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电能常用“度” 作单元

来源:本站原创    发布时间: 2019-09-16

  大学电工 电子 手艺全套 材料来历于本人互联网辛苦汇集 学问文化无罪第一章 电路及根基元器件_工学_高档教育_教育专区。

  电工电子手艺根本 第一章 电路及根基元器件 ? 学问要点 ? ? 电路及根基物理量 电路中的根基元器件 ? ? 电压源和电流源 基尔霍夫定律 ? ? 歧路电流法 电路中电位的计较 前往从目次 电工电子手艺根本 学问要点 ? 电路模子的概念 ? 电流、电压的参考标的目的 ? 功率、电位的计较 ? 电路根基元件的特征 ? 基尔霍夫定律及其使用 电工电子手艺根本 1.1 电路和电路模子 一、电路的构成和感化 电路一般由电源、负载和两头环节三部门构成。 ? 电源是向电路供给电能的设备,它们可将机械能、化 学能等转换为电能; ? 负载为各类用电器,它们接收电能并将电能转换成光 能、热能和机械能等; ? 两头环节次要起毗连和节制感化。 电工电子手艺根本 二、电路模子 ? 现实电路中元件品种良多,电磁性质也比力复杂。为了 使问题简化,采用将现实电路元件抱负化的方式,以便 凸起其次要的电磁性质,这就是所谓的抱负电路元件。 ? 正在抱负电路元件中次要有抱负电阻元件、抱负电感元件、 抱负电容元件、抱负电源元件等。 ? 由抱负电路元件所构成的电路,就是现实电路的电路模 型。 电工电子手艺根本 常用抱负电路元件图形符号 电工电子手艺根本 1.2 电路的根基物理量及其参考标的目的 一、电流 1、电流的大小: 电荷的定向挪动就构成了电流,电流的 大小为单元时间 内通过某导体横截面的电荷量,即: i? dq dt 当电流的大小、标的目的均不随时间变化时,称为曲流电流 , 即: I ? q t 电工电子手艺根本 2、电流的标的目的 ? 正电荷活动的标的目的为电流的正标的目的。肆意选定某一标的目的做 为电流的正标的目的,称为电流的参考标的目的。 ? 当电流的现实标的目的取参考标的目的分歧时,该电流为正值;当 电流的现实标的目的取参考标的目的相反时,该电流为负值,如图 1-1所示。 图1-1 电工电子手艺根本 二、电压和电动势 1、电压 电场利巴单元正电荷从 a点挪动到b点所做的功称为a b两 点间的电压,即: U AB ? dW dq 电压的现实标的目的是由高电位端指向低电位端。正在现实电路 的阐发计较中,也需要引入一个电压的参考标的目的。按照电压的 参考标的目的取数值的正负就可判断出电压的现实标的目的,如图1-2 所示。 电工电子手艺根本 2、电动势 电动势描述的是正在电源中外力的能力,它的大小 等于外力正在电源内部降服电场利巴单元正电荷从负极挪动 到正极所做的功,用字母来暗示。它的现实标的目的正在电源内 部是由电源负极指向电源正极的,如图1-3所示。 图1-2 图1-3 电工电子手艺根本 三、电功率和电能 1、电功率 电畅通过电路时传输或转换电能的速度称为电功率, 简称为功率,用符号p暗示。 当电压取电流为联系关系参考标的目的时,功率的计较公 式为: p ? dW dt ? ui 当电压取电流为非联系关系参考标的目的时,功率的计较 公式为: p ? ? ui 电工电子手艺根本 2、电能 电路正在一段时间内接收的能量称为电能。正在国际单 位制(SI)中,电能的单元是焦耳(J)。1J等于1W的用 电设备正在1s内耗损的电能。电力工程中,电能常用“度” 做单元,它是千瓦小时(kWh)的简称,1度等于功率为 1kW的用电设备正在1小时内耗损的电能。 W ? ? t pdt t0 电工电子手艺根本 1.2 电路中的根基元器件 一、电阻元件 1、电阻和电导 电阻是反映元件对电流障碍感化的参数,电阻元件 正在电路中的次要特征是耗损电能。 电阻的倒数称为电导,电导暗示了导体的导电能力, 用G来暗示,即 G ? 