资源简介

(共15张PPT)
第一章 直流电路
第二章 磁场与电磁感应
第三章 正弦交流电路
第四章 半导体器件
第五章 放大与震荡电路
第六章 直流稳压电源
第七章 数字电路
目录
§3—3
§3—1
正弦交流电的基本概念
§3—2
正弦交流电的表示方法
纯电阻电路
§3—4
纯电感电路
§3—5
§3—6
§3—7
纯电容电路
串联电路
并联电路
§3—8
三相交流电的基本概念
§3—9
安全用电常识
§3—1
正弦交流电的基本概念
一、交流电的产生及交流电概念
如图所示为交流发电机的工作示意图，当线圈在匀强磁场中以角速度 ω 逆时针匀速转动时，由于导线切割磁感线，线圈中将产生感应电动势（见图）。当线圈平面垂直于磁感线时，各边都不切割磁感线，没有感应电动势产生，此平面称为中性面。
交流发电机
交流发电机工作示意图
交流发电机原理图
正弦交流电的产生过程
交流电与直流电的根本区别是：直流电的方向不随时间的变化而变化，交流电的方向和大小随时间的变化而变化。
直流电和交流电波形
a）直流电 b）正弦交流电
二、交流电的感应电动势和感应电流
设磁感应强度为 B，磁场中线圈一边的长度为 l，线圈从中性面开始转动，经过时间 t，线圈转过的角度为 ωt，这时，其单侧线圈切割磁感线的线速度 v 与磁感线的夹角也为 ωt，所产生的感应电动势 e1 = Blvsinωt。所以整个线圈所产生的感应电动势为
e = 2Blvsinωt
其中，2Blv 为感应电动势的最大值，设为 Em，则
e = Emsinωt
上式为正弦交流电电动势的瞬时值表达式，也称为解析式。
三、表征交流电的物理量
1. 周期、频率和角频率
（1）周期
交流电每重复变化一次所需的时间，称为交流电的周期。用符号 T 表示，单位是秒（s）（见图）。
正弦交流电的周期
游乐场摩天轮
（2）频率
交流电在 1 秒内重复变化的次数，称为交流电的频率。用符号 f 表示，单位是赫兹（Hz）。频率与周期的关系如下：
（3）角频率
正弦交流电 1 秒内变化的电角度，用符号 ω 表示，单位是弧度 / 秒（rad/s）
2. 最大值、有效值和平均值
（1）最大值
正弦交流电在一个周期所能达到的最大瞬时值，又称峰值或幅值（见图 ）。
最大值用大写字母加下标 m 表示，如 Em、Um、Im。
正弦交流电的最大值
（2）有效值
有效值是这样规定的：使交流电和直流电加在同样阻值的电阻上，若在相同的时间内产生的热量相同，就把这一直流电的数值叫作该交流电的有效值（见图）。
交流电的有效值
3. 相位与相位差
（1）相位
在 e= Emsin（ωt + φ0）中，（ωt + φ0）表示在任意时刻线圈平面与中性面所成的角度，这个角度称为相位角，也称相位或相角，它反映了交流电变化的进程。其中， φ0为正弦量 t=0 时的相位，称为初相位，也称初相角或初相。
（2）相位差
两个同频率交流电的相位之差称为相位差，用符号 Δφ 表示，即
Δφ =（ωt + φ1）-（ωt + φ2）= φ1 - φ2
两个同频率交流电的相位差就等于它们的初相之差。
最大值、角频率和初相位称为正弦交流电的三要素。(共19张PPT)
第一章 直流电路
第二章 磁场与电磁感应
第三章 正弦交流电路
第四章 半导体器件
第五章 放大与震荡电路
第六章 直流稳压电源
第七章 数字电路
目录
§3—3
§3—1
正弦交流电的基本概念
§3—2
正弦交流电的表示方法
纯电阻电路
§3—4
纯电感电路
§3—5
§3—6
§3—7
纯电容电路
串联电路
