电工基本知识

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1、电是哪里来的?

物体互相磨擦,就产生带电现象。在正常情况下,正、负电荷相互中和,对外不显电性。但如果由于某些原因(例如磨擦)使物体失去(或者得到)电子,则物体就带了电。

2、电有哪些特性?

同性电荷之间呈相互排斥,异性电荷之间呈互相吸引的特性。

3、什么是静电现象?

当电荷积聚不动时,我们称它为静电现象。

4、什么是电场?它有什么特性?

带电物体相斥或者相吸作用力的范围,叫做电场。电场具有两种特性:(1)凡是带电体位于电场中,都要受到电场作用力;(2)一旦带电体受到电场力作用移动时,电场要作功。通常,把电荷在电场中某一点所受的力与它所具有的电量的比值,叫做该点的电场强度。

5、什么是导体、绝缘体和半导体?

凡是原子核对电子的吸引力小、电子容易移动的物体称为导体。例如铜、银、铝、铁等金属。另一些物体,如橡皮、玻璃、云母、陶瓷、油及塑料等物质的原子核对电子吸引力很大,电子不容易移动,称为绝缘体。此外,导电性能介于导体和绝缘体之间的物体称为半导体。

6、什么是绝缘击穿?

绝缘体,只是指其导电能力比导体相对弱些的物体,例如常用的电线用塑料皮做绝缘,它的耐电压能力是500伏,通常在220伏电压情况下使用,有安全保护作用,但如果电压超过500伏,绝缘性能变差,甚至失去绝缘能力而导电,这就是日常提到的绝缘击穿,有些绝缘体遇到高温或受潮,或者长久使用呈老化,都有可能使绝缘能力下降,如常见的漏电现象,称之为绝缘损坏,所以要防止电气设备受潮,要监视电气设备的温度不能过高,电压不要超过设备的额定值。

7、什么叫超导体?

导体在导电过程中,由于自身电阻存在,会在导体内引起发热产生损耗,从而限制导电能力。

有些导体在低于某一低温下,自身电阻会完全消失,我们将这些金属称为超导体。

8、什么叫静电感应?

将一个不带电物体靠近带电物体时,会使不带电物体出现带电现象。如果带电物体所带的是正电荷,则靠近带电物体的一面带负电,另一面带正电。一旦移走带电物体后,不带电物体仍恢

复不带电,这种现象称为静电感应。

9、什么叫静电屏蔽?

为防止静电感应,往往用金属罩将导体罩起来,隔开静电感应的作用,叫做静电屏蔽。

10、什么叫直流电、交流电?

直流电指电流方向一定且大小不变的电流;交流电是指方向和大小随时间变化的电流。

11、什么叫电流、电流强度?

物体里的电子在电场力的作用下,有规则地向一个方向移动,就形成电流;在数值上等于1秒钟内通过导线截面积的电量大小,称为电流强度。

12、什么叫电压、电动势?

要使电荷作有规则的移动,必须在电路两端有一个电位差,也称为电压;能够使电流持续不断沿电路流动,使电路维持一定的电位差,这种使电路两端产生和维持电位差的能力,就叫电源

电动势。

13、什么叫电阻?

电子在物体内移动所遇到的阻力叫电阻。

14、电阻的大小是由哪些因素决定的?

各种不同的材料不同的电阻,电阻大小与导线的材料、长短、粗细有关。

15、湿度变化对导体的电阻有什么影响?

一般金属导体如铜、铝,电阻是随温度升高而增大。有的材料,如热敏电阻及绝缘材料的电

阻随温度升高会减少。

16、什么叫欧姆定律?

任何导体都有一定的电阻,在导体两端加上电压,导体中就有电流。电路中电压越高电流就越大,电路中电阻越大电流就越小。电流、电压、电阻三者之间的这种规律,就叫做欧姆定律。

17、什么叫短路、断路?

