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| 編輯推薦： |
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君兰工作室编著的《掌握电工基础的15堂课》重点编写电工技术基础知识和基本操作，从而能使从事电工、电子工作人员较快地理解掌握电工基础知识，并能实用操作。希望读者通过阅读本书能对电工技术更有兴趣，活学活用其中的知识，增强自己的实际工作技能。本书高度图解，图文并茂，直观易懂，电工、电子基础知识由浅人深，有很好的学习实用价值。
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| 內容簡介： |
《掌握电工基础的15堂课》共分15堂课，内容包括电工基础知识，电与磁，直流电路，交流电路，三相交流电路，变压器，半导体，晶体三极管放大电路，构成电路的实际R，L，C和变压器，电工工具，电工仪表，三相感应电动机，变频器，可编程序控制器和软启动器，电工常用电气图形符号。
《掌握电工基础的15堂课》内容丰富，形式新颖，配有大量的插图帮助讲解，实用性强，易学易用，具有较高的参考阅读价值。
《掌握电工基础的15堂课》适合广大初级电工人员、在职电工人员、电工爱好者、电子爱好者阅读，也可供工科院校相关专业师生阅读，还可供岗前培训人员参考阅读。
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| 目錄：
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第1堂课 电工基础知识
1.1 关于电的计算
1.2 电场内的位能
第2堂课 电与磁
2.1 磁铁与磁场
2.2 磁路
2.3 楞次定律
2.4 左手定则和右手定则
2.5 互感
第3堂课 直流电路
3.1 电阻的连接方法
3.2 电阻的串联
3.3 电阻的并联
3.4 串并联混接电路
3.5 扩大电流表和电压表的量程
3.6 电阻
3.7 电阻器
3.8 电阻的测量
第4堂课 交流电路
4.1 直流与交流的比较
4.2 正弦交流的产生
4.3 正弦交流电的表示方法
4.4 相位
4.5 阻碍交流电流的因素
4.6 频率与电抗的关系
4.7 交流功率与功率因数
第5堂课 三相交流电路
5.1 三相交流电路概述
5.2 三相电路的连接
5.3 对称三相电路的计算
5.4 三相电路的功率
5.5 不对称三相电路的计算
第6堂课 变压器
6.1 变压器的原理
6.2 变压器的结构
6.3 变压器的电压和电流
6.4 三相变压器
6.5 自耦变压器和单相感应调压器
6.6 测量用互感器
第7堂课 半导体
7.1 二极管
7.2 特殊二极管
7.3 晶体三极管
7.4 晶体三极管的使用方法
第8堂课 晶体三极管放大电路
8.1 简单放大电路的工作原理
8.2 偏置电路
8.3 确定偏置电路的电阻值
8.4 根据特性曲线求解偏置和放大倍数
第9堂课 电阻器、电容器、线圈和变压器
9.1 电阻器
9.2 电容器
9.3 线圈
9.4 可调电压的电源变压器
9.5 耦合电路的变压器
第10堂课 电工工具
10.1 普通工具
10.2 工具的分组及使用
10.3 扣件器件
第11堂课 电工仪表
11.1 模拟式万用表
11.2 数字式仪表
11.3 数字式万用表的使用方法
第12堂课 三相感应电动机
12.1 三相感应电动机的原理
12.2 三相感应电动机的结构
12.3 三相感应电动机的性质
12.4 等效电路和圆图
12.5 三相感应电动机的特性
12.6 启动和运行
12.7 特殊笼型三相感应电动机
第13堂课 变频器
13.1 变频器的安装和使用
13.2 变频器的电气控制线路
13.3 变频器的实际应用线路