并联电路
§3—8
三相交流电的基本概念
§3—9
安全用电常识
§3—2
正弦交流电的表示方法
一、解析式法
解析式法是用正弦函数来表示交流电的方法，它是正弦交流电的基本表示方法。其一般表示形式为
e = Emsin（ωt + φ0）
u = Umsin（ωt + φ0）
i = Imsin（ωt + φ0）
二、波形图法
波形图法是用正弦函数图像来表示正弦交流电的方法，例如正弦交流电压
的波形图如图所示。
正弦交流电波形图表示法
三、相量图表示法
正弦交流电也可以用相量图来表示，相量图表示法就是用一个在直角坐标中绕原点不断旋转的相量来表示正弦交流电的方法。
旋转矢量与波形图的关系
有效值相量图
§3—3 纯电阻电路
交流电路如果只有电阻，这种电路称为纯电阻电路（见图a），如电热炉、白炽灯等都可以近似地看成是纯电阻电路。
纯电阻电路
a）电路图 b）相量图 c）波形图 d）功率曲线图
二、功率
电阻是耗能元件。
通常用电阻在交流电一个周期内消耗的功率的平均值来表示功率的大小，称为平均功率，又称有功功率，用 P 表示，单位仍是 W。
电压、电流用有效值表示时，平均功率 P 的计算与直流电路相同，即
§3—4 纯电感电路
一、电压与电流的关系
1. 电压与电流的数量关系
由电阻很小的电感线圈组成的交流电路，可以近似地看作纯电感电路。
当电感对交流电的阻碍作用用感抗表示、交流电压和电流用有效值表示时，电感两端电压与电感电流的大小关系具有欧姆定律的形式，即
2. 电压与电流的相位关系
电压超前电流 90°，电压、电流相量图如图 b 所示。
纯电感交流电路
a）电路图 b）相量图 c）波形图 d）功率曲线图
二、功率
瞬时功率在一个周期内吸收的能量与释放的能量相等，也就是说纯电感电路不消耗能量，电感是一种储能元件。
通常用瞬时功率的最大值来反映电感与电源之间转换能量的规模，称为无功功率，用 QL 表示，单位名称是乏，符号为 var，其计算式为
§3—5 纯电容电路
一、电压与电流的关系
纯电容电路欧姆定律的表达式为
电流超前电压 90°，电压、电流相量图如图b 所示。
二、功率
纯电容电路的功率曲线如图d 所示。与电感一样，电容也是储能元件，纯电容电路不消耗功率，平均功率为零。纯电容电路的无功功率为
纯电容交流电路
a）电路图 b）相量图 c）波形图 d）功率曲线图(共16张PPT)
第一章 直流电路
第二章 磁场与电磁感应
第三章 正弦交流电路
第四章 半导体器件
第五章 放大与震荡电路
第六章 直流稳压电源
第七章 数字电路
目录
§3—3
§3—1
正弦交流电的基本概念
§3—2
正弦交流电的表示方法
纯电阻电路
§3—4
纯电感电路
§3—5
§3—6
§3—7
纯电容电路
串联电路
并联电路
§3—8
三相交流电的基本概念
§3—9
安全用电常识
§3—6 串联电路
一、RL 串联电路
1. 电压与电流的关系
RL 串联电路总电压瞬时值等于各个元件上电压瞬时值之和，即
u = uR + uL
对应的相量关系为
从相量图可以看出，
日光灯等效电路（RL 串联电路）
RL 串联电路相量图
2. 功率
（1）有功功率
整个电路消耗的有功功率等于电阻消耗的有功功率，即
P = URI
根据图所知 UR = Ucosφ，代入上式得
P = URI = UIcosφ
（2）无功功率
整个电路的无功功率也就是电感上的无功功率，即 Q ＝ ULI ＝ UIsinφ。
（3）视在功率
电源输出的总电流与总电压有效值的乘积叫作电路的视在功率，用 S 表示，即 S = UI。
