家电技术复习大纲

家电技术嘉庚〔简〕2023、05郭光真第一章诸论一、课程由来二、关于家用电器家用电器未见明确定义。能不能说是“使用电的家用器具？〞最早是什么？看看历史。电灯：1879年。爱迪生，白炽灯，首先作为路灯，后入家庭。：1876年。贝尔。电报：1844。莫尔斯，未入家庭。电视机：1924。贝尔德。收音机：1920`S，……家用电器的范围。有一本高校教材《家用电器与维修技术》〔似可简称“家电技术〞〕，但其中不含最重要的家电电视机，为什么？广义的“家用电器〞：含家用电器产品和家用电子产品。简称“家电〞。狭义的“家用电器〞：照明、电热、电炊具、空调、洗衣机、冰箱等。家用电子产品：视频产品、音响产品等。另一种说法：黑色家电：电视、音响、VCD、DVD、录像、收音机等。~家用电子产品。白色家电(白电)：冰箱、空调、洗衣机等。~家用电器产品。还有一个“小家电〞的说法，电磁炉、微波炉、电饭锅、家用医疗器械、调光台灯，汽车电器……。个人电脑、、、数码照相机、机等本来不在家电范围内，属于信息产业。另有专业维修人员。但更广义的“家电〞也包括这些。三、家电与健康家电日益普及，一些可能的负面影响出现了。人们对健康越来越重视，越来越关注家电对健康的影响。1、电磁辐射、电磁波、电磁场有害健康。典型说法有：“打会致癌吗？〞。医生、记者、防辐射产品生产商说“会〞，国际专业研究机构说没有确凿的证据说明“打会致癌〞。是相信个案个例，还是相信大规模对照研究的结果？2、“雷雨天打会引雷击吗？〞有的记者、医生、大学教授说“会〞。但防雷技术研究人员说“不会〞。应该相信谁？发射的无线电波是“导电体〞吗？无线电波会使空气电离引发雷击吗？不会。3、“加油站不得打〞。网上绝大多数消息都说加油站打可能引发爆炸事故，但没有说出根据。国外有人在很苛刻的条件下做模拟实验却不会引起爆炸。汽车启动瞬间时所产生的火花比产生的火花要大得多。四、家电与环保“废电池污染环境〞网上充满着"一粒钮扣电池可污染60万升水，等于一个人一生的饮水量；一节一号干电池可使一平方米的耕地永久性的失去使用价值"。多系人云亦云。前一句从数量级上就觉得不可思议。有人计算过，纽扣电池中锌粉的含量平均缺乏200mg，其中汞的含量约占6％～10％〔目前含量更低，要求在1％以下〕，以汞的含量为10％、既每粒纽扣电池中汞的含量为20mg计算，即使其中的汞元素全部溶于水，60万升水中汞的增加量也只不过为3.3×10-5mg/L，低于《地表水环境质量标准》〔GB3838-2002〕Ⅰ类水域关于总汞含量5×10-5mg/L的标准。废电池要不要集中回收？理论上废电池可以回收利用，但实际上有困难。国家环保总局的《废电池污染防治技术政策》规定，在目前条件下，干电池只要符合国家环保指标，均不鼓励集中回收处理。现在干电池已无汞化，含量0.0001%以下。五、不实信息与陷阱“简易卫星电视接收器〞。“节电器〞。怎样才算“节能家电〞？消费者的目的是节省电费。最好是“省电又省钱〞，但有时是“省电不省钱〞，甚至“不省电又不省钱〞。能否“不省电却省钱〞？汽车“电子狗〞。电子遥控黑秤。考试作弊工具。六、家电奇闻及其他金字塔中发现4200年前的电视机。耐电奇人，触火线无感觉，是特异功能吗？耐电560V，申请基尼斯记录家电使用寿命。第二章电工学根本知识一．电路概念维修家电常常要找资料，找“电路图〞。那什么是“电路〞？电路的定义，电流的通路，电流流经的路径。电流有三个效应热效应磁效应化学效应。电路由三局部组成：电源〔信号源〕、中间环节、负载。中间环节也有说成“导线、开关〞的、不全正确。简单电路由：电源、导线、负载组成。复杂电路中间环节很复杂。电路的作用有两类。强电——起电能的传输和转换作用。例，供电电路。发电〔机械能→电能〕，变压器升压，电能输送，变压器降压，负载如照明灯、电动机〔电能→光能、机械能〕弱电——起信号的传递和处理作用。例，电阻R电阻R电容C电感L百方针电源E单刀开关SW双刀开关SW选择开关三刀开关SW导线交叉不连接导线交叉相连接三极管T二极管D实物图——实际电子元器件连接而成，复杂时看不清楚。电路图——电原理图，由电路元器件符号画成的。图形符号、文字符号有国家标准，电阻、电容、电感、二三极集成电路、开关、变压器等符号；中、外符号不同。例：电阻国内：国外：图形符号、文字符号举例。220V~M220V~M马达电热丝3关1231热风2冷风常见故障，开关接触不良。二．电路的根本物理量电流：单位时间通过某一截面的电荷量。A，mA；电压：单位正电荷从电场A点移动到B点所作的功，为AB间的电压。V、mV、KV；电动势：电源力所作的功，指电源内部。三．电路的根本定律欧姆定律：欧姆研究七年，1826年发表此定律。符合此定律的电阻为线性电阻，白炽灯的灯丝不符合此定律，温度越高，电阻越大，为非线性电阻。I=U/R，流过电阻的电流与其两端的电压成正比关系。全电路欧姆定律：I=E/〔R+r〕E为电源电动势，r为电源内阻。碱性电池的内阻小与普通干电池，适用于大电流放电。蓄电池内阻远远小于普通电池，适用于更大电流放电，如启动汽车摩托车。问题：8个干干电池12V，能代替12V的蓄电池来起动汽车吗？电功率和电能：P=UI=I2R，W、KW、W=I2Rt,。单位焦耳、千瓦时、KWh，原称“度〞，非标准单位。电能计量用电能表，俗称电度表。有容量限制，电流安培数。一个用电故事：一个月用电超电能表量程，从00000重新开始计量，有可能吗？四．电路的状态有载，通路状态负载与电源接通，用电设备工作的状态。电源短路、局部短路。电源短路电流很大，家用电路现常用自动空气断路器〔空气开关〕来保护。家电里用熔断器〔保险丝〕。烧保险丝有多种原因，如：电路存在短路，电流过大；电路正常，保险丝老化，自然损坏。保险丝更换不当，随意加大容量，1A，2A，5A……，最后保险丝不烧，电路板烧毁，故障扩大。有时保险丝质量低劣，换后又烧。熔丝特性。熔〔保险〕丝的额定电流IN，熔断电流〔2倍IN〕，最多2分钟熔断，1倍多IN的熔断时间？见表。延时型熔丝。彩电开机瞬间大电流，运行小电流。保险丝成分为铅锡合金，能否用铜丝代？有条件可以代，应急修理常用。保险丝正常工作电流：在25℃条件下运行，熔丝的电流额定值通常要减少25%以防止干扰熔断。例如，一个电流额定值为10A的熔丝通常不推荐在25℃环境温度下在大于7.5A的电流下操作。额定值的百公比熔断时间110%4小时最小135%60分钟最大200%2分钟最大保险丝作用：短路保护，非过载〔超负荷〕保护。超35%，最长60分钟熔断。电器事故〔如电机烧毁、火灾〕可能已发生。电源线短路，电器会损坏吗？电器火灾常由电线“短路〞引起，保险丝为何不熔断？空气开关为何不跳闸？媒体报道电气事故使用“短路〞一词，常有误。短路会引起电压升高损坏电器吗？一报道说“用户超负荷用电产生短路，导致电压异常，电器老被烧坏〞。短路会使空气开关跳闸，断开电源。超负荷用电〔过载〕，电压只会降低，电器怎么会烧坏？报道还说“日光灯一闪一闪的〞，这是电压低的现象。短路不是超负荷用电引起的。全电路欧姆定律：U=E-Ir。超负荷用电，I增，U降。家电中元器件击穿造成短路。原因有：〔1〕元器件老化，质量低劣不符规定要求的；〔2〕电路故障引起元器件击穿，更换后故障仍在。易击穿的元器件有二三极管、电容器、集成电路，但不要轻易疑心集成电路，换起来麻烦。电源开〔断〕路，局部开路。电源开〔断〕路，如保险丝熔断，电器端电压为零，不工作〔不工作不等于损坏〕。家电上常见局部开路。一是元器件内部开路。在高压或大电流状态下工作的电阻易变质，阻值变大，甚至开路，外表发黑。也有外表完好看不出的。二是电路板虚焊。4．额定值家用电器铭牌上标明的使用电压、频率、功率等指标即额定值。额定值是使产品能在给定的工作条件下正常运行而规定的正常容许值，是综合考虑了平安、可靠、使用寿命、制造本钱等因素制定的。