电工持证上岗培训范本.doc

简 介

本教材根据劳动部职业安全与锅炉压力容器监察局组织编写的特种作业人员培训考核统编教材《电工》、全国中等职业学校电工类专业通用教材《电工仪表与测量》（第三版）、全国中等职业技术学校机械类专业通用教材《电工学》（第三版）编写，内容包括：电路的基本概念和基本定律，磁路的基本概念和基本定律，三相交流电的相关知识，常用电工仪表，发电机相关知识，变压器的相关知识，电动机的相关知识，预防触电。
本教材作为我分公司特种作业人员电工的培训教材。

目 录

第一章 电路的基本概念和基本定律 1
第二章 磁路的基本概念和基本定律 7
第三章 三相交流电的相关知识 10
第四章 常用电工仪表 23
第五章 发电机相关知识 26
第六章 变压器的相关知识 29
第七章 电动机的相关知识 32
第八章 预防触电 34

第一章 电路的基本概念和基本定律
一、基本感念
1.1.1电路基本概述
1.电流流经的路径叫电路，它是为了某种需要由某些电工设备或元件按一定方式组合起来的，它的作用是A：实现电能的传输和转换；B：传递和处理信号（如扩音机、收音机、电视机）。一般电路由电源、负载和连接导线（中间环节）组成。
（1）电源是一种将其它形式的能量转换成电能或电信号的装置，如：发电机、电池和各种信号源。
（2）负载是将电能或电信号转换成其它形势的能量或信号的用电装置。如电灯、电动机、电炉等都是负载，是取用电能的设备，它们分别将电能转换为光能、机械能、热能。
（3）变压器和输电线是中间环节，是连接电源和负载的部分，它起传输和分配电能的作用。
2. 电路分为外电路和内电路。从电源一端经过负载再回到电源另一端的电路，称为外电路；电源内部的通路称为内电路。
3．电路有三种状态：通路、开路和短路。
（1）通路是连接负载的正常状态；
（2）开路是R→∝或电路中某处的连接导线断线，电路中的电流I＝0，电源的开路电压等于电源电动势，电源不输出电能。例如生产现场的电流互感器二次侧开路，开路电压很高，将对工作人员和设备造成很大威胁；
（3）短路是相线与相线之间或相线与大地之间的非正常连接，短路时，外电路的电阻可视为零，电流有捷径可通，不再流过负载。因为在电流的回路中仅有很小的电源内阻，所以这时的电流很大，此电流称为短路电流。
短路也可发生在负载端或线路的任何处。
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。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，以便发生短路时，能迅速将故障电路自动切除。
4、电路中产生电流的条件：（1）电路中有电源供电；（2）电路必须是闭合回路；
5、电路的功能：（1）传递和分配电能。如电力系统，它是由发电机，升压变压器，输电线、降压变压器、供配电线路和各种高、低压电器组成。（2）传递和处理信号。如电视机，它接收到载有声像的电磁波后，通过电路使之转变成电信号，再加到扬声器和显象管上还原成原来的声像。
1.1.2电路中的几个物理量
1．电流是指电荷在电场力的作用下定向移动的现象。其大小用单位时间内在导体横截面上通过的电荷量的多少来衡量，称为电流强度，简称电流，通常用I表示。
2．电压:在电场力的作用下使电荷移动，电场力就会对电荷做功，电压就是用来衡量电场力移动电荷做功的能力；也就是电场力把单位正电荷从电路中的A点移到B点做的功称为AB点之间的电压，通常用U表示。
3．电动势：为了维持电路中的电流，就必须维持电路两端的电压。电路中的电源就是起维持 电路两端电压的作用，因此，在电源内部，这种推动电荷移动的作用力称为电源力。电动势就是用来衡量这种电源力做功的能力。在电源力的作用下，将单位正电荷从电源负极移到电源正极所做的功，称为电源电动势。
4．电阻：当电流流过导体时，导体对电流有阻碍作用，这种阻碍作用就是电阻。
5．电流、电压和电动势都是有方向的。（1）电流的方向：习惯上电流的方向规定为正电荷定向移动的方向；（2）电压的方向：习惯规定电场力移动电荷的方向，即高电位到低电位的方向，也就是顺电压的方向电压在降低，所以又叫电压降；（3）电动势的方向：正向是从负极指向正极，也就是从电源的低电位指向高电位，顺着电动势的方向是电位升高的方向，所以电动势又称为电压升。
物理量的实际正方向

