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开关说明书第一分册上册.doc电路中，参考点可以任意选定。在电力工程中，常取大地为参考点。因此，凡是外壳接地的电气设备，其外壳都是零电位。有些不接地的设备（如电子设备中电路板），在分析其工作原理时，常选用许多元件汇集的公共点作为零电位，即参考点，并在电路图中用符号“⊥”表示。
习惯规定电场力移动正电荷做功的方向为电压的实际方向，电压的实际方向也就是电位降的方向，即高电位指向低电位的方向，所以电压又称为电位降。
电源力在移动正电荷的过程中要做功。为了衡量电源力做功的能力，我们引人电动势这个物理量。在电源内部，电源力将单位正电荷从电源负极b移到正极“所做的功叫做电源的电动势，用符号E表示，即
电动势的单位也和电位的单位相同。电动势的方向是由电源的负极指向正极，因此，电动势的方向与电压的方向相反，这就是两者的区别。在数值关系上DB11／T 1890-2021 城市轨道交通工程信息模型设计交付标准(京津冀区域协同工程建设标准).pdf，电动势等于电源内部电压降与负载的电压降之和，即E=Ir+IR。如果忽略电源内部的电压降Ir，则电动势就等于负载两端的电压降，即E=IR。
当外电路（即负载）开路时，则电动势就等于电路的开路电压。
电阻是表征导体对电流阻碍作用大小的一个物理量。
电流在通过导体时，作定向运动的自由电子会与其他作热运动的带电质子发生碰撞，阻碍自由电子的运动。因此，导体就呈现了电阻。
电阻用R或r表示，其单位是Ω。除此之外，常用的电阻单位有kΩ和MΩ，其换算关系是
导体的电阻是客观存在的，它不随导体两端电压的高低而变化。实验证明，导体的电阻与导体的长度成正比，与导体的横截面积成反比，并且与导体的材料性质有关，即
式中：l――导体长度，m；
S――导体横截面积，m2；
ρ――导体的电阻率，Ω·m。
二、欧姆定律、电功和电功率
欧姆定律是电路最基本的定律之一，有部分（一段）电路的欧姆定律和全电路的欧姆定律两种形式。
根据电动势与电压降的数值关系
电源力在电源的内部克服电场力而将正电荷由电源的负极（低电位）移到电源的正极（高电位），使正电荷获得电位能而做功。电场力在外电路中推动正电荷由高电位到低电位使正电荷的电位能减少即释放能量而做功。因此，电源力（或电场力）所做的功，就称为电功，用A表示。电源力所做的功与电源的电动势、通过电源的电荷量成正比，即
电场力所做的功与电路两端的电压、电路中通过的电荷量成正比，即
根据能量守恒定律：A＝A1+A0
式中：A――电源输人电路中的功，J；
A1――电场力对负载所做的功，J；
A0――电源内部损耗的功（即I2rt),J。
电功较大的单位为kW·h，1kW·h＝36×105J。
电源力（或电场力）在单位时间内所做的功，称为电功率，用P表示。电源力的电功率为
即电源力的电功率与电源的电动势、电路中的电流成正比。
即电场力的电功率与电路两端的电压、电路中的电流成正比。
电路的电功率平衡方程为
式中：P――电源输人电路中的电功率，W;
P1――负载消耗的电功率，W;
P0――电源内部损耗的电功率，W。
电功率较大的单位为kW，1kW=103W。
（四）负载获得最大功率的条件
由电路的电功率平衡方程可知，电源输人电路中的电功率包括负载消耗的功率和电源内部损耗的功率两部分。如果电源输人电路中的功率一定，当电源内阻损耗的功率增大时，则负载消耗（即获得）的功率必然减小。在电子电路中负载获得最大功率的条件是：负载的电阻等于电源的内电阻（R=r)。
在电信工作中，将满足负载获得最大功率的条件的状态称为阻抗匹配。显然，当阻抗匹配时，负载就一定能获得最大功率。
三、简单直流电路的计算
电阻串联电路有以下性质：
（1）串联电路中通过每个电阻的电流都相等，并且等于电路中的总电流，即
I＝I1＝I2＝…＝In
（2）串联电路两端的电压等于各电阻两端电压之和，即
U＝U1+U2+…+Un
（3）串联电路的等效电阻等于各串联电阻之和，即
R＝R1+R2+…+Rn
根据欧姆定律，如果两个电阻串联，则串联电路中R1电阻的电压分配为
同理，R2电阻的电压分配为
