引言

电工基础是职业高中电气类专业的核心课程，它不仅为后续的专业学习奠定基础，更是未来从事电工、电气维修、自动化控制等工作的必备技能。面对繁杂的电路原理、公式和安全规范，许多学生感到无从下手。本文精选了职高电工基础中最具代表性的题库，并结合实战案例进行详细解析，旨在帮助你系统性地掌握核心知识点，提升解题能力和实践应用水平。

一、 直流电路基础

直流电路是电工学习的起点，理解电流、电压、电阻及其关系是后续学习的基础。

1.1 核心知识点回顾

  • 欧姆定律：I = U / R
  • 电阻串并联：
    • 串联：R总 = R1 + R2 + … + Rn，电流处处相等，电压按电阻比例分配。
    • 并联：1/R总 = 1/R1 + 1/R2 + … + 1/Rn，电压相等，电流按电阻反比分配。
  • 电功率：P = UI = I²R = U²/R

1.2 精选题库与解析

题目1： 如图所示电路，电源电压U=12V，R1=4Ω，R2=6Ω，求： (1) 电路总电阻R总； (2) 电路总电流I； (3) R1和R2两端的电压U1、U2。

解析： 这是一个典型的电阻串联电路。 (1) 总电阻：R总 = R1 + R2 = 4Ω + 6Ω = 10Ω (2) 总电流：根据欧姆定律，I = U / R总 = 12V / 10Ω = 1.2A (3) 分电压：

  • U1 = I × R1 = 1.2A × 4Ω = 4.8V
  • U2 = I × R2 = 1.2A × 6Ω = 7.2V
  • 验证：U1 + U2 = 4.8V + 7.2V = 12V，符合基尔霍夫电压定律。

题目2： 一个“220V，60W”的灯泡和一个“220V，100W”的灯泡并联在220V电源上，哪个灯泡更亮？如果串联在220V电源上，哪个灯泡更亮？

解析： 这是一个关于功率与电阻关系的经典问题。 (1) 并联情况：电压相同，功率P = U²/R，功率越大，电阻越小。计算电阻：

  • R60 = U²/P = (220V)²/60W ≈ 806.7Ω
  • R100 = U²/P = (220V)²/100W = 484Ω
  • 因为R60 > R100，所以100W灯泡电阻更小。并联时电压相同，电阻小的功率大，因此100W灯泡更亮。 (2) 串联情况：电流相同，功率P = I²R，电阻越大，功率越大。因为R60 > R100，所以60W灯泡更亮。此时总电压220V，总电阻R总 = 806.7 + 484 = 1290.7Ω，电流I = 220V / 1290.7Ω ≈ 0.17A，60W灯泡实际功率P = I²R60 ≈ (0.17)² × 806.7 ≈ 23.3W，远低于额定功率，所以串联时两个灯泡都会变暗。

1.3 实战应用：家庭电路故障排查

场景：家中某房间的灯泡不亮，但其他房间正常。 分析步骤：

  1. 确定故障范围：其他房间正常，说明总电源和主干路正常，故障在该房间的支路。
  2. 检查开关和灯泡：先检查灯泡是否烧坏，再检查开关是否接触不良。
  3. 使用万用表测量：
    • 测量开关两端电压：开关闭合时，电压应接近0V；断开时，电压应接近220V。
    • 测量灯座两端电压：开关闭合时，电压应接近220V。
  4. 常见故障：灯座接触不良、线路断路、开关损坏。 安全提示：操作前务必断开总电源，使用绝缘工具，确保安全。

二、 正弦交流电路

交流电是电力系统的主要形式，理解其特性对电工至关重要。

2.1 核心知识点回顾

  • 正弦交流电三要素：最大值（Im, Um）、角频率（ω）、初相位（φ）。
  • 有效值：与直流电等效的热效应值，U = Um/√2，I = Im/√2。
  • 感抗与容抗：
    • 感抗 XL = ωL = 2πfL，电流滞后电压90°。
    • 容抗 XC = 1/(ωC) = 1/(2πfC)，电流超前电压90°。
  • 阻抗：Z = √(R² + (XL - XC)²)，相位角φ = arctan((XL - XC)/R)。

