電工基礎(chǔ)知識(shí)及常用電器
同修 / 2022-07-08
電工基礎(chǔ)知識(shí)及常用電器
化驗(yàn)分析中，總要用到一般的電器和分析儀器。使用這些電器和儀器，都離不開電，因此，化驗(yàn)員除了要具備分析化學(xué)的基礎(chǔ)知識(shí)外，還必須具備基本的電工知識(shí)。本章首先介紹電工基礎(chǔ)知識(shí)和量電儀表，然后對常用電器(如電爐、烘箱、冰箱等)從一般的工作原理到維護(hù)保養(yǎng)作簡要的介紹。
第一節(jié)電工基礎(chǔ)知識(shí)
一、電的產(chǎn)生
電到底是什么？它是怎樣產(chǎn)生的？
根據(jù)近代電子學(xué)說的解釋，自然界的一切物質(zhì)都是由許多叫做分子的微粒組成的，分子又由原子組成，而原子是由一個(gè)原子核和以很高速率在它周圍旋轉(zhuǎn)著的電子所組成，原子核帶正電荷，電子帶負(fù)電荷。電荷具有同性相斥異性相吸的特性，因此，電子與原子核相互吸引，而電子與電子之間相互排斥。在正常狀態(tài)下，原子中原子核所帶正電荷量與核外電子所帶負(fù)電荷的總和相等，所以，原子不顯示電性，故物體不帶電。但若使物體中某些原子的外層電子(外層電子與原子核間吸引力較內(nèi)層電子弱)失去幾個(gè)，這時(shí)，正負(fù)電荷量就不相等了，正電荷多于負(fù)電荷，因而物體就帶正電。相反，如果設(shè)法使物體中某些原子增加幾個(gè)電子，這時(shí)由于負(fù)電荷多于正電荷，因而物體就帶負(fù)電。由此可見，物體帶電，實(shí)際上是構(gòu)成物體的原子中正負(fù)電荷量不相等所引起的。電是由正負(fù)電荷的分離、轉(zhuǎn)移所產(chǎn)生的。
一個(gè)帶電物體所帶電荷的多少可以用電子數(shù)目來計(jì)量，不過實(shí)用上這個(gè)單位太小，所以常用“庫侖”做電量的單位。1庫侖電量等于6，25×10 18個(gè)電子電荷。
摩擦生電是很早以前被人們發(fā)覺的現(xiàn)象，例如我們用膠木筆桿與頭發(fā)相摩擦后，膠木筆桿就能吸引微小的紙屑，這是因?yàn)轭^發(fā)上的某些電子轉(zhuǎn)移到膠木筆桿上，從而使膠木筆桿帶上了電，產(chǎn)生了吸力。除摩擦起電外，還可以用其它方法使物體帶電。我們常用的干電池，是利用電池內(nèi)的化學(xué)作用，使鋅原子的正負(fù)電荷分離，結(jié)果使鋅皮(負(fù)極)上帶負(fù)電荷，炭棒(正極)上帶正電荷。發(fā)電機(jī)則是運(yùn)用電磁力來使導(dǎo)體中的正負(fù)電荷分離而產(chǎn)生電的。
二、導(dǎo)體和絕緣體
前面提到，在原子中，電子受到原子核的吸引，電子被束縛著，但是，電子一直是以高速圍繞原子核旋轉(zhuǎn)著的，所以也有擺脫原子核束縛的傾向。在金屬物體的原子中，一部分電子受核的束縛力較弱，有可能擺脫原子核的吸引而逃離出去。在金屬中自由游蕩，我們稱這些電子為自由電子。通常情況下，自由電子是沒有一定目標(biāo)地游蕩著的，不會(huì)形成有規(guī)律的電流。如果我們將金屬接通電源，由于電子是帶負(fù)電荷的，這些電子將受到電源正極上正電荷的吸引和電源負(fù)極上負(fù)電荷的推擠。在電源的作用下電子就排成隊(duì)向正極方向移動(dòng)，從而形成了電流。物體中有電流通過的現(xiàn)象叫做導(dǎo)電，金屬是可以導(dǎo)電的，導(dǎo)電的物體叫做“導(dǎo)體”。
除了金屬、大地、人體、石墨以及自來水等能導(dǎo)電外，酸、堿、鹽類的溶液也能導(dǎo)電。有些物體，如橡膠、塑料、玻璃、陶瓷、膠木、云母和木材等，其原子核對核外電子束縛很緊，電子很難逃逸，因而這些物體中沒有自由電子或者只有很少自由電子，難以形成電流，因此這類物體不能導(dǎo)電或?qū)щ娔芰懿?。我們稱這類物體為“絕緣體”。例如，電線外表的塑料或橡膠包皮，電燈開關(guān)的膠木外殼，漆包線表面的漆膜，螺絲刀的木柄等都是良好的絕緣體。人手碰到這些絕緣體不會(huì)觸電。當(dāng)然，導(dǎo)體與絕緣體的區(qū)分是相對的，不是絕對的，例如，螺絲刀的木柄，干燥時(shí)是絕緣的，受潮了絕緣作用就不好了。有些物體碰到低電壓時(shí)是絕緣體，碰到高電壓時(shí)就不再是絕緣體了。
