电工入门基础知识11290.pdf

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1、.目 录 第一章 直流电路.5 1 1 电学的基本物理量.5 一、电量.5 二、电流.5 三、电压.6 四、电动势、电源.7 五、电阻.7 六、电功、电功率.9 七、电流的热效应.10 1 2 电 路.11 一、电路的组成和作用.11 二、电路图.11 三、电路的三种状态.12 1 3 欧姆定律.12 一、一段电阻电路的欧姆定律.12 二、全电路欧姆定律.13 1 4 电阻的串联、并联电路.15 一、电阻的串联电路.15 二、电阻的并联电路.16 1 5 电工测量基本知识.18 一、万用表的外形及基本组成.18 二、万用表的使用步骤.20 三、万用表的使用注意事项.21 习 题.21 第二章

2、电磁的基本知识.22 2 1 磁的基本知识.23 一、磁现象.23 二、磁场、磁感应线.23 三、磁通、磁感应强度.24 四、磁导率.24 2 2 电流的磁场.25 一、通电直导线的磁场.25 二、通电螺线管的磁场.26 .三、磁场对载流直导线的作用.27 四、磁场对通电线圈的作用.28 2 3 电磁感应.28 一、电磁感应现象.28 二、法拉第定律.30 三、楞次定律.30 四、电磁感应定律.32 2 4 自感、互感.32 一、自感.32 二、互感.33 习 题.34 第三章 正弦交流电路.36 3 1 正弦交流电的产生.36 一、正弦交流电的特点种.36 二、正弦交流电的产生.37 3 2

3、 正弦交流电的三要素.38 一、周期、频率、角频率.38 二、瞬时值、最大值、有效值.39 三、相位、初相和相位差.40 3 3 正弦交流电的表示法.42 一、三角函数式法.42 一、纯电阻电路.43 二、纯电感电路.44 三、纯电容电路.45 3 5 三相交流电路.47 一、三相电动势的产生.48 二、三相电源绕组的联结.49 三、三相交流电路负载的联结.49 3 6 常用电气照明电路.51 一、白炽灯照明电路.51 二、节能灯照明电路.52 三、日光灯照明电路.53 习 题.错误！未定义书签。第四章 变压器与三相异步电动机.54 .4 1 变压器的基本结构和工作原理.54 一、变压器的基本

4、结构.55 二、变压器的工作原理.56 三、几种常见变压器.58 四、变压器的主要技术数据.59 五、变压器的使用要点.61 4 2 三相异步电动机的用途和结构.61 一、电动机概述.61 二、三相笼式异步电动机的基本结构.61 4 3 三相异步电动机的转动原理.62 一、演示实验.62 二、定子旋转磁场的产生.63 三、旋转磁场对转子的作用.65 4 3 三相异步电动机的使用.66 一、启动.66 二、反转.67 三、制动.67 四、三相笼式异步电动机的铭牌数据.68 五、三相异步电动机使用要点.69 4 5 单相异步电动机.69 第五章 简单机床电路.72 5 1 常用低压电器.72 一、

5、开关.72 二、接触器.75 三、热继电器.77 四、熔断器.78 5 2 机床的几种控制线路.79 一、点动控制线路.79 二、看懂机床控制线路的基本要领.80 三、接触器自锁控制线路.81 四、接触器联锁的正反转控制线路.82 五、C6201 型车床控制线路.84 习 题.85 第六章 安全用电.86 .6 1 触 电.87 一、触电事故.87 二、触电原因及方式.87 6 2 安全用电措施.89 一、常用安全用电措施.89 二、电气设备的保护接地和保护接零.90 三、安全用电十不准.91 6 3 电气事故及紧急处理.91 一、触电急救.91 二、对电气设备做好监护.93 三、电火警的紧急

6、处理.93 四、防雷击的安全措施.93 习 题.94 .第一章 直流电路 本章学习要点：1熟悉电流、电压、电阻、电功率、电功等常用的物理量；2了解常用电气元件的电路符号，能够看懂电路图的连接关系；3熟练掌握欧姆定律的两种形式，明确 U，J，R，E，r 之间的关系；4准确辨识简单电路电阻的串、并联关系，掌握两种连接形式中每 个元件上电压、电流与总电压、总电流的关系。现实生活中，我们经常听到或说起很多有关电方面的名词、术语，也经常有很多用电方 面的困惑。这些名词、术语究竟是怎样定义的?它们之间有什么关系?是什么因素导致电压的高低、电流的大小?为什么会发生由用电引发的火灾?为什么家里几个月没人住，还

7、会产生电 费?很多经常听到的，看似简单，又不容易说清的问题，通过本章的学习都会有明确的答案。11 电学的基本物理量 一、电量 自然界中的一切物质都是由分子组成的，分子又是由原子组成的，而原子是由带正电荷 的原子核和一定数量带负电荷的电子组成的。在通常情况下，原子核所带的正电荷数等于核外电子所带的负电荷数，原子对外不显电性。但是，用一些办法，可使某种物体上的电子转移到另外一种物体上。失去电子的物体带正电荷，得到电子的物体带负电荷。物体失去或得到的电子数量越多，则物体所带的正、负电荷的数量也越多。物体所带电荷数量的多少用电量来表示。电量是一个物理量，它的单位是库仑，用字母 C 表示。1C 的电量相

