作者：韩雪涛 主编 吴瑛、韩广兴 副主编
出版社：化学工业出版社
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电子元器件从入门到精通：全2册试读：
前言
前 言随着社会整体电气化水平的提升，电子电工技术在各个领域得到日益广泛的应用。电子元器件的功能、应用、识别与检测技能是电子电工技术人员必须掌握的基础技能。因此，掌握电子元器件识别、检测及应用的技能是成为一名合格的电子电工技术人员的关键因素。为此我们从初学者的角度出发，根据实际岗位的需求，全面地介绍各种元器件的功能特点、识别、检测与应用技能。
本书是一本专门讲解各种电子元器件功能、识别、检测及应用的实用技能图书，分上、下两册。上册主要介绍各种电子元器件的功能、应用、识别和检测方法。下册重点介绍各种电子元器件在检测维修中的应用案例。
本书采用彩色印刷，突出重点，其内容由浅入深，语言通俗易懂，初学者可以通过对本书的学习建立系统的知识架构。为了使读者能够在短时间内掌握电子元器件的知识技能，本书在知识技能的讲授中充分发挥图解的特色，将电子元器件的知识及应用以最直观的方式呈现给读者。本书以行业标准为依托，结合理论知识和实践操作，能帮助读者将所学内容真正运用到工作中。
本书由数码维修工程师鉴定指导中心组织编写，由全国电子行业专家韩广兴教授亲自指导，编写人员有行业工程师、高级技师和一线教师，使读者在学习过程中如同有一群专家在身边指导，将学习和实践中需要注意的重点、难点一一化解，大大提升学习效果。另外，本书充分结合多媒体教学的特点，图书不仅充分发挥图解的特点，还在重点难点处附印二维码，学习者可以通过手机扫描书中的二维码，通过观看教学视频同步实时学习对应知识点。数字媒体教学资源与书中知识点相互补充，帮助读者轻松理解复杂难懂的专业知识，确保学习者在短时间内获得最佳的学习效果。另外，读者可登录数码维修工程师的官方网站（www.chinadse.org）获得超值技术服务。
本书由韩雪涛任主编，吴瑛、韩广兴任副主编，参加本书编写的还有张丽梅、宋明芳、朱勇、吴玮、吴惠英、张湘萍、高瑞征、韩雪冬、周文静、吴鹏飞、唐秀鸯、王新霞、马梦霞、张义伟、冯晓茸。编 者第1章 电子基础知识v1.1 欧姆定律
在导体的两端加上电压，导体内的电子就会在电场力的作用下作定向运动，形成电流。电流的方向规定为电子（负电荷）运动的反方向，即电流的方向与电子运动的方向相反。
图1-1为由电池、开关、灯泡组成的电路模型，当开关闭合时，电路形成通路，电池的电动势形成了电压，继而产生了电场力，在电场力的作用下，处于电场内的电子便会定向移动，这就形成了电流。图1-1 由电池、开关、灯泡组成的电路模型
电压也称电位差（或电势差），单位是伏特（V）。电流之所以能够在电路中流动是因为电路中存在电压，即高电位与低电位之间的差值。电位是指该点与指定的零电位的大小差距。电位也称电势，单位是伏特（V），用符号“φ”表示，它的值是相对的，电路中某点电位的大小与参考点的选择有关。
电阻是指物质对所通过的电流产生的阻碍作用。
欧姆定律规定了电压（U）、电流（I）和电阻（R）之间的关系。在电路中，流过电阻器的电流与电阻器两端的电压成正比，与电阻成反比，即I=U/R，这就是欧姆定律的基本概念。欧姆定律是电路中最基本的定律之一。1.1.1 电压对电流的影响
在电路中电阻阻值不变的情况下，电阻两端的电压升高，流经电阻的电流也成比例增加；电压降低，流经电阻的电流也成比例减小。
图1-2为电压变化对电流的影响。例如电压从25 V升高到30 V时，电流值也会从2.5 A升高到3 A。图1-2 电压变化对电流的影响1.1.2 电阻对电流的影响
在电路中电阻两端电压值不变的情况下，电阻阻值升高，流经电阻的电流成比例减小；电阻阻值降低，流经电阻的电流则成比例增加。
