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1、电工基工基础知知识第一节第一节电路基础知识电路基础知识一、电路一、电路1.电路的组成及电路元件的作用电路的组成及电路元件的作用通通常常的的说说，电电路路就就是是电电流流可可以以通通过过并并利利用用电电流流实实现现不不同同功功能能的的电电子子元元器器件件的的集集合合，它它主主要要是是由由相相互互连连接接的的电电子子电电气气器器件件，如如电电阻阻、电电容容、电感、二极管、三极管和开关等，构成的网络。电感、二极管、三极管和开关等，构成的网络。电路元件大体可分为四类：电路元件大体可分为四类：（1）电源电源：即发电设备，其作用是将其它形：即发电设备，其作用是将其它形式的能量转换为电能。如电池是将化学能转
2、式的能量转换为电能。如电池是将化学能转换为电能，而发电机是将机械能转换为电能。换为电能，而发电机是将机械能转换为电能。（2）负载负载：即用电设备，它的作用是把电：即用电设备，它的作用是把电能转换为其它形式的能。如电炉是将电能转能转换为其它形式的能。如电炉是将电能转换为热能，电动机则是将把电械能转换为电换为热能，电动机则是将把电械能转换为电能。能。（3）控制电器和保护电器控制电器和保护电器：在电路中起控：在电路中起控制和保护作用。如开关、熔断器等。制和保护作用。如开关、熔断器等。（4）导线导线：由导体材料制成，其作用就是：由导体材料制成，其作用就是把电源、负载和控制电器连接成一个电路，把电源、负
3、载和控制电器连接成一个电路，并将电源的电能传输给负载。并将电源的电能传输给负载。由此可见，由此可见，电路的作用是产生、分配、电路的作用是产生、分配、传输和使用电能传输和使用电能。 电路的大小可以相差很大，小到硅电路的大小可以相差很大，小到硅片上的集成电路，大到输电网和我们的片上的集成电路，大到输电网和我们的通信网络。通信网络。二、基本物理量二、基本物理量 1.电流电流电荷有规则的定向流动，就形成电流，习惯电荷有规则的定向流动，就形成电流，习惯上规定正电荷移动的方向为电流的实际方向。上规定正电荷移动的方向为电流的实际方向。方向不变的电流称为直流电路。大小和方向随方向不变的电流称为直流电路。大小和
4、方向随时间作真周期性变化的电流称为交流电。时间作真周期性变化的电流称为交流电。单位时间内通过导体任一横截面的电量叫电单位时间内通过导体任一横截面的电量叫电流（强度），用符号流（强度），用符号I、i表示。表示。即即I=Q/t电流（强度）的单位是安培（电流（强度）的单位是安培（A），），大电流大电流单位常用千安（单位常用千安（KA）表示，小电流单位常用毫）表示，小电流单位常用毫安（安（mA）,微安微安(A)表示。表示。1KA=1000A1A=1000mA1mA=1000A 2.电阻和电阻率电阻和电阻率电阻：导体对电流起阻碍作用。用符号电阻：导体对电流起阻碍作用。用符号R表示，当电压为表示，当电压为
5、1伏，电流为伏，电流为1安时，导体安时，导体的电阻即为的电阻即为1欧姆（欧姆（）常用的单位千欧（常用的单位千欧（K），兆欧（），兆欧（M）。）。1M=1000K1K=1000电阻率：单位长度、单位横截面积面积电阻率：单位长度、单位横截面积面积材料的电阻，是表明材料导电性能的参数，材料的电阻，是表明材料导电性能的参数，用符号用符号表示，单位是表示，单位是m。l 在一定温度下，金属导体的电阻与导体在一定温度下，金属导体的电阻与导体的横截面积成反比，与导体的长度成正比，的横截面积成反比，与导体的长度成正比，此外还与导体的材料有关，即此外还与导体的材料有关，即lR=L/Sl式中式中为导为导体材料的体材
6、料的电电阻系数，阻系数，L为导为导体体长长度，度，S为导为导体横截面体横截面积积。l一般金属一般金属导导体材料的体材料的电电阻率随温度的阻率随温度的升高而增大升高而增大。 3.电压电压两点之间的电位差。用符号两点之间的电位差。用符号U、u表示表示单位是伏特（单位是伏特（V），此外还有千伏（），此外还有千伏（KV）、）、毫伏毫伏（mV）和微伏（）和微伏（V）。）。1KV=1000V1V=1000mV1mV=1000V我国现行标准规定：额定电压我国现行标准规定：额定电压1000V以以上的属高压装置，上的属高压装置，1000V及及1000V以下的属以下的属低压装置。低压装置。 4.电动势电动势是电源
7、两端的电位差，其数值等于单位正电荷在是电源两端的电位差，其数值等于单位正电荷在非电场力的作用下，由电源的负极移至电源的正极所非电场力的作用下，由电源的负极移至电源的正极所做的功，电动势的大小体现了电源非电场力做功的能做的功，电动势的大小体现了电源非电场力做功的能力。用符号力。用符号E、e表示。表示。单位是伏特单位是伏特(V)。 5.电场强度电场强度电场强度是用来表示电场的强弱和方向电场强度是用来表示电场的强弱和方向的物理量。常用的物理量。常用E表示。表示。电场中任意一点的电场强度，在数值上电场中任意一点的电场强度，在数值上等于放在该点的单位正电荷所受电场力的大等于放在该点的单位正电荷所受电场力
8、的大小，方向是正电荷所受电场力的方向小，方向是正电荷所受电场力的方向即即E=F/Q单位为牛顿单位为牛顿/库仑（库仑（N/C）或伏特）或伏特/米（米（V/m），），1V/m=1N/C。当空气中电场强度超过当空气中电场强度超过2530kV/cm时，时，即可能发生击穿放电即可能发生击穿放电。l6.电功电功l将电能转化成其他形式的能时，电流都要将电能转化成其他形式的能时，电流都要做功，电流所做的功称为电功。电功用做功，电流所做的功称为电功。电功用W表示，表示，单位焦耳（单位焦耳（J）。）。l公式公式W=UItl对于纯电阻电路对于纯电阻电路 7.电功率、电能电功率、电能电功率是表明电气设备做功能力的物理
9、量，电功率是表明电气设备做功能力的物理量，是单位时间内所做的功。用是单位时间内所做的功。用P表示表示，即，即P=W/t单位是瓦特（单位是瓦特（W），还有千瓦（），还有千瓦（KW）。）。电能是电功率的累积。用符号电能是电功率的累积。用符号W表表示，单位是焦耳（示，单位是焦耳（J），），l8.电流的热效应电流的热效应l电流通过导体时所产生的热量与电流的电流通过导体时所产生的热量与电流的平方、导体的电阻及通过的时间成正比，平方、导体的电阻及通过的时间成正比，即即l热量的单位是焦耳。热量的单位是焦耳。二、电路的基本定律二、电路的基本定律(1)基尔霍夫电流定律基尔霍夫电流定律(2)基尔霍夫电压定律基尔霍
10、夫电压定律 (3)欧姆定律欧姆定律 1. 电路的欧姆定律电路的欧姆定律欧姆定律就是反映电阻元件两端的电压与通过该元欧姆定律就是反映电阻元件两端的电压与通过该元件的电流同电阻三者的定律，电路如图件的电流同电阻三者的定律，电路如图其表达式为其表达式为I=U/R式中式中I电流（电流（A） U电压（电压（V） R电阻（电阻（）由上式可知，通过电阻元件的电流与电阻两端的电由上式可知，通过电阻元件的电流与电阻两端的电压成正比，而与电阻成反比。压成正比，而与电阻成反比。uUUUIRE例：一盏例：一盏200W、220V的电灯，灯泡的电阻是的电灯，灯泡的电阻是484，当电源电压为，当电源电压为220V时，求通过
11、灯泡的电时，求通过灯泡的电流。流。解：已知电灯的电压和电阻，通过灯泡的电解：已知电灯的电压和电阻，通过灯泡的电流为流为I=U/R=220/4840.455（A）由欧姆定律可知，电阻有电流通过时，两端由欧姆定律可知，电阻有电流通过时，两端必有电压，这个电压习惯上叫电压降。通常导必有电压，这个电压习惯上叫电压降。通常导线都是有电阻的，当用导线传输电流时，就产线都是有电阻的，当用导线传输电流时，就产生电压降。因此输电线路末端的电位总是比首生电压降。因此输电线路末端的电位总是比首端的电位低。输电线路上电压降低的数值叫做端的电位低。输电线路上电压降低的数值叫做电压损失。电压损失。2. 电路的基尔霍夫电流