额定值定得过低，本钱高，浪费；过高，不可靠，平安隐患，伪劣产品常这样做。满载：实际电压、电流、功率等于额定值，正常使用；汽车载重比方。过〔超〕载：实际电压、电流、功率大等额定值，寿命大大缩短；轻载：实际电压、电流、功率小等额定值，寿命可延长。讲一下节电问题，还有所谓“节电器〞。何为“节电〞？在相同的效果下，采用节能电器，少耗电，如同亮度的节能灯耗电为白炽灯的1/5。220V60W的白炽灯接到110V上，理论计算其功率为15W。由于灯丝电阻是非线性的。电压高，功率大，温度高，电阻大；反之电阻小。60W灯在110V下的电阻要比220V下的电阻小，故功率应大于15W，实际测量大约为18~20W。测试说明，降压使用的220V60W灯比220V15W灯要暗，不节电。但寿命可延长，节省灯泡消耗，对彻夜长明灯有利。据说美国有一盏白炽灯已连续亮了96年，估计是在低压下点亮的。五、电与磁1．电与磁不可分有电路，又有磁路。变压器、电感器，电动机中有电路又有磁路。通过磁来传递能量。电能→电能：变压器，电→磁→电；电能→机械能：电动机，电→磁→机械。磁场与电场有相似之处，电力线，磁力线，磁力线从N→S〔磁力内部是S→N〕。磁路，磁力线在铁心中形成闭合的路径。铁心由磁性材料制成，能集中磁力线。磁阻〔类比电阻〕：磁性材料能集中磁力线，磁阻小；非磁性材料，不集中磁力线，磁阻很大。类比导体和绝缘体。磁性材料：铁族元素及其合金、氧化物，可被磁铁吸引；非磁性材料：非金属、塑料、木材、铜、铝等，不被磁铁吸引。2、电磁关系的发现19世纪初，科学家大都相信电与磁毫不相干，没有什么关系。1820年，丹麦的奥斯特，发现通电导线周围产生磁场，小磁针偏转，用右手定那么判断。“电生磁〞现象。安培发现磁场对通电导体有作用力。左手定那么。电能原由化学电池产生，意大利的伏打创造电池，称伏打电池，因本钱等问题不可能广泛用作动力。法拉第1821-1831实验十余年。法拉第第一次实验法拉第第一次实验法拉第第一次实验是一个变化的电流产生另一个变化的电流。后又继续，共做了五类：变化着的电流、变化着的磁场、运动的磁场、运动的恒定电流、在磁场中运动的导体。最后在1851年总结出电磁感应定律。导体与磁场有相对运动，线圈中磁力有变化才产生感应电动势和感应电流——这就是发电机原理。准确的说是“动磁生电〞，静止状态不生电。法拉第定律——判断电磁感应的大小：磁力线〔磁通〕的变化率越大，感应电动式E越大,磁铁插入拔出越快，E越大；假设磁铁不动，磁通再大也不产生感应电动势。美国人约瑟夫·亨利发现自感现象。据说他比法拉第早一年发现电磁感应现象，但未发表。焦耳楞次定律——解决感应电动的势方向问题：电磁感应产生的电流也会产生磁场〔右手定那么〕，其方向是要阻碍外界磁场的变化。外磁场增大时阻碍其增大，减小时阻碍其减小。磁铁插入拔出时电流方向不同。线圈有对抗变化磁场的作用，称为自感现象。自感系数L单位—亨利。线圈加变化电压uL→变化电流iL→变化磁场→感应电流→感应电流的磁场阻碍线圈电流的变化，故iL的变化滞后于uL的变化；而电阻的电压、电流的变化是同步的。自感系数L即线圈电感量的大小。自感系数L越大，电流的变化率越大，感应电动式E越大。六．直流电和交流电直流电是大小方向都不随时间而变的电流。重点讲交流电。正弦交流简称交流电。交流电的三要素iψ交流电的表达式iψ频率：交流电每秒钟变化的次数；周期：每次变化所需的时间；其中T—周期〔S〕，f—频率〔Hz、KHz、MHz〕ω=2πf—角频率，弧度/S，正弦每变化一次2π弧度。工频50-60HZ音频20HZ-20KHZ。低频〔LF〕—30-300KHZ中频〔MF〕—300-3000KHZ高频(HF)—3-30MHZ基高频(VHF)—30-300MHZ特高频〔UHF〕—300-3000MHZ幅值、有效值幅值即最大值、峰值。上式中的Um，一个周期内两次最大。有效值是以电流热效应衡量交流电做功能力。与直流电进行比照。以U表示。关系为Um=1.41U。日常用电U=220V，Um≈310V.交流电中元器件的耐压应按Um来选择，如电风扇的启动电容，耐压250VAC可以，250VDC那么不可。初相位计时起点选择不同，相位角也不同。两个同频率正弦交流信号比拟其相位有：超前、滞后、同向、反相等关系。交流电路中的电感和电容电感加交流电压uL,产生同频率的交流电流iL,但iL的变化滞后于uL。电感对交流电有阻碍作用，称为感抗XL，其大小为XL=2πfL，单位欧姆，f是电流的频率，L为电感系数。直流时f=0，XL=0，电感对直流电无阻碍作用，但实际电感器是导线绕的，还有导线的电阻。所以在直流电路中，电感看成短路，但当电感接通或断开直流，电感有作用，会产生感应电动势。电容加交流电压uC，产生同频率交流电流ic，但ic的变化超前于uC。电容对交流电有阻碍作用，称为容抗XC，其大小为XC=1/2πfC，单位欧姆。在直流电路中f=0，XC→∞，相当于开路。但当电容接通或断开直流电时，有充放电作用，电路中有电流，此电流并不“通过〞电容〔电容两极板之间是绝缘的，电子是通不过的〕，称为位移电流。用指针式万用电欧姆档测试电容〔电容量较大，在1μF以上较明显〕，可见指针摆一下又回∞位，反接表笔，又见指针摆一下，角度更大，再回∞位。即电容充放电现象。XL与XC总称电抗。R、L、C串联，总称阻抗Z，其大小为〔欧姆〕不等于R+XL+XC。在直流电路中串联总电压=各局部电压之和。在交流电路中串联总电压≠各局部电压之和。U≠UR+UL+Uc。局部电压有可能>>总电压。可能有UL〔或Uc〕»U。由此可见，交流电路的分析计算比直流电路复杂得多。谐振现象。力学有共振现象，电学有谐振现象。共振是当系统固有频率等于外力频率时产生的，其振幅到达最大。谐振是电路固有频率与电源频率一致时产生的，其电流到达最大。就R、L、C串联电路而言，当电源频率即电路的固有频率时，产生谐振。这时Z最小，电流最大，UL=Uc»U，可到达电源电压的几十～几百倍。无线电技术中作用于调谐，收音机中选择电台。如收音机收到三个电台信号，频率为f1、f2、f3。现调节C〔可变电容器〕使谐振频率，即突出了f1的信号强度，抑制了f2、f3，于是就收到f1台，提高选择性和灵敏性。交流电的功率直流P=UI=I2R交流220V40W电感镇流日光灯，电流I=0.36A，P≠UI，P=UICOSφ，φ为u，I的相位差，含电感器、电容器的交流电路，u、I间有相位差φ，COSφ称为功率因数，COSφ≤1。此处COSφ=0.5，P为有功功率，电度表计量有功功率W=PT。L、C为储能元件，理论上不耗能，电度表计量不出。有关“节电器〞“节电〞的解释。所谓的“节电器〞就是电容器。ICI1I日光灯220V功率因数低有何害处。P=UICOSφ，当P一定，COSφ↓，I↑ICI1I日光灯220V商家现场演示，在没接节电器之前，电流表显示两盏日光灯的电流是0.5安，接上“节电器〞后，电流表显示电流只有0.25安了，说：“因为P=UI，节电50%〞，果真如此？并上电容器，提高功率因数，P=UICOSφ，COSφ↑，I↓，但日光灯电流I1不变，P不变，如果接的是电能表，电能表不可能转慢。如果电流表接在日光灯这边，读数仍为0.5安，不可能变小。作用也有一点，减少线路损失⊿U=Ir，但有限。如果日光灯换成白炽灯或热水器一类电阻性负载，那么I反而增大，就露馅了。三相交流电三火线，一零线，提供2种电压：火线间电压叫线电压，380V；火~零间电压为相电压，220V。零线接地，与大地等电位，不带电，火线带电。站在地上碰火线会触电。工厂用三相电，大功率电器用三相。家用单相，一火线，一零线。不同楼层接不同相，总体也是三相，尽量分配均匀，但不可能做到对称。零线〔干线〕中断，引起相电压失衡，有的升高，有的降低，造成事故。