基礎(chǔ)篇

第1章 電工基礎(chǔ)知識

1.1 電路基礎(chǔ)

1.1.1 電流與電動勢

1 電流

在導(dǎo)體的兩端加上電壓，導(dǎo)體內(nèi)的電子就會在電場力的作用下做定向運動，形成電流。電流的方向規(guī)定為電子（負(fù)電荷）運動的反方向，即電流的方向與電子運動的方向相反。

圖1-1為由電池、開關(guān)、燈泡組成的電路模型，當(dāng)開關(guān)閉合時，電路形成通路，電池的電動勢形成電壓，繼而產(chǎn)生了電場力，在電場力的作用下，處于電場內(nèi)的電子便會定向移動，從而形成電流。

2 電動勢

電動勢是描述電源性質(zhì)的重要物理量，用字母“E”表示，單位為“V”（伏特，簡稱伏）。它是表示單位正電荷經(jīng)電源內(nèi)部，從負(fù)極移動到正極所做的功，標(biāo)志著電源將其他形式的能量轉(zhuǎn)換成電路的動力，即電源供應(yīng)電路的能力。

電動勢用公式表示，即

式中，E為電動勢，單位為伏特（V）；W為將正電荷經(jīng)電源內(nèi)部從負(fù)極引到正極所做的功，單位為焦耳（J）；Q為移動的正電荷數(shù)量，單位為庫侖（C）。

圖1-2為由電池、開關(guān)、可變電阻器構(gòu)成的電路模型。

在閉合電路中，電動勢是維持電流流動的電學(xué)量，電動勢的方向規(guī)定為經(jīng)電源內(nèi)部，從電源的負(fù)極指向電源的正極。電動勢等于路端電壓與內(nèi)電壓之和，用公式表示為

E=U路+U內(nèi)=IR+Ir

式中，U路表示路端電壓（即電源加在外電路端的電壓）；U內(nèi)表示內(nèi)電壓（即電池因內(nèi)阻自行消耗的電壓）；I表示閉合電路的電流；R表示外電路總電阻（簡稱外阻）；r表示電源的內(nèi)阻。

1.1.2 電位與電壓

1 電位

電位是指該點與指定的零電位的大小差距。電位也稱電勢，單位是伏特（V），用符號“φ”表示。它的值是相對的，電路中某點電位的大小與參考點的選擇有關(guān)。

圖1-3是由電池、三個阻值相同的電阻和開關(guān)構(gòu)成的電路模型（電位的原理）。電路以A點作為參考點，A點的電位為0V（即φA=0V），則B點的電位為0.5V（即φB=0.5V），C點的電位為1V（即φC=1V），D點的電位為1.5V（即φD=1.5V）。

圖1-4為以B點為參考點，B點的電位為0V（即φB=0V），則A點的電位為-0.5V（即φA=-0.5V），C點的電位為0.5V（即φC=0.5V），D點的電位為1V（即φD=1V）。

2 電壓

電壓也稱電位差（或電勢差），單位是伏特（V）。電流之所以能夠在電路中流動是因為電路中存在電壓，即高電位與低電位之間的差值。

圖1-5為由電池、兩個阻值相等的電阻器和開關(guān)構(gòu)成的電路模型。