8、当于物体失去或得到 6.25 1018 个电子所带的电量。二、电流 电荷的定向移动形成电流。电流有大小，有方向。1电流的方向 1、人们规定正电荷定向移动的方向为电流的方 向。金属导体中，电流是电子在导体内电场的作用下 定向移动的结果，电子流的方向是负电荷的移动方向，与正电荷的移动方向相反，所以金属导体中电流的方 向与电子流的方向相反，如图 1 1 所示。.2电流的大小 电学中用电流强度来衡量电流的大小。电流强度就是 l 秒钟通过导体截面的电量。电流 强度用字母 I 表示，计算公式如下：Q I t 式中 I 电流强度，单位安培(A)；Q 在 t 秒时间内，通过导体截面的电量数，单位库仑(C)；t

9、 时间，单位秒(s)。实际使用时，人们把电流强度简称为电流。电流的单位是安培，简称安，用字母 A 表示。如果 1 秒内通过导体截面的电量为 1 库仑，则该电流的电流强度为 1 安培，习惯简称电流为 1 安。实际应用中，除单位安培外，还有千安(kA)、毫安(mA)和微安(A)。它们之间 的关系为：3 1kA=10 A 3 1A=10 mA 3 1mA=10 A 三、电压 为了弄清楚电荷在导体中定向移动而形成电流的原因，我们对照图 1 2a 水流的形成来 理解这个问题。.从图 1 2a 可以看到外水由一 A 槽经 C 管向 8 槽流去。水之所以能在 C 管中进行定向移动，是由于 A 槽水位高，B

10、槽水位低所致：A，B 两槽之间的水位差即水压，是实现水形成水流的原 因。与此相似，当图 1 2b 中的开关 S 闭合后，电路里就有电流。这是因为电源的正极电位高，负极电位低。两个极间电位差(电压)使正电荷从正极出发，经过负载 R 移向负极形成电流。所以，电压是自由电荷发生定向移动形成电流的原因。在电路中电场力把单位正电荷由高电 位 a 点移向低电位 b 点所做的功称为两点间的电压，用 U ab 表示。所以电压是 a 与 b 两点间的电 位差，它是衡量电场力做功本领大小的物理量。电压用字母 U 表示，单位为伏特，电场力将 1 库仑电荷从 a 点移到 b 点所做的功为 1 焦耳，则 ab 间的电压

11、值就是 1 伏特，简称伏，用字母 V 表示。常用的电压单位还有千伏(kV)，毫伏(mV)等。它们之间的关系为：1 kV=103 V l V=103 mV 电压与电流相似，不但有大小，而且有方向。对于负载来说，电流流人端为正端，电流 流出端为负端。电压的方向是由正端指向负端，也就是说负载中电压实际方向与电流方向一 致。在电路图中，用带箭头的细实线表示电压的方向。四、电动势、电源 在图 1 2a 中，为使水在 C 管中持续不断地流动，必须用水泵把 B 槽中的水不断地泵入 A 槽，以维持两槽间的固定水位差，也就是要保证 C 管两端有一定的水压。在图 1 2b 中，电源与水泵的作用相似，它把正电荷由电

12、源的负极移到正极，以维持正、负极间的电位差，即电路中有一定的电压使正电荷在电路中持续不断地流动。电源是利用非电力把正电荷由负极移到正极的，它在电路中将其他形式能转换成电能。电动势就是衡量电源能量转换本领的物理量，用字母 E 表示，它的单位也是伏特，简称伏，用字母 V 表示。电源的电动势只存在于电源内部。人们规定电动势的方向在电源内部由负极指向正极。在电路中也用带箭头的细实线表示电动势的方向，如图 1 2b 所示。当电源两端不接负载时，电源的开路电压等于电源的电动势，但二者方向相反。生活中用测量电源端电压的办法，来判断电源的状态。比如测得工作电路中两节 5 号电池的端电压为 2.8 V，则说明电

13、池电量比较充足。五、电阻 一般来说，导体对电流的阻碍作用称为电阻，用字母 R 表示。电阻的单位为欧姆，简称 欧，用字母 表示。.如果导体两端的电压为 1 伏，通过的电流为 1 安，则该导体的电阻就是 1 欧。常用的电阻单位还有千欧(k )、兆欧(M)。它们之间的关系为：1 k=103 1 M=103 k 应当强调指出：电阻是导体中客观存在的，它与导体两端电压变化情况无关，即使没有电压，导体中仍然有电阻存在。实验证明，当温度一定时，导体电阻只与材料及导体的几何 尺寸有关。对于二根材质均匀、长度为 L、截面积为 S 的导体而言，其电阻大小可用下式表示：L R S 式中 R 导体电阻，单位为欧()；

