电工基础细说下来也能讲一本书的知识，但作为家装电工不得不知的知识，本书将从这里开始。

1.电路及基本物理量

（1）电路

电流所流经的路径叫做电路。

电路由电源、负载和导线三个部分组成，如图1-1所示。

图1-1 简单的照明电路

a）实物连接图 b）电路图

1）电源。电源是提供电能的装置。如手电筒里的电池，汽车电路里的蓄电池、发电机等。发电机把机械能转变为电能，干电池把化学能转变为电能。

2）负载。负载是使用电能的用电器。如荧光灯、洗衣机、电风扇等。

3）导线。导线是连接电源和负载，使其成为闭合回路的装置，这样电荷才能在电源作用下，通过导线→负载→导线回到电源，进行定向运动，形成电流。

在电路中，除了上述元器件外一般还有开关、熔断器等元器件，这些元器件所起的作用和导线是一样的，是一段可以操作的导线，可以在需要的时候方便地切断或接通电路。

（2）电流

电荷有规则的定向移动，叫做电流。我们用电流来衡量电荷移动时产生的各种效应的强弱。电流的单位是安培，简称安，其国际单位符号为A。电流的符号为I。

如果电流的大小和方向都不随时间变化，则称这种电流为直流电流。如果电流的大小和方向都随着时间变化，则称这种电流为交变电流，简称交流电。我们平常所用的是一种大小和方向按正弦规律变化的交流电。

（3）电位和电压

电位反映了电荷在电路中运动时所处的位置，正电荷从高电位向低电位运动，这恰好就是我们规定的电流的方向，也就是电流从高电位向低电位流动。

如果电路两点间电位不同，这两个电位的差值叫做电路两点间的电压。电压的单位是伏特，简称伏，其国际单位符号为V。电压的符号为U。电位的单位与电压的单位相同。

在直流电路中，电压与电流的方向是一致的。

（4）电动势

电荷在电路中运动，动力来源是电源。电源的负极是低电位，正极是高电位，电源把正电荷从低电位搬运到高电位。反映电源搬运电荷能力的物理量，叫做电源的电动势。

电动势的单位与电压的单位相同，也是伏。电动势的符号为E。

（5）电阻

电阻是电荷在物体中运动所受到的阻力，是物质本身具有的导电特性。自然界的物质按其导电特性分为容易导电的导体，如铜、铝等各类金属；不容易导电的绝缘体，如橡胶、塑料等；导电能力介于导体与绝缘体之间的半导体，如硅、锗等。电阻的单位是欧姆，简称欧，其国际单位符号为Ω。电阻的符号为R。

