内容简介
电作为现代社会的“隐形血液”,支撑着家庭生活、工业生产、交通运输、通信网络等各方面的运行。然而,电看不见也摸不着,许多人虽每天与电打交道,却对其缺乏基本认识。
《秒懂电工电子》共分为5章,系统阐述发电、输电、配电、用电方面的知识,介绍以电视机、电冰箱和洗衣机“三大件”为代表的常见用电设备的结构与工作原理,引导读者从基本概念到实际应用,逐步构建起完整的电工电子认知体系,提升电学素养与安全意识。
精彩书摘
第1章什么是电?
第1讲文明开化的象征——电的应用
电灯出现以前
在江户时代,人们使用蜡烛、菜籽油、芝麻油、鱼油等照明。进入明治时代后,煤油灯开始在普通家庭中普及,街道上的路灯则多采用煤气灯。照明作为西方文化与技术的一部分,逐渐在日本普及开来。
*初的弧光灯
电灯也是西方技术成果之一,1878年(明治11年)3月25日,位于虎之门的工部大学校(今东京大学工学部)成功点亮了日本**盏电灯——弧光灯(碳弧灯)。为纪念这一具有历史意义的事件,日本将3月25日定为电气纪念日。
文明开化的象征
弧光灯*次点亮后4年,即1882年(明治15年)11月1日,东京银座出于宣传需要*次安装了弧光灯街灯。这一新奇景象吸引了大量市民前来观赏,数日间人流不息。弧光灯高悬于约15m的电线杆上,其亮度远超人们以往熟悉的蜡烛或煤油灯,震撼了当时的观众。
在描绘该场景的锦绘《东京银座通电气灯建设之图》中,有如下记载:“电灯乃美国人之新发明,其发光非因引燃他物,而是依赖一种电气装置产生火光,照明范围可达数十町a之遥,宛如白昼一般。除日月之外,世间再无可与之比拟的光源。”
因此,对于当时的人们,弧光灯正是文明开化的象征。
第2讲从电线杆到电力入户
简单来说,“电力入户”就是从电线杆上的配电线取电,引入住宅的配电盘。通常情况下,电力公司会从路边的电线杆上引出入户线,从建筑物的屋檐或外墙穿入。入户线的连接点就是电力公司与用户之间的分界点,也是安全责任和产权责任的分界点。
入户线的高度
根据相关规定,入户线穿越道路时应不低于5m,进入建筑物内部时应高于2.5m。这些高度规定,一方面是为了避免电线影响车辆通行,另一方面也是为了防止人们误触电线,从而保障用电安全并预防触电事故。
配电盘
电力入户后,需要进一步分配到不同楼层和各个房间。实现这一分配功能的装置被称为“配电盘”。
配电盘是建筑物电力系统的重要组成部分,它负责将主电源分配至各个分支线路,供不同的房间和用电设备使用。配电盘内通常包含断路器等安全防护装置,可以在线路发生过载或短路时自动切断电源,从而防止线路和设备受损,提高用电系统的安全性。
限流断路器
配电盘中设有由电力公司配置的限流断路器。当用电电流超过合同规定时,断路器会自动切断电源,防止超负荷用电。但如果已安装带限流断路器的智能电表,则无须单*配置限流断路器。
值得注意的是,日本有些地区的电力公司*初就未采用限流断路器,而是采用*低费用制(固定月租),以满足不同用户的需求。
第3讲电费是如何计量的?
看不见的电
在建筑、土木、机械等以实物为主的工程领域,通过直接观察物体及其运动,能够直观理解其性质和功能。
相比之下,电是看不见的,无法通过人体五官直接感知。为了对电进行管理,需要借助仪表将其可视化。为此,人们开发了各种测量仪表,其中之一便是用来计量所用电能的电能表——准确地说应称为累计电能表。一般也被称为“电表”。此外,为了保证电能表的测量精度,法律上规定了电能表的有效使用期限。
目录
目录
第1章 什么是电?
