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電工基礎(chǔ)知識(shí)入門(mén)-資料下載頁(yè)

2025-08-05 10:15本頁(yè)面
  

【正文】 結(jié)構(gòu)、儀表用途來(lái)分,有很多種。概括來(lái)說(shuō),電工儀表用來(lái)測(cè)量電路中的電流、電壓、電功率、電功、功率因數(shù)、電量的頻率{電阻、絕緣狀況等物理量。由此就有用各種被測(cè)物理量冠名的儀表,如電流表、電壓表等。其中一些電量要在后續(xù)課程中介紹。本書(shū)簡(jiǎn)單介紹電工應(yīng)用中最常用的儀表——萬(wàn)用表。萬(wàn)用表是一種便攜式儀表。由于其能夠測(cè)量交流、直流電壓或電流參數(shù):以及電路中的電阻等;被稱為萬(wàn)用表。根據(jù)萬(wàn)用表內(nèi)部結(jié)構(gòu)、工作原理的不同,可以把萬(wàn)用表分為:機(jī)械指針式萬(wàn)用表(簡(jiǎn)稱機(jī)械表) 籠和電子數(shù)顯式萬(wàn)用表 (簡(jiǎn)稱電子表)兩類。本節(jié)重點(diǎn)介紹機(jī)械表。一、萬(wàn)用表的外形及基本組成如圖 110 所示,是機(jī)械指針式萬(wàn)用表的外形。操作萬(wàn)用表的主要部分有三個(gè):擋位撥盤(pán)、表筆、讀數(shù)表頭。萬(wàn)用表除了這幾部分外,最主要的是表內(nèi)電路和表頭機(jī)電基本體模塊部分。萬(wàn)用表的表殼部分承擔(dān)著各部分的保護(hù)與承載的責(zé)任。由于萬(wàn)用表是一種移動(dòng)測(cè)量?jī)x表,容易受到磕碰摔砸的損害,所以應(yīng)注意防護(hù): 1. 擋位撥盤(pán)如圖 1—11 所示,用于選擇測(cè)量哪種物理量,一般萬(wàn)用表都至少設(shè)有如下四個(gè)擋位,每個(gè)擋位又分為幾個(gè)不同量限或不同倍率的擋位:交流電壓擋:測(cè)量交流電壓,如圖 1—11 所示,又分為 10 V,50 V,250 V,500 V,1 000 V 五個(gè)子擋位。直流電壓擋:測(cè)量直流電壓,如圖 1—11 所示,又分為 V, V,10 V,50 V,250 V,500 V 六個(gè)子擋位。直流電流擋:用于測(cè)量直流電流值,如圖 1—11 所示,又分為 1 mA,10 mA,100 mA,1 000 mA 四個(gè)子擋位。電阻擋:用于測(cè)量電器阻值,如圖 1—11 所示,又分為1,10,l00,1 k 四個(gè)子擋位。電壓、電流的每個(gè)擋位的數(shù)值表示的是量限(或量程) ,待測(cè)的物理量值應(yīng)小于該值。在選擇擋位時(shí),要選擇一個(gè)擋位量限大于被測(cè)量值,并且與被測(cè)量值最接近的一個(gè)量限的擋位。比如,要測(cè)一個(gè)直流電壓,估計(jì)其值約為 190 V,則應(yīng)選擇直流 250 V 擋位。此時(shí)擋位值 250 V 大于被測(cè)量 190 V,且 250 V 擋位比 500 V,1 000 V 兩個(gè)擋位更接近被測(cè)量值。這樣選擇既能保證萬(wàn)用表的安全,又能保證測(cè)量精度。機(jī)械表電阻擋的幾個(gè)擋位表示幾個(gè)不同的倍率。由于機(jī)械表的表頭指針在整個(gè)刻度的20%~80%之間,讀數(shù)比較準(zhǔn)確,尤其是電阻擋位對(duì)應(yīng)的表頭刻度的非均勻性,在這個(gè)范圍內(nèi)更利于讀取數(shù)值,所以,利用電阻擋的倍率選擇,可以使表頭指針落在該范圍內(nèi)。電子表電阻擋位的標(biāo)示數(shù)值與電流、電壓的數(shù)值一樣,表示量限,不是倍率。電子表的擋位選擇方法與電流、電壓擋位一樣。2.