停电检修后电压上升，误接两火线，时有发生，造成用电器大面积损坏。供电电压升高主要因为：〔1〕误接两火线，有这方面的报道；〔2〕零线〔干线〕中断。〔3〕其他偶然原因，雷击瞬间，10千伏高压线搭上220伏民用电线。3．为什么要使用正弦交流电〔1〕容易升降电压远距离输电要用高电压、小电流、降低线路损耗，交流易升压，直流不易。有时要用低压也方便。〔2〕变化平滑不会引起过电压正弦函数的导数值最大为1最大的d〔sint〕/dt=1，导数就是变化率。变化的电流加到电感上会产生感应电压，大小为，假设L很大，那么UL很大。如这样一个波形的电流：在电流直上直下变化的瞬变化率极大，UL也极大，会产生危害〔但也可用于产生高压〕。第三章电子元器件根本知识什么是“电子元件〞、“电子器件〞？“电子器件〞指在工厂生产加工时改变了分子结构的成品。例如晶体管、电子管、集成电路。它本身能产生电子，对电压、电流有控制作用〔放大、整流、检波、振荡等〕，又称有源器件“电子元件〞指在工厂生产加工时不改变分子成分的成品。如电阻器、电容器、电感器。它本身不产生电子，它对电压、电流无控制和变换作用，又称无源器件。电子器件开展经历了四个阶段〔代〕：电子管、晶体管、集成电路、大规模集成电路。简单介绍开展进程及应用。电子管〔真空管〕1883年，爱迪生为延长白炽灯的寿命，在实验室无意中发现了热电子发射现象和二极管的单向导电现象，称为爱迪生效应。但他未认识到重要性。时无线电尚未创造。1903年，英国理查逊证实了电子的存在，1928年获诺贝尔奖。1904年，英国弗来明，创造真空二极管。有放大作用。1906年美国的德福雷斯特在阴、阳极之间参加一个栅极，当栅极电压有微小变化时，引起阳极较大的变化。“以小控大〞，就是放大。结构为圆筒状。作用如“闸门〞。电子管创造初期，因真空度不够高，寿命短。后来〔1910〕德国的哥德创造了抽高真空的分子泵，提高了真空度。从三极管开展到四、五、六、七、八极管。从单一管到复合管，双二极、双三极、三-七极，二-五极管。在一个玻壳内装两个电子管。电子管的弱点：体积大、重量大、耗电大，发热多，寿命短，几千小时～1-2万小时。B29轰炸机上仪器装1千只电子管、1万多个无线电元件。1950’S——1960’S逐渐被晶体管替代。但在高频、大功率场合仍有应用。近年又爱迪生效应爱迪生效应二极电子管原理二极电子管原理阳极阳极栅极阴极灯丝二、半导体晶体管半导体材料单向导电现象的发现。1835年，麦克思发现“不对称导电现象〞。1874年，布拉温，硫化物有单向导电现象。1880年，硒整流器。硒〔Se〕也是半导体。后来发现更多天然或人制矿物有单向导电性。1906年前后，辉铅矿或金刚砂；晶体加金属丝成二极管，用作检波，接触点常调整，找“灵敏点〞。性能不如真空二极管，业余爱好者用于矿石收音机—无电源收音机，做检波器。1940年，人工纯锗、硅晶体出现，晶体二极管应用。依靠提纯技术的开展。真空二极管加第三极〔栅极〕，有放大作用，半导体怎么加第三极？1945年开始，贝尔实验室，攻关小组。肖克莱〔组长〕、巴丁、布拉顿。各有所长。肖：理论。巴丁：理论+实践。布拉顿：实验。1947.12.23发现三极管放大作用〔图〕，I1小变化引起I2大变化。1948年专利，1956年诺贝尔奖。1952年，区域提纯法，进一步提纯半导体、单晶体。点接触型。面接触型。1959创造平面工艺。美仙董公司，赫尔尼。晶体片外表进行加工——集成电路工艺的前身。微小型化的过程。早期电极几个mm，后缩至0.3~0.5mm，结面积0.07~0.2mm2。实际上PN结直径只要几十个μm。照相，制板，光刻，印刷工艺。1950年芯片2.5mm2/个，到1963年，同面积上可制作125个管。线宽20-30μm。1950’半导体的三个物理效应，光电导效应、光生伏打效应、整流效应半导体的导电特性：热敏性光敏性掺杂性。GeGe活动探针50μm固定探针BEC第1只晶体管示意图增益KV=100N型半导体：纯洁半导体掺入五价元素磷:自由电子数目大量增加，自由电子导电成为主要导电方式P型半导体:掺纯洁半导体入三价元素硼:空穴数目大量增加，空穴导电成为这种半导体的主要导电方式。半导体的特点是对温度敏感，性能影响大。锗半导体极限工作温度75OC，锗半导体极限工作温度160OC。二极管、三极管的应用：二极管〔1〕整流—低频，检波—高频，开关作用—导电~开关接通，不导电~开关断电。特性，单向导电性。整流前整流前整流后i〔2〕特殊二极管：稳压二极管：有稳定电压的作用；发光二极管LED：作指示灯，未来的照明光源；光敏二极管：光照敏感，电阻变小，电流变大，有可见，红外光敏，用作遥控、检测信号；激光二极管：发射激光，CD、VCD、DVD、CDROM读写激光头。2．三极管〔1〕放大：IB小变化，引起IC大变化。放大作用、控制作用。以小控大。放大系数小信号放大：中频、高频、低频信号放大；大信号放大：功率放大，音响输出；ii〔2〕振荡：产生各种频率的正弦波信号，收音机、电视机的变频。作信号源，测试仪器用。LC振荡器，RC振荡器。〔3〕开关作用三种工作状态：放大截止—开关断开，饱和—开关接通〔4〕分类：低频三极管。高频三极管，开关三极管；小功率三极管，大功率三极管。晶闸管，又称可控硅，用于交、直流电压调节。三．集成电路〔IC〕50年后期。晶体管虽小，但数量多，体积、重量也显大了，计算机上百万个晶体管，体积仍很大。接线多，可靠性下降。管芯有效面积仅几十μm2，但芯片面积0.5mm2，芯片只占0.03mm，其余为引线、支架、管壳、低座。1960年的一台通用计算机，用了10万只二极管和2.5万只晶体管。1952年，英国的达默提出集成化即无接线固体器件的设想，当时技术条件限制，做不到。1958年9月，美德克萨斯仪器公司〔TXAS〕工程师杰克·基尔比〔Jackkilby〕在他人去度假时留守车间时，创造了集成电路，第一个IC是安置在锗晶片上的电路—相移振荡器。面积7/16ⅹ1/16英寸2个晶体管及2个电容、8个电阻。。几乎同时，仙董公司〔硅谷〕的诺伊斯也试制硅晶片集成电路，采用平面工艺。但申请专利迟基尔比几个月。专利权判给基尔比。2000年，基尔比退体多年后，获诺贝尔奖。事实上，以后的IC都是用硅平面工艺制成的。集成电路制造的可能性。二、三极管均有PN结；电阻杂质半导体具有一定电阻；电容利用PN结的电容效应，但容量有限；这样晶体管、电阻、电容都用同一种半导体材料制成。IC的第一个商品是助听器，1963年12月。1961年，第一台用IC的实验性计算机，587块IC，285克，体积小于100cm3，功率16W。四大规模，超大规模集成电路1960年代平面工艺。1970年，通用微电子与通用仪器公司，开发MOS集成电路。〔MOS—金属，氧化物，半导体。〕集成度高，低功耗，制作简单，成为IC开展方向。1965年莫尔〔GordonMoore〕发表了一篇不起眼的文章《往集成电路里塞进更多元件》，总结出“莫尔定律〞，每18个月~2年集成度提高一倍。1971年11月，第一个微处理器〔CPU〕Intel4004，含3300个晶体管，1990年。奔腾ⅢCPU，含14万以上。半导体存储器的进展：1965，施密特，MOS、ROM、存储器1963 INTEL公司，256位1970，1K位1974，4K位，〔10μm〕1976，16K位，〔5μm〕1979，64K位，〔3μm〕1983，256K位，〔1.5μm〕1986，1M位，〔1.2μm〕1989，4M位，〔0.8μm〕1998，256M位，〔0.25μm〕2001，十亿位〔1000M〕2023，64GB〔理论极限256GB〕。CPU速度2000亿次。集成读100亿/片〔1010，理论上1012。10cm2。