三、電流、電阻和電壓
1.電流
水在河里流動(dòng)叫做水流，同樣，電子在導(dǎo)體中流動(dòng)就叫做電流，用“/”表示。例如，把一節(jié)干電池用電線和一個(gè)小電珠連接起來(如圖11-1)，由于電池負(fù)極上積聚了大量電子，互相排斥，而電池正極上積聚了大量正電荷，對電子有很強(qiáng)的吸引力，因此，電路中的自由電子就沿著導(dǎo)線從電池負(fù)極向電池正極方向移動(dòng)，形成電流。當(dāng)電流流過小電珠時(shí)電珠發(fā)出亮光。我們稱干電池為電源，稱小電珠為負(fù)載，而連接電源和負(fù)載的電線叫做導(dǎo)線。但是，電流的方向習(xí)慣上規(guī)定由電源的正極經(jīng)過負(fù)載流電源的負(fù)極，也就是說，電流的方向和電子實(shí)際流動(dòng)方向恰好相反。
電流強(qiáng)度用“安培”(A)表示，(簡稱“安”)，如果每秒鐘有1庫侖的電量通過導(dǎo)線的橫截面，那末電路中的電流強(qiáng)度即為1安培。電流強(qiáng)度的大小還可以用毫安(mA)、微安(μA)來計(jì)量。
1安=1000毫安 1 毫安=1000微安
2、電阻
金屬中的自由電子在金屬體中作有規(guī)則定向流動(dòng)時(shí)，既要受到原子核的吸引，又會(huì)碰到其它電子和原子，因此，電子在導(dǎo)體中流動(dòng)會(huì)受到一定的阻力。物體對電子流動(dòng)所產(chǎn)生的阻力就叫做電阻，用“R”表示。電阻小的物體導(dǎo)電能力強(qiáng)，電阻大的物體導(dǎo)電能力就弱。二根粗細(xì)相同長度也相同的銀絲和銅絲，銀絲的電阻比銅絲的小，所以銀絲的導(dǎo)電能力比銅絲強(qiáng)，但銀絲較貴，通常大量用銅絲做電線。物體電阻的大小，取決于下列四個(gè)因素：
（1）導(dǎo)體的材料不同材料（長度和粗細(xì)相同），其電阻是不同的。
(2)導(dǎo)體的長度材料相同，粗細(xì)相同的導(dǎo)體，長度長的電阻大。
（3）導(dǎo)體的粗細(xì)材料相同，長度相同的導(dǎo)體，截面積愈大(即愈粗)電阻愈小。
(4)導(dǎo)體的溫度 同一導(dǎo)體，在不同溫度下，就有不同的電阻，一般導(dǎo)體的電阻隨溫度升高而增加。
電阻的單位用“歐姆”(2)表示，(簡稱“歐”)，也有用較大的單位千歐（KΩ）或兆歐（MΩ)表示。 1 兆歐=1000千歐
1千歐=1000歐
在分析儀器中，有一種元件也叫“電阻”，那種“電阻”實(shí)際是“電阻器”的簡稱，它是一種具有一定電阻值的電器元件。
3.電壓
通常情況下，水總是從高水位處向低水位處流動(dòng)，即必須有水位差水才能流動(dòng)。如果是地下水，必須用水泵把水提升到水塔里，產(chǎn)生水位差后才能往低處流。同樣道理，電路中也必須有電位差，電流才能從電路里的高電位點(diǎn)流向低電位點(diǎn)。電路中的電源如同水泵一樣，是起產(chǎn)生電位差作用的，電源的正極電位高，負(fù)極電位低，所以電路接通后，電流從電源正極流出，經(jīng)過負(fù)載流回電源負(fù)極。電路中任意兩點(diǎn)間的電位差叫做電壓，用“U”表示。
電壓的單位用“伏特”(V)表示，(簡稱“伏”)，此外還有用千伏(kV)、毫伏(mV)等來計(jì)量的。
4.歐姆定律
用自來水時(shí)，水的壓力越大，水龍頭開得越大即阻力越小，水流放出越大。電流也是這樣，電路兩端電位差越大，電路中電阻越小，電流也越大。電流的大小與電壓成正比，與電阻成反比，這個(gè)規(guī)律叫做歐姆定律。
電流(/)=電壓(U)
電阻(R)
一盞電燈，接到電壓為220伏的線路中，如果燈絲電阻為1000歐，流經(jīng)燈絲的電流為多大？
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