作者：刘莲青,王连起
出版社：电子工业出版社
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电工电子技术与技能(非电类少学时)试读：
前言
中等职业教育以培养适应经济社会发展的“数以亿计”的高素质劳动者和技能型人才为己任。深化中等职业教育教学改革，提高教育质量和技能型人才培养水平，是当前和今后一个时期职业教育工作面临的一项重要而紧迫的任务。以突出学生职业能力培养的工学结合的课程改革，越来越受到各职业学校的普遍重视。在信息化时代的今天，计算机、互联网、数码产品的应用与普及，工业现代化的发展进程，无一不以电工电子技术为基础，这是有目共睹的事实。《电工电子技术与技能》是中等职业学校非电类专业的一门重要基础课程。该课程的教学任务是使学生掌握必备的电工电子技术与技能，培养学生解决涉及电工电子技术实际问题的初步能力，为继续学习后续专业技能课程打下基础。培养学生的职业道德与职业意识，提高学生的综合素质与职业能力，增强学生适应职业变化的能力，为学生职业生涯的发展奠定基础。多年来，通过该课程培养的技能型人才已走向为我国走新型工业化道路、调整经济结构和转变增长方式服务的工作岗位。
本教材努力在已有的教材改革实践的基础上，以《教育部关于进一步深化中等职业教育教学改革的若干意见》为指导，以培养高素质劳动者和技能型人才为目标，内容组织上按照教育部新发布的《中等职业学校电工电子技术与技能》教学大纲进行编写。包括电路基础、电工技术、模拟电子技术和数字电子技术四部分。教材力求加强学生职业技能培养，重视实践和实训教学环节，各章都配有技能训练项目，突出“做中学、做中教”的职业教育教学特色。
本教材适用于中职学校的非电类专业。不打星号的为“基础模块”，为各专业必修内容，建议安排54学时；打星号的是“选学模块”，为各专业限选内容，选定后也为本专业的必修内容，建议至少选择10学时教学内容；课程总学时数建议安排64学时。不同地区、不同学校以及不同专业也可根据实际需要而定。教材每章都有小结、思考题和练习题，便于教师教学和学生学习。
本教材由北京信息职业技术学院刘莲青、王连起主编。第1～3章由刘莲青执笔，第4～8章由王连起执笔，第9～11章由陈强执笔，第12～13章由王玥玥执笔。全书由刘莲青统稿。北京教育科学研究院职成教研究所苏永昌在本书的编写过程中提出了宝贵意见，在此谨向苏永昌表示衷心的感谢！
由于编者水平有限，书中难免存在错误，诚望读者指正。
为了方便教师教学，本书还配有教学指南、电子教案及习题答案（电子版）。请有此需要的教师登录华信教育资源网（www.hxedu.com.cn）免费注册后再进行下载，有问题时请在网站留言板留言或与电子工业出版社联系（E-mail：hxedu＠phei.com.cn）。
编者
2010年3月于北京第1篇 电路基础
电路是当今工程技术的重要基础之一，人们在日常学习、工作和生活中广泛地应用着各种电路，如照明电路、收音机和电视机的放大电路、计算机的运算电路和存储电路，以及移动电话的模/数转换电路和工业生产设备的各种控制电路等。第1章 电与安全用电
本章主要介绍电能的基本常识、电能在人类生活中的重要地位、电能在实际生产中的重要作用、实际中常用的电工与电子设备，以及电的危害与安全用电及电气火灾的防范方法。1.1 电与生活