14、L 导体长度，单位为米(m)；2 S 导体截面积，单位为平方毫米(mm )；式中电阻率是与材料性质有关的物理量。电阻率的大小等于长度为 1m，截面积为 1 mm 2 的导体在一定温度下的电阻值，其单位为欧米 (：m)。例如，铜的电阻率为 1.7 10 8 m，就是指长为 1m，截面积为 1mmz 的铜线的电阻是 1.710 8。几种常用材料在 20 C 时的 电阻率见表 1 1。从表中可知，铜和铝的电阻率较小，是应用极为广泛的导电材料。以前，由于我国铝的矿藏量丰富，价格低廉，常用铝线作输电线。由于铜线有更好的电气特性，如强度高、电阻 率小，现在铜制线材被更广泛应用。电动机、变压器的绕组一般都用

15、铜材。表 1 1 几种常用材料在 20时的电阻率 材料名称 电阻率(m)银 1.6 10 8 铜 1.7 10 8 铝 2.9 10 8 钨 5.3 10 8 铁 1.0 10 7 康铜 5.0 10 7 锰铜 4.4 10 7 铝铬铁电阻丝 1.2 10 6 .六、电功、电功率 电流通过用电器时，用电器就将电能转换成其他形式的能，如热能、光能和机械能等。我们把电能转换成其他形式的能叫做电流做功，简称电功，用字母 W 表示。电流通过用电器 所做的功与用电器的端电压、流过的电流、所用的时间和电阻有以下的关系：W UIt W I 2 Rt U 2 W t R 如果公式(1 3)中，电压单位为伏，电

16、流单位为安，电阻单位为欧，时间单位为秒，则 电功单位就是焦耳，简称焦，用字母 J 表示。电流在单位时间内通过用电器所做的功称为电功率，用字母 P 表示。其数学表达式为：W P t 将公式(1 3)代入公式 1 4 后得到：P U 2 R P UI P I 2 R 若在公式(1 4)中，电功单位为焦耳，时间单位为秒，则电功率的单位就是焦耳/秒。焦耳/秒又叫瓦特，简称瓦，用字母 W 表示。在实际工作中，常用的电功率单位还有千瓦(kW)、毫瓦(mW)等。它们之间的关系为：1kW=3 10 W 1W=3 mW 10 从公式 1 5 中可以得出如下结论：1当用电器的电阻一定时，电功率与电流平方或电压平方

17、成正比。若通过用电器的电 流是原来电流的 2 倍，则电功率就是原功率的 4 倍；若加在用电器两端电压是原电压的 2 倍,则电功率就是原功率的 4 倍。2当流过用电器的电流一定时，电功率与电阻值成正比。对于串联电阻电路，流经各 个电阻的电流是相同的，则串联电阻的总功率与各个电阻的电阻值的和成正比。3当加在用电器两端的电压一定时，电功率与电阻值成反比。对于并联电阻电路，各 个电阻两端电压相等，则各个电阻的电功率与各电阻的阻值成反比。在实际工作中，电功的单位常用千瓦小时(kW h)，也叫“度”。1 千瓦小时是 1 度，它 .表示功率为 1 千瓦的用电器 1 小时所消耗的电能，即：1kWh=1kW1h

18、=3.6 6 J 10 例题 1 一台 42 英寸(1 英寸=2.54 厘米)等离子电视机的功率约为 300W，平均每天开机 3 小时，若每度电费为人民币 0.48 元，问一年 (以 365 天计算)要交纳多少电费?解：电视机的功率 P=300 W=0.3 kW 电视机一年开机的时间 t=3 365=1 095 h 电视机一年消耗的电能 W=Pt=0.31 095=328.5 kW h 一年的电费为 328.5 0.48=157.68 元 想一想：现在的电气在不工作时经常是通电的，(待机状态)，此时的功耗很低，一般不超过 10 W(计算时可以估算为 5 W)，假定家中有空调、电视机、DVD 播

19、放器、家庭影院功放、计算机主机、计算机显示器，如果这些电气长期处在待机状态，它们一年要消耗多少电费?有没有其他问题?七、电流的热效应 电流通过导体使导体发热的现象叫做电流的热效应。电流的热效应是电流通过导体时电 能转换成热能的效应。电流通过导体产生的热量，用焦耳一楞次定律表示如下：Q I 2 Rt 式中 Q 热量，单位焦耳(J)；I 通过导体的电流，单位安培(A)；R 导体电阻，一单位欧姆()；t 导体通过电流的时间，单位秒(S)焦耳一楞次定律的物理意义是：电流通过导体所产生的热量，与电流强度的平方、导体 的电阻及通电时间成正比。在生产和生活中，应用电流热效应制作各种电气。如白炽灯、电烙铁、电