图1-3为电阻变化对电流的影响。例如电阻从10 Ω升高到20 Ω时，电流值会从2.5 A降低到1.25 A。图1-3 电阻变化对电流的影响1.2 电功率和焦耳定律1.2.1 电功与电功率1 电功
能量被定义为做功的能力。它以各种形式存在，包括电能、热能、光能、机械能、化学能以及声能等。电能是指电荷移动所承载的能量。
电能的转换是在电流做功的过程中进行的。因此，电流做功所消耗电能的多少可以用电功来度量。电功的计算公式为
W = UIt
式中，U为电压，V；I为电流，A；W为电功，J（焦耳）。
日常生产和生活中，电功也常用度作为单位，家庭用电能表如图1-4所示，是计量一段时间内家庭的所有电器耗电（电功）的综合。1度=1kW·h=1kV·A·h。图1-4 家庭用电能表
日常生活中使用的电能主要来自其他形式能量的转换，包括水能（水力发电）、热能（火力发电）、原子能（原子能发电）、风能（风力发电）、化学能（电池）及光能（光电池、太阳能电池等）等。电能也可转换成其他所需能量形式。它可以采用有线或无线的形式进行远距离传输。2 电功率
功率是指做功的速率或者是利用能量的速率。电功率是指电流在电位时间内（秒）所做的功，以字母“P”标识，即
P = W/t = UIt/t = UI
式中，U的单位为V；I的单位为A；P的单位为W（瓦特）。例如图1-5为电功率的计算案例。图1-5 电功率的计算案例
电功率也常用千瓦（kW）、毫瓦（mW）来表示。例如某电极的功率标识为2kW，表示其耗电功率为2kW。也有用马力来表示的（非标准单位），它们之间的关系是31kW = 10W-31mW = 10W1马力= 0.735kW
根据欧姆定律，电功率的表达式还可转化为：
由P = W/t = UIt/t = UI，U=I R，因此可得2P = I R
由P = W/t = UIt/t = UI，I =U/R，因此可得2P= U / R
由以上公式可看出：
① 当流过负载电阻的电流一定时，电功率与电阻值成正比；
② 当加在负载电阻两端的电压一定时，电功率与电阻值成反比。
大多数电力设备都标有电瓦数或额定功率。如电烤箱上标有220V 1200W字样，则1200W为其额定电功率。额定电功率即电气设备安全正常工作的最大电功率。电气设备正常工作时的最大电压叫额定电压，例如AC 220V，即交流220V供电的条件。在额定电压下的电功率叫额定功率。实际加在电气设备两端的电压叫实际电压，在实际电压下的电功率叫实际功率。只有在实际电压与额定电压相等时，实际功率才等于额定功率。
在一个电路中，额定功率大的设备实际消耗功率不一定大，应由设备两端实际电压和流过设备的实际电流决定。1.2.2 焦耳定律
把手靠近点亮了一段时间的白炽灯泡，就会感到灯泡发热；电视机、计算机主机和显示器，长时间工作后外壳会发热，把这种现象称为电流的热效应。即：导体中有电流通过时，导体就会发热，这种现象叫做电流的热效应。
我们知道灯泡和电线串联在电路中，电流相同，灯泡发热、发光，电线却不怎么热；相同的导线如果将灯泡换成大功率的电炉，电线将显著发热，甚至烧坏电线；电熨斗通电的时间过长，也会产生很多热量，一不小心，就会烫坏衣料。这些都说明电流产生的热量和导体的电阻、电流和通电时间有关。
英国物理学家焦耳做了大量的实验后于1840年最先确定了电流产生的热量跟电流、电阻和通电时间的定量关系：电流通过导体产生的热量与电流的平方成正比，与导体电阻成正比，与通电时间成正比。这个规律叫焦耳定律。
用I表示电流，R表示电阻，t为通电时间，Q表示热量，则焦耳定律可以表示为2Q = I Rt
电流的热效应在生产和生活中应用广泛。例如，电饭煲、电磁炉、电烙铁、电熨斗、电暖气等，这些电热器具有热效率高、调节温度方便、清洁卫生等优点，给生产和生活提供了极大的便利。但电流的热效应也有不利的地方，比如电动机、电视机等工作时也会有热量产生，这既浪费了电能，又可能在机器散热较差时被烧毁。在远距离输电时，由于输电线有电阻，不可避免地使一部分电能在输电线上转化为热能而损失。所以无论是利用电流的热效应，还是减少电流的热效应，都需要掌握有关热效应的规律。1.3 电子电路的连接关系1.3.1 串联电路