2.2 精选题库与解析

题目3： 一个RL串联电路，电源频率f=50Hz，电压U=220V，电阻R=30Ω，电感L=0.1H。求： (1) 感抗XL； (2) 阻抗Z； (3) 电流I； (4) 电阻和电感两端的电压UR、UL。

解析： (1) 感抗：XL = 2πfL = 2 × 3.14 × 50 × 0.1 = 31.4Ω (2) 阻抗：Z = √(R² + XL²) = √(30² + 31.4²) = √(900 + 985.96) = √1885.96 ≈ 43.43Ω (3) 电流：I = U / Z = 220V / 43.43Ω ≈ 5.07A (4) 分电压：

  • UR = I × R = 5.07A × 30Ω = 152.1V
  • UL = I × XL = 5.07A × 31.4Ω ≈ 159.2V
  • 验证：U = √(UR² + UL²) = √(152.1² + 159.2²) ≈ √(23134 + 25344) = √48478 ≈ 220.2V，符合。

题目4： 一个RLC串联电路，已知R=10Ω，L=0.05H，C=100μF，电源频率f=50Hz，电压U=100V。求： (1) 感抗XL、容抗XC； (2) 阻抗Z和相位角φ； (3) 电路的性质（感性、容性、阻性）。

解析： (1) 感抗与容抗：

  • XL = 2πfL = 2 × 3.14 × 50 × 0.05 = 15.7Ω
  • XC = 1/(2πfC) = 1/(2 × 3.14 × 50 × 100×10⁻⁶) = 1/(0.0314) ≈ 31.85Ω (2) 阻抗与相位角：
  • Z = √(R² + (XL - XC)²) = √(10² + (15.7 - 31.85)²) = √(100 + (-16.15)²) = √(100 + 260.82) = √360.82 ≈ 19Ω
  • φ = arctan((XL - XC)/R) = arctan((15.7 - 31.85)/10) = arctan(-1.615) ≈ -58.2° (3) 电路性质：因为XL < XC，且φ为负值，说明电流超前电压，电路呈容性。

2.3 实战应用：日光灯电路分析

场景：日光灯电路由灯管、镇流器（电感）和启辉器组成，是典型的RL串联电路。 工作原理：

  1. 启辉阶段：启辉器断开瞬间，镇流器产生高电压（约600V）击穿灯管内的气体，使灯管导通。
  2. 正常工作：灯管导通后，镇流器作为电感限流，稳定电流。 常见故障：
  • 灯管不亮：检查启辉器是否损坏，灯管是否老化。
  • 灯管闪烁：可能是启辉器接触不良或电压过低。 安全操作：更换灯管时，务必断开电源，避免触电。

三、 三相交流电路

三相电是工业用电的主要形式，理解其连接方式和功率计算是电工的核心技能。

3.1 核心知识点回顾

  • 三相电源：三个幅值相等、频率相同、相位互差120°的正弦交流电。
  • 连接方式：
    • 星形（Y）连接：线电压 = √3 × 相电压，线电流 = 相电流。
    • 三角形（Δ）连接：线电压 = 相电压，线电流 = √3 × 相电流。
  • 功率计算：
    • 有功功率 P = √3 U线 I线 cosφ
    • 无功功率 Q = √3 U线 I线 sinφ
    • 视在功率 S = √3 U线 I线

3.2 精选题库与解析

题目5： 三相四线制供电系统，线电压U_L=380V，负载为星形连接，每相负载电阻R=10Ω，电感L=0.05H（感性负载）。求： (1) 相电压U_P； (2) 每相电流I_P； (3) 线电流I_L； (4) 有功功率P。

解析： (1) 相电压：星形连接，U_P = U_L / √3 = 380V / 1.732 ≈ 219.4V (2) 每相阻抗：感抗XL = 2πfL = 2 × 3.14 × 50 × 0.05 = 15.7Ω，阻抗Z = √(R² + XL²) = √(10² + 15.7²) = √(100 + 246.49) = √346.49 ≈ 18.61Ω (3) 每相电流：I_P = U_P / Z = 219.4V / 18.61Ω ≈ 11.8A (4) 线电流：星形连接，I_L = I_P = 11.8A (5) 有功功率：先求功率因数cosφ = R/Z = 10⁄18.61 ≈ 0.537，则P = √3 U_L I_L cosφ = 1.732 × 380 × 11.8 × 0.537 ≈ 4180W