电能是一种方便的能源，它的广泛应用形成了人类近代史上第二次技术革命，有力地推动了人类社会的发展，给人类创造了巨大的财富，改善了人类的生活。在当今的日常生活和工作中，无论衣、食、住、行，还是社会、经济、文化、环境与科技发展，处处都要依赖电能。现代人的生活、工作与电能息息相关。电能是生活中使用最普遍、最清洁也是最方便的一种能源。
电能并不像煤炭或石油，通过开采得到，它是利用其他能源，经过能量转换过程产生，因此，电能的制造成本比一般能源要高。世界各国以水力、火力、核能、风力和太阳能等发电，产生最洁净的电能供人类使用。
电与我们的生活息息相关，在我们的生活中处处都用到电，比如电灯、电视机、洗衣机、音响、计算机、手机、微波炉、电磁灶和空调等都要用电。城市里的夜景照明、无轨电车和地铁列车等也都要用电。如果没有了电，这些电器与设备都将无法工作，我们的生活也会变得一团糟。
使用电能可以提高我们的生活质量，它可以让电灯发出亮光，让电风扇转动起来，让电视机放出好看的画面，让空调工作，让气温变得舒适可人，让计算机运作，查阅无数的资料，了解无穷的知识……
电能给人们提供洁净、高效率的服务与享受。但是我们只有了解和掌握电工电子基本知识与安全规程，正确操控电器，才能安全享受电的方便。当今的世界对能源的利用日益增加，电力的需求更是日甚一日，发电能源如火力、水力不复使用，因此我们必须重视电能节约与寻求新的替代能源。
现在我国的发电厂主要是火力发电和水力发电，此外还有风力发电、原子能发电和太阳能发电等大大小小很多发电站。但是仍不能够满足广大工矿企业和人民的需要，所以必须节约用电。如果我们每一个人从身边做起，每个人一个月节约一度电，那么全国人民一个月就可以节约13亿度电。1度电虽少，但可以炼40kg钢，灌溉农田1h，还可以让40W的电灯亮25h。因此，我们必须提倡节约用电，比如，使用节能灯、节能冰箱，给电器设备装设节能开关等。在平日生活和工作中都应该节约用电，养成随手关灯的好习惯，让节约下来的电能用到更多更应该用电的地方去，做更多更需要做的事情。
思考与练习题
1-1-1 举出身边用电做功的家用电器。
1-1-2 举出4种类型的发电厂。1.2 生产实际中的电工与电子设备
在生产中，目前常用电工电子设备包括：变压器、电动机及低压电器、电动工具、风扇、照明控制电器、电子开关、稳压电源、万用表、数字表、示波器及其他仪器类等设备。
电力系统中，用来变换电压的全密封式电力变压器如图1-1所示；电子设备中常用的小型变压器如图1-2所示；工厂用做动力的三相异步电动机如图1-3所示；用做控制的微型电动机如图1-4所示；在实验室常用的直流稳压电源如图1-5和图1-6所示；图1-7所示的数字万用表和图1-8所示的数字示波器也是实验室必备的仪表和仪器。图1-1 全密封式电力变压器图1-2 小型变压器图1-3 三相异步电动机图1-4 微型电动机图1-5 直流稳压电源图1-6 直流开关稳压电源图1-7 数字万用表图1-8 数字示波器
随着时代的发展与生活节奏的加快，各行各业的工作效率和技术要求也在不断地提高，因此，如何快速地掌握常用电工电子设备的正确使用，是广大电工电子初学者面临的课题。
思考与练习题
1-2-1 举出几种常见的电子仪器。
1-2-2 在生活和工作中常见的电气设备有哪些?1.3 电的危害与安全用电
电给我们带来方便，但若使用不正确也会造成人触电和产生火灾等危害，所以我们在生活工作中还应该注意安全用电，在采取必要的安全措施的情况下使用和维修电工电子设备。1.3.1 电的危害