12、定律电路的基尔霍夫电流定律（KCL） 基尔霍夫电流定律确定了电路中任一节点基尔霍夫电流定律确定了电路中任一节点所连的各支路电流之间的关系。所连的各支路电流之间的关系。内容：内容：在任意时刻在任意时刻t，流入某个节点的电流入某个节点的电流的总和等于流出该节点的电流的总和流的总和等于流出该节点的电流的总和。l例如对于右图所示电路，我们设定各支路例如对于右图所示电路，我们设定各支路电流的大小和参电流的大小和参 考方向考方向 如图中所示，如图中所示， 则对该点有则对该点有 i1(t)+i2(t)=i3(t) 将上式改写为将上式改写为 -i1(t)-i2(t)+i3(t)=0l若将上式再改写为若将上式再
13、改写为 i1(t)+i2(t)-i3(t)=0 此式的物理意义是，流入节点此式的物理意义是，流入节点a的电流的代数的电流的代数和等于零。这里流入的电流规定取正号，则流出的和等于零。这里流入的电流规定取正号，则流出的电流即取负号。电流即取负号。 上两式是上两式是KCL的另一中叙述法。它们本质上的另一中叙述法。它们本质上是一样的，只是在列写方程时把流出节点的电流规是一样的，只是在列写方程时把流出节点的电流规定为正，还是把流入节点的电流规定为正而已。定为正，还是把流入节点的电流规定为正而已。l 上两式写成一般形式为：上两式写成一般形式为： i1(t)=0即集中在任一节点上的各支路电流的代数和即集中在
14、任一节点上的各支路电流的代数和恒为零。恒为零。l注意：在写方程时，如把流出节点的电流视为正，则流入节点的电流即需取为负；反之则反之。l推广：KCL原是运用于节点的，但把它加以推广，也可使用于包围几个节点的闭合面。如右图所示电路中，闭合面S内有三个节点1，2，3。l当设定各支路电流的大小和参考方向如图中所示时，则对此三个节点即可列出则对此三个节点即可列出KCL方程方程i1 = i12 - i31 i2= i23 - i12i3 = i31 - i23 把以上三式相加得：把以上三式相加得： i1 + i2 + i3=0 或或 i1(t)=0 即流入（或流出）一个闭合面的支路电流的代即流入（或流出）
15、一个闭合面的支路电流的代数和恒等于零。此即广义的数和恒等于零。此即广义的KCL。需要注意的是：。需要注意的是：在写方程时，如把流出闭合面的电流视为正，则流在写方程时，如把流出闭合面的电流视为正，则流入闭合面的电流即需取为负；反之则反之入闭合面的电流即需取为负；反之则反之。3基尔霍夫电压定律（基尔霍夫电压定律（KVL） 基基尔尔霍霍夫夫电电压压定定律律是是描描述述回回路路中中各各支支路路电电压之间相互关系的定律。压之间相互关系的定律。 内内容容：在在任任意意时时刻刻t，沿沿任任一一回回路路所所有有支支路路或元件上电压的代数和恒等于零，即或元件上电压的代数和恒等于零，即 u(t)=0 在在写写此此
16、方方程程时时，应应首首先先为为回回路路设设定定一一个个饶饶行行方方向向，凡凡电电压压的的参参考考极极性性从从+到到-与与回回路路绕绕行行方方向向一一致致者者，则则该该电电压压前前取取+号号，否否则则取取-号。号。例例如如右右图图所所示示电电路路，我我们们设设定定各各元元件件电电压压的的参参考考极极性性和和回回路路的的绕绕行行方方向向如如图图中中所所示示，则有则有 u1+u2+u3+us3-us4-u4=0将此式改写为将此式改写为 -u1-u2-u3- us3+us4+u4=0方方程程意意味味着着把把回回路路的的绕绕行行方方向向设设定定为为与与前前者相反。者相反。由由此此可可见见，回回路路绕绕行
17、行方方向向的的设设定定直直接接影影响响着着方方程程中中各各项项正正负负号号的的确确定定，但但不不影影响响方方程程的的本质，故可以任意设定。本质，故可以任意设定。 若若电电路路中中的的电电阻阻均均为为线线性性电电阻阻元元件件，则则上述的上述的KVL 方程还可改写为另一种叙述方法，即方程还可改写为另一种叙述方法，即R1i1+R2i2+R3i3+ us3-us4-R4i4=0即即 R1i1+R2i2+R3i3-R4i4= -us3+us4即即 Rkik=usk (1-4-3)上上式式指指出出，任任一一回回路路中中电电阻阻上上电电压压降降的的代代数数和和恒恒等等于于电电压压源源电电压压升升的的代代数数
18、和和。凡凡电电流流参参考考方方向向与与回回路路绕绕行行方方向向一一致致者者，上上式式等等号号左左端端Rkik前前取取“+”号号，不不一一致致者者，Rkik前前取取“-”号号；凡凡电电压压源源电电压压的的极极性性从从“-”到到“+”与与绕绕行行方方向向一一致致者者，上上式式等等号号右右端端usk前前取取“+”号号，不不一一致致者者，usk前取前取“-”号。号。基基尔尔霍霍夫夫电电流流定定律律（KCL）描描述述了了电电路路中中各各支支路路的的电电流流之之间间的的关关系系，基基尔尔霍霍夫夫电电压压定定律律（KVL）描描述述了了电电路路中中各各支支路路电电压压之之间间的的关关系系，它它们们都都与与电电
19、路路元元件件的的性性质质无无关关，而而只只取取决决于于电电路的连接方式路的连接方式。4.电阻的串联电阻的串联 1）定义）定义 ：两个或两个以上的电阻依次连接，：两个或两个以上的电阻依次连接，中间无分支的连接方式。中间无分支的连接方式。 2）电路的特点）电路的特点: I=I1=I2 各电阻中电流相等各电阻中电流相等 R=R1+R2 总电阻的等于各电阻之和总电阻的等于各电阻之和 U=U1+U2 总电压等于各电阻上压降之和总电压等于各电阻上压降之和 U：U1：U2=R：R1：R2 各电阻的电压与各自的阻值成正比各电阻的电压与各自的阻值成正比 P=P1+P2 总功率等于各电阻的功率之和总功率等于各电阻
20、的功率之和3）电路的应用）电路的应用: 用几个电阻串联起来可使电阻增大，在电用几个电阻串联起来可使电阻增大，在电源电压不变时可使电流减小；所以串联电阻可源电压不变时可使电流减小；所以串联电阻可起到限流作用。串联电阻的另一个用途就是可起到限流作用。串联电阻的另一个用途就是可以起到分压作用。以起到分压作用。5.电阻的并联电阻的并联 1）定义：如图所示，）定义：如图所示，R1、R2、R3三个电阻接三个电阻接在电路中的两点之间，每个电阻两端承受的电在电路中的两点之间，每个电阻两端承受的电压相等。这种联结方式叫电阻的并联。压相等。这种联结方式叫电阻的并联。 2）电阻并联电路的特点：）电阻并联电路的特点：
21、 U1=U2=U3=U 电路中各个电阻两端电压相电路中各个电阻两端电压相等等I=I1+I2+I3电路总电流等于各支路电流之和电路总电流等于各支路电流之和并联电路的总电阻的倒数等于各并联电阻的倒并联电路的总电阻的倒数等于各并联电阻的倒数的和数的和若有n个相同的电阻R0并联，则总电阻为R1与R2并联的等效电阻为电阻并联电路的电流分配和功率分配关系电阻并联电路的电流分配和功率分配关系电流分配关系电流分配关系l功率分配关系功率分配关系总之，在并联电路中，阻值越大，其分配的总之，在并联电路中，阻值越大，其分配的电流和功率就越小。电流和功率就越小。这与电阻串联电路相反。这与电阻串联电路相反。6. 电阻的混
22、联电路电阻的混联电路 在电路中，既有串联又有并联的联接，统在电路中，既有串联又有并联的联接，统称为混联电路。分析和计算电路的方法有：称为混联电路。分析和计算电路的方法有：1、应用电阻的串联、并联逐步简化电路，求、应用电阻的串联、并联逐步简化电路，求出电路的等效电阻。出电路的等效电阻。2、由等效电阻和电路的总电压，根据欧姆定、由等效电阻和电路的总电压，根据欧姆定律求电路的总电流。律求电路的总电流。3、由总电流根据基尔霍夫定律和欧姆定律求、由总电流根据基尔霍夫定律和欧姆定律求各支路的电压和电流。各支路的电压和电流。磁场磁场的主要物理量第二节第二节电磁感应和磁路电磁感应和磁路(1)直线电流的磁场【右
23、手螺旋定则】(2)、环形电流产生的磁场【右手螺旋定则】(3)、通电线圈产生的磁场【右手螺旋定则】磁场对电流的作用1电磁力的大小电磁力的大小 F=BI 磁场磁场磁场磁场强弱强弱强弱强弱电流电流大小大小有效有效长度长度B-均匀磁场的磁感应强度均匀磁场的磁感应强度(特斯拉特斯拉T)I-导线中的电流强度导线中的电流强度(安安)L-导线在磁场中的有效长度导线在磁场中的有效长度(米米)F-导线受到的电磁力导线受到的电磁力(牛牛) 实验还得出实验还得出: :当导体垂直与磁场方向放置时当导体垂直与磁场方向放置时, ,受电磁力最大；受电磁力最大；当导体与磁场平行放置时当导体与磁场平行放置时, ,导线不受力；导线