表頭如圖 1—12 所示為萬(wàn)用表表頭。 機(jī)械表頭有若干條刻度線:刻度線 1 是電阻值讀取線,指針指向最右端,指示值為0;指針指向最左端,指示值為 。注意被測(cè)電阻的實(shí)際阻值是指示值與所選擋位的倍率的?乘積。比如,在 R1 k 擋,當(dāng)從刻度線上讀取 35 時(shí),如圖 1—13 所示,電阻的測(cè)量阻值為 351 k =35 k ;刻度線 2 是均勻刻度線,用于?讀取電壓、電流的指示值。被測(cè)對(duì)象的測(cè)量值也經(jīng)常需要從讀取值換算而得到。比如使用直流電壓 500 V 擋,按 50 刻度線讀數(shù),如果讀取值為 43,如圖 1 一 14 所示,則被測(cè)電壓的測(cè)量值為 43(500+50)=430 V;如果按 250 刻度線讀數(shù),見(jiàn)刻度線,讀數(shù)應(yīng)為 215,則被測(cè)電壓的測(cè)量值為 215(500247。250)=430 V,即從同二類的刻度線讀數(shù),經(jīng)過(guò)換算,得到的測(cè)量值是一樣的。機(jī)械表頭經(jīng)常還有其他一些刻度線,請(qǐng)參照有關(guān)書(shū)籍。 電子表頭的讀數(shù)比較簡(jiǎn)單,可直接讀數(shù),然后冠以所選擋位的單位,即是被測(cè)對(duì)象的測(cè)量值。比如使用電流 20 mA 擋,讀數(shù)值為 ,則測(cè)量值為 mA。 3.表筆 萬(wàn)用表的兩表筆一般使用紅黑兩種顏色,紅表筆一般插在標(biāo)有“十”的插孔內(nèi),黑表筆一般插在標(biāo)有“一”的插孔內(nèi)。測(cè)量電壓時(shí),紅、黑表筆分別接在高、低電位端;測(cè)量電流時(shí),紅、黑表筆分別接在電流的流入端和流出端。否則表針會(huì)反向打針,對(duì)萬(wàn)用表不利。二、萬(wàn)用表的使用步驟 1.確認(rèn)萬(wàn)用表的狀態(tài),保證各部分的功能正常可靠。2. 明確要測(cè)量的物理量。一般包括交流電壓、直流電壓、直流電流和電阻器阻傅。 3.選擇合適的擋位,如前所述。 4.適當(dāng)接人被測(cè)對(duì)象。測(cè)量電壓時(shí),直接將紅、黑表筆并接在被測(cè)元件的高、低電位兩端或電路中的高、低電位點(diǎn)上。測(cè)量電流時(shí),須斷開(kāi)被測(cè)電路,將紅、黑表筆接八電路的電流流出、流入端,使電流經(jīng)紅表筆流入表內(nèi),從黑表筆流出時(shí)測(cè)量電阻器阻值時(shí),電阻器須脫離電路,然后將表筆兩端接在電阻器兩端測(cè)量即可。 5.獲取測(cè)量值。讀取刻度值,并進(jìn)行必要的換算及冠以單位,如前所述。 6.測(cè)量值的分析。對(duì)測(cè)得值要進(jìn)行確認(rèn),是否合理,是否具備科學(xué)性。三、萬(wàn)用表的使用注意事項(xiàng) 1.萬(wàn)用表是便攜式儀表,本身精度不高,可能有 5%以內(nèi)的誤差。 2.測(cè)量電阻時(shí),首先要進(jìn)行電阻值調(diào)零,方法是將表筆短接,使用萬(wàn)用表面板上的調(diào)零鈕進(jìn)行調(diào)整。 3.注意檢查萬(wàn)用表內(nèi)的電池,當(dāng)電量不足時(shí),會(huì)影響電阻的測(cè)量。 4.萬(wàn)用表最容易發(fā)生的損壞是,當(dāng)萬(wàn)用表處在電流擋時(shí),測(cè)量電壓,此時(shí)極易永久性損壞內(nèi)部電路及表頭。避免的辦法是,每次用完萬(wàn)用表,都將擋位置于交流電壓最高擋(一般為 1 000 V)。習(xí) 題1.電流是用來(lái)表示_________的物理量,常用的單位是_________。2.