如果电路中多个负载首尾相连，那么就称它们的连接状态是串联的，该电路即称为串联电路。
串联电路可以分为电阻器的串联、电容器的串联、电感器的串联。1 电阻器的串联
把两个或两个以上的电阻器依次首尾连接起来的方式称为串联。图1-6为电阻器的串联电路。图1-6 电阻器的串联电路
如果电阻器串联到电源两极，则电路中各处电流相等，有U =I 1R , U =I R , …, U=I R ，而U=U+U+…+U，所以有U=I(R+R +122nn12n12…+R)，因而串联后的总电阻R为R=U/I=R+R+…+R，即串联后的n12n总电阻为各电阻之和。2 电容器的串联
电容器是由两片极板组成的，具有存储电荷的功能。电容器所存的电荷量（Q）与电容器的容量和电容器两极板上所加的电压成正比。
图1-7为三个电容器串联的电路示意图及计算方法。串联电路中各点的电流相等。当外加电压为U时，各电容器上的电压分别为U、1U、U，三个电容器上的电压之和等于总电压。串联电容器的合成23电容量的倒数等于各电容器电容量的倒数之和。图1-7 三个电容器串联的电路示意图及计算方法
如果电容器上的电荷量都为同一值Q，则
将串联的三个电容器视为1个电容器C，则
即3 电感器的串联
图1-8为三个电感器串联的电路示意图及计算方法，串联电路的电流都相等，电感量与线圈的匝数成正比。图1-8 三个电感器串联的电路示意图及计算方法
电感器串联电路中,总电感量的计算方法与电阻器串联电路计算总电阻值的方法相同，即L=L+L+L。1231.3.2 并联电路
两个或两个以上负载的两端都与电源两极相连，则称这种连接状态是并联的，该电路即为并联电路。
根据电路元器件的类型不同，并联电路又可以分为电阻器的并联、电容器的并联、电感器的并联等几种。1 电阻器的并联
把两个或两个以上的电阻器（或负载）按首首和尾尾连接起来的方式称为电阻器的并联。图1-9为电阻器的并联电路。在并联电路中，各并联电阻器两端的电压是相等的。图1-9 电阻器的并联电路
由图可见，假定将并联电路接到电源上，由于并联电路各并联电阻器两端的电压相同，因而根据欧姆定律有I=U/R，I=U/R，…，1122I=U/R，而I=I+I+…+I，所 以有nn12n
电路的总电阻（R）与电压（U）和总电流（I）也应满足欧姆定律，即I=U/R，因而可得
说明并联电路总电阻的倒数等于各并联支路电阻的倒数之和。2 电容器的并联
图1-10为三个电容器并联的电路示意图及计算方法，总电流等于各分支电流之和。给三个电容器加上电压U，各电容器上所储存的电荷量分别为Q=CU、Q=CU和Q=CU。112233图1-10 三个电容器并联的电路示意图及计算方法
如果将C、C和C三个电容器视为一个电容器C，则合成电容的123电荷量Q=CU，合成电容器的电荷量等于每个电容器的电荷量之和，即
CU=C U+C U+C U=（C+C+C）U123123
即 C=C+C+C123
并联电容器的合成电容等于三个电容之和。3 电感器的并联
图1-11为三个电感器并联的电路示意图及计算方法，并联电感的倒数等于三个电感的倒数之和，即图1-11 三个电感器并联的电路示意图及计算方法1.3.3 混联电路
在一个电路中，把既有电阻器串联又有电阻器并联的电路称为混联电路。分析混联电路可采用下面的两种方法。1 利用电流的流向及电流的分合将电路分解成局部串联和并联的方法
图1-12为电阻器的混联电路，分析电路，计算出A、B两端的等效电阻值。图1-12 电阻器的混联电路
假设有一电源接在A、B两端，A端为“+”，B端为“－”，则电流流向如图中箭头所示。在I流向支路中，R、R、R是串联的，因3345而该支路总电阻R＇为CD