常用的电阻单位还有：kΩ（千欧）、MΩ（兆欧）。

1kΩ=1000Ω

1MΩ=1000kΩ

电阻在电路中的图形符号如图1-2所示。

图1-2 电阻的图形符号

（6）电功率及电能

负载在电路中要消耗电能，一个负载在单位时间内所消耗的电能，叫做电功率。电功率的单位是瓦特，简称瓦，其国际单位符号为W。电功率的符号为P。

电功率是一个间接电量，它的值等于负载两端电压U与负载中电流I的乘积。即：

P=UI

与欧姆定律结合，可以得到下面形式的电功率公式：或

额定电压：用电器正常工作时的电压。常见用电器的额定电压是220V。

额定功率：用电器在额定电压下的功率。

因为用电器的额定功率是一定的，如果额定电压是220V，计算导线中的电流大小可以用经验公式：

负载工作一段时间所消耗的电能量叫做电能。

要想知道一个负载在工作一段时间t后所消耗的电能量W，可以用下式计算：W=Pt

电能的单位是kW·h（千瓦·时），1kW·h电能就是平常所说的一度电。

2.欧姆定律

（1）部分电路欧姆定律

部分电路是指不含电源的一段电路，如图1-3所示。

部分电路欧姆定律：流过一段导体中的电流I，与加在这段导体两端的电压U大小成正比，与这段导体的电阻成反比。用数学式表示为

上式也可以变形为或U=IR

使用欧姆定律时，必须注意公式中的I、U、R必须是同一段电路上的电量。

（2）全电路欧姆定律

全电路是指含有电源的闭合电路，如图1-4所示。

图1-3 部分电路

图1-4 全电路

全电路欧姆定律：全电路中电流I的大小与电源的电动势E大小成正比，与整个电路的电阻大小成反比。用数学式表示为

整个电路的电阻包括：负载电阻、电源自身电阻和电路中存在的其他电阻。

3.电路的状态

电路有三种基本状态，即有（负）载状态（通路）、开路状态、短路状态。

（1）有载状态

开关闭合时电路的工作状态称为有载状态。

（2）开路状态

当外电路断开时，电路处于开路状态。此时路端电压等于电动势。

（3）短路状态

当外电路电阻为零时，也称电路处于短路状态。此时的电流很大，不但会烧坏电源，还有可能引起火灾，所以电力线路中必须安装熔断器等保护装置。

4.电阻的串、并联

（1）电阻的串联

1）电阻的串联电路。把两个或两个以上电阻首尾相接连成一串，中间没有分支，称为电阻的串联电路。如图1-5所示为两个电阻串联的电路。

2）电阻串联电路的特点

①串联电路中流过各电阻的电流相同。

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②串联电路的总电阻等于各串联电阻之和。

③串联电路两端的总电压等于各串联电阻上分电压之和。

④各串联电阻上分电压的大小与各电阻阻值的大小成正比。

3）电阻串联电路的用途

①增大电路的总电阻。

②从高电压中分出低电压。

（2）电阻的并联

1）电阻的并联电路。把两个或两个以上电阻接在电路中相同两点之间，称为电阻的并联电路。如图1-6所示为两个电阻并联的电路。

图1-5 两个电阻串联的电路

图1-6 两个电阻的并联电路

2）电阻并联电路的特点

①并联电路中各电阻的电压相同。

②并联电路中的总电流等于各电阻上电流之和。

③并联电路总电阻的倒数等于各并联电阻倒数之和。

④各并联电阻上电流的大小，与各电阻值的大小成反比。

3）电阻并联电路的用途

①减小电路的总电阻。并联电阻越多，阻值越小。

②各电阻上获得同一电压。

③从大电流中分出小电流。

5.正弦交流电

在生产和日常生活中应用最广泛的电能是正弦交流电能。正弦交流电被普遍应用的原因在于交流电可以用变压器升高或降低，从而解决了高压输电和安全用电的问题。而且交流电机比直流电机结构简单、效率高、价格便宜、维修方便。

正弦交流电路是指电路中的电动势、电压、电流随时间按正弦规律变化的电路。

（1）正弦交流电的大小

1）最大值。正弦交流电随时间周期变化过程中出现的最大数值称为幅值，也叫最大值，包含的三个量有正弦交流电流、电压、电动势的最大值，分别用I_m、U_m、E_m表示。

2）有效值。交流电的大小、方向时刻都在变，为了便于分析、计算和测量，常用交流电的有效值来表示其大小。如果在同一个电阻中分别通以直流电流和交流电流，通电时间完全相同，而电阻在相同的时间内产生的热量相同，从发热的效果来看，这两个电流是等效的。于是我们把这个直流电流的大小叫做该交流电流的有效值，并用直流电流的符号I表示它。同样，用U、E表示交流电压、电动势的有效值。

正弦交流电的有效值与其最大值的关系如下：

我们所说的交流电的大小及电气仪表上所显示的交流电的数量值，均为交流电的有效值。各种交流电器铭牌上所标的额定值，也均为交流电的有效值。家庭电路由外面的低压供电线路供电，电压是220V，其最大值是311V。

注意：在考虑导线及电气设备的耐压时，要考虑交流电的最大值。

（2）频率

交流电在1s内完成周期循环变化的次数称为交流电的频率，频率的符号为f，单位是Hz，读作赫兹。我国电力系统采用的标准频率是50Hz，常称为工频。

6.电流的磁场

（1）磁场

1）磁场的方向。有些物体具有吸引铁及镍类合金的性质，这种性质叫做磁性，具有磁性的物体叫磁体。磁体上有两个磁性最强的端部，称为磁极。通常称为磁南极（S极）和磁北极（N极）。

实验证明，同性磁极相互排斥，异性磁极相互吸引。磁体周围磁力作用的空间范围，叫做磁场。磁极间磁场的方向从N极指向S极。

图1-7 磁力线分布

2）磁力线。为了形象地描述磁场的强弱和方向，科学家虚构出一组曲线，叫磁力线，如图1-7所示。

磁力线是一组不相交的闭合曲线，在磁体外面从N极指向S极，在磁体内部从S极指向N极，表示了磁场的方向。

（2）电生磁

在电流的周围存在磁场，电流越大，磁场越强。平常所使用的磁场大多是用电流获得的，称作电磁场。

（3）磁场对电流的作用力

一根通电的直导体放到磁场中，会受到力的作用而移动，这种力叫做电磁力。电磁力的大小与磁场强度、电流大小、磁场内导体的有效长度成正比。

（4）磁生电

如果磁场发生变化，在磁场的导体中会产生电动势，成为电源，这种电动势叫做感应电动势，这种现象叫做电磁感应。如果这根导体与外部构成闭合回路，就会有电流流动，这个电流叫做感应电流。

（5）铁磁物质

磁场的一个性质是可以吸引铁、钴、镍等物质，能够被磁场吸引的物质被称为铁磁物质。

7.电流计算及导线线径的选择

在实际工作中，有时需要选择导线的粗细（截面积），当导线中通过的电流超过允许电流时，导线会发热，甚至造成事故。

一般导线截面积的选择，先根据现有的电器和以后可能使用的电器的功率计算出负载电流，即：

再根据电流大小，考虑一定的安全系数后选择所需导线的线径（截面积）。

【例】某家庭常用电器有电饭煲1000W，40W的照明灯泡3个，洗衣机500W，柜式空调器1500W，彩电200W，淋浴器2000W，试选择导线的线径。

解：

消耗总功率：P=（1000+40×3+500+1500+200+2000）W=5320W

主线路总电流：I≈0.005×5320A=26.6A

淋浴器线路电流：I≈0.005×2000A=10A

根据电流大小和敷设条件要求，可查表1-1或表1-2直接选择所要使用的导线的线径。

主线路采用铜导线（3根）穿塑料管暗敷设。查表1-1选取铜芯单股绝缘导线：直径最小为2.2mm（截面积为4mm²），或主线路采用铝导线（3根）穿塑料管暗敷设。查表1-2选取铝芯单股绝缘导线：直径最小为2.7mm（截面积为6mm²）。

沐浴器采用铜导线（3根）穿塑料管暗敷设，查表1-1选取铜芯单股绝缘导线：直径最小为1.1mm（截面积为1mm²）。

表1-1 500V铜芯绝缘导线长期连续负载允许载流量表

表1-2 500V铝芯绝缘导线长期连续负载允许载流量表