電阻是用來(lái)表示_________的物理量,常用的單位是_________。3.電壓是用來(lái)表示_________的物理量,常用的單位是_________。4.分別用公式來(lái)表示下面各組量之間的關(guān)系:(1) 電量、電流、時(shí)間(2) 電流、電壓、電阻(3) 電功、電功率、時(shí)間 5.電流通過(guò)導(dǎo)體的發(fā)熱現(xiàn)象叫__________,發(fā)熱的多少與_________的平方成正比,與電阻的阻值成_________,與時(shí)間成正比,這個(gè)關(guān)系寫(xiě)成公式是__________。 6.導(dǎo)體中電流的方向規(guī)定是__________的方向。電流方向與電子流方向___________。 7.簡(jiǎn)單描述電路各組成部分的作用。8.畫(huà)圖表示電路的 3 種狀態(tài)。9.鎳鉻電爐絲的電阻率是 m,爐絲截面積 。如果將電爐接在610??2m220 V 的電源上,使?fàn)t絲通過(guò) 3 A 的電流,應(yīng)選用多長(zhǎng)的電爐絲 ?10.有兩只燈泡,一只110 V 110 W,另一只110 V 60 W,試問(wèn)哪只燈泡的電阻大?若將兩只燈泡串聯(lián)接在220 V的線路中,是否可以正常使用,通電后有什么現(xiàn)象。11.有 3 個(gè)電阻 =5 , =3 , =2 ,串聯(lián)后接在 12 V 的電源上,求電路1R23R中的電流,各電阻上的電壓。12.有兩只220 V的燈泡,一只15 W,另一只25 W,并聯(lián)接在220 V電源上。求電路的等效電阻、總電流和各燈泡流過(guò)的電流。 13.有60 W,40 W,20 W三只220 V的燈泡,要接在220 V電源上正常使用,應(yīng)采取哪種連接方式?畫(huà)出電路圖。14.將兩只220 V 60 W的燈泡串聯(lián)接入220 V電路中,每只燈泡實(shí)際消耗的電功率是多少?燈泡的壽命有何變化? 這種情況是否可以應(yīng)用到實(shí)際生活中(舉例說(shuō)明)? 15.簡(jiǎn)單敘述電工技術(shù)中廣泛使用銅材料的原因。16.列舉幾項(xiàng)節(jié)電方法。 17.萬(wàn)用表一般有__________和__________兩種類型,一般萬(wàn)用表可用來(lái)測(cè)量__________、__________和__________三種物理量。18.萬(wàn)用表最容易發(fā)生的永久損壞是當(dāng)萬(wàn)用表處于__________擋位時(shí),被用來(lái)測(cè)量 19.用萬(wàn)用表測(cè)量電阻時(shí),要先對(duì)萬(wàn)用表進(jìn)行__________操作。 20.使用萬(wàn)用表測(cè)量交、直流電壓、電流。 第二章 電磁的基本知識(shí)本章學(xué)習(xí)要點(diǎn): 1.熟悉磁的特性及磁的表示方法,熟悉磁通、磁感應(yīng)強(qiáng)度、磁導(dǎo)率的概念以及鐵磁材料的特點(diǎn)。 2.熟悉電生磁、磁生電及磁對(duì)電流的力的作用的三個(gè)現(xiàn)象,了解三個(gè)現(xiàn)象方向判定關(guān)系,定性掌握磁場(chǎng)對(duì)電流的力的作用規(guī)律。3。熟悉自感、互感現(xiàn)象,了解典型應(yīng)用和避害知識(shí)。人們的生活因?yàn)橛辛穗姸憬荨⒕?、時(shí)尚。人們總愛(ài)假想“如果有一天,這個(gè)世界突然沒(méi)了電……”,可是,如果這個(gè)世界沒(méi)有了磁,會(huì)怎樣呢? 實(shí)際上電與磁有著密不可分的關(guān)系。正因?yàn)橛辛诉@個(gè)關(guān)系,我們才有了電、電燈、電視、電話、計(jì)算機(jī)、電動(dòng)機(jī)……,同時(shí)一也因?yàn)檫@個(gè)關(guān)系,導(dǎo)致了我們的電氣壽命的短暫,突發(fā)故障的不約而至。