一端感生出与电荷符号相同的电荷，正负电荷的数量相同，这种现象称为静电感应。工业上的静电植绒和静电电压发生器等都是利用了这一原理。压电效应。对石英、酒石酸钾钠等晶体的表面施加压力，在两受力面上将产生异性电荷，形成电位差，反之这些晶体处于交变的电场内将产生振动，这种现象叫压电效应。工业上如压电效应超声波发生器，晶体扬声器等就是应用压电效应这一原理制成的。1.1.2罗马数字，如表1-1所示电磁感应。当环链着一导体的磁通发生变化时，导体内就会产生电动势。这种现象称电磁感应。电磁感应产生的电动势叫作感应电动势。变压器就是利用电磁感

13、应的原理制成的。趋肤效应。又叫集肤效应。当高频电流通过导体时，电流将集中在岛体表面流通，这种现象称为趋肤效应，深槽笼式异步电动机就是利用这一原理来改善起动性能的。光电效应。光线被物质吸收而产生电的效应称为光电效应。工业上的太阳能电池、光电管都是利用了这一原理。电容。凡是用绝缘介质隔开的两个导体就构成了一个电容器。两个极板在单位电压作用下每一极板上所储存的电荷量叫做该电容器的电容，用字母C表示，单位为F（法拉）。感抗。交流电流过具有电感的电路时，电感有阻碍交流电流过的作用，这种作用称为感抗，用XL表示，单位为。容抗。交流电流过具有电容的电路时，电容有阻碍交流电流过的作用，这种作用成为容抗，XC表

14、示，单位为。电容。凡是用绝缘介质隔开的两个导体就构成了一个电容器。两个极板在单位电压作用下每一极板上所储存的电荷量叫做该电容器的电容，用字母C表示，单位为F（法拉）。感抗。交流电流过具有电感的电路时，电感有阻碍交流电流过的作用，这种作用称为感抗，用XL表示，单位为。容抗。交流电流过具有电容的电路时，电容有阻碍交流电流过的作用，这种作用成为容抗，XC表示，单位为。1.1.2罗马数字罗马数字如表1-1表1-1I=1 VI=6 XX=20 LXX=70 CC=200 DCC=700 M=1000II=2 VII=7 XXX=30 LXXX=80 CCC=300 DCCC=800 MCC=1200II

15、I=3 VIII=8 XL=40 XC=90 CD=400 CM=900 MCD=1400IV=4 IX=9 L=50 XCIX=99 D=500 CMXC=990 MDCC=1700V=5 X=10 LX=60 C=100 DC=600 CMXCIX=999 MM=2000例:XIX=19,DLX=560,MMCMXCVII=29971.2常用计算公式及基本定律1.2.1基本直流电路计算公式基本直流电路的计算公式如表1-2所示表1-2名称公式备注电阻 L导体的长度,m; S导体的截面积, m2;导体的电阻率, * m;R导体的电阻, ;t1、t2导体的温度，0C;1 -t1温度时导体电阻的温

16、度系数，1/0C;r1= t 1温度时导体的电阻，;r 2t2温度时导体的电阻，;U电压，V;I电流，A;R电阻，;电导R电阻，;G-电导,S;电流Q电量，C;t时间，s;U电压，V;I电流，A;电压W电功，J；全电路欧姆定律WR+r电功P-电功率，W或KWW-电功，KW.ht-时间， s或h电功率电阻串联R总阻值，,分电阻，；电阻并联电阻混联电池串联当时，当时，电源电压；电路中的电流；电源的内阻；外电阻；每串电池数；电池串数；电池电压，V电池并联当时，当时，电池混联每串由个电池串联的串电池并联电容值电容串联电容并联电容器所带电量，电容器两端电压，电容器的电容量，1.2.2克希克夫定律克希克夫