题目6： 三相电动机，额定电压380V，额定功率10kW，功率因数cosφ=0.85，效率η=0.9。求： (1) 额定电流I_N； (2) 若采用星形-三角形（Y-Δ）启动，启动电流是多少？

解析： (1) 额定电流：电动机功率P = √3 U_L I_L cosφ η，所以I_L = P / (√3 U_L cosφ η) = 10000 / (1.732 × 380 × 0.85 × 0.9) ≈ 10000 / 501.5 ≈ 19.94A (2) Y-Δ启动电流：Y启动时，电压降为线电压的1/√3，启动电流为Δ直接启动的1/3。Δ直接启动电流约为额定电流的5-7倍，取6倍，则Δ启动电流 = 6 × 19.94A ≈ 119.6A，Y启动电流 = 119.6A / 3 ≈ 39.9A。

3.3 实战应用：三相电动机正反转控制

电路设计：使用两个接触器KM1、KM2和热继电器FR，通过改变相序实现正反转。 控制逻辑：

  1. 正转：按下SB1，KM1线圈得电，KM1主触点闭合，电动机正转。
  2. 反转：按下SB2，KM2线圈得电，KM2主触点闭合，电动机反转。
  3. 互锁：KM1和KM2的常闭触点串联在对方线圈回路中，防止同时动作。 代码示例（PLC梯形图）：
网络1：正转控制
|---[ SB1 ]---[ KM2常闭 ]---[ KM1线圈 ]---|
|---[ KM1常开 ]---|

网络2：反转控制
|---[ SB2 ]---[ KM1常闭 ]---[ KM2线圈 ]---|
|---[ KM2常开 ]---|

网络3：停止
|---[ SB0 ]---[ KM1线圈 ]---|
|---[ SB0 ]---[ KM2线圈 ]---|

安全注意事项：必须确保正反转切换时先断开电源，避免相间短路。

四、 安全用电与防护

安全是电工工作的生命线，必须严格遵守操作规程。

4.1 核心知识点回顾

  • 触电类型：单相触电、两相触电、跨步电压触电。
  • 保护措施：
    • 接地保护：将设备外壳与大地连接。
    • 接零保护：将设备外壳与零线连接。
    • 漏电保护器（RCD）：检测漏电电流并切断电源。
  • 安全操作规程：停电、验电、挂接地线、装设遮栏、悬挂标示牌。

4.2 精选题库与解析

题目7： 某设备外壳带电，测得对地电压为120V，接地电阻为4Ω，求故障电流。若人体电阻为1000Ω，求通过人体的电流（假设人体与设备并联）。

解析： (1) 故障电流：I_故障 = U / R_地 = 120V / 4Ω = 30A (2) 人体电流：人体与接地电阻并联，总电阻R总 = (R_人 × R_地) / (R_人 + R_地) = (1000 × 4) / (1004) ≈ 3.98Ω，总电流I总 = U / R总 = 120V / 3.98Ω ≈ 30.15A，人体电流I_人 = I总 × (R_地 / (R_人 + R_地)) = 30.15 × (4 / 1004) ≈ 0.12A = 120mA，远超致命电流（50mA），非常危险。 结论：接地电阻必须足够小，才能有效分流故障电流，保护人身安全。

题目8： 漏电保护器的动作电流为30mA，动作时间≤0.1s。求： (1) 该保护器能否保护直接接触触电？ (2) 若线路漏电电流为15mA，保护器是否动作？

解析： (1) 直接接触保护：人体直接接触相线，电流路径为相线→人体→大地。人体电阻约1000-2000Ω，220V电压下电流可达110-220mA，超过30mA，保护器会动作，因此能保护直接接触触电。 (2) 漏电电流：15mA < 30mA，保护器不会动作，但可能已处于危险边缘，需检查线路。

4.3 实战应用：家庭漏电保护器安装与测试

步骤：

  1. 安装：将漏电保护器安装在总开关后，负载前。
  2. 测试：按下“测试”按钮，保护器应立即跳闸。
  3. 复位：排除故障后，按下“复位”按钮恢复供电。 常见故障：频繁跳闸可能是线路老化、潮湿或设备漏电，需逐一排查。

