电阻是物质固有的特性，它限制了电流的自由流动。电阻越高；电流越小。小灯泡不需要大电流，灯丝应具有较高的电阻；100马力的电动机则需要较大的电流(特别是在启动时)，因而内部绕线都相当粗，以便获得较低的电阻。在一般情况下，电阻以“欧姆”为单位计量，阻值极大时，用“兆欧”(即100万欧姆)为单位计量。这一数量级的电阻可见于电线或电缆的绝缘皮，它确保电流从电线或电缆中通过，而不致“漏”到大地。此点具有极重要的意义。在进行电器测试时，一定要检查它的绝缘层的电阻。这一数量级的电阻也用于电子电路中，通常称为电阻器，其作用是允许极小的电流通过。
电功率以“瓦特”为计量单位。也就是说，瓦特是表示电作功的速率的单位。前面已经说过，能量是表示作功能力的物理量，因而1瓦特可定义为当电压为1伏特时，1安培电流作功每秒钟消耗的能量。因此，在直流电路中，用数学方式表达，1瓦特等于1伏特乘以工安培。这里应注意，瓦特是电功率的计量单位，面不是能量的计量单位；后面我们将解释，电能的计量单位是“焦耳”；但此处我们可以说，1瓦特就是电器每秒钟接收l焦耳能量并将它转换为有用功（照明、加热或作动力)的能力。多数电器的功率，特别是应用电流热效应的电器的功率，都以瓦特或千瓦(1000瓦特)来计量；但电动机的功率通常用马力来表示。1马力相当于746瓦特，换算起来并不困难。
每个跨接于市电电缆的电器都为电流的通过提供了通路；每增加十条通路，都可使总电阻降低，从而可使更多的电流通过。这种情况称为“并联”。如果电器象链条一样一个个地首尾相接，只有第一个和最后一个直接与电源电缆相连，那么每增加一个电器，总电阻就有所增大，从中通过的电流就减小。这就是“串联”。前面提到20个12伏灯泡串联于240伏电路中就是这种情况。如果灯抱的数量增加到100个，那时，它们就根本不可能被点亮；这是因为电路中的总电阻将成为这些灯泡单个电阻的总和，它实在太大了。
第三节 电流的热效应
电流的热效应是人们对因为用电而引起火灾风险做出估计时极为重要的一个课题，需要仔细地进行研究。
前面已经说过，在直流电路中，功率是电压和电流的乘式中 P=V* I
式中 P—功率，瓦特； V一电压，伏特； I一电流，安培 电的各种计量单位之间还有另外一个关系式必须加以考虑，这就是欧姆定律，可表述为：电路中的电流与电压成正比，与电阻成反比。
用R代表电阻(单位是欧姆)，则欧姆定律可写为；I=V/R 即 V=I*R 以I *R代替前面第一个方程式中的V，则得到： P=(I*R)I 即 P=I2R
电路中产生的热量与克服电阻所作的功成正比，即与P成正比，从上式可知，也与电流的平方和电阻成正比。对于一个给定的电路来说，电流增大到3倍，其热效应就会增大到9倍。显然，这是将电与火灾风险联系起来的一个至关重要的因素。当电流通过灯丝时，灯丝就被加热到白炽状态。电炉的情况也是如此，只不过它设计得尽可能使炉丝发出更多的热而不是光。在电动机的电枢(转动部分)和线圈(静止部分)中也存在着热效应，设计人员总是希望尽量消除它，以便最有效地利用以运动的形式提供的能量而尽可能减少热损失。 电路中只要有电流流动，就存在热效应。电灯的灯丝和电炉的炉丝都是用高电阻的材料制成的，当电流从中通过时，就可产生所需要的热效应；与此相反，向电器供电的导线的电阻很低，其热效应就可以忽略不计。电和热二者都是能量的表现形式，连接于电路平时电器是将能量从一种形式转变为另一种形式的手段。转换速率即功率，以瓦特或千瓦为计量单位。前已讲过，电功率是电流和电压的乘积，并从而导出：P=I2R(但当电能转变为其他形式的能如热能、光能或动力时，必须引进时间的因素，从而相应的公式变为： W=I2Rt
- 21 -
式中 W一电所作的功，焦耳； t——时间，秒。
