校本教材-电工电子技术

电工电子技术前言目录单元一气全术础 9触及救方法 9电对体危害 9人电及全压 10触方式 11触急救 13地接零 15保接地 15保接零 16重接地 18工接地 18安用的意项 19思与习 20单元2用工具 21用工具其用 21螺刀 21钳类具 22电刀 23验器 242.1.5电钻 25工表基知识 26常电仪的类 26电仪常面符号 262.3.3电仪的差精确与敏度 26电仪的号 28电仪测方法 28电仪使注事项 28用表 28指式用的构和作理 29数式用的识和用 34形流表 40认常钳表 40DM6266型字表使方法 43指式形的用方法 45欧表 46认常兆表 47常兆表使方法 50兆表典应用 54能训 55训内容 55器准备 56训要求 56成评定 57思与习 58单元三流路 59路电模型 59电的成作用 59电模型 60电源电源 61电的用 62路基物量 633.2.1电流 633.2.3电压 643.2.3电位 653.2.4电能 66电率 66电势 67姆律 67无电的姆律 67有电的姆律 67全路姆律 68路工状态 68负状态 68空(路断路状态 69短状态 69尔夫律 70基霍电定(节点流律70基霍电定(回路压律KVL) 71路流法 71加理 73维定理 75单元四弦流路 80弦的本素 80周与率 804.1.2相位 814.1.3交电大小 82弦的示法 83用转量示弦量 84用量示弦量 84阻电和感件的流路 85纯阻路 85纯感路 88纯容路 92ＲＬＣ串交电路 96电与压关系 96功关系 99联振 102谐现象 102串谐的件 102谐电的点 103谐电的率 104思与习 104单元五导、极三极管 106导概述 106本半体 106杂半体 1075.2PＮ结 109PN结形成 109PN结单导性 110导二管 1115.3.1概述 111二管伏特二极的安性 112二管主参数 114极的用 1165.4压管 118稳二管工原理 118主参数 119体极管 120晶三管基结构分类 120电放作用 121电分关系 122特曲线 123主参数 124极基放电路 127放的念 127基电放电的组成 127各件作用 128大路分方法 130静分析(态点的解) 130放电的能标 132动分析 135放电静工点的定 139体放电的种接法 145基共放电路 145共放电的析与算 148基放电三接法比较 149级大路 150级耦方式 151多放电的本分析 152放电中反馈 154馈基概念 154反的种分析 157反对大工作能影响 161率大路求 164大路分类 165电乙互挽功放器 166电甲类推挽率大器 168电互推率放器 170成率大器 171效管 172效管大路 182单元六成算大器 188集运电的成 1886.1.1输级 1886.1.2中放级 1896.1.3输级 189差放电路 190直耦的题 190基差放电路 191双输双输差分大路析 192双输单输电路 195单输双输电路 197单输单输电路 197四输输方的比较 198成算大的压传特和要数 198集运概述 198集运的要数 201集运的输性 202理运放器 203算大的性用 204比运电路 204加运电路 207积运电和分运电路 208PI调器 211交电表路 212电源电源 212有低滤器 214成放非性用 216电比器其输特性 217单比器 218滞比器 221算大的用使用意题 224选元集运放大器 224使时注问题 225弦振电路 226正波荡条件 226正波荡路组成 227RC荡路 228LC荡路 231石晶振电路 2366.7.6填题 2396.7.7选题 2406.7.8判题 2436.7.9计分题 243单元七流压源 246相流路 247半整电路 247桥整电路 249波路 252电滤电路 252其滤电路 254压路 256稳管压路 256串型压源 258成压源 261固三稳器 261可三稳器 265开型压源 2667.2.4填题 2707.2.5选题 2717.2.6计分题 273单元八字路础 274字路述 274电电所理信号 274数电的点 275数电的类 276脉信波与数 277实生中数据 277制数转换 280本辑逻门路 283单元九本电及逻辑路 294辑数律逻化简 303合辑路 3099.2.1组逻电的析与计 3109.2.2编器 313数比器 319数选器 3229.3324实一三表电路验 325实二译器验 327实三数选器 329实四：101序检测路验 330单元十发和序电路 333RS发器 333主型JK触器 339维阻塞D发器 345时逻电的析 34810.6寄器 36210.6.1空题 36710.6.2择题 36810.6.3答题 36810.6.4计题 369单元一电气安全技术基础学习目标【知识目标】（1）掌握电气安全操作的相关知识（2）掌握电器有效接地的方法【技能目标】（1）掌握安全技术基本操作技能（2）掌握触电时的急救方法

接地护画 接地护画触电及急救的方法电的危害有两个方面:①对电气设备自身的危害，如短路、过电压、绝缘老触电就是指人体因触及带电物体而承受过高的电压，遭受伤害或致命的现象。电流对人体的危害１.电流对人体伤害的种类人体触电的种类主要有电击和电伤两种。电击，是指人体触电后，体表没有损伤痕迹，但是人体内部器官损坏，造成除此之外还有强大电弧伤害眼睛或皮肤、高频电磁场造成高频生理伤害等，后者表现症状有头晕、乏力或记忆功能衰减等。２.影响触电危害程度的因素750ｍs)，或者触电正好开始于搏动周期的易损伤期时，危险最大；(３)电流通过人体脑部和心脏时最为危险；(４)频率为40－60Ｈz:1ｍＡ50ｍＡ以上，就会引起触电者心室颤动造成生命危险；100ｍＡ以上的电流，足以致人于死地。人体电阻及安全电压1000~2000800伤害的电压值，称为安全电压。世界各国对于安全电压的规定不尽相同。有50V，40Ｖ，36Ｖ，25Ｖ，24Ｖ等，其中50Ｖ，25Ｖ居多。国际电工委员会(1EC)以下电压可不考虑防护电击的安全措施。我国规定12Ｖ，24Ｖ，36Ｖ三个电压等级为安全电压级别，不同场所选用安全电压等级不同。触电方式常见的触电方式主要有单相触电、两相触电和跨步电压触电等。(１)单相触电200~300ｍＡ，显然这是很危险的电流值。图1-1单相触电(ａ)中性点直接接地；(ｂ)中性点不直接接地(２)两相触电两相触电是指人体两处同时触及同一电源的两相带电体，以及在高压系统1.73图1-2两相触电图１－３跨步电压和接触电压(４)接触电压触电运行中的电气设备由于绝缘损坏或其他原因造成接地短为这时加在人体两点的电位差即接触电压，如图１－３所示。(５)感应电压触电当人触及带有感应电压的设备和线路时所造成的触电事故称为感应电压触电。(６)剩余电荷触电触电急救10％，仅次于交通事故。另外，触电事故具有90％10％的生机；如１.使触电者尽快脱离电源触电急救的第一步是使触电者迅速脱离电源，因为电流对人体的作用时间越长，对生命的威胁就越大。拉:格就近拉开电源开关、拔出插头或熔断器。挑:如果导线搭落在触电者身上或压在身下，这时可用干燥的木棒、竹竿等挑开导线。或用干燥的绝缘绳套拉导线或触电者，使触电脱离电源。拽:救护人员可载上手套或在手上包缠干燥的衣服等绝缘物品拖拽触电者，垫:如果触电者由于痉挛，手指紧握导线，或导线经在身上，可先用干燥的木板塞进触电者身下，使其与大地绝缘，然后再采取其它的办法把电源切断。(２)脱离高压电源的方法③往架空线路抛挂裸金属软导线，人为造成线路，迫使继电保护装置动作，从而使电源开关跳闸。抛挂前，将短路线的一端先固定在铁塔或接地引下线上，２.现场救治(１)口对口人工呼吸法(２)胸外挤压法救护者双手相叠，掌根放在心窝稍高一点的地方(即置于触电者胸骨下１/3~4ｃｍ601007~101.2接地与接零保护接地4Ω个电流可能达到危险程度，这就必须采取安全措施。图１－４不采取保护接地采用保护接地之后，当发生人身触电时，由于保护接地电阻的并联，如图１－５所示。图１－５采取保护接地保护接零图１－６三相四线制保护接地的缺陷保护接零又叫保护接中线，在三相四线制系统中，电源中线是接地的，将电气设备的金属外壳或构架用导线与电源零线(即中线)直接连接，就叫保护接零，如图１－７所示。图１－７保护接零1000Ｖ以下中性点接地的配电系统中。如果对于接地与接零应当注意以下几点:(１)对于中性点接地的三相四线制配电系统，不能采用保护接地。(２)中性点不接地系统中，不容许采用保护接零。(３)同一配电系统中，不允许一部分设备保护接地。牢固，阻抗不宜过大。重复接地1点超过50米的配电线路，接入用户处的零线仍应重复接地，重复接地电阻应不大于10欧。在TN-S(三相五线制)系统中，零线是不允许重复接地的。三相五线的各线3PE工作接地TN－CTN－C－S图１－８工作接地10ｋＶ的高压窜入低压时，5800Ｖ左右。0.4ｋV50Ｖ，250Ｖ。安全用电的注意事项(４)不得把36Ｖ以上的照明灯，作为安全灯来使用。(５)当有数人进行电气作业时，应于接通电源前告知其余人员。(６)用手电钻等电气设备，其金属外壳须有专用接零导线。思考与练习１.人体触电的危险性与哪些因素有关?２.人体触电的方式和种类分别有哪些?３.单相触电与两相触电哪个更危险?为什么?４.安全电压一般规定为多少?为什么要这样规定?５.为了安全，照明灯的开关应接在火线上还是接在零线上?为什么?６.保护接地和保护接零分别适用于什么类型的供电系统?８.安全用电的注意事项有哪些?单元2常用电工工具学习目标【知识目标】（1）掌握万用表的工作原理（2）掌握电工工具的选用原则【技能目标】（1）能够熟练使用万用表进行电压与电流测试（2）能够熟练操作电工工具2.1常用电工工具及其使用