如果在生产和生活中不注意安全用电则会带来灾害。例如，触电可造成人身伤亡，设备漏电产生的电火花可能酿成火灾、爆炸，高频电气设备可产生电磁污染等。因此在生活和工作中必须严格遵守安全规程，正确使用电气设备，避免灾害的发生。1.3.2 安全用电
1.如何安全用电
在夏季，酷热难耐，空调、电风扇也都运转起来。因不正确使用这些电器而造成的火灾、触电事故每年都有发生。如何既安全又科学地用电，是每个家庭必须注意的大事。首先，在安装电器之前要考察电度表和室内线路的承载能力。电能表所能承受的电功率近似于电压乘以电流的值，民用电的电压是220V，如家中安装5A的电能表，所能承受的功率近似是1100W，家庭总用电功率超过1100W时就不安全，所以安装电器时要考虑家庭的总用电量不超负荷才能使用。如此推算，10A的电能表所能承受的电功率近似是2200W。
在用电时还要考虑一个插座允许插接几个电器。如果所有插接电器的最大功率之和不超过插座的功率，一般不会出问题。用三对以上插孔的插座，而且同时使用电饭锅、微波炉、电热水器等大功率电器时，应先算一算这些电器功率的总和。如超过了插座的限定功率，插座就会因电流过大而发热烧坏，这时应减少同时使用的电器数量，使功率总和保持在插座允许的范围之内。日常用电要注意的安全问题如图1-9所示。图1-9 日常用电要注意的安全问题
另外，安装的闸刀开关必须使用相应标准的熔丝。不得用其他金属丝替代，否则容易造成火灾，毁坏电器，有条件的应安装漏电保护器或空气开关。如家用电器着火引起火灾，必须先切断电源，然后再进行救火，以免触电伤人。
2.安全用电方法
电冰箱、电视机、洗衣机、空调器等家用电器的普及，为人们的生活带来了诸多便利。但是，要注意电源的安全使用，以避免不必要的伤害。图1-10 三脚电源插头和三脚插座
带金属外壳的电器应使用三脚电源插头，三脚插座的地线必须可靠接地。有些家电出现故障或受潮时外壳可能漏电，一旦外壳带电，如果用两脚电源插座，人体接触后就有触电的可能。大功率的家用电器要使用单独的电源插座，因为电线和插座都有规定的载流量，如果多种大功率电器合用一个电源插座，当电流超过其额定流量时，电线便会发热，塑料绝缘套可能熔化导致燃烧。三脚电源插头如图1-10（a）所示，三脚插座如图1-10（b）所示。
电压波动大时要使用保护器。日常生活中，瞬间断电或电源电压波动较大的情况时有发生，这对电冰箱是一个威胁。若停电后又在短时间（3～5分钟）内恢复供电，电冰箱的压缩机所承受的起动电流要比正常起动电流大好几倍，可能会烧毁压缩机。
3.触电救护方法
电击伤俗称触电，是由于电流通过人体所致的损伤。大多数是因人体直接接触电源所致，也有被数千伏以上的高压电或雷电击伤的情况。
脱离电源的处理触电急救的要点是动作迅速，救护得法。发现有人触电，首先要把触电者尽快脱离电源，然后根据具体情况，进行相应的救治。脱离电源方法：①如开关箱在附近，可立即拉闸或拔掉插头，断开电源。②如距离开关较远，应迅速用绝缘良好的电工钳或有干燥木柄的利器（刀、斧、锹等）砍断电线，或用干燥的木棒、竹竿、硬塑料管等物迅速将电线拨离触电者。③若现场无任何合适的绝缘物可利用，救护人员也可用几层干燥的衣服将手包裹好，站在干燥的木板上，拉触电者的衣服，使其脱离电源。④对高压触电，应立即通知有关部门停电，或迅速拉下开关，或由有经验的人采取特殊措施切断电源。
