第一章 电工基础知识

电工进网作业许可考试参考教材广东省南方电力职业培训学院高压理论官卫东上课了！理论考试题目类型一、单项选择题（每题的备选项目中，只有一项最符合题意，每题1分，错选或不选为0分，共40题，总计40分）二、判断题（正确的打√，错误的打×，每题1分，错判或不判为0分，共36题，总计36分）三、多项选择题（每题的备选项中，有两项或两项以上符合题意，每题2分，不选或有错选为0分，选择不完整为0.5分，共8题，总计16分）四、案例分析题（案例分析及计算题每题的备选项中，有一项或一项以上符合题意，每题4分，不选或有错选为0分，选择不完整为1分，共2题，总计8分）考试时间120分钟！请大家把握时间！第一章电工基础知识第一节直流电路第二节电与磁第三节交流电路第一节直流电路1、带电体周围存在的特殊物质。2、任何带电的周围都存在电场。3、当两个带电物体之间的作用力就是通过电场产生的。q1q2rFrer1.电场电荷电场电荷一、电场、电位及电压2.电位当一物体带有电荷时，这物体就具有一定的电位能，我们把这电位能叫做电位。定义电位的单位是伏特。参考点一、电场、电位及电压一般规定参考点的电位为零，所以计算电路中的电位就是求该点与参考点之间的电位差（一般以大地为公共参考点）3.电压（电位差）定义电路中任意两点间电位的差值称为电压（电位差）电压的单位是伏特（V）一、电场、电位及电压A、B两点的电压用UAB表示，UAB=VA-VB电场力将单位正电荷从A点沿任意路径移到参考点所做的功称为A点的电位或电势1.电流产生的原因定义计算二、电流与电流密度电位差是产生电流的原因，如果没有电位差，在直流电路中就不会有电荷的流动，就不会有电流。电路中的带电粒子（电子和离子）受到电源电场力作用，形成有规则的定向运动，称为电流电流的大小取决于一定时间内通过导体横截面的电荷量。若在t时间内通过导体横截面的电量是Q,则电流强度I可以表示为：二、电流与电流密度电流的方向电流的方向规定为正电荷移动的方向。电流的分类直流电二、电流与电流密度交流电方向不随时间变化的电流。It稳恒直流电方向不变，大小随时间脉动变化的电流称为脉动直流。it脉动直流电大小方向都随时间变化的电流it交流正弦波2.电流密度电流密度是指电流I在导体的横截面S上均匀分布时，该电流I与导体横截面积S的比值。表达式电流密度的单位是A/mm2定义二、电流与电流密度电源定义——电源是将其他能量转换为电能的装置。电动势定义——电动势是衡量电源将其他能量转换为电能的本领大小的物理量。电动势的大小，等于外力克服电场力把单位正荷在电源内部从负极移到正极所做的功。*电动势用符号E表示，单位为伏特（V）。*W表示外力（非静电力）移动电荷所做的功，单位焦耳（J）；*Q为被移动的电荷量（库仑）。三、电源与电动势四、电阻与电导1.电阻定义电阻是反映导体对电流阻碍作用大小的物理量。电阻的表达式：ρ—电阻率，单位是欧姆·米（Ω·m）常用的电阻单位有Ω（欧）、kΩ（千欧）和MΩ（兆欧）。1kΩ=1×10³Ω,1MΩ=1×106Ω。导体对电流阻力小，表明它的导电能力强；导体对电流的阻力大，表示它的导电能力差。四、电阻与电导电阻的大小与哪些因素有关？1、导体的材料，即电阻率ρ2、导体的长度L3、导体的横街面积S4、导体的温度°C2.电导四、电阻与电导定义电阻的倒数称为电导。电导用符号G表示。由此可见，导体的电阻越小，电导就越大，表示该导体的导电性能越好。电导的单位是1/欧姆（1/Ω），称西门子，用字母s表示五、欧姆定律1.部分电路欧姆定律

UIR+-部分电路欧姆定律公式：或U=IR或用来分析通过电阻的电流与端电压的关系。由此可见，流过导体的电流强度与这段导体两端的电压成正比，与这段导体的电阻成反比。五、欧姆定律2.全电路欧姆定律用来分析回路电流与电源电动势的关系。VR0EISR全电路中电流计算公式：E—电源的电动势（V）;R—外电路的电阻（Ω）；R0—电源内阻（Ω）；I—电流中的电流（A）。在一个闭合的电路中，电流强度与电源的电动势成正比，与电路中内电阻和外电阻成反比。