20、烤箱、熔断器 等在工厂中最为常见；电吹风、电褥子等常用于家庭中。但是电流的热效应也有其不利的一 面，如电流的热效应能使电路中不需要发热的地方(如导线)发热，导致绝缘材料老化，甚至烧毁设备，导致火灾，是一种不容忽视的潜在祸因。6 例题 2 已知当一台电烤箱的电阻丝流过 5 A 电流时，每分钟可放出 1.2 10 J 的热量，求这台电烤箱的电功率及电阻丝工作时的电阻值。解：根据公式(1 4)，电烤箱的电功率为：.W Q 1.2 106 P t 20kW t 60 电阻丝工作时电阻值为：P 20000 R 2 800 I 25 12 电 路 一、电路的组成和作用 电流所流过的路径称为电路。它是由电源

21、、负载、开关和连接导线等 4 个基本部分组成 的，如图 1 3 所示。电源是把非电能转换成电能并向外提供电能的装置。常见的电源有干 电池、蓄电池和发电机等。负载是电路中用电器的总称，它将电能转换成其他形式的能。如 电灯把电能转换成光能；电烙铁把电能转换成热能；电动机把电能转换成机械能。开关属于 控制电器，用于控制电路的接通或断开。连接导线将电源和负载连接起来，担负着电能的传 输和分配的任务。电路电流方向是由电源正极经负载流到电源负极，在电源内部，电流 由负极流向正极，形成一个闭合通路。二、电路图 在设计、安装或维修各种实际电路时，经常要画出表示电路连接情况的图。如果是画如 图 13 所示的实物

22、连接图，虽然直观，但很麻烦。所以很少画实物图，而是画电路图。所 谓电路图就是用国家统一规定的符号，来表示电路连接情况的图。表 12 是几种常用的电 工符号。图 1 4 是图 1 3 的电路图。.表 1 2 几种常用的电工符号 名称 符号 名称 符号 电池 电流表 导线 电压表 开关 熔断器 电阻 电容 照明灯 接地 三、电路的三种状态 电路有三种状态：即通路、开路、短路。通路是指电路处处接通。通路也称为闭合电路，简称闭路。只有在通路的情况下，电路才有正常的工 作电流开路是电路中某处断开，没有形成通路的电路。开路也称为断路，此时 电路中没有电流；短路是指电源或负载两端被导 线连接在一起，分别称为

23、电源短路或负载短路。电源 短路时电源提供的电流要比通路时提供的电流大很多 倍，通常是有害的，也是非常危险的，所以一般不允许电源短路。13 欧姆定律 一、一段电阻电路的欧姆定律 所谓一段电阻电路是指不包括电源在内的外电路，如图 15 所示。实验证明，二段电 阻电路欧姆定律的内容是，流过导体的电流强度与这段导体两端的电压成正比；与这殷导体 的电阻成反比。其数学表达式为：U I R 式中 I 导体中的电流，(A)；U 导体两端的电压，(V)；.R 导体的电阻，()。在公式（1 7)中，已知其中两个量，就可以求出第三个未知量；公式(1 7)又可写成 另外两种形式：1.已知电流、电阻，求电压：U IR

24、2.已知电压、电流，求电阻：U R I 例题 3 一台直流电动机励磁绕组在 220V 电压作用下，通过绕组的电流为 0.427A，求 绕组的电阻。解：已知电压 U=220 V，电流 I=0.427 A ，由公式(1 9)得：U 220 R 515.2 I 0.427 二、全电路欧姆定律 全电路是指含有电源的闭合电路。全电路是由各段电路连接成的闭合电路。如图 1 6 所示，电路包括电源内部电路和电源外部电路，电源内部电路简称内电路，电源外部电路简 称外电路。在全电路中，电源电动势 E、电源内电阻 r、外电路电阻 R和电路电流 I 之商的 关系为：E I R r 式中 I 电路中的电流，(A)；E

25、 电源电动势，(V)；R 外电路电阻，()；r 内电路电阻，()。公式(1 10)是全电路欧姆定律。定律说明电路中的电流强度与电源电动势(E)成正比，与整个电路的电阻（R r）成反比。将公式(1 10)变换后得到：E IR Ir U Ir 式中 U 外电路电压；Ir 内电路电压。外电路电压是指电路接通时电源两端的电压，又叫做路端电压，简称端电压。这样，公 式(1 11)的含义又可叙述为：电源电动势在数值上等于闭合回路的各部分电压之和。根据全电路欧姆定律研究全电路处于三种状态时，全电路中电压与电流的关系是：.1当全电路处于通路状态时，由公式(1 11)可以得出端电压为：U E Ir 由公式可知，

