电路及其基本物理量

    电路是由电源、负载、导线三个最主要的部分组成。一般的电路中还装有控制电路的开关和各种测量仪表，以及保护电路的熔断器等。电源是供电的装置，是将其他能量转换成电能的装置。如发电机、电池等，在发电机内利用磁的作用将机械能转换成电能，而电池则将化学能转换成电能。负载是用电的装置，是将电能转换成其他能量的装置。如电灯、电感线圈（电动机、电磁铁）等，电灯将电能转换成热能和光能，电动机将电能转换成机械能，电磁铁将电能转换成磁场能。导线即是电源和负载之间连接的导电线，起着输送电能的作用。

    电路的基本物理量有：电流、电位、电压、电动势及电阻等。

    电路是电流通过的路径，按其通过的电流性质可分为交流电路和直流电路。所谓直流电路，是指含有直流电源的电路。电路中通过的电流的大小和方向都不随时间变化。

    交流电路是指含有交流电源的电路。在煤矿生产中应用的交流电，都指的是正弦交流电。

    1．正弦交流电的基本概念

   (1)正弦交流电是指大小和方向随时间按正弦规律变化的电流（含电压、电动势）。

    在每一个瞬间交流电的数值都不相同，分别用i、u、e表示电流、电压和电动势的瞬时值。描绘电流（或电压、电动势）随时间变化的曲线，称为波形图。由于交流电流、电压和电动势的大小、方向随时间按正弦规律变化。因此，统称它们为正弦量。

   (2)正弦交流电的三要素是最大值、周期（或频率、角频率）和初相位。

   (3)正弦交流电的表示法是分析、计算正弦交流电路的工具。解析法、图示法和旋转矢量法是正弦交流电最基本的表示方法。

   (4)正弦交流电的有效值和平均值。通常讲的交流电的值和交流仪表测量的都是交流电的有效值。各正弦量有效值分别等于其最大值的1/√2倍，即近似为0.707倍。平均值是交流电在半个周期内所有瞬时值的平均大小。交流电流、交流电压、交流电动势的平均值分别用IP、UP、EP表示。

    2．单相交流电路

   (1)纯电阻电路。

    日常生活中遇到的白炽灯、电阻炉、电烙铁等交流电路可以看成是纯电阻电路。交流电路中的电压、电流都是按正弦规律变化的。

    在交流电路中，电阻元件从电源取用电能并且将电能转换成热能或光能等其他能量形式。这表明，电阻元件消耗电能，因此，电阻元件是耗能元件。

   (2)纯电感电路。

    电感线圈（电感元件）的电阻很小，可忽略不计，就相当于纯电感线圈。如将一个纯电感线圈接于交流电源，即是纯电感电路。电感元件是储能元件。

   (3)纯电容电路。

    纯电容电路是仅把电容器（电容元件）与交流电源连接的电路。电容器具有隔绝直流和通过交流的性质。电容元件也是储能元件。

   (4)电阻、电感、电容的串联电路。

    电阻、电感、电容的串联电路，如常用的电压谐振电路和为了减少交流输电线上的电压损失而在输电线路中串联电容器的补偿电路都属于这种电路。

    3．三相交流电

    在生产实际中交流电的应用大多数采用“三相制”，即是由三个大小相等、频率相同及不同相位的电动势组成的供电系统。通常的单相交流电源也是从三相交流电源中获得的。三相交流电，是由三相发电机产生的。