万用表的使用常用电工工具基本分为三类:１.通用电工工具:指电工随时都可以使用的常备工具。主要有测电笔、螺丝刀、钢丝钳、活络扳手、电工刀、剥线钳等。２.线路装修工具:指电力内外线装修必备的工具。它包括用于打孔、紧线、螺丝刀图２－１螺丝刀螺丝刀使用方法如图２－２所示，应尽量选用与螺丝钉相符合的螺丝刀刀图２－２螺丝刀的使用(ａ)大螺丝钉螺丝刀的用法；(ｂ)小螺丝钉螺丝刀的用法钳子类工具剥线钳用来剥削截面积６ｍｍ２以下塑料或橡胶绝缘导线的绝缘层，由钳口和手柄两部分组成。图２－３钢丝钳、尖嘴钳和剥线钳１.使用钢丝钳的注意事项:电作业时的人身安全。切两根相线，以免发生短路事故。２.使用尖嘴钳的注意事项:３.使用剥线钳的注意事项:(１)根据需要选择好要剥线导线的长度。(２)要根据导线直径，选用合适的剥线钳槽口或刀片的孔径。(３)将准备好的导线置于已选择的剥线钳的槽口中间。(４)握住剥线钳的手柄，缓缓用力使导线的外部绝缘层慢慢剥落。电工刀图２－４电工刀验电器图２－５电工刀(ａ)旋具式低压验电器验电器是用来检验对地电压图２－６验电器的使用方法60Ｖ时，电笔中的氖管就会发光。低压验60~500Ｖ。注意事项:另外，目前在市场上出现了新型的验电器，有发光式、感应式和数字式等，使检验物体是否带电更直观、更方便、更准确。注意，高压验电器不能检测直流电压。电钻冲击钻是一种旋转带冲击的电钻，一般为可调式如图２－７所示。在钻较坚硬的工件或墙体时，不能加压过大，否则将使钻头退火图２-７冲击钻或电钻过载而损坏。常用冲击钻可钻６~16ｍｍ圆孔。作普通钻时，用麻花８ｍｍ10ｍｍ12ｍｍ和16ｍｍ等多种。2.2电工仪表的基本知识常用电工仪表的分类１.按测量对象不同:电流表、电压表、功率表、电度表、电阻表。２.按仪表的工作原理:磁电式、电磁式、电动式、感应式。磁电式—Ｃ、整流式—Ｌ、热偶式—Ｅ、电磁式—Ｔ、电动式、铁磁电动式—Ｄ、感应式—Ｇ、静电式—Ｑ３.按测量电流种类:交流表、直流表、交直流两用表。４.按使用性质和装置方法:固定式、携带式。５.按误差等级:０.１级、０.２级、０.５级、１.０级和１.５级。电工仪表常用面板符号2.3.3电工仪表的误差、精确度与灵敏度(一)误差类型误差:在测量过程中，由于仪表本身的机构、电路参数或受外界因素影响而发生变化，导致仪表指示值与实际值之间产生的差值。１.绝对误差Δ仪表指示值与实际值之间的差值Δ＝Ａｘ－Ａ绝对误差Δ与实际值比值的百分数γ＝Δ/Ａ×１００％在实际情况下用Ａｘ代替Ａ，称为标称或名义相对误差γ＝Δ/Ａｘ×１００％０１５表２－１常用电工仪表面板上的符号及含义符号含义符号含义电流表毫安表电压表毫伏表交流电直流电交直流电三相交流电磁电式仪表磁电式比率表电磁式仪表电磁式比率表仪表垂直放置３.引用误差γ０绝对误差与量程之比电度表电阻表兆欧表仪表倾斜６０°放置正端钮负端钮公共端钮(多量程仪表或复用表用)仪表水平放置接地端钮与外壳相连的端钮以标度尺量程百分数表示的精确度等级，如１.５级以标度尺长度百分数表示的精确度等级，如１.５级以指示值的百分数表示的精确度等级，如１.５级。(二)减小或消除误差的方法γ０＝ΔＡＭ×１００％１.２.偶然误差增加测量次数，通过重复测量最后求出其平均值作为测量结果。３.疏失误差提高操作者的素质、工作责任心并树立科学求实的工作作风。(三)仪表的精确度和灵敏度１.精确度精确度是指仪表在正常工作条件下的最大误差占仪表盘上满刻度精确度等级误差等级上表中数字越小者精确度越高，即基本误差越小，但价格也越高。０.１级到０.５级的仪表准确度较高，通常用于实验室作校验仪表；１.５级以上的仪表精确度较低，常用于工程上的检测和计量。ΔβΔＡΔβ:指针偏转角度变化量。ΔＡ:为被测量的变化量。灵敏度越高，测量精确度越高，误差越小，仪表质量越好。电工仪表的型号对于安装式电工仪表，其型号由五部分组成。形状第一位代号(数字):仪表面板形状的最大尺寸。形状第二位代号(数字):仪表外壳尺寸。系列代号(字母):仪表工作原理方式，Ｃ.磁电式，Ｔ.电磁式。设计序号(数字):１、２。用途符号(字母):Ｖ.测电压，Ａ.测电流。便携式仪表不用形状代号。电工仪表测量方法测量:将未知的被测量与已知的标准量进行直接或间接的比较，从中确定出被测量大小的过程。１. 直接测量法利用仪表直接获取测量结果的方法，速度快但精度低。２.间接测量法电工仪表使用注意事项１.先仔细阅读说明书，并严格按说明书要求存放和使用。２.长期使用或长期存放的仪表，应定期检验和校正。３.轻拿轻放，不得随意调试和拆装，以免影响灵敏度与准确性。４.在测量进行中不得更换挡位或切换开关。５.严格分清仪表测量功能和量程，不能用错，更不能接错测量线路。2.3万用表测交流电流、电容量、电感量及半导体的一些参数(如β)等。指针式万用表的结构和工作原理１.认识ＭＦ４７型万用表(１)ＭＦ４７型万用表的实物图ＭＦ４７型万用表的实物图如图２－８所示。图２－８ＭＦ４７型万用表的实物图(续)(２)ＭＦ４７型万用表面板主要部件说明图２－８中主要部件的名称和功能详见表２－２。表２－２ＭＦ４７型万用表面板上主要部件的名称和功能２.指针式万用表的基本工作原理万用表的基本工作原理是利用一只灵敏的磁电式直流电流表(微安表)做表2-3。表２－３指针式万用表的原理３.ＭＦ４７型指针式万用表的使用方法图２－９指针式万用表测电阻阻值的方法(２) 指针式万用表测交流电压使用指针式万用表测量交流电压的方法，如图２-10图２－１０指针式万用表测交流电压的方法图２－１１指针式万用表选择开关打到直流电压挡②选量程:方法与测交流电压一样，即量程要比待测电压大，但也不要大得太多。③测量:红表笔接电源的正极或高电位，黑表笔接电源的负极或低电位。如果接反０２２了，指针会向左偏，有可能损坏仪表。④读数:方法与测交流电压一样。即所选的量程是多少伏，则满刻度就是多少伏。再根据指针所指的刻线读出示数。(４)指针式万用表测量直流电流指针式万用表测直流电流的操作方法:①万用表选择开关打到直流电流挡，即图２－１１中的“ＤＣｍＡ”范围的各量程(有０.０５~５００ｍＡ共５个量５００ｍＡ档位。ｍＡ，则满刻度就是多少ｍＡ，再根据指针所指的刻线读出示数。数字式万用表的认识和使用１.认识数字万用表现以普通的ＤT9205型数字万用表为例进行介绍(如图２-12所示)。图２－１２数字式万用表实物图及面板关键部件２.数字式万用表的使用方法(１)数字万用表测电阻测电阻的方法与指针式万用表基本相同，不同之处有:某电阻的检测过程如图２-13所示。图２－１３数字式万用表测电阻(２)数字万用测交流电压选择开关打到交流电压“Ｖ~”挡，如图２－１４所示。测量方法与指针式万用表相同，如果量程选“200ｍ”，则读出的数据单位为ｍＶ(毫伏)，若选“２~750”之间的量程，则读出的数据单位为Ｖ(伏)。图２－１４数字式万用表测交流电压时供选的量程(３)数字万用表测直流电压以检测某９Ｖ电池的电压是否正常为例进行介绍，如图２-15所示。图２－１５数字式万用表测直流电压(４)数字万用表测直流电流与指针万用表不同之处如下:①测量时可不分极性，如果示数前有个负号，说明红表笔接的是低电位。②如果被测电流小于２００ｍＡ，可选“２００ｍ、２０ｍ或２ｍ”量程，红表笔应插入“ｍＡ”孔，如图２-１６(ａ)所示。③如果待测电压大于2-16（a）同样需注意:读出的数值的单位与量程的单位相同。(５)数字万用表测交流电流用数字式万用表测量交流电流的方法和测直流电流的方法基本相同。图２－１６数字式万用表测直流电流(ａ)测ｍＡ级直流电流的方法；(ｂ)测２０Ａ以下直流电流的方法(６)数字万用表二极管挡的使用方法－１７所示。图２－１７数字式万用表二极管挡的使用方法(７)数字万用表测电容器的容量数字式万用表的电容挡有２００μＦ２μＦ２００ｎＦ２０ｎＦ３３μＦ－１８所示。图２－１８数字式万用表测电容器的容量图２－１９ＵＴ５８Ａ数字式万用表的表笔插孔插孔的用法:(１)测交/直流电压、电阻、二极管时，红表笔插入“”插孔，黑表笔插入“”插孔。(２)测直流电流时，红表笔插入“”，黑表笔插入“”插孔。(３)测小于２０Ａ的交、直流电流时，红表笔插入“”，黑表笔插入“”。(４)测电容时，将黑表笔插入“”，红表笔插入“”。