因此，1瓦特功率的意思是每秒钟发生1焦耳的能量转换。但是，供电部门收费时所用的实用电能单位是千瓦小时，它是电流(安培)、电压(伏特)和用电小时数的乘积，1千瓦小时相当于3．6兆焦耳。
在本书的研究范围内，上式中的W被认为是在电阻为R欧姆的导体中，电流I安培流过t秒钟所产生的热能。此式称为焦耳定律(Joule’s Law)，它是英国物理学家James Prescott，Joule(1818—1889)提出来的。
当电路中的电器数量增加时，供电电缆上通过的电流也会相应地增加，其热效应则正比于电流的平方递增；如不对电器的数量和功率加以控制，就会由于电流的增加而使热效应激增。这种情况是绝对不能允许的。必须安装具有足够载电能力的电缆，也就是说，电缆要相当粗，以便在满负荷运载(即全部电器同时工作，最大允许电流从中通过)时，电缆本身的发热量也可小到可以忽略不计。如果电缆太细，大电流通过时所产生的热量就可能导致危险。电机工程师学会（IEE）的规则强调指出：所有导线必须具有与其用途相适应的足够尺寸和导电能力，同时，还给出了计算导线规格的方法。
第四节 熔断器和带熔断器的电路
熔断器是电路中用来克服或至少是减小过热风险的装置。在电路中，如果电流过大，就有可能因过热而造成火灾危险而危及电器。
熔断器的工作原理是；在电路中，插入(即串联接入)一条高电阻，低熔点的短导线(镀锡铜丝或铅合金丝)，此线装于绝缘材料(如瓷)制的盒或管中。此线的电阻可允许正常电流通过而不致造成过热；但当电流过大时，根据W=I2Rt公式，产生的热量足以使这段导线熔化而使电路切断。这段导线就称为“熔线”，俗称“保险丝”。熔丝的作用就象一句老话所说的：“链条的力量在于其最薄弱的一环”。它的用途有点象蒸汽锅炉上的安全阀，当锅炉内出现异常高压时，安全阀就会向外排放蒸汽，以保证锅炉的安全。 最初，所有的熔断器都是裸线式的，具有一定导电能力的熔线只是简单地跨接在陶瓷或其它绝缘材料制的不可燃的支座上。这种熔断器现在还用在家庭电路的进口处，当然，其式样可能更为高级和安全。电路故障，熔线熔断(俗称“烧了”)，可以很方便地用一段新的熔线来取代它。这种裸线式的熔断器在接入电路时，必须使熔融的金属不致落在可燃物上。现在的熔线盒多是金属制的，木制的熔线盒已不再使用，但在老式的设备中还偶有发现。 根据电机工程师学会(1EE)的规则，熔线的导电能力必须要十分接近电路中导线的导电能力才行。现代设备中的带有颜色标记的熔丝管，减少了更换时弄错的危险。但是，许多老式的熔断器常用5安培，10安培或15安培导电能力的导线取代原来的熔线，很容易发生意外的超负荷.此外，熔线多次熔断，人们就会想用更粗的熔线来“解决问题”，这就是有意的超负荷。如果这样的话，熔断器保护电路安全的价值就会失去了，因为它可能把危险信号完全掩盖起来。这主要有下述两种情况：
1．电器故障或所用电器的总电流太大。熔断器超负荷可使电缆继续载送过量的电流，但这要以电路的过热为代价；在这种情况下，也许不会马上着火，但时间一长，电缆的绝缘外皮就会变质，从而造成漏电(甚至短时间就会发生这种情况)。
2．漏出的电流导向大地，特别是在老式的设备中，因为老式的设备更容易出现熔断器超负荷的情况。
现在，我们来介绍一下民用和非工业设备中常见的环形电路和带熔线的标准13安培三脚插头。在民用和非工业用电路系统中，常并联一系列插座，电路首端和末端通过熔断器与供电干线馈点相接，这就构成了环路。如果用三芯电缆构成环路，则一条是火线（与熔断器的熔线相连)，一条是中线(连于熔线板上的中性接线柱)，一条是地线(接于熔线板上的接地
- 22 -
端)。所有的插座都可用来接插带熔线的标准13安培三脚插头，插头的地线脚将插座的活门打开，从而使火线脚和中线脚顺利地插入插孔。环形电路中的任何一个插座都可由两个方向供电，环路导线中的电流是整个负荷电流的二分之一。
