最简单的电路只需要一个电源、一个开关、一个负载和若干导线连接就行了，而最简单的负载就是一个纯电阻，于是可以用下图表示。

这就是大家熟知的欧姆定律，导体中的电流，跟施加在导体两段的电压成正比。

最简单的电源，可以是一块电池，电池提供的是直流电。但是，日常供电起主导的是发电机供电。发电机的发电原理是怎样的呢？

法拉第发现用导体切割磁感线能产生电流，这样就可以把机械能转换成电能。如果加上换向器，导体不停旋转切割磁感线，就可以产生交流电，如下图。

上面这个实验，动的是线圈，定的是磁铁。实际常用的发电机动的是磁铁，定的是线圈。另外，将1组线圈增加到3组线圈，发电能力一下子就变为原来的3倍。这就是国内外各发电厂都在用的三相交流发电机。

三相发电机

当然，也有直流发电机，但其比交流发电机多了整流器，制造、运行更加复杂。

回来说最常见的三相交流发电机，它出来有A、B、C三根相线（火线）接出，由一根中性线（零线）接回。在我国，相线与相线之间的电压是V，相线与零线之间的电压是V。

所以我们的家庭用线是两线（1根火线和1根零线）的或三线（1根火线、1根零线和1根地线）的，而工业用电常是四线（3根火线和1根零线）的或五线（3根火线、1根零线和1根地线）的。

五芯电缆，即3根相线1根零线和1根地线

家庭电路，由电表、闸刀开关、保险丝和进入家庭的导线、开关和负载组成。电阻具有热效应，通电的情况下会发热。导体中电流越大，发热越大，这就是焦耳定律。当家庭电路中用电负荷过大，使总电流过大，保险丝因发热而被烧断，整个家庭电路就断开，保护了家庭用电。

闸刀和保险丝已经是过时的东西，现在都普及空气开关。空气开关（空气断路器）集控制和保护功能于一身，除能完成接触和分断电路外，尚能对电路或电气设备发生的短路、严重过载及欠电压等进行保护，同时也可以用于不频繁地启动电动机。

空气开关

工业上高压电路的开关，不是人工去进行开关控制的。而是用另一套低压电路去控制，这种电气元件就是继电器。比如，打开低压电路，继电器的电磁铁工作，将高压电路的开关进行闭合或断开的操作，进而控制了较危险的高压电路。

继电器控制电路

热继电器是最常用的继电器。热继电器里面有热元件，流入热元件的电流产生热量，使不同膨胀系数的双金属片发生形变，当形变达到一定距离时，就推动连杆动作，使控制电路断开，从而使接触器失电，主电路断开，实现电动机的过载保护。

热继电器

时间继电器是指当加入（或去掉）输入的动作信号后，其输出电路需经过规定的准确时间才产生跳跃式变化（或触头动作）的一种继电器。常用来做定时控制。

时间继电器

我国的交流电频率是50Hz，也就意味着发电机的转子每秒钟转了50圈。机泵设备的功率和频率有关，频率越大越耗电。只用满足生产需要，没必要设置这么大的频率，这时就要用到变频器。变频器靠内部绝缘栅双极型晶体管（IGBT）的开断来调整输出电源的电压和频率，根据电机的实际需要来提供其所需要的电源电压，进而达到节能、调速的目的。另外，变频器还有很多的保护功能，如过流、过压、过载保护等等。

变频器

常用的电气元件还有欠压保护器、漏电保护开关、位式开关等。

欠压保护器

正是有这些普普通通的电气元件，还有电阻、电感、电容、二极管、三极管等负载，组成了具有自锁、联锁、互锁等复杂操作的自动化操作系统。比如可编程逻辑控制器（PLC），其采用一种可编程的存储器，在其内部存储执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数和算术运算等操作的指令，通过数字式或模拟式的输入输出来控制各种类型的机械设备或生产过程。

PLC

芯片

更进一步，将这些电气元件、负载及导线小型化、集成化，浓缩于方寸之间，做成集成电路，也就是芯片。芯片是工业的粮食，就像粮食一样，保障芯片充足和保障粮食充足一样，保障芯片开发能力和保障粮食育种能力一样，是关系到国家安全的大事！

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