电工电子

电工基础

名词解释：

电路：即电流通过的路径。

实际电路的功能分为两类：一类是实现电能的输送、分配和转换；另一类则是把电作为信号的载体，以实现信号的传输、处理或存储。

电源（信号源）：电路中提供电能（电信号）的设备或器件。

负载：把电能转换成其他形式能量的设备或器件。

中间环节：导线和开关类，将电源与负载连接起来的部分。

电路的三种状态：有载状态：正常工作状态。开路（断路）状态：电路断开电阻无穷大。短路状态：电流不通过负载的情况。

二端元件：元件只有二个接线端。多端元件：元件有两个以上的接线端。

理想元件：把实际的器件理想化，只考虑他们的单一性质如：电阻只消耗电能电感只储存磁场能电容只考虑储存电场能力

电路模型：实际电路也就可以画成由理想元件（包括理想导线）的图形符号组成的电路图。

电流：电荷的有规则运动。电流方向：即正电荷的运动方向。

周期电流：大小和方向（或其中之一）随时间作周期性变化的电流。 交变电流（交流电流）：若周期电流在一个周期内的数学平均值等于零。

电流单位：安【培】，符号为A 中文符号为安。1KA=10+3A,1mA=10-3A,1uA=10-6A.假定的电流方向：称为电流的参考方向。

电荷从电路中的a点移动到b点时电场力所做的功与该电荷的比叫做a、b两点间的电压。

电压的单位为伏【特】，符号为V，中文符号为伏。1KV=10+3V，1mV=10-3V， 安全电压：一般为36V；在环境潮湿或触电几率大的情况下安全电压为12V。 电压参考方向也称参考极性。

电位：各点对参考点的电压。零电位点：参考点的电位等于零。

电功率：电场力在电路中移送电荷做的功与做这些功所用的时间的比，简称功率，用P表示。电功率也常说是电路消耗或吸收的功率。

功率的单位为瓦【特】，符号为W，中文符号为瓦，公式P=UI 1W=1VA.1KW=10+3W,1mW=10-3W。

1KWh=1000Wx3600s=3.6x10+6J.W=Pt。

某教室有40W的日光灯8只，平均每天用电5小时，一个月按照30天计算，求每个月用多少度电？若电费为0.58元，问一个月应交多少电费？

解：W=Pt=40x8x5x30=48000Wh

W=Pt/10+3=48KWh

48x0.58=27.84(元)

答：每个月用48度电；一个月应交27.84元的电费。

节点：三哥或三个以上元件的连接点称为节点。

支路：相邻两个节点之间的一条电路称为支路。

回路：电路中的任一闭合路径称为回路。网孔：回路中不包括别的支路。 网络：电路也称为网络KCL的数学形式称为KCL方程或节点电流方程。 电流电压的两种约束条件1.元件有本身的特性对通过该元件的电流电压所形成的约束（伏安特性）2.元件相互连接在一起所受到的约束（基尔霍夫）。

基尔霍夫电流定律KCL指出：任一时刻，流出（或流入）电路中任一节点的个支路电流的代数和为零。

KXL与元件的个性无关，KCL不仅适用于电路中的任一节点，而且适用于包围电路任一部分的假想封闭面。

根据KCL从其一端流入的电流必等于从另一端流出的电流，这样的两端称为一个端口。二端网络只有一个端口，所以也称单端口网络，简称单口。

基尔霍夫电压定律KVL指出任一时刻，沿电路中任一回路所有电压的代数和为零。 KVL也和元件个性无关。KVL的数学形式称为KVL方程或回路电压方程。 KVL不仅适用于任意闭合回路，也适用于菲比和的假想回路。

电阻的单位欧【姆】，符号Ω，中文符号欧，1Ω=1V/A。1KΩ=10+3Ω 1MΩ=10+6Ω 公式：U=Ri电阻的倒数称为电导，用G表示G=1/R单位为西门子（S） 电阻元件的功率P=Rii=Guu实际电阻器的忧虑有一个限度叫做额定功率

试计算220V、40W的白炽灯炮分别误接110V、280V的电压时的实际功率，并说明其后果（假设灯丝电阻不随电压变化）。

解：根据额定电压和额定功率可算得灯丝的电阻R=220x220/40=1210（Ω）接110V电压时灯泡的实际功率为P1=110x110/1210=10(W)