26、随着电流的增大，外电路电压也随之减小。电源内阻越大，外电路电压减 小得越多。在直流负载时需要恒定电压供电，所以总是希望电源内阻越小越好。2.当全电路处于断路状态时，相当于外电路电阻值趋于无穷大，此时电路电流为零，开路内电路电阻电压为零，外电路电压等于电源电动势。3当全电路处于短路状态时，外电路电阻值趋近于零，此时电路电流叫短路电流。由 于电源内阻很小，所以短路电流很大。短路时外电路电压为零，内电路电阻电压等于电源电动势。全电路处于三种状态时，电路中电压与电流的关系见表 1 3。表 1 3 电路中电压与电流的关系 电路状态 负载电阻 电路电流 外电路电压 通路 R=常数 E U E Ir I R

27、 r 开路 R I 0 U E 短路 R 0 E U 0 I r 通常电源电动势和内阻在短时间内基本不变，且电源内阻又非常小，所以可近似认为电 源的端电压等于电源电动势。今后不特别指出电源内阻时，就表示其阻值很小忽略不计。但对于电池来说，其内阻随电池使用时间延长而增大。如果电池内阻增大到一定值时，电池的电动势就不能使负载正常工作了。如旧电池开路时两端的电压并不低，但装在收音机里，却不能使收音机发声，这是由于电池内阻增大所致。例题 4 如图 1 一 6 所示的电路。电源电动势 E=24 V，电源内阻 r=-4，负载电阻 R=20 。求电路中的电流，电源的端电压，负载电压和电源内阻电压。解：根据公

28、式(1 10)，电路中的电流：E 24 I 1A R r 20 4 由公式(1 一 11)，电路中电源的端电压：U E Ir 24 1 4=20V .根据公式(1 8)，电路中的负载电压：U IR 1 20=20V 根据公式(1 一 8)，电路中电源内阻的电压：U r Ir 1 4 4V 14 电阻的串联、并联电路 一、电阻的串联电路 在一段电路上，将几个电阻的首尾依次相连所构成的一个没有分支的电路，叫做电阻的 串联电路。如图 1 7a 所示是电阻的串联电路。图 1 7b 是图 1 7a 的等效电路。电阻的串 联电路有以下特点：1串联电路中流过各个电阻的电流都相等，即：I I 1 I 2 I

29、3 I n 2串联电路两端的总电压等于各个电阻两端的电压之和，即：U U1 U 2 U n 3串联电路的总电阻(即等效电阻 )等于各串联的电阻之和，即：R R1 R2 Rn 根据欧姆定律得出，U 1 IR1，U 2 IR2，U IR 可以得出：U1 U 2 U R2 U R 或者 .U1 R1 U2 R2 U R U R 此公式表明，在串联电路中，龟阻的阻值越大，这个电阻所分配到的电压越大；反之，电压越小，即电阻上的电压分配与电阻的阻值成正比。这个理论是电阻串联电路中最重要的 结论，用途极其广泛。比如，用串联电阻的办法来扩大电压表的量程：在如图 1 7a 所示的，电路中，将 R R1 R2 代

30、人公式(1 14）式中 U 1 R1 U R1 R2 U 2 R2 U R1 R2 这两个公式可以直接计算出每个电阻从总电压中分得的电压值，习惯上就把这两个式子叫做分压公式。电阻串联的应用极为广泛。例如：(1)用几个电阻串联来获得阻值较大的电阻。(2)用串联电阻组成分压器，使用同一电源获得几种不同的电压。如图 1 8 所示，由 R R4 组成串联电路，使用同一电源，输出 4 种不同数值的电压。(3)当负载的额定电压 (标准工作电压值 )低于电源电压时，采用电阻与负载串联的方法，使电源的部分电压分配到串联电阻上，以满足负载正确的使用电压值。例如，一个指示灯额 定电压 6 V，电阻 6，若将它接在

31、 12 V 电源上，必须串联一个阻值为 6 的电阻，指示灯 才能正常工作。(4)用电阻串联的方法来限制调节电路中的电流。在电工测量中普遍用串联电阻法来扩大电压表的量程。二、电阻的并联电路 将两个或两个以上的电阻两端分别接在电路中相同的两个节点之间，这种连接方式叫做 电阻的并联电路。如图 9a 所示是电阻的并联电路，图 1 9b 是图 9a 的等效电路。.电阻的并联电路有如下特点：1并联电路中各个支路两端的电压相等，即：U U1 U 2 U n 2并联电路中总的电流等于各支路中的电流之和，即：I I 1 I 2 I n 3并联电路的总电阻(即等效电阻 )的倒数等于各并联电阻的倒数之和，即：1 1

32、 1 1 R1 R2 R Rn 若是两个电阻并联，根据公式 1 18 可求并联后的总电阻为：R R1R2 R1 R2 根据公式(1 l6)及欧姆定律可以得出：I 1 Rn I n R1 I Rn I n R 公式(1 20)表明，在并联电路中，电阻的阻值越大，这个电阻所分配到的电流越小，反之越大，即电阻上的电流分配与电阻的阻值成反比。这个结论是电阻并联电路特点的重要推论，用途极为广泛，比如，用并联电阻的办法，扩大电流表的量程。电阻并联的应用，同电阻串联的应用一样，也很广泛。例如：(1)因为电阻并联的总电阻小于并联电路中的任意一个电阻，因此，可以用电阻并联的方法来获得阻值较小的电阻。(2)由于并