6.电路中某点的电位是该点的电压，电位的数值随参考点而变，是相对值；而电路中任意两点间的电压是绝对值，与参考点位置无关。
已知：E=2V, R=1Ω
问： 当U分别为 3V 和 1V 时，IR=?
E
IR
R
UR
a
b
U

解：(1) 假定电路中物理量的正方向如图所示；

(2) 列电路方程：
E
IR
R
UR
a
b
U

(3) 数值计算

（实际方向与假设方向相反）

（实际方向与假设方向一致）

7.电阻是表示物体对电流阻碍作用大小的物理量，是客观存在的，其大小与导体的几何尺寸和材料及温度有关。在一定温度时，R=PL/S 。温度升高，金属的电阻值增大。
其中：R——电阻
P——电阻率，它表示长1m,截面为1mm2导体的电阻值
L——导体长度
S——导体截面
1.1.3在电路中，电阻的连接形式是多种多样的，其中最简单和最常用的是串联和并联。
电阻的串联：
两个或两个以上电阻依次连接，组成一条无分支电路，这样的连接方式叫做电阻的串联。就是把电路中的几个电阻一个连着一个成串地连接起来。
电阻串联具有以下性质：
1.串联电路中流过每个电阻的电流都相等，即
I=I1=I2=…=In
2.串联电路两端的总电压等于各电阻两端的分电压之和，即
U=U1+U2+…+Un
3.串联电路的等效电阻（即总电阻）等于各串联电阻值之和，即
R=R1+R2+…+Rn
在串联电路中，各电阻上分配的电压与电阻值成正比，即阻值越大的电阻分配到的电压越高；反之电压越低。
由上可知：串联电路中，电阻大的消耗的功率大；电阻小的，消耗的功率小。
串联电阻的应用：
（1） 用几个电阻串联以获得较大的电阻；
（2） 采用几个电阻串联以构成分压器，使同一电源能供给几种不同数值的电压；
（3） 当负载的额定电压低于电源电压时，可用串联电阻的方法将负载接入电源；
（4） 限制和调节电路中电流的大小；
电阻的并联
电阻的并联电路：
两个或两个以上电阻接在电路中相同的两点之间，承受同一电压，这样的连接方式叫做电阻的并联。也就是将几个电阻的一端联在一起，另一端也联在一起。
电阻并联具有以下性质：
1.并联电路中各电阻两端的电压相等，且等于电路两端的电压，即
U=U1=U2=…=Un （1）
2.并联电路的总电流等于流过各并联电阻的电流之和，即
I=I1+I2+…+In （2）
3.并联电路的等效电阻（即总电阻）的倒数等于各并联电阻的倒数之和，即
1/R=1/R1+1/R2+…+1/Rn （3）
4．若并联的几个电阻值都是R0,则式（2）和（3）变为
I1=I2=…=In=I/n
R=R0/n
可见，并联总电阻一定比任何一个并联电阻的阻值小。
在并联电路中通过各支路的电流与支路的电阻值成反比，即阻值越大的电阻所分配到的电流越小，反之电流越大。
5．两个电阻并联则总电阻为：R＝R1R2/R1＋R2
由上可知：并联电路消耗的总功率等于各并联电阻消耗的功率之和，即P＝P1＋P2；
并联电路中，电阻大的消耗的功率小，电阻小的消耗的功率大。
并联电阻的应用：
(1) 凡是额定工作电压相同的负载都采用并联的工作方式，这样，每个负载都是一个可独立控制的回路，任一负载的正常启动或关断都不影响其它负载的使用；
(2)获得较小的电阻；
(3)扩大电流表的量程；
1.1.4电功、电功率和电能
1.电功：
电流流过负载时，负载将电能转换成其它形式的能量（如：磁能、热能、机械能等），
这一过程，称之为电流做功，简称电功，（电流可以使电灯发光、电熨斗发热、电动机所带机器旋转，实现了电能和光能、热能、机械能之间的转换，这说明电流做了功）用字母W表示,单位焦耳（J）。
I＝Q/t (1)
U=W/Q (2)
I=U/R (3)
由（1）－（3）式得 公式：W=UQ＝IUt=I2Rt=U2t/R （4）
其中：U－加在负载上的电压；
I－流过负载的电流；
R－电阻；
t－时间；
W－电功；
Q－电荷；
2.电功率:
电流在单位时间内所做的功，称为电功率，简称功率，用字母P表示，公式：P=W/t，根据（4）式可得P=U2/R，单位瓦（W）。
3.电能：反映一定功率的电器在一段时间内的用电量。由电度表计数，单位为千瓦
时（KW·h）。
一千瓦时就是常说的一度电，它表示功率为1千瓦的用电器在1小时内所消耗的电能。
1度＝3.6×106J
电功表示在时间内电场力移动电荷所做的功，而电功率表示在1S时间内电场力移动电荷所做的功。前者反映做功的多少，后者反映做功的速度。
电能的大小可用电度表测量。在 U、 I 正方向选择一致的前提下，
若 P = UI > 0
I
R
U
a
b
或
I
R
U
a
b