选择电容挡的量程后可用表笔接触电容器的两端(注意，若测电解电容器，红表笔应接电容器的正极，以免误差大)，读出电容值。也可以在这两个孔插入配套插座后，再将电容器两脚插入插座的孔内，再读数，如图２－２０所示。图２－２０数字式万用表测电容器的电容2.4钳形电流表认识常见钳形表１.钳形表的工作原理钳形电流表是在万用表的基础上，添加电流传感器后互感式钳形电流表是利用电磁感应原理来测量电流的，如图２－２１所示。电流互感器的铁心呈钳口形，当紧握钳形电流表的把手时，其铁心张开，将图２－２１互感式钳形表的工作原理图２.钳形表的分类和特点根据原理、用途、外形特点等钳形表有多种不同类型，钳形表的分类及特点见表２－４。表２－４钳形表的分类及特点３.常用钳形表结构、面板及说明(１)ＭＧ２８Ａ型指针式钳形表结构及面板ＭＧ２８Ａ型指针式钳形表的２-22029图２－２２ＭＧ２８Ａ型指针式钳形表面板结构表２－５ＭＧ２８Ａ型指针式钳形表面板功能说明(２)ＤＭ６２６６型数字钳形表结构及面板图２－２３ＤＭ６２６６型数字钳形表面板结构表２－６ＤＭ６２６６型数字钳形表面板功能说明ＤＭ６２６６型数字钳形表使用方法０３１１.交流电流测量①将挡位开关旋至“ＡＣ１０００Ａ”挡，如图２－２４(ａ)所示。图２－２４交流电流测量(ａ)测量交流电流挡位选择；(ｂ)测量交流电流导线夹持方式②保持开关(ＨＯＬＤ)处于松开状态。③按下钳口开关，钳住被测电流的一根导线，如图２－２４(ｂ)所示。(钳图２－２５交流电流测量导线错误夹持④读取数值，如果读数小于２００Ａ，挡位开关旋至“ＡＣ２００Ａ”挡，以提高准确度。如果因环境条件限制，如在暗处无法直接读数，按下保持开关，拿到亮处读取，如图２－２６所示。图２－２６读数保持功能运用２.交、直流电压测量(ａ)所示；测量交流电压时，挡位开关旋至“ＡＣ７５０Ｖ”挡，如图２－２７(ｂ)所示。图２－２７交、直流电压测量挡位位置(ａ)直流电压测量挡位位置；(ｂ)交流电压测量挡位位置(２)保持开关处于松开状态。(３)红表笔接“Ｖ/.”端，黑表笔接“ＣＯＭ”端。(４)红、黑表笔并联到被测电路，如图２－２８所示。图２－２８红、黑表笔并联到被测电路指针式钳形表的使用方法下面以指针式钳形表为例进行介绍，如图２－２９所示。闭合后无明显的缝隙。测量，逐步变换。(３)改变量程时应将钳形电流表的钳口断开。(４)为减小误差，测量时被测导线应尽量位于钳口的中央，并垂直于钳口。图２－２９指针式钳形表测电流2.5兆欧表认识常用兆欧表１.兆欧表的分类和特点常见兆欧表的分类和特点详见表２－７。表２－７常见兆欧表的分类和特点２.兆欧表的工作原理和面板介绍(１)手摇式兆欧表的工作原理手摇式兆欧表的工作原理图如图２－３０所示，其工作原理如下:图２－３０手摇式兆欧表的工作原理图通过线圈１的电流Ｉｌ与气隙磁场相互作用产生转动力矩Ｍ１；通过线圈２的电流Ｉ２也与气隙磁场相互作用产生反作用力矩Ｍ２，Ｍ１与Ｍ２方向相反。在测量ＲｘＲｘ①当Ｒｘ→０②当Ｒｘ→∞时，Ｉ１→０，指针在反作用力矩的作用下偏转到最小位置，即“∞”位置，所以兆欧表可以测量０~∞之间的电阻。(２)手摇式兆欧表的面板认识图２－３１手摇式兆欧表的面板(３)电子式兆欧表的工作原理电子式兆欧表一般由直流电压变换器将电池电压转换为直流高压作为测试电压(也有的电子式兆欧表还可以将２２０Ｖ的交流市电转换为直流电压给表内电池充电)，该测试电压施加于被测物体上，产生图２－３２电子式兆欧表原理框图(３) 电子式兆欧表的面板认识电子式兆欧表的面板也有和手摇式兆欧表－３３所示。图２－３３电子式兆欧表的面板常用兆欧表的使用方法１.手摇式兆欧表的使用方法(１)将兆欧表进行开路试验具体操作是:①将两连接线开路，摇动手柄指针应指在无穷大处，再把两连接线短接一下，指针应０３７指在零处。②在兆欧表未接通被测电阻之前，摇动手柄使发电机达到１２０ｒ/ｍｉｎ图２－３４兆欧表的开路试验(２)将兆欧表进行短路试验具体操作方法是:将端子Ｌ和Ｅ短接，缓慢摇动图２－３５兆欧表的短路试验(３)将兆欧表与被测设备进行连接具体操作是:①兆欧表与被测设备之间应③如测量电缆的绝缘电阻，为消除因表面漏电产生的误差，“Ｌ”接线芯，“Ｅ”接外０３８壳，“Ｇ”接线芯与外壳之间的绝缘层。(４)测量具体操作是:①被测设备必须与其他电源断开，测量完毕一定要将被测设备充分放电(需２~３分钟)，以保护设备及人身安全。③一手稳住摇表，另一手摇动手柄，应由慢渐快，均匀加速到１２０ｒ/ｍ图２－３６测量绝缘电阻时均匀加速到１２０ｒ/ｍｉｎ图２－３７手摇式兆欧表的读数(６)测量完毕后，给兆欧表放电测量完毕后，需将Ｌ、Ｅ两表笔对接，如图２－３８所示，给兆欧表放电，以免发生触电事故。图２－３８给兆欧表放电２.掌握电子式兆欧表的应用某电子式兆欧表的面板如图２－３９所示，其使用方法如下。图２－３９某电子式兆欧表的面板(１)调零:将功能选择开关设置为“ＯＦＦ”，用螺丝刀调整前面板中央的调零旋钮，使指针位于“∞”刻度。注意:测试时，请勿长按或锁定测试开关。若电池充足，则会造成电能消耗(比测量绝缘电阻产生的电流大)。(３)绝缘电阻测量:将功能选择开关设置为“ＯＦＦ”位置，并将被测回路(电气设备的外壳)接地。将测试线连接仪器的接地端(Ｅ)和被测回路的接地端。将ＥＤ点亮，请读取内圈(低量程)刻度值。测试结束后，解除“ＰＲＥＳＳＴＯＴ注意:按下“ＰＲＥＳＳＴＯＴＥＳＴ”键时，请务必小心，仪器测试棒与接地端存在高压。兆欧表的典型应用１.测电动机绕组的绝缘性能(１)测绕组与机壳(地)之间的绝缘性能。图２－４０用兆欧表测量电动机绕组与机壳之间的绝缘性能(２)测任意两相绕组之间的绝缘性能。连接，就可以进行测量和读数了，如图２－４１所示。图２－４１用兆欧表测量电动机任意两相绕组之间的绝缘性能图２－４２用兆欧表测量电缆的绝缘电阻2.6技能实训训练内容１.用万用表测量交流电压、直流电压、直流电流、电阻。２.用兆欧表测量三相异步电动机相对相及相对地(外壳)的绝缘电阻。３.用钳形电流表测量三相异步电动机空载运行时的电流。器材准备１.指针式万用表、兆欧表、钳形电流表各１只２.多绕组单相变压器(原边电压２２０Ｖ，副边电压３６Ｖ、６Ｖ)１只３.晶体管稳压电源、小型三相异步电动机各１台４.各类电阻:１Ｗ１０Ω、２２０Ω、１ＫΩ、1２ＫΩ、１５０ＫΩ电阻各１只５.连接导线若干６.电工常用工具。训练要求１.把单相变压器接入２２０Ｖ交流电源后用万用表交流电压档分别测量原、副边电压。测量结果填入表２－８。用万用表直流电压档测量，测量结果填入表２－８。３.把电阻１０Ω、２２０Ω、１ＫΩ、１２ＫΩ、１５０ＫΩ分别接于晶体管稳压电源输出直流３Ｖ电压上，用万用表直流电流档测量通过各电阻的电流，测量结果填入表２－８。４.用万用表电阻档测量电阻，测量结果填入表２－８。５.把三相异步电动机接线盒打开，拆除各相绕组连接片，用兆欧表分别测６.在教师指导下，连接该三相异步电动机绕组(Ｙ或△联接)，接通三相电源，用钳形电流表测量各线电流，测量结果填入表２－９。７.注意点(２)由于兆欧表测量时输出为高压，测量绝缘电阻时要注意安全。表２－８万用表的使用练习表２－９兆欧表、钳形电流表使用练习成绩评定评分表项目内容万用表的使用兆欧表的使用钳形电流表的使用安全文明操作工时:２ｈ配分４０３０３０评分标准拨错测量档，每项扣１０分读数错误，每次扣５分测量结果误差大，每次扣５分接线错误，每次扣１０分读数错误，每次扣５分读数误差大，每次扣５分违反操作规程，每次扣５分工作场地不整洁，扣５分思考与练习１.什么是仪表的准确度等级?是否用准确度等级小的仪表测量一定较精确?２.指针式万用表在测量前的准备工作有哪些?用它测量电阻的注意事项有哪些?３.为什么测量绝缘电阻要用兆欧表，而不能用万用表?４.用兆欧表测量绝缘电阻时，如何与被测对象连接?5.电源线钳形电流表读数多大?如钳入二根或三根电源线呢?单元三直流电路220Ｖ110Ｖ甚至更低的便携式电器设备上，多使用稳定的直流电；弱电控制系统尤其变电站的二次系统、信号回路及控制回路均采用直流电控制，学习目标【知识目标】（1）认识并掌握电路与电路模型的基本知识（2）掌握基尔霍夫定理的应用方法【技能目标】（1）能够搭建简单照明电路（2）能够正确识别常见电子元件3.1电路和电路模型

