新编电气工程师手册（全）.pdf

!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! 第一篇 电气工程基础篇 ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! !!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!! 第一篇 电气工程基础篇 · · 0 第一章 电气工程基础理论 第一节 电路及其基本定律 一、电路的内涵 （一）电路的物理量 ! 电流 当我们合上电源开关的时候，电灯就会发光，电炉就会发热，电动机就会转动，这是因为在电 路中有电流通过的缘故。电流虽然用肉眼看不见，但是可以通过它的各种表现而被人们所觉察。 那么什么叫做电流呢？电流是电荷（带电粒子）有规则的定向运动而形成的。如图! # ! 所示，若将电源 开关闭合，灯泡就会发光，从灯泡闪光的一瞬间开始，就发生了电荷向一定方向的移动。 图! # ! 简单电路 （）电流的大小和单位：表征电流强弱的物理量叫做电流强度，简称电流，用字母“”或“”表示。 ! ! 电流在数值上等于单位时间内通过某一导体横截面的电荷量，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，常用大写字母 表示。 %’ %( $ ! 即 ! $ #$ % 式中 是在时间 内通过导体横截面 的电荷量。 # % 在国际单位制（ ）中，电流的单位名称是安培，简称安，用符号 表示。并规定每秒钟通过导线截面的 )* + 电量为 库时的电流为 安。电流的单位也可用千安（ ）、毫安（ ）、微安（ ）或纳安（ ）表示，它们之间 ! ! ,+ -+ + .+ ! 的换算关系是： !,+ $ !///+ !-+ $ !/ # 0+ · · 新编电气工程师手册 / ! # !$ % ’ ! !( # !$ % ! （）电流的方向：实际上，导体中的电流是由负电荷在导体中流动形成的，而我们习惯上规定正电荷运动 ) 的方向或负电荷运动的相反方向作为电流的方向（实际方向）。 电流的实际方向是一定的，但在实际电路中，电流的实际方向，往往难以确定。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的正方向或称为参考方向。所选电流的正方向并不一定与电流的实际方 向一致。当电流的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! % )+）。因此， 在正方向选定之后，电流之值才有正负之分，显然，在未标定正方向的情况下，电流的正或负是毫无意义的。 图! % ) 电流的方向 综上所述，导体中的电流不仅具有大小，而且具有方向性。 大小和方向都不随时间而变化的电流为恒定直流，简称直流，如图! % * 所示。 方向始终不变，大小随时间而变化的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的电流称为交流电流，通常其大小和方向 随时间作周期性变化，且平均值为零的交流电，简称交流。 工业上普遍应用的交流电流是按正弦函数规律变化的，称为正弦交 流电流，如图! % , 所示。图! % - 所表示的电流，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，是因为电源正负极之间存在电压。电压是电场中两点间 的电位差，是变量电场力做功本领的物理量，是产生电流的能力，如图! % / 所示，在导体内部，单位正电荷自 点移动到 点，电场力所作的功 * + 定义为 、两点间的电压。用 表示。即 * + !*+ *+ !*+ # # 式中 ———电场力所做的功，单位为焦（）； *+ 0 ———被移动正电荷的电量，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的电位差， 其数值与零电位点的选择有关。供电线路中，通常选择大地的电位为零 电位；但在电路中通常以电源的负极作为参考点（零电位）。 若 、 分别表示 点、点电位（且 点电位高于 点电位），若用 * + * + * + ! ! 电位来表示 、两点间的电压，则 * + !*+ # * % + ! ! 在电路中，习惯上将正电荷受电场力方向即电位降方向，定为电压 图! % 电流的种类 方向。当正电荷顺电场方向由 点移向 点，电场力作正功， ，即 * + !*+ 2 $ * 点电位高于 点电位，反之相反。 + 电流总是从高电位向低电位流动，就像水从高处流向低处一样，电位差愈大即电压愈高，产生的电流就 愈大。 第一篇 电气工程基础篇 · · / 电压通常用 表示，在国际单位制中，电压的基本单位名称是伏特，简称 ! 伏，用字母 表示。电压的单位也可用千伏（ ）、毫伏（ ）和微伏（ ）表示，它 ’ ( ! 们之间的换算关系是： !’ ) !*** !( ) !* + ! )