跟我学设备维修电工-1、线性电路基础（之一）

本系列教程，将带一个电工小白，全维度熟悉维修电工的基础知识，包括基础理论、电路分析、电子技术、电工维修工艺、PLC、变频器、计算机与网络、测量、CNC设备，设备管理等基础知识。

事发一下相关基础理论知识，基础理论扎实，才能做到百通。

1.1基础概念

要做一个理性的维修电工，以下概念必须铭刻在骨子里，并且做到真懂。

一、欧姆定律

回忆初中课程，在同一电路中，导体中的电流跟导体两端的电压成正比，跟导体的电阻阻值成反比，这就是欧姆定律。

I=U/R，单位：安/伏/欧姆(A/V/Ω)

欧姆定律是电工理性分析的基础，应用极为广泛。

二、电压平衡方程式

图1-1：直流电阻电路

上图是一个典型的直流电阻电路。虚线内为电源，R为负载，R0为电源内阻。于是有如下电压平衡方程式：

E-IR-IR0=0

即在电路一个回路中，所有负载上的压降与电动势的代数和等于零，即电压升等于电压降。

三、功率与不适计算

电路中，电阻消耗的功率为：

P=UI=I^2R=U^2/R

单位：P/瓦、U/伏、I/安、R/欧

电阻所发出的热量为：

Q=UIt=I^2Rt= (U^2/R)t

单位：Q/焦耳、U/伏、I/安、R/欧、t/秒

例：试计算1度电够40W灯管使用多少个小时？

解：

1度电=1千瓦.小时=1000瓦.小时

40W灯管可以使用小时数：

T=1000/40=25（小时）

**拓展思考：40W灯泡的电阻等于多少？这么简单吗？

计算：R=U^2/P=220^2/40=1210（欧姆）

实测时，发现钨丝电阻为零，这是怎么回事？

灯丝冷却状态的电阻叫冷态电阻，不适状态的电阻叫热态电阻。钨丝在冷态时的电阻是0，1210欧姆是钨丝发光（不适）时的电阻。

所以，白炽灯在冷态时启动电流很大，频繁开关会烧断灯丝。

1.2直流电路分析基础

一、电阻的串并联

（一）电阻串联电路

元件之间首尾相连时叫做串联。

两个电阻串联时，其总电阻：

R=R1+R2

（二）电阻并联电路

元件之间首首相连，尾尾相连时叫并联。

两个电阻并联时，其总电阻：

R=R1R2/（R1+R2）

（三）混联电路

电路串联、并联混合使用，或结构更复杂时，叫做混联。

混联电路的计算有两种方法：

1）化简成等效的串联、并联电路，用前述方法计算。

2）应用方程式求解。

下面就是一个简单的由串、并联混合而成的电路，计算起来相对简单。

例：

如下电路中，其中R1=R2=1.1KΩ，R3=2.2 KΩ，R4=1.1 KΩ。

试计算（电压单位用V、电流单位用mA）：

（1）电路的总电阻；

（2）电阻R1的端电压；

（3）通过R3的电流；

（4）通过R4的电流。

图1-2：混联电阻电路

答：

并联电路的电阻：R并=[（R1+R2）R3]/（R1+R2+R3）

=[（1.1+1.1）2.2]/（1.1+1.1+2.2）=1.1(KΩ)

总电阻：R=R4+R并=1.1+1.1=2.2(KΩ)

R1的端电压：U1=[R1/（R1+R2）]* [R并/（R并+R4）]*U

=[1.1/（1.1+1.1）]* [1.1/（1.1+1.1）]*10=2.5(V)

R4的电流：I=U/R=10/2.2=4.55(A)

R3的电流：I3=[（R1+R2）/（R1+R2+R3）]*I

=[(1.1+1.1)/(1.1+1.1+2.2)]*4.55=2.27(A)

二、复杂的混联电路

复杂的混联电路往往无法简单归纳为串联、并联来解决问题，为此需要更复杂的分析方法。

（一）节点、回路、支路

节点：电路中导线与导线的连接点叫节点。中间没有元件分隔的导线连接看做一个节点。

回路：电路中至少有2个及以上数量元件构成的闭合通路叫回路。

支路：相邻两个节点间的任意一条电流通路叫做支路。

图1-3：节点与回路

上图中：

节点有：B、H两个，A、B、C属于同一节点即B，F、H、D属于同一节点即H。

回路有：ABHF、BCDH、ABCDHF三个。ABHF、BCDH又叫网孔。

支路有：AF、BH、CD三个。

（二）基尔霍夫定律

1、基尔霍夫电流定律

也称为节点电流定律，它确定了节点电流之间的联系。即在任意时刻流入节点的电流等于流出节点的电流，即流过节点电流的代数和等于零。

I3=I1+I2

利用这个定律，我们可以找到复杂电路的各个节点，然后把支路电流设为未知数，从而列出“节点电流方程”。

2、基尔霍夫电压定律

基尔霍夫电压定律是说明回路中各电压之间相互联系的定律，即：在任意时刻，沿回路绕行一周，回路中所有的电动势的代数和等于回路中所有电阻电压降的代数和，即电压升降代数和为零。

如对左边网孔：

E1=I1R01+I3R

利用这个定律，我们可以找到复杂电路的各个回路，然后把回路电流设为未知数，从而列出“回路电压方程”。

三、复杂电路的分析方法

（一）支路电流法

支路电流法是以电路中的支路电流为未知量进行求解的一种方法，下面仍以以图1-3的电路为例来说明支路电流法的解题过程。

图1-4：支路电流法计算图

如图1-4。求解之前先要设定电流的正方向（参考方向）和回路的绕行方向。设定的电流正方向不一定就是电流的实际方向，当计算出的电流值为正，说明电流的实际方向与设定的方向相同；当计算出的电流值为负，则说明电流的实际方向与设定的方向相反。沿回路的绕行方向可顺时针也可逆时针，在图1-4中标出了电流、电动势及绕行方向的参考方向。

1、根据基尔霍夫电流定律列节点电流方程

可以证明，在一个复杂电路中，如果有n个节点，则可列出n-1个独立的方程。本电路有两个节点（节点A和节点B），因此只能列出一个独立的方程。

I3 = I1 + I2

2、根据基尔霍夫电压定律列回路电压方程

在复杂电路中，并不是列出的所有回路电压方程都是独立的。理论分析可以证明，以电路中的自然网孔列出的回路电压方程都是独立的。本电路有两个自然网孔，可以列出两个独立的方程。

E1=I1R1+I3R3

E2=I2R2+I3R3

将以上三个独立的方程联立代入数值求解，即

I3 = I1 + I2

13.5=0.2I1 + 3I3

11.83=0.05I2+3I3

解得：I1=7.5A ，I2=-3.5A ，I3=4A

（二）回路电流法

回路电流法以回路电流作为变量去列回路电压方程。如上例中，可以列出两个回路电压方程。

回路电流法中，要计算两个回路共用支路的支路电流，需要用两个回路电流来做加减法。如上面方程中的I3要写成I1+I2。

方程组为：

13.5=0.2I1 + 3（I1+I2）

11.83=0.05I2+3（I1+I2）

同样可以解出I1、I2，并利用I1、I2计算I3。

此外，常见的分析方法中，还有节点电压法，本次复习略。