〕1962年12个元件的集成块1965年初100个元件的集成块〔SSI小规模集成电路〕1965年底100-1000个〔MSI中规模集成电路〕；1971年1000-10万个〔LSI大规模集成电路〕1978年10万-100万个/30mm2〔VSLI超大规模集成电路〕90年代1亿个以上〔ULSI极大规模集成电路〕；20世纪末突破10亿个〔GLSI巨大规模集成电路〕。1K=1024=210；1M=1024K=220=1048576；1G=1024M=230=1073741824；1T=1024G=240第四章电阻电容电感元件介绍电阻器、电容器、电感器件知识一．电阻器可分为固定电阻，可变电阻。特殊电阻。按电阻材料可分为碳膜、金属膜、线绕式。符号。1．固定电阻早期电阻为实心碳质电阻，石墨与粘土按一定比例混合烧结而成，稳定性差，噪声大，温度系数大，根本上淘汰。〔1〕碳膜电阻高温结晶碳沉积在陶瓷器骨架上而成。稳定性较高。噪声也较低。〔2〕金属膜电阻合金材料蒸镀在陶瓷管上。噪声低、耐高温、体积小、稳定性好、精密度高。〔3〕线绕电阻用高电阻率、低温度系数合金丝如锰铜、康铜丝绕制。稳定，耐热，误差小，功率大。2．可变电阻〔1〕电位器改变滑动触头的位置，可改变电压、电位的上下。有碳膜、线绕〔可旋转270°角〕多圈〔可旋转10圈〕等形式。应用：收音机调节音量大小。〔2〕可调电阻有碳膜、实心、线绕等形式。一次性调整用。如在晶体管电路中调节工作电流，电视机中调节光栅幅度等。3．特殊电阻Uθ〔1〕热敏电阻NTC—负向温度系数电阻，T↑R↓，用作温度补偿、测量、调节。PTC—正向温度系数电阻，T↑R↑↑，用作保护、温度控制。用于电热器及彩色电视消磁。陶瓷PTC、有机高分子PTC。锰、钴、镊氧化物NTC。PTC消磁、启动、恒温加热、过流过热保护。Uθ〔2〕保险电阻类似保险丝，电流过大或过热时，熔断。温度保险电阻，温度过高时熔断，用于电热器。〔3〕压敏电阻电压超过一定值时，阻值变小，作过电压时保护电器设备。以氧化锌为主要材料而制成的金属-氧化物-半导体陶瓷元件4．电阻表示法〔1〕有效数字加倍数有效数字2-3位。如203=20ⅹ103=20KΩ4501=450ⅹ101=4500Ω=4.5KΩ；(2)直标法直接在电阻上写上阻值和误差。〔3〕色标〔环〕法普通电阻，四环；2位有效数字、1位倍率、1位误差；精密电阻，五环；3位有效数字、1位倍率，1位误差。有效数字表示：黑0，棕1，红2，橙3，黄4，绿5，蓝6，7，灰8，白9。误差表示：棕1%，红2%，绿0.5%，蓝0.25%，0.1%，金5%，银10%，无色20%，倍率表示：黑～白100～109，金色10-1，银色10-2。例1：红红棕金：22*101=220Ω±5%；例2：红红金金：22*10-1=2.2Ω±5%。例3：黄黑兰红绿：406*102Ω±10%=40.6KΩ±1%红＝2，黑＝0，橙=3，误差棕＝1%，于是，阻值＝200×1000＝200KΩ〔误差±1％〕电阻的串、并联阻值与功率二．电容器存储电荷。储能元件，〔电阻为耗能元件〕，理论上不耗能。充电、放电现象。符号：1．按形式分固定电容器，可变电容器，半可变电容器2．按介质可分有机介质：纸介、涤纶，聚苯乙烯，聚酯，无机介质：陶瓷，云母，玻璃，电解质：铝电解，钽电解〔有极性〕气体：空气，真空。用途云母、瓷介：耐高温，稳定性好，漏电小，用于高频；纸介：价低，损耗大，体积大，用于低频，工频；聚苯乙烯：漏电小，稳定、精度高，用于高频；涤纶：体积小，容量大，稳定，用于路；电解电容：容量大，有极性，漏电大，作电源滤波用；可变电容：有空气介质，有机介质，单连、双连，用于电容量连续调节，如收音机调电台；半可变电容：介质有云母、陶瓷，微调电容量用；性质充、放电。对交流有阻碍作用。容抗Xc=1/2πfC,f↑Xc↓;f=0,XC=∞；有“隔直，通交〞作用，“通交〞指Xc相对小。5．应用〔1〕偶合交流信号；〔2〕滤波：除去交流成分，或高频信号，如整流滤波、波；〔3〕傍路作用；〔滤波的另一种说法〕〔4〕谐振：与电感构成LC谐振电路；〔5〕降压：用电器串一适当电容接电源，可降压；〔6〕延时控制：充放电需时间。“傍路〞的意思是交流〔或高频〕成分从电容走“傍边一路〞入地，有用成份直流或低频信号，提供应负载。〔7〕超级电容器：储存电能作为能源，上海实验用于电车。电容量的表示直接标注如：16V220uF；620PF200V;μF=10-6F=1000nF,nF=10-9F=1000PF,PF=10如3n3=3.3ｘ1000=3300PF,3P3=3.3PF〔2〕数字法3位数字，前2位为有效数字，后1位为倍率。例：224=22×104PF=220000PF=0.22μF101=101×01PF=100PF7．主要参数〔1〕容量：〔2〕误差：00级±1%；0级±2%，Ⅰ级±5%，Ⅱ级±10%，Ⅲ级±20%〔3〕工作电压〔耐压〕6.3V,16V,25V……50V,100V,400V……取击穿电压的一半，又分直流、交流耐压；正弦交流电压的峰值为有效值的1.41倍，如交流220V,峰值达310V，电容耐压应为400VDC以上或250VAC上。DC—直流，AC—交流。三．电感器1．性质与作用绝缘导线绕制而成。储存磁场能量，储能元件，理论上不耗能，实际上导线有电阻。自感系数L〔单位亨利〕感抗XL=2πfL,f↑,XL↑,f=0(直流)XL=0。“阻交通直〞，阻高频，通低频。2．分类按电感量变不变分：固定电感，L不变可变电感，L可变按有无铁〔磁〕心分：空芯电感，L小，线性，用于高频；磁芯电感。L大，非线性；低频用铁心，材料为硅钢片，导体；高频用磁芯，材料为铁氧体，〔Fe2O3〕,绝缘体。3．主要参数〔1〕电感量L—单位：H、mH、μH亨、毫亨、微亨。〔2〕品质因数Q—LC电路在谐振时，电感〔电容〕两端电压为电源〔信号〕电压的Q倍，Q=几十~几百。4．应用例子(1)与电容器构成振荡电路，调谐电路，调谐频率。(2)电视机中的偏转线圈；(3)收音机中的天线线圈,收集电磁波，有方向性,可以排除干扰；(4)滤波,整流后滤去分流成份,直流通过阻交通直或滤去高频,低频通过.。电容器电感器应用：音箱分频器四变压器在铁(磁)心电感器的根底上,加绕1个或多个线圈即成变压器。工作原理与符号变压作用:NI、U1NI、U1、I1N2、U2、I2变流作用:〔反比〕2．应用例子电源变压器220V→几V~十几V,充电器、随身听用；220V→110V，进口电器110V，要降压，(2)隔离电压器220V/220V，隔离火线，维修平安；〔3〕音频变压器〔几十HZ~10KHz〕电子管音响，接喇叭要通过变压器，阻抗匹配；有线播送，距离远，需升降压；〔4〕高频变压器220V火线220V火线零线无零火线之分0~0~250V220V不隔离火线隔离火线隔离火线第五章家用照明电器一开展史简介照明电器从创造至今历经四代。1白炽灯在白炽灯创造以前，出现过电孤灯。电气照明之始。1820年俄彼得罗夫，电孤灯，两支碳棒靠近，电火花放电，引起孤光，类似烧电焊。但发光时间短，冒黑烟，功耗大，价高，无法广泛使用。到1876年，改良的电孤灯持续可发光2小时。1846年，英国斯明，碳化纸丝灯泡，真空度不够，寿命短，不实用。1879年爱迪生做了改良，创造了经济，实用，寿命长的碳丝灯。创造权判给他。提高了真空度。试验了1600多种材料做碳丝〔稻草、马鬃、玉米、纤维、胡须……〕最后选用碳化棉线。1879.10.21试验成功，点了四十多个小时。11月申请专利。1909年。通用电气公司的库里基创造钨丝灯泡。钨的熔点3680K，工作温度2400～2600K,白炽状态。但钨丝易脆，寿命受影响。1913年，兰米尔创造了充气钨丝灯，充入氮气，减少了钨原子的蒸发，延长了寿命，提高效率。又把灯丝制成螺旋状。充气钨丝灯延用到今天。白炽灯为热光源，能量90%变为热，效率低；寿命较短，爱迪生创造时为40小时，现为1000小时。