人触电后出现神经麻痹、呼吸中断、心脏停跳等症状，外表上呈现昏迷的状态，不一定会立即死亡，如现场抢救及时，方法得当，人是可以获救的。现场急救对抢救触电者是非常重要的。一些统计资料指出，触电后1min开始救治者，90%有良好效果；触电后12min开始救治者，救活的可能性就很小。这说明抢救时间是个重要因素。因此，争分夺秒，及时抢救是至关重要的。
救护方法：①如果触电者神志清醒，但有些心慌、四肢发麻、全身无力或触电者在触电过程中曾一度昏迷，但已清醒过来，应使触电者安静休息、不要走动、严密观察，必要时送医院诊治。②如果触电者已经失去知觉，但心脏还在跳动、还有呼吸，应使触电者在空气清新的地方舒适、安静地平躺，解开妨碍呼吸的衣扣、腰带。如果天气寒冷要注意保持体温，并迅速请医生到现场诊治。③如果触电者失去知觉，呼吸停止，但心脏还在跳动，应立即进行口对口（鼻）人工呼吸，并及时请医生到现场。④如果触电者呼吸和心脏跳动完全停止，应立即进行口对口（鼻）人工呼吸和胸外心脏按压急救，并迅速请医生到现场。应当注意，急救要尽快进行，即使送往医院的途中也应持续进行。1.3.3 电气火灾的防范
为了预防电气火灾的发生，首先在安装电气设备时，必须保证质量，并应满足安全防火的各项要求。要用合格的电气设备，破损的开关、灯头和破损的电线都不能使用，电线的接头要按规定连接法牢靠连接，并用绝缘胶带包好。对接线桩头、端子的接线要拧紧螺丝，防止因接线松动而造成接触不良。电工安装好设备后，并不意味着可以一劳永逸了，用户在使用过程中，如发现灯头、插座接线松动，特别是移动电器插头接线容易松动，接触不良或有过热现象时，要及时找电工处理。
其次，不要在低压线路和开关、插座、熔断器附近放置油类、纸张、棉花、木屑、木材等易燃物品。
电气火灾发生前，都有前兆，要特别引起重视，电线因过热首先会烧焦绝缘外皮，散发出一种烧胶皮或烧塑料的难闻气味。所以，当闻到此气味时，应首先想到可能是电气方面原因引起的，如查不到其他原因，应立即拉闸切断电源，直到查明原因，妥善处理后，才能合闸送电。图1-11 干粉灭火器
万一发生了火灾，不管是否是电气方面引起的，首先要想办法迅速切断火灾范围内的电源。因为，如果火灾是电气方面引起的，切断了电源，也就切断了起火的火源；如果火灾不是电气方面引起的，也会烧坏电线的绝缘，若不切断电源，烧坏的电线会造成碰线短路，引起更大范围的电线着火。发生电气火灾后，应使用盖土、盖沙或干粉灭火器或二氧化碳灭火器，但不能使用泡沫灭火器，因为此种灭火剂是导电的。图1-11所示为干粉灭火器。
思考与练习题
1-3-1 不注意安全用电会带来哪些灾害?举例说明。
1-3-2 在生活和工作中如何安全用电?
1-3-3 如何防范电气火灾?本章小结
1.电能是一种方便的能源，也是人们生活和工作中不可缺少的能源、电能可由水力、火力、核能、风力和太阳能等发电产生。
2.在生产实验中、常用电工电子设备有：变压器、电动机及低压电器，电动工具、风扇、照明控制电器、电子开关、稳压电源、万用表、数字表、示波器及其他仪器类等设备。
3.若用电不正确也会导致人触电和产生火灾等危害，所以我们在生活工作中还应该注意安全用电，使用的电气材料和设备要保证质量，并应满足安全防火的各项要求。当有人触电时应及时正确地进行救护；发生电器火灾要迅速切断火灾范围内的电源，应使用盖土、盖沙和干粉灭火器或二氧化碳灭火。习题1
1-1 试举出几种类型的发电厂。
1-2 在生产中，常用电工电子设备有哪些?
1-3 电的危害有哪些?如何安全用电?