第14堂课 可编程序控制器和软启动器
14.1 可编程序控制器的电气控制线路
14.2 软启动器的电气控制线路
第15堂课 电工厂用电器图形符号
15.1 电阻器及其图形符号
15.2 电容器及其图形符号
15.3 配线切断器及其图形符号
15.4 熔断器及其图形符号
15.5 热敏继电器及其图形符号
15.6 电池、直流电源及其图形符号
15.7 计量仪器及其图形符号
15.8 电动机、发电机及其图形符号
15.9 变压器及其图形符号
15.10 指示灯及其图形符号
15.11 电铃、蜂鸣器及其图形符号
15.12 开闭触点图形符号
15.13 触点功能符号和操作机构符号
15.14 主要电气设备图形符号
15.15 控制设备器件图形符号
15.16 识读电气图
15.17 电路图的组成及绘制原理
15.18 控制电路实际布线图和顺序图示例
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| 內容試閱：
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1.1 关于电的计算
1.1 关于电的计算
库仑定律
带有电荷的物体，称为带电体。带电体之间具有相互作用力，作用力的方向沿着两电荷
的连线，同号电荷相斥，异号电荷相吸。库仑精密地测定了电荷间作用力的大小，发现了两个
带电体之间相互作用力的大小，正比于每个带电体的电量，与它们之间距离的平方成反比，作
用力的方向沿着两电荷的连线。这就是库仑定律，用公式表示如下：
F∝Q1
r2
Q2
式中，Q1，Q2是以库仑（C）为单位的电量；r是以米（m）为单位的两带电体之间的距离；F是以
牛顿（N）为单位的力，如图1.1所示。设介质的介电常数是ε，相对介电常数是εs，真空介电
常数是ε0，因ε＝ε0εs，则库仑定律可表示为
F＝
1
ε
?Q1
r2
Q2＝
4π
1
ε0εs
Q1
r2
Q2（N）（1.1）
力F也叫做库仑力。
图1.1 电荷间作用力的关系
介电常数
真空介电常数ε0被定义为如下数值：
107
ε0＝
10πc2＝8.855×10-12（F／m）
式中，c是光速，c＝2.998×108≈3×108m／s。
第1堂课 电工基础知识
介于电荷之间的绝缘体，就传导静电作用的意义而言称之为电介质。在研究静电作用
时，使用的介质必须是绝缘体，这是因为如果使用导体，正、负电荷会被立即中和。相对介电
常数εs是由绝缘体决定的常数。因为空气的εs是1，所以将空气中的情况与真空中的情况
作同样处理也无妨。绝缘油的εs是2.3，而水的εs约为80。
将ε0代入F的公式，在真空中（或空气中）F为
1Q1Q214πc2Q1Q2c2Q1Q2
F＝
4πε0
?r2＝
4π
?
107?r2＝
107×r2
≈（3×108）2×10-7×Q1
r2
Q2＝9×109×Q1
r2
Q2（N）（1.2）
在真空（或空气）以外的介质中，库仑力为
F＝
4π
1
ε0εs
?Q1
r2
Q2＝9×109×Q1
r2
Q2?
ε
1
s
＝9×109×Q
ε
1
sr
Q2
2（N）（1.3）
在真空中，两等量电荷相距1m时，若两电荷间的作用力F＝c2／107N，我们说这时的电
荷电量为1C（F＝c2／107?Q1Q2／r2）。
电场强度
在电场中置入单位正电荷，其受力的大小和方向随位置而异。这个力是表示电场中该点
状态的物理量，称它为该点的电场强度。在电场强度为E处，放置点电荷Q（C），则点电荷受
力为
F＝QE（N）（1.4）
E＝Q
F（V／m）（1.5）
电场强度是个矢量，其方向规定为当正电荷置于电场中时，其受力方向为电场强度的正
方向。
点电荷电场强度
求距电量为Q（C）的点电荷r（m）远处P点的电场强度E。根据电场强度的定义，假想在
P点放置单位正电荷，只要求出该电荷受力即可，如图1.2所示。
E＝
4π