白炽灯性能参数瓦数〔W〕15254060光通量〔lm〕110220380630Lm=流明，功率大的效率高。1只60w>4只15w.继续改良。钨丝上涂上金属铼，延寿5倍。1959年，美•弗利法黑奇，把元素碘充入白炽灯中，制成碘钨灯，亮度高，1000w相当于5000w普通灯泡的亮度。报载〔2004/9〕，美国得一只1908年的碳丝白炽灯连续点亮96年。有没有可能？寿命远超过1000hr？报道中有一句“旁边还安有一个可调节灯光亮度的调节器〞。低压工作寿命可大大延长。有消息说，白炽灯将在近几年内停止生产和使用。2、荧光灯冷光源。低气压气体放电发光，又称日光灯，效率较高，寿命长。荧光灯参数功率〔W〕—光通量〔lm〕功率RRRL寿命15580635500060240026405000100550061003000注RR:日光色RL:冷白色开展历史1902年，黑维特，水银灯，真空管充入水银和氩气。亮度高，但有大量紫外线。水银灯启动不易。早在1852年，英国斯托克期发现荧光物质，在一色光的激发下能发另一色光。黑维特推测，将紫外线去照射荧光物质，应可发可见光。初期实验屡屡失败。1910年，法国克劳特创造霓虹灯。真空管内充入氖、氩、氦气等惰性气体，加上高压电，会发出橙色、兰色、金黄色光。霓虹灯亮度不够。其原理与白炽灯不同。白炽灯是电变为热，热变为光，效率低；霓虹灯是气体发光。1938年，美国通用电气公司的伊曼，解决了启动装置，荧光灯试制成功。节能灯，紧凑型荧光灯。用稀土三基色荧光粉，光效率高。寿命为白炽灯的8倍。普通日光灯荧光粉为卤磷酸钙。三基色荧光粉，蓝：多铝酸镁钡；绿：多铝酸镁；红：氧化钇。亮度5W相当于25W白炽灯，7W相当于35W白炽灯，9W相当于40W白炽灯，11W相当于60W白炽灯。暖色光：色温在3300K以下，暖色光与白炽灯相近，红光成分较多，能给人温暖、健康、舒适的感觉。冷白色光：色温在3300K~5300K之间，中性色由于光线柔和，使人有愉快、舒适、安详的感觉。冷色光：色温在5300K以上，光源接近自然光，有明亮的感觉，使人精力集中3．高强度气体放电灯〔HID〕高气压气体放电灯。一般不作家用。广场、道路、工厂照明。典型的有高压汞灯、高压钠灯等。高压汞灯，充氩气。体积小，效率高，寿命长，但光色差〔无红色成分〕。例：300W,PHg=1～5atm，启动电压400V.启动至正常工作须4～10分钟。光效率35～65lm/W。寿命5000hr。镇流器启动。Atm=大气压。高压钠灯。100W,9200lm;400W,47000lm。光色较好。有人开发出30～50W高压钠灯，作为家用。4、固体光源白光发光二极管〔LED〕,半导体电场发光。照明方式特点白光照明方式特点白光LED具有发热量低、耗电量少〔白炽灯泡的八分之一，荧光灯泡的二分之一〕、寿命长〔数万小时以上，是荧光灯的10倍〕、反响速度快、体积小可平面封装等优点，易开发成轻薄短小的产品，是被业界看好在未来10年内，成为替代传统照明器具的一潜力商品。荧光灯荧光灯省电，但废弃物有汞污染、易碎等问题。白炽钨丝灯泡低效率、高耗电、寿命短、易碎。获得白光的方法。〔1〕蓝光LED+黄荧光粉YAG〔钇铝石榴石〕，〔2〕红绿蓝三色LED光混合，〔3〕紫外线LED激发三基色荧光粉。现利用光+蓝光=白光，或红+绿+蓝三色混合得到白光。即可用于照明，寿命达10万小时。发光效率比拟：白炽灯、卤钨灯12—24lm/W荧光灯、HID50—120lm/W白LED120lm/WLED工作原理：发光二极管是由Ⅲ-Ⅳ族化合物，如GaAs〔砷化镓〕、GaP〔磷化镓〕、GaAsP〔磷砷化镓〕等半导体制成的，其核心是PN结。因此它具有一般P-N结的单向导电特性，即正向导通，反向截止、击穿特性。此外，在一定条件下，它还具有发光特性。在正向电压下，电子由N区注入P区，空穴由P区注入N区。进入对方区域的少数载流子〔少子〕一局部与多数载流子〔多子〕复合而发光，如上左图所示。目前状况：LED单管功率1~3W,驱动电压1.5～3.5V。耗电量为白炽灯的1/8-1/10。蓝光LED创造人—日本中村修二。最初日亚公司仅奖励他2万日元。他告到法院，法院判公司支付200亿日元〔1.89亿美元〕专利转让金。电光源主要性能指标：1、发光效率：它是照明光源输出的光通量与输入电功率的比值，也就是单位功率的光通量。单位流明/瓦(lm/W)。它是反映光源性能优劣的重要指标。光通量：它是光源在空间各方发出的人眼所能感受到的光能。单位为流明(lm)2、.色温Pa：光源所发出的光的颜包与黑体某一温度下辐射的颜色相同时，这时黑体的温度就称为该光源的颜色温度，简称色温。以绝对温度K作单位。3、显色指数Ra：当光源与基准光源(标准白光)的传色性能一样时，该光源的传色指数为100。它是衡量光源再现标准白光能力的一种参数。白炽灯的显色指数定义为100，视为理想的基准光源。4、平均寿命：一批样本灯在一定条件下点灯，当50%的灯的有效光输出不低于初始值的50%时的点灯时间。二．白炽灯电子调光电路VT-双向晶闸管用于交流电调压iiii调幅度交流调压方式〔a〕降低幅度度，波形不变；〔b〕控制导通时间，波形变，使有效值降低。正、负半周各“切掉〞相同的一块，切得越多，导通时间越短，有效值越低，灯越暗，也可用于调电加热。工作原理：:接通电源，220V经过灯泡、Rp、R对C2充电，.充电需要一定时间的。充电时间由Rp+R与C2的乘积决定，乘积.越小充电越快，越大充电越慢。.当Ｃ２上电压充到约为33V左右的时候VD导通..双向晶闸管VS也导通，导通后灯泡就亮。随着VD导通，C2放电，VD又截止，但VS仍维持导通状态，直到交流电过零点，VS截止，灯泡熄灭。之后C2又重新充电，进行新的循环。因为过程时间短人眼有暂留的现象，且灯泡灯丝温度很高，瞬间不会降温，所以灯泡看起来是一直亮的。Rp越小充电时间越短，灯泡就越亮；反之越暗。iiΦ调时间，Φ↑V↓，Φ↓V↑Φ=0，V最大，Φ=180，V=0三、日光灯原理组成灯管—灯丝，玻管，充Ar〔氩气〕；微量汞〔Hg〕；内壁涂荧光粉；不同荧光粉发不同色光，卤磷酸钙发日光色灯丝—发射电子Ar—在高压下电离放电，助燃Hg—气化电离，放电，发紫外光，激发荧光粉，发可见光电感镇流器—铁心、线圈，产生高压，镇流〔阻流作用〕。电感镇流器荧光灯工作过程〔1〕灯丝预热启辉器S中气体氖气放电〔发红光〕，S中双金属发热，弯曲，与静触片接触，放电熄灭，灯丝通电，加热；〔2〕启动双金属片冷却，复原，断开，镇流器线圈中的电流突然中断，产生很高的感应电动势，灯管内Ar电离放电，温度生，汞汽化，电离，放电，发2537埃的紫外光；激发荧光粉发可见光。限流：启动后灯管电压降至100V左右，L起限流作用，启辉器不起辉。Ne不放电。优点：简单、耐用，〔但启辉器易损〕，高频辐射小缺点：〔1〕启动慢；〔2〕低压不启动〔>170V〕(3)功率因数低0.5左右；〔4〕频闪对眼睛不利。100次/sec闪烁；〔5〕、镇流器消耗一局部电能，占20%左右;有音频噪声四．电子镇流器优点：启动快1～3秒启动；低压启动，可低至150V；无频闪，高频〔25KHZ〕点灯，眼睛无感觉；功率因数高，25W以上>0.9，25W以下0.7~0.8，效率高，缺点：电路较复杂，高频辐射较大电路原理。逆变电路。以下图为电子镇流荧光灯电路框图，工作过程如下：〔1〕整流、滤波：220V50HZ交流电，桥式整流、滤波约为U0≈300V直流电压〔2〕逆变：产生高频(25KHZ自激振荡)交流电、预热灯丝〔3〕预热灯丝：PTC是正向温度系数热敏电阻，常温下电阻很小，相当于短路，高频交流电通过L、PTC对灯管灯丝加热，灯管中Hg蒸发为蒸汽50HzAC逆变电路25KHzACDC整流滤波电路灯管节能灯50HzAC逆变电路25KHzACDC整流滤波电路灯管节能灯CPTCL〔5〕限流：灯管放电后，C相当于并一小电阻，LC不谐振，灯管电压降低至100V,L作为镇流器，限制电流。因f高，感抗XL=2πfL,很高，故L可做得很小，XL也足够大。第六章家用电热器具一．分类〔一〕按加热方式分：1．有电热元件电炉、电饭锅、电烤箱、电烙铁、热得快、电熨斗——传统加热方式。2．无电热元件电磁炉、微波炉。电热器具的类型

