电学计量基础知识
目 录
第一章 电工学基础知识 第一节 电测基本概念
（一）电
（二）电的类型
（三）电压等级
（四）电荷、电压与电流 （五）导体和绝缘体
第二节、直流电路
（一）电路的作用与组成部分 （二）欧姆定律
(三) 电路的串联、并联和混联 （四）电功与电功率 （五）电容器及其特性 第三节 交流电路
（一）交流电的基本知识 （二）单相交流电路 （三）交流电路功率
（四）三相交流电路
第二章 电学计量单位和电学量具
（一）概述
（二）电学主要标准量具
第三章 电学测量基础
（一）电测量指示仪表的基本知识 （二）指针式仪表的结构及工作原理 （三）电流、电压、功率及电能的测量
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第一章 电工基础知识
第一节 电的基本概念
（一）、电
电是物质运动的一种形式。它是物质内所含的电子等载流子运动时的一种能量表现形式。从实质上讲，电是一种能量，也常称作电能。
电在人们的生产和生活中获得了极其广泛的应用，如通电后可以使灯光和电炉发热（称电的热效应）；可以使电动机转动（称电的动力效应）；可以进行电解（称电的化学效应）；电磁铁会产生强的吸引力（称电的磁效应）等。可见电具有许多功能，它可以转化为其他多种形式的能量。正是由于电具有如此巨大的做功本领和能力，所以通常把电功率表示的电能成为电力。
电属于二次能源，它是由一次能源如煤、石油、水或核原料等经过发电厂加工得来的。电能在国民经济各个领域及人们的日常生活中占有很重要的地位，离开了电力，要想实现人类社会的高度文明和现代化是根本不可能的。 （二）、电的类型
根据自由电子在传导物体内是否移动，其方向是否随时间而改变及如何改变等特性，可将电大概划分为如下几种类型。 静电 恒稳直流电 电 直流电 脉冲直流电
动电 单相交流电 交流电
三相交流电
静电：是由于受摩擦力的作用，两种相关物体发生了自由电子的得失而产生的，由于它不能在带电物体内流动，故称为静电。静电会产生危害：例如运油车行驶时，燃油与油罐摩擦、撞击产生大量静电，会引起爆炸。防止静电常用方法有①接地②增加空气湿度等。
动电：是使电能按照人们的意愿，在规定的通路内“流动”的一种电，故称为动电。
直流电：电流方向不随时间改变的电称为直流电。 恒稳直流电：电流方向和大小均与时间无关，始终保持不变的叫恒稳直流电。 脉冲直流电：电流方向不变而大小随时间发生规律性变化的叫脉冲直流电。 交流电：电流的方向随时间发生周期性交替变化的叫交流电。 （三）、电压等级
我国执行的供电电压等级分为：0.22/0.4kV、6 kV、10 kV、35 kV、110 kV、220 kV、330 kV、500 kV。 （四）、电荷、电压与电流
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1、电荷与电位
电荷是带电的物质基本微粒。电子是它的最小单位，一个电子所带的电荷为1.6×10-19C（库仑）。电荷是客观存在的一种物质，既不能创造也不能消灭。同种电荷相互排斥，异种电荷相互吸引。
电位是从能量的角度来描述电场的另一个物理量，单位是（V）。某一点的电位在数值上等于单位正电荷在该点具有的电位能。实际上所说某一点的电位，是指该点相对与电位参考点而言的电位差。通常，多是选择大地作为零电位点。 2、电压与电动势
①电压概念：电荷在导体中作定向运动时，一定要受到力的作用。如果这个力源是电场，则电荷运动就要消耗电场能量，或者说电场力对电荷作了功。为衡量电场力对电荷作功的能力，引入一新的物理量——电压
大小：a、b两点间电压 Uab 在数值上等于电场力把单位正电荷q从a点移到b点所作的功,Uab=Wab/q。Wab也就是单位正电荷在移动过程中所失去的电能。 方向 ：正电荷在电场的作用下，从高电位向低电位移动。规定这时正电荷的的移动方向为电压的正方向。在分析电路之前，可以任意选择某一方向为电压的参考方向。当实际电压方向与参考方向一致时，电压值为正，反之为负。
单位：伏特(V) 千伏(kV) 毫伏(mV)
②电动势：正电荷从高电位a向低电位b移动，a端的正电荷逐渐减少会使其电位逐渐降低。为维持导体中的电流能够连续不断地流过，且应使得导体a、b两端的电压不致丧失，就要将b端的正电荷移至a端。但电场力的作用方向恰好与此相反，因此就必须要有另一种力去克服电场力而使b端的正电荷移至a端。电源中必须具有这种力——电源力(非静电力)。
