淺談電工學中容易搞混的一些概念

王紅珠

摘 要：本文根據多年從事教授電工學課程的經驗，對電工學中容易搞混的一些概念進行了歸納總結并進行了詳細地分析討論，以便學生能更好地理解并掌握這些概念。

關鍵詞：搞混 概念 總結 分析

中圖分類號：G642 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2014）03（b）-0179-01

電工學是我校非電類專業開設的一門專業基礎課，講述的是電路中有關物理量的基本概念、交直流電路的分析和計算、三相異步電動機的控制電路，具有很強的理論性和實踐性。這門課簡單易學，但有一些相近的概念使學生似懂非懂，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電，是一種客觀的自然現象，比如日常生活中常會出現的一些現象：在我們早上起來梳頭時，頭發有時會“飄”起來，或者晚上脫衣服睡覺時都會產生靜電。雖然靜電中存在電荷，但它是一種處于靜止狀態的電荷，不能移動，也就沒有電流存在，因此靜電不能帶動電器工作。相反，非靜電中也存在電荷，但是這種電荷可以定向移動，形成一定的電流，故非靜電能帶動電器工作。

電量與電流：電荷的多少叫做電量，電量的單位為庫侖。電荷的定向移動叫做電流，電流不是恒定不變的，即不同的時刻，電流大小不一樣，它的大小可用單位時間內通過導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離子。

帶電和導電：帶電是指物體失去或得到多余的一些電子，導致物體對外呈現電性。導電實質是指導體中存在大量電荷，并作定向移動，從而使導體中產生電流。

電壓、電位和電動勢：電壓是指在非靜電力的作用下，電荷從A點移動到B點所做的功。它為代數值，一般都指兩點間的電壓，其大小與參考點地選擇無關。電位是必須先在電路中選定一個參考點，規定參考點的電位為零伏。它是指電場力把單位正電荷從電路中的某點沿任意路徑移動到參考點所做的功，即除參考點外的點對于參考點之間的電壓。電位的參考方向為某點指向參考點，其值大小與參考點地選擇有關。電壓和電位的單位相同，都為伏特，它們之間的關系為兩點之間的電壓等于兩點的電位之差。電動勢是指非靜電力把單位正電荷從電源負極移到正極所做的功。它只是描述電源的性質，即只有電源才有電動勢的概念，其大小等于電源兩端的電壓，參考方向為電源負極指向電源正極，與電源電壓相反。對于電源而言，電路未閉合時稱電源電動勢，電路閉合時稱電源電壓，也就是說電動勢與外電路無關，電壓與外電路有關。

獨立源和受控源：獨立源包括獨立電壓源和獨立電流源，是指電壓源的電壓和電流源的電流值是一個常數，由自身決定，跟外電路無關。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，其值不是一個常數，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，獨立電壓源作短路處理，獨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，只能保留原樣進行分析，因此分析計算電路時一定要看清楚是獨立源還是受控源，再按相應原則處理并區別對待。

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系不一樣。如果三相電源作星型連接時，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，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載，就會存在相電流、線電流和中線電流的概念。相電流是指負載上的電流，線電流是指火線上的電流，中線電流是指中線上的電流。若是三相對稱負載作星型連接時，每根火線上的線電流和對應相電流相等；若是三相對稱負載作三角型連接時，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。不管負載作什么連接，只要它是對稱的，中線電流就一定為零，中線就可以去掉，供電方式就會變成三相三相制，但是負載不對稱時，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絲或開關，應當采用三相四線制供電，保證各項負載能正常工作，否則會造成各相電壓不對稱，相電壓超過或低于負載額定電壓，導致負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，是個常數，它的阻值不隨電壓的變化而變化，是導體本身的一個特性，表示導體對電流阻礙作用的大小，單位為歐姆。阻抗是指對交流電所起的阻礙作用，針對一個二端元件而言，而二端元件是指具有兩個出線端的部分電路，一般由電阻、電容和電感元件組成，阻抗本身是個復數，實部是電阻，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相量求和的結果，單位也為歐姆。

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

刀開關和組合開關：都可以用來接通或斷開電源。組合開關實質上也是一種刀開關，但它的刀片可轉動，是一種多觸點、多位置、可控制多個回路的電器。

電抗器和浪涌吸收器：電抗器也叫電感器，實質上是一個無導磁材料的空心線圈，有輸入和輸出兩種電抗器，用在變頻調速中。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。由于電動機在快速停車過程中有慣性，會產生大量的再生電能，若不及時消耗掉再生電能，就會導致變頻器報故障，甚至會損害變頻器。因此用浪涌吸收器可以保護變頻器不受電動機再生電能的危害。

以上是一些相近概念之間的關系，如果我們搞清楚它們間的細微區別，就會理解概念的本質含義，對我們分析計算電路會起到很重要的作用。

參考文獻

[1] 顧永杰.電工電子技術基礎[M].高教出版社，2005.

[2] 趙歆.電工電子技術[M].北京郵電大學出版社，2013.endprint