淺談電工學(xué)中容易搞混的一些概念

王紅珠

摘 要：本文根據(jù)多年從事教授電工學(xué)課程的經(jīng)驗(yàn)，對(duì)電工學(xué)中容易搞混的一些概念進(jìn)行了歸納總結(jié)并進(jìn)行了詳細(xì)地分析討論，以便學(xué)生能更好地理解并掌握這些概念。

關(guān)鍵詞：搞混 概念 總結(jié) 分析

中圖分類號(hào)：G642 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-3791（2014）03（b）-0179-01

電工學(xué)是我校非電類專業(yè)開設(shè)的一門專業(yè)基礎(chǔ)課，講述的是電路中有關(guān)物理量的基本概念、交直流電路的分析和計(jì)算、三相異步電動(dòng)機(jī)的控制電路，具有很強(qiáng)的理論性和實(shí)踐性。這門課簡(jiǎn)單易學(xué)，但有一些相近的概念使學(xué)生似懂非懂，容易搞混。下面就這些概念我舉例說明。

靜電和非靜電：靜電是用摩擦的方法使物體帶上正電和負(fù)電，是一種客觀的自然現(xiàn)象，比如日常生活中常會(huì)出現(xiàn)的一些現(xiàn)象：在我們?cè)缟掀饋硎犷^時(shí)，頭發(fā)有時(shí)會(huì)“飄”起來，或者晚上脫衣服睡覺時(shí)都會(huì)產(chǎn)生靜電。雖然靜電中存在電荷，但它是一種處于靜止?fàn)顟B(tài)的電荷，不能移動(dòng)，也就沒有電流存在，因此靜電不能帶動(dòng)電器工作。相反，非靜電中也存在電荷，但是這種電荷可以定向移動(dòng)，形成一定的電流，故非靜電能帶動(dòng)電器工作。

電量與電流：電荷的多少叫做電量，電量的單位為庫(kù)侖。電荷的定向移動(dòng)叫做電流，電流不是恒定不變的，即不同的時(shí)刻，電流大小不一樣，它的大小可用單位時(shí)間內(nèi)通過導(dǎo)體橫截面的電量來表示，單位為安培。

自由電荷和自由電子：自由電荷不但可以是自由電子，還可以是正離子和負(fù)離子，而自由電子只是指脫離了原子核束縛的電子。比如金屬導(dǎo)體中的自由電荷就是自由電子，而酸堿鹽水溶液中的自由電荷主要就是正離子和負(fù)離子。

帶電和導(dǎo)電：帶電是指物體失去或得到多余的一些電子，導(dǎo)致物體對(duì)外呈現(xiàn)電性。導(dǎo)電實(shí)質(zhì)是指導(dǎo)體中存在大量電荷，并作定向移動(dòng)，從而使導(dǎo)體中產(chǎn)生電流。

電壓、電位和電動(dòng)勢(shì)：電壓是指在非靜電力的作用下，電荷從A點(diǎn)移動(dòng)到B點(diǎn)所做的功。它為代數(shù)值，一般都指兩點(diǎn)間的電壓，其大小與參考點(diǎn)地選擇無關(guān)。電位是必須先在電路中選定一個(gè)參考點(diǎn)，規(guī)定參考點(diǎn)的電位為零伏。它是指電場(chǎng)力把單位正電荷從電路中的某點(diǎn)沿任意路徑移動(dòng)到參考點(diǎn)所做的功，即除參考點(diǎn)外的點(diǎn)對(duì)于參考點(diǎn)之間的電壓。電位的參考方向?yàn)槟滁c(diǎn)指向參考點(diǎn)，其值大小與參考點(diǎn)地選擇有關(guān)。電壓和電位的單位相同，都為伏特，它們之間的關(guān)系為兩點(diǎn)之間的電壓等于兩點(diǎn)的電位之差。電動(dòng)勢(shì)是指非靜電力把單位正電荷從電源負(fù)極移到正極所做的功。它只是描述電源的性質(zhì)，即只有電源才有電動(dòng)勢(shì)的概念，其大小等于電源兩端的電壓，參考方向?yàn)殡娫簇?fù)極指向電源正極，與電源電壓相反。對(duì)于電源而言，電路未閉合時(shí)稱電源電動(dòng)勢(shì)，電路閉合時(shí)稱電源電壓，也就是說電動(dòng)勢(shì)與外電路無關(guān)，電壓與外電路有關(guān)。

獨(dú)立源和受控源：獨(dú)立源包括獨(dú)立電壓源和獨(dú)立電流源，是指電壓源的電壓和電流源的電流值是一個(gè)常數(shù)，由自身決定，跟外電路無關(guān)。受控源是指其電壓或電流受同一電路的其它支路上的電壓或電流控制，其值不是一個(gè)常數(shù)，可分為電壓控制的電壓源、電流控制的電壓源、電壓控制的電流源和電流控制的電流源四種形式。在用疊加原理、戴維南定理分析電路時(shí)，獨(dú)立電壓源作短路處理，獨(dú)立電流源作開路處理，但受控電壓源和受控電流源不能作零處理，只能保留原樣進(jìn)行分析，因此分析計(jì)算電路時(shí)一定要看清楚是獨(dú)立源還是受控源，再按相應(yīng)原則處理并區(qū)別對(duì)待。

