2电子基础知识

1.1电的基本概念1.1.1原子物质的基本构成单位为原子，原子是由电子和原子核共同组成。原子核带正电，电子带负电，原子对外不显电性。原子结构第一章电的基础知识当电子脱离原子核束缚在其他原子中自由移动时，其产生的流动称为电流。这种电流对外显示不出来，只有电荷的定向移动才能产生电流。●●●●●●●●●●●●1.1.2电流电流是由电荷的定向移动形成的，在一定时间内，通过导体某一横截面的电荷越多即电量越多，电流就越大。其中电荷可以是正电荷，也可以是负电荷（自由电子）。正电荷的流动方向就是电流方向，而负电荷的流动方向是电流方向的反方向。金属中电流的形成主要是自由电子的定向移动。金属中电流的形成电流的大小用电流强度（简称电流）表示，电流强度等于1秒钟内通过导体横截面的电量。国际上通常用字母I表示电流，如果用q表示通过横截面的电量，t表示通电时间，那么I=q/t如果上式中电量q的单位用库（C），时间t的单位用秒（s），电流I的单位就是安培，简称安，符号A。电流的单位电流的基本单位是安(A),常用的电流单位还有毫安（mA）和微安（uA），电流单位换算关系如下：1A=103mA=106uA电流的方向：习惯规定正电荷运动的方向为电流的方向（与负电荷运动方向相反）。1.1.3电阻：导体对电流的阻碍作用称为电阻，用R表示，电路中的符号是。单位有欧姆（Ω）、千欧（KΩ）、兆欧（MΩ）换算方法为：1MΩ=103KΩ=106Ω1.1.4电压与水流一样，有了水位差就有了水压。为了产生电流也需要电位差，当一段电路两端有了电位差，电流就会从高电位点流向低电位点，这种电路两端的电位差就叫做电压。通常电压是指对零电位点的电位差。电压的方向：电压的方向在电源外部规定由实际高电位指向实际低电位。电压的单位:电压的单位是伏特，简称V，比伏特大的单位还有千伏（kV），比伏特小的单位还有毫伏（mV）、微伏（uV）等。它们的换算关系如下：1kV=103V=106mV=109uV1.1.5欧姆定律：1）欧姆定律：导体中的电流与导体两端的电压成正比，与导体的电阻成反比。I=U/R式中电流I的单位为安培(A)，电压的单位为伏特(V)，电阻的单位为欧姆(Ω)。2）全电路欧姆定律：闭合电路中的电流跟电源电动势成正比，跟电路的外电阻与内电阻的和成反比。一个完整的闭合电路有外电路和内电路，当外电路断开时，电源两端电压在数值上等于电源电动势，当外电路接上时，电源两端电压略有降低，并且随着外电路电阻减小，电源两端电压降低。rREI内外UUIrIRrRIE)(电源电动势在数值上等于外电路的电压加上内电路的电压。在外电路中电流是由正极经过外电阻流向负极，在内电路中电流是由负极流向正极。1.2电路、电功和电功率1）什么是电路：把电源、用电器（负载）、开关等用导线连接起来组成闭合回路叫电路。2）电路的三种状态：通路、断路和短路1通路：正常接通的电路叫做通路。2断路：断开的电路叫做断路，即电路中的某处断开了。3短路：电源或用电器（负载）直接被导线连通的电路叫做短路。3）电功及电功率1）电功：电流所做的功叫做电功。用W表示，单位为焦耳（J）。W=UIt2）电功率：电流在单位时间内所做的功。用P表示，单位为瓦（W）。P=UI=U2/R=I2R2.1磁场2.1.1磁场的基本概念磁性：某些物体具有吸引铁、钴、镍的性质。磁化：使物质具有磁性的过程。磁性物质（磁介质）：能够被磁化或能被磁性物质吸引的物质。永久磁铁：能保持磁性的磁性物质。电磁铁：内部带有铁芯的、利用通有电流的线圈使其像磁铁一样具有磁性的装置叫做电磁铁。第二章磁场2.1.2电流与磁场将载流导体或运动电荷放在磁场中，载流导体就要受到磁场的作用力，这说明电流产生了磁场。由此产生的磁场和磁体一样受到磁场的作用力。现代物理研究表明，物质的磁性也是电流产生的。永久磁铁的磁性就是分子电流产生的。所谓分子电流是磁性材料原子内的电子围绕原子核旋转和自转所形成的。