24、不受力；当导体与磁场方向夹当导体与磁场方向夹角，导线受力大小介于角，导线受力大小介于0 0与最大值之间。与最大值之间。 F = B Isin内容内容: :伸出左手伸出左手, ,拇指与其拇指与其余四指垂直，磁力余四指垂直，磁力线垂直穿过掌心，线垂直穿过掌心，四指指示电流方向，四指指示电流方向，则拇指的指向就是则拇指的指向就是通电导线受力的方通电导线受力的方向向iF2受力方向受力方向:电动机左手定则电动机左手定则l一电磁感应现象一电磁感应现象l1.电流的磁效应：电流的磁效应：l1820年奥斯特首次由实验发现。年奥斯特首次由实验发现。2.电磁感应现象实验电磁感应现象实验:l1822-1831年英国物
25、理学家法拉第进行多次年英国物理学家法拉第进行多次实验和研究在实验和研究在1831年发现电磁感应定律。年发现电磁感应定律。一、电磁感应现象一、电磁感应现象（1）磁铁（或通电线圈）与线圈相对运动时线）磁铁（或通电线圈）与线圈相对运动时线圈中产生电流，图（圈中产生电流，图（a）和图（）和图（b）.电流计的电流计的指针发生偏转，且运动方向不同，偏转方向指针发生偏转，且运动方向不同，偏转方向也不同。也不同。（2）线圈中电流变化时另一线圈中产）线圈中电流变化时另一线圈中产生电流，图（生电流，图（c）.（3）闭合回路的一部分切割磁力线，回路中产生电流，（d）.结论结论:l不管什么原因使穿过闭合导体回路所包围
26、不管什么原因使穿过闭合导体回路所包围面积内的磁通量发生变化（增加或减少），面积内的磁通量发生变化（增加或减少），回路中都会出现电流，这种电流称为感应回路中都会出现电流，这种电流称为感应电流。在磁通量增加和减少的两种情况下，电流。在磁通量增加和减少的两种情况下，回路中感应电流的流向相反。回路中感应电流的流向相反。感应电流的感应电流的大小则取决于穿过回路中的磁通量变化快大小则取决于穿过回路中的磁通量变化快慢。变化越快，感应电流越大；反之，就慢。变化越快，感应电流越大；反之，就越小。越小。l二、楞次定律l两种表述:闭合回路中感应电流的方向，总是使得它所激发的磁场来阻止引起感应电流的磁通量的变化。l或
27、者：感应电流的效果，总是反抗引起感应电流的原因。l应用:判断感应电动势的方向;l用楞次定律判断感应电流方向的步骤用楞次定律判断感应电流方向的步骤:l（1）判断穿过闭合回路的磁通沿什么方）判断穿过闭合回路的磁通沿什么方向，发生什么变化（增加或减少）；向，发生什么变化（增加或减少）；l（2）根据楞次定律来确定感应电流所激）根据楞次定律来确定感应电流所激发的磁场沿什么方向（与原来的磁场反向发的磁场沿什么方向（与原来的磁场反向还是同向）；还是同向）；l（3）根据右手螺旋法则从感应电流产生）根据右手螺旋法则从感应电流产生的磁场方向确定感应电流的方向。的磁场方向确定感应电流的方向。三、法拉第电磁感应定律三
28、、法拉第电磁感应定律l 当线圈内的磁通量当线圈内的磁通量发生变化时，线圈内发生变化时，线圈内即产生感应电动势，感应电动势的大小与磁即产生感应电动势，感应电动势的大小与磁通量的变化速率成正比。对于通量的变化速率成正比。对于N匝线圈，感匝线圈，感应电动势的大小为应电动势的大小为特例特例l当长度为当长度为L的导线以速度的导线以速度v垂直地切割磁场时，导线上所垂直地切割磁场时，导线上所产生的感应电动势的大小为产生的感应电动势的大小为e=BLvl电动势的方向可由右手定则判定。电动势的方向可由右手定则判定。l 自感现象自感现象是一种特殊的电磁感应现象，它是一种特殊的电磁感应现象，它是由于线圈本身电流变化而
29、引起的。是由于线圈本身电流变化而引起的。l流过线圈的电流发生变化，导致穿过线圈流过线圈的电流发生变化，导致穿过线圈 的磁通量发生变化而产生的自感电动势，总是的磁通量发生变化而产生的自感电动势，总是 阻碍线圈中原来电流的变化，当原来电流在增阻碍线圈中原来电流的变化，当原来电流在增 大时，自感电动势与原来电流方向相反；当原大时，自感电动势与原来电流方向相反；当原 来电流减小时，自感电动势与原来电流方向相来电流减小时，自感电动势与原来电流方向相 同。因此，同。因此，“自感自感”简单地说，由于导体本身简单地说，由于导体本身 的电流发生变化而产生的电磁感应现象，叫做的电流发生变化而产生的电磁感应现象，叫
30、做自感现象。自感现象。l自感现象中产生的感应电动势叫自感电动势。自感现象中产生的感应电动势叫自感电动势。自感电动势自感电动势的大小跟穿过导线线圈的磁通量变的大小跟穿过导线线圈的磁通量变化的快慢有关系。线圈的磁场是由电流产生的，化的快慢有关系。线圈的磁场是由电流产生的，所以穿过线圈的磁通量变化的快慢跟电流变化所以穿过线圈的磁通量变化的快慢跟电流变化的快慢有关系。对同一线圈来说，电流变化得的快慢有关系。对同一线圈来说，电流变化得快，线圈产生的自感电动势就大，反之就小。快，线圈产生的自感电动势就大，反之就小。 对于不同的线圈，在电流变化快慢相同的情况对于不同的线圈，在电流变化快慢相同的情况下，产生的
31、自感电动势是不同的，电学中用自下，产生的自感电动势是不同的，电学中用自感系数来表示线圈的这种特征。自感系数简称感系数来表示线圈的这种特征。自感系数简称自感或电感。自感或电感。l此现象常表现为阻碍电流的变化。此现象常表现为阻碍电流的变化。 l 自感现象在各种电器设备和无线电技术中有广自感现象在各种电器设备和无线电技术中有广泛的应用。日光灯的镇流器就是利用线圈的自感现泛的应用。日光灯的镇流器就是利用线圈的自感现象。象。l自感现象也有不利的一面，在自感系数很大而自感现象也有不利的一面，在自感系数很大而电流又很强的电路（如大型电动机的定子绕组）中，电流又很强的电路（如大型电动机的定子绕组）中，在切断电
32、路的瞬间，由于电流强度在很短的时间内在切断电路的瞬间，由于电流强度在很短的时间内发生很大的变化，会产生很高的自感电动势，使开发生很大的变化，会产生很高的自感电动势，使开关的闸刀和固定夹片之间的空气电离而变成导体，关的闸刀和固定夹片之间的空气电离而变成导体，形成电弧。这会烧坏开关，甚至危人员安全。因此，形成电弧。这会烧坏开关，甚至危人员安全。因此，切断这段电路时必须采用特制的安全开关。切断这段电路时必须采用特制的安全开关。第三节第三节交流电路交流电路一、交流电的基本概念一、交流电的基本概念n n正弦交流电的正弦交流电的瞬瞬时表达时表达式式n n正弦交流电的三要素正弦交流电的三要素n n正弦交流电
33、的有效值正弦交流电的有效值n n相位与相位差的关系相位与相位差的关系tEm-EmOe交流发电机示意图交流发电机原理图1.正弦交流电的产生正弦交流电的产生正弦交流电产生过程 2. 2.交流电的交流电的瞬时值表达式瞬时值表达式 设磁感应强度为B，磁场中线圈一边的长度为，平面从中性面开始转动，经过时间t，线圈转过的角度为 ，这时，其单侧线圈切割磁感线的线速度与磁感线的夹角也为 ，所产生的感应电动势 。所以整个线圈所产生的感应电动势为 。 其中 为感应电动势的最大值，设为 ，则 上式为正弦交流电电动势的瞬时值表达式瞬时值表达式，也称为解析式解析式。 电压瞬时值表达式 电流瞬时值表达式 若平面从与中性面
34、夹角为的位置开始转动，则 3. 3.表征交流电的物理量表征交流电的物理量 1 1）周期、频率和角频率）周期、频率和角频率 （1）周期：周期：交流电每重复变化一次所需的时间，称为交流电的周期。用符号T表示，单位是秒（s）。 （2 2）频率：交流电在）频率：交流电在1 1秒内重复变化的次数，称为交流电的频率。秒内重复变化的次数，称为交流电的频率。用符号用符号f f表示，单位是赫兹（表示，单位是赫兹（HzHz）。）。我国动力和照明用电的标准频率为我国动力和照明用电的标准频率为50Hz50Hz（习惯上称为工（习惯上称为工频），少数国家如美国、日本采用频），少数国家如美国、日本采用60Hz60Hz的频率
35、。的频率。（3 3）角频率：正弦交流电）角频率：正弦交流电1 1秒内变化的电角度，用符号秒内变化的电角度，用符号表示，表示，单位是弧单位是弧/ /秒（秒（rad/srad/s）2 2）正弦交流电的最大值、有效值和平均值）正弦交流电的最大值、有效值和平均值（1 1）最大值）最大值 ：正弦交流电在一个周期所能达到的最大瞬时值，又称峰值、幅值。最大值用大写字母加下标m表示，如Em、Um、 Im。 （2 2）有效值）有效值 ：因为交流电的大小是随时间变化的，所以在研究交流电功率时，采用最大值就不方便，通常是用有效值来表示。有效值是这样规定的：使交流电和直流电加在同样阻值的电阻上，在相同的时间内产生的热