33、联电阻 各 个支路两端电压相 等，因此，工作电压相 同的负载，如电动机、电灯等都是并联使用，任何一个负载的工作状 态既不受其他负载的影 响，也不影响其他负载。在并联电路中，负载个 数增加，电路的总电阻减小，电流增大，负载从电源取用的电能多，负载变重；负载数目减少，电路的总电阻增大，电流减小，负载从电源取用的龟能少，负载变轻。因此，人们可以根据工作需要启动或停止并联使用的负载。.(3)在电工测量中应用电阻并联方法组成分流器来扩大电流表的量程。15 电工测量基本知识 自然界中的物理量，都可以使用特定的工具来进行测量。测量各种电量的仪器仪表，统 称为电工测量仪表。电工测量仪表种类繁多，最常见的是测量

34、基本电量的仪表。电工仪表依据测量方法、仪表结构、仪表用途来分，有很多种。概括来说，电工仪表用 来测量电路中的电流、电压、电功率、电功、功率因数、电量的频率 电阻、绝缘状况等物 理量。由此就有用各种被测物理量冠名的仪表，如电流表、电压表等。其中一些电量要在后 续课程中介绍。本书简单介绍电工应用中最常用的仪表万用表。万用表是一种便携式仪 表。由于其能够测量交流、直流电压或电流参数：以及电路中的电阻等；被称为万用表。根 据万用表内部结构、工作原理的不同，可以把万用表分为：机械指针式万用表(简称机械表 )笼和电子数显式万用表(简称电子表 )两类。本节重点介绍机械表。一、万用表的外形及基本组成 如图 1

35、-10 所示，是机械指针式万用表的外形。操作万用表的主要部分有三个：挡位拨盘、表笔、读数表头。万用表除了这几部分外，最主要的是表内电路和表头机电基本体模块部分。万用表的表壳部分承担着各部分的保护与 承载的责任。由于万用表是一种移动测量仪表，容易受到磕碰摔砸的损害，所以应注意防护：1.挡位拨盘 .如图 1 11 所示，用于选择测量哪种物理量，一般万用表都至少设有如下四个挡位，每 个挡位又分为几个不同量限或不同倍率的挡位：交流电压挡：测量交流电压，如图 111 所示，又分为 10 V，50 V，250 V，500 V，1 000 V 五个子挡位。直流电压挡：测量直流电压，如图 1 11 所示，又分

36、为 0.25 V，2.5 V，10 V，50 V，250 V，500 V 六个子挡位。直流电流挡：用于测量直流电流值，如图 111 所示，又分为 1 mA，10 mA，100 mA，1 000 mA 四个子挡位。电阻挡：用于测量电器阻值，如图 1 11 所示，又分为 1，10，l00，1 k 四个 子挡位。电压、电流的每个挡位的数值表示的是量限(或量程)，待测的物理量值应小于该值。在 选择挡位时，要选择一个挡位量限大于被测量值，并且与被测量值最接近的一个量限的挡位。比如，要测一个直流电压，估计其值约为 190 V，则应选择直流 250 V 挡位。此时挡位值 250 V 大于被测量 190 V，

37、且 250 V 挡位比 500 V，1 000 V 两个挡位更接近被测量值。这样选择 既能保证万用表的安全，又能保证测量精度。机械表电阻挡的几个挡位表示几个不同的倍率。由于机械表的表头指针在整个刻度的 20 80之间，读数比较准确，尤其是电阻挡位对应的表头刻度的非均匀性，在这个范围 内更利于读取数值，所以，利用电阻挡的倍率选择，可以使表头指针落在该范围内。电子表 电阻挡位的标示数值与电流、电压的数值一样，表示量限，不是倍率。电子表的挡位选择方 法与电流、电压挡位一样。2表头 如图 1 12 所示为万用表表头。机械表头有若干条刻度线：刻度线 1 是电阻值读取线，指针指向最右端，指示值为 0；指针

38、指向最左端，指示值为。注意被测电阻的实际阻值是指示值与所选挡位的倍率的乘积。比如，在 R 1 k 挡，当从刻度线上读取 35 时，如图 113 所示，电阻的测量阻值为 35 1 k=35 k；刻度线 2 是均匀刻度线，用于 .读取电压、电流的指示值。被测对象的测量值也经常需要从读取值换算而得到。比如使 用直流电压 500 V 挡，按 50 刻度线读数，如果读取值为 43，如图 1 一 14 所示，则被测电 压的测量值为 43(500+50)=430 V；如果按 250 刻度线读数，见刻度线，读数应为 215，则 被测电压的测量值为 215(500 250)=430 V，即从同二类的刻度线读数，