由此可见，在电阻的串联电路中各电阻分配的电压与电阻阻值成正比，即
U1:U2:…:Un＝R1:R2:…:Rn
电阻的并联电路具有以下性质：
（1）各电阻两端的电压相等，并等于电路两端的电压，即
U＝U1＝U2＝…＝Un
（2）电路中的总电流等于各电阻中的电流之和，即
I＝I1+I2+…+In
（3）等效电阻的倒数等于各电阻倒数之和，即
如果两个电阻并联，其等效电阻为
3个电阻并联的等效电阻为
有n个阻值相等的电阻并联时等效电阻为
（4）电阻并联电路中，通过各电阻中的电流与电阻阻值成反比。如两个电阻并联，则
混联电路的计算没有固定格式，要根据电路来具体分析，一般是先将电路进行简化，简化混联电路的方法是：
（1）将电阻的连接点编号。
（3）将电阻“对号入座”。
这就不难看出，R1与R2并联，即
R12与R34串联，即
R′＝R12+R34＝3+3＝6（Ω）
R′与R5并联得等效电阻，即
四、复杂直流电路的基本概念
1、复杂直流电路中的术语名词
了解复杂直流电路应掌握以下术语名词：
(4)网孔，指最简单的回路，如上述3个回路中前面的两个回路。
由于电流的连续性，即电路中任一节点都不积堆电荷，因此，流人任一节点的电流之和等于由该节点流出的电流之和，或流人任一节点的电流之代数和等于零，称为基尔霍夫第一定律，又称节点电流定律。
这就是说，规定流入节点的电流为正，则流出节点的电流为负，表达式可写为
基尔霍夫定律用来确定回路中各部分电压（含电动势）之间的关系。如果从回路的任一点出发以顺时针或逆时针方向沿回路绕行一周，则电动势的代数和就等于电阻上电压降的代数和，这即为基尔霍夫第二定律，又称回路电压定律。如图1一11所示的ADBCA回路（按顺时针的绕行方向），则该定律的表达式为
规定凡是与回路的绕行方向一致的电动势皆为正，反之为负；凡是与回路的绕行方向一致的电流在其流经的电阻上所引起的电压皆为正，反之为负。
第二节磁和电磁的基本知识
a――无分支磁路；b、d――对称分支磁路；c――不对称分支磁路
磁力线垂直通过某一面积的条数，称为该面积的磁通量，简称磁通。磁通的符号是Φ，其单位是韦伯（Wb），简称韦。
单位面积中的磁通量称为磁感应强度，又称磁通密度，用B表示。
式中：Φ――磁通量，Wb;
磁感应强度的单位是Wb/m2，又称特斯拉(T)，较小的单位是高斯(Gs)，简称高。
各点的磁感应强度大小相等而方向相同（即方向相互平行）的磁场，称为均匀磁场。通常用符号“⊕”和“⊙”分别表示电流或磁场垂直进人或流出纸面的方向。
载流导体周围磁场的强弱，不仅取决于载流导体（主要指线圈）的几何形状、匝数和导体中通过电流的大小，而且也取决于磁场中的介质。
为了表明载流线圈的磁场强弱与磁场中的介质关系，引人磁导率这个物理量。我们把用来表征物质导磁性能的物理量，称为磁导率，又称磁导系数，用μ表示。磁导率的单位是亨利/米（H/m)。真空中的磁导率为
任一物质的磁导率与真空中的磁导率的比值，称为相对磁导率，用μr表示，即
自然界中，绝大多数的物质对磁感应强度的影响甚微。依据各种物质的磁导率的大小，可将物质分为三类。第一类称为反磁物质，这类物质的相对磁导率稍小于1，如铜、银等；第二类称为顺磁物质，这类物质的相对磁导率稍大于1，如空气、锡、铝等；第三类称为铁磁物质，其相对磁导率远远大于1，如铁、钻、镍及其合金等。前两类物质的磁导率皆为常数，而铁磁物质的磁导率则不是常数，而是随着磁感应强度变化，并且各种铁磁物质的磁导率都有最大值。
磁场中某一点的磁感应强度B与媒介质的磁导率p的比值，称为该点的磁场强度，即
在均匀媒介质中，磁场强度的数值与媒介质无关。
磁场强度的单位是A/m，较大的单位是奥斯特（Oe)，它们的关系为
磁场强度也是矢量，它在磁场中某一点的方向与磁感应强度在该点的方向一致。
必须指出，磁场强度仅是描述外（载流线圈）磁场的物理量；而磁感应强度既是描述外磁场的物理量，又是描述内（铁芯）磁场的物理量。
类似电路中的电动势，产生磁通的原动力，称为磁动势，简称磁势。用F。表示磁动势的大小，其值为载流线圈中的电流和匝数的乘积，即
磁动势的单位是安匝(At)。
二、电流的磁场和磁场对载流导体的作用力
磁铁周围存在着磁场，并且可以用磁力线来描绘。磁力线具有以下性质：