由于电压过低，此时灯泡不能正常发光。

接380V电压时灯泡的实际功率为P2=380x380/1210=119.3(W)

由于电压过高，以致实际功率超过额定功率的2倍灯泡立刻被烧毁。

如果一个单口网络的VCR与另一单口网络的VCR完全一致，则当它们的端口电压相等时，端口电流也必定相等，这样的两个单口即互为等效单口。

已知串联模型，其等效并联模型的电阻和电流源电流分别为R1s=RsIs=Us/Rs 反之，若已知并联模型，则等效的串联模型的电阻和电压源电压为 Rs=R1s Us=R1sIs 叠加定理：任一线性电路，如果有多个独立源同时激励，则其中任一条支路的响应（电压或电流）等于各独立源单独（或分组）激励时在该支路中产生的影响（电压或电流）的代数和。激励：电源或信号源对电路的作用。线性电路：K=U/I K为固定常数。响应：由电源或信号源对电路的作用锁产生的电路中电流和电压的变化。

1.用叠加定理计算图1.7.1电路中3Ω支路的电流I，2.用其他方法计算电流I，

以检验用叠加定理的计算结果3.验证叠加定理不适用于功率计算。

解：1.用叠加定理计算：

21V的电压源单独激励的电路如图1.7.1（b）所示

I1=(21/6+[3x1.5/3+1.5])x(1.5/3+1.5)=1A

7A电流源单独激励的电路图1.7.1（c）所示

I2=((1/3)/(1/6+1/3+1/1.5))x7=2A

所以I=I1+I2=1+2=3A

2.用节点电位法计算：

对图1.7.1（a）所示电路，选择节点b为参考点，列出节点a的电位方程、（1/6+1/3+1/1.5）ψa=21/6+7解得ψa=9V，I=3A

两种方法计算相同，可见结果正确。

3.计算3Ω电阻的功率：P=IxIx3=27W

用叠加定理计算功率P1=I1xI1x3=3WP2=I2xI2x3=12W P1+P2=15W

由于P不等于P1+P2

所以，叠加定理不适用于功率计算。

戴维南定理：任一线性含源单口网络都可以等效化简为一个串联模型。其中电压

源的电压等于该网络的开路电压Uoc；串联电阻等于该网络中所有的电压源代之一短路、电流源代之以开路后，所得无源单口网络的等效电阻Ro。

用戴维南定理计算图1.7.1（a）所示电路中3Ω支路的电流I。

解：1.将3Ω支路断开，并且将7A电流源与1.5Ω电阻的并联等效变换成10.5V电压源与1.5Ω电阻串联，如图1.7.2所示；然后计算单口网络ab的开路电压。 由KVL得 7.5I1+10.5-21=0，所以I1=1.4AUoc=6I1-21=-12.6V

2.将图1.7.2（a）电路中的电压源以短路代替，电流源以开路代替，得到图1.7.2（b）所示的无源单口。求该单口的等效电阻 Ro=(6x1.5)/(6+1.5)=1.2Ω

3.画出单口网络ab的戴维南等效电路，并与3Ω电阻连接，见图1.7.2（c）。求电流I。I=-(-12.6/[1.2+3])=3A.

正弦量的三要素分别是振幅、角频率和初相位。周期用T表示单位为秒（s） 频率是周期的倒数电力工业的标准频率为50Hz简称工频。

无功功率用Q表示Q=UIsinψ无功功率以乏（var）为单位 1var=1Vx1A 视在功率以伏安（VA）为单位 S=UI

P=UIcosψ=ScosψQ=UIsinψ=SsinψSxS=PxP+QxQ

有功功率与视在功率的比值称为网络的功率因数，用 （入）表示入=P/S 提高功率因数的意义？

功率因数不等于1时，电路中发生能量互换，出现无功功率。这样引起下面两个问

1.电源设备的容量得不到充分利用2.供电线路上的损耗增加

一、提高功率因数的方法？降低功率因数的方法？

与电感性负载并联静电电容器。串联电抗器

谐振频率又称电路的固有频率

串联谐振的条件：Z(jw)=R+j(wL-1/Wc)Im[Z(jw)]WoL-1/Woc=0

对称三相电压是若以UAx为参考正弦量，则3个电压分别表示为

UA=UAx=根号2UsinWtUB=UBY=根号2Usin(Wt-120度)