你想知道這是什么原因嗎? 167。2—1 磁的基本知識(shí)一、磁現(xiàn)象 早在 2 000 多年前,我們的祖先就發(fā)現(xiàn)了磁鐵礦石具有吸引鐵的性質(zhì)。人們把物體能夠吸引鐵、鉆、鎳及其合金的性質(zhì)稱為磁性,把具有磁性的物體叫做磁體。磁體上磁性最強(qiáng)的位置稱為磁極,磁體有兩個(gè)磁極:即南極和北極,通常用字母 S 表示南極(常涂紅色),用字母 N 表示北極(常涂綠色或白色)。條形、蹄形、針形磁鐵的磁極位于它們的兩端。值得注意的是任何一個(gè)磁體的磁極總是成對(duì)出現(xiàn)的。若把一個(gè)條形磁鐵分割成若干段,則每段都會(huì)同時(shí)出現(xiàn)南極、北極。這叫做磁極的不可分割性。磁極與磁極之間存在的相互作用力稱為磁力:?其作用規(guī)律是同性磁極相斥,異性磁極相吸。一根沒(méi)有磁性的鐵棒,在其他磁鐵的作用下獲得磁性的過(guò)程叫磁化。如果把磁鐵拿走,鐵棒仍有的磁性則稱為剩磁。二、磁場(chǎng)、磁感應(yīng)線 磁體周?chē)嬖诖帕ψ饔玫目臻g稱為磁場(chǎng)。我們經(jīng)常看見(jiàn)兩個(gè)互不接觸的磁體之間具有相互作用力,它們是通過(guò)磁場(chǎng)這一特殊物質(zhì)進(jìn)行傳遞的。磁場(chǎng)之所以是一種特殊物質(zhì),是因?yàn)樗皇怯煞肿雍驮拥攘W咏M成的。雖然磁場(chǎng)是一種看不見(jiàn)、摸不著的特殊物質(zhì),但通過(guò)實(shí)驗(yàn)可以證明它的存在。例如,在一塊玻璃板上均勻地撒些鐵粉,在玻璃板下面放置一個(gè)條形磁鐵。鐵粉在磁場(chǎng)的作用下排列成規(guī)則線條,如圖 2—1 所示。這些線條都是從磁鐵的。N 極到 S 極的光滑曲線,如圖 2 一 1b 所示。我們把這些曲線稱為磁感應(yīng)線,用它能形象描述磁場(chǎng)的性質(zhì)。 實(shí)驗(yàn)證明磁感應(yīng)線具有下列特點(diǎn):1.磁感應(yīng)線是閉合曲線 在磁體外部,磁感應(yīng)線從 N 極出發(fā),然后回到 S 極,在磁體內(nèi)部,是從 S 極到 N 極,這叫做磁感應(yīng)線的不可中斷性,如圖 2—2 所示。 2. 磁感應(yīng)線互不相交這是因?yàn)榇艌?chǎng)中任何一點(diǎn)磁場(chǎng)方向只有一個(gè)。3.磁感應(yīng)線的疏密程度與磁場(chǎng)強(qiáng)弱有關(guān)。磁感應(yīng)線稠密表示磁場(chǎng)強(qiáng),磁感應(yīng)線稀疏表示磁場(chǎng)弱。三、磁通、磁感應(yīng)強(qiáng)度 為了描述磁場(chǎng)在上定面積上的分布情況而引入了磁通這一物理量。在磁場(chǎng)中,把通過(guò)與磁場(chǎng)方向垂直的某一面積的磁感應(yīng)線的總數(shù)目,叫做通過(guò)該面積的磁通,用字母表示。磁通的單位是韋伯“簡(jiǎn)稱韋,用 Wb 表示。?磁感應(yīng)強(qiáng)度是用來(lái)表示磁場(chǎng)中各點(diǎn)磁場(chǎng)強(qiáng)弱和方向的物理量,用字母 B 表示。 垂直通過(guò)單位面積的磁感應(yīng)線的數(shù)目叫做該點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度。它既有大小,又有方向。在磁場(chǎng)中某點(diǎn)磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向,就是位于該點(diǎn)磁針北極所指的方向,它的大小在均勻磁場(chǎng)中可表示為: BS??