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电工学基础知识 第一节 直流电 直流电是大小和方向不随时间变化的电流。又称为恒定电流。所通过的电路成为直流电路。由直流电源和电阻构成的闭合导电回路。在该电路中形成恒定的电场，在电源外，正电荷经电阻从高电势处流向低电势处，在电源内，靠电源的非靖电力的作用克服静电力，再从低电势处到达高电势处，如此循环，构成闭合的电流线。所以，在直流电路中，电源的作用是提供不随时间变化的恒定电动势，为在电阻上消耗的焦耳热补充能量。 在比较简单的直流电路中，电源电动势、电阻、电流以及任意两点电压之间的关系可根据欧姆定律及电动势的定义得出。复杂的直流网络可根据G.R.可根据基尔霍夫方程组求解。它包括节点电流方程和回路电压方程两部分，前者指出对于任一节点（3个和3个以上支路的交点），流入和流出节点的各电流的代数和为零，这是恒定条件的要求，后者指出对于任何一个闭合回路（网格），各部分电压降的代数和为零，这是静电场环路定理的结果，两者构成了完备的方程组。 测量直流电路的电流、电压、电阻、电源电动势等物理量的仪表称为直流仪表。常用的有电流计、安培计、伏特计、电桥、电势差计等。 直流电源有化学电池，燃料电池，温差电池，太阳能电池，直流发电机等。 直流电主要应用于各种电子仪器。电解，电镀，直流电力拖动等方面。 在电力传输上，19世纪80年代以来，由于不便于将直流电低电压升至高电压进行传输，直流输电曾让位于交流输电。20世纪60年代以来，由于采用大电压、高功率交流器将直流电变为交流电，直流输电系统又重新受到重视并获得新的发展。 交流电 有了电的发现与了解，18世纪研究电的科学家们又发现不同的金属释放电的能力不同，将能力高（锌）与能力低（铜）的两块金属，用适当的导线和溶液相连，会产生持续性的电流，这种电流便是直流电流，而类似的装置即为今日常用电池的基本构造。直流电的发明为当时的生活带来很多便利，但以今日的科技水准观之，却有不易大量生产以及持续性不够久的缺点。幸而在十九世纪中科学家发现了磁场，同时也发现了导线在磁场中移动会产生电流，更因此而发明而又好用的交流电，丰富了人们的生活。 所谓交流电即是随时间而改变电流方向的电流，因导线在磁场中无法永远在同一方向移动，而必须做周期性的往返运动，因此其产生的电流也会定期改变方向，就像我们的呼吸一样吸饱气必须呼气才能吸一下气，而我们的肺部也就跟着做氧气与二氧化碳的周期性交换动作。上图是一个简单的交流发电机原理示意图。图中环状导线借着连接其上的转轴不断旋转，并与南北两磁极连成的磁极相交而产生交流电，转轴前端的电刷也将导线产生的电流引送到输配电系统，再送到工厂或家中使用。简而言之，我们只要想办法让一组环状导电线圈在磁场中持续转动，原则上就可以得到电力。 电流 电流是指电荷的定向移动。电流的大小成为电流强度（简称电流符合为I)，是指单位时间内通过导线某一截面的电荷量，每秒通过一库伦的电量成为一安培（A）。安培是国际单位制中所有电性的基本单位。除了安培，常用的单位有毫安（mA）和微安（μA）。它们之间的换算关系是： 1A=1000mA 1mA=1000μA 电流的微观表达式为I=nesv。 式中的n表示单位体积内的自由电荷数，e是电子的电量，s为导体的横截面积，v为自由电子定向移动速率。 电流的基本计算式 I=C/T(电量/时间）=U/R（电压/电阻） 电流的方向 物理上规定的电流方向是正电子的流动方向或负电子的流动的反方向。 一般情况下，电子指的是负电子，除非特别说明是正电子。 电流的形成原因 电压是电路中电荷定向移动形成电流的原因。 电流产生的条件 必须具有能够自由移动的电荷。 导体两端存在电压（要使闭合回路中产生持续电流，必须要有电池）。 电流的单位－安培 电流单位安培，简称安培，符号：A。它的定义是安培是一个恒定电流，若保持在处于真空中相距1米的两条无限长而圆截面可忽略的的平行直导线内，则两条导线之间产生的力在每米长度上等于2*10-7牛顿。该定义在1948年国际计量大会上得到批准，1960年第十一届国际计量大会，安培被正式采用为国际计量单位的基本单位之一。 电流的测量－电流表 电流表的符号：-A-; 电流表的使用方法： 电流表要串联在电路中。 正负接线柱的接法要正确；电流从正接线柱流入，从负接线柱流出。 北测电流不要超过电流表的量程。 绝对不允许不经过用电器而把电流表直接接在电源的两极上。 确定目前使用的电流表的量程。 确定每个大格和每个小格所代表的电流值。先试触，出线问题要先解决：(指针不偏转。(指针偏转过激，电流表会爆掉。(指针偏转很小。④指针反向偏转。 电流的三大效应 热效应 磁效应 化学效应 额定电流 额定电流是指电气设备等在额定输出时的电流。 电气设备标出的电流值成为额定电流。设计时已考虑到电流线圈允许长期通过的最大