电阻的串并联电路的组成和作用图３－１电路(ａ)电路；(ｂ)电路模型电路的功能不同，其复杂程度也不同。但不论复杂程度如何，都可分为以下三个组成部分:１.电源电源提供电路所需的电能，可以将其他形式的能量转化为电能。如电池是将化学能转化成电能；发电机是将机械能转化成电能。电源端电压(外电路电压)的方向是从高电位指向低电位，即电位降的方向。电动势的方向在电源内部是从低电位(负极)指向高电位(正极)，即电位升的方向。２.负载３.中间环节中间环节是传送、分配和控制电能的部分，包括:导线、开关、熔断器、测量仪表等。电路称为交流电路；由晶体管放大元件组成将信号进行放大的电路称为放大电路。电路模型图３－１(ａ)关于电路模型的概念还有几点需要说明的是:(１)理想电路元件是具有某种确定的电磁性能的元件，是一种理想的模型，实际中并不存在，但它在电路的理论分析与研究中起着重要的作用。图３－２常见电路理想元件电压源与电流源实际电源有两种，即电压源和电流源。电压源:为电路提供一定电压的电源称为电压源。若电压源的内阻Ｒ０为零，电流源:为电路提供一定电流的电源称为电流源，用一个定值电流ＩＳ和内电R0３－３(ｂ)IS的方向在电源内部是由低电位向高电位。若电流源的内阻无限大，电源将提供一个恒定的电流，则称为理想电流源，简称恒流源。图３－３实际电源的电压源模型和电流源模型(ａ)电压源模型；(ｂ)电流源模型电路的作用１.电能的传输和转换就是人们通常所说的电力工程，包括发电、输电、配电、电力拖动、电热、电气照明，以及交直流电之间的转换等。对于这些电路，由于输送和变换能量的规模一般较大，输送距离较远，因此要求尽可能地减少损耗以提高效率。２.信息的传递和处理3.2电路的基本物理量3.2.1电流图３－４电流的参考正方向qt1S1A。常用的电流单位还有千安(ｋA)、毫安(ｍA)、微安(μA)等。它们之间的换算关系如下:１千安(ｋA)＝1000(A)＝1000(ｍA)(ｍA)＝1000微安(μＡ)大小和方向都不随时间变化的电流称为稳恒直流电流，简称直流。大小和方向都随时间变化的电流称为交流电流。交流电流的大小是随时间变化的，若在一个很短的时间Δｔ内通过导体横截面的电量q实际电路中的电流的大小可以用电流来表示。t图３－５所示为各种电流与时间关系曲线。图３－５各种电流与实践关系曲线(ａ)稳恒直流电流；(ｂ)脉动直流电流；(ｃ)交流电流【例３－１】如图３－６所示，说明电流的实际方向图３－６电流的方向解:(１)图３－６(ａ)中电流的参考方向由ａ到ｂ，I1＝2Ａ>０，为正值，说明电流的实际方向和参考方向相同，即从ａ到ｂ。(２)图３－６(ｂ)中电流的参考方向由ｃ到ｄ，I1＝-2Ａ<０，说明电流的实际方向和参考方向相反，即从ｄ到ｃ。(３)图３－６(ｃ)不能确定，因为没有给出电流的参考方向。3.2.3电压Ｗq式中:Ｗ———电场力将电荷从ａ点移动到ｂ点所做的功(Ｊ)；ｑ———从ａ点移动到ｂ点的电荷量(Ｃ)；Ｕab—为ａ、b两点间的电压。ａ点移动到ｂ049常用的电压单位还有千伏(ｋV)、毫伏(ｍＶ)、微伏(μＶ)，它们之间的换算关系如下:１千伏(ＫＶ)＝１000(Ｖ)＝1000(ｍＶ)、１毫伏(ｍＶ)＝1000微伏(μＶ)与电流一样，电压不但有大小，而且有方向。电压电位在电工技术中，通常使用电压的概念，而在较复杂的电路中和电子线路中，要一一说明电路中每两点间的电压就很繁琐，所以较多使用电位的概念，这样分析计算就较为方便。Ｖａ表示是ａ电路中各点的电位值是相对的，与参考点的选择有关，参考点的选择不同，电路中各点电位的大小也就不同，即电位的多值性。而电路中任意两点间的电压与参考点的选择无关，即电压是唯一的。图３－７电能Ｗ＝Ｕｑ(３－３)因为所以在国际单位制中，Ｗ、Ｕ、Ｉ、ｔ的单位分别是焦耳(Ｊ)、伏特(Ｖ)、安培(Ａ)、秒(ｓ)。在生产和生活实际中，电能的另一个常用单位是千瓦小时(kW.ｈ)，1kM.ｈ就是常说的１度电。１度＝1kM.ｈ＝3.6×106Ｊ电能是指一段时间内电流所做的功。电功率Ｐ＝UI(３-５)Ｐｔ的单位分别为瓦(ｓ)1s1W。电功率常用的单位还有千瓦(kW)等。1千瓦(kW)＝1000瓦特(Ｗ)电动势051电动势不仅有大小而且有方向，电动势在数值上等于电源电极两端的电位3.3欧姆定律无源电路的欧姆定律闭合回路中的一段不包含电动势，仅含有电阻的电路称为无源电路，如图３－８所示。图３－８无源电路有源电路的欧姆定律含有电源的电路称为有源电路，如图３－９所示。由图３-９可得Ｕ＝Ｅ＋IR 图３－９源路 图３－１０电路全电路欧姆定律含有电源和负载的闭合电路称为全电路。如图３－10所示，有ER＋R0式中，R0为电源内阻。3.4电路的工作状态负载状态如图３－11所示，开关Ｓ闭合，电源与负载接通成闭合回路时的工作状态称为负载状态。此时，电路中的电流称为负载电流。当电源电动势Ｅ和内阻R0图３－１１负载状态负载状态的电路特征是电气设备在额定值下的工作状态称为额定工作状态，也称满载状态。65℃；电缆的最高容许温度为６０~80℃INUNPN空载(开路、断路)状态如图３－11UOC空载状态电路的特征是:短路状态