电气设备在正常工作时,电路中电流是由电源的一端经过电气设备流回到电源的另一端,形成回路。如果电流不经电气设备而由电源一端回到电源另一端,导致电路中电流猛烈加大,这就叫短路;如果将电路的回路切断或发生断线,电路中电流不通就叫做断路。

18、什么叫功率?

在单位时间内电流所做的功叫电功率。

19、什么叫电能?如何计算消耗的电能?

电功率是指单位时间内电流所做的功,而电能是指一段时间内所做的功。电能(也称电功)=

电功率×时间。

20、什么叫效率?

各种电功率在转换和输送过程中,有着各种各样损失,这样输出的电功率总是要小于输入的电功率,也就是:输入功率=输出功率+损失。在实用中,把输出功率与输入功率的比例数叫做效

率。效率=输出功率÷输入功率×100%

21、什么是电流的热效应?

当电流通过电阻时,电流作功而消耗电能,产生了热量,这种现象叫做电流的热效应。

22、如何计算电流热效应产生的热量?

电流通过导体产生热量的大小与流过导体的电流值平方成正比,和导体自身的电阻以及通电时间成正比。试验证明,如果将1欧姆电阻的导体,通过1安培电流,则1秒钟产生的热量为

0.24卡(卡为热量单位,1卡就是把1克水升高1O C时所需的热量)。

公式:热量(卡)=0.24I2Rt I-电流(安) R-电阻(欧) t-时间(秒)

23、什么叫电路?一个完整电路应包括哪几部分?

最简单的电路是由电源E(发电机、电池等)、负载R(用电设备如电灯、电动机等)、联接导线(金属导线)和电气辅助设备(开关、仪表等)组成的闭合回路。

24、什么叫串联回路?

把若干个电阻或电池一个接一个成串地联接起来,使电流只有一个通路,也就是把电气设备

首尾相联叫串联。

串联电路和特点是:(1)串联电路中的电流处处相同;(2)串联电路中总电压等于各段电压之和;(3)几个电阻串联时,总电阻等于各个电阻值之和。

25、什么叫并联电阻?

把若干个电阻或电池相互并排联接起来,也可以说将电气设备头和头、尾和尾各自相互连在

一起,使电流同时有几个通路叫并联。

并联电路的特点:(1)并联电路中各分路两端的电压相等地;(2)并联电路的总电流等于各岔路电流之和;(3)几个电阻并联时,总电阻的倒数等于各电阻的倒数之和。

26、什么是混联电路?

在电路中,既有串联又有并联的联接,统称为混联电路。

27、什么是电容器、电容量?

凡是两片金属中间用绝缘体隔开,就组成一个电容器。金属板称为极板,中间绝缘体叫介质。两个极板上积累的电荷量与极板间电压值的比值,叫做电容器的电容量,又简称电容。电容量(C)=

电量(Q)÷电压(U)

式中:Q的单位是库仑(1库仑=6.24×1012个电子的电量)

C的单位是法拉,用符号“F”表示。

U的单位是伏

28、电容量的大小与哪些因素有关?

电容量的大小只与电容器本身的构造有关,具体地与下面三个因素有关;(!)两极板间距离越小,电容量越大;(2)两极板相对面积越大电容量越大;(3)与介质材料有关,以空气作为介质的电容量最小。还和环境有关,一般随温度升高有少量增加。

29、电容器的耐压是指什么?

当电容器两极板间的电压高到一定值时,介质就会被击穿,这个电压值叫击穿电压。电容器的耐压分为工作电压和试验电压两种,电容器的耐压值指的是工作电压值。

30、为什么电容器能隔直流通交流?

当电容器两端接通直流电时,电路中有充电电流,但充电时间极短,充电结束后就不再有电流通过,这就是电容器隔直流现象;而电容器接上交流电时,因交流电的大小与方向不断交替变化,就使电容器不断进行充电与放电,电路始终有电流流通,所以说电容器可通交流。

31、什么是电容器的串联?如何计算其电容值?