36、量相同，就把这一直流电的数值叫做该交流电的有效值。 有效值用大写字母表示，如E、U、I。 有效值 = 最大值0.707最大值 3）相位与相位差的关系）相位与相位差的关系（1）相位差：两个同频率的正弦量之间的相位之差）相位差：两个同频率的正弦量之间的相位之差.即即(t +(t +1 1)-(t +)-(t +2 2) =) =1 1-2 2（2）相位关系：同相、反相、超前、滞后）相位关系：同相、反相、超前、滞后 当当1 1-2 2 = = 0 0 ， i i1 1 与与i i2 2 同相同相 当当1 1-2 2 = =，i i1 1 与与i i2 2反相反相 当当1 12 2 ，i i1 1比比
37、i i2 2超前或超前或i i2 2比比i i1 1滞后滞后u u【例】已知交流电电压为【例】已知交流电电压为 ，求该交流电的周期、，求该交流电的周期、频率、角频率、最大值、有效值和初相位。频率、角频率、最大值、有效值和初相位。 解：角频率解：角频率=314 rad/s=314 rad/s 周期周期 频率频率 最大值最大值 有效值有效值 初相位初相位 在直角坐标系，作一矢量OA，其长度为正弦电动势e的最大值Em，它的起位置与X轴正方向的夹角等于初相 ，并以正弦电动势的角频率为角速度逆时针匀速旋转，则在任一瞬间旋转矢量与X轴的夹角为正弦电动势的相位 ，它在Y轴的投影（Oa）即为该电动势的瞬时值。
38、为了与一般空间矢量相区别，把表示正弦交流电这一矢量称为相量。 3.正弦量的相量表示法正弦量的相量表示法正弦交流电的相量用 、 、 表示。但实际应用更多的是有效值相量，即将有向线段0A的长度定为正弦量的有效值，相应符号则改为 、 、 。提示：提示： 同一相量图中，各正弦交流电的同一相量图中，各正弦交流电的频率应相同频率应相同。 同一相量图中，相同单位的相量同一相量图中，相同单位的相量应按相同比例画出应按相同比例画出。 一般取直角坐标轴的水平正方向为参考方向，逆时一般取直角坐标轴的水平正方向为参考方向，逆时针转动的角度为正，反之为负。有时为了方便起见，也可在针转动的角度为正，反之为负。有时为了方便
39、起见，也可在几个相量中任选其一作为参考相量，并省略直角坐标轴。几个相量中任选其一作为参考相量，并省略直角坐标轴。 用相量表示正弦交流电后，它们的加、减运算可按用相量表示正弦交流电后，它们的加、减运算可按平行四边形法则平行四边形法则进行。进行。 一个正弦量的相量图、波形图、解析式是正弦量的一个正弦量的相量图、波形图、解析式是正弦量的几种不同的表示方法，它们有一一对应的关系，但在数学上几种不同的表示方法，它们有一一对应的关系，但在数学上并不相等，如果写成并不相等，如果写成 是错误的。是错误的。二、二、 三相交流电路三相交流电路l三相电路在生产上应用最为广泛。发电、输配电和主要电力负载，一般都采用三
40、相制。三相交流发电机是产生正弦交流电的主要设备。NSNSNSNSNSNSNSNSNSNSNSNSNS三相交流发电机由三个对称的绕组组成，在空间上彼此相差120，它们的始端记为A、B、C，末端记为X、Y、Z。1.三相对称电动势的表达式t0eAeBeCXAYCBZSN+XAYCBZSN+XAYCBZSN+XAYCBZSN+XAYCBZSN+XAYCBZSN+XAYCBZSN+XAYCBZSN+XAYCBZSN+XAYCBZSN+XAYCBZSN+XAYCBZSN+XAYCBZSN+A相B相C相2.三相对称电动势的相量表示法三相对称电动势的相量表示法l与前面瞬时值表示法瞬时值表示法和波形曲线表示法曲
41、线表示法对应三相对称正弦交流电也可用相量表示法相量表示法表示：根据以上三种表示法都可以求得，对称三相交流电的任意瞬时值之和恒为0。3.线电压与与相电压的关系的关系l由电压瞬时值的关系可知30由于它们都是同频率的正弦量，都可用有效值相量表示，即根据相量图，线电压与相电压的有效值关系可得即，由此，星形联接的发电机或变压器可以输出两种电压，如：220V和380V。线电压超前与相电压相位30。4.三相四线制三相四线制 火线把发电机三个线圈的末端连在一起，成为一个公共火线把发电机三个线圈的末端连在一起，成为一个公共点（称为中性点），从中性点引出一条输电线。称为中性线，点（称为中性点），从中性点引出一条输
42、电线。称为中性线，简称中线，用简称中线，用N表示。中性线通常与大地相连，称为零线。表示。中性线通常与大地相连，称为零线。从发电机三个线圈的始端引出的输电线，称为相线，俗称火从发电机三个线圈的始端引出的输电线，称为相线，俗称火线，用线，用L1、L2、L3表示。表示。 三相四线制供电可送出两种电压，一种是相线与相线之（如如L1、L2、L3之间）的电压，称为线电压，另一种是相线与零线之间（如L1、L2、L3与N之间）的电压，称为相电压。 这两种电压在大小上的关系是 三、三相负载的连接三、三相负载的连接 1三相负载的星形（三相负载的星形（Y）联结）联结将三相负载分别接在三相电源的一根相线与中线（零线）
43、之间的接法称为星形（用“Y”标记）连接。流过每根相线的电流叫线电流，流过每相负载的电流叫电流，流过中线的电流叫中线电流，在星形（Y）连接中，线电流等于相电流，即 星形联接负载对电源的要求：星形联接负载对电源的要求：u三相负载的相电压必须对称三相负载的相电压必须对称。若负载不对称而又没有中线时，负载的相电压就不对称。偏离电源相电压的额定值，过高或过低的电源相电压对负载是有危害的。u中线的作用中线的作用就在于使不对称的星形联接负载得到对称的相电压得到对称的相电压。为保证这种对称性，就不能让中线断开。因此，三相电源的中线内不接入熔断器或闸刀开关。2三相负载的三角形连接三相负载的三角形连接将三相负载分
44、别接在三相电源的每两根相线之间的接法称为三角形连接（常用“”标记）【例】电加热开水炉是利用炉膛内的电热阻丝加热注入的冷水，该炉子接在线电压为380V的三相电源中，电热炉电热丝的电阻为10，（1）试分别计算电热丝作星形和三角形连接时的相电流。（2）若电热丝的额定电压是220V应该接成什么形式的连接？（3）若电热丝的额定电压为380V，又该接成什么形式？ 解：（1）电热丝作星形连接时 电热丝作三角形连接时 （2）若电热丝的额定电压是220V,而电源线电压为380V,则电热丝应接成星形。因为此时每个电热丝两端电压为相电压，即220V。 （3）若电热丝的额定电压为380V，则应接成三角形。 ，则电热丝
45、两端电压即为380V 。四四.三相功率三相功率l不论负载是星形联接还是三角形联接，电路总的有功功率必定等于光相有功功率之和。当负负载载对对称称时，各相的有功功率都是相等的。因此三相总功率为对于星形对称负载对于三角形对称负载三相对称负载的有功功率三相对称负载的有功功率无功功率和视在功率为无功功率和视在功率为例例l对称负载联成三角形，已知电源电压 Ul =220V, 安培计读数 Il =17.3A, 三相功率P=4.5kW。试求：1.每相负载的电阻和感抗；2.当AB相断开时，各安培计的读数和总功率；3.当A线断开时，求各安培计的读数和总功率。ABCiAiBiCAAAABC解由题意，视在功率根据得负
46、载相电流负载阻抗为每相电阻和感抗为为1.中所求；对对于于2.中中，AB断断开开不不影影响响另另两两相相负负载载，A、B两两线线的的安安培培计计读读数等于负载的相电流，数等于负载的相电流，C线的安培计读数不变。即线的安培计读数不变。即AC和BC间负载功率不变，AB间功率为0，则总功率为对于3.中的A线断开，其安培计读数为0。此时电路变成一单相电路。总阻抗|Z|=44/3B和C线上安培计的读数为则总功率为第四节 电子技术常识一、半导体的导电特性：一、半导体的导电特性：一、半导体的导电特性：一、半导体的导电特性：( ( ( (可做成温度敏感元件，如热敏电阻可做成温度敏感元件，如热敏电阻可做成温度敏感