Ｉ＝0Uoc＝Ｅ图３－11R0，R0ER0110.2Ω，负5.8Ω，求负载电流和短路电流。解:根据全电路欧姆定律，有3.5基尔霍夫定律ｂ、e支路:电路中的每个分支即为一条支路，每条支路流过一个电流，如图３－12中的bafe、be、bcde三条支路。abefabcdebabcdefa。abefa、bcdeb。图３－１２复杂电路基尔霍夫电流定律(表述(一):在任一瞬间，流入一个节点的电流之和等于流出该节点的电流之(３－11)３－12中的节点ｂ:I1＋I2＝I3对于图３－11中的节点Ｅ:I3＝I1＋I2表述(二):对中的节点Ｅ:I3-I1-I2＝０基尔霍夫电流定律的实质是反映了电流的连续性。电流不可能在电路中的任一点有积累或减【例３－５】如图３－１３所示为电路中的部分电路，若其中Ｉ１＝１Ａ，Ｉ２＝２Ａ，Ｉ３＝５Ａ，求Ｉ4＝?图３－１３解:将途中的闭合面Δａｂｃ视为一个广义节点，根据基尔霍夫电流定律有Ｉ１－Ｉ２－Ｉ３－Ｉ４＝０Ｉ１－Ｉ２－Ｉ５－Ｉ４＝０Ｉ４＝－６(Ａ)基尔霍夫电压定律(KVL)基尔霍夫电压定律说明了电路中各部分电压的关系。表述(一):任一回路中，环行回路一周，所有电压的代数和等于零。(３－１４)仍以顺时针方向为环绕正方向，则对于图３－１２中的回路abefa:Ｉ１Ｒ１＋Ｉ３Ｒ３＝Ｅ１回路bcdeb:－Ｉ２Ｒ２－Ｉ３Ｒ３＝－Ｅ２回路abcdefa:Ｉ１Ｒ１－Ｉ２Ｒ２＝Ｅ１－Ｅ２支路电流法【例３－６】在图３－１２所示的电路中，已知Ｒ１＝20Ω，Ｒ２＝５Ω，Ｒ３＝６Ω，Ｅ１＝140Ｖ，Ｅ２＝90Ｖ。求各支路电流。ｂ得出Ｉ１＋Ｉ２－Ｉ３＝０根据ＫＶＬ可列出两个回路的电压方程，由回路abefa得出由回路bcdeb得出－Ｉ２Ｒ２－Ｉ３Ｒ３＝－Ｅ２，90＝５Ｉ２＋6I３(１)指定各支路电流为独立变量，在电路图中标定它们的参考正方向；(２)根据ＫＣＬ列出节点电流方程。若节点数为Ｎ个，则可列出(Ｎ－１)个独立方程(第Ｎ个节点电流方程可由已列出的方程推导出来，不具有独立性)；若电路中有Ｎ个节点，ｂ条支路，则可以列出的独立方程的数为[ｂ－(Ｎ－１)]个；(４)解方程组，求出未知的各支路电流；(５)选定一条新的回路，列方程，将算出的结果代入验算。图３－１４例题３－７图解:首先标出各支路电流的参考正方向，如图３－１４所示。列节点电流方程:根据基尔霍夫电流定律，对点ａ:Ｉ－Ｉ１－Ｉ３＝０对点ｂ:Ｉ１－Ｉ２－Ｉｇ＝０对点ｃ:Ｉ２＋Ｉ４－Ｉ＝０列回路电压方程:根据基尔霍夫电压定律，规定顺时针方向为绕行正方向，对回路abda:Ｉ１Ｒ１＋ＩｇＲｇ－Ｉ３Ｒ３＝０对回路ｂｃｄｂ:Ｉ２Ｒ２－Ｉ４Ｒ４－ＩｇＲｇ＝０对回路ａｄｃａ:Ｉ４Ｒ４＋Ｉ３Ｒ３＝Ｅ以上六个方程组成方程组，将已知条件代入即可求出电流Ｉｇ。叠加定理叠加定理的内容是:在线性电路中若存在多个电源共同作用时，电路中任一【例３－８】电路如图３－１５所示，已知ＵＳ１＝１２Ｖ，ＵＳ２＝６Ｖ，Ｒ１＝２Ω，Ｒ２＝１Ω，Ｒ３＝２Ω，用叠加定理求支路电流Ｉ１。图３－１５解:ＵＳ１单独作用时，电路图如图(ｂ)所示综上所述，应用叠加定理求电路中各支路电流的步骤如下:(１)分别作出由一个电源单独作用的分图，而其余电源只保留其内阻。(１)叠加定理只适用于多个电源线性电路的分析，不适用于非线性电路。(３)将各个电源单独作用所产生的电流或电压合成时，必须注意参考方向。当分量的参考方向和总量的参考方向一致时，该分量取正值，反之取负值。戴维南定理图３－１６二端网络符号单口松驰网络———含源单口网络中的全部独立电源置零，受控电源保留，图３－１７单口松驰网络电路符号定理内容:一含源线性单口一端网络Ｎ，如图３－１８(ａ)所示，对外电路３－１８(ｂ)所示，图３－１８戴维南定理【例３－９】如图３－１９(ａ)，已知Ｒ１＝１Ω，Ｒ２＝２Ω，Ｒ３＝３Ω，ｒｍ＝１Ω，ＵＳ１＝１Ｖ。试用戴维南定理计算电流Ｉ３。３ ３ ｍ ３解:(１)求开路电压Ｕ３ ３ ｍ ３开路电压(２)求等效电阻Ｒｅｑ，用开、短路法Ｖ将(２)代入(１)得∴短路电流(３)电路化简为由上例，对用戴维南定理解题的步骤总结如下:(１)将电路划分为待求支路和有源二端网络两部分。(４)用等效电压源代替有源二端网络，将待求支路介入，求出该支路电路。应用戴维南定理要注意的几个问题(２)应用戴维南定理时，具有耦合的支路必须包含在网络Ｎ之内。(４)计算网络Ｎ的输出电阻时，也必须画出相应的电路。(５)在画戴维南等效电路时，等效电压源的极性，应与开路电压相一致。ａｂ路会聚的点称为 ；任一闭合路径称为 。２.在图３－２０中，Ｉ１＝ Ａ、Ｉ２＝ Ａ。；三条或三条以上支图３－２０３.在图３－２１中，电流表读数为０.２Ａ，电源电动势Ｅ１＝１２Ｖ，外电路电阻Ｒ１＝Ｒ３＝１０Ω，Ｒ２＝Ｒ４＝５Ω，则Ｅ２＝Ｖ。图３－２１４. 在图３－２２中，两节点间的电压ＵＡＢ＝５Ｖ，则各支路电流Ｉ１＝ Ａ， Ｉ２＝，Ｉ３＝ Ａ，Ｉ１＋Ｉ２＋Ｉ３＝ Ａ，图３－２２，当选定的电压或电流方向与实际方向一致时，则为值，反之则为值。个方程式来联立求解，其中个为节点电流方程式，个为回路电压方程式。７.某一线性网络，其二端开路时，测得这二端的电压为１０Ｖ；这二端短Ω替代；恒流源不作用，就是该恒流源处用替代。试用支路电流法求各支路的电流。图３－２３流法求各支路的电流。图３－２４１１.图３－２５所示电路中，已知Ｅ１＝８Ｖ，Ｅ２＝６Ｖ，Ｒ１＝Ｒ２＝Ｒ３＝２Ω，用叠加定理求:①电流Ｉ３；②电压ＵＡＢ；③Ｒ３上消耗的功率。图３－２５电源反向，电压Ｕ将变为多大?解:图３－２６单元四正弦交流电路单一频率的正弦激励(或独立源)作用下的线性电路，若达到稳态以后，电路中的所有电压、电流都是同频率的正弦交流电，这样的电路称为正弦交流电路。学习目标【知识目标】（1）掌握交流电路的分析方法（2）能够掌握正弦交流信号的三要素【技能目标】（1）能够正确测量交流信号（2）能够熟练使用示波器