按照电热转换方式来区分，电热器具有电阻式、红外式、感应式及微波式等几大类。

1．电阻式电热器具

由焦耳一楞次定律可知，电流通过具有一定电阻的导体时，导体就会发热。利用电阻发热原理制成的电热器具就称为电阻式电热器具，例如电饭锅、电热毯、电熨斗、电炉、空间加热器、电热灶、电烤箱等。

2．红外式电热器具

红外式电热器具通过加热某些红外线辐射物质，利用这些物质辐射出的红外线来加热物体。这类电热器具的特点是热效率高。常见的红外式电热器具有红外式取暖炉、电烤箱等。

3．感应式电热器具

假设将导体置于交变磁场中，其内部将产生感应电流〔涡流〕，涡流在导体内部克服内阻流动而产生热量。利用涡流产生热量的电热器具称为感应式电热器具。这种电热器具比拟平安，且热效率高，其典型产品为电磁灶。4、微波式电热器具〔二〕按加热原理分：1．电流热效应：Q=I2RT电炉、电磁炉。2．物体自身发热：微波炉〔微波作用〕。有电热元件为传统加热方式：结构简单、价廉、热效率不高。〔三〕按有无控制分：电热管1．有控制装置：较平安、可控温，有平安断电装置。电热管2．无控制装置：如“热得快〞，不平安，易干烧出事故。二．电热元件石英砂填充金属〔石英〕管石英砂填充金属〔石英〕管电热丝Q=I2RtQ=Pt=I2Rt单位：焦耳、千瓦时电阻式电热元件，合金电热材料，铁铬铝、铭镍。硅碳棒、硅钼棒铭镍丝性能云母片式—电熨斗，电阻丝绕在云母片上。电热管式—电阻〔热〕丝置于金属管内，内充石英砂等，较平安。远红外电热元件电阻通电发热→激发红外线辐射。穿透力强，节能，升温快。石英电热管是采用乳白石英玻璃管，在管内装进带有支架的螺旋状电热丝为发热元件。〔1．电气性能稳定，电热功率稳定，升温快，电热转换率高达70%。

2、热效率高、加热不氧化、使用寿命可达3000小时以上，平安可靠。

3、工作时发出的光以可见光和近红外光为主，84%以上集中在0.75μm～3.5μm区域。〕3．PTC电热元件兼恒温控制。三．温控元件及原理1．双金属片式温控元件两种膨胀系数α不同的金属轧制在一起。常温下是平直的。高温后α大的伸长多；α小的伸长少。温度越高，弯曲越大。温降后会恢复原状。如低膨胀材料镍合金α=1.1～7.0ⅹ10-6/OC,高膨胀材料如铜70、锌30α=18ⅹ10-6/OC。保持一定温度保持一定温度t温度双金属片式温控曲线双金属片式温控曲线图是一种双金属片恒温自动开关，用于电熨斗。温度升高，双金属片上弯至虚线位置，银触点被断开。调节螺钉工可预加一个压力：压力越大，弯曲越困难，温控点越高，反之越低。电熨斗有一个旋钮，对不同纺织品选择不同烫熨温度，实际上即控制压力。2.磁钢限温器利用磁性材料在层里点温度之上时失磁的原理制成。例：电饭锅煮饭开关。硬磁材料的居里点很高〔450°，铁769O，镍358O〕。感温磁钢为软磁材料〔成分NiO.ZnO.FeO〕居里点低〔103±2℃〕。当锅底温度底于居里点〔103℃〕，软、硬磁相吸，触点接通，电热丝通电，加热。当锅底温度升高到居里点以上，软磁体失磁，硬磁在重力作用下推动拉杆。使触点分开，断开电源，停止加热。与双金属片不同，磁钢限温器开关不会自动复位。要复位需按19世纪末，著名物理家居里在自己的实验室里发现磁石的一个物理特性，就是当磁石加热到一定温度时，原来的磁性就会消失。后来，人们把这个温度叫“居里点〞。保持一定温度保持一定温度时间温度工作点电阻率T1TT2温度磁钢限温器磁钢限温器3.PTC温控器：PTC—正向温度系数热敏电阻。温度越高，电阻越大。钛酸钡加微量镧族元素烧结而成。成份不同，性能不同，适应不同要求。称“陶瓷半导体〞。恒温型：发热元件兼温控元件。通电→发热→升温→R↑→I↓→降温→R↓→I↑……，使温度恒定在一定值。应用：电蚊香。开关型：通电瞬间R很小，相当于开关接通，电路通，I很大，急剧发热，R↑↑，使I↓↓至近于零。相当于开关断开。应用：单相电动机启动，彩电消磁。四．温控方式1．开关式：双金属片，磁性开关、开关型PTC、全通全断、断续控制。2．二极管式：电路中串入一只二极管。功率降为一半，如电烙铁控制。3．晶闸管式：电路同电子调光电路、连续调式，有电磁干扰。64．调功式：调节正弦波的个数。如每10个波减去5个，功率降为一半，降去8个、降为20%。无电磁干扰。如以下图，每2个波减去1个，功率降为一半。6iiii保存保存保存除去除去除去五.电热器具电路实例1—电饭锅电路1—电热丝EH2—指示灯3—电阻K1—煮饭开关〔磁钢开关〕超温熔断器温控开关S3超温熔断器温控开关S3220V选择开关S2电热管R保温绿LED压敏开关S1手控自控OFF电源红LED加热黄LED煮饭时，按下煮饭开关K1，电热器EH通电加热。饭煮熟时。锅底温度达103℃，软磁体失磁，磁钢开关K1断开，电热器断电。温度下降，降至65℃左右，双金属片K2触点接通〔65℃以上断开〕，电热器重新加热，温度上升，至70℃时又断开，电饭锅内温度恒定在65～电热器具电路实例2—电子泡茶壶〔右图〕电热水器温控器ST1：双金属片式或压力式，可调，控制在某一温度保护温控器ST2：超温〔超过75度〕动作，不可调漏电保护器XP：漏〔触〕电时动作六.电磁炉原理与传统电热器不同，无加热元件。利用电磁感应原理，交变磁场作用于金属体，在金属体内产生感应电流—涡流，涡流产生的热效应。本质上还是电流的热效应。优点清洁卫生，无污染。平安可靠，无明火。热效率80—90%，一般电热器50～70%，3分钟可烧开一壶两升的水。控温简便小型轻巧。缺点无明火，烧制食物较乏香味。对锅的材料有要求，铁、不锈钢。铝锅不行，砂锅更不行。〔3〕锅底为平底形状。不能用现成炊具。据说现已有可用圆底锅的。〔二〕结构：1．加热局部：阁板〔耐热材料—陶瓷微晶玻璃〕，下置感应线圈，通交变电流，磁力线穿过阁板在锅底产生交变磁力线，交变磁力线产生涡流，涡流产生热效应。为什么用铁锅？磁性物质能集中磁力线，产生的涡流大、效率高，非磁质材料〔铝、铜〕不集中磁力线，涡流小。2．电气控制局部整流、滤波，交流变直流；开关电路，晶体管功率元件T作为电子开关。周期性通、断，在感应线圈L上产生交变电流。D为续流二极管，为感应线圈L提供反向电流通路。控制信号加到T的基极上，对功率元件要求很高，常用IGBT功率元件；〔3〕启动振荡电路，产生振荡信号，三角波；〔4〕触发电路，振荡信号变为开关信号；〔5〕零星物检测测电路，当非铁锅的小物体如小刀、汤匙，长度≤8～10cm，检出后，停机并报警；输出调节，控制输出功率的大小。另还有过热保护，当铁锅温度﹥220℃停止加热；过压保护，电源电压﹥250V停机；欠压保护，电源电压低于160V，停机。T—功率晶体管，起开关作用。在加热线圈L中产生交变电流、交变磁场，产生涡流DT—功率晶体管，起开关作用。在加热线圈L中产生交变电流、交变磁场，产生涡流D—二极管，吸收L产生的感应电动势〔高压〕，保护晶体管T驱动信号波形占空比低，低火占空比高，高火LTD电子开关C+—LTD+—电子开关电磁炉产生的电磁场有害吗？当锅具放在电磁炉上“工作〞时，电磁炉所产生的闭合磁场强度在电磁炉边缘的最高强度为160毫高斯，而使用时所产生的信号磁场接近1600毫高斯，是电磁炉炉面边缘磁场的10倍，由此可见，电磁炉所产生的磁场对人体影响远不如。当锅具垂直离开电磁炉面板3-5cm时，锅具超出了闭合磁场范围不会再生热，同时电磁炉自动停止工作；闭合磁场范围之外的水平磁场非常微弱，大约占整个磁场能量的百分之零点零几，甚至根本接近于地球的磁场。