式中 —一磁感應(yīng)強(qiáng)度 (T); B——磁通(Wb);?——垂直于磁感應(yīng)線方向通過(guò)磁感應(yīng)線的面積( )。S 2m公式(2—1) 說(shuō)明磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小等于單位面積的磁通。如果通過(guò)單位面積的磁通越多,則磁感應(yīng)線越密,磁場(chǎng)也越強(qiáng),反之磁場(chǎng)越弱。磁感應(yīng)強(qiáng)度的單位是韋/米 ,稱為特斯拉,簡(jiǎn)稱特,用字母 T 表示。2四、磁導(dǎo)率實(shí)驗(yàn)證明,鐵、鉆、鎳及其合金對(duì)磁場(chǎng)影響強(qiáng)烈,具有明顯的導(dǎo)磁作用。但是自然界絕大多數(shù)物質(zhì)對(duì)磁場(chǎng)影響甚微,導(dǎo)磁作用很差。為了衡量各種物質(zhì)導(dǎo)磁的性能,引入磁導(dǎo)率這一物理量,用字母 表示。磁導(dǎo)率的單位為亨利/米(H/m)。不同物質(zhì)有不同的磁導(dǎo)率。?在其他條件相同的情況下,某些物質(zhì)的磁導(dǎo)率比真空中的強(qiáng),另一些物質(zhì)的磁導(dǎo)率比真空中的弱。 經(jīng)實(shí)驗(yàn)測(cè)得真空的磁導(dǎo)率為 ,且是常數(shù)。7041H/m????為了便于比較各種物質(zhì)的導(dǎo)磁性能,把各種性質(zhì)的磁導(dǎo)率與真空中的磁導(dǎo)率進(jìn)行比較,引人相對(duì)磁導(dǎo)率這一物理量。任何一種物質(zhì)的磁導(dǎo)率與真空的磁導(dǎo)率的比值叫做相對(duì)磁導(dǎo)率,用以表示。即: 0r??相對(duì)磁導(dǎo)率沒(méi)有單位,只是說(shuō)明在其他條件相同的情況下,物質(zhì)的磁導(dǎo)率是真空磁導(dǎo)率的多少倍。 根據(jù)各種物質(zhì)的磁導(dǎo)率的大小,可將物質(zhì)分成三類。1 的物質(zhì)叫做反磁物質(zhì),如銅、銀等; r?1 的物質(zhì)叫做順磁物質(zhì),如空氣、鋁等;1 的物質(zhì)叫做鐵磁物質(zhì),如鐵、鈷、鎳及其合金等。r由于鐵磁物質(zhì)的相對(duì)磁導(dǎo)率很高,所以鐵磁物質(zhì)被廣泛地應(yīng)用于電工技術(shù)方面(如制作變壓器、電磁鐵。電動(dòng)機(jī)的鐵心等)。表 2—1 中列出了幾種鐵磁物質(zhì)的相對(duì)磁導(dǎo)率,供參考。表 2—1 幾種鐵磁物質(zhì)的相對(duì)磁導(dǎo)率鐵磁物質(zhì)名稱 相對(duì)磁導(dǎo)率 r?鈷 174鎳 1 120退火的鐵 7 000軟鋼 2 180硅鋼片 7 500鎳鐵合金 60 000坡莫合金 115 000167。2—2 電流的磁場(chǎng)一、通電直導(dǎo)線的磁場(chǎng)磁鐵周?chē)写艌?chǎng),通電直導(dǎo)線的周?chē)灿写艌?chǎng)。例如,一根直導(dǎo)線垂直穿過(guò)水平放置的紙板,在紙板上均勻地撒些鐵粉。當(dāng)直導(dǎo)線通電時(shí),鐵粉以導(dǎo)線為中心形成許多同心圓,如圖 2—3 所示:鐵粉的分布情況表示磁感應(yīng)線分布情況。若直導(dǎo)線中電流消失,則紙板上的鐵粉又呈均勻分布。從而證明了“動(dòng)電生磁”,即磁場(chǎng)是伴隨電流而存在的,而電流永遠(yuǎn)被磁場(chǎng)所包圍。經(jīng)實(shí)驗(yàn)證明,磁場(chǎng)方向與電流方向有關(guān)。若直導(dǎo)線垂直紙面,電流向著讀者而來(lái),
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