47、元件，如热敏电阻可做成温度敏感元件，如热敏电阻) ) ) )。掺杂性掺杂性掺杂性掺杂性：往纯净的半导体中掺入某些杂质，导电往纯净的半导体中掺入某些杂质，导电往纯净的半导体中掺入某些杂质，导电往纯净的半导体中掺入某些杂质，导电 能力明显改变能力明显改变能力明显改变能力明显改变( ( ( (可做成各种不同用途的半导可做成各种不同用途的半导可做成各种不同用途的半导可做成各种不同用途的半导 体器件，如二极管、三极管和晶闸管等）。体器件，如二极管、三极管和晶闸管等）。体器件，如二极管、三极管和晶闸管等）。体器件，如二极管、三极管和晶闸管等）。光敏性：光敏性：光敏性：光敏性：当受到光照时，导电能力明显变化
48、当受到光照时，导电能力明显变化当受到光照时，导电能力明显变化当受到光照时，导电能力明显变化 ( ( ( (可做可做可做可做 成各种光敏元件，如光敏电阻、光敏二极成各种光敏元件，如光敏电阻、光敏二极成各种光敏元件，如光敏电阻、光敏二极成各种光敏元件，如光敏电阻、光敏二极 管、光敏三极管等管、光敏三极管等管、光敏三极管等管、光敏三极管等) ) ) )。热敏性：热敏性：热敏性：热敏性：当环境温度升高时，导电能力显著增强当环境温度升高时，导电能力显著增强当环境温度升高时，导电能力显著增强当环境温度升高时，导电能力显著增强1. .本征半导体本征半导体 完全纯净的、具有晶体结构的半导体，称为本征完全纯净的
49、、具有晶体结构的半导体，称为本征完全纯净的、具有晶体结构的半导体，称为本征完全纯净的、具有晶体结构的半导体，称为本征半导体。半导体。半导体。半导体。晶体中原子的排列方式晶体中原子的排列方式晶体中原子的排列方式晶体中原子的排列方式硅单晶中的共价健结构硅单晶中的共价健结构硅单晶中的共价健结构硅单晶中的共价健结构共价健共价健共价键中的两个电子，称为共价键中的两个电子，称为共价键中的两个电子，称为共价键中的两个电子，称为价电子价电子价电子价电子。SiSiSiSi价电子价电子SiSiSiSi价电子价电子 价电子在获得一定能量（温价电子在获得一定能量（温价电子在获得一定能量（温价电子在获得一定能量（温度升
50、高或受光照）后，即可挣度升高或受光照）后，即可挣度升高或受光照）后，即可挣度升高或受光照）后，即可挣脱原子核的束缚，成为脱原子核的束缚，成为脱原子核的束缚，成为脱原子核的束缚，成为自由电自由电自由电自由电子子子子（带负电），同时共价键中（带负电），同时共价键中（带负电），同时共价键中（带负电），同时共价键中留下一个空位，称为留下一个空位，称为留下一个空位，称为留下一个空位，称为空穴空穴空穴空穴（带（带（带（带正电）正电）正电）正电）。本征半导体的导电机理本征半导体的导电机理本征半导体的导电机理本征半导体的导电机理这一现象称为本征激发这一现象称为本征激发。空穴空穴 温度愈高，晶体中产生温度愈高，
51、晶体中产生温度愈高，晶体中产生温度愈高，晶体中产生的自由电子便愈多。的自由电子便愈多。的自由电子便愈多。的自由电子便愈多。自由电子自由电子 在外电场的作用下，空穴吸引相邻原子的价电子在外电场的作用下，空穴吸引相邻原子的价电子在外电场的作用下，空穴吸引相邻原子的价电子在外电场的作用下，空穴吸引相邻原子的价电子来填补，而在该原子中出现一个空穴，其结果相当来填补，而在该原子中出现一个空穴，其结果相当来填补，而在该原子中出现一个空穴，其结果相当来填补，而在该原子中出现一个空穴，其结果相当于空穴的运动（相当于正电荷的移动）。于空穴的运动（相当于正电荷的移动）。于空穴的运动（相当于正电荷的移动）。于空穴的
52、运动（相当于正电荷的移动）。本征半导体的导电机理本征半导体的导电机理本征半导体的导电机理本征半导体的导电机理 当半导体两端加上外电压时，在半导体中将出现当半导体两端加上外电压时，在半导体中将出现当半导体两端加上外电压时，在半导体中将出现当半导体两端加上外电压时，在半导体中将出现两部分电流两部分电流两部分电流两部分电流 (1)(1)自由电子作定向运动自由电子作定向运动自由电子作定向运动自由电子作定向运动 电子电流电子电流电子电流电子电流 (2)(2)价电子递补空穴价电子递补空穴价电子递补空穴价电子递补空穴 空穴电流空穴电流空穴电流空穴电流注意：注意：注意：注意： (1) (1) 本征半导体中载流
53、子数目极少本征半导体中载流子数目极少本征半导体中载流子数目极少本征半导体中载流子数目极少, , 其导电性能很差；其导电性能很差；其导电性能很差；其导电性能很差； (2) (2) 温度愈高，温度愈高，温度愈高，温度愈高， 载流子的数目愈多载流子的数目愈多载流子的数目愈多载流子的数目愈多, ,半导体的导电性能也就愈半导体的导电性能也就愈半导体的导电性能也就愈半导体的导电性能也就愈好。好。好。好。所以，温度对半导体器件性能影响很大。所以，温度对半导体器件性能影响很大。所以，温度对半导体器件性能影响很大。所以，温度对半导体器件性能影响很大。自由电子和自由电子和自由电子和自由电子和空穴都称为载流子。空穴
54、都称为载流子。空穴都称为载流子。空穴都称为载流子。 自由电子和自由电子和自由电子和自由电子和空穴成对地产生的同时，又不断复合。在一定空穴成对地产生的同时，又不断复合。在一定空穴成对地产生的同时，又不断复合。在一定空穴成对地产生的同时，又不断复合。在一定温度下，载流子的产生和复合达到动态平衡，半导体中载流子温度下，载流子的产生和复合达到动态平衡，半导体中载流子温度下，载流子的产生和复合达到动态平衡，半导体中载流子温度下，载流子的产生和复合达到动态平衡，半导体中载流子便维持一定的数目。便维持一定的数目。便维持一定的数目。便维持一定的数目。2.N型半导体型半导体 掺杂后自由电子数目掺杂后自由电子数目
55、掺杂后自由电子数目掺杂后自由电子数目大量增加，自由电子导电大量增加，自由电子导电大量增加，自由电子导电大量增加，自由电子导电成为这种半导体的主要导成为这种半导体的主要导成为这种半导体的主要导成为这种半导体的主要导电方式，称为电子半导体电方式，称为电子半导体电方式，称为电子半导体电方式，称为电子半导体或或或或N N型半导体。型半导体。型半导体。型半导体。掺入五价元素掺入五价元素掺入五价元素掺入五价元素SiSiSiSip+多余多余电子电子磷原子磷原子在常温下即可在常温下即可变为自由电子变为自由电子失去一个失去一个电子变为电子变为正离子正离子 在本征半导体中掺入微量的杂质（某种元素）在本征半导体中掺
56、入微量的杂质（某种元素）在本征半导体中掺入微量的杂质（某种元素）在本征半导体中掺入微量的杂质（某种元素）, ,形成杂质半导体。形成杂质半导体。形成杂质半导体。形成杂质半导体。 在在在在N N 型半导体中型半导体中型半导体中型半导体中自由电子是自由电子是自由电子是自由电子是多数载流子，空穴是少数载流多数载流子，空穴是少数载流多数载流子，空穴是少数载流多数载流子，空穴是少数载流子。子。子。子。动画动画3.P型半导体型半导体 掺杂后空穴数目大量掺杂后空穴数目大量掺杂后空穴数目大量掺杂后空穴数目大量增加，空穴导电成为这增加，空穴导电成为这增加，空穴导电成为这增加，空穴导电成为这种半导体的主要导电方种半
57、导体的主要导电方种半导体的主要导电方种半导体的主要导电方式，称为空穴半导体或式，称为空穴半导体或式，称为空穴半导体或式，称为空穴半导体或 P P型半导体。型半导体。型半导体。型半导体。掺入三价元素掺入三价元素掺入三价元素掺入三价元素SiSiSiSi 在在在在 P P 型半导体中型半导体中型半导体中型半导体中空穴是多空穴是多空穴是多空穴是多数载流子，自由电子是少数载数载流子，自由电子是少数载数载流子，自由电子是少数载数载流子，自由电子是少数载流子。流子。流子。流子。B硼原子硼原子接受一个接受一个接受一个接受一个电子变为电子变为电子变为电子变为负离子负离子负离子负离子空穴空穴动画动画无论无论无论无
58、论N N型或型或型或型或P P型半导体都是中性的，对外不显电性。型半导体都是中性的，对外不显电性。型半导体都是中性的，对外不显电性。型半导体都是中性的，对外不显电性。4. PN结（1） PN PN结的形成结的形成多子的扩散运动多子的扩散运动内电场内电场少子的漂移运动少子的漂移运动浓度差浓度差P P 型半导体型半导体型半导体型半导体N N 型半导体型半导体型半导体型半导体 内电场越强，漂移运内电场越强，漂移运内电场越强，漂移运内电场越强，漂移运动越强，而漂移使空间动越强，而漂移使空间动越强，而漂移使空间动越强，而漂移使空间电荷区变薄。电荷区变薄。电荷区变薄。电荷区变薄。 扩散的结果使扩散的结果使
