電工基礎知識及常用電器
同修 / 2022-07-08
電工基礎知識及常用電器
化驗分析中，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，化驗員除了要具備分析化學的基礎知識外，還必須具備基本的電工知識。本章首先介紹電工基礎知識和量電儀表，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保養(yǎng)作簡要的介紹。
第一節(jié)電工基礎知識
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，這時，正負電荷量就不相等了，正電荷多于負電荷，因而物體就帶正電。相反，如果設法使物體中某些原子增加幾個電子，這時由于負電荷多于正電荷，因而物體就帶負電。由此可見，物體帶電，實際上是構(gòu)成物體的原子中正負電荷量不相等所引起的。電是由正負電荷的分離、轉(zhuǎn)移所產(chǎn)生的。
一個帶電物體所帶電荷的多少可以用電子數(shù)目來計量，不過實用上這個單位太小，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，這是因為頭發(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)的化學作用，使鋅原子的正負電荷分離，結(jié)果使鋅皮(負極)上帶負電荷，炭棒(正極)上帶正電荷。發(fā)電機則是運用電磁力來使導體中的正負電荷分離而產(chǎn)生電的。
二、導體和絕緣體
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地游蕩著的，不會形成有規(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極上負電荷的推擠。在電源的作用下電子就排成隊向正極方向移動，從而形成了電流。物體中有電流通過的現(xiàn)象叫做導電，金屬是可以導電的，導電的物體叫做“導體”。
除了金屬、大地、人體、石墨以及自來水等能導電外，酸、堿、鹽類的溶液也能導電。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觸電。當然，導體與絕緣體的區(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是絕緣體，碰到高電壓時就不再是絕緣體了。
三、電流、電阻和電壓
1.電流
水在河里流動叫做水流，同樣，電子在導體中流動就叫做電流，用“/”表示。例如，把一節(jié)干電池用電線和一個小電珠連接起來(如圖11-1)，由于電池負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，對電子有很強的吸引力，因此，電路中的自由電子就沿著導線從電池負極向電池正極方向移動，形成電流。當電流流過小電珠時電珠發(fā)出亮光。我們稱干電池為電源，稱小電珠為負載，而連接電源和負載的電線叫做導線。但是，電流的方向習慣上規(guī)定由電源的正極經(jīng)過負載流電源的負極，也就是說，電流的方向和電子實際流動方向恰好相反。
電流強度用“安培”(A)表示，(簡稱“安”)，如果每秒鐘有1庫侖的電量通過導線的橫截面，那末電路中的電流強度即為1安培。電流強度的大小還可以用毫安(mA)、微安(μA)來計量。
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)則定向流動時，既要受到原子核的吸引，又會碰到其它電子和原子，因此，電子在導體中流動會受到一定的阻力。物體對電子流動所產(chǎn)生的阻力就叫做電阻，用“R”表示。電阻小的物體導電能力強，電阻大的物體導電能力就弱。二根粗細相同長度也相同的銀絲和銅絲，銀絲的電阻比銅絲的小，所以銀絲的導電能力比銅絲強，但銀絲較貴，通常大量用銅絲做電線。物體電阻的大小，取決于下列四個因素：
（1）導體的材料不同材料（長度和粗細相同），其電阻是不同的。
(2)導體的長度材料相同，粗細相同的導體，長度長的電阻大。
（3）導體的粗細材料相同，長度相同的導體，截面積愈大(即愈粗)電阻愈小。
(4)導體的溫度 同一導體，在不同溫度下，就有不同的電阻，一般導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，即必須有水位差水才能流動。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流向低電位點。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，負極電位低，所以電路接通后，電流從電源正極流出，經(jīng)過負載流回電源負極。電路中任意兩點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)等來計量的。
4.歐姆定律
用自來水時，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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