附录：怎样选购家用电磁炉调节范围要宽，输出功率至少要1500W以上。如果家里人口多，可以选择2000W以上的。二、耐高温微晶玻璃。能抵抗600摄氏度高温下的冷冲击。钢化玻璃在220度高温下遇冷水就会炸裂。三、大功率单只主晶管。早期产品用晶体管并联组成的复合管，故障率高。单只大功率管装配的电磁灶可靠性高，故障率低。四、电磁屏蔽性。由于电磁灶应用了“涡流效应〞的原理，在工作时会产生频率高达30KHVz的电磁波，对近距离的电视机、音响设备等家电会产生一定的干扰。电磁灶在设计是就考虑到这个因素，有良好的电磁屏蔽性，对家用电器的干扰比拟小。五、可靠性与有效寿命电磁炉的可靠性指标一般用ＭＴＢＦ〔平均无故障工作时间〕表示，单位为“小时〞，优质产品应在１万小时以上。六、加电检测电磁灶的各项功能，还可以试一下电磁灶的保护功能，把一些刀、叉之类的小东西放在灶面上，如果电磁灶保护功能正常，这时应该有保护动作，并发出报警声。七．微波炉最早发现微波加热现象的斯宾瑟是美国军方的一位工程师。他在一个试验室参观磁控电子管的一个试验时，发现口袋中的糖果融化了。他决定试验一下是不是磁控电子管产生的微波的效应。于是他就拿一袋爆米花靠近磁控电子管，发现爆米花爆开了。第二天他又拿了个鸡蛋进行试验，发现鸡蛋也被加热。于是，他就把它发现的加热食品的新方法进行改良，这就是人们所说的微波炉。今天的微波炉，比起斯宾瑟刚创造时，可谓把戏百出，但千变万变，里面的磁控电子管不变，它还是微波炉的主要器件。

〔一〕加热原理1．微波：频率f=300MHz—300000MHz，λ=1mm—1m之间。家用微波炉f=2450MHz加热原理不同于传统电热器具，无锅，对食物直接加热。2．微波对物体的作用〔1〕非金属绝缘物，玻璃、陶瓷、纸张等，透射；〔2〕金属，反射；〔3〕含水物体如食品，吸收转化为热，使食物中的水、油脂、糖及蛋白质等极性分子互相摩擦的时候而生热。3．优点〔1〕无电热元件，直接加热〔其他电热器为间接〕，省时1/3—3/5，节电50～70%，如煮热1公斤猪肉用一般加热方法用15分钟，用微波炉为9分钟；〔2〕保持食物的原有色、香、味、形、营养；〔3〕无污染、卫生；〔4〕可快速解冻〔从内部发热〕此外，可准确控制加热功率，微波输出功率可按需调节。烹饪时间可用定时器来进行瞬时确定，从数秒到数十分钟自由设定。可加热烹饪任何形状的食物，从固体到液体。微波可进入和分散于任何形状的食物中。4．缺点〔1〕无明火，不能炒、烤〔有的附加烧烤加热器〕；〔2〕不能烧煮较厚〔50～80㎜〕的食物(3)加热常不太均匀。〔4〕食物变枯燥。〔二〕结构1．磁控管：磁控管振荡管，产生微波。管内有一圆筒形阴极。外有阳极。磁钢在阴阳极，之间产生轴向磁场。支流高压加到阴〔-〕阳〔+〕极上，电子从阴极飞向阳极，由于磁场的作用，电子沿螺旋轨迹运动。阳极上有一个个小小的振腔，当电子到达阳极附近时，在腔内引起振荡，产生微波。因频率极高，一般LC振荡电路无法产生f=1/2π√LCL、C应很小。一般振荡电路L、C与电子管分开，L、C均较大。一段导线即有电感。还有极间分布电容。磁控管为L、C电子管三合一。2．波导管矩形管子，内壁镀高导电材料，传导微波之用；3．炉腔4．转盘电动机带动，食物置于上，使加热均匀。5．电源灯丝3.4V，高压由2KV倍压整流为4KV加到磁控管的阴阳极间。6．定时开关设定加热时间，到时停机。现已有用微机控制的。根本功能不变。微波炉工作所产生的辐射甚至比一根普通日光灯管还要少。目前，微波炉泄漏的国际标准是每平方厘米不超过5毫瓦(5mW)。可见，微波炉是一种平安的家电，不会对人的健康产生任何危害。当炉门未关上、使用中炉门被翻开，立即自动断开电源，磁控管不产生微波。确保平安。微波是一种电磁辐射，微波不会“停留〞在食物里。被加热物被加热物4KV高压电源高压变压器整流磁控管检测、控制、保护电路2450MHz微波连锁开关安装在门处，门未关闭不通电，防微波泄漏。ST安装在磁控管上，磁控管过热时断开。第七章无线电与收音机一、无线电创造简史1820年丹麦的奥斯特，“电生磁〞现象1831年法拉第，“磁生电〞。导线在磁场中运动。产生电流。1862.英.麦克斯韦(1831-1879)，在理论上预言电磁波的存在。麦克斯韦方程组。“变化的磁场能产生电场；变化的电场也能产生变化磁场。〞不限于在导体中产生电流，在真空或介质中亦可。电磁波—变化的电场和磁场交替产生。并由近及远向四周传播。〔比方：水波〕麦克斯韦方程组说明，空间某处只要有变化的磁场就能激发出涡旋电场，而变化的电场又能激发涡旋磁场。交变的电场和磁场互相激发就形成了连续不断的电磁振荡即电磁波。麦克斯韦方程还说明，电磁波的速度只随介质的电和磁的性质而变化，由此式可证明电微波在以太〔即真空〕中传播的速度，等于光在真空中传播的速度。光是一定波长的电磁波，这就是麦克斯韦创立的光的电磁学说。麦克斯韦提出的电磁辐射的概念和他的场方程组，是根据法拉第的电力线和磁力线的实验观察提出来的，从而引出了爱因斯坦的狭义相对论，并建立了质量和能量的等效性原理。1887年，德国的亨利·赫芝〔H·Hertz1857—1894〕，实验证明电磁波的存在。赫芝验证电磁波赫芝验证电磁波接收器的改良。1890—1894年。布兰利〔法〕、罗基〔英，或译洛奇研制粉末检波器。电磁波通过松散堆集的金属粉末〔铜、铁、铝〕时，电导率大为增加〔电阻急剧变小〕。1890年，法国物理学家布朗利发现，将金属粉末即紧缩成块，但是它的电阻减小了，使电流容易通过。这种装有金属粉未的玻璃管被称为"布朗利管"，又称"粉末检波器"，它接收电磁波的灵敏度比赫兹的"共振子"要高得多。但发现者没想过用此创造去实现无线电通信。马可尼〔意大利Marconi1874-1937〕。勇于实践，不迷信权威。1909年，获诺贝尔物理奖。上图为马可尼实验装置电报机电池电磁铁敲击器粉末检波器电键感应圈SHAPE1895年，意大利青年马可尼采用了“粉末检波器〞作为接收器，并在赫兹的“振荡偶极子〞的一个铜球上连接一根很长的导线(由此出现了早期的天线)，大大增强了所发射的电磁波的强度。他终于在别墅的三楼实验室与1．7千米远处的山丘之间，成功地实现了无线电报通讯。与此同时，俄国的波波夫通过改良赫兹装置，也应用了“1895年5月7日，俄国的阿·斯·波波夫〔1859—1906〕，雷电指示器，记录或打铃。〔苏定这一天为无线电节〕。波波夫在实验中偶然发现了无线电传播中最关键的因素之一——天线的作用，从而使远距离无线通信成为可能。1896年3月24日，波波夫用自制的无线电发报机发出并接收了世界上第一份无线电报“亨利·赫兹〞，以纪念这位电磁波的发现者。