第1讲 文明开化的象征——电的应用 002
第2讲 从电线杆到家庭用电 004
第3讲 电费是如何计量的? 006
第4讲 电虽然便利,但也很危险! 008
专栏1 关于强制接地制度化的*例高压触电事故 011
第5讲 短路与接地到底是什么? 012
第6讲 电动吸尘器是如何工作的? 014
第7讲 微波炉为何能“只”加热食物? 016
第8讲 空调器降温的原理与泼水降温一样吗? 018
第9讲 静电不仅致痛,还可能致命? 020
第10讲 静电解密,历时2000 年! 022
第11讲 冒着生命危险揭开闪电真相 024
第12讲 青蛙腿与电的深刻关系 026
第13讲 所有电池都是从这里开始的 028
第14讲 极光和荧光灯的发光原理相同吗? 030
第15讲 质子(电子)数量决定了原子的性质 032
第16讲 电子移动形成电流 034
第17讲 导体与绝缘体 036
第18讲 解构输电的电线 038
专栏2 能自行发电的电鳗 040
第2章 电路的定义与作用
第19讲 停在高压线上的鸟会触电吗? 042
第20讲 电路图专用符号 044
第21讲 电压究竟是什么? 046
第22讲 如雷贯耳的欧姆定律 048
第23讲 串联与并联 050
第24讲 电流战争:爱迪生与特斯拉 052
第25讲 电压随时变化的交流电 054
第26讲 阻碍电流的作用统称为阻抗 056
第27讲 在交流电路中,需要考虑相位差 058
专栏3 电源插座的左右插孔是否有所不同? 060
第3章 日常生活用电
第28讲 用空气烧水:热泵的本质 062
第29讲 通过电子加速与碰撞产生热量 064
第30讲 电流与光的关系 068
第31讲 磁铁内含大量磁偶极子 070
第32讲 认识电磁铁 072
第33讲 利用电磁铁发声的扬声器 074
第34讲 磁共振成像是如何实现的? 076
专栏4 超导:电阻突变为零的奇妙现象 079
第35讲 “叛逆”的线圈 080
第36讲 怎样提高线圈产生的电压? 082
第37讲 通过线圈和磁铁理解发电机原理 084
第38讲 改变电压的变压器 086
第39讲 电动机的旋转原理 088
第40讲 气象雷达:利用电磁波观测天气 090
第41讲 各种各样的电磁波 092
第42讲 收发电磁波的天线 094
第43讲 利用电磁波的卫星通信 096
第44讲 铁生锈的原因 098
第45讲 铁生锈的本质是电化学反应 100
第46讲 通过化学方法产生电能的电池 102
第47讲 电镀:在物体表面形成金属薄膜 104
第4章 从发电到用电
第48讲 全程无线——从用电到充电 108
第49讲 干电池的内部 110
第50讲 车用铅酸蓄电池 112
第51讲 手机用的锂离子电池 116
第52讲 燃料电池并非电池 120
专栏5 高效的家用燃料电池系统——Enefarm 123
第53讲 抽水蓄能发电:巨型“蓄电池” 124
第54讲 利用自然水循环的水力发电 126
第55讲 火力发电:利用蒸汽推动轮机 130
第56讲 核能发电:基于核裂变的蒸汽发电 134
第57讲 可再生能源发电 136
第58讲 半导体在太阳能发电中的重要性 138
第59讲 风力发电:结构复杂的清洁能源 140
第60讲 地热发电——利用地下热能 142
第61讲 日本随处可见的电线杆和电线 144
第62讲 从发电到家庭用电 146
第63讲 电力频率的调控机制 148
第64讲 日本电网频率不统一的成因 150
第65讲 停电的类型、原因与应对 152
专栏6 锂电池与诺贝尔化学奖 156
第5章 电在各领域的广泛应用
第66讲 身边的半导体:现代科技基石 158
第67讲 什么是半导体? 160
第68讲 LED——高效环保的光源 162
第69讲 变频技术:家电节能的关键 164
第70讲 模拟信号与数字信号的区别 166
第71讲 从电缆到光缆:通信技术革命 168
第72讲 5G 移动通信:连接未来的技术 170
第73讲 数据中心:现代互联网的支柱 172
第74讲 IoT:连接万物的物联网 174
第75讲 汽车电子控制:计算机驱动的智能 176
第76讲 非接触式体温计:红外测温的原理 178
第77讲 人体传感器:节能与安全利器 180
第78讲 血压计是如何精准测量血压的? 182
第79讲 图像传感器:光电转换圣手 184
试读
第1章什么是电?