“吸收功率”
（负载）
若 P = UI < 0
I
U
a
b
+
-
“发出功率”
（电源）

根据能量守衡关系:P（吸收）= P（发出）
结 论: 在进行功率计算时，如果假设 U、I 正方向一致。
(1)当 计算的 P > 0 时, 则说明 U、I 的实际方向一致，此部分电路消耗电功率，为负载。
(2)当计算的 P < 0 时, 则说明 U、I 的实际方向相反，此部分电路发出电功率，为电源。
所以，从 P 的 + 或 - 可以区分器件的性质，或是电源，或是负载。
1.1.5：电功率与各参数的关系
1.当负载电阻一定时，由P=I2R＝U2/R可知，电功率与电流的平方或电压的平方成正比。
2.当流过负载的电流一定时，由P=I2R可知，电功率与电阻值成正比（由于串联电路流过同一电流，则串联电阻的功率与各电阻的阻值成正比）。
3.当加在负载两端的电压一定时，由P=U2/R可知，电功率与电阻值成反比（因并联电路中各电阻两端的电压相等，所以各电阻的功率与各电阻的阻值成反比）。
二、基本定律
2.1.电路基本定律
2.1.1.欧姆定律：它是分析电路的基本定律之一。通常流过电阻的电流与电阻两端的电压成正比。使用于直流电路，表达式为：I=U/R.；由公式可知，当所加电压一定时，电阻愈大，则电流愈小。很显然，电阻具有对电流起阻碍作用的物理性质。
遵循欧姆定律的电阻称为线性电阻，它是一个表示该段电路特性而与电压和电流无关的常数。
2.1.2.焦耳—楞次定律：
电流通过导体发热的现象。叫做电流的热效应。
实验证明：电流通过某段导体或用电器时所产生的热量与电流的平方、导体的电阻及通过的时间成正比，这一定律成为焦耳－楞次定律，其数学表达式如下：Q=I2Rt，电流热效应有利有弊。利用这一现象制成许多电器，如电灯、电炉、电烙铁等。但热效应会使导线发热、电器设备温度升高等。
2.2基尔霍夫定律：一个电路的各部分会有电流和电压，这些电流之间、电压之间是如何相互联系，统一在电路整体之中的呢？这就是电路的基本定律——基尔霍夫定律要说明的问题。支路、节点、回路、网孔、支路电流和支路电压是电路分析的对象，电路的基本定律也用它们来表示。
2.2.1.基尔霍夫第1定律：又称节点电流定律，它指出在任一瞬间，流进某一节点的电流之和恒等于流出该节点的电流之和。即∑I进=∑I出。
2.2.2.基尔霍夫第2定律：又称回路电压定律。它指出在任意闭合回路中，各段电路电压降的代数和恒等于零。用公式表示为∑U=0.
对于不能用串联、并联简化的复杂直流电路，在分析和计算电路时，除了借助欧姆定律和电阻串、并联知识外，还要运用基尔霍夫定律。