可见电流和磁场是不可分割的，即磁场是电流产生的，而电流总是被磁场所包围。通电直导线电流的磁场通电螺线管电流的磁场2.2电磁感应2.2.1电磁感应：闭合电路的磁通量发生变化产生感应电动势的现象。2.2.2法拉第电磁感应定律：感应电动势跟穿过这一电路的磁通量变化率成正比。ε=nΔφ/Δt变化的电场磁场变化的磁场电场（强调变化）楞次定律：感应电流的磁场总要阻碍引起感应电流的磁通量的变化。电路不闭合只有感应电动势，电路闭合感应电动势和感应电流同时存在，感应电动势与感应电流的方向一致。3.1单相交流电单相交流电：在电路中只有一根相线(火线)，一根零线，并且电路中的电压和电流随时间按正弦规律变化。这样的交流电叫做单相交流电。第三章交流电周期（T）：完成一次完整变化的时间。周期单位：秒(s)频率（f）：每秒完成周期变化的多少。Ｔ＝１／ｆ频率单位：Hz、kHz、MHz1MHz=103kHz=106Hz0.02秒0.01秒U，i时间t工频：T=0.02mf=50Hz3.2三相交流电及安全用电常识3.2.1三相交流电动势三相交流电路一般是指电路中同时存在着三个最大值相等，频率相同，相位彼此相差120°的正弦交流电动势。每一个电动势组成的那一部分电路叫做一“相”。3.2.2相电压和线电压的概念把三相电源的三个线圈的末端（U2、V2、W2）联接在一起，从三个始端（U1、V1、W1）分别引出导线，这种联接方式叫做星形（Y形）联接。三个末端的联接点称为中性点。由中性点引出的导线叫“中性线”，当中性点接地时，由中性点引出的线叫“零线”（俗称“地线”）。由线圈始端（U1、V1、W1）分别引出的三根导线称为“相线”（俗称“火线”）。3.2.3发电机的星(Y)形连接这种星（Y）形的联接方式，在导线间存在着两种电压：相电压和线电压。每一根相线和中性线间的电压叫做相电压（火线与零线）。各相线间的电压叫线电压（火线之间）。U线=U相通常，发电机都接成星形（Y）。U1V1W1U2V2W2相线（火线）相线（火线）Y形联接方式3相线（火线）零线（地线）3.2.4安全用电小常识：(1)不靠近高压带电体(室外、高压线、变压器旁)，不接触低压带电体。(2)不用湿手扳开关，插入或拔出插头。(3)安装、检修电器应穿绝缘鞋，站在绝缘体上，且要切断电源。(4)禁止用铜丝代替保险丝，禁止用橡皮胶代替电工绝缘胶布。(5)在电路中安装触电保护器，并定期检验其灵敏度。(6)下雷雨时，不使用收音机、录像机、电视机、且拔出电源插头，拔出电视机天线插头。暂时不使用电话，如一定要用，可用免提功能健。(7)严禁私拉乱接电线，禁止在宿舍使用电炉、“热得快”等电器。(8)不在架着电揽、电线的下面放风筝和进行球类活动。3.2.5安全用电其他注意事项:(1)人的安全电压是不高于交流36伏。(2)使用试电笔不能接触笔尖的金属杆。(3)功率大的用电器一定要接地线。(4)不能用身体连通火线和地线。(5)使用的用电器总功率不能过高，否则引起电流过大而引发火灾。(6)有人触电时不能用身体拉他，应立刻关掉总开关，然后用干燥的木棒将人和电线分开。4.1电阻器常识4.1.1电阻器的分类固定电阻器：碳膜电阻（碳膜RT、金属膜RJ、合成膜RH和氧化膜RY）实心电阻器（有机RS和无机RN）金属线绕电阻器（RX）特殊电阻器（MG型光敏电阻器、MF型热敏电阻器）电位器第四章电阻器及其应用铝壳电阻水泥电阻碳膜电阻被釉电阻压敏电阻（电压敏感型电阻）：当加在它两端的电压低于它的阈值UN时，流过它的电流极小，相当于一只关死的阈门（断路），当电压超过UN时，流过它的电流急增，相当于阈门打开（短路）。热敏电阻：电阻值会随温度变化而发生变化。功率型热敏电阻用来限制开机浪涌电流。热敏电阻分为正温度系数（PTC）和负温度系数（NTC）。PTC即随着温度的升高阻值增大；NTC即随着温度的升高阻值减小。热敏电阻4.1.2常用电阻器的特点1）碳膜电阻：误差较大，价格较低。2）金属膜电阻：和碳膜电阻比体积小、噪声低、稳定性好，但成本较高。