17、定律如表13所示 表13名 称公 式 备 注基尔霍夫第一定律流人任一节点电流的代数和等于零I入一流人节点电流之和；I出一流出节点电流之和；I一电流代数和 基尔霍夫第二定律任一回路中，电阻压降的代数和等于电动势代数和IR一电阻压降代数和；E一电动势代数和1.2.3戴维南定律、叠加定理及电流源与电压源的等效变换戴维南定律、叠加定理及电流源与电压源的等效变换如表14所示。表14 名称公式备注戴维南定理任何一个有源二端网络都可用一个具有恒定电动势(Uo)和内阻(ro)的等效电源来代替Uo一将待求支路断开的有源两端网络的开路电压；r0一电路中所有电动势短路时的无源二端网络间的等效电阻；I3一待求支路的电

18、流叠加定理电路中任一支路的电流是每一个电源单独作用时，在该支路中的电流代数和电流源与电压源的等效变换串联内阻的电压源与并联内阻的电流源可相互等效变换1.2.4电阻Y等效变换 电阻Y效变换如表15所示。表15 名 称公 式备 注电阻星形连接等效变换为三角形R 1、R2、R3一星形连接的电阻;R12、R23、R3l一等效变换成三角形后的电阻电阻三角形连接等效变换为星形R 1、R2、R3一星形连接的电阻;R12、R23、R3l一等效变换成三角形后的电阻 1.2.5电磁感应定律 电磁感应定律如表16所示。表16 名 称内 容备 注直导体右手螺旋定则大拇指-指向电流方向；弯曲四指-指向磁力线方向螺旋线圈

19、右手螺旋定则大拇指-指向螺旋线圈内部的磁力线方向；弯曲四指-指向电流方向左手定则伸直四指一指向电流方向掌心一穿过磁力线，即对住N极；大姆指一电磁力方向右手定则大姆指一导体运动方向；掌心一穿过磁力线、即对住N极；伸直四指一感应电动势方向1.2.6电磁吸力计算公式电磁吸力计算公式如表1-7所示表1-71.2.7基本交流电路计算公式基本交流电路计算公式如表1-8所示表1-8 名称公式备注周期、频率、角频率1-1.3.7电磁吸力计算公式电磁吸力计算公式如表1-8所示8 T-周期，s；f-频率，Hz；-角频率，rad/s有效值最大值平均值纯电阻电路纯电感电路纯电容电路电阻、电感串联电路电阻电容串联电路电

20、阻、电感、电容串联电路电阻、电感并联电路电阻、电容并联电路电阻、电感、电容并联电路电阻、电感串联后与电容并联的电路负载的星形连接负载的三角形连接对称三相负载功率1.2.8三相异步电动机计算公式三相异步电动机计算公式如表1-9所示表1-9 1.2.9直流电动机计算公式直流电动机的计算公式如表110所示。表110 1.2.10电力变压器计算公式变压器的计算公式如表1-11所示表1-11 1.3电工常用法定计量单位1.3.1国际单位制的基本单位表1-12 国际单位制的基本单位量的单位单位名称单位符号定义长度米 M米是光在真空中1/299 792 458S时间间隔内所经路径的长度质量千克（公斤）kg千

21、克等于国际千克原子的质量（1889、1901年第一届及第三届国际计量大会）时间秒S秒是金色-133金色原子基态的两个超精细能级之间跃迁所对应的辐射的9192631770个周期的持续时间（1967年第13届国际计量大会决定）电流安培A安培是一恒定电流，若保持在处于真空中相距1m的两无限长而圆截面可忽略的平行直导线内，则在此两导线之间产生的力在每米长度上等于2*10-7-7N（1948年第9届国际计量大会批准）热力学温度开尔文K开尔文是水三相点热力学温度的1/273.16（1967年第13届国际计量大会决议）物质的量摩尔Mol摩尔是一系统的物质的量，该系统中所包含的基本单元数与0.012kg 碳-

22、12的原子树木相等（1971年第14届诡计计量大会决议）发光强度坎德拉Cd坎德拉是一光源给定方向上的发光强度，该光源发出频率为540*1012HZ的单色辐射，且在此方向上的辐射强度为（1/683）W/sr（1979年第16届国际计量大会决定）1.3.2国际单位制的辅助单位表1-13量的名称单位名称单位符号定义平面角弧角 rad弧度是一个圆内两条半径间的平面角，这两条半径在圆周上截取的弧长与半径相等立体角球面度sr球面度是一个立体角，其顶点位于球心，而它在球面上所截取的面积等于以球半径为边厂的正方形的面积1.3.3国际单位制具有专门名称的导出单位表1-14量的名称SI导出单位名称符号表示式用SI