第二章 磁路的基本概念和基本定律
在很多电工设备（象变压器、电机、电磁铁等）中，不仅有电路的问题，同时还有磁路的问题，这一章，我们就学习磁的相关知识。
一、磁铁及其性质：人们把物体能够吸引铁、钴等金属及其合金的性质叫做磁性，把具有磁性的物体叫做磁体（磁铁）。磁体两端磁性最强的区域叫磁极。任何磁体都具有两个磁极，而且无论把磁体怎样分割总保持有两个异性磁极，也就是说，N极和S极总是成对出现的。与电荷间的相互作用力相似，磁极间也存在相互的作用力，且同极性相互排斥，异极性相互吸引。
1．1磁场与磁感应线
磁铁周围和电流周围都存在磁场。磁场具有力和能的特征。磁感应线能形象地描述磁场。它们是互不交叉的闭合曲线，在磁体外部有N极指向S极，在磁体内部由S极指向N极，磁感应线上某点的切线方向表示该点的 磁场方向，其疏密程度表示磁场的强弱。
1．2描述磁场的物理量：
磁感应强度B：在磁场中垂直于磁场方向的通电导线所受电磁力F与电流I和导线有效长度L的乘积IL的比值即为该处的磁感应强度，即B＝F/IL，单位：特斯拉。磁感应强度是表示磁场中某点磁场强弱和方向的物理量，它是一个矢量，它与电流之间的方向关系可用右手螺旋定则来确定。
磁通∮：磁感应强度B和与它垂直方向的某一截面积S的乘积，称为通过该面积的磁通，即∮＝BS，由上式可知，磁感应强度在数值上可以看作与磁场方向相垂直的单位面积所通过的磁通，故又称为磁通密度，单位是伏.秒，通常称为“韦”。磁通∮是描述磁场在空间分布的物理量。
磁导率u是说明媒体介质导磁性能的物理量。
1．3定则
电流与其产生磁场的方向可用安培定则（又称右手螺旋法则）来判断。安培定则既适用于判断电流产生的磁场方向，也可用于在已知磁场方向时判断电流的方向。
1.直线电流产生的磁场，以右手拇指的指向表示电流方向，弯曲四指的指向即为磁场方向。
2.环形电流产生的磁场：以右手弯曲的四指表示电流方向，拇指所指的方向即为磁场方向。
3．通电导体在磁场内的受力方向，用左手定则来判断。平伸左手，使拇指垂直其余四指，手心正对磁场的方向，四指指向表示电流方向，则拇指的指向就是通电导体的受力方向。可用下式来表示：
• F＝BILsina
• F－通电导体受到的电磁力
• B－磁感应强度
• I－导体中的电流强度
• L－导体在磁场中的长度
• a－电流方向与磁感应线的夹角
从上式可以看出：当a＝90°时，sin90°＝1，导体受到的电磁力最大；当a＝0°时，sin0°＝0，此时导体受到的电磁力最小，为零。
1．4电磁感应现象
我们把变动磁场在导体中产生电动势的现象称为电磁感应，也称“动磁生电”。由电磁感应产生的电动势叫感应电动势，由感应电动势产生的电流叫感应电流。
1.直导体切割磁感应线产生感应电动势，其大小为e=Blvsina,可用右手定则判断。e=Blvsina
• B－磁感应强度
• V－导体运动速度
• a－速度方向和磁场方向的夹角
• L－导体的有效长度
• e－感应电动势
右手定则内容：平伸右手，拇指与其余四指垂直，让掌心正对磁场方向，以拇指指向表示导体运动方向，则其余四指的指向就是感应电动势的方向。
2.线圈中磁通变化产生感应电动势。
当穿过线圈中的磁通量发生变化时，在线圈回路中就会产生感应电动势和感应电流。
二、楞次定律及法拉第电磁感应定律
2.1楞次定律：指出了变化的磁通与感应电动势在方向上的关系。即感应电流产生的磁通总是阻碍原磁通的变化。也就是说，当线圈中的磁通要增加时感应电流就要产生一个磁通去阻碍它的增加；当线圈中的磁通要减少时，感应电流所产生的磁通将阻碍它减少；如果线圈中原来的磁通量不变，则感应电流为零。该定律可用来判断感应电动势和感应电流的方向，具体步骤为：
（1）首先判断原磁通的方向及其变化趋势（增加或减少）。
（2）确定感应电流的磁通方向和原磁通是同向还是反向。
（3）根据感应电流产生的磁通方向，用右手螺旋定则确定感应电动势或感应电流的方向。
应当注意：必须把线圈或直导线看成一个电源，在线圈或直导线内部，感应电流从电源的“－”端流到“＋”端；在其外部，从“＋”端经负载流回“－”端。在线圈或直导体的内部，感应电流的方向和感应电动势的方向相同。
2．2法拉第电磁感应定律：线圈中感应电动势的大小与线圈中磁通的变化速度（即变化率）成正比。即 e=-△∮/△t（单匝线圈）式中的负号，表示了感应电动势的方向和磁通变化的趋势相反。
e=-n△∮/△t
n－线圈匝数 △∮－n匝线圈的磁通变化量
△t-磁通变化△∮所需时间 e－在△t时间内的感应电动势的平均值
在实际应用中常用楞次定律来判断感应电动势的方向，而用法拉第电磁感应定律来计算感应电动势的大小（取绝对值）。这两个定律是电磁感应的基本定律。

