电工基础知识及常用电器
同修 / 2022-07-08
电工基础知识及常用电器
化验分析中，总要用到一般的电器和分析仪器。使用这些电器和仪器，都离不开电，因此，化验员除了要具备分析化学的基础知识外，还必须具备基本的电工知识。本章首先介绍电工基础知识和量电仪表，然后对常用电器(如电炉、烘箱、冰箱等)从一般的工作原理到维护保养作简要的介绍。
第一节电工基础知识
一、电的产生
电到底是什么？它是怎样产生的？
根据近代电子学说的解释，自然界的一切物质都是由许多叫做分子的微粒组成的，分子又由原子组成，而原子是由一个原子核和以很高速率在它周围旋转着的电子所组成，原子核带正电荷，电子带负电荷。电荷具有同性相斥异性相吸的特性，因此，电子与原子核相互吸引，而电子与电子之间相互排斥。在正常状态下，原子中原子核所带正电荷量与核外电子所带负电荷的总和相等，所以，原子不显示电性，故物体不带电。但若使物体中某些原子的外层电子(外层电子与原子核间吸引力较内层电子弱)失去几个，这时，正负电荷量就不相等了，正电荷多于负电荷，因而物体就带正电。相反，如果设法使物体中某些原子增加几个电子，这时由于负电荷多于正电荷，因而物体就带负电。由此可见，物体带电，实际上是构成物体的原子中正负电荷量不相等所引起的。电是由正负电荷的分离、转移所产生的。
一个带电物体所带电荷的多少可以用电子数目来计量，不过实用上这个单位太小，所以常用“库仑”做电量的单位。1库仑电量等于6，25×10 18个电子电荷。
摩擦生电是很早以前被人们发觉的现象，例如我们用胶木笔杆与头发相摩擦后，胶木笔杆就能吸引微小的纸屑，这是因为头发上的某些电子转移到胶木笔杆上，从而使胶木笔杆带上了电，产生了吸力。除摩擦起电外，还可以用其它方法使物体带电。我们常用的干电池，是利用电池内的化学作用，使锌原子的正负电荷分离，结果使锌皮(负极)上带负电荷，炭棒(正极)上带正电荷。发电机则是运用电磁力来使导体中的正负电荷分离而产生电的。
二、导体和绝缘体
前面提到，在原子中，电子受到原子核的吸引，电子被束缚着，但是，电子一直是以高速围绕原子核旋转着的，所以也有摆脱原子核束缚的倾向。在金属物体的原子中，一部分电子受核的束缚力较弱，有可能摆脱原子核的吸引而逃离出去。在金属中自由游荡，我们称这些电子为自由电子。通常情况下，自由电子是没有一定目标地游荡着的，不会形成有规律的电流。如果我们将金属接通电源，由于电子是带负电荷的，这些电子将受到电源正极上正电荷的吸引和电源负极上负电荷的推挤。在电源的作用下电子就排成队向正极方向移动，从而形成了电流。物体中有电流通过的现象叫做导电，金属是可以导电的，导电的物体叫做“导体”。
除了金属、大地、人体、石墨以及自来水等能导电外，酸、碱、盐类的溶液也能导电。有些物体，如橡胶、塑料、玻璃、陶瓷、胶木、云母和木材等，其原子核对核外电子束缚很紧，电子很难逃逸，因而这些物体中没有自由电子或者只有很少自由电子，难以形成电流，因此这类物体不能导电或导电能力很差。我们称这类物体为“绝缘体”。例如，电线外表的塑料或橡胶包皮，电灯开关的胶木外壳，漆包线表面的漆膜，螺丝刀的木柄等都是良好的绝缘体。人手碰到这些绝缘体不会触电。当然，导体与绝缘体的区分是相对的，不是绝对的，例如，螺丝刀的木柄，干燥时是绝缘的，受潮了绝缘作用就不好了。有些物体碰到低电压时是绝缘体，碰到高电压时就不再是绝缘体了。
三、电流、电阻和电压
1.电流
水在河里流动叫做水流，同样，电子在导体中流动就叫做电流，用“/”表示。例如，把一节干电池用电线和一个小电珠连接起来(如图11-1)，由于电池负极上积聚了大量电子，互相排斥，而电池正极上积聚了大量正电荷，对电子有很强的吸引力，因此，电路中的自由电子就沿着导线从电池负极向电池正极方向移动，形成电流。当电流流过小电珠时电珠发出亮光。我们称干电池为电源，称小电珠为负载，而连接电源和负载的电线叫做导线。但是，电流的方向习惯上规定由电源的正极经过负载流电源的负极，也就是说，电流的方向和电子实际流动方向恰好相反。
电流强度用“安培”(A)表示，(简称“安”)，如果每秒钟有1库仑的电量通过导线的横截面，那末电路中的电流强度即为1安培。电流强度的大小还可以用毫安(mA)、微安(μA)来计量。
1安=1000毫安 1 毫安=1000微安
2、电阻
金属中的自由电子在金属体中作有规则定向流动时，既要受到原子核的吸引，又会碰到其它电子和原子，因此，电子在导体中流动会受到一定的阻力。物体对电子流动所产生的阻力就叫做电阻，用“R”表示。电阻小的物体导电能力强，电阻大的物体导电能力就弱。二根粗细相同长度也相同的银丝和铜丝，银丝的电阻比铜丝的小，所以银丝的导电能力比铜丝强，但银丝较贵，通常大量用铜丝做电线。物体电阻的大小，取决于下列四个因素：
（1）导体的材料不同材料（长度和粗细相同），其电阻是不同的。
(2)导体的长度材料相同，粗细相同的导体，长度长的电阻大。
（3）导体的粗细材料相同，长度相同的导体，截面积愈大(即愈粗)电阻愈小。
(4)导体的温度 同一导体，在不同温度下，就有不同的电阻，一般导体的电阻随温度升高而增加。
电阻的单位用“欧姆”(2)表示，(简称“欧”)，也有用较大的单位千欧（KΩ）或兆欧（MΩ)表示。 1 兆欧=1000千欧
1千欧=1000欧
在分析仪器中，有一种元件也叫“电阻”，那种“电阻”实际是“电阻器”的简称，它是一种具有一定电阻值的电器元件。
3.电压
通常情况下，水总是从高水位处向低水位处流动，即必须有水位差水才能流动。如果是地下水，必须用水泵把水提升到水塔里，产生水位差后才能往低处流。同样道理，电路中也必须有电位差，电流才能从电路里的高电位点流向低电位点。电路中的电源如同水泵一样，是起产生电位差作用的，电源的正极电位高，负极电位低，所以电路接通后，电流从电源正极流出，经过负载流回电源负极。电路中任意两点间的电位差叫做电压，用“U”表示。
电压的单位用“伏特”(V)表示，(简称“伏”)，此外还有用千伏(kV)、毫伏(mV)等来计量的。
4.欧姆定律
用自来水时，水的压力越大，水龙头开得越大即阻力越小，水流放出越大。电流也是这样，电路两端电位差越大，电路中电阻越小，电流也越大。电流的大小与电压成正比，与电阻成反比，这个规律叫做欧姆定律。
电流(/)=电压(U)
电阻(R)
一盏电灯，接到电压为220伏的线路中，如果灯丝电阻为1000欧，流经灯丝的电流为多大？
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