39、经过换算，得到 的测量值是一样的。机械表头经常还有其他一些刻度线，请参照有关书籍。电子表头的读数比较简单，可直接读数，然后冠以所选挡位的单位，即是被测对象的测量值。比如使用电流 20 mA 挡，读数值为 15.5，则测量值为 l5.5 mA。3表笔 万用表的两表笔一般使用红黑两种颜色，红表笔一般插在标有“十”的插孔内，黑表笔 一般插在标有“一”的插孔内。测量电压时，红、黑表笔分别接在高、低电位端；测量电流 时，红、黑表笔分别接在电流的流入端和流出端。否则表针会反向打针，对万用表不利。二、万用表的使用步骤 1确认万用表的状态，保证各部分的功能正常可靠。2.明确要测量的物理量。一般包括交流电压、直

40、流电压、直流电流和电阻器阻傅。.3选择合适的挡位，如前所述。4适当接人被测对象。测量电压时，直接将红、黑表笔并接在被测元件的高、低电位 两端或电路中的高、低电位点上。测量电流时，须断开被测电路，将红、黑表笔接八电路的 电流流出、流入端，使电流经红表笔流入表内，从黑表笔流出时测量电阻器阻值时，电阻器 须脱离电路，然后将表笔两端接在电阻器两端测量即可。5获取测量值。读取刻度值，并进行必要的换算及冠以单位，如前所述。6测量值的分析。对测得值要进行确认，是否合理，是否具备科学性。三、万用表的使用注意事项 1万用表是便携式仪表，本身精度不高，可能有 5以内的误差。2测量电阻时，首先要进行电阻值调零，方法

41、是将表笔短接，使用万用表面板上的调 零钮进行调整。3注意检查万用表内的电池，当电量不足时，会影响电阻的测量。4万用表最容易发生的损坏是，当万用表处在电流挡时，测量电压，此时极易永久性 损坏内部电路及表头。避免的办法是，每次用完万用表，都将挡位置于交流电压最高挡(一 般为 1000V)。习 题 1电流是用来表示 _ 的物理量，常用的单位是 _。2电阻是用来表示 _ 的物理量，常用的单位是 _。3电压是用来表示 _ 的物理量，常用的单位是 _。4分别用公式来表示下面各组量之间的关系：(1)电量、电流、时间 (2)电流、电压、电阻 (3)电功、电功率、时间 5电流通过导体的发热现象叫 _，发热的多少

42、与 _ 的平方成正比，与 电阻的阻值成 _，与时间成正比，这个关系写成公式是 _。6导体中电流的方向规定是 _ 的方向。电流方向与电子流方向 _。7简单描述电路各组成部分的作用。8画图表示电路的 3 种状态。9镍铬电炉丝的电阻率是 1.1 10 6 m，炉丝截面积 0.6 mm 2。如果将电炉接在 220 V 的电源上，使炉丝通过 3 A 的电流，应选用多长的电炉丝?10有两只灯泡，一只 110 V 110 W，另一只 110 V 60 W，试问哪只灯泡的电阻大?若将 两只灯泡串联接在 220 V 的线路中，是否可以正常使用，通电后有什么现象。11有 3 个电阻 R1=5，R2 =3，R3=2

43、，串联后接在 12 V 的电源上，求电路 .中的电流，各电阻上的电压。12有两只 220 V 的灯泡，一只 15 W，另一只 25 W，并联接在 220 V 电源上。求电路的等 效电阻、总电流和各灯泡流过的电流。13有 60 W，40 W，20 W 三只 220 V 的灯泡，要接在 220 V 电源上正常使用，应采取哪种 连接方式?画出电路图。14将两只 220 V 60 W 的灯泡串联接入 220 V 电路中，每只灯泡实际消耗的电功率是多 少?灯泡的寿命有何变化?这种情况是否可以应用到实际生活中(举例说明)?15简单叙述电工技术中广泛使用铜材料的原因。16列举几项节电方法。17万用表一般有

44、_ 和 _两种类型，一般万用表可用来测量 _、_ 和 _ 三种物理量。18万用表最容易发生的永久损坏是当万用表处于 _挡位时，被用来测量 19用万用表测量电阻时，要先对万用表进行 _操作。20使用万用表测量交、直流电压、电流。第二章 电磁的基本知识 本章学习要点：1熟悉磁的特性及磁的表示方法，熟悉磁通、磁感应强度、磁导率的概念以及铁磁材料的特点。2熟悉电生磁、-磁生电及磁对电流的力的作用的三个现象，了解三个现象方向判定关系，定性掌握磁场对电流的力的作用规 律。3。熟悉自感、互感现象，了解典型应用和避害知识。人们的生活因为有了电而便捷、精彩、时尚。人们总爱假想“如果有一天，这个世界突 然没了电”