第1讲文明开化的象征——电的应用
电灯出现以前
在江户时代,人们使用蜡烛、菜籽油、芝麻油、鱼油等照明。进入明治时代后,煤油灯开始在普通家庭中普及,街道上的路灯则多采用煤气灯。照明作为西方文化与技术的一部分,逐渐在日本普及开来。
*初的弧光灯
电灯也是西方技术成果之一,1878年(明治11年)3月25日,位于虎之门的工部大学校(今东京大学工学部)成功点亮了日本**盏电灯——弧光灯(碳弧灯)。为纪念这一具有历史意义的事件,日本将3月25日定为电气纪念日。
文明开化的象征
弧光灯*次点亮后4年,即1882年(明治15年)11月1日,东京银座出于宣传需要*次安装了弧光灯街灯。这一新奇景象吸引了大量市民前来观赏,数日间人流不息。弧光灯高悬于约15m的电线杆上,其亮度远超人们以往熟悉的蜡烛或煤油灯,震撼了当时的观众。
在描绘该场景的锦绘《东京银座通电气灯建设之图》中,有如下记载:“电灯乃美国人之新发明,其发光非因引燃他物,而是依赖一种电气装置产生火光,照明范围可达数十町a之遥,宛如白昼一般。除日月之外,世间再无可与之比拟的光源。”
因此,对于当时的人们,弧光灯正是文明开化的象征。
第2讲从电线杆到电力入户
简单来说,“电力入户”就是从电线杆上的配电线取电,引入住宅的配电盘。通常情况下,电力公司会从路边的电线杆上引出入户线,从建筑物的屋檐或外墙穿入。入户线的连接点就是电力公司与用户之间的分界点,也是安全责任和产权责任的分界点。
入户线的高度
根据相关规定,入户线穿越道路时应不低于5m,进入建筑物内部时应高于2.5m。这些高度规定,一方面是为了避免电线影响车辆通行,另一方面也是为了防止人们误触电线,从而保障用电安全并预防触电事故。
配电盘
电力入户后,需要进一步分配到不同楼层和各个房间。实现这一分配功能的装置被称为“配电盘”。
配电盘是建筑物电力系统的重要组成部分,它负责将主电源分配至各个分支线路,供不同的房间和用电设备使用。配电盘内通常包含断路器等安全防护装置,可以在线路发生过载或短路时自动切断电源,从而防止线路和设备受损,提高用电系统的安全性。
限流断路器
配电盘中设有由电力公司配置的限流断路器。当用电电流超过合同规定时,断路器会自动切断电源,防止超负荷用电。但如果已安装带限流断路器的智能电表,则无须单*配置限流断路器。
值得注意的是,日本有些地区的电力公司*初就未采用限流断路器,而是采用*低费用制(固定月租),以满足不同用户的需求。
第3讲电费是如何计量的?
看不见的电
在建筑、土木、机械等以实物为主的工程领域,通过直接观察物体及其运动,能够直观理解其性质和功能。
相比之下,电是看不见的,无法通过人体五官直接感知。为了对电进行管理,需要借助仪表将其可视化。为此,人们开发了各种测量仪表,其中之一便是用来计量所用电能的电能表——准确地说应称为累计电能表。一般也被称为“电表”。此外,为了保证电能表的测量精度,法律上规定了电能表的有效使用期限。