大小：电源电动势Eab的数值等于电源力把单位正电荷从电源的低电位b端经电源内部移到电源高电位a端所作的功，也就是单位正电荷从电源低电位端移到高电位端多获得得能量。
方向：电动势的实际方向是由电源低电位端指向电源高电位端。在分析问题时可设参考方向。
单位：电动势与电压的单位相同。为伏特(V) 3、电流
电流概念:电荷有规则的定向运动。 大小:单位时间通过导体横截面的电荷量。 方向:正电荷移动的方向。 单位:安培(A)
毫安(mA) 微安(?A) i =dq / dt(瞬时)
I = q / t (直流) 电流的正方向：
习惯上规定正电荷的运动方向(或负电荷运动的相反方向)为电流的正方向，
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电流的正方是客观存在。
产生电流有两个条件：一是电路中必须存在不为零的电动势，即电路两端要存在一定的电压；二是电路必须形成闭合回路。 （五）、导体和绝缘体 1、电阻与电阻率
物体对电流通过时所呈现的阻力叫电阻。电阻率是指长度为1m、均匀截面积为1mm2物体所具有的电阻值。电阻(R)的单位：国际单位：欧姆(Ω)；常用的单位有：兆欧(MΩ)、千欧(KΩ)。 1兆欧=103千欧； 1千欧=103欧。
在湿度不变时，一定材料的导体的电阻跟它的长度成正比，跟它的截面积成反比，这个规律叫做电阻定律。公式R=ρL/S ρ:电阻率；L电阻长度；S电阻截面积。 2、导体
凡电阻率在10-6-10-8Ω?mm2/m范围内，因含有大量能够在电场力作用下自由移动的带电粒子，故能很好的传导电流的物体，常称作导体，如各种金属、碳棒等。 3、绝缘体
若电阻率在108-1020Ω?mm2/m范围内，导电性能很差，可以认为在一般温度下几乎不导电的物体，叫做绝缘体或电介质，如空气、胶体等。电阻率的大小与材料的温度有关。对金属材料而言，其电阻率随温度的升高而增大；对绝缘体和半导体而言，其电阻率随温度的升高而减小。平均温度系数，当导体温度变化1℃时，导体电阻变化的数值与原来电阻数值的比值。
几种常见导电材料的电阻率和平均温度系数 2平均温度系数 材料名称 电阻率/(Ω?mm/m) 银 铜 铝 钨 钢 铁 黄铜 青铜 锰铜 康铜 镍铬 铁铬铝 0.016 0.0175 0.029 0.056 0.13～0.25 0.13～0.3 0.07～0.08 0.021～0.4 0.42 0.4～0.51 1.1 1.4 0.004 0.004 0.004 0.0046 0.006 0.006 0.002 0.004 0.000006 0.000005 0.00015 0.00005 第二节、直流电路 （-）电路的作用与组成部分
电路就是能使电流流通的闭合回路，最简单的电路是由电源、负载、导线及
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开关等部分组成的。图是一个最简单的手电筒电路。
电路的作用一是实现电能的传输和转换；电路的另一作用是传递和处理信号，包括声音信号、图象信号、测量信号或控制信号等。
实际电路都是根据人们的需要将实际的电路元件或器件搭接起来，以完成人们的预想要求。如发电机、变压器、电动机、电阻器及电容器等，但是，实际元器件的电磁特性十分复杂。为便于对电路的分析和数学描述，常将实际元器件理想化（即模型化）。
由理想电路元件组成的电路就是电路的电路模型。任何电路，都是在电动势、电压或电流的作用下进行工作的，对于电路的分析和计算就是要讨论电压、电动势和电流状态以及它们之间的关系 （二）欧姆定律
欧姆定律是反映电路中电压、电流和电阻之间关系的定律。是电路的基本定律之一，在工程上应用极为广泛。 1、 电路的欧姆定律
实践证明：当导体温度不变时，通过导体的电流与加在导体两端的电压成正比，而与其电阻成反比，这一结论叫做一段电路的欧姆定律。用公式表示，即 I?UR
2、 全电流的欧姆定律
在实际工作中，会遇到以直流电机或蓄电池等作电源供给负载的电路。图给出了一台直流发电机负载的简单电路。
这种电路是由内电路（即电源内部电路）和外电路（包括导线和负载）所组成的全电路。实践证明：在只有一个电源的无分支闭合电路中，电流的大小与电源的电动势E成正比，而与内、外电路电阻之和（r0+R）成反比，这一结论叫做全电路的欧姆定律。用公式表示，即
I?ER?r0
或E=IR+Ir0=U+U0
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