UC=UCZ=根号2Usin(Wt+120度)

凡振幅相等、频率相同，相位互差120度的3个正弦量，都称为对称三相正弦量。 任意时刻3个正弦电压的瞬时值之和恒等于零 ，即UA+UB+UC=0

三相电源的Y形连接 线电压与相电压的关系为 ：

（向量UAB）=根号3（向量UA）∠30度

向量UBC=根号3（向量UB）∠30度

向量UCA=根号3（向量UA∠30度

换路定律：含有电容或电感的元件，从一种稳态变为另一种稳态的方式。

零输入响应（放电）：电路无外加输入的情况，由非0初始值的状态引起的（由初始时刻电容电压或电感电流所引起的）

零状态响应（充电）：初始状态下，由外加电路的输入产生的响应。

一阶电路的三要素：在直流一阶电路中所有电压，电容均可通过求出初始值、稳态值、和时间常数。

电子技术

晶体二极管的特性：单向导电性

三极管的四种模式：放大、饱和、截止和反向

放大电路的特点：交直流并存

放大电路的目的：放大交流，能够不失真的放大的基础是直流。

直流通路：直流偏置电路交流通路：交流信号通过的途径。

半导体二极管按其结构分为：点接触型、面接触型、平面型。

二极管的特性参数及选用

1、二极管的伏安特性（正向特性和反向特性）

2、温度对二极管特性的影响

2、二极管的主要参数：最大整流电流、最高反向工作电压、反向击穿电压等。

二极管的应用：可用于整流、检波、钳位、限幅、开关以及元件保护等。 二极管是一种非线性元件

若二极管的正向导通电压比外加电压小很多时（一般以10倍来衡量），常可忽略不计，并将此时的二极管称为理想二极管。

半导体三极管，又称双极型晶体管，俗称三极管、晶体管。有PNP型和NPN型两种型式。两个PN结把三极管分为三个区，中间的称为基区，两侧的两个区分别称为发射区和集电区。从这三个区接出的引线分别叫发射极e、基极b和集电极c。两个PN结分别称为发射结和集电结。

三极管内部载流子的传输：为了使发射极发射电子，集电极收集电子，必须具备的条件是发射结正向偏置，集电结反向偏置。在外加电压的作用下，管内的载流子作如下运动：

1、发射区向基极区注入电子

2、电子在基区内传送和复合

3、集电区收集扩散过来的电子。

三极管内的两种极性不同的载流子——电子和空穴都参与了导电，所以这种管子称为双极型晶体管。

三极管的伏安特性分为输入伏安特性和输出伏安特性两部分。

输入特性是指当集电极和发射极之间的电压Uce保持不变，改变基极和发射极之间的电压Ube时，基极中的电流Ib就会发生变化。用曲线表示

输出特性是指当基极电流Ib保持不变，改变集电极和发射极之间的电压Uce时，集电极电流Ic将随之变化，两者之间的关系是一条曲线。（当基极电流Ib取不同的值时，可得到不同的曲线）。

三极管的输入伏安特性分为三个工作区：放大区、截止区、饱和区。

三极管的主要参数有：电流放大系数、三极管反向电流、三极管极限参数等。 虚短：当运放工作在线性区时，其输出电压与两个输入端的电压差呈线性关系。 虚短的表达式：u+=u-

上式表示运放的同相输入端与反向输入端两点的电位相等。两点电位差很小，小到忽略不计。并未真正的短路而是虚假短路，我们称为“虚短”

虚断：由于理想运放的差模输入电阻rid=∞，u+-u-=0,输入的偏置电流IB=0.因此其两个输入端 电流为零。表达式：i+=i-=0如同这两点被断开一样，但实际运放rid≠∞,i+和i-只是非常小而忽略不计，所以并未真正断路，而是虚假断路。称为“虚断”

u+=u-是正负两种饱和状态的转折点。

比例电路的三种基本形式：反相输入、同相输入及差动输入比例电路。 Y7=(A ⊕B)C+ABC+（A、B非）C化简得C

=C

D触发器的特性方程为 Qn+1=D

JK触发器的特性方程为Qn+1=J(Qn非)+（K非）Qn

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