1 R 电导的单元是西门子(S)。 电工电子手艺根本 2、伏安特征 正在联系关系参考标的目的下,流过线性电阻元件的电流取电阻两 端的电压成反比,其表达式为: u=Ri 线性电阻的电阻值是一个, 所以其伏安特征曲线是一条颠末原 点的曲线 电工电子手艺根本 常用电阻元件的外形取图形符号 电工电子手艺根本 二、电感元件 电感元件是现实电感器的抱负化模子,它是反映电路 器件储存能量这一物能的抱负元件。 如图1-5所示,一个电感线圈,当电畅通事后,会产 生磁通,若磁通取N匝线圈订交链,则线圈的磁链: ? L ,? L ? L ? N ? L ? Li A i + u - B i 图1-5 电工电子手艺根本 常见电感器的外型和图形符号 电工电子手艺根本 三、电容元件 电容元件是现实电容器的抱负化模子,它是反映正在电 路中储存电场能量这一物能的抱负元件。我们常将电 容元件简称为电容,它也是表征材料(或器件)储存电场 能量的一种参数。 电容元件的电容量取电容器上存储的电荷量q和它两 端的电压uC的关系为: q ? Cu C 电工电子手艺根本 常用电容元件的外型取图形符号 电工电子手艺根本 四、半导体二极管 1、半导体的根本学问 (1)半导体及其特征 ? 导电能力介于导体和绝缘体之间的物质称为半导体,常 用的半导体材料有硅和锗等。 ? 按照半导体中导电粒子的分歧,半导体可分为N型半 导体和P型半导体。 ? N型半导体的导电粒子次要是电子, P型半导体的导 电粒子次要是空穴。 电工电子手艺根本 (2)PN结及其特征 一块P型半导体和一块N型半导体采用特殊工艺合为 一体,则正在其交壤处就会构成一种特殊的薄层。这种薄 层称为PN结,如图1-6所示。 图1-6 电工电子手艺根本 2、二极管的布局取特征 从PN结的P区和N区各引出一个电极,再用管壳加 以封拆,即形成一个二极管。由P区引出的电极称为正 极,由N区引出的电极称为负极。二极管具有单领导电 性,其尝试电路如图1-7所示。 图1-7 电工电子手艺根本 3、二极管的伏安特征曲线(硅管) 电工电子手艺根本 五、半导体三极管 1、三极管的布局 图1-8 电工电子手艺根本 2、三极管的电流放大感化 三极督工做正在放大形态的前提是:发射结正偏,集电 结反偏。 电工电子手艺根本 (1)电流分派关系:发射极电流等于基极电流和集电极电 流之和,即: I E ? IB ? IC (2)电流比例关系:IC取IB的比值称为三极管的射极 曲流放大系数,即: ? ? IC IB (3)电流节制关系 :△ IC取△ IB的比值称为三极管射极 交换电流放大系数,即: ? ? ?IC ?I B ? ? 电工电子手艺根本 3、三极管的伏安特征曲线 三极管的特征曲线分为输入特征曲线和输出特征曲线 电工电子手艺根本 (1)输入特征 死区电压:硅管约为0.5V,锗管约为0.2V; 导通电压(发射结):硅管约为0.7V,锗管约为0.3V。 (2)输出特征 截止区: UBE小于死区电压,IC≈ 0,UCE ≈UCC,。 饱和区:集电结正向偏置 ,UCE<UBE, IC≈ UCC/RC 。 放大区:发射结正偏,集电结反偏 , IC≈β IB。 电工电子手艺根本 六、MOS型场效应晶体管 场效应晶体管是操纵电场效应来节制电流的电压 节制型器件,它的输入高且热不变性好,而且还 有制制工艺简单等长处,现正在曾经正在放大电路中获得 普遍使用。 场效应晶体管分为结型(J型)和绝缘栅型(MOS 型)两大类。 电工电子手艺根本 MOS型场效晶体管的图形符号 电工电子手艺根本 七、晶闸管 晶闸管是一种可控的大功率半导体器件,具有体积小、 分量轻、耐压高、容量大、效率高、节制活络等长处。 晶闸管的外部布局有三个电极:阳极A、阴极K和节制 极G(也称门极),晶闸管的图形符号如图1-10 所示。 图1-10 电工电子手艺根本 八、集成电路 ? 集成电路是采用半导体系体例做工艺,正在一块较小的单晶硅片上 制做上很多晶体管及电阻器、电容器等元器件,并按照多层 布线或地道布线的方式将元器件组合成完整的电子电路。 ? 集成电路按其功能、布局的分歧,能够分为模仿集成电路和 数字集成电路两大类。 ? 集成电路按集成度凹凸的分歧可分为小规模集成电路(SSI)、 中规模集成电路(MSI)、大规模集成电路(LSI)和超大规模集 成电路(VLSI)。 电工电子手艺根本 1.3 电压源和电流源 一、电压源 1、抱负电压源 图1-11 抱负电压源 图1-12 抱负电压源的伏安特征曲线 电工电子手艺根本 2、现实电压源 U=US-IR0 图1-13 现实电压源 图1-14 现实电压源的伏安特征 电工电子手艺根本 二、电流源 1、抱负电流源 图1-15抱负电流源 图1-16 抱负电流源的伏安特征曲线 电工电子手艺根本 2、现实电流源 I=IS-U/R0 图1-17 现实电流源 图1-18现实电流源的伏安特征曲线 电工电子手艺根本 1.4 基尔霍夫定律 一、名词引见 1、歧路 2、节点 3、回路 4、网孔 图1-19 复杂曲流电路 电工电子手艺根本 二、基尔霍夫定律 1、基尔霍夫电流定律(KCL) 基尔霍夫电流定律描述告终点处各歧路电流间的关系, 表现的是电流的持续性。其内容为:对电路中任一结点 而言,肆意时辰流入该结点的电流总和等于流出该结点 的电流总和。 ? Ii ? ? Io 或 ?I ?0 电工电子手艺根本 KCL还能够推广使用到电路中肆意设想的封锁面(广 义结点)。即:正在任一霎时通过任一封锁面的电流的代 数和恒等于零。 图1-20 基尔霍夫电流定律推广 如对图1-20(a)中的封锁面得:I1+I2+I3=0 ;对图 1-20(b)中的封锁面得:I1-I2=0 。 电工电子手艺根本 2、基尔霍夫电压定律(KVL) 基尔霍夫电压定律描述了电路中任一闭合回路中各部 分电压间的关系,其内容为:任一霎时,电路的任一闭合 回路中,各段电压的代数和恒等于零。 ?U ? 0 按照列回路电压方程时,起首设定回路的绕行标的目的, 并标出各歧路或元件的电 流取电压参考标的目的。当回路中 各段电压的参考标的目的取绕行标的目的分歧时该电压取正;取回 路绕行标的目的相反时该电压取负。 电工电子手艺根本 KVL使用于电路 (左)R1I1+R3I3-US1=0 (左)-R3I3-R2I2+US2=0 电工电子手艺根本 KVL能够推广使用到电路中任一不闭合的设想回路 R0I-E+U=0 图1-21 基尔霍夫电压定律的推广 电工电子手艺根本 1.5 歧路电流法 歧路电流法是以歧路电流为未知量,操纵基尔霍夫定律列 写方程进行求解的方式,是阐发复杂电路最根基的方式之一。 歧路电流法阐发问题的一般步调如下: ? 选定各歧路电流的参考标的目的,并正在电路图中标明。 ? 对有n个结点的电路,应列出(n-1)个结点电流方程。 ? 选定网孔绕行标的目的,应列出b-(n-1)个回路电压方程, b为电路的歧路数。 代入数值,联立求解方程组。 电工电子手艺根本 例:列写图1-22中求解歧路电流的方程组。 图1-22 I1R1+I3R3-US3-US1=0 I5R5+I4R4+US3-I3R3=0 -I2R2+US2-I4R4=0 电工电子手艺根本 1.6 电路中电位的计较 ? 电路中某点的电位是指该点取参考点之间的电压。参 考点又称零电位点。 ? 电路中各点的电位取参考点的选择相关。 ? 由电位的定义可知:电路中a点到b点的电压就是a点电 位取b点电位之差,即: UAB=VA-VB 电工电子手艺根本 例:计较图1-23中各点的电位。 解:选e点为参考点,Ve=0,则 I=(6+4)/(2+3+4+1)=1A Va=Uae=-3×1+4=1V Vb=Vbe=1×(4+1)=5V Vc=Uce=1×1=1V 图1-23 电工电子手艺根本 正在电子电路中,电源的一端凡是是接地的,为了做 图简洁,习惯上不画电源,而正在电源的非接地端标注其 电位的数值。图1-24(a)、图1-24(b)是等价的。 图1-24 电源接地电路