五、欧姆定律VR0EISR如图，当开关S闭合时，负载R上就有电流流过，这是因为负载两端有了电压U，电压U时电动势E产生的，它既是负载电阻两端的电压，又是电源的端电压。例1-2有一电源的电动势为3V，内阻R0为0.5Ω，外接负载R为9.5Ω。请计算电路中电流以及外接负载电阻上的电压降。解：根据全电路欧姆定律，电路中电流外接负载电阻R上的电压降U=I·R=0.3×9.5=2.85（V）六、电路连接（串联、并联、混联）1.电阻串联电路电阻串联两个或两个以上的电阻按头尾相接的顺序一个接一个地连接起来，使电流只有一条通路，电阻的这种连接方式称为电阻的串联。

串联电路将串联电阻的两端接在电源上，即组成电阻的串联电路。R1R2R3六、电路连接（串联、并联、混联）电阻串联电路的特点：（1）串联电路的总电流I等于各之路的电流,即

（2）电路两端的总电压等于各电阻两端电压之和，即六、电路连接（串联、并联、混联）（3）串联电路的等效电阻（即总电阻）等于各串联电阻之和，即（4）串联电路的总功率等于各部分电路电阻的功率之和（5）串联电路各电阻分得的功率与其阻值成正比电阻串联电路的特点：六、电路连接（串联、并联、混联）2.电阻并联电路电阻并联两个或两个以上的电阻一端连在一起，另一端也连在一起（即各电阻的头连在一起，尾连在一起），使每个电阻两端都承受同一电压的作用，电阻的这种连接方式称为电阻并联。UR1R2R310I1I2II3并联电路将并联电阻的两端接在电源上，即组成电阻的并联电路。六、电路连接（串联、并联、混联）UR1R2R310I1I2I电阻串联电路的特点：（1）并联电路中各电阻两端的电压相等，且等于电路两端的电压，即（2）并联电路中的总电流等于各电阻中的电流之和，即（3）并联电路的等效电阻（即总电阻）的倒数，等于各并联电阻倒数之和，即六、电路连接（串联、并联、混联）UR1R2R310I1I2I电阻串联电路的特点：（4）并联电路的总功率等于各部分电路电阻的功率之和（5）并联电路中各支路分配的电流与各支路电阻值成反比六、电路连接（串联、并联、混联）3.电阻混联电路混联R4R0R1R2R3ES由图可知，R3与R4并联，再与R1和R2串联在一个电路中，既有电阻的串联，又有电阻的并联，这种联接称方式称为电阻的混联。七、电路与电路的三种状态电路的定义由电气设备和电器元件按一定方式组成的，电流经过的路径称为电路。最简单的电流有电源、负荷、开关和连接导线组成实体电路负载电源开关连接导线SRL+