五、 电工仪表与测量

正确使用仪表是电工的基本功。

5.1 核心知识点回顾

  • 万用表：测量电压、电流、电阻，注意量程选择和表笔极性。
  • 钳形电流表：不断电测量交流电流，注意量程和安全距离。
  • 兆欧表（摇表）：测量绝缘电阻，注意额定电压和转速。

5.2 精选题库与解析

题目9： 使用万用表测量直流电压时，误将量程选在电流档，会发生什么？如何避免？

解析：

  • 后果：万用表电流档内阻很小，相当于短路，可能烧毁表头或保险丝，甚至损坏被测电路。
  • 避免方法：测量前先预估电压范围，选择合适量程；若不确定，从最大量程开始；养成“先选档后测量”的习惯。

题目10： 用兆欧表测量电动机绝缘电阻，额定电压380V，应选用多少伏的兆欧表？测量时应注意什么？

解析：

  • 兆欧表选择：额定电压500V以下选500V兆欧表，500V以上选1000V兆欧表。380V电动机应选500V兆欧表。
  • 注意事项：
    1. 断开电动机电源，拆开接线盒。
    2. 将L端接电动机绕组，E端接电动机外壳。
    3. 以120转/分钟匀速摇动手柄，读取稳定值。
    4. 绝缘电阻应大于0.5MΩ（热态）或1MΩ（冷态）。

5.3 实战应用：电动机绝缘电阻测量

操作流程：

  1. 准备：断电、放电、拆线。
  2. 测量：摇动兆欧表，记录1分钟后的阻值。
  3. 判断：若阻值低于标准，说明绝缘老化，需烘干或维修。 安全提示：测量时，人体不得接触带电部分，防止触电。

六、 综合实战案例

6.1 案例：家庭照明电路安装

任务：安装一个双控开关控制一盏灯（两个位置都能开关）。 电路图：

电源（L）---[开关1]---[开关2]---[灯泡]---零线（N）

接线步骤：

  1. 确定火线、零线、地线。
  2. 开关1的L1接火线，L2和L3分别接开关2的两个端子。
  3. 开关2的L1接灯泡，L2和L3分别接开关1的两个端子。
  4. 灯泡另一端接零线。 代码示例（PLC模拟）：
网络1：开关1控制
|---[ SW1 ]---[ SW2常开 ]---[ 灯泡 ]---|
网络2：开关2控制
|---[ SW2 ]---[ SW1常开 ]---[ 灯泡 ]---|

调试：测试两个开关是否都能独立控制灯泡。

6.2 案例：三相电动机控制电路故障排查

现象：电动机无法启动，但有嗡嗡声。 排查步骤：

  1. 检查电源：用万用表测量三相电压是否平衡，缺相会导致嗡嗡声。
  2. 检查接触器：手动按压接触器，看电动机是否转动，判断接触器是否吸合。
  3. 检查热继电器：是否过载跳闸，复位后测试。
  4. 检查电动机：断开负载，手动盘车，检查机械卡阻。 常见原因：缺相、接触器触点烧蚀、热继电器设定值过低、电动机轴承损坏。

七、 学习建议与总结

7.1 学习路径建议

  1. 理论学习：掌握基本概念和公式，多做题库练习。
  2. 实验操作：在实验室或实训室进行电路搭建和测量。
  3. 项目实践：参与实际安装、维修项目，积累经验。
  4. 持续学习：关注新技术，如PLC、变频器、智能家居等。

7.2 核心知识点总结

  • 直流电路：欧姆定律、串并联、功率计算。
  • 交流电路：感抗容抗、阻抗、功率因数。
  • 三相电路：连接方式、功率计算、电动机控制。
  • 安全用电：触电防护、接地保护、漏电保护。
  • 仪表使用：万用表、钳形表、兆欧表的正确操作。

7.3 资源推荐

  • 书籍：《电工基础》、《电工技能与实训》。
  • 在线课程：中国大学MOOC、B站电工教学视频。
  • 仿真软件：Multisim、Proteus（用于电路仿真）。
  • 题库APP：电工考试题库、电工学习助手。

通过系统学习本文精选的题库和实战案例，结合动手实践，你将能够牢固掌握电工基础的核心知识点，为未来的职业发展打下坚实基础。记住，安全永远是第一位，每一次操作都要严格遵守规程。祝你学习顺利，早日成为一名优秀的电工！