三、自感和互感
3．1由于电流线圈本身所产生的电流发生变化，而引起的电磁感应叫自感现象，简称自感。线圈中通过每单位电流所产生的自感磁通数，称为自感系数，也称电感，用L表示L＝∮/I单位亨利（H）。自感是衡量线圈产生自感磁通本领大小的物理量。其大小不仅与线圈的匝数及几何形状有关，而且与线圈中媒介质的磁导率有密切的关系。自感电动势的方向也可用楞次定律来判断，即线圈中的外电流增大时，感应电流的方向与外电流的方向相反；外电流减小时，感应电流的方向与外电流的方向相同。自感电动势的大小也遵从法拉第电磁感应定律。
自感对人们来说既有利又有弊。例如：日光灯是利用镇流器中的自感电动势来点燃灯管的，同时也利用它来限制灯管的电流；但是在含有大电感元件的电路被切断的瞬间，因电感两端的自感电动势很高，在开关处会产生电弧，容易烧坏开关或损坏设备的元器件，这要尽量避免。通常在含有大电感的电路中都有灭弧装置。最简单的办法是在开关或电感两端并接一个适当的电阻或电容，或先将电阻电容串接然后并接到电感两端，让自感电流有一条能量释放的通路。
3．2由一个线圈中的电流发生变化而在另一线圈感应的现象叫互感现象，简称互感。互感电动势的大小正比于穿过本线圈磁通的变化率，或正比于另一个线圈中电流的变化率。当两个线圈互相平行且第一个线圈的磁通变化全部影响到第二个线圈时，互感电动势最大；当两个线圈互相垂直时，互感电动势最小。
和自感一样，互感也有利有弊。在工农业生产中具有广泛用途的各种变压器、电动机都是利用互感原理工作的。但在电子电路中，若线圈的位置安放不当，各线圈产生的磁场会互相干扰，严重时会使整个电路无法工作。为此，人们常把胡不相干的线圈的间距拉大或把两个线圈的位置垂直布置，在某些场合下还须用铁磁材料把线圈或其它元件封闭起来进行磁屏蔽。

第三章 三相交流电的相关知识
一、概述
1、1交流电的概念
如果电流或电压每经过一定时间 （T ）就重复变化一次，则此种电流、电压称为周期性交流电流或电压。如正弦波、方波、三角波、锯齿波 等。
记做： u(t) = u(t + T )
T
u
t
u
T
t

1、2正弦交流电路
如果在电路中电动势的大小与方向均随时间按正弦规律变化，由此产生的电流、电压大小和方向也是正弦的，这样的电路称为正弦交流电路。正弦量的特征表现在变化的快慢、大小及初始值三个方面，而它们分别由频率、幅值和初相位来确定，所以， 频率、幅值和初相位称为确定正弦量的三要素。
1、3正弦交流电的优越性：便于传输、便于运算、有利于电器设备的运行。
1、4正弦交流电的方向
正弦交流电也有正方向,一般按正半周的方向假设。
1、5 直流电和交流电的根本区别：直流电的方向不随时间的变化而变化，交流电的方向随着时间的变化而变化。
二、正弦波的特征量
最大值、角频率、初相位
Im为正弦电流的最大值
j
j
i

2.1.1正弦波特征量之一最大值
因为交流电的大小是随时间而变化的，所以在研究交流电路时采用最大值就不够方便，通常用有效值来表示。常用交流电表指示的电压、电流读数，就是被测物理量的有效值。标准电压220V，也是指供电电压的有效值。
若购得一台耐压为 300V 的电器，是否可用于 220V 的线路上?
电器
~ 220V
最高耐压 =300V

最大值：正弦交流电在一个周期所能达到的最大瞬时值叫正弦交流电的最大值，又称峰值、振幅，用Em、Um、Im表示
有效值：使交流电和直流电加在同样阻值的电阻上，如果在相同的时间内产生的热量相等，就把这一直流电的大小叫做相应交流电的有效值，用E、U、I表示。
正弦交流电表示方法有三：解析法、波形图、失量图。
2.1.2正弦波特征量之二 -- 角频率
i
T

描述变化周期的几种方法
1. 周期 T： 变化一周所需的时间。 单位：秒，毫秒..
2. 频率 f： 每秒变化的次数。单位：赫兹，千赫兹 ...
3. 角频率 ω： 每秒变化的弧度。单位：弧度/秒