为了区别于有功功率和无功功率，视在功率的单位为V·A。
RLC 串联电路
二、RLC 串联电路
1. 电压与电流的关系
RLC 串联电路的总电压瞬时值等于各个元件上电压瞬时值之和，即
对应的相量关系为
RLC 串联电路相量图
a）UL>UC b）UL 由上式可知，当 R、L、C 参数不同时，RLC 串联电路可能出现以下三种情况：
（1）电感性电路
当 XL>XC 时，则 UL>UC，阻抗角 φ>0，电路呈电感性。
（2）电容性电路
当 XL（3）电阻性电路
当 XL=XC 时，则 UL=UC，阻抗角 φ=0，电路呈电阻性。电感和电容的无功功率正好互相补偿，这种电路状态称为串联谐振。
2. 功率
（1）有功功率
RLC 串联电路的有功功率即为电阻消耗的功率，即：P ＝ URI ＝ UIcosφ
（2）无功功率
Q=QL-QC=ULI-UCI=I2（XL-XC）=Uisinφ
（3）视在功率
视在功率即电源输出功率 S = UI。
视在功率 S 与有功功率 P和无功功率 Q 的关系为
§3—7 并联电路
一、电流与电压的关系
总电流 I 确定后，电路的功率可根据下式求得
并联电路相量图
并联谐振电路
二、并联谐振
1. 并联谐振
总电流与电压同相，电路呈电阻性，这时的电路状态为并联谐振状态，简称并联谐振。
2. 并联谐振的特点
（1）总阻抗最大，且为纯电阻性，其值为
（2）总电流最小，且与电压同相，其值为(共14张PPT)
第一章 直流电路
第二章 磁场与电磁感应
第三章 正弦交流电路
第四章 半导体器件
第五章 放大与震荡电路
第六章 直流稳压电源
第七章 数字电路
目录
§3—3
§3—1
正弦交流电的基本概念
§3—2
正弦交流电的表示方法
纯电阻电路
§3—4
纯电感电路
§3—5
§3—6
§3—7
纯电容电路
串联电路
并联电路
§3—8
三相交流电的基本概念
§3—9
安全用电常识
§3—8
三相交流电的基本概念
插座面板
a）三相插座 b）单相插座
一、三相交流电的产生
三相交流发电机的结构示意图如图所示，它主要由定子和转子组成。转子是电磁铁，定子有三个绕组（U1U2、V1V2 和 W1W2），它们在空间位置上彼此相隔 120°，转子在原动机带动下以角速度 ω 做匀速转动时，三相定子绕组切割磁感线，产生三个对称的正弦交流电动势。三个正弦交流电动势的最大值相等，频率相同， 相位彼此相差 120°， 其解析式如图a 所示，波形图如图 b 所示。
三相交流发电机结构示意图
三相交流电的解析式和波形图
a）解析式 b）波形图
二、三相四线制
发电机的每个绕组各接上一个负载，就得到三个独立的单相电路，构成三相六线制。
将发电机三个绕组的末端连在一起，成为一个公共点（称为中性点），从中性点引出一条输电线，称为中性线，简称中线，用 N 表示。中性线通常与大地相连，称为零线。
从发电机三个绕组的始端引出的输电线，称为相线，俗称火线，用 L1、L2、L3 表示。
三相四线制供电可送出两种电压，一种是相线与相线之间（如 L1、L2、L3 之间）的电压，称为线电压，分别为 uUV、uVW、uWU；另一种是相线与零线之间（如 L1、L2、L3与 N 之间）的电压，称为相电压，分别为 uU、uV、uW。
三相四线制电路
单相交流电
三、三相负载的联结
在实际生产和日常生活中，把接在三相电源上的负载统称为三相负载，并且把各相负载相同的三相负载称为三相对称负载。如果三相负载不同，则称为三相不对称负载。
三相负载的星形联结