U–IUS+_R0电路模型七、电路与电路的三种状态电路通常有三种状态：通路、断路、短路。IR0R+

-EU+

-I1、通路七、电路与电路的三种状态2、断路IRoR+

-EU0+

-3、短路IR0R+

-EU0+

-八、电能与电功率1.电能定义电源（发电设备）单位时间产生的电能负载（用电设备）单位时间t内所消耗的功率。用字母W表示。

在电路中，如果用电设备的功率为P，用电时间为，则该设备消耗的电能为功率与其通电时间的乘积，用符号W表示。在直流电路中，当两点间的电压为U，电路中形成的电流为I，在t时间内电流I所做的功被电阻R吸收并全部转换为热能。所以有：根据欧姆定律，又有：计算八、电能与电功率2.电功率定义单位时间内消耗的电能，称为电功率，简称功率。功率的大小以通过一段电路两端的电压U及通过该段电路的电流I乘积计算。P=UI=I2R电源电动势的功率电阻R消耗的功率P=IE计算电能W的单位为焦耳（J），时间t的单位为秒（s）,则电功率的单位为瓦特，简称瓦，用字母W表示。电功率常用的单位有：KW(千瓦)、mW（毫瓦）等。1KW=1×10³W,1W=1×10³mW电能电功率热量定义式W=UItP=W/tP=UIQ=I2Rt推导式（适合于纯电阻器）W=I2RtP=I2RQ=UItW=U2t/RP=U2/RQ=U2t/RW=PtQ=W=Pt八、电能与电功率第二节电与磁一、磁现象1.磁体与磁极磁体人们把具有吸引铁、镍、钴等物质的性质称为磁性，具有磁性的物体叫磁体。磁极磁铁两端磁性最强的区域称为磁极。同性磁极相排斥，异性磁极相吸引。一、磁现象常见的几种磁场一、磁现象常见的几种磁场地磁场在两极附近,磁感线近似和地面垂直.在赤道附近,磁感线近似和地面平行.在其它地方,磁感线和地面成相应的角度.一、磁现象上海磁悬浮列车2.磁场与磁力线一、磁现象磁场磁体周围存在磁力作用的空间称为磁场，即磁体的磁力所能达到的范围叫磁场。磁场是一种物质形态，储存有一定能量，对磁针或载流导线具有一定的作用力。

一、磁现象磁力线磁力线就是用来描述磁场结构的一组曲线；磁力线上某点的切线方向是该点磁场方向；一、磁现象磁力线的特点1.磁力线是闭合的曲线；2.磁力线是同心圆，环绕导线；3.离导线越近，磁力线越密，越远越生疏；4.磁力线的密度反映了磁场中各点磁场的强弱。5.在磁体外部，从N极出发进入S极为磁力线方向，在磁体内部，磁力线方向从S极到达N极，一、磁现象3.通电导体产生的磁场通电导体周围产生磁场，通的电流越强，磁场就越强，反之越弱。电流方向改变，周围磁场方向也改变。磁场的方向用右手定则来判别。I一、磁现象用右手握紧导线，大拇指伸直，指向电流的方向。四指弯曲所指的方向就是磁场的方向。长直流导线的磁场I1.直线电流的磁场140左视图Ｉ俯视图表示垂直于纸面向里表示垂直于纸面向外一、磁现象右手定则一、磁现象2.载流线圈的磁场用右手握紧环形导线，大拇伸直，四指弯曲指向电流的方向，大拇指所指的方向就是磁场的方向。载流线圈的磁场3.环形电流的磁场一、磁现象让右手弯曲的四指与环形电流的方向一致,伸直的拇指所指的方向就是环形导线轴线上磁感线的方向环形电流的磁场俯视图一、磁现象右手定则的应用右手螺旋定则不但可以用已知电流方向判断它生产生的磁场方向，也可以用已知磁场方向判断产生磁场的电流方向。载流线圈的磁场环形电流的磁场二、磁场的基本物理量1.磁通通过与磁场方向垂直的某一面积上的磁力线的总数，用φ表示，磁通的单位是Wb，工程上常用比韦伯小的单位，叫Mx(麦克斯)，简称麦。面积一定时，如果通过该面积的磁通越多，则表示磁场越强。二、磁场的基本物理量2.磁感应强度磁感应强度是表示磁场中某点磁场强弱和方向的物理量，用符号B表示。磁场中某点磁感应强度B的方向就是该点磁力线的切线方向。在数值上，磁感应强度B等于单位面积的磁通量。磁感应强度B的单位为特斯拉，用符号T表示。在工程上，常用较小的磁感应强度单位“高斯(GS).

1T=104GS二、磁场的基本物理量3.导磁率表征磁介质磁性能的物理量，叫做导磁率（或导磁系数）用符号μ表示。单位：亨/米（H/m），亨（H）是电感的单位。真空的导磁率：相对导磁率：某种物质的磁导率μ与真空磁导率μ0的比值称为相对磁导率，用μr表示。根据相对导磁率的大小反磁性物质，μr小于1，如铜、银、碳和铋等。顺磁性物质，μr略大于1，如铂、锡和铝等。铁磁性物质，μr远大于1，如铁、镍、钴和这些金属的合金等。二、磁场的基本物理量4.磁场强度磁场强度时一个矢量，常用字母H表示，其大小等于磁场中某点的磁感应强度B与媒介质导磁率μ的比值。磁场强度的单位是安培/米（A/m），较大单位是奥斯特。1奥斯特=80安培/米。