由于I所在支路与I所在支路是并联的，所以32
即
R、R和R又是串联的，因而电路的总电阻为R=R+R1CD6AB1CD+R=10 Ω。62 利用电路中等电位点分析混联电路
图1-13为利用电路中等电位点分析混联电路。图1-13 利用电路中等电位点分析混联电路
图1-13（b）为根据等电位点画出的图1-13（a）的等效电路。由图可见，R和R、R并联再与R串联，因而总电阻R为2341AB
电路总电流为
由欧姆定律可知，R两端的电压为U=IR=1×1=1V。1111.4 直流电和交流电1.4.1 直流电与直流电路1 直流电
直流电（Direct Current，简称DC）是指电流方向不随时间作周期性变化，由正极流向负极，但电流的大小可能会变化。
直流电可以分为脉动直流和恒定直流两种，如图1-14所示，脉动直流中电流大小不稳定，而恒定直流中的电流大小是恒定不变的。图1-14 脉动直流和恒定直流
一般将可提供直流电的装置称为直流电源，例如干电池、蓄电池、直流发电机等。直流电源有正、负两极。当直流电源为电路供电时，直流电源能够使电路两端之间保持恒定的电位差，从而在外电路中形成由电源正极到负极的电流，如图1-15所示。图1-15 直流电的特点2 直流电路
由直流电源作用的电路称为直流电路，它主要是由直流电源、负载构成的闭合电路。
在生活和生产中电池供电的电器，都属于直流供电方式，如低压小功率照明灯、直流电动机等。还有许多电器是利用交流-直流变换器，将交流变成直流再为电器产品供电。图1-16为直流电动机驱动电路，它采用的直流电源供电，这是一个典型的直流电路。图1-16 直流电动机驱动电路
家庭或企事业单位的供电都是采用交流220V、50 Hz的电源，而电子产品内部各电路单元及其元件则往往需要多种直流电压，因而需要一些电路将交流220V电压变为直流电压，供电路各部分使用。
如图1-17所示，由图可知，交流220V电压经变压器T，先变成交流低压（12V）。再经整流二极管VD整流后变成脉动直流，脉动直流经LC滤波后变成稳定的直流电压。图1-17 直流电源电路1.4.2 交流电与交流电路1 交流电
交流电（Alternating Current，简称AC）是指大小和方向会随时间作周期性变化的电压或电流。在日常生活中所有的电器产品都需要有供电电源才能正常工作，大多数的电气设备都是由市电交流220V、50Hz作为供电电源，这是我国公共用电的统一标准，交流220V电压是指相线即火线对零线的电压。
如图1-18所示，交流电是由交流发电机产生的，交流发电机通常有产生单相交流电的机型和产生三相交流电的机型。图1-18 交流电的产生（1）单相交流电
单相交流电在电路中具有单一交变的电压，该电压以一定的频率随时间变化，如图1-19所示。在单相交流发电机中，只有一个线圈绕制在铁芯上构成定子，转子是永磁体，当其内部的定子和线圈为一组时，它所产生的感应电动势（电压）也为一组（相），由两条线进行传输。图1-19 单相交流电的产生（2）两相交流电
在发电机内设有两组定子线圈互相垂直地分布在转子外围，如图1-20所示。转子旋转时两组定子线圈产生两组感应电动势，这两组电动势之间有90°的相位差，这种电源为两相电源，这种方式多在自动化设备中使用。图1-20 两相交流电的产生（3）三相交流电
三相交流电是由三相交流发电机产生的。在定子槽内放置着三个结构相同的定子绕组A、B、C，这些绕组在空间互隔120°。转子旋转时，其磁场在空间按正弦规律变化，当转子由水轮机或汽轮机带动以角速度ω 等速地顺时针方向旋转时，在三个定子绕组中就产生频率相同、幅值相等、相位上互差120°的三个正弦电动势，即对称的三相电动势，如图1-21所示。图1-21 三相交流电的产生
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