(1)在磁体外部，磁力线的方向总是由N极至S极；而在磁体内部，磁力线则是由S极至N极，每条磁力线都构成闭合形状。磁力线不但能够描绘磁场的方向，而且还能描绘出磁场各点的强弱。在磁体两极，磁力线较密则表明此处的磁场较强；在磁场中的其他地方磁力线较疏（距磁极逾远，磁力线就愈疏），表明这些地方的磁场较弱。
(2)磁力线互不相交。
(3)磁力线具有缩短的趋势。
(4)磁力线上任意一点的切线方向，就是该点的磁场方向。
式中：B――磁感应强度，T;
I――导体中通过的电流，A;
A――某点至导线表面的距离，m;
――比例常数，其中μ0为真空中的磁导率（单位为H/m）。
2、磁场对载流导体的作用力
均匀磁场对载流导体的作用力的通用表达式为
式中：B――磁感应强度，T；
I――导体中通过的电流，A;
L――导体的有效长度，m;
α――载流导体与磁力线的夹角，（°）；
F――磁场对载流导体的作用力，N。
用铁磁物质做成的材料称为铁磁材料。在外磁场的作用下，使原来没有磁性的铁磁材料变为磁体的过程，称为磁化。凡是铁磁材料都能被磁化，非铁磁材料（即用反、顺磁物质做成的材料）内部的分子电流不能构成磁畴而不能被磁化。
(2)能被磁化，在反复磁化时有磁滞现象和磁滞损耗。
(3)磁导率不是常量，各种铁磁材料都有一个磁导率的最大值。
(4)磁感应强度与磁场强度为非线性关系，各种铁磁材料都有一个磁感应强度的饱和值。
一、正弦交流电的基本物理量
所谓正弦交流电，即指大小和方向随时间按正弦规律变化的电流（含电压、电动势）。
（一）周期、频率和角频率
交流电在1s内完成周期性变化的次数叫交流电的频率，用符号f表示，单位是赫兹，简称赫，用符号Hz表示，较大的还有KHz和MHz。
根据定义，周期和频率互为倒数，即
在我国电力系统中，国家规定动力和照明用电的频率为50Hz，习惯上称为工频，其周期为0.02s。频率和周期都是反映交流电变化快慢的物理量，如果周期越短（频率越高），那么交流电变化越快。
交流电变化的快慢，除了用周期和频率表示外，还可以用角频率表示。通常交流电变化一个周期也可以用2π弧度来计量，交流电每秒所变化的角度（电角度），叫做交流电的角频率，用符号ω表示，单位是rad/s。周期、频率和角频率的关系为
（二）频率与磁极对数的关系f
电枢线圈每切割一对磁极下的磁力线，其电动势就完成一个周期变化。在具有p对磁极的发电机中，电枢每转一圈，电动势就完成p次周期变化。如果电枢每分钟旋转n圈，则其频率为
交流电在某一时刻的值称为瞬时值。电动势、电压和电流的瞬时值分别用小写字母e，u和i表示。
交流电最大的瞬时值称为最大值JGJT 152─2019 混凝土中钢筋检测技术规程，也称为幅值或峰值。电动势、电压和电流的最大值分别用符号Em，Um和Im表示。在波形图中，曲线的最高点对应的值即为最大值。
交流电的有效值是根据电流的热效应来规定的，让一个交流电和一个直流电分别通过阻值相同的电阻，如果在相同时间内产生的热量相等，那么就把这一直流电的数值叫做这一交流电的有效值。交流电动势、电压和电流的有效值分别用大写字母E、U和I表示。
计算表明，正弦交流电的有效值和最大值之间有如下关系：
Em＝EUm＝UIm＝I
通常所说的交流电的电动势、电压、电流的值，凡没有特别说明的，都是指有效值。例如，照明电路的电源电压为220V，动力电路的电源电压为380V；用交流电工仪表测量出来的电流、电压都是指有效值；交流电气设备铭牌上所标的电流、电压的数值也都是指有效值。
正弦交流电的波形对称于横轴，在一个周期内的平均值恒等于零，所以一般所说平均值是指半个周期内的平均值。根据分析计算，正弦交流电在半个周期内的平均值为
由式e=Emsin(ωt+ψ)可知，电动势的瞬时值e是由振幅Em和正弦函数sin(ωt+ψ)共同决定的。我们把t时刻线圈平面与中性面的夹角(ωt+ψ)叫做该正弦交流电的相位或相角。ψ是t=0时的相位，叫做初相位，简称初相，它反映了正弦交流电起始时刻的状态。
两个同频率交流电的相位之差叫做相位差。设e1=Em1sin(ωt+ψ1)，e2=Em2sin(ωt+ψ2)包头润恒现代农副产品物流园冷库A安全工程施工组织设计，则其相位差为