示波器的使用1

示波器的使用24.1正弦量的基本要素周期与频率(一)周期与频率周期和频率是描述正弦量变化快慢的物理量。(S)。ｆ位是赫兹(Hz)，更高的频率单位是千赫或兆赫。周期和频率的关系是:ｆ由式(4-1)可知，周期和频率互为倒数。50Hz，0.02S。(二)角频率2πω/秒(Rad/S)ｆ的正弦量，其角频率为ω＝2πｆ或ω＝２π/Ｔ相位图４－１所表示的两个正弦量，其对应的表示式分别为:U=𝐔𝒎sin(ωt+𝛗𝟏)I=𝐈𝒎sin(ωt+𝛗𝟐)图４－１初相不同的正弦波形。图４－１初相不同的正弦波形T=0φ=(ωt+φ1

)-(ωt+φ1

)=φ-φ1 2

(4-3)可见，两个同频率正弦量的相位之差等于它们的初相位之差。相位差与计时起点无关，且不随时间的变化而变化。两个同频率正弦量的相位差有几种情况:(以图４－１所示的两个同频率正弦量为例)(１)φ>0时,φ1

>φ，说明Ｕ比Ｉ先达到最大值，即Ｕ超前Ｉ或Ｉ滞后Ｕ。2(２)φ=0时，称为两正弦量同相位，它们同时达到最大值，在电路中的方向也总是相同的。(３)φ=π时，称为两正弦量反相。它们中的一个达到正的最大值时，另一个则达到负的最大值，在电路中的方向总是相反的。以上各种情况如图4-2所示。图４－２频率相同的正弦量的相位差(a)φ=φ𝑢-φ𝑖>0同相φ=0；(ｃ)正交φ=π/2；(ｄ)反相φ=π交流电的大小(一)瞬时值UIE(二)最大值U𝑚、I𝑚等表示。(三)有效值U、I220V380VI经推导可知，交流电量的有效值和最大值的关系为:I=I𝑚√2，U=U𝑚/√2，E=E𝑚/√2 （4-4）【例４－１】已知某正弦电流，当t=0时，其值下=5A，并已知其初相角为45°，试求其有效值为多少?解:根据题意，可写出该正弦电流的瞬时值表示式为i=I𝑚sin(ωt+45°)当ｔ＝０时故有效值为

i(0)＝I𝑚sin45°=5(A)I𝑚=7.07AI=I𝑚/√2=7.07/√2=5A4.2正弦电的表示方法用旋转矢量表示正弦量一个正弦交流电流I=I𝑚sin(ωt+φ2)，可以用一个旋转矢量来表示。正向的夹角等于该正弦量的初相角。令该矢量沿逆时针方向以角速度ω匀速旋转，任一时刻旋转矢量在纵轴上的投影，就是该时刻正弦量的瞬时值。将若干个同频率的正弦量用相应的旋转矢量画在同一个坐标系中称为矢量用相量表示正弦量复数的模；φ———复数的辐角。注意:用上式求复数的辐角时，一定要把ａ和ｂ的符号带入，以便正确判断φ所在的??复数的加减运算用代数式比较方便，而乘除运算用极坐标式最为简便，在运算中经常需要复数的各种形式之间的相互转换。复数运算规则如下:两个相量A1=a1+jb1,A2=a2+jb2则:A1+A2=(a1+a2)+j(b)1+b2)A1-A2=(a1-a2)+j(b)1-b2)12两个相量：A1=A1∠φ,A2=A2∠φ121则:A1𝐴1=A1A2∠(φ1

+φ)2A1=A1∠(φ-φ)𝐴2𝐴2 1 2【例4-2u=102sin(wt+30°)相量表示出来。解:(1)用三角函数式表示（有效值相量）U=10cos30°+j10sin30°（2）用代数式表示（3）用极坐标式表示

U=8.66+j5U=10∠30°电阻、电容和电感元件的交流电路纯电阻电路图４－３所示为纯电阻电路。图４－３纯电阻电路(ａ)瞬时参数的纯电阻电路；(ｂ)复参数的纯电阻电路１.电压与电流的关i=u/R即任一瞬间通过电阻的电流Ｉ与这一瞬间的电源电压Ｕ成正比。以电压为参考变量，令其初相位为零，则其瞬时值表示式为u=U𝑚sinwti=u/R=R=U𝑚sinwt/R=I𝑚sinwt(１)在数值上，有𝑚=U𝑚RI=U/R (4-5)即纯电阻电路中，电流、电压最大值、有效值的关系符合欧姆定律。压同相位。(３)电流电压的相量关系设U=U∠0°,I=I∠0°,则𝑈=∠=R𝐼𝐼∠°U=RI图４－４为纯电阻电路电压、电流及瞬时功率的波形图。图４－４纯电阻电路电压、电流及瞬时功率的波形２.功率关系(１)瞬时功率P=ui=𝑈𝑚sinωtI𝑚sinωt=U𝑚I𝑚sin2ωt=UI(1-cos2wt)=UI[1+sin(2wt-π/2)] (4-7)UI(２)平均功率P=UI=I2R=U2𝑅【例4-3R=10Ω解:i=u/R=220√2sin(314t-60°)/10=22√2sin(314t-60°)(A)用相量运算的方法电相量U=220∠-60°(V)电流相量I=U=22∠-60°(A)𝑅I=22√2sin(314t-60°)(A)有效功率P=UI=4840(W)纯电感电路图４－５纯电感电路(ａ)时数纯感路； (ｂ)参的电电路(一)电流与电压的关系由法拉第电磁感应定律，有e=-Ldi𝑑𝑡由于所讨论的电路没有电阻压降，故由基尔霍夫电压定律可得选定电流为参考正弦量，i=I𝑚sinwt代人式(4-9)并推导得电压的瞬时值表示式u=I𝑚uLsin(wt+90°)=U𝑚sin(wt+90°)１. 数值关系由上面的推导可得Um=I𝑚wL上式等号两边同除以２，得电压和电流有效值的关系式为U=IwLI=U𝑤𝐿可见，当电压一定时，wL愈大，电路中的电流则愈小，wL具有阻止电流通过的性质，称为感抗，用XL标示，即X𝐿=wL=2πfL若频率ｆ的单位为赫兹XLU=IX𝐿或 I=U𝑤𝐿感抗X𝐿与电阻R虽有相同的量纲，但其本质是不同的。LX𝐿IX𝐿=0频率ｆXLLLX𝐿L越大，在同样电流下建立的磁场越强，对电流变化的阻碍作用也越大。２.相位关系90°。90°90°相位差。3.相量关系若纯电感电路的参数用复数表示ꎬ则可直接用欧姆定律进行电路的分析计算。I=I∠90°,U=U∠90°U=U∠90°=U∠90°𝐼 𝐼∠° 𝐼=X𝐿∠90°=jX𝐿U=jX𝐿I (4-12)4-6、4-7图４－６纯电电路电、电流瞬时功率形图 图４－７纯电电路相图(二)功率关系１.瞬时功率电感电路中的瞬时功率:P=ui=U𝑚sin(wt+90°)I𝑚sinwt=2UIsinwtcoswt=UIsin2wt4-61/41/4，U、I，P=UI1/4，U、I为负，说明电感线圈将它从电源吸收的能量释放出来，即又还给了电源，磁场能又转换成为电能。２.平均功率纯电感电路中，没有电能的消耗，即平均功率为零。３.无功功率由瞬时功率变化的波形图可知Q=UI=I𝑚

X𝐿

=U2𝑋𝐿

（4-13）无功功率不表示电路消耗功率的能力，只表示电路与电源互换电能的能力，即表示电感建立磁场和储存磁场能的能力，应注意与消耗能量的有功功率相区别。4-4u=100sinωt50Hz50kHz解；当电源频率为50Hz时X𝐿=2πfL=2x3.14x50x10x10−3=3.14(Ω)通过线圈的电流为I=U=100

=22.5(mA)𝑋𝐿当电源频率为50kHz时

√2×3140X𝐿=2πfL=2x3.14x50x103x10x10−3=3140(Ω)通过线圈的电流为I=U=100

=22.5(mA)𝑋𝐿√2×3140可见电感线圈能有效地阻止高频电流通过。纯电容电路(一) 电流与电压的关系图４－８所示为纯电容电路。由于电压的不断变化，电容上电荷量随电压而变化，在电路中产生电流，即:

q=uCi=dq=Cdu

(4-14)𝑑𝑡 𝑑𝑡这说明，电容电流的大小不是与电压成正比，而是与电压的变化率成正比。图４－８纯电容电路(ａ)时数纯容路； (ｂ)复数纯容路选定电容两端电压为参考正弦量U=U𝑚sinwt代入式(4-14)并推导得电流的瞬时值表示式为:i=CwU𝑚sin(wt+90°)=I𝑚sin(wt+90°)１.数值关系由电流瞬时值表示式的推导可得I𝑚=wCU𝑚令则有:

X𝐶

=1𝑢𝐶电压与电流的有效值关系

U𝑚=X𝐶I𝑚U=X𝐶I上式说明纯电容电路中，电流、电压有效值、最大值的关系符合欧姆定律。X𝐶反映了电容对交流电的阻碍作用，称为容抗，单位是欧姆。fX𝐶CCX𝐶C流则越大，相对来说就意味着阻碍作用越小，即XC越小。CX𝐶ff=0X𝐶=∞，电容相当于开路，这时电容两端电压不变，极板上电荷不变，C２.相位关系90°呢?因为电流的瞬时值与电压的变化率成正比，90°的相位差。３.相量关系若纯电感电路的参数用复数表示ꎬ则可直接用欧姆定律进行电路的分析计算。以电压为参考相量，U=U∠0°则有：I=I∠90°U=U∠0°=U∠-90°=X

∠-90°=-jX𝐼𝐼∠°𝐼

𝐶 𝐶U=-jX𝐶I （4-17）式中，jXl为复容抗，放映了电容对交流电的阻碍和移相作用。图4-9、图4-10分别为纯电容电路的电压、电流变化的波形图和相量图。 图4-9纯电容路电压电流、功率变化波形图 图4-10纯电容电路量图(二)功率关系１.瞬时功率纯电容电路中的瞬时功率:P=ui=I𝑚sin（wt+90°）U𝑚sinwt=2UIsinwtcoswt=UIsin2wt4-9将电流、电压变化的一个完整周期分为四个1/4周期，在第一个和第三个1/4P=UI1/4P=UI为负，说明电容将它从电源吸收能量释放出来，即又还给了电源，电场能又转换成为电能。２.平均功率纯电容电路中，没有电能的消耗，即平均功率为零，P=0３.无功功率与纯电感电路相似，电容与电源之间进行能量交换的规模用瞬时功率的最大值表示，称为无功功率，用大写字母Ｑ表示，单位是乏(VaR)。由瞬时功率变化的波形图可知Q=UI=I2X𝐶

=U2𝑋𝐶

（4-18）无功功率不表示电路消耗功率的能力，只表示电路与电源互换电能的能力，即表示电容建立电场和储存电场能的能力，应注意与消耗能量的有功功率相区别。4-6f=50Hz，U=220VXCｆ=50kHz解:当电源频率为50Hz时，X𝐶

=12𝜋𝑓𝐶

= 12×3.14×50×10−3×20×10−6

=159(Ω)通过线圈的电流为

I=U=220=1.38(A)𝑋𝐶159Q=UI=220×1.38=304(var)当电源频率为50kHz时X𝐶

=12𝜋𝑓𝐶

= 12×3.14×10−3×20×10−6

=0.159(Ω)通过线圈的电流为

I=U=220=1380(A)𝑋𝐶0.159Q=UI=220×1380=304(kuar)计算表明，电容在低时容抗大，在高频时容抗小，与感抗的特性恰好相反。纯电阻、纯电感与纯电容电路的一些结论是分析一般交流电路的基础。4-7C=38μFU=220VꎬX𝐶、IQ𝐶解:X=1= 1

=82.7(Ω)𝐶2πfC3.14×38.5×10−6I=𝑈=220=2.66(A)𝑋𝐶82.7𝑄𝐶=UI=220×2.66=585(var)若电源频率未给出时，一般情况下用标准频率ｆ=50Hz，本题即是如此。4.4ＲＬＣ串联交流电路RLC电流与电压的关系4-11RLC4-12RLCRLC电路中便有电流Ｉ通过，此电流分别在R、L、C两端产生电压降U𝑅、U𝐿、U𝐶。图４－１１ＲＬＣ联流路图 图４－１２ＲＬＣ联流相图(一)电流、电压有效值关系串联电路，选电流i作为参考正弦量，i=I𝑚sinwt=√2Isintwt根据前边所讲的知识，电阻上的电压瞬时值为u𝑅=√2U𝑅sinwt=√2RIsinwt电感上电压瞬时值为u𝐿=√2U𝐶sin（wt-90°）=√2K𝐿Isin(wt+90°)电容上电压瞬时值为u𝐶=√2U𝐶sin(wt-90°)=√2X𝐶Isin(wt-90°)根据克希荷夫电压定律，有u=uR+uL+uC=√2RIsinwt+√2X𝐿Isin（wt+90°）+√2X𝐶Isin（wt-90°）这是求三个同频率正弦量的和，可利用相量图求解。电阻、电容、电感上的电压可组成如图4-14所示的电压三角形。图４－１３电、感电串电路压电波形 图４－１４4-12U=√𝑈2+(𝑈𝐿−𝑈𝐶)2=√(𝐼𝑅)2+(𝐿𝑋𝐿−𝐿𝑋𝐶)2𝑅或𝑅I=U𝑍RLCΩ；X=XL-XC4-14由电压三角形可得U𝑅=UcosφU𝐿-U𝐶=Usinφ(二)电流、电压的相位关系从阻抗三角形和电压三角形都可以得到ｃ串联电路电流、电压之间的相位差，即φ=arctanX𝐿−𝑋𝐶=arctanU𝐿−𝑈𝐶

(4-20)𝑅此相位差又称为阻抗角.功率因数角。RICu=√2Usin(wt+φ)

𝑈𝑅(三)电路的性质相位差(阻抗角)由R、X𝐿、X𝐶共同决定，R、X𝐿、X𝐶的值不同时，电路的性质可能不同。当电路的X𝐿>𝑋𝐶时，则φ>０，这时电流滞后电压，称为感性电路。当电路的X𝐿<X𝐶时，则φ<０，这时电压滞后电流，称为容性电路。当电路的X𝐿＝X𝐶时，则φ=０，这时电流电压同相，称为阻性电路，又称为谐振电路，这种电路在后面的内容里再讨论。(四)RLC串联电路的相量分析用相量表示电流与电压的关系,则有U=U𝑅+U𝐿+U𝐶=IR+jX𝐿I-jX𝐶I=I[R+j(X𝐿-X𝐶)]=I(R+Jx)=IZ′Z′=R+jX=Z∠φ (4-21)为复数的功率关系RLC(二)有功功率P=UIcosφ=U𝑅I (4-22)可知，电路的有功功率即为电阻消耗的电功率。式中，cosφ称为交流电路对于纯电阻电路，φ=0，cosφ=1，P=UI；对于纯电感和纯电容电路，φ=±90°，cosφ=0，P=0。(三)无功功率RLC率是电感无功功率与电容无功功率的代数和。Q=UIsinφ=(U𝐿-U𝐶)I=Q𝐿-Q𝐶 (4-23)(四)视在功率在多参数交流电路中，总电压与总电流有效值的乘积，虽然有功率的形式，但它即不是电路实际消耗的有功功率，也不是电感、电容与电路进行能量交换的无功功率，称为视在功率，用Ｓ表示，单位是伏安(VA)。S=UI√𝑃2+𝑄2 (4-24)视在功率包含有功功率和无功功率，三者之间的关系满足直角三角形关系，即为功率三角形。图4-15所示为阻抗三角形、电压三角形及功率三角形的关系。图4-15(Ｃ)为功率三角形，由于Ｐ、Ｑ、Ｓ都不是正弦量，所以也不能用RLCcosＱ=R=𝑈𝑅=P

(4-25)𝑍𝑈𝑆用三角形表示阻抗、功率、及电压的关系是较直观的，一定要牢牢记住。图４－１５阻抗、电压及功率三角形关系(ａ)阻抗三角形；(ｂ)电压三角形；(ｃ)功率三角形298mH，ｕ=220√2sin314电流ｉ；(３)各部分电压u𝑅、u𝐿、u𝐶；(４)P、Q、S。解:感抗X𝐿＝w𝐿＝314×298×10−3=93.6(Ω)容抗X=1= 1

=63.7(Ω)𝐶𝐶𝑤阻抗

314×50×10−6电流有效值

Z=√R2+(𝑋𝐿−𝑋𝐶)2=√402+(93.6−63.7)2=50(Ω)I=𝑈=220=4.4(𝐴)阻抗角

𝑍50φ=arctan𝑋𝐿−𝑋𝐶=𝑎𝑟𝑎𝑐𝑡𝑎𝑛93.7−63.7=36.8°电路性质为感性，电压初相角φ𝑅 40=０°，则电流的初相角为-36.8°。各部分电压有效值:𝑈𝑅=𝐼𝑅=4.4×40=176(𝑉)𝑈𝐿=𝐿𝑋𝐿=4.4×93.7=412.3(𝑉)𝑈𝐶=𝐼𝑋𝐶=4.4×63.7=280.3(𝑉)各部分电压瞬时值:𝑢𝑅=176√2sin(314𝑡−36.8°)(𝑉)𝑢𝐿=412.3√2sin(314𝑡+53.2°)(𝑉)𝑢𝐶=280.3√2sin（314t-126.8°（V）有功功率:

cosφ=𝑅=40=0.8𝑍 50P=UIcosφ=220×4.4×0.8=774.4（W）sinφ=𝑋𝐿−𝑋𝐶=30=0.6𝑍 50Q=UIsinφ=220×4.4×0.6=580.8（Var）S=UI=√𝑃2+𝑄2=√774.42+580.82=968(𝑉)4-9Ｒ＝５０Ω，接到２２０Ｖ，ｆ＝５０Ｈｚ的电压上，求:(１)流过线圈的电流；(２)各部分电压。解:感抗: X𝐿=𝑤𝐿=314×0.78=245(Ω)阻抗:𝐿电流有效值:𝐿