在均匀媒介质中，磁场强度H的方向和所在点的磁感应强度B的方向相同PS:同样的导线，通过同样的电流在同一相对位置的某一点，如果磁介质不同,就有不同的磁感应强度B,但有相同的磁场强度H三、电磁感应电磁感应的定义闭合回路中导体做切割磁感线运动时，导体中产生的感应电流的现象叫电磁感应。三、电磁感应感应电动势的计算式中：B

——磁感应强度，单位（T）

L——导体有效长度，单位（m）

v——导体运动速度，单位（m/s）

e——感应电动势，单位（v）

α——导体运动方向与磁力线的夹角PS:当α=0°时，表示导线运动方向与磁力线平行，这时e=0；当α=90°时，表示导体垂直于磁力线运动，切割磁力线最大，感应电动势e也最大，e=BvLNSIα=0°α=90°三、电磁感应感应电动势的计算式中：B

——磁感应强度，单位（T）

L——导体有效长度，单位（m）

v——导体运动速度，单位（m/s）

e——感应电动势，单位（v）

α——导体运动方向与磁力线的夹角PS:当α=0°时，表示导线运动方向与磁力线平行，这时e=0；当α=90°时，表示导体垂直于磁力线运动，切割磁力线最大，感应电动势e也最大，e=BvLNSIα=0°α=90°三、电磁感应感应电动势的方向导体上感应电动势的方向可用右手定则决定。将右手的掌心迎着磁力线，大拇指指向导线运动速度v的方向，四指的方向就是感应电动势e的方向。三、电磁感应1.法拉第电磁感应定律当穿过闭合回路所围面积的磁通量发生变化时，不论这种变化是什么原因引起的，回路中都会建立起感应电动势，且此感应电动势正比于磁通量对时间变化率的负值，即对N匝线圈，其感应电动势：三、电磁感应2.楞次定律当闭合线圈回路中磁通量发生变化时，回路中就有感应电流产生，它的方向总是阻碍闭合回路中原来磁通量的变化，即闭合线圈回路中的感应电流，它又要产生磁场，其磁场的方向总是阻碍闭合回路中原来磁通的变化。四、磁场对通电导体的作用1.电磁力的定义磁场对载流导体的作用力叫电磁力。2.电磁力的大小式中B——磁感应强度，单位（T）

I——导体中流过的电流，单位（A）

L——导体在磁场中的有效长度，单位（m）

α——电磁力，单位牛顿（N）PS:当α=0°时，表示导体与磁力线平行，导体受到的磁力F=0；当α=90°时，表示导体与磁力线，导体受到的磁力最大，为Fm=BIL。四、磁场对通电导体的作用3.电磁力的方向通电直导体在磁场中受力的方向可用左手定则判断。左手定则将左手伸平，大拇指与四指垂直，让磁力线穿过手心，四指指向电流方向，则大拇指所指方向就是导体受力方向。五、自感与互感现象1.自感现象定义：由于回路中电流变化，产生的磁通量发生变化，而在自己回路中激发感应电动势的现象叫做自感现象，这种感应电动势叫做自感电动势。u+-磁链φ与线圈电流i之比称为线圈的自感系数，简称电感，用符号L表示，单位亨（H）。则电感的大小为其中，五、自感与互感现象2.互感现象定义：当线圈1中的电流变化时所激发的变化磁场，会在它相邻的另一线圈2中产生感应电动势；同样，线圈2中上的电流变化时，也会在线圈1中产生感应电动势。这种现象称为互感现象，所产生的感应电动势称为互感电动势。M为互感系数。第三节交流电路一、单相交流电路