Q
εr2（V／m）（1.6）
1.1 关于电的计算5
电场强度的单位，直接想到的是N／C，之所以使用V／m
表示，是因与后面要学习的电位有关。对存在两个以上电荷
的情况，要分别求出每个电荷的电场强度，再将它们矢量合
成，求出总的电场强度。电场强度不是标量，所以必须注意
要按矢量计算。 图1．2 P点的电场强度
电力线和电通量密度
在电场内放置单位正电荷，这个电荷受力而移动，假想电荷移动时画了条线，称为电力
线，如图1.3所示。这样一来，电力线上各点的切线方向表示该点电场强度的方向，因此，电
力线成为了解电场状况的便利工具。
在与电场方向垂直的单位面积1m2内，电场强度等于通过该面积的电力线根数。在
1V／m的电场强度处，与电力线垂直的单位面积1m2内有1根电力线通过，如图1.3所示。
按照这个定义，带有Q（C）电荷的带电体将发出多少根电力线呢？距离带有Q（C）电荷的带
电体r远处的电场强度为
E＝9×109
εs
Q
r2＝
4πε0
Q
εsr2（V／m）（1.7）
在以r（m）为半径的球面上，无论怎样取单位面积，都可认为通过该面积的电力线数是E
根。
E乘以球面积4πr2，给出从Q（C）电荷发出的电力线总数如下：
E×4πr2＝
ε0
Q
εs
（根）（1.8）
在真空中或在空气中，电力线的总数如下：
1Q＝
1Q＝1.13×1011Q（根）（1.9）
ε08.85×10-12
由此可见，单位正电荷发出1.13×1011根电力线，在相对介电常数为εs的介质中时，发
出的电力线是真空的1／εs倍。这个电力线的数目非常大，并且因介质的不同电力线的根数
也会发生变化。因此，我们重新设想，1C电荷发出1根电通量，称其为1C的电通量，则可避
免空间介电常数的影响。这样一来，变成电荷Q（C）发出电通量数Q（C），这就是对电通量的
定义。如果电荷Q（C）是负的，可认为电通量是进入电荷Q的。
式（1.7）变形如下：
4π
Q
r2＝ε0εsE＝εE（1.10）
第1堂课 电工基础知识
在此，4πr2是以电荷Q为中心、r为半径的球面面积。
因此，Q既是电荷Q（C），同时又是发出的Q（C）的电通量，如图1.4所示。因此，式
（1.10）左边意味着通过r为半径的球面的电通量的面密度，用电通量密度D（C／m2）来表示，
式（1.10）可以写成如下形式：
D＝εE（C／m2）（1.11）
电通量密度D与电场强度E的比例系数是介电常数ε。
图1．3 电力线与电场强度的关系图1.4 从+Q（C）电荷发出Q（C）的电通量
在相对介电常数是2.3的绝缘油中，有一个10μC的点电荷。求距点电荷10cm
处的电通量密度D和电场强度E。
解：以点电荷为中心、10cm为半径的球面面积为
S＝4π（0.1）2≈0.125（m2）
另外，从10μC的点电荷发出10×10-6根电通量，所以，电通量密度D为
10×10-6
（C／m2）
D＝
0.125
＝8.0×10-5
由D＝εE＝ε0εsE，得电场强度为
D8.0×10-5
E＝
ε0εs
＝
8.85×10-12×2.3
＝3.93×106（V／m）
根据定义亦可求解电场强度为
Q9×109×10×10-6
E＝9×109×
εsr2＝
2.3×0.12＝3.91×106（V／m）
1.1 关于电的计算
带电导体球的电场强度
球形导体带电，无论带的是正电还是负电，都是同种电荷，按照库仑定律会产生斥力。所
以电荷不能集中在球心，而是均匀地分布在导体表面。应该怎样求这样的球形导体表面的电
场强度呢？可把所有电荷集中于导体球中心即可。这是因为，只要假设给球形导体带电Q
（C），就有Q（C）电荷发出电通量Q（C），即使电荷分散于球体表面，球体表面上的电通量密度
也不变。换言之，给球形导体带上电，只要球形导体表面的电荷不逃走，电通量的总量就不
变。因此，求球形导体表面的电场强度E时，可通过所带电荷求出电通量密度D，再根据