23、单位用SI基本单位及SI导出单位频率力、重量压力、压强、应力赫兹牛顿帕丝卡HZNPa-N/m2s-1m.kg.s-3m-1.kg.s-2能量、功、热量功率、辐射能、通量电荷量电压、电动势、电位电容电阻电导磁通磁通密度、磁感应强度电感摄氏温度光通量光照度放射性活度焦耳瓦特库仑伏特法拉欧姆西门子韦伯特斯拉亨利摄氏度流明勒克斯贝可勒耳JWCVFSWbTHLmLxBqN.mJ/s-W/AC/VV/AA/VV.SWb/m2Wb/A-Lm/m2-m2.kg.s-2m2.kg.s-3s.Am2.kg.s-3.A-1m-2.kg-1s3.A2m2.kg.s-2.A-1m2.kg.s-2.A-2m2.kg.s-

24、2.A-2kg.s-2.A-1m2.kg.s-2.A-2Kcd.srm-2. cd.srS-1吸收剂量比授予能比释功能戈瑞 GyJ/kgm2.s-2剂量当量希沃特SvJ/kgm2.s-2s1.3.4可与国际单位制基本单位并用的我国法定计量单位表1-15量的名称单位名称单位符号换算关系和说明时间分小时日天Minhd1min=60s1h=60min=3600s1d=24h=86400s平面角角 秒角 分度()()(°)1=（/64800）rad1=60=（/10800）rad1°=60=（/180）rad旋转速度转每分r/min1r/min=(1/60)s-1长度海里n mil

25、e1n mile=1852m(只用于航程)速度节kn1kn=1n mile/h=(1852/3600)m/s（只用于航行）质量吨原子质量单位tu1t=103m31u 1.6605655*10-27kg体积、容积升L1L=1dm3=10-3m3能电子伏eV1eV1.6021892*10-19J级差分贝dB线密度特克斯tex1tex=1g/km1.3.5电工常用法定计量单位表 1-16量的名称和符号单位的名称和符号应废除的单位名称和符号换算或说明名称符号名称符号长度宽度高度厚度半径直径距离Lbh(d,t)R.rD.dS米分米厘米毫米微米 mdmcmmmm公尺，M公寸公分，米厘，公厘，MM，公微，M

26、，m1km=1000m1m=10dm1dm=10cm1cm=10mm1mm=1000m用公×称呼的单位除公斤、公里之外，其余全部废除面积A(S)平方米m2平方公尺，平米，M2体积容积V立方米升毫米m3LmL公方，立米，M3立升，公升Cc,c.c1L=10-3m31mL=10-3L平面角 ,弧度度分秒Rad（°）（）（）“度”应优先使用。十进制小数，其符号标于数字之后，例如15.27°立体角，球面度sr时间 t日小时分秒dhminshr()sec,()1d=24h=86400s1h=60min=3600s1min=60s旋转速度 n转每分r/minrpm.r.p.m

27、角速度弧度每秒rad/s角加速度a弧度每二次方秒rad/s2速度v米/秒m/s加速度a米每二次方秒m/s2质量m吨千克（公斤）tkg公吨，TKG,KgS,Kg1t=1000kg人民生活和贸易中，质量习惯称为重量。周期T秒sT=1/f频率f赫兹千赫兆赫HZ kHZMHz周，C千周,kC兆周，MC角频率弧度每秒rad/s密度千克每立方米吨每立方米kg/m3t/m3千克每升kg/L力重力F W(P,G)牛顿NNt,公斤，kg,公斤力，kgf吨力，tf,达因,dyn力矩转距力偶距MM,TM牛顿米N.m公斤力.米,kgf.m压力、压强正压力切（剪）应力P帕斯卡Pa公斤力/厘米2,kgf/cm2标准大气压,atm毫米汞柱,