Z=√𝑅2+𝑋2=√502+2452=250(Ω)阻抗角:

𝑈I= =𝑍

=0.88(A)φ=arctan𝑋𝐿=𝑎𝑟𝑐𝑡𝑎𝑛245=78.5°𝑅 50电阻电压:电感电压:

U𝑅=𝑅𝐼=50×0.88=44(Ｖ)U𝐿=𝑋𝐿𝐼=245×0.8=215.6(Ｖ)4.5串联谐振谐振现象RLCRL、C串联谐振的条件X𝐿=X𝐶RL、C谐振频率由谐振条件X𝐿=X𝐶，得wL=1𝑤𝐶则谐振角频率谐振频率

w=10√𝐿𝐶0f= 1

(4-26)(4-27)0 2𝜋√𝐿𝐶f0LCf0L、CLC谐振电路的特点(１)由于X𝐿=X𝐶，X𝐿-X𝐶=０，Z=R，阻抗最小，在一定电压下，电路中的电流最大。过电源电压，即局部电压大于整体电压，因此串联谐振又称为电压谐振。绝缘击穿，造成设备损坏事故，因此在电力工程中应避免串联揩振的发生。Q=𝑈𝐿=𝑈𝐶=𝑋𝐿=𝑋𝐶

(4-28)𝑈 𝑈 𝑅 𝑅在无线电技术中常用串联谐振来选择信号，如收音机调台。4-16(ａ)所示的调LCLCE2、E3等，如图4-16(ｂ)所示。各种R、L、CLCCf0，若某电台的电磁波的频率与调谐电路的固有频率相等，LCf0Cf0C图４－１６收音机的谐振电路谐振电路的功率P=UI，这表示电源功率全部消耗在Q𝐿=Q𝐶思考与练习1.已知两个正弦电流i1和i2，它们的相量为I1=10∠60°A,I2=10∠−60°Ai=i1−i2=（ω=314rad/s）。2.已知复阻抗Z=(5-j5)Ω,则该元件呈 阻抗角。3.将正弦交流电压u=200sin(100t+30°)V加在电感L=50mH的线圈两端(线圈电阻忽略不计),在电压电流的参考方向为关联参考方向下流经电感的电流瞬时表达式为 。4.有一正弦交流电压,已知其周期为10−3𝑆,若该电压的有效值相量为U=(80+j60)Ｖ,则该电压的瞬时表达式为 。５.对RL串联电路作如下测量:(１)端口加90Ｖ直流电压(ω=0)时输入电3Ａf=50Hz90Ｖ1.8ＡRL６.电路如下图所示，已知U=20∠０°Ｖ，Z1=2Ω，Z2=(2+j3)Ω。求电路中电流ｉ和各个阻抗元件上的电压U1、U2，并作相量图。７.下图所示电路中，已知U=100Ｖ，R=30Ω，X𝐿=80Ω，X𝐶=40Ω。cosφ。RLCR=WΩ，L=40mH，C=40μF，则该电路的谐振频率为多少?若电阻两端的电压U𝑅=2Ｖ，则谐振时电容两端的电压ＵＣ为多大?C=50μFL=40mHω=1000rad/s，电压有效U=100Ｖ的正弦交流电路中。试求(１)流经电容的电流有效值及流经电感的电流有效值。(２)若将电容和电感串联起来仍接到这个交流电路中，求此时的电流有效值。单元五半导体、二极管和三极管学习目标【知识目标】（1）掌握PN节的工作原理与工作特性（2）掌握二极管、三极管的典型应用电路【技能目标】（1）能够正确判断二极管、三极管的管脚极性（2）能够正确搭建共射极基本放大电路5.1半导体概述

认识电子元件

放大电路中元件的作用导体:外层电子受原子核的束缚力很小，有大量的电子能够挣脱原子核的束缚力而成为自由电子形成载流子如绝缘体:外层电子受原子核的束缚力很大，不易挣脱，因此形成自由电子的机会很少，导电能力很差。如 半导体:外层电子所受束缚力适中，决定了它的导电能力介于导体与绝缘体之间。如Si、GE、硒、砷化镓、氧化物、硫化物等。本证半导体(Si)和锗5-144图5-1四价元素的简化原子结构模型5-24足8个价电子以形成稳定结构，缺少一个电子的键称为不稳定结构。载流子:物质内部运载电荷的粒子，物质的导电能力取决于载流子的数量和运动速度。本征半导体在热力学温度零度以及无光照或无电磁场等外界影响时，价电子摆脱不了共价键的束缚，不能成为自由电子，也就没有载流子，它相当于绝缘体。在室温(一般指25℃)条件下，少数能量较大的价电子能够挣脱共价键的束缚而成为自由电子，同时在原来共价键处留下一个空位，这个空位叫作:空穴，图5-2四价元素的共价键结构示意图价电子受到激发产生电子-空穴对，自由电子在运动中又会遇到空穴，并与空穴结合而成对消失，这一过程称为“复合”。电子-空穴对的产生与复合同时10℃，12℃，载流子浓度增加一倍。温度是影响半导体性能的一个重要因素。杂质半导体体中掺入微量的杂质元素可以提高载流子浓度。掺杂后的半导体称为杂质半导P(一)Ｎ型半导体在本征半导体中掺入5价元素磷(或砷、锑)时，磷原子会在晶格中的某些位5-354个电子与相邻原子组成共价键后，还多余一个价电子。室温下，多余的价电子成为自由电子。5图5-3Ｎ型半导体(二)P型半导体在本征半导体中掺入3价元素硼(或铝、镓等)，硼原子会在晶格中的某些位5-4同样，加上本征激发产生的电子-空穴对，空穴是多数载流子，电子是少数载流子。这种以空穴为多数栽流子的杂质半导体称为P型半导体。图5-4P型半导体5.2PＮ结PPNPN结是大多数半导体器件的基本结构，如半导体二极管、三极管、晶闸管PNPNPNPNPP(PPPP5-5(a）所示。由于多数载流子的扩散运动，PPPN5-5(b）所示。PPNPNEPNE内削弱。当扩散和漂移运动平衡时，PN结不再变化，处于相对稳定状态。图5-5PＮ结的形成PN当PN结外加不同极性的电压时，PN结出现不同的导电状态。(1)PNPPN结正向连接(PN结正向偏置)，如图5-6(a）所示。这时外电源产生的外电场EPNEEE多数载流子的扩散增强，形成一个较大的扩散电流(正向电流)，电流方向由PPN图5-6PＮ结的单向导电性(a）加正向电压；(b）加反向电压(2)PN结反向偏置时外加电源的正极接Ｎ区、负极接P区的连接方式称为PN结反向连接(PN5-6(b）EPNEEE，PNPPNPN结处于反向截止(不导通)状态。由于形成反向电流的少数载流子是热激发产生的，所以当温度变化时，PN结的反向电流也随之变化。可见，PNPNPN5.3半导体二极管概述PN是有源器件中最普通、最简单的一种，其种类很多，应用广泛。(一)二极管的分类二极管的种类很多，其分类方法也有多种。(1)按半导体材料不同，二极管可分为硅(Si)二极管、锗(GE)二极管以及砷化镓(GaAs)二极管等。(2)按用途不同，二极管可分为整流二极管、检波二极管、稳压二极管、开关二极管、发光二极管、光敏二极管以及磁敏二极管等。(3)按外壳封装材料划分，有塑料封装、玻璃封装和金属封装等。其中，普图5-7给出了部分二极管的实物图。图5-7部分二极管的实物图(4)按二极管的内部结构，可分为点接触型、面接触型和平面型等。半导体(如Ｎ型锗片)熔接在一起而构成PN结的。面接触型二极管的结构如图5-8(b）所示。图5-8半导体二极管的结构和图形符号(a）点接触型；(b）面接触型；(C)图形符号PN结内的正负离子层，相当于存储的正负电荷，与极板电容器带电的作用相似，因此PN结具有电容效应，这种电容称为结电容或极间电