3）线绕电阻：工作稳定，耐热性能好，误差范围小，适用于大功率的场合，额定功率一般在1W以上。4）碳膜电位器：调节方便。5）线绕电位器：电阻值范围小，功率较大。6）熔断电阻器：正常使用时，具有普通电阻器的电气特性；一旦电路发生故障，流过的电流过大时，熔断器就会在规定的时间内熔断，从而起到保护其他重要元器件的作用。7）敏感电阻器：指对温度、电压、湿度、光照、气体、磁场即压力等作用敏感的电阻器。4.1.3电阻器的主要参数1）标称阻值2）偏差：标称阻值与实际阻值的差值跟标称阻值之比的百分数。通常分为±5%(Ⅰ级)、±10%(Ⅱ级)、±20%(Ⅲ级)。3）额定功率：指连续承受直流或交流负荷时所允许的最大消耗功率。线绕电阻系列为：3W、4W、8W、10W、16W、25W、40W、50W、75W、100W、150W、250W、和500W。非线绕电阻系列为0.05W、0.125W、0.25W、0.5W、1W、2W和5W。4）温度系数：指温度每变化1℃所引起的电阻值的相对变化。温度系数越小，电阻器的稳定性越好；阻值随温度升高而增大的为正温度系数，反之为负温度系数。5）老化系数：长期负载于额定耗散功率后，电阻器阻值相对变化的百分数；表征电阻器寿命的长短。4.1.4电阻器阻值和误差的认知1）直标法∞RT1W1.8KΩ±1%商标型号功率阻值误差2）文字符号法：文字符号法是用阿拉伯数字和文字符号两者有规律的组合来标称阻值，其允许误差也用文字符号表示。1R5J1.5Ω±5%2K7M2.7Ω±20%R1F0.1Ω±1%2.2GK2200MΩ±10%R15D0.15Ω±0.5%3）数码法：用3位阿拉伯数字表示，前两位表示阻值的有效数，第三位表示有效数后面零的个数。103100000Ω221220Ω8R28.2Ω10010Ω47047Ω4）色标法：(1)2位有效数字的色标法：普通电阻用4条色带表示标称阻值和允许偏差，其中3条表示阻值，1条表示误差。(2)3位有效数字的色标法：精密电阻器用5位色带表示标称值和允许偏差，其中4条表示阻值，1条表示误差。4.1.5电位器：电位器实际上就是一个可变电阻器，常在电路中用来改变、调整阻值。颜色所代表的有效数字乘数允许误差颜色所代表的有效数字乘数允许误差黑棕红橙黄绿蓝紫灰白金银0123456789无无1010101010101010101010100123456789-1-2120.50.20.1%%%%%%510%电阻的色环表示法4.2应用实例4.2.1电阻器的作用：当有电流通过电阻时，电流就会受到电阻的阻碍作用而在其上产生电压降。利用这一特性，人们常用电阻得到电路中想要的电压和电流。电阻的作用可以简单的概括为“限流降压”。4.2.2常用电阻的种类、特点和应用要求：1）1/4W色环碳膜电阻：这种电阻在各种电子设备中用的最多。2）1/4W色环金属膜电阻：这种电阻一般用在较高要求的电路中。常用5道色环表示电阻的大小、误差或精度。它的主要特点是：功率较小，稳定性高，噪声小，属于正温度系数电阻。3）线绕电阻：常用在功率较大的电路中。它的特点是功率大、电阻值小且精确、耐热性好、工作可靠，但体积大、成本高，有一定的电感分量，使用时应考虑电感分量对电路的作用。4）热敏电阻：常用来做电路的稳定、热控制或者信号传感。一般分为正温度系数和负温度系数两种（1）温度升高，电阻增大的称为正温度系数的热敏电阻，如常说的PTC器件和金属膜电阻；（2）温度升高，电阻减小的称为负温度系数的热敏电阻，如常说的NTC器件。他们都是把温度的变化转换为电阻阻值的变化，进而改变电路中的电流。如果这个变化的电流经过电路处理后去控制一个继电器开关或可控键，就可以得到一个温控开关。4.2.3电阻的损坏特点：任何电子元器件在使用中都有可能损坏，损坏的情况可能是硬件的短路或开路，也可能是软件的参数性能变化。电阻的损坏表现为开路或阻值变大，一般不产生短路故障；电位器则为接触不良，电阻片严重磨损时旋转时产生严重咔嚓声。4.2.4电