59、空间电荷区变宽。空间电荷区变宽。空间电荷区也称空间电荷区也称 PN 结结 扩散和漂移扩散和漂移扩散和漂移扩散和漂移这一对相反的这一对相反的这一对相反的这一对相反的运动最终达到运动最终达到运动最终达到运动最终达到动态平衡，空动态平衡，空动态平衡，空动态平衡，空间电荷区的厚间电荷区的厚间电荷区的厚间电荷区的厚度固定不变。度固定不变。度固定不变。度固定不变。+动画动画形成空间电荷区形成空间电荷区（2 2） PN PN结的单向导电性结的单向导电性 1. PN 1. PN 结加正向电压结加正向电压（正向偏置）（正向偏置）PN 结变窄结变窄 P接正、接正、N接负接负 外电场外电场IF 内电场被内电场被内电
60、场被内电场被削弱，多子削弱，多子削弱，多子削弱，多子的扩散加强，的扩散加强，的扩散加强，的扩散加强，形成较大的形成较大的形成较大的形成较大的扩散电流。扩散电流。扩散电流。扩散电流。 PN PN 结加正向电压时，结加正向电压时，结加正向电压时，结加正向电压时，PNPN结变窄，正向电流较结变窄，正向电流较结变窄，正向电流较结变窄，正向电流较大，正向电阻较小，大，正向电阻较小，大，正向电阻较小，大，正向电阻较小，PNPN结处于导通状态。结处于导通状态。结处于导通状态。结处于导通状态。内电场内电场PN+动画动画+2. PN 2. PN 结加反向电压结加反向电压（反向偏置）（反向偏置）外电场外电场外电场
61、外电场 P P接负、接负、接负、接负、N N接正接正接正接正 内电场内电场内电场内电场P PN N+ + + + + + + + + + + + + + + + + + +动画动画+PN PN 结变宽结变宽结变宽结变宽2. PN 2. PN 结加反向电压结加反向电压（反向偏置）（反向偏置）外电场外电场外电场外电场 内电场被加内电场被加强，少子的漂强，少子的漂移加强，由于移加强，由于少子数量很少，少子数量很少，形成很小的反形成很小的反向电流。向电流。IR P P接负、接负、接负、接负、N N接正接正接正接正 温度越高少子的数目越多，反向电流将随温度增加。温度越高少子的数目越多，反向电流将随温度增
62、加。温度越高少子的数目越多，反向电流将随温度增加。温度越高少子的数目越多，反向电流将随温度增加。动画动画+ PN PN 结加反向电压时，结加反向电压时，结加反向电压时，结加反向电压时，PNPN结变宽，反向电流较小，结变宽，反向电流较小，结变宽，反向电流较小，结变宽，反向电流较小，反向电阻较大，反向电阻较大，反向电阻较大，反向电阻较大，PNPN结处于截止状态。结处于截止状态。结处于截止状态。结处于截止状态。内电场内电场内电场内电场P PN N+ + + + + + + + + + + + + + + + + + +阴极引线阴极引线阳极引线阳极引线二氧化硅保护层二氧化硅保护层P型硅型硅N型硅型硅(
63、 c ) 平面型平面型金属触丝金属触丝阳极引线阳极引线N型锗片型锗片阴极引线阴极引线外壳外壳( a ) 点接触型点接触型铝合金小球铝合金小球N型硅型硅阳极引线阳极引线PN结结金锑合金金锑合金底座底座阴极引线阴极引线( b ) 面接触型面接触型图图 1 12 半导体二极管的结构和符号半导体二极管的结构和符号 二、二、半导体二极管半导体二极管1. 1.二极管的结构示意图二极管的结构示意图二极管的结构示意图二极管的结构示意图阴极阴极阳极阳极( d ) 符号符号D2. 二极管的伏安特性测试二极管伏安特性电路测试二极管伏安特性电路 1）定定义义：二二极极管管两两端端的的电电压压和和流流过过的的电电流流之
64、之间间的的关关系系曲曲线线叫叫作作二二极极管管的的伏伏安安特特性性。2）测试电路：）测试电路：如图所示。如图所示。伏安特性曲线伏安特性曲线硅管硅管硅管硅管0.5V,0.5V,锗管锗管锗管锗管0.1V0.1V。反向击穿反向击穿电压电压U(BR)导通压降导通压降导通压降导通压降 外加电压大于死区外加电压大于死区外加电压大于死区外加电压大于死区电压二极管才能导通。电压二极管才能导通。电压二极管才能导通。电压二极管才能导通。 外加电压大于反向击外加电压大于反向击外加电压大于反向击外加电压大于反向击穿电压二极管被击穿，穿电压二极管被击穿，穿电压二极管被击穿，穿电压二极管被击穿，失去单向导电性。失去单向导
65、电性。失去单向导电性。失去单向导电性。正向特性正向特性正向特性正向特性反向特性反向特性特点：非线性特点：非线性特点：非线性特点：非线性硅硅硅硅0 0 0 0.60.8V.60.8V锗锗锗锗0 0.20.3V.20.3VUI死区电压死区电压死区电压死区电压PN+PN+ 反向电流反向电流反向电流反向电流在一定电压在一定电压在一定电压在一定电压范围内保持范围内保持范围内保持范围内保持常数。常数。常数。常数。3. 晶体二极管的单向导电性：晶体二极管的单向导电性：动画动画PN 结结的单向导电性的单向导电性 1) )正极电位正极电位 负极电位，二极管导通；负极电位，二极管导通； 2) )正极电位正极电位
66、负极电位，二极管截止。负极电位，二极管截止。 即即二二极极管管正正偏偏导导通通，反反偏偏截截止止。这这一一导导电电特特性性称称为为二二极管的单向导电性。极管的单向导电性。 例例 1.1.1 如如图图所所示示电电路路中中，当当开开关关 S 闭闭合合后后，H1、H2 两个指示灯，哪一个可能发光？两个指示灯，哪一个可能发光？解解由由电电路路图图可可知知，开开关关 S 闭闭合合后后，只只有有二二极极管管 V1正正极极电电位位高高于于负负极极电电位位，即即处处于于正正向向导导通通状状态态，所所以以 H1 指指示示灯灯发发光。光。 4.二极管的简单测试万用表检测二极管万用表检测二极管将将红红、黑黑表表笔笔
67、分分别别接接二二极极管管两两端端。所所测测电电阻阻小小时时，黑黑表表笔接触处为正极，红表笔接触处为负极。笔接触处为正极，红表笔接触处为负极。1）判别正负极性）判别正负极性用万用表检测二极管如图所示。用万用表检测二极管如图所示。万用表测试条件：万用表测试条件：R 100 或或 R1 k 挡；挡；2）判别好坏）判别好坏万用表检测二极管万用表检测二极管万用表测试条件：万用表测试条件：R 1k1k。( (3) )若正向电阻约几百欧，反向电阻非常大，二极管正常。若正向电阻约几百欧，反向电阻非常大，二极管正常。( (2) )若正反向电阻非常大，二极管开路。若正反向电阻非常大，二极管开路。( (1) )若正
68、反向电阻均为零，二极管短路；若正反向电阻均为零，二极管短路；5. 稳压二极管l l1 1） 符号符号符号符号UZIZIZM UZ IZ2 2） 伏安特性伏安特性伏安特性伏安特性 稳压管正常工作稳压管正常工作稳压管正常工作稳压管正常工作时加反向电压时加反向电压时加反向电压时加反向电压使用时要加限流电阻使用时要加限流电阻使用时要加限流电阻使用时要加限流电阻 稳压管反向击穿稳压管反向击穿稳压管反向击穿稳压管反向击穿后，电流变化很大，后，电流变化很大，后，电流变化很大，后，电流变化很大，但其两端电压变化但其两端电压变化但其两端电压变化但其两端电压变化很小，利用此特性，很小，利用此特性，很小，利用此特性
69、，很小，利用此特性，稳压管在电路中可稳压管在电路中可稳压管在电路中可稳压管在电路中可起稳压作用。起稳压作用。起稳压作用。起稳压作用。_+UIO3）稳压二极管的主要参数）稳压二极管的主要参数( (1) )稳定电压稳定电压 VZ 稳压管在规定电流下的反向击穿电压。稳压管在规定电流下的反向击穿电压。( (2) )稳定电流稳定电流 IZ - - 稳压管在稳定电压下的工作电流。稳压管在稳定电压下的工作电流。( (3) )最最大大稳稳定定电电流流 IZmax 稳稳压压管管允允许许长长期期通通过过的的最最大大反反向电流。向电流。( (4) )动动态态电电阻阻 rZ 稳稳压压管管两两端端电电压压变变化化量量与
