简单的电工基础

一、导体、绝缘体和半导体：
大家知道，金属、石墨和电解液具有良好的导电性能，这些有良好导电性能的材料
称为导体。
如电线是用铜或铝制成的，因为它们有很强的导电性和良好的延展性。金属的导电
性能由强到弱的顺序为：银、铜、金、铝、锌、铂、锡、铁、铅、汞。居第一位的银，但因
其产量少、价格贵，只在某些电气元件中少量用到。
石墨有良好的导电性，硬度低，在空气中不燃烧，是制造电极和碳刷的好材料。
金属和石墨所以具有良好的导电性，是因为它们中存在大量自由电子，。酸、碱和
盐类的熔化液也能导电。这些溶解于水或在熔化状态下能导电的物质叫电解质。电解质和水
分子相互作用，能在溶液中分离为正离子和负离子，这些正、负离子能自由活动，形成导电
溶液。如包在电线外面的橡胶、塑料都是不导电的物质，成为绝缘体。常用的绝缘体材料还
有陶瓷、云母、胶木、硅胶、绝缘纸和绝缘油等，空气也是良好的绝缘物质。
绝缘物质的原子结构和金属不同，其原子中最外层的电子受原子核的束缚作用很强
不容易离开原子而自由活动，因而绝缘体的导电作用很差。
导体和绝缘体的区别决定于物体内部是否存在大量自由电子，导体和绝缘体的界限
也不是绝对的，在一定条件下可以相互转化。例如玻璃在常温下是绝缘体，高温时就转变为
导体。
此外，还有一些物质，如硅、锗、硒等，其原子的最外层电子既不象金属那样容易
挣脱原子核的束缚而成为自由电子，也不象绝缘体那样受到原子核的紧紧束缚，这就决定了
这类物质的导电性能介于导体和绝缘体之间，并且随着外界条件及掺入微量杂质而显著改变
这类物质称为半导体。
二、电路的基本概念：
1、电路是电流通过的路径，它的三个基本组成部分是：电源、负载、连接导线等
组成。
2、理想的电路元件R、L、C用来反映电阻效应、磁场效应、电场效应。实际电路元
件可以用理想电路元件来模拟。
3、由理想电路元件构成的电路称实际电路的模型。用图形表示时，称为电路图。
4、电荷的定向运动形成电流，习惯以正电荷流动的方向作为电流的方向。
5、参考方向是代数量的基准方向，参考方向与实际方向一致时，代数量的数值为
正，反之为负。参考方向可以任意选取。
6、电流的单位为安培（A），1A等于1s内通过1C的电荷。
7、电压反映单位正电荷移过两点时放出的能量，1V等于1C的正电荷移过两点时放
出1J的能量。
8、两点间的电压等于两点的电位差，某点的电位等于该点对参考点的电压。
9、电动势E表明电源力将单位正电荷从正极经电源内部推到负极所作的功。
10、电源内部没有内阻损耗时，其端电压等于电动势。
11、电功率P=UI，1W=1VA。
12、电荷的定向移动形成电流。也就是在单位时间内，通过某一截面导体的
电荷量。
13、电流的方向规定为正电荷运动的方向，这个方向也称为电流的实际方向。
三、电阻：
导体有良好的导电性能、但不同导体的导电性能是有差异的。物体的导电性
能决定于它能产生多少自由电子或离子，还决定于电荷在物体中作定向运动时与原子、
离子相碰撞而引起的阻碍程度。
衡量物体导电性能的物理量称为电阻，实验证明，用一定材料制成的粗细均
匀的导体，在一定的温度下，其电阻与长度成正比，与截面积成反比。这就是导体的
电阻定律。
串联各电阻的电压与电阻成正比。也就是说，大电阻分到高电压，小电阻分
到小电压。
两个电阻并联时，总电流为两分支电流之和。
两个电阻并联时，电流的分配与电阻成反比。
四、电容：1、电容器由两块金属极板，中间隔以绝缘材料构成。如果忽略漏电流和电介
质损耗时，可以用电容元件作为电容器的模型。
2、电容器的电容等于电容器的带电荷量。
3、平板电容器的电容与极板面积成正比，与极间距离成反比。
4、电介质在电场中，在两个端面上会出现正负束缚电荷，称为介质极化。
5、介质极化使得电容在电压一定时，极板面积上聚集的电荷更多，从而使电
容增加。
6、电容器的充电和放电形成电容电流，电容电流与电容和端电压的变化率成
正比。
7、电容并联的等效电容（总电容）为各电容之和。
8、电容串联的等效电容（总电容）的倒数为各电容倒数之和。
9、电容器串联时，各电容电压与电容成反比。
10、电容器储藏的电场能量与端电压的平方成正比。
11、电容器主要的性能指标是标称电容量和额定电压。
五、磁场：
1、电流的周围存在磁场。磁场有两个基本特性：一是磁场对电流具有电磁力，而
是磁场具有能量。
2、磁场中小磁针N极的指向为磁场的方向。电流和磁场方向的关系由右手螺旋法则
决定。
3、磁的感应强度，是描写某点磁场的强弱和方向的物理量，它的大小是磁场中某
点单位长度，通过单位电流的直到体与磁场方向垂直时，导体所受的电磁力。它的方向是该
点磁场的方向。
4、用磁感应线描绘磁感应强度在磁场中的分布情况，磁感应线上每点的切线方向
就是该点磁场方向，线的疏密程度反映磁场的强弱。
5、磁感应强度又称为磁通密度。
6、磁通连续性原理：穿进任一封闭面的磁通恒等于穿出它的磁通。
7、对载流长直导线，用右手握住导线，使大拇指伸直并指向电流方向，这时，其
它弯曲的四指的方向，就是磁场的方向。
8、用右手握住螺线管，使四指弯曲的方向指向管中电流的方向，而伸直的大拇指
的指向就是磁场方向。
六、电磁感应：
1、线圈中的磁通变化时，线圈中就会产生感应电动势，这种现象称为电磁感应现
象。
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的磁链随时间的变化
率成正比。
3、感应电流所产生的磁场，总是阻碍原来磁场的变化。
4、直导体沿垂直磁场方向运动时，就会产生感应电动势，其感应电动势的方向由
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