45、，可是，如果这个世界没有了磁，会怎样呢?实际上电与磁有着密不可分的关系。正因为有了这个关系，我们才有了电、电灯、电视、电话、计算机、电动机，同时一也因为这个关系，导致了我们的电气寿命的短暂，突发 故障的不约而至。你想知道这是什么原因吗?.21 磁的基本知识 一、磁现象 早在 2 000 多年前，我们的祖先就发现了磁铁矿石具有吸引铁的性质。人们把物体能够吸引铁、钻、镍及其合金的性质称为磁性，把具有磁性的物体叫做磁体。磁体上磁性最强的 位置称为磁极，磁体有两个磁极：即南极和北极，通常用字母 S 表示南极(常涂红色)，用字 母 N 表示北极(常涂绿色或白色 )。条形、蹄形、针形磁铁的磁极位于它们的两

46、端。值得注意 的是任何一个磁体的磁极总是成对出现的。若把一个条形磁铁分割成若干段，则每段都会同 时出现南极、北极。这叫做磁极的不可分割性。磁极与磁极之间存在的相互作用力称为磁力：?其作用规律是同性磁极相斥，异性磁极相吸。一根没有磁性的铁棒，在其他磁铁的作用下获得磁性的过程叫磁化。如果把磁铁拿走，铁棒仍有的磁性则称为剩磁。二、磁场、磁感应线 磁体周围存在磁力作用的空间称为磁场。我们经常看见两个互不接触的磁体之间具有相 互作用力，它们是通过磁场这一特殊物质进行传递的。磁场之所以是一种特殊物质，是因为 它不是由分子和原子等粒子组成的。虽然磁场是一种看不见、摸不着的特殊物质，但通过实 验可以证明它的存

47、在。例如，在一块玻璃板上均匀地撒些铁粉，在玻璃板下面放置一个条形 磁铁。铁粉在磁场的作用下排列成规则线条，如图 2 1 所示。这些线条都是从磁铁的。N 极到 S 极的光滑曲线，如图 2 一 1b 所示。我们把这些曲线称为磁感应线，用它能形象描述磁场的性质。实验证明磁感应线具有下列特点：1磁感应线是闭合曲线 在磁体外部，磁感应线从 N 极出发，然后回到 S 极，在磁体内部，是从 S 极到 N 极，这 叫做磁感应线的不可中断性，如图 2 2 所示。2.磁感应线互不相交 这是因为磁场中任何一点磁场方向只有一个。.3磁感应线的疏密程度与磁场强弱有关。磁感应线稠密表示磁场强，-磁感应线稀疏表示磁场弱。三

48、、磁通、磁感应强度 为了描述磁场在上定面积上的分布情况而引入了磁 通这一物理量。在磁场中，把通过与磁场方向垂直的某一面积的磁 感应线的总数目，叫做通过该面积的磁通，用字母 表 示。磁通的单位是韦伯“简称韦，用 Wb 表示。磁感应强度是用来表示磁场中各点磁场强弱和方向 的物理量，用字母 B 表示。垂直通过单位面积的磁感应线的数目叫做该点的磁 感应强度。它既有大小，又有方向。在磁场中某点磁感应强度的方向，就是位于该点磁针北 极所指的方向，它的大小在均匀磁场中可表示为：B S 式中 B 一磁感应强度(T)；磁通(Wb)；S 垂直于磁感应线方向通过磁感应线的面积(m2)。公式(2 1)说明磁感应强度的

49、大小等于单位面积的磁通。如果通过单位面积的磁通越 多，则磁感应线越密，磁场也越强，反之磁场越弱。磁感应强度的单位是韦/米 2，称为特斯拉，简称特，用字母 T 表示。四、磁导率 实验证明，铁、钻、镍及其合金对磁场影响强烈，具有明显的导磁作用。但是自然界绝 大多数物质对磁场影响甚微，导磁作用很差。为了衡量各种物质导磁的性能，引入磁导率这 一物理量，用字母 表示。磁导率的单位为亨利/米(H/m)。不同物质有不同的磁导率。在其 他条件相同的情况下，某些物质的磁导率比真空中的强，另一些物质的磁导率比真空中的弱。7 经实验测得真空的磁导率为 0 4 10 H/m，且是常数。为了便于比较各种物质的导磁性能，

50、把各种性质的磁导率与真空中的磁导率进行比较，引人相对磁导率这一物理量。任何一种物质的磁导率与真空的磁导率的比值叫做相对磁导 率，用以表示。即：r 0 .相对磁导率没有单位，只是说明在其他条件相同的情况下，物质的磁导率是真空磁导率 的多少倍。根据各种物质的磁导率的大小，可将物质分成三类。r 1 的物质叫做顺磁物质，如空气、铝等；r 1 的物质叫做铁磁物质，如铁、钴、镍及其合金等。由于铁磁物质的相对磁导率很高，所以铁磁物质被广泛地应用于电工技术方面(如制作 变压器、电磁铁。电动机的铁心等)。表 21 中列出了几种铁磁物质的相对磁导率，供参考。表 2 1几种铁磁物质的相对磁导率 铁磁物质名称 相对磁