将几个电容头尾串接起来,叫做电容器串联;串联电容器总电容的倒数,等于各个电容倒数之和。

32、什么是电容器的并联?如何计算其电容值?

将几个电容器并排地联接起来,叫做电容器并联;并联电容量总和等于各个电容量之和。

33、什么叫磁铁、磁场、磁路和磁力线?

带有磁性的物体,且能吸引铁、钴等金属者叫磁铁。磁铁周围产生磁性的范围叫磁场;磁场中磁力作用的通路叫磁路;在磁铁内部由S极向N极形成磁力线,而在外部则由N极向S极形成

磁力线。

34、什么叫磁通密度、磁通?

在磁场中垂直通过每单位面积的磁力线根数,叫做磁通密度。可用符号“B”表示。如果在磁场中垂直通过S截面(这里S 表示垂直于磁力线的某一面积)的磁力线的总数,就叫磁通,常用符号“?”表示,以上三者的关系,可用以下公式表示:?=BS

35:怎样判断通电导体产生的磁场方向?

凡导体通过电流,其周围都会产生磁场,磁场的强弱与通过电流大小有关。而磁场方向则与电流方向有关。对于通电直导体周围的磁场方向用右手螺旋军事同盟来判断;对于通电螺线管周

围的磁场,磁场方向仍用右手螺旋定则判断。

36、什么是左手定则?

通电导体在磁场中要受到力的作用,这个力叫电磁力,电磁力的方向用左手定则判断,它和

电动机的作用原理相同,所以也称电动机定则。

37、什么是右手定则?

导体在磁场中做切割磁力线运动时,会产生感应电动势,感应电动势的方向用右手定则判断,实际应用上的发电机就是根据这个道理制成的,所以也叫发电机定则。

38、什么是自感电动势?

当导线中通过电流时,导线周围一定会产生磁场,如果通过导线的电流发生变动,则导线周围的磁场定会跟着相应变动,这个磁场的变动会使导线自身产生感应电动势。这种由于导线本身电流变动而产生的电动势,叫作自感电动势。

39、什么叫互感现象?

将两个线圈放在一起,当线圈L1的电流发生变化时,就会使线圈 L2中产生感应电动势,这

种现象叫做互感现象。

40、凡是两个线圈靠近,一个线圈通过变化电流,另一个线圈就会产生互感吗?

要看两个线圈的相互位置而定。两个线圈互相平放靠近,电感量大,称作紧耦合;将两个线圈斜放,互感量小,叫作松耦合;两线圈彼此垂直放,由于磁力线不能被切割,没有互感作用,称为无耦合。

41、单相交流电是怎样产生的?

导体在磁场中运动会产生感应电动势,交流电是利用这个道理产生的。当线圈固定,旋转磁极的发电机,原动机带动磁极旋转时,线圈不断地切割磁力线产生感应电动势,由于外接负载形成闭合回路,就有电流流通,电流的大小和线圈在磁场中的位置有关,当线圈和磁极平行时,不切割磁力线,因此不产生电流,如果线圈与磁场垂直时,则线圈切割磁力线最多,电流就最大,这样继续旋转,线圈不断切割磁力线,电流由零到最大,再由最大到零。再旋转则切割磁力线方向开始改变,电流方向也开始转变,故此不断地循环旋转,就产生了大小和方向不断变化的交流电。

42、什么叫周期、频率和角频率?

线圈在磁场中旋转一周,感应电动势完成一次正负变化,叫做一周。完成一周所需的时间叫做周期。交流电每秒完成的周数叫频率。交流电每秒变化的角度叫角频率。

43、什么是交流电的最大值、有效值?

交流电是按正弦曲线变化的,在变化过程中,所能达到的最大值,也叫幅值,每一周期出现

两次最大值。

交流电流通过某电阻,在一周期内产生的热量,如果与一直流电流通过同一电阻,在同一时间内产生的热量相等,则这一直流电的大小就是交流电的有效值。

44、交流电有效值大小如何计算?