交流电是指电路中的电动势、电压及电流的大小和方向都随时间变化。交流电周期性交流电大小和方向随时间按一定规律作周期性变化的交流电叫做周期性交流电，应用最广泛的是正弦交流电。Tut1.概述一、单相交流电路1.描述交流电大小的物理量交流电在某一瞬时的数值，称为瞬时值。常用英文的小写字母表示。如电流用i、电压用u、电动势用e表示。交流电的最大瞬时值，称为交流电的最大值。常用英文的大写字母加下角“m”表示。如Im,Um,Em。交流电与直流电分别通过相同的电阻时，在一周期内使其发热量相等，这个直流电流的值就叫做交流电的有效值。用E、U、I表示。交流电正半周内，其瞬时值得平均数为交流电的平均数，平均值=0.637最大值瞬时值最大值有效值平均值描述交流电大小的四个物理量：瞬时值、最大值、有效值、平均值之间的关系：I——交流电流有效值；Im——交流电流最大值；IP——交流电流平均值。一、单相交流电路2.描述交流电变化快慢的物理量交流电变化一次所需要的时间成为交流电的周期。单位是秒（s）。周期用符号T表示。交流电的频率是指1s内交流电重复变化的次数。用字母f表示，单位是赫兹（Hz）。我国的工频是50Hz。角频率就是交流电每秒钟变化的角度，常用ω来表示。单位是rad/s（弧度/秒）。周期频率角频率一、单相交流电路Tut主要关系：ω——交流电的角频率（rad/s）；f——交流电的频率（Hz）；T——交流电的周期（s）π——圆周率（取3.14）。一、单相交流电路3.正弦交流电的初相角、相位、相位差设正弦交流电流：角频率：决定正弦量变化快慢幅值：决定正弦量的大小

幅值、角频率、初相角成为正弦量的三要素。初相角：决定正弦量起始位置Im2TiO一、单相交流电路

（ωt+φ）—称为相位角（简称:相位)，表示正弦交流电变化的进程。在t=0时刻以前，正弦交流电具有的角度称为初相角，用φ0表示，简称初相。相位角初相角

tO两同频率的正弦量之间的初相位之差。相位差一、单相交流电路例：若电压超前电流uiuiωtO一、单相交流电路电流超前电压电压与电流同相

电流超前电压

电压与电流反相uiωtuiOuiωtuiOωtuiuiOuiωtui90°O一、单相交流电路4.邹肤效应趋肤效应亦称为“集肤效应”。交变电流通过导体时，由于感应作用引起导体截面上电流分布不均匀，愈近导体表面电流密度越大。这种现象称“趋肤效应”。一、单相交流电路用导线把负载（电动机、电势器）与交流电源连接起来的电路。负载一般用电阻R、电感L、电容C三个参数表示。交流电路电阻R——表示电路中消耗电能负载的参数。一般交流电路中的电阻比直流的大（集肤效应影响）电感L——表示电路中具有存储磁场能量特征负载的参数。电容C——表示电路中具有存电场能量特征负载的参数。2.纯电阻电路一、单相交流电路纯电阻电路就是电路中只有电阻。1.纯电阻电路中电压与电流的关系iR

u1）电阻元件上的电压、电流关系2)电压、电流的瞬时值表达式为：一、单相交流电路一、单相交流电路Ru+_PppωtO有功功率PS:通常铭牌数据或测量的功率均指有功功率。2.纯电阻电路中的功率一、单相交流电路Ru+_iωtuO相量图pPuOuOu纯电阻电路波形图一、单相交流电路3.纯电感电路纯电感电路就是电路中只有电感（电阻、电容不考虑）。假设频率相同电压超前电流90

U=I.L+-eL+-L一、单相交流电路1.纯电感电路中电流与电压的关系1）电压与电流的相位关系。+-eL+-LuωtuiiO相量图纯电感电路图纯电感电路电压电流波形图电流的相位滞后于电压90°，且同为同频率正弦量。一、单相交流电路2）电压和电流有效值的关系电感电路的电压有效值与电流有效值的比值为：ωL表示电感对交流电的电抗作用，简称为感抗，以“XL”表示，单位为Ω。由此可知，感抗与频率成正比。对恒定的直流来说，频率f为零，感抗亦为零。恒定直流电路中不考虑电感这个参数，电感有短路直流的作用。O感抗XL是频率的函数一、单相交流电路2.纯电感电路功率储能p<0+p>0ui+-ui+-ui+-ui+-+p>0p<0放能储能放能iuopo纯电感不消耗能量，只和电源进行能量交换（储能和放能）。*电感是储能元件*可逆的能量转换过程一、单相交流电路无功功率Q在纯电感电路中，只有电感与电源间的能量交换，而没有能量消耗，这种电感与电源间的能量交换规模，用无功功率Q表示。单位是var（乏）“无功”的含义是“交换”的意思，而不是“消耗”或“无用”。2.纯电感电路功率4.纯电容电路一、单相交流电路纯电容电路就是电路中只有电容（电阻、电感不考虑）。1.纯电感电路中电流与电压的关系1）电压与电流的相位关系。uiC+_