相電壓和線電壓：三相電源輸出兩種電壓為相電壓和線電壓，相電壓是指火線和零線之間的電壓，線電壓是指火線和火線之間的電壓。三相電源的連接方式不同，線電壓和相電壓的關(guān)系不一樣。如果三相電源作星型連接時(shí)，線電壓的有效值是相電壓有效值的根3倍，它的相位超前相電壓30度；如果三相電源作三角形連接時(shí)，線電壓和相電壓相等，即有效值和相位分別相等。

相電流、線電流和中線電流：假如三相電源連接上三相負(fù)載，就會(huì)存在相電流、線電流和中線電流的概念。相電流是指負(fù)載上的電流，線電流是指火線上的電流，中線電流是指中線上的電流。若是三相對(duì)稱負(fù)載作星型連接時(shí)，每根火線上的線電流和對(duì)應(yīng)相電流相等；若是三相對(duì)稱負(fù)載作三角型連接時(shí)，線電流的有效值是相電流有效值的根3倍，它的相位超前相電流30度。不管負(fù)載作什么連接，只要它是對(duì)稱的，中線電流就一定為零，中線就可以去掉，供電方式就會(huì)變成三相三相制，但是負(fù)載不對(duì)稱時(shí)，中線電流就不為零，中線就一定不能去掉，也不能在中線上安裝保險(xiǎn)絲或開關(guān)，應(yīng)當(dāng)采用三相四線制供電，保證各項(xiàng)負(fù)載能正常工作，否則會(huì)造成各相電壓不對(duì)稱，相電壓超過或低于負(fù)載額定電壓，導(dǎo)致負(fù)載可能被損壞或者不能正常工作。

電阻和阻抗：電阻是線性元件，是個(gè)常數(shù)，它的阻值不隨電壓的變化而變化，是導(dǎo)體本身的一個(gè)特性，表示導(dǎo)體對(duì)電流阻礙作用的大小，單位為歐姆。阻抗是指對(duì)交流電所起的阻礙作用，針對(duì)一個(gè)二端元件而言，而二端元件是指具有兩個(gè)出線端的部分電路，一般由電阻、電容和電感元件組成，阻抗本身是個(gè)復(fù)數(shù)，實(shí)部是電阻，虛部是感抗與容抗之差（電抗），也就是說阻抗是電阻與電抗兩個(gè)相量求和的結(jié)果，單位也為歐姆。

通路、短路和斷路：通路是接通電源和負(fù)載，電路處于有載狀態(tài)，電路中產(chǎn)生電流，屬于正常電路。短路是在電源兩端連一根導(dǎo)線，負(fù)載電阻為零，電路中存在最大電流，負(fù)載上沒有電壓和功率，它本身是一種錯(cuò)誤電路，我們一般要避免短路故障的發(fā)生，一般說某個(gè)元件被短路，此元件實(shí)際上相當(dāng)于一根導(dǎo)線的作用，比如熔斷器在電路中正常工作時(shí)就相當(dāng)于一根導(dǎo)線。斷路指的是在某點(diǎn)斷開，即電流為零，比如熔斷器在保護(hù)電路時(shí)發(fā)生熔斷就相當(dāng)于斷路。在檢測(cè)電路故障時(shí)，我們可以用萬用表的電阻檔來判斷電路中是否發(fā)生短路和斷路，若測(cè)得兩點(diǎn)間的電阻接近零，表示這兩點(diǎn)發(fā)生短路，反之，測(cè)得電阻為無窮大表示發(fā)生斷路。

刀開關(guān)和組合開關(guān)：都可以用來接通或斷開電源。組合開關(guān)實(shí)質(zhì)上也是一種刀開關(guān)，但它的刀片可轉(zhuǎn)動(dòng)，是一種多觸點(diǎn)、多位置、可控制多個(gè)回路的電器。

電抗器和浪涌吸收器：電抗器也叫電感器，實(shí)質(zhì)上是一個(gè)無導(dǎo)磁材料的空心線圈，有輸入和輸出兩種電抗器，用在變頻調(diào)速中。在變頻器前面加裝輸入電抗器，用以抑制浪涌電壓和浪涌電流，保護(hù)變頻器。浪涌吸收器由陶瓷管、合金電阻絲和涂層三部分組成。由于電動(dòng)機(jī)在快速停車過程中有慣性，會(huì)產(chǎn)生大量的再生電能，若不及時(shí)消耗掉再生電能，就會(huì)導(dǎo)致變頻器報(bào)故障，甚至?xí)p害變頻器。因此用浪涌吸收器可以保護(hù)變頻器不受電動(dòng)機(jī)再生電能的危害。

以上是一些相近概念之間的關(guān)系，如果我們搞清楚它們間的細(xì)微區(qū)別，就會(huì)理解概念的本質(zhì)含義，對(duì)我們分析計(jì)算電路會(huì)起到很重要的作用。

參考文獻(xiàn)

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