交流电有效值等于它的热效应相等的直流电值,通过运算,以电流为例,最大值与有效值关

系为:I 最大值=I有效值

由此可见,交流电有效值等于最大值除以。

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45、什么是交流电的相位、相位差?

我们取三个线圈,将它们在空间位置上相差1200,三个线圈仍旧在磁场中以相同速度旋转,一定会感应出三个频率相同的感应电动势,由于三个线圈在空间同位置互1200相差,感应电动势的变化在经过最大值时就有先后的差别,这种先后差别在交流电里叫相位差。而相位是反映正弦量的进程,线圈转动处于不同的时刻,就对应不同的相位。

46、实际的电感线圈是如何计算?

如果线圈电阻不能忽略的话,就成为具有电阻和电感的电路了,实际线圈中,电阻与电感是不能分开的。但为了便于分析,常将它们分开成为电阻与电感的串联电路,如图A所示。例如日光灯的镇流器,交流电动机等。分析这类电路采用矢量方法,将电阻上的电压与电感上的电压矢量和,如图B所示。从图中可以看出,电源电压U,

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电阻电压U R和电感电压U L,三个电压矢量组成三角形,称为电压三角形,其几何关系表示为:

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,电路中电压U与电流I之间所关系,仍可用欧姆定律表示为:,式中U与I 均为有效值,Z称为阻抗,单位为欧,它既包含电阻又包括感抗,所以叫阻抗。

47、什么是阻抗三角形、功率三角形?

在具有电阻R,电感L,电容C的串联电路中,采用矢量方法构成了电压三角形,如图B(a)所示,由于串联电路通过的电流是不变的,如果把电压三角形各边都除以电流值I,就成为一个

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阻抗三角形,当XL>XC时,如图B(b)所示,其关系为。同理,如果把电压三角形各边都乘以电流I,就得到了功率三角形,如图B(C)所示,此图说明了有功功率与无功功率同电源能量的关系,电源能量用S表示,称作视在功率,单位用伏.安,关系可写作:

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48、什么叫功率因数?

功率因数是衡量电器设备效率高低的一个系数。它是交流电路中有功功率与视在功率的比值,即功率因数=有功功率/视在功率,其大小与电路的负荷性质有关,如白炽灯,电阻炉等电热设备,功率因数为1,对具有电感的电器设备如日光灯、电动机等,功率因数小于1,从功率三

角形的图中,运用数学三角关系可得出:

有功功率P=U.I.cos?cos?即为功率因数。

功率因数低,说明电路中用于交变磁场呑吐转换的无功功率大,从而降低了设备的利用率,

增加了线路供电损失。

49、如何提高功率因数?

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常用的方法就是在电感性电器两端并联静电电容器,如图C所示:这样将电压电路所需的无功功率,大部分转交由电容器供给,把交变磁场与电源的呑吐转变磁场与电容电场之间呑吐,从而使发电机电源能量得到充分利用,所以说提高功率因数具有很大的经济意义。

50、什么叫串联谐振?在电力工程上会造成什么危害?

在电阻、电感和电容串联电路中,从电压三角形可看出,一旦电感上电压U L与电容上电压U C相等互相抵消时,在电路中电源电能全被电阻所消耗,成为电阻电路。这种现象串联谐振。虽然UL和U C互相抵消,在整个电路中不起作用,但是U L和U C的单独作用不可忽视。U L和U C都有高于电源电压U的可能,如果过高,就会击穿线圈和电容器的绝缘。在电力工程上切忌产生串联谐

振。

51、什么是并联谐振?

当电感和电容并联时,如果出现电源电能全部为电阻消耗,成为电阻电路时,称为并联谐振。这时支路电流往往会大大超过电路总电流,也会造成电路熔断器熔丝熔断和烧毁电气设备的事故,但在无线电工程中往往用来选择信号和消除干扰。

52、什么是三相交流电路?