70、与电电流流变变化化量量的比值，即的比值，即 rZ = VZ / IZ 。此值越小，管子稳压性能越好。此值越小，管子稳压性能越好。4）稳压管稳压电路的工作原理）稳压管稳压电路的工作原理硅稳压管整流稳压电路硅稳压管整流稳压电路( (1) )电电路路： V 为为稳稳压压管管，起起电电流流调调整整作作用用；R 为为限限流流电电阻阻，起电压调整作用。起电压调整作用。( (2) )电路的稳压过程：电路的稳压过程：VOIZIRVRVO( (3) )应用：应用：小功率场合。小功率场合。三、晶体三极管（一）三极管的结构（一）三极管的结构NNP基极基极基极基极发射极发射极发射极发射极集电极集电极集电极集电极NPN
71、NPN型型型型BECB BE EC CPNPPNP型型型型P PP PN N基极基极基极基极发射极发射极发射极发射极集电极集电极集电极集电极符号：符号：符号：符号：BECIBIEICBECIBIEICNPNNPN型三极管型三极管型三极管型三极管PNPPNP型三极管型三极管型三极管型三极管基区：最薄，基区：最薄，基区：最薄，基区：最薄，掺杂浓度最低掺杂浓度最低掺杂浓度最低掺杂浓度最低发射区：掺发射区：掺发射区：掺发射区：掺杂浓度最高杂浓度最高杂浓度最高杂浓度最高发射结发射结发射结发射结集电结集电结集电结集电结B B B BE E E EC C C CN N N NN N N NP P P P基极
72、基极基极基极发射极发射极发射极发射极集电极集电极集电极集电极结构特点：结构特点：结构特点：结构特点：集电区：集电区：集电区：集电区：面积最大面积最大面积最大面积最大（二）三极管的电流放大作用1.1.三极管放大的外部条件三极管放大的外部条件三极管放大的外部条件三极管放大的外部条件B BEC CN NN NP PEBRBE EC CRC发射结正偏、集电结反偏发射结正偏、集电结反偏发射结正偏、集电结反偏发射结正偏、集电结反偏 PNP PNP发射结正偏发射结正偏发射结正偏发射结正偏 V VB B V VE E集电结反偏集电结反偏集电结反偏集电结反偏 V VC C V VE E集电结反偏集电结反偏集电结
73、反偏集电结反偏 V VC C V VB B 2.2.各电极电流关系及电流放大作用各电极电流关系及电流放大作用各电极电流关系及电流放大作用各电极电流关系及电流放大作用I IB B(mA)(mA)I IC C(mA)(mA)I IE E(mA)(mA)0 00.020.020.040.040.060.060.080.080.100.100.0010.0010.700.701.501.502.302.303.103.103.953.950.0010.0010.720.721.541.542.362.363.183.184.054.05结论结论结论结论: :l l1 1）三电极电流关系）三电极电流关系
74、）三电极电流关系）三电极电流关系I IE E=I IB B+I IC Cl l2 2） I IC C I IB B ， I IC C I IE E l l3 3） I IC C I IB B 把基极电流的微小变化能够引起集电极电流较大变把基极电流的微小变化能够引起集电极电流较大变把基极电流的微小变化能够引起集电极电流较大变把基极电流的微小变化能够引起集电极电流较大变化的特性称为晶体管的电流放大作用。化的特性称为晶体管的电流放大作用。化的特性称为晶体管的电流放大作用。化的特性称为晶体管的电流放大作用。 实质实质实质实质: :用一个微小电流的变化去控制一个较大电流的用一个微小电流的变化去控制一个较
75、大电流的用一个微小电流的变化去控制一个较大电流的用一个微小电流的变化去控制一个较大电流的变化变化变化变化。于是规定于是规定于是规定于是规定为三极管电流放大系数为三极管电流放大系数为三极管电流放大系数为三极管电流放大系数（三）三极管的输入、输出特性 即管子各电极电压与电流的关系曲线，是管子内即管子各电极电压与电流的关系曲线，是管子内部载流子运动的外部表现，反映了晶体管的性能，是部载流子运动的外部表现，反映了晶体管的性能，是分析放大电路的依据。分析放大电路的依据。 重点讨论应用最广泛的共发射极接法的特性曲线重点讨论应用最广泛的共发射极接法的特性曲线发射极是输入回路、输出回路的公共端发射极是输入回路
76、、输出回路的公共端发射极是输入回路、输出回路的公共端发射极是输入回路、输出回路的公共端 共发射极电路共发射极电路 测量晶体管特性的实验线路测量晶体管特性的实验线路测量晶体管特性的实验线路测量晶体管特性的实验线路输入回路输入回路输出回路输出回路ICEBmA AVUCEUBERBIBECV+1. 输入特性特点特点特点特点: : : :非线性非线性非线性非线性死区电压：死区电压：死区电压：死区电压：硅管硅管硅管硅管0.50.50.50.5V V，锗管锗管锗管锗管0.10.10.10.1V V。正常工作时发射结电压：正常工作时发射结电压：正常工作时发射结电压：正常工作时发射结电压： NPNNPN型硅管
77、型硅管型硅管型硅管 U UBE BE 0.60.7V 0.60.7VPNPPNP型锗管型锗管型锗管型锗管 U UBE BE 0.2 0.2 0.3V 0.3VIB( A)UBE(V)204060800.40.8UCE 1VO2. 输出特性IB=020 A40 A60 A80 A100 A36IC(mA )1234UCE(V)912O放大区放大区输出特性曲线通常分三个工作区：输出特性曲线通常分三个工作区：输出特性曲线通常分三个工作区：输出特性曲线通常分三个工作区：(1) (1) 放大区放大区放大区放大区 在放大区有在放大区有在放大区有在放大区有 I IC C= = I IB B ，也，也，也，也
78、称为线性区，具有称为线性区，具有称为线性区，具有称为线性区，具有恒流特性。恒流特性。恒流特性。恒流特性。 在放大区，在放大区，在放大区，在放大区，发射结处发射结处发射结处发射结处于正向偏置、集电结处于正向偏置、集电结处于正向偏置、集电结处于正向偏置、集电结处于反向偏置，晶体管工于反向偏置，晶体管工于反向偏置，晶体管工于反向偏置，晶体管工作于放大状态。作于放大状态。作于放大状态。作于放大状态。I IB B=0=02020 A A4040 A A6060 A A8080 A A100100 A A3 36 6I IC C( (mmA )A )1 12 23 34 4U UCECE(V)(V)9 9
79、1212O（2 2）截止区）截止区）截止区）截止区I IB B 0 UbUe NPN:UcUbUe 红红CBE人体电阻人体电阻c cbbe e黑黑VCC等效电路等效电路为什么电阻小为什么电阻小的那次正确的那次正确你会做吗？那么如何测量那么如何测量PNPPNP型三极管的型三极管的各个管脚？各个管脚？e eb b c c对于对于PNPPNP型三极管型三极管e ebbc c注意：对于PNP型三极管我们是将红表笔接C极结论结论结论结论: :偏转较大假定是正确的！黑表笔接的是极红表笔接的是极。CE PNP:UcUbUe PNP:UcUbUe 红红人体电阻人体电阻c cbbe e黑黑Vce等效电路等效电路
80、为什么电阻大为什么电阻大的那次正确的那次正确BECIBIEIC课后练习课后练习l 判断题l1.并联电路中，支路电阻越大，分电流并联电路中，支路电阻越大，分电流越大。越大。参考答案参考答案课后练习课后练习l 判断题l2.通电直导线磁场方向的判断方法是用通电直导线磁场方向的判断方法是用左手握住导线，大拇指指向电流的方左手握住导线，大拇指指向电流的方向，则其余四指所指的方向就是磁场向，则其余四指所指的方向就是磁场的方向。的方向。参考答案参考答案课后练习课后练习l 判断题l3.通电导线在磁场中受力的方向，可以通电导线在磁场中受力的方向，可以应用左手定则来确定。伸出左手使掌应用左手定则来确定。伸出左手使
81、掌心迎着磁力线，即磁力线垂直穿过掌心迎着磁力线，即磁力线垂直穿过掌心，伸直的四指与导线中的电流方向心，伸直的四指与导线中的电流方向一致，则与四指成直角的大拇指所指一致，则与四指成直角的大拇指所指的方向就是导线受力的方向。的方向就是导线受力的方向。参考答案参考答案课后练习课后练习l 判断题l4.电流与磁场的方向垂直时的作用力最电流与磁场的方向垂直时的作用力最大，平行时的作用力为零。大，平行时的作用力为零。参考答案参考答案课后练习课后练习l 判断题l5.在任意瞬间，电阻在任意瞬间，电阻R消耗的功率消耗的功率(称称为瞬时功率为瞬时功率)等于这个时间电压等于这个时间电压与电与电流流i的乘积。的乘积。参
