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这是一篇关于电工基础知识的思维导图,主要内容包括:直流电路,交流电路,磁路和磁性材料,电子技术基础。
编辑于2025-07-09 09:18:33电工基础知识
直流电路
电路的基本概念
电路
电路:电路是为了某种需要将电气设备和电子元器件按照一定的方式连接起来的电流通路
电路的构成:一般都是由电源、负载、控制设备、连接导线四个基本部分组成
电路图
电路图:是为了研究和工程的需要用国家标准化符号绘制的,表示电路设备装置组成和连接关系的简图
电路的基本物理量
电荷:带电的基本粒子
失去电子的带正电,叫正电荷
得到电子带负电,叫负电荷
电场:是电荷及变化磁场周围空间存在的一种特殊物质
电场力:电场对放入其中的电荷有作用力,这种力就叫电场力
电场强度:就是电场的强弱
电流和电流密度
电流:电路中既有大小又有方向的物理量
电流的方向:规定为正电荷移动的方向,与电子的方向相反
电流大小是衡量电流强度的物理量
电位、电压、电动势
电位:衡量电荷在电路中某点所具有能量的物理量
电压:衡量电场做功本领的大小,
电动势:是衡量将电源内部的正电荷从电源负极推动到电源正极,将非电能转化为电能本领大小的物理量
电阻
电流遇到的阻力
电阻=电阻率*导体长度/导体横截面积
电路的欧姆定律
部分电路欧姆定律
电压=电流*电阻
全电路欧姆定律
电动势=电压+电流*内阻 =电流(外阻+内阻)
串联电路:
电流处处相等
电压等于各分电压之和
总电阻等于各分电阻之和
并联电路
各电阻电压相同
总电阻的倒数等于各分电阻倒数之和
总电流等于各分电流之和
混联电路
既有并联又有串联的电路。
基尔霍夫定律
基尔霍夫电流定律:对于电路中的任何一个节点,输入电流之和恒等于输出电流之和
基尔霍夫电压定律:对于电路中任何一个回路,各电源电动势的代数和等于各电阻上电压降的代数和
功率和电能
功率=电压(伏)*电流(安)
电能=功率(瓦)*时间(秒)
交流电路
大小和方向随时间按照正弦曲线的规律发生周期性变化的电动势、电压、电流分别称为交变电动势、交变电压、交变电流,通称为交流电
交变电动势=2*匝数*Bm*sin(360Tn/60)*线圈有效边长度
基础物理量
瞬时值:交流电路中在每一瞬间的电动势、电压和电流的数值叫作电动势、电压和电流的瞬时值
最大值:瞬时值中最大的值叫作交流电的最大值
周期:交流电每交变一次所需要的时间叫作周期
频率:每秒内交流电交变的周期数或次数叫作频率,周期和频率为倒数关系
角频率:单位时间内变化的电角度,又称角频率
相位:反应正弦量变化进程的量,它确定正玄量每一瞬时的状态,称为相位角,简称相位。当时间为0时,称为初相位或初相角
相位差:在任一瞬时,两个同频率正玄交流电的相位之差叫作相位差
有效值:实际应用中常用语热效应等效的直流电流值来表示交变电流值的大小。
交流电的表示法
解析法
曲线法
旋转矢量法
单一参数交流电路分析
纯电阻电路:白炽灯、电炉等可近似看作是纯电阻负载,这种负载没有储能和释能的能力,只会消耗电源能量
纯电阻电路电压电流瞬时值符合欧姆定律
电阻上消耗的有功功率P=电压*电流
纯电感电路:铁芯线圈可以看作是纯电感电路。
纯电感线圈相当于短路,有通直流阻交流的作用
纯电感线圈在交流电路中不消耗有功功率,有功功率为0
纯电容电路:
纯电容相当于开路
有通交流阻直流的作用
纯电容电路不消耗有功功率,有功功率为0
三相交流电路
最大值相等、频率相同、相位互差120度的三个正玄交流电动势称为三相对称电动势,其所组成的电源称为三相对称交流电源,每一个电动势便是电源一相,采用三相制供电的电路系统称为三相交流电路。
在任何瞬时,三相对称正玄电动势之和都等于0
相电压:相线与中线间的电压
线电压:任意两相线间的电压