2.1.3正弦波特征量之三 -- 初相位

∮：t = 0 时的相位，称为初相位或初相角。
：正弦波的相位角或相位

i

说明：∮给出了观察正弦波的起点或参考点，常用于描述多个正弦波相互间的关系。

2.2两种正弦信号的相位关系

相位领先
先

领先于
同
相
位

落后于

相
位
落
后

小结：
交流电每重复变化一次所需的时间称为周期，用T表示
交流电在一秒内重复的次数称为频率，f表示，f=1/T
正弦交流电每秒内变化的电角度称为角频率
式e=Emsin(wt+∮)中（wt＋ ∮）称为交流电的相位或相角，反应正弦交流电的进程,t=0时的相位叫初相位或初相。
两个同频率交流电的相位之差叫相位差。如果一个交流电比另一个交流电提前达到零值或最大值叫前者超前、后者滞后，习惯上超前和滞后的角度以不超过180°为限。
综上所述：正弦交流电的最大值反映了正弦量的变化范围，角频率反映了正弦量的变化快慢，初相位反映了正弦量的起始状态。它们是表征正弦交流电的三个重要的物理量。因此，常把最大值（有效值）、角频率（频率）、初相位称为正弦交流电的三要素。
3. 单一参数的正弦交流电路
3.1电阻电路
根据 欧姆定律
u
i
R

设
则

电阻电路中电流、电压的关系

电阻电路中的功率
瞬时功率 p：瞬时电压与瞬时电流的乘积
u
i
R

ωt
u
i
p
wt

结论：
1、P≥0（耗能元件）
2、P随时间变化
3、P与U2、I2 成比例
小结：
1、纯电阻交流电路中，电压与电流同向，即相位差为零；电压与电流频率相同；电压与电流的有效值关系为：I=U/R
2、电阻要消耗功率，是耗能元件。
3.2电感电路
基本关系式：
基本关系式：

设
则：

电感电路中电流、电压的关系
设：

1. 频率相同
2. 相位相差 90° （u 领先 i 90 °）i
u

3. 有效值

电感电路中的功率

感抗（Ω）则：
定义：

1. 瞬时功率 p ：
i
u
L

i
u
L

u
i

i
u
i
u
i
u
i

+
P
储存
能量P >0
P <0
+

P >0
P >0

P <0释放能量

2. 平均功率 P （有功功率）

结论：纯电感不消耗能量，只和电源进行能量
交换（能量的吞吐）。
3. 无功功率 Q
Q 的定义：电感瞬时功率所能达到的最大值。用
以衡量电感电路中能量交换的规模。

Q 的单位：乏、千乏 (var、kvar)
小结：
1、纯电感交流电路中，电压在相位上比电流超前90°，电压与电流的有效值关系为：I=U/XL，其中XL=2πfL,称为感抗，单位为Ω
2、电压与电流二者频率相同
3、在纯电感电路中平均功率为零
4、感抗只表示电压和电流最大值或有效值的比值，不能表示电压和电流瞬时值的比值，因为电压和电流的相位不同。
3.3电容电路
电容是储存电荷的器件，外加电压使电容储存电荷叫充电，而电容向外释放电荷时叫放电。
电容充放电的特点：
(1)电容在储存和释放电荷的过程中，必然在电路中产生电流。但这个电流并不是从电容的一个极板穿过绝缘物到达另一个极板，而是电荷在电路中移动。平时我们说得电容电流就是指这种电荷在电路中移动所引起的电流，即充放电电流。
(2)电容两端的电压是随着电荷的储存和释放而变化的。当电容中没有储存电荷时，其两端的电压为零；当储存的电荷增加时，其两端的电压逐渐升高，最后等于电源电压；当电容释放电荷时，其两端的电压逐渐下降，最后为零。
(3)当电容充电结束时，电容两端虽仍加有直流电压，但电路中电流却为零，这说明电容具有隔离直流电的作用。若电容不断的充放电，电路中就始终有电流通过，这说明电容具有能通过交变电流的作用。也就是我们平常所说的“隔直通交”的性质。
基本关系式:
:
设：
u
i
C

则：

电容电路中电流、电压的关系

1. 频率相同
2. 相位相差 90° （u 落后 i 90° ）
i
u

3. 有效值
或

容抗（Ω）
定义：

则：

1. 瞬时功率 p
u
i

u
i

i
u
i
u
i
u
i

+
P
储存
能量P >0
P <0
+

P >0
P >0

P <0释放能量

2. 无功功率 Q
瞬时功率达到的最大值（吞吐规模）

（电容性无功取负值）

小结：
1、纯电容交流电路中，电流在相位上比电压超前90°。电压与电流的有效值关系为：
I=U/XC。其中XC=1/2πfc,称为容抗，单位为Ω。
2、电流与电压的频率相同。
3、容抗只表示电压和电流最大值或有效值的比值，不能表示电压和电流瞬时值的比值，
因为电压和电流的相位不同。
4、纯电容电路中平均功率为零。
和电阻一样，电容也可以串并联，其特点是串联时总电容倒数等于各分电容倒数
之和，并联时总电容等于各分电容之和。
单一参数正弦交流电路的分析