电容的伏安特性：假设则：I=U.C

频率相同电流超前电压90相位差uiC+_相量图纯电容电路图纯电容电路电压电流波形图iuiu电流的相位比电压超前90º且同为同频率正弦量。一、单相交流电路一、单相交流电路2）电压和电流有效值的关系纯电容电路电压与电流有效值的比值是：

1/ωC表示电容对交流电的电抗作用，简称为容抗，以“Xc”表示，单位为Ω。由此可知，容抗与频率成反比。对恒定的直流来说，频率f为零，容抗亦为无穷大。故电容有隔直流的作用，在直流电路中相当于开路。一、单相交流电路无功功率Q纯电容与纯电感一样，仅与电源进行能量交换，用无功功率Q表示能量交换规模，其表达式为电压和电流有效值的乘积：单位是var（乏）2.纯电容电路功率参数LCR基本关系阻抗相量式相量图一、单相交流电路一、单相交流电路电路参数无功功率RLC电路图(参考方向)阻抗电压、电流关系瞬时值有效值相量图相量式功率有功功率iu设则u、i

同相0设则则u领先i90°00基本关系+-iu+-iu+-设

u落后i90°一、单相交流电路5.电阻、电感、电容串联电路RLC+_+_+_+_在高压远距离的输电线路上，为了补偿线路的感抗压降，提高线路的末端电压，可在线路串入电容器提高线路末端电压。一、单相交流电路RjXL-jXC+_+_+_+_总电压的有效值：一、单相交流电路RjXL-jXC+_+_+_+_向量图：(

>0感性)XL

>

XC(

<0容性)XL

<

XC参考向量XL的电压超前电流I90°，XC的电压落后电流I90°一、单相交流电路RjXL-jXC+_+_+_+_总阻抗总阻抗为：单位为Ω，其中X为电抗。|Z|RXj阻抗三角形阻抗角：一、单相交流电路RjXL-jXC+_+_+_+_电路性质当XL>XC时>0，电压超前电流，电路呈电感电路性质。当XL<XC时<0，电压滞后电流，电路呈电容电路性质。当XL=XC时=0，电流与电压同相位，电路呈电阻电路性质。|Z|RXj阻抗三角形一、单相交流电路RLC电路的功率在RLC

串联电路中，因为φi=0，所以φ=φu-φi=φu可设i=Imsint，u=Umsin（t+φu）1）无功功率Q一、单相交流电路SQP功率三角形2）视在功率S在正弦交流电路中，电压有效值与电流有效值的乘积，称为电路的视在功率，用符号S表示，视在功率单位是伏安（VA）或千伏安（kVA）。φ一、单相交流电路功率因数SQP功率三角形φuiRLC向量图可知：在电压U和RL参数不变的情况下（即iRL和cosφ不变）若增大电容值，iC相应增大，但总的电流i减小，且i与u之间的相位差φ变小,φL变大，即功率因数cosφ提高了。必须注意功率因数不能提高到等于1，以防止电路发生谐振产生过电压，损坏电气设备。二、三相交流电路1.概述1.三相制供电比单相制供电优越1）在发电方面：三相交流发电机比相同尺寸的单相交流发电机容量大。2）在输电方面：如果以同样电压将同样大小的功率输送到同样距离，三相输电线比单相输电线节省材料。3）在用电设备方面：三相交流电动机比单相电动机结构简单、体积小、运行特性好等等。因而三相制是目前世界各国的主要供电方式。二、三相交流电路2.三相正弦交流电动势的产生n+++–+SN铁心绕组–+SN–+SN–+SN–+SN–+SN–+SN–+SN三相交流发电机示意图(尾端)+eAeBeCXABYCZ(首端)++––

–三相绕组示意图AX单相绕组三相绕组的三相电动势幅值相等,频率相同,彼此之间相位相差120°。二、三相交流电路3.三相正弦交流电动势的表示方法由于电机结构的原因,这三相绕组所发出的三相电动势幅值相等,频率相同,彼此之间相位相差120°。可将其表示为：ZAXYNSC-+B•••二、三相交