三相负载的三角形联结(共19张PPT)
第一章 直流电路
第二章 磁场与电磁感应
第三章 正弦交流电路
第四章 半导体器件
第五章 放大与震荡电路
第六章 直流稳压电源
第七章 数字电路
目录
§3—3
§3—1
正弦交流电的基本概念
§3—2
正弦交流电的表示方法
纯电阻电路
§3—4
纯电感电路
§3—5
§3—6
§3—7
纯电容电路
串联电路
并联电路
§3—8
三相交流电的基本概念
§3—9
安全用电常识
§3—9 安全用电常识
一、触电类型
1. 单相触电
人站在大地上，人体触及一根相线（或漏电的电气设备），而电源中性点是接地的，此时电流通过人体流入大地，人体承受的电压是相电压 220 V（见图）。
单相触电
2. 两相触电
人体同时触及两根相线，此时电流从一根相线通过人体流到另一根相线，作用于人体的电压是线电压 380 V，危险性比单相触电更大（见图）。
两相触电
3. 跨步电压触电
在高压导线断落掉地处，在大地周围形成电场（见图），当人走进电场区域，两脚踩在 A、B 两点时，由于 A、B 的电场强度不同，便形成跨步电压。
跨步电压触电
二、安全电流与电压
1. 影响人体触电受伤害程度的因素
（1）电流的大小和持续的时间
触电电流越大，持续的时间越长，对人体的伤害越严重。
（2）触电路径
最危险的触电路径是从左手到脚。
（3）电流种类
50 Hz 的工频交流电流对人体的伤害最大。
（4）人体电阻
其中皮肤越潮湿，人体电阻越小。
2. 安全电压
加在人体上一定时间内不致造成伤害的电压称为安全电压。通常规定交流 36 V 及以下、直流 48 V 及以下为安全电压。
三、防止触电的技术措施
1. 保护接地
将电气设备的金属外壳与大地可靠地连接，称为保护接地（见图）。它适用于 1 kV 以下中性点不接地的三相供电系统。
保护接地示意图
计算机电源线
2. 保护接零
将电气设备在正常情况下不带电的外露导电部分与供电系统中的零线相接，称为保护接零（见图）。保护接零适用于中性点直接接地的三相供电系统。
保护接零示意图
3. 漏电保护器
当电气设备漏电时，人触及漏电的外壳，也会造成触电事故。为了防止设备漏电而造成的触电，需要安装漏电保护器。
漏电保护器工作原理
四、安全用电注意事项
1. 判断电线或用电设备是否带电，必须用验电器，绝不允许用手触摸。
2. 在检修电气设备或更换熔体时，应切断电源。
3. 根据需要选择熔断器的熔丝直径。
4. 安装照明线路时，开关和明装插座离地面一般不低于 1.3 m，暗装插座离地面一般不低于 0.3 m。
5. 在电力线路附近，不要安装电视机的天线，不要放风筝和打鸟。
6. 发现电线或电气设备起火，应迅速切断电源。
五、触电急救
1. 切断电源
发生触电事故时，首先要切断电源，使触电者迅速脱离电源。
切断电源
2. 挑开电线
若电线压在触电者身上，可以利用干燥木棍、竹竿、橡胶制品等绝缘物挑开触电者身上的电线，如图所示。
用干燥的木棍挑开触电者 身上的电线
3. 人工呼吸
通常情况下，当触电者无呼吸，但是仍有心跳时，应采用口对口人工呼吸救护法进行救治。
4. 胸外按压
触电急救
a）人工呼吸 b）胸外按压
六、计算机的安全用电注意事项
1. 在计算机使用较集中的地方，应为计算机线路提供单独的供电系统，与照明电路和其他电路分开。
2. 装设专用计算机接地线，以免机壳漏电对使用者产生伤害。
3. 计算机线路的供电线及网线应外套 PVC 管，埋在地下或者从墙上通过，防止线路磨损造成安全隐患。