三．电阻、电感、电容组成的串联交流电路
3.1 Z 和电路性质的关系

阻抗角一定时电路性质由参数决定

R
L
C

假设R、L、C已定，电路性质能否确定？（阻性？感性？容性？）
不能！
R

S
Q
P

当ω不同时，可能出现：
XL > XC ，或 XL < XC , 或 XL =XC 。

3.2阻抗三角形
电压三角形
功率三角形

R
L
C

3. 3.1功率因数的提高
日常生活中很多负载为感性的，
其等效电路及相量关系如下图。

u
i
R
L

其中消耗的有功功率为：

P = PR = UICOS j
COS j

I
当U、P 一定时，
\

\
希望将
COS j
提高

说明：

由负载性质决定。与电路的参数

和频率有关，与电路的电压、电流无关。

十3.3.2提高功率因数的原则：
必须保证原负载的工作状态不变。即：加至负载上的电压和负载的有功功率不变。
提高功率因数的措施:
1. 提高自然功率因数。主要是指合理选用电动机，即不要用大容量的电动机来带动小功率负载，另外，尽量不要让电动机空转。
2. 并联补偿法。在感性电路两端并联适当的电容。
并电容
u
i
R
L

串电容功率因数可以提高，甚至可以补偿到1，但不可以这样做！
原因是：在外加电压不变的情况下，负载得不到所需的额定工作电压。
四．对称三相交流电
4.1 三相交流电的优点：
1．三相发电机比尺寸相同的单相发电机输出的功率要大。
2．三相发电机的结构和制造不比单相发电机复杂多少，且使用、维护方便，运转时比单相发电机的振动要小。
3．在同样条件下输送同样大的功率时，特别是远距离输电时，三相输电线比单相输电线节约25％左右的材料。
4.2 三相正弦交流电动势解析式为：eu=Emsin(wt+0°)
ev=Emsin(wt-120°)
ew=Emsin(wt+120°)
4.3 对称三相交流电动势的特征是：三个电动势的最大值相等、频率相同、初相位互差
120°。

当三相负载对称时，多采用三相三线制供电；当三相负载不对称时，采用三相四线制供电。
4.4三相对称负载的各量关系
根据需要与可能，可将三相对称负载接成星形或三角形。无论是哪种接法，每相负载均可看做是单相电路，所以仍可用讨论单相电路的方法来讨论各相负载中电流与电压的相位关系和数量关系。三相对称负载的功率关系为：

五：不对称负载及交流电在导体中的概念
5.1由单相负载组成的三相电路或由照明和动力负载混合组成的三相电路，一般都不对称，这时应采用三相四线制。中线的作用就在它能保证三相负载成为三个互不影响的独立电路，当负载不对称时，它能平衡各相电压，也能使负载正常工作，电路发生故障时还可缩小故障的影响范围。特别值得注意的是，供电系统的中线上不允许接熔断器，也不允许装开关。当然，要力求三相负载平衡以减小中线电流。
5.2在金属导体中产生的形状如漩涡的感应电流叫涡流。
弊：使铁心发热，损耗增大。此外，涡流还有去磁作用，会削弱原磁场。
利：高频感应熔炼炉和工频感应炉都是利用涡流产生高温使金属融化的。
5.3交流电流趋于沿导线表面流动的现象叫集肤效应。
弊：由于集肤效应的影响，在高频电流通过导线时，其中心几乎无电流，这在实际上就减小了导线的有效截面积，使电阻增加，这对传输高频电流来说是不利的。
利：高频淬火。