在磁场中旋转三个匝数相同彼此在空间相距1200的线圈。当转子由原动机带动,并以匀速按顺时针方向转动时,则每相绕组依次被磁力线切割,就会在三个线圈中分别产生频率相同、幅值相等的正弦交流电动势e A、e B、e C,三者在相位上1200相差,即为三相交流电路。

53、什么是三相三线制供电?什么是三相四线制供电?

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三相三线制是三相交流电源的一种连接方式,从三个线圈的端头引出三根导线,另将三个线圈尾端连在一起,又叫星形接线,这种用引出三根导线供电叫三相三线制。

在星形接线的三相四线制中,除从三个线圈端头引出三根导线外,还从三个线圈尾端的连接点上再引出一根导线,这种引出四根导线供电叫三相四线制供电。

54、什么叫相线(或火线)?什么叫中线(或零线)?

如图所示之星形接续的供电,常用Y符号表示。三个尾端的连接点称作中点,用0表示。从中点引出的导线叫中线或零线,从三个端引出的导线叫相线或火线。

55、什么叫相电压、线电压?什么叫相电流、线电流?

每相线圈两端的电压叫相电压,端线与端线之间的电压叫线电压;凡流过每一相线圈的电流叫相电流,流过端线的电流叫作线电流。星形接线的线电流与相电流是相等的。

56、什么是三相交流电路的三相负载星形联接?

将三相负载的一端分别接在三相电源的A、B、C上,另一端连在一起接在中点上,即为星形

联接。

57、三相负载星形联接的线电压、相电压、线电流和相电流如何计算?

根据矢量方法,星形联接中两根相线之间的线电压是两个相电压的矢量差。由数学关系可以求得线电压与相电压的关系为:U 线=U相。例如相电压为220伏,星形联接时,线电压则为380伏。星形联接时,每相线圈与电源端线串接,所以线电流等于相电流,即I线=I相。可用以下

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公式表示:,式中:R为负载电阻。

58、三相负载三角形联接法的线电压、相电压、线电流和相电流如何计算?

将三相线圈按头尾的次序,依次连接组成闭合三角形,叫做三角形联接法。由于每相线圈直接并接在电源的两相之间,所以线电压就等于相电压,即U线=U相。同时根据矢量方法三角形连接时线电流不等于相电流,其关系为:I线=I相。在实际生产中,三角形联接的三相负载都

是对称相等的,例如三相电动机。

59、为什么在低压电网中普遍采用三相四线制?

因为用星形联接的三相四线制,可以同时提供两种电压值。即相电压和相电压,既可提供三

相动力负载使用,又可提供单相照明使用。

60、怎样三相负载的功率?

在三相交流电路中,不管负载是星形接法还是三角形接法,总的有功功率等于各相有功功率之和。因此,当三相负载对称相等时,三相有功功率等于三倍单相有功功率。用公式表示时,写作:P=3U相×I相×COS?相。COS?相为一相的功率因数,要根据每一负载性质而定。有时为了方便测量和计算,利用星形和三角形不同接法的线电压和相电压、线电流和相电流之间的关系变换为:

P=U线×I线×COS?相。

61、什么叫相序?

是指三相交流电相位的顺序,从三相交流电的波形图可以看出,三相交流量(电压或电流)

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到达最大值(或零值)的时间有先有后。如图所示.我们称A相超前B相,B相超前C相,C相超前A相。这种三相电压由A到B再到C这个顺序叫作三相电压的相

序。

62、为什么在三相四线制供电系统中,中线(零线)不允许断开?

在负载不对称(如照明负载)的三相电路中,中线(零线)的作用就是确保每相电压对称相等。如果负载不对称又没有中线(例如中线因事故断开),负载的相电压就出现某一相的电压过高,超过负载的额定电压,有的相的电压过低,负载不能正常工作。某相过高的电压造成电器大量烧坏。因此在三相四线制供电系统中,中线不允许断开,同时规定中线内不准接入保险丝。

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