4. 计算机使用较集中的地方，应当配备二氧化碳灭火器，并放置在醒目位置。
5. 在停止使用计算机时，应当首先关闭计算机和显示器，再切断总电源。
6. 计算机在使用过程中发生停电、断电事故，应当及时切断计算机电源，故障排除后才可正常使用。
7. 计算机网络系统的设备间和管理间安装的机柜必须可靠接地。
8. 不要将笔记本电脑放在棉被、沙发等柔软的布料上使用，以免因笔记本电脑散热不良而造成火灾。
9. 尽量避免将笔记本电脑直接放在腿上使用，以免可能出现的灼伤事故。
10. 暂时离开或停止使用笔记本电脑时务必切断充电电源。(共20张PPT)
第一章 直流电路
第二章 磁场与电磁感应
第三章 正弦交流电路
第四章 半导体器件
第五章 放大与震荡电路
第六章 直流稳压电源
第七章 数字电路
目录
§4—3
§4—1
晶体二极管
§4—2
场效应管
晶体三极管
§4—1 晶体二极管
二极管在实际中的应用
一、二极管的结构和符号
二极管是由半导体材料硅（Si）、锗（Ge）及其化合物制成的器件。所谓半导体材料是指导电性能介于导体和绝缘体之间的物质，常见的有硅和锗。
二极管的结构和图形符号
a）二极管的结构 b）二极管的图形符号
二、二极管的工作特点及主要参数
1. 二极管的工作特点
（1）二极管的单向导电性
二极管的导电性能实验
a）二极管正向导通状态 b）二极管反向截止状态
（2）二极管的伏安特性曲线
正向电压很小的范围称为死区，相应的电压称为死区电压。使二极管开始导通的临界电压称为开启电压或门坎电压，通常用 Uon 表示，硅管的开启电压 Uon 约为 0.5 V，而锗管的开启电压 Uon 为 0.1～0.2 V。
二极管正向导通时，硅管的正向压降为 0.7 V 左右，锗管的正向压降为 0.3 V 左右。
二极管的伏安特性曲线
2. 二极管的主要参数
（1）最大整流电流 IFM
指二极管长期运行时允许通过的最大正向平均电流。
（2）最高反向工作电压 URM
指二极管正常工作时所允许外加的最高反向电压。
（3）反向电流 IR
指在规定的反向电压（＜ UBR）和环境温度下的反向电流。
二极管的其他分类
三、二极管的分类
二极管的其他分类
§4—2 场效应管
一、结型场效应管
1. 结型场效应管的结构
结型场效应管有 N 沟道和 P 沟道两种，结构示意图和图形符号如图所示。
场效应管外形
结型场效应管的结构示意图和图形符号
a）N 沟道场效应管 b）P 沟道场效应管
2. 结型场效应管的电压控制作用
这种 UGS = 0，ID ≠ 0 的工作方式称为耗尽型。使导电沟道完全合拢所需要的栅源电压 UGS 称为夹断电压 UP。
栅源电压对沟道的控制作用
a）UGS = 0 b）UGS ＜ 0
二、绝缘栅型场效应管
绝缘栅型场效应管简称 MOSFET。
绝缘栅型场效应管图形符号
a）N 沟道场效应管图形符号 b）P 沟道场效应管图形符号
耗尽型绝缘栅场效应管的电压控制作用和结型场效应管的电压控制作用大致相同。
N 沟道增强型 MOS 管导电沟道的形成
a）UGS = 0 时导电沟道未形成 b）UGS = UT 时导电沟道形成
三、场效应管的主要参数
1. 夹断电压 UP
当 UDS 为某一定值（测试条件）时，对于结型场效应管和耗尽型 MOS 管，UP 为 ID减小到近似为零（1μA、10μA）时的栅源极电压 UGS 值。
2. 开启电压 UT
当 UGS 为某一定值（测试条件）时，增强型 MOS 管开始导通时的 UGS 就为 UT。N沟道的增强型 MOS 管的 UT 为正值，P 沟道的增强型 MOS 管的 UT 为负值。