D＝εE求解E即可。这种求法，不只限于球形导体，导体的形状是圆柱形或圆筒形的情况均
适用，但电荷必须分布在导体表面。球形导体若带电，球形导体内部的电场强度为零。其理
由如上所述，电荷只存在于导体表面，而
内部没有电荷。因此，电通量由表面指向
外部，而内部没有，这是因为电通量被表
面切断的缘故，如图1.5所示。由式E＝
Q／（4πε0εss2）可知，球形导体的半径r越
小，表面的电场强度越强。这种情况使绝
缘体受到电的压力增加。由于这个原因，
在设计使用高压的机器时，要考虑到导体
不要有突起或曲率半径太小的部分，还应 图1.5 球形导体带上电荷，切断了球内部的电通量
考虑到不要使电场强度过大。
高斯定理
为了帮助读者理解看不见的电场空间的存在，我们采用了电力线（假想线）来处理，即表
示某点电场强度时，用通过单位垂直截面的电力线根数来表示该点的电场强度。于是，穿过
以+Q（C）为中心、r（m）为半径的全部球面的电力线根数N为
N＝4πr2E＝4πr2×
4π
Qr2ε
＝Q
ε
（根）
也就是说，置于介电常数为ε的电介质中的+Q（C）电荷，发出电力线Q／ε根。
在电场空间电力线的分布如图1.6所示，有各种各样的情形。电荷单独存在时，电力线
呈辐射状如图1．6（a）所示；附近有电荷存在时，受其影响，电力线产生了疏密分布，如图1.6
（b）和图1.6（c）所示。
第1堂课 电工基础知识
图1.6 电场空间电力线的分布
当多个点电荷存在于介电常数为ε的介质中时，考察电场中任意闭合曲面S。当这个闭
合曲面包围q1q2q3，.qn的n个点电荷时，从闭合曲面S垂直发出电力线的总数N等于该闭合曲面S内，所含，电荷总，和的1／ε。这就是高斯定理，如图1.7所示，是求解电场强度非
常重要的定理，具体表示如下式：
N＝
1
ε
（q1+q2+q3+.+qn）＝1
εΣn
i＝1
qi（1.12）
若具体地讨论高斯定理可知，如图1.8所示，无论考察什么形状的闭合曲面，从其表面发
出的电力线总和都如式（1.12）所示。
如图1.8（b）和图1.8（c）所示，闭合曲面S有内部和外部之分，当电力线穿出或穿入闭合
曲面时怎样考虑才合适呢？在这种情况下，给从闭合曲面穿出的电力线加上正号，穿入的电
力线加负号，然后将它们求和。例如，图1.8（b）的情况，电力线穿出、穿入、穿出，因此有+1
-1+1＝+1，与穿出1根电力线的情况相同。另外，图1.8（c）是穿入、穿出的情况，所以，
1+1＝0，可以认为从闭合曲面没有任何电力线穿出。计算电场强度，在点电荷的情况下用库
仑定律，在面电荷的情况下用高斯定理。
图1．7 高斯定理图1.8 无论对什么样的闭合曲面，高斯定理都成立
1.1 关于电的计算9
如图1.9所示，给半径为r1（m）的球形导体内部充满密度均匀的电荷+Q（C），求
球形导体内部及外部的电场强度，设球内外介质的介电常数为ε。
解：①球外电场。为了使用高斯定理，如图1.10所示，设闭合曲面S是在球外以
导体中心为圆心、r2（m）为半径的球面。设这个球面上的电场强度为E1（V／m），则穿
过这个球面的电力线总数N为
N＝4πr22
E1
另外，在这个半径内只有电荷+Q（C），由高斯定理得
4πr22
E1＝Q
ε
E1＝
4π
Qr22
ε
（V／m）
②球内电场。这种情况电荷充满球体内部，因此在球内取闭合曲面S′，设在球内
半径为r0（m）的球面上电场强度为E2。因电场强度是均匀分布的，所以由该面内向
外穿过的电力线总数是4πr20
E2。另外，球内单位体积内的电荷（电荷密度）ρ为
Q
ρ＝
（4／3）πr3
1
则半径为r0的球面内电量Q0为
Q0＝43
πr30
ρ
0
＝
4π
Qr31
／3
?4
3
πr30
＝rr
31
3
Q
图1.9图1.10
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