1901年12月12日，马可尼，越大西洋〔3600km〕通信，风筝天线400m高，电报机10kw功率。翌年他发射的无线电信息成功地穿越六千英里的距离，从爱尔兰传到阿根。电台增多，射频干扰严重。1900年马可尼创造调谐技术。提高选择性和灵敏度。创造权之争。欧洲—马可尼；俄、苏〔社会主义国家〕—波波夫；美—德福雷斯特〔创造电子三极管〕。元器件的进展。1904年弗莱铭创造真空二极管，检波效果优于粉末检波器。1906年德福雷斯特创造电子三极管，有放大作用，做成振荡电路。大大提高了灵敏度和选择性。与有线电报的竞争。莫尔斯创造有线电报。至19世纪末，已有很多线路，包括跨洋海底电缆。1912年，泰坦尼克号事件，发出SOS。附近一艘货船无线电未开机、以后规定全天开机。1912年4月14日纽约时间晚上11:30，大西洋上的“卡帕提阿〞号救援船听到最豪华的游轮“泰坦尼克号〞用过老式的火花式发报机用莫尔斯电码发出呼救信号“无线、传播语音。调制：音频加到等幅高频电磁波上。解调：音频从调制电磁波中取出。也称检波。1906，美国费辛敦。传送语言、音乐试验。1914，报话机，一次大战~50’1915，俄，200kw.电台，实现彼德堡—沙皇村的无线。1916，越洋。1908，.纽约，无线电转播音乐会。1919，英、无线电播送。1922.，美，纽约，无线电播送。1923，法，埃菲尔铁塔作天线。至1925，美578个电台。1926，英20kw电台。1922，美，最廉价的收音机〔矿石〕25.50美元；高级的32.50~47.00美元；豪华型五个管，401美元。1920’1939，延安新华播送电台。短波，业余爱好者发现的〔1920’二．无线电知识1．无线电波的划分名称fλ应用低频〔LF〕30~300KHZ10000~1000m导航、通信中频(MF)3000~3000KHZ1000~100m播送高频(HF)3~30MHZ100~10m电报、播送基高频(VHF)30~300MHZ10~1m雷达、电视、无线电导航特高频(HF)300~3000MHZ100~10cm雷达、导航、电视、中继超高频(SHF)3G~30GHZ10~1cm雷达、导航、电视、中继极高频(EHF)30G~300GHZ1cm~1mmλ=3ｘ108/f(m)λ—波长，f—频率。无线电管理委员会——无线电管理机构。国际电信联盟ITU。1865年5月17日〔国际电信日〕，法、德、俄、意、奥等20个欧洲国家的代表在巴黎签订了《国际电报公约》，国际电报联盟〔InternationalTelegraphUnion，ITU〕也宣告成立。1906年，德、英、法、美、日等27个国家的代表在柏林签订了《国际无线电报公约》。1932年，70多个国家的代表在西班牙马德里召开会议，将《国际电报公约》与《国际无线电报公约》合并，制定《国际电信公约》，并决定自1934年1月1日起正式改称为“国际电信联盟〞〔InternationalTelecommunicationUnion〕。2．无线电波的传播方式〔1〕地波。沿地球外表传播的无线电波。受高山阻碍，地面吸收，衰减较快，传播不远，几十公里。故中波一般只收到本地〔省、市〕电台。中央台是转播的。长波和中波，〔2〕天波。也即电离层波。地球大气层的高层存在着“电离层〞。无线电波进入电离层时其方向会发生改变，出现“折射〞。因为电离层折射效应的积累，电波的入射方向会连续改变，最终会“拐〞回地面，电离层如同一面镜子会反射无线电波。我们把这种经电离层反射而折回地面的无线电波称为“天波〞。

高空电离层反射回地面，再反射到电离层，短波。远距离传播。受季节、昼夜、地理环境影响较大。晚上收短波效果好于白天。有衰落现象。业余无线电台用短波。通过国际公法，在1.8MHz至250GHz的无线电频谱区间为业余无线电爱好者开辟了23多个频段。全世界现有注册的业余无线电爱好者290万。国际业余无线电联盟。中国无线电运动协会于1984年代表中国参加国际业余无线电联盟。〔3〕空间波。由发射天线直接到达接收点的电波，被称为直射波。有一局部电波是通过地面或其他障碍物反射到达接收点的，被称为反射波。直射波和反射波合称为空间波。直线传播，穿电离层。受地球弯曲外表限制，天线越高，传播越远。称为视距传播。超短波、微波。电视信号传播。一定距离的两个电视台可用同一频道传播，互不干扰。4〕散射波，当大气层或电离层出现不均匀团块时，无线电波有可能被这些不均匀媒质向四面八方反射，使一局部能量到达接收点，这就是散射波。

3．无线电信号的传送传送语言、音乐、图像。音频、视频信号变为电讯号→发射无线→电磁波。要有效辐射电磁波能量，发射无限长度应=1/2电磁波长。频率越低，天线越长，不能实现。必须用高频电磁波。将音、视频信号调制到高频信号上。使高频电磁波“含有〞音、视频信号的成分。⑴调幅方式〔AM〕高频振荡信号〔等幅信号〕的振荡随音频信号电压的变化而变化。被调幅后的高频振荡信号的振幅路线〔正、负峰点连成轮廓线〕，与音频变化规律一致。称调幅波。中、短波播送。电视图像用调幅方式。频宽不宽〔4.5KHZ〕，高音缺乏。⑵调频方式〔FM〕高频振荡信号的频率随调制信号的幅度的变化而变化。调频播送，电视伴音信号。频带宽，音质好。调频传送立体声。另有调相〔位〕，用于电视中某些控制信号的传送。4．无线电波的接收收音机为例。组成：天线—接收空间无磁波，产生感应电动势。调谐电路—选择不同频率的电台信号。提高灵敏度和选择性。常用LC谐振电路。调节C的大小，接收不同频率的电台。检波电路—即解调。从高频信号中别离出音频信号。常用晶体二极管。音频放大电路—音频信号电压功率放大后送喇叭发声。三、直放式收音机早期有一种无电源收音机。我国到1950~60年代，还是业余爱好者的入门制作。即矿石收音机。能量全靠天线吸收电波。〔据说在发射天线附近，用简单天线吸收的，电波能量，足以点亮一只小灯泡〕。简单、价廉、不耗能，适应中小学生。具有收音机所有根本组成局部。天线要架得高，还要埋一个地线。易混合。单调谐回路，收2~3个台。矿石〔天然半导体二极管〕具有单向导电性，调幅波被削去一半，再利用电容C1〔实际上可不用，耳机线圈即有分布电容〕的充放电作用，把音频信号别离出来。实际上检波后的信号可看作低频与高频信号的加。因电容的高频率抗小，将高频信号傍路滤波，音频信号通过耳机。音频信号包络线〔轮廓〕音频信号包络线〔轮廓〕调幅波滤波后检波后检波后检波后C1C1LC耳机天线矿石直放式即在矿石机的根底上加放大电路。右图。检波前对高频信号放大即高放。缺点是接收范围内高、低频端的放大量不一致。输入回路高频放大输入回路高频放大低频放大功率放大检波再生直放式有一种提高灵敏度、选择性的方法——再生电路。利用正反响，高放输出的一局部反响到输入端，增强其输入信号，，使放大倍数大为提高。但稳定性变差，不易调整，易产生自激荡振、啸叫声。较适于爱好者制做。为节省元器件〔初期不管电子管、晶体管，相对人们的收入来说均是非常昂贵的〕，降低本钱，产生了一种来复式电路。如一只高频三极管兼高频放大和低频放大。利用电感线圈“通高频阻低频〞的特性，使高、低频信号分流、互不干扰。1960’直流是用电池供电、甲电〔1.5~3V〕供电子管灯丝，乙电〔22.5~45V〕供电子管阳极，电池笨重、价高。可携带。交流式用交流供电，交流供灯丝〔6.3V〕，整流滤波为直流供阳极〔250V〕。60’S~70国内30’S日货充满市场，质量低劣。40’S美货。四、超外差式接收机〔一〕概述为克服直放式上下频端放大不一致灵敏度不均匀，对元器件及电路要求高的问题，出现一种超外差式接收电路。超外差电路将外来信号统一变成一个固定频率的信号进行放大。此频率即为中频。调幅收音机中频为465KHZ〔调频为10.8MHZ，电视为38MHZ〕收音机接受不同频率的信号都具有相同的放大能力。中放电路还能根据外来信号的强弱自动调整放大倍数，使弱信号得到增强，强信号放大倍数减少，对不同强弱的电台接受效果趋于一致。中频信号比接收的电台信号频率低，采用一般放大电路即较大放大倍数、灵敏度高。中频放大电路采用调谐回路，具有选频作用。只放大465KHZ信号，抑制其他信号，又提高了选择性。二级中放的超外差收音机有5个调谐回路，效果优于直放式。1900年马可尼发现调谐回路，提高了灵敏度和选择性。但高频放大电路带来一系列困难。调谐困难、结构复杂，易出现前后极反响。1900∽1910年间进展缓慢。1912，美•阿姆斯特朗提出超外差接收原理。源于费辛敦的“外差法〞。1901，费辛顿。为了使人可听到滴滴答答的电码声提出外差法。在电报接收机中预先产生一个频率比接收信号高一个音频的信号〔称为率振信号〕f2=f1+音频，f1为接收的无线电信号，经混频后产生一个差频信号即音频信号，就可听到了。f2-f1=f1+音频-f1=音频。输入回路混频电路输入回路混频电路本机振荡f1f2=f1+音频f2—f1=音频输入回路混频电路本机振荡f1f2=f1+中频f2—f1=中频选频电路〔中