3. 饱和漏极电流 IDSS
对结型场效应管和耗尽型 MOS 管来说，栅源极电压 UGS = 0 时的漏极电流为 IDSS，它反映了场效应管输出的最大漏极电流。
4. 最大漏源击穿电压 U（BR）DS
它是指漏极与源极之间的最大反向击穿电压，即当 ID 急剧上升时的 UDS 值。
5. 跨导 gm
当 UDS 为某一定值（测试条件）时，ID 的微小变化量与 UGS 的微小变化量之比，
即 。 gm 反映了栅源极电压对漏极电流的控制能力。
四、场效应管的使用及注意事项
1. 场效应管在使用中要注意电压极性。
2. 为了防止栅极击穿，要求一切测试仪器、电烙铁都必须有外接地线。焊接时用小功率烙铁，动作要迅速，或切断电源后利用余热焊接。焊接时应先焊源极，后焊栅极。
3. 绝缘栅型场效应管的输入电阻很大，使得栅极的感应电荷不易泄漏，而且 SiO2氧化层又很薄，栅极只要有少量电荷，即可产生高压强电场，极易造成 MOS 管的击穿。所以要绝对防止栅极悬空，在不用时应将三个极短路。
4. 场效应管的漏极和源极通常制成对称的，故可互换使用。(共16张PPT)
第一章 直流电路
第二章 磁场与电磁感应
第三章 正弦交流电路
第四章 半导体器件
第五章 放大与震荡电路
第六章 直流稳压电源
第七章 数字电路
目录
§4—3
§4—1
晶体二极管
§4—2
场效应管
晶体三极管
§4—3 晶体三极管
扩音机实物及工作原理示意图
a）扩音机 b）扩音机工作原理示意图
一、三极管的结构和外观识别
1. 三极管的结构
三极管是一个三层结构、内部具有两个 PN 结的器件，它的中间层称为基区，基区的两边分别称为发射区和集电区，三极管的发射区和集电区是同类型的半导体，所以三极管有两种半导体类型。
三极管的结构和图形符号
a）NPN 型三极管结构和图形符号 b）PNP 型三极管结构和图形符号
2. 三极管的外观识别
常见三极管的引脚分布规律
常见三极管的引脚分布规律
二、三极管的分类
三极管的外形图
三、三极管的工作特点
1. 三极管的电流分配关系
根据基尔霍夫电流定律，三极管的发射极电流等于集电极电流与基极电流之和，即
IE = IC + IB。
由于基极电流很小，所以集电极电流与发射极电流近似相等，即 IC ≈ IE。
2. 三极管的电流放大作用
三极管集电极直流电流 IC 与相应的基极直流电流 IB 之间的比值几乎是固定不变的，称为共发射极直流电流放大系数，
三极管的电流分配关系
a）NPN 型 b）PNP 型
3. 三极管的伏安特性曲线
（1）输入特性曲线
三极管的输入特性是指基极电流 IB 与发射结电压 UBE 之间的关系。
三极管的输入特性曲线
（2）输出特性曲线
三极管的输出特性曲线是指集电极电流 IC 与电压 UCE 之间的关系。
三极管的输出特性曲线
四、三极管的主要参数
1. 共射电流放大系数 β
β 值是表征三极管电流放大作用的最主要的参数，一般为 20～200，β 值太大时，工作性能不稳定，通常选用 β 值为 60～100。
2. 极限参数
（1）集电极最大允许电流 ICM
集电极电流过大时，三极管的 β 值要降低，一般规定 β 值下降到正常值的 2/3 时的集电极电流为最大允许电流。
（2）集电极—发射极反向击穿电压 U（BR）CEO
是指基极开路时，加在集电极和发射极之间的最大允许电压。
（3）集电极最大允许耗散功率 PCM
PCM 小于1 W 的称为小功率管，大于 1 W 的称为大功率管。

展开更多......

收起↑