82、考答案参考答案课后练习课后练习l 判断题l6.串联电路，电阻越大，其分电压也越串联电路，电阻越大，其分电压也越小。小。参考答案参考答案课后练习课后练习l 判断题l7.根据楞次定律，自感电动势的方向具根据楞次定律，自感电动势的方向具有阻碍电流磁场变化的趋势。有阻碍电流磁场变化的趋势。参考答案参考答案课后练习课后练习l 判断题l8.并联电路中，各支路的电流与其支路并联电路中，各支路的电流与其支路电阻成反比。电阻成反比。 参考答案参考答案()课后练习课后练习l 判断题l9.测量电流的电流表内阻越大越好。测量电流的电流表内阻越大越好。参考答案参考答案() 课后练习课后练习l 判断题l10.电力系统是动
83、力系统的一部分，它电力系统是动力系统的一部分，它由发电厂的发电机及配电装置，升压由发电厂的发电机及配电装置，升压及降压变电所，输配电线路及用户的及降压变电所，输配电线路及用户的用电设备所组成。用电设备所组成。参考答案参考答案()课后练习课后练习l 判断题l11.电力网是电力系统的一部分，它是电力网是电力系统的一部分，它是由各类变电站由各类变电站(所所)和各种不同电压等级和各种不同电压等级的输，配电线路联接起来组成的统一的输，配电线路联接起来组成的统一网络。网络。参考答案参考答案()课后练习课后练习l 单项选择题l1.在电路中，电流之所以能流动，是由在电路中，电流之所以能流动，是由电源两端的电位
84、差造成的，我们把这电源两端的电位差造成的，我们把这个电位差叫做个电位差叫做()lA、电压；、电压；lB、电源；、电源；lC、电流；、电流；lD、电容。、电容。参考答案参考答案A课后练习课后练习l 单项选择题l2.在一恒压的电路中，电阻在一恒压的电路中，电阻R增大，电增大，电流随之流随之()。lA、减小；、减小；lB、增大；、增大；lC、不变；、不变；lD、不一定。、不一定。参考答案参考答案A课后练习课后练习l 单项选择题l3.几个电阻的两端分别接在一起，每个电阻几个电阻的两端分别接在一起，每个电阻两端承受同一电压，这种电阻连接方法称两端承受同一电压，这种电阻连接方法称为电阻的为电阻的()。lA
85、、串联；、串联；lB、并联；、并联；lC、串并联；、串并联；lD、混联。、混联。参考答案参考答案B课后练习课后练习l 单项选择题l4.在在30电阻的两端加电阻的两端加60V的电压，则的电压，则通过该电阻的电流是通过该电阻的电流是()。lA、1800A；lB、90A；lC、30A；lD、2A。参考答案参考答案 D课后练习课后练习l 单项选择题l5.在一电压恒定的直流电路中，电阻值在一电压恒定的直流电路中，电阻值增大时，电流增大时，电流()。lA、不变；、不变；lB、增大；、增大；lC、减小；、减小；lD、变化不定。、变化不定。参考答案参考答案 C课后练习课后练习l 单项选择题l6.正弦交流电的三
86、要素是最大值，频率正弦交流电的三要素是最大值，频率和和()。lA、有效值；、有效值；lB、最小值；、最小值；lC、周期；、周期；lD、初相角。、初相角。参考答案参考答案 D课后练习课后练习l 单项选择题l7.我们使用的照明电压为我们使用的照明电压为220V，这个，这个值是交流电的值是交流电的()lA、有效值；、有效值；lB、最大值；、最大值；lC、恒定值；、恒定值；lD、瞬时值。、瞬时值。参考答案参考答案 A课后练习课后练习l 单项选择题l8.一只标有一只标有1k，10W的电阻，允许的电阻，允许电压电压()。lA、无限制；、无限制；lB、有最高限制；、有最高限制；lC、有最低限制；、有最低限制
87、；lD、无法表示。、无法表示。参考答案参考答案 B课后练习课后练习l 单项选择题l9.交流电路中，某元件电流的交流电路中，某元件电流的()值是值是随时间不断变化的量。随时间不断变化的量。lA、有效；、有效；lB、平均；、平均；lC、瞬时、瞬时；lD、最大。、最大。参考答案参考答案 C课后练习课后练习l 单项选择题l10.当线圈中的电流当线圈中的电流()时，线圈两时，线圈两端产生自感电动势。端产生自感电动势。lA、变化时；、变化时；lB、不变时；、不变时；lC、很大时；、很大时；lD、很小时。、很小时。参考答案参考答案 A课后练习课后练习l 单项选择题l12.灯炮上标有灯炮上标有220V，40W
88、的字样，其的字样，其意义是意义是()。lA、接在、接在220V以下的电源上，其功率是以下的电源上，其功率是40W；lB、接在、接在220V电源上，其功率是电源上，其功率是40W；lC、接在、接在220V以上的电源上，其功率是以上的电源上，其功率是40W；lD、接在、接在40V电源上，其功率是电源上，其功率是220W。参考答案参考答案 B课后练习课后练习l 单项选择题l13.电流方向随时间改变的电流是电流方向随时间改变的电流是。lA、直流电、直流电lB、交流电、交流电参考答案参考答案 B课后练习课后练习l 单项选择题l14.实践证明，各种金属材料温度升高实践证明，各种金属材料温度升高时，电阻将时
89、，电阻将。lA、不变、不变lB、减小、减小lC、增大、增大参考答案参考答案 C课后练习课后练习l 单项选择题l15.串联电路，电阻越大，其分电串联电路，电阻越大，其分电压压。lA、越大、越大lB、越小、越小lC、不变、不变参考答案参考答案 A课后练习课后练习l 单项选择题l16.电池并联连接后，总内电阻降低，电池并联连接后，总内电阻降低，而回路电源的容量而回路电源的容量。lA、不变、不变lB、变小、变小lC、增大、增大参考答案参考答案 C课后练习课后练习l 单项选择题l17.通电直导线磁场方向的判断方法用通电直导线磁场方向的判断方法用握住导线。握住导线。lA、右手、右手lB、左手、左手参考答案
90、参考答案 A课后练习课后练习l 单项选择题l18.通电导线在磁场中受力的方向，可通电导线在磁场中受力的方向，可以应用以应用定则来确定。定则来确定。lA、右手、右手lB、左手、左手 参考答案参考答案 B课后练习课后练习l 单项选择题l19. 电流与磁场的方向垂直时的作用力电流与磁场的方向垂直时的作用力是是。lA、最大、最大lB、最小、最小lC、零、零参考答案参考答案A课后练习课后练习l 单项选择题l20.根据楞次定律，自感电动势的方向根据楞次定律，自感电动势的方向具有具有电流磁场变动的趋势。电流磁场变动的趋势。lA、促进、促进lB、阻碍、阻碍lC、不影响、不影响参考答案参考答案B课后练习课后练习
91、l 单项选择题l21.采用采用电力电容器可以提高功电力电容器可以提高功率因数。率因数。lA、并联、并联lB、串联、串联lC、并联或串联、并联或串联参考答案参考答案A课后练习课后练习l 单项选择题l22.电工绝缘材料的电阻率一般在电工绝缘材料的电阻率一般在以上。以上。lA、106mlB、108mlC、107m参考答案参考答案C课后练习课后练习l 单项选择题l23.任何电气设备在未验明无电之前，任何电气设备在未验明无电之前，一律按一律按处理。处理。lA、无电、无电lB、也许有电、也许有电lC、有电、有电参考答案参考答案C课后练习课后练习l 单项选择题l24. 作用于人体的电压，也会影响人体作用于人
92、体的电压，也会影响人体电阻，随着电压的升高，人体电阻电阻，随着电压的升高，人体电阻。lA、下降、下降lB、增大、增大lC、不变、不变参考答案参考答案l A课后练习课后练习l 单项选择题l25.我国采用的交流电频率为我国采用的交流电频率为。lA、30HzlB、50HzlC、60Hz参考答案参考答案l l B课后练习课后练习l 多项选择题多项选择题l1.电气设备的安全保护装置不完善，电电气设备的安全保护装置不完善，电气安全防护不符合安全技术要求，就气安全防护不符合安全技术要求，就有可能造成下列事故有可能造成下列事故。lA、触电、触电B、雷击、雷击lC、静电伤害、静电伤害D、电气火灾、电气火灾参考答案参考答案l l A B C D课后练习课后练习l 多项选择题多项选择题l2.晶体三极管由以下三个电极组晶体三极管由以下三个电极组成成。lA、发射极、发射极lB、阳极、阳极lC、集电极、集电极lD、基极、基极参考答案参考答案l l A C D 谢谢大家！结结 语语
