消防设施操作员《基础知识》考点：电路的概念与组成

（1）电源

电源是将其他形式的能量（如化学能、机械能等）转换为电能的设备。电源分为直流电源（DC）和交流电源（AC）两大类，在电路图中分别用“- ”和“~ ”表示。常用的直流电源有干电池、蓄电池、直流发电机、整流电源等。常用电源的图形符号与文字符号如图 5-1-2 所示。民用供配电网提供的则是交流电源，由交流发电机产生。按照正弦规律变化的交流电称为正弦交流电，通常称为交流电（见图 5-1-3），应用交流电的电路也叫交流电路。

a）干电池或蓄电池 

b）一般直流电源

c）直流发电机 

d）交流发电机 

e）交流电源

交流电应用极为广泛，常用的电气设备如照明灯具、家用电器等都使用交流电。即使是在某些需要直流电的场合，也是将交流电通过整流设备变换为直流电。交流电基本物理量包括瞬时值、最大值、有效值、平均值、周期、频率等。

（2）负载

负载是取用电能的设备，能将电能转换为其他形式的能量（如光能、热能、机械能等）。基本的理想电路元件有电阻元件、电感元件、电容元件，它们的图形符号与文字符号如图 5-1-4 所示。

1）电阻。理想电阻元件是指能够消耗电能的元件，用字母 R 表示。在一定的温度下，其电阻值与材料的长度成正比，与材料的电阻率成正比，与材料的截面积成反比。导电材料的电阻率通常小于（1~5）×10-7Ω·m。

对任一种材料，导电是绝对的，绝缘是相对的。导电能力弱的或几乎不导电的材料称为绝缘材料，如橡胶、塑料、陶瓷等。在电气工程中能作为绝缘材料的，其电阻率ρ不得低于 1×107Ω·m。

交流电路在任一瞬间，电压瞬时值 u 与电流瞬时值 i 的乘积，称为瞬时功率，用小写字母 p 表示。瞬时功率在一个周期内的平均值，称为平均功率，它表征了一个周期内电路消耗电能的平均速率，也称有功功率，用大写字母 P 表示。经数学推导证明，交流电路的有功功率等于瞬时功率最大值的一半。

功率的单位为 W（瓦）、kW（千瓦）、MW（兆瓦）。

电能的单位为 J（焦[尔]）。在日常生产/生活中，电能常用“度”计量，即：1 度=1kW·h=3.6×106J。

2）电感。理想电感元件是指具有储存磁场能量这样一种电磁特性（电感性）的二端元件，如图 5-1-5a 所示。当交流电流通过电感元件时，电磁感应的存在使得电感线圈中自感电动势与电压反相。电感线圈中的电流 I 和自感电动势 E 的相量图如图 5-1-5b 所示。

由于电感线圈两端电压与电流相位不同，电感具有阻碍交流电流通过的性质，称为感抗，用字母 XL 表示，单位是Ω。电感 L 的单位：H（亨[利]）、mH（毫亨）。电感交流电路的瞬时功率在每个周期内的平均功率为零（即有功功率 P=0），但瞬时功率并不等于零，其瞬时功率的最大值称为无功功率，用字母 QL 表示，单位是“乏尔”，简称为“乏”用符号 var 表示。无功功率不是无用的功率，它是具有电感的设备建立磁场、储存磁能必不可少的工作条件。

3）电容。理想电容元件是指具有储存电场能量这样一种电场特性（电容性）的二端元件，如图 5-1-6a 所示。电容器的应用十分广泛，在电力系统中常用它来调整电压、改善功率因数。电容 C 的单位为法拉（F），1F=106μF=1012pF。

电压与电流之间存在着相位差，电容器上的电流超前于电容器两端电压 90°，它们的相量图如图 5-1-6b 所示。电容器上电流变化规律及频率与电压相同。电容也具有阻碍交流电流通过的性质，称为容抗，用字母Xc 表示，单位是Ω。容抗与频率成反比，电容器对高频交流电容易形成充放电电流，而对低频交流电不容易形成充放电电流。在电容电路中，瞬时功率在一个周期内的平均值为零，即有功功率 P=0。

5-1-6 电容电路及其电压、电流的相量图

（3）中间环节

中间环节是连接电源与负载的环节，由导线、开关和实现控制、测量、保护等功能的元件构成。其中，用来传输和分配电能的导线是必不可少的，导线一般用包着绝缘层的铜线或铝线制成。