注意:对于三相四线,中线在正常工作时,不允许断开,否则会使负荷大的一相端电压较正常电压低,负载小的一端电压高,严重时会烧坏电器,而对单相负荷不可能有回路。因此,规定在中线干线上不允许安装熔断器和开关设备,并需要选用机械强度高的导线
磁路和磁性材料
磁的基本概念
磁场
定义:磁场是一种看不见、摸不着、存在于电流、运动电荷、磁体或变化电场周围空间的一种特殊形态的物质
磁场的强度用磁感应强度表示。
磁感应强度=单位长度的单位直流电流在均匀磁场中所受到的作用力
磁力线
定义:在磁场中画一些曲线,使曲线上任何一点的方向都跟这一点磁场方向相同,且互相之间不交叉,这些曲线叫磁力线
磁力线是闭合曲线
磁体周围的曲线都是由N极到S极,磁体内部是由S极到N极
磁导率
磁导率是表示磁介质磁性的物理量。
磁导率略大于1:顺磁性材料,如白金、空气
磁导率略小于1:反磁性材料,如白银、铜、水
磁通
定义:磁通=磁感应强度*磁场前进方向上某一面积的乘积
磁路和磁性材料
磁路:磁通的闭合回路
磁阻=磁体长度/(磁导率*磁体横截面积)
霍普金森定律:磁动势=磁通*磁阻
磁性材料
特征:磁导率很高
如:贴、硅钢片、铁镍合金
三类
软磁材料:载流线圈电流=0,几乎没有磁性
硬磁材料:载流线圈电流=0,依旧有很强磁性
矩磁材料:载流线圈电流=0,磁性几乎不变
电磁感应
法拉第电磁感应定律:当载流线圈内的磁通发生变化,线圈内将会产生感应电动势;如果线圈形成回路,还会产生感应电流;感应电动势=磁通变化速度*线圈匝数
自感与互感现象
自感:当通过导体的电流发生变化,他周围的磁场也随着变化,并由此产生的磁通量的变化,因而导体中就产生感应电动势,这个电动势总是阻碍导体中原来电流的变化,此电动势即自感电动势。这种现象叫作自感现象
互感:两只线圈相互靠近,其中一只线圈中电流所产生的磁通有一部分与第二只线圈相环链。第一只线圈电流发生变化,则第二只线圈产生感应电动势。这种现象叫互感现象
互感现象的基本原理是磁耦合
利用互感现象,可以制成:变压器、感应线圈。同时也会干扰自感构成的谐振、滤波等电路
左手定则
左手手心朝向N极,大拇指与四指垂直,则大拇指方向为导体受力方向;四指为电流方向。
右手螺旋定则(安培定则)
定则一:用右手握住通电导线,让大拇指指向电流的方向,那么四指指向就是磁感线的环绕方向。
定则二:用右手握住通电螺线管,使四指弯曲与电流方向一致,那么大拇指所指向的那一端就是通电螺管的N极
楞次定律:感应电动势产生一个电流,该感应电流的磁场总是力图阻止原磁场发生的变化
电子技术基础
半导体的基本知识
本征半导体:完全不含杂质且无晶格缺陷的纯净半导体
P型半导体:在单晶硅中,掺入少量的五价磷或三价硼
N型半导体:在单晶硅中掺入少量的三价硼,这种半导体称为P型半导体
PN结:P型N型半导体通过一定工艺结合在一起,交界处形成由电荷组成不能自由移动的电荷区,称为PN结。
PN结具有单相导电性
二极管
二级管是将PN结封装的管壳内,并引出两个金属电极,就构成了一个二级管
P极为阳极
N极为阴极
分类
按材料分
硅管
锗管
按PN不同结构分
点接触型
面接触型
特性
正向特性
反向特性
反向击穿电压
文字符号:VD
三极管
构成:有三个不同的导电区
中间:基区
两侧:发射区、集电区
根据输入、输出信号公共点不同分为三种接法
共发射极
输入阻抗小
输出阻抗大
电流电压功率放大倍数大
稳定性和频率特性较差
常用在放大电路和开关电路中
共集电极
输入阻抗大
输出阻抗小
电流放大倍数大
电压放大倍数小于1
稳定性和频率特性好
常用在阻抗交换电路
共基极电
输入阻抗小
输出阻抗
电流放大倍数小于1,
电压放大倍数大
稳定性频率特性好
需要两个独立电源
常用高频放大和振荡电路
整流电路
定义:整流电路就是利用整流二极管的单向导电性将交流电路变成直流电路
分类
单向半波整流电路
单向桥式整流电路