熔断器不得接在地线回路中。否则，当地线单独发生故障时，熔线即被熔断，从而使电路断开，但此时火线仍连通着，仍然带电，熔断器(还有开关)必须接在火线上，标淮13安培的三脚插头可自动做到这一点。各种电器上必须接有与之相匹配的熔线(2安培、3安培、5安培、10安培或13安培)。如果只需3安培电流的小型厨房电器上使用13安培的熔线，则熔断器的保护作用根本就无法体现出来。三脚插头和三孔插座的接线一定不能错位，：开关和熔断器只能接在火线上；当开关断路时，不管插头是否仍然插在插座中，电器都已从电源电路断开。所有的电器，除电灯泡和所谓“双绝缘”电器外，都应接地线；使用标准13安培插头可自动提供接地保护。 必须注意到；熔断器并不是一受到超负荷就会立即动作。熔线在熔断前必须先达到一定的温度，因而在电路发生故障到熔线熔断之间，会有一定的滞后(根据焦耳定律)，在此时间内，漏电处短路电流的强度足可使其附近的可燃物被加热点燃。
第五节 接地
“接地”就是用导线把用电设备的所有不载电流的金属构件连接于大地。这里，所说的金属构件包括保护电缆的钢管，装着电动机起动器或熔线的铁盒，电炉和电熨斗的支架等等。如果电器的绝缘有缺陷，一旦电流漏到这些金属构件上时，这些金属件就会带电，从而就会对人身造成危险。但如果采取了接地措施，漏出的电流就会被导入大地，使电路中的熔线烧断，从而可以保证电器和人身的安全。接地的基本要求是接地电阻必须很小。接地点常由供电企业提供，但如果没有，则必须采用埋地铜板或铜棒；而不能用煤气管和水管来代替。很清楚，载流导线更不得与煤气管相连接。
第六节 导电与绝缘
前面已经说过，当电子由于某种原因而离开它围绕原子核旋转的正常轨道时，就产生了电流。在正常情况下，所有固体物质都存在着一些自由电子，在原于之间作随机运动。由于它们的运动是杂乱无章的，因此，它们所带电荷互相抵消；但如果引导它们向同一方向运动，那就形成了电流。因此，含有许多自由电子的物质就是电的良导体。银是电的最良导体之一，但由于它极其昂贵，因此，除了某些高度专门化的场合外，一般很少实际用作导体。铜的导电能力仅次于银，价格又比较低廉，因而在实际中最为常用。按导电能力降低的顺序排列，以下是铝，锌，镍和铁。
含自由电子极少的物质是电的不良导体，对电流起阻碍作用，在发热和发光的电器中，正是利用了这一特性。锰铜齐(铜、锰、镍的合金)和镍各姆(镍、铬合金的商用名)都有极高的电阻，当通过适当的电流时可产生高温，因而常用作电炉中的热元件，既可取线圈形式（有支座)，又可取在耐火陶瓷棒上缠绕的形式。这两种合金以及康铜(含约60%铜和40％镍的合金)都可甩作电路中的高精度电阻元件。
导电性能不仅随用以载流的材料而变化，而且也随导体的截面积的大小而变化。任何金属的极细的线材都会具有相当大的电阻，当电流通过时，其发热量足以将它加热到熔点或接近熔点。就象前面讲的熔断器中的熔线所遇到的情况。因此，白炽灯的细灯丝必须用熔点极高(3870℃)的金属钨来制成。在适当电流的作用下，灯丝(在氮气和惰性气体氩的氛围中)可安全地升温到2300℃的发光温度。但实际上，只有大约5％的电能转变为光，其余都以热的形式浪费掉了。正因为如此，电灯泡如与可燃物接触或接近，就可能成为火险之源，当它用于有可燃蒸气存在的场合时，必须将其装于“防爆”罩内。 荧光灯的发光并不依赖于电流的热效应。实际上，它是一个在一定压力下充满氩气和汞蒸气，内部并涂以荧光物质的阴极射线管。荧光灯管通电后，其阴极中射出的电子流可使汞
- 23 -
蒸气产生紫外线辐射，紫外线辐射可使萤光物质发出可见光线束。管中没有通电时会被加热的金属导体，其电流是由被称为离子的粒子携带的。离子就是失去电子或得到多余电子的原子或原子团，因而本身带有电荷。当线圈形成的高电压作用于灯管两端的热灯丝发射的电子流时，就产生了离子。因此，虽然荧光灯管在使用中本身的温度并不高，但当用于有可燃蒸气存在的场合时，仍必须特别注意。