第四章 常用电工仪表
一、万用表
万用表是一种具有多种用途和多个量程的直读式仪表。一般的万用表可以用来测量直流电流、直流电压、交流电压、交流电流（钳型电流表）和电阻等。
万用表的使用注意事项
1、正确使用接线柱（或插孔）
红色表笔的进线应接到万用表的红色接线柱上或标有“+”号的插孔内，黑色表笔的进线应接到万用表的黑色接线柱上或标有“-”号的插孔内。测量直流时应用红表笔接正极、黑表笔接负极，这样可以避免因为极性接反而烧坏表头或打弯指针。使用欧姆档测量电阻时，因使用表内的电池，其红表笔是接电池的负极、黑表笔接电池的正极。这一点在测试晶体二极管和三极管时更要注意。有的万用表还有专用的欧姆档接线柱，或专用的交、直流2500V的接线柱、或大电流接线柱等。它们的另一公用柱都用黑色接线柱。测电流时，表应和电路串联；测电压时，表应和电路并联。
2、正确选择档位
万用表档位包括测量种类的选择和量程的选择，档位选择错了，就有可能烧坏万用表，例如测电压时，将档位错放在欧姆档或电流档。有的万用表面板上有两个档位旋钮，一个选择测量种类，另一个选择测量量程。使用时，应先选择测量种类，后选择测量量程；若不清楚所测值的量程，应先选用较大大量程，后选用较小的量程。另外，为了使测量结果准确，量程的选择应使读数在标度尺的一定刻度范围内，例如，在测量电流和电压时，应使指针的偏转在满刻度偏转的1/2以上；测量电阻时，应使被测电阻尽量接近标度尺的中心等。
若用万用表欧姆档测试晶体管参数时，不要用档，此档电流过大；或档，此档电压过高，以免损坏晶体管。
万用表在使用完毕后，应把转换开关旋至“OFF”档或交流电压的最高档，这样，可以防止下次测量时，由于粗心而将表烧坏。
3、测量之前要调零
为了测量准确，在测量之前要看万用表的指针是否指在零位上，如不指零，应调整表盖上的机械零位调节器，使之指零。在测量电阻之前，还要进行欧姆调零。欧姆调零是将转换开关旋至相应的电阻档上，将两表笔短接，然后调节调零旋钮，使指针指零。每次换欧姆档都要重复这一步骤。欧姆调零时间要短，以减少电池的消耗。如果调不到零位，则说明电池电压已经太低，不能再用了，应更换新电池。
4、正确读数
万用表的标度盘上有多条标度尺，它们分别在测量不同对象时使用。例如，标有“DC”或“-”的标度尺是测量直流时用；标有“AC”或“～” 的标度尺是测量交流时用；标有“”的标度尺是测量电阻用的等等。读数时，表要放平，目光应与表面垂直。有的万用表在表面的刻度线下还有一条弧形镜子，读数时，表针应与镜中的影子重合，这样，读数才准确。
5、注意安全
1）测量电阻时，严禁被测电阻在带电的情况下测量；
2）测量高压电时，要使用符合电压等级的表笔，握表笔的手不要触到金属触针上；
3）测量电阻时应戴上绝缘手套；
4）测量电压和电流时，不要带电旋转转换开关的旋钮。
二、兆欧表
兆欧表是用来测量绝缘电阻的仪表，它本身装有高压手摇直流发电机，测量时要摇动发电机的手柄，故又称作摇表。测量高压电气设备的绝缘电阻用摇表是必要的，因为在低压下测量的绝缘电阻值并不能反映在高压工作时的真实绝缘电阻值。
兆欧表的使用注意事项：
1、表的选择
兆欧表的选择包括两方面，一是电压值；另一是测量范围。兆欧表的电压有250V、500V、1000V、2500V、5000V等几种，我们常用的有500V、1000V、2500V三种。测量范围有0～50M，0～500M，0～1000M，0～2000M，0～5000M，0～10000M等。选择时应根据被测量电气设备的额定电压，及其绝缘电阻的要求而定。
2、使用前的检查
使用前的检查一般有两项：一是将接线端子开路，摇动手柄使发电机达到额定转速(120r/min)，看指针是否指“”；另一是将“线”和“地”接线端子短路，轻轻摇动手柄，看指针是否指“0”。如果指针指示不对，则需修理后再使用。
3、注意安全
1）不可在设备带电的情况下测量其绝缘电阻；
2）对有电容的高压设备，在其停电后，应先验电，还必须进行充分放电后方可测绝缘电阻；
3）用摇表摇过的设备也要及时放电；
4）摇测绝缘时应戴上绝缘手套；
5）雷雨天，禁止对设备进行摇测绝缘电阻。
4、表的接线端子连接
一般测量时，被测电阻接在“线”（L）和“地”（E）端子间。测量表面泄漏电流比较大的设备时，以电缆为例，除了表面擦拭干净外，应将电缆线芯接“线”、电缆外