电工学基础知识第2节电路和电路的工作状态

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1、系列课程油气开采职业技能培训电路就是用导线把电源、用电器(负载)和电键(开关)连接起来组成的电流通路，如图KI一6—1所示。其作用主要体现在两个方面：一是实现电能的传输和转换，如电力系统；另一个是传递和处理信号，如扩音机，把语言或音乐等R声音信号转换为相应的电压和电流等电信号，通过放大器传递到扬声器，再把电信号还原为声音信号。第二节电路和电路的工作状态一、电路一个电路必须具备以下要素：图I一6—1电路示意图(1)电源：把非电能转换为电能的装置，如电池、发电机。R-灯泡；E一电源；K-开关(2)负载：电流通过后产生能量转换，得到需要效应的装置，或者叫用电器具，如

2、电炉、电动机、电视机等。(3)连接导线：把电源与负载连起来形成通路的材料；(4)开关：控制电路通断的装置。在实际电路中，电源、负载、开关等，既可能是一个器件，也可能是一个系统，即本身又成为一个电路。因此，对于开关来说，它可以是一个具体的执行通断功能的器件，也可以是执行通断功能的电路系统，后者即所谓的自动开关。当电路中的开关合上时，即把电源与负载接通，电路中就产生一定的电流，此时称为电路的有载工作状态；当开关断开时，电路处于开路(空载)状态，此时电路中的电流为零。二、电路的工作状态当电源两端由于某种原因而连在一起时，电源被短路，此时电流很大，可能使电源烧毁或损坏

3、。短路也可发生在负载端或线路的其他任何地方。短路通常是一种严重事故，应该尽力避免和预防。产生短路的原因往往是由于绝缘损坏或接线不慎，因此经常检查电气设备和线路的绝缘情况是一项很重要的安全措施。此外，为了防止短路事故所引起的后果，通常在电路中接入熔断器或自动断路器，以便在发生短路时能迅速将故障电路自动切除。在一个电路中，电流的大小一方面由电源的电压高低决定，另一方面受电路负载的电阻(如图1—6—2所示)大小的限制。在一个电路中，电流的大小同电源的电压成正比，同电路的电阻成反比，这就是欧姆定律，可用公式表示为：三、欧姆定律但是，任何实际应用的电源都不仅供给电压和输

4、出电流，它本身也图l一6—2电阻示意图有一定的电阻，这称为内阻。工作时在内阻上也要产生一定的电压降，因此，电源输出的电压是随着电流的大小而变化的。这样，就规定当一个电源在不工作时的最大电压(即开路电压)叫作电源的电动势，用E表示。与此相联系，把欧姆定律也分为部分电路欧姆定律和全电路欧姆定律。所谓部分电路欧姆定律，就是不包括电源，或者虽然包括电源但是认为电源的内阻为零的情况下的欧姆定律。它的表达公式即，=U／R。所谓全电路(如图1—6—3)欧姆定律，就是包括电源内阻在内的欧姆定律。它的表达公式是：I=E／(、R+r、)式中E——电源电动势；r一电源内阻。在一般情

5、况下，电源的内阻很小，或者电路的负载电阻较大的时候，用部分电路欧姆定律计算电路就能够得到足够准确的结果。而当电源的内阻较大或者负载电阻较小的时候，则必须应用全电路欧姆定律进行计算才行。在电路中，构成电路的各元件首尾顺次联接的方式叫作串联，如图1—6—4(a)和(c)所示，此时流过每个元件的电流相同。在电路中，构成电路的各元件首首联接、尾尾联接的联接方式叫作并联，如图l一6—4(b)，此时每个元件的电压都相同。四、串联和并联电阻串联的计算：R=R1+R2+…+尺。U=U1+U2+…+玑当两个电阻串联时，有：，=U／(R1+R2)u1=URl／(R1+R2)以=U

6、R：／(R1+R2)可见，串联电阻上电压的分配与电阻的值成正比，电阻大的得到的电压高。例如，当25w的电灯与60W的电灯串联使用时，由于前者的电阻比后者大，得到的电压高，使得前者反而比后者亮。自然界的物质能够通过电流的能力是不同的，按照物质允许电流通过的难易程度，可以分为导体、绝缘体和半导体三大类。导体是指那些容易让电流通过的物质。大多数的金属，酸、碱、盐的水溶液，碳素类材料等，都是电的优良导体。四、导体、绝缘体和半导体电阻并联的计算：1／R=1／R1+1／R2+…+1／尺。当两个电阻并联时，有：R=R1R2／(R1+R2)l=lt+12，l=U／Rl=，R2

7、／(R1+R2)l=U／R2=，R。／(R1+R2)可见，并联电阻上电流的分配与电阻的值成反比，电阻大的得到的电流小。例如，当25w的电灯与60W的电灯并联使用时，由于前者的电阻比后者大，得到的电流小，使得前者不如后者亮。电源串联的计算：E=E1+E2+…+E。上述公式是在所有电源的极性都相同时使用；如果某个电源的极性相反，则用负号。电流在电路中通过，总要消耗电能而转化成其他形式的能，这就是电流的做功过程。电流的做功过程实际上是电场力移动电荷的做功过程。电流所做的功叫电功(或电能)，用肜表示，则：W=UIt五、电功和电功率(一)电功公式表明：电流在一段电路上所

8、做的功跟电路两端的电压、电路中的电流强