虽然上面我们只提到金属可以作为导体，但实际上，其他许多物质、包括碳和水，也都可以导电。气体和液体的导电作用是通过离子来实现的。纯净的水是不良导体，但水中如果溶有杂质，就可使它的导电性增强；一般地说，盐—类(如氯酸盐、硫酸盐、硝酸盐)溶于水中会形成数量相等的正离子和负离子，这些离子就可以载送电流。水，不管它以什么形态存在，在有电的场合总是危险的，重要的是将二者分开。正因为如此，电机工程师学会(1EE)：的规册中专有一章来叙述降低海水带采的危险所必须采取的措施；这一章的第一条要求就是，“每一布线系统的安装位置不得暴露于雨水、滴水、蒸汽、冷凝水或积聚水中；或者采取能承受这些水侵害的设计方式。”
电导是电阻的倒数。前已提到的欧姆定律可以写为：R=V/I 如果以C来代表电导，则欧姆定律可以写为；C=I/V
电导的计量单位是“姆欧(欧姆—的倒写)或“西门子”(以英国工程师和发明家William；Siemens爵士[1823一—1883]命名)。
除某些例外的情况外：(碳是其中最重要的)，各种物质的电导均随温度的升高而降低，也就是说，温度升高会使导体的电阻增大。当灯泡的钨丝温度升高到足以形成白炽时，它的电阻也就随之升高，从而造成产生更多热量的结果，此时的高温可使灯丝逐渐解体，以至最后断开，灯泡就不能再亮了。在高强度灯(如汽车头灯)中，由于加入了碘蒸气，从而可使灯泡的解体过程减慢；在碘蒸气中，灯丝温度可以安全地上升，产生更强的光。由于温度相当高，所以，这些灯泡的外壳通常用比玻璃熔点更高的石英来制作，因而被称为石英一碘灯。显然，这种灯不能与可燃物接触或靠近，也不能不加保护就用在有可燃蒸气存在的场合。
为电流提供通路的电缆必须包覆在绝缘层中(用于电车天线等场合例外)，绝缘层可以用胶皮(现已不多)，也可以用塑料(如聚氯乙烯)，此层外再利用编织线包层来加以保护。这些都是电的不良导体，具有极高的电阻。电流电缆中通过时，它只能从铜制芯线中流过，这是因为铜的电阻小，从而为电流提供了便捷的通路，而电缆的绝缘层由于电阻很高，从而电流无法通过。如果绝缘层腐烂或破损，那么，它的电阻就会降低，就可能使电流流出。如果相邻另一条电缆的绝缘层也破损了，二者之间就会发生漏电，这种现象被称为“短路”。这是因为绝缘层的破损为电流提供了一条比电缆和具有较高电阻的用电设备更为便捷的通路。短路中的电流要远远大于电器中的电流。造成短路并不一定是两根电线的绝缘层都发生破损，如果“火线”的绝缘层破损，或者电器本身的绝缘层破损，那么，流出的电流就要找一条最近的通路通向大地(大地电位为零，可以吸收任何杂散电流)，这时，就可引起电缆的严重超负荷，也使人们面临遭受电击的风险。
第七节 布线系统
电机工程师学会（IEE）和布线系统提出了详细的要求，同时，还提出了安装方法。所有的电缆、电线，导线管和导管附件都必须符合有关的英 国标准。
不加绝缘保护的电线一般用得很少，一般只用在电车天线和轨道这些靠滑动接触接通电路的场合。有时，工厂和商店中也用成对的低压裸线，电灯引线可随时夹在其上，用于巡查。它们虽不会造成什么特别危险，但也不得用于绒毛或织物飞花可能聚积的场合，因为，一旦发生短路或夹子打出火花，绒毛和飞花都极易被点燃。 现在人们所用的电线大都用聚氯乙烯来绝缘，但规则中也允许使用合格的胶皮电缆。电
- 24 -
缆中通常有三条分别用聚氯乙烯或胶皮绝缘的导线(火线、中线和地线)，封装于防水并不受多种化学品侵蚀的具有柔性聚氯乙烯外皮的套管中；这是因为胶皮容易受许多化学溶剂如汽油和其它油类的作用。由于家庭中没有机械损伤的风险，因而这种电缆用于家用设备时，不用再另加保护。电缆可设于地板下，但其位置必须记牢，免得日后向其附近钉钉子。在高级电器中，电缆都要从金属导线管中穿过，机械保护虽然很必要，但如果由于某种原因而不能这样做或者行不通，那么也可以采用铠装的聚氯乙烯绝缘电缆，这种电缆的绝缘层外包有金属外皮，金属外皮的电性是连续的，并有可靠接地，因而泄漏的电流都能导向大地，使电路中的熔线烧断，从而可以保证电气设备的安全。 在最高级的设备中，特别是在有可燃蒸气而必须采用防爆型设备的场合，可以用矿物绝缘金属铠装电缆。专利产品Pyrotenax很有名。这种电缆由外围是氧化镁，截面为圆形的几根铜导线组成，装于铜管内，绝缘层串固地紧包在导线周围。这样甚至在电缆严重变形时，导线之间、导线与护铠之间也不会发生接触。接线时，使用标准导管附件，专用连接器可确保其接头严密。线头密封以防空气中的湿气进入绝缘层，导管附件内部的各条导线都用套管加以保护。这种电缆的优点是：截面积小、不显眼，不能燃烧、即使在超负荷的条件下也能工作。由于它具有布线封闭性，不会在高温下变形，以及机械强度高等优点；因而是化工厂、炼油厂、锅炉房等场所连接电气设备时的理想电缆。但它比实心导线管的安装费用要高一些，变更和延长接线也较费钱。
软电缆或软线通常用于连接小型设备（如吊灯)以及用作临时接线。由于导线是由多股细线组成的，因而显出柔性。软电缆中的线束要比软线中的粗一些。当用于有机械损伤风险的场合时，软电缆或软线要用胶皮或聚氯乙烯做外皮，如需进一步加以保护，还应该进行铠装。固定的线路一般均不用软线，除非将其装于可防机械损伤的套管内，用于与固定设备连接的软电缆和软线的暴露长度应尽可能地短。家庭常用的软线一般都是用胶皮做绝缘层的，其外层可以用棉或丝予以加固，最外层则是有颜色的编织物。编织物的作用一是装饰，二是使导线免受擦伤。这种软线通常称为：“皮线”或“花线”。以聚氯乙烯为绝缘层的花线现在被人们用得越来越多，它具有较好的防擦伤能力。在IEE规则中还规定了各种规格的电线所能悬吊的吊灯或吊灯组件的最大重量厂所有吊灯组件必须以吊绳固定在天花板上适当的钉柱上，以避免由悬吊电线和固定电线的连接点来承受吊灯的重量。当吊灯的重量必须由花线来承受时，则应注意采用专用的陶瓷绝缘钩。
使用(更确切的说是误用)花线是引起许多火灾的主要原因。在钢铁构件或煤气管、水管上方拉很长的花线悬吊电灯，或将花线绕在钉子上以使电灯固定，这些现象在人们生活中并不罕见。过长的花线常捆扎成团或打成花结。手提的家用和工业用电器用花线来供电，花线就可能要拖过障碍物或绕过家具或隔墙的尖角。花线常常扭结在一起，而且用后又被盘成团扔到一边。在墙壁上没有合适插座的场合，许多家用电器通过长长的花线供电，花线从地毯下面穿过去，从踏脚板绕过去，从门下的缝隙挤过去，从墙上的洞中钻过去。当花线长度太短时，又常用“扭结”的方法接上另一段，这是最危险的，因为，接头处的过度的张力可能使之松动，引起火花或过热。如果需要接线，应采用适当的连接器。
因使用花线而产生的一个危险是，在多数情况下电器本身都有开关，因此，虽然电器可能已关掉，但电器与墙壁插座之间的花线仍然带电，一旦漏电，就可能对其附近的财物和人身带来危险。当使用多头转接器时，如果插座中的接点短路，这种危险就更为严重。由于同一个插座可同时向两三个各自带有开关的电器供电，因此；如果只有一个电器使用，那么通向其它电器的引线也一定同时带电，更为严重的危险可能是：当两个或多个电器用完后，扳动插座上的开关使之同时关闭，而电器本身的开关可能仍处于“开”的状态，经过一段时间后，如果有人想使用其中一件电器，比如收音机，就会把插座上的主开关打开，他可能不知道(或者忘记了)此时所有连在此插座上的电器都将同时工作。如果其中一件电器，比如电炉，
- 25 -