1-4 如何防范电气火灾?第2章 电路的基本概念
本章主要介绍电路的组成、识读基本电路符号和简单电路图，电流、电压、电位、电源和电动势的基本概念，导体的电阻与导体，绝缘体与半导体的概念，常用各类电阻器的性能及万用表的使用方法和电阻的测量方法。2.1 电路的基本组成
电路是电流所流经的路径，它由电路元件组成。在电路中可以实现能量的传输和转换，信号的传递和处理。在日常生活和工作中人们随时都可以接触到电路，例如照明电路，当开关闭合后电灯立即亮起来，这是因为灯泡中有电流流过，将电能转换为光能。各种家用电器都是由电路来完成各项功能的。
组成电路的元件种类很多，但大体分为三类基本元件，即电源、负载和导线。电源是产生电能和信号的设备，它的作用是将其他形式的能转换为电能，如发电机将机械能转换为电能；负载是用电设备，它将电能转换为其他形式的能，如电动机是将电能转换为机械能，而电灯则将电能转换为光能；导线是将电源和负载连接起来，将电能传输、分配给负载。可见电路的作用是产生、传输、分配和使用电能。图2-1就是一个简单电路，图2-2是用电路符号代替图2-1中实际元件的简单电路示意图。图2-1 简单电路图2-2 简单电路示意图
思考与练习题
2-1-1 电路的作用是什么?
2-1-2 例举实际生活和工作中用到的电路。2.2 识读基本电路符号和简单电路图2.2.1 电路图
用导线将电源、负载及开关、电流表、电压表等连接起来组成电路，在实际中为了便于分析、研究电路，通常将电路的实际元件用图形符号表示，画出与实际电路相对应的结构示意图，这样绘制出的结构示意图就称为电路图。如图2-1所示的电路图中实际电路元件用图2-2中的电路符号表示。常用电路元件符号如表2-1所示。表2-1 常用电路元件符号2.2.2 电路图的意义
电路图是人们为了研究和工程的需要，用约定的符号绘制的一种表示电路结构的图形。通过电路图可以知道实际电路的情况。这样，在分析电路时，就不必把实物翻来覆去地琢磨，而只要拿着一张图纸就可以了；在设计电路时，也可以在纸上或计算机上进行，确认完成后再进行实际安装，通过调试、改进，直至成功；而现在，我们则可以应用先进的计算机软件来进行电路的辅助设计，进行虚拟的电路实验，大大提高了工作效率。
思考与练习题
2-2-1 电路由哪几部分组成?各部分起什么作用?
2-2-2 安装一个简单实用的直流电路装置，并画出它的电路图。2.3 电流的基本概念
电子仪器与电气设备接通电源后才能工作，例如合上电源开关后，电灯立即亮起来。这是因为电灯中有电流通过，将电能转换成光能；电流通过电动机会使电动机旋转，将电能转换成机械能。2.3.1 电流的形成
在金属导体中存在着大量的自由电子，当电路中加入电源时，自由电子朝一个方向运动就形成了电流。如图2-3所示电路，当闭合开关后电流由电池的正极流出，经过开关、电流表、灯泡流入电池的负极。电流表显示出电流的数值。图2-3 电路中的电流2.3.2 电流的大小和方向
电流具有热效应、化学效应和磁效应，常用电流强度表示电流产生各种效应的强弱。电流强度简称电流，用I表示，它是电路中的基本物理量之一。电流的大小定义为单位时间内通过导体截面的电量。
设在时间t内通过导体截面S的电量为Q，如图2-4所示，则电流为
在国际单位制中，电流的基本单位是安培（A）。如果每秒内通过导体截面的电量为 1库仑（C）时，则电流是1安培。在计算大电流时，常以千安（kA）为单位；而小电流用毫安（mA）或微安（μA）为单位。它们之间的换算关系如下：
电流的大小可以用电流表测得，家庭常用电灯的电流一般在0.1～0.5A，而大型电动机的电流可以达到几百安培（A）。如果有50mA的电流通过人体的心脏时，就要危及人的生命，因此在工作中要注意安全用电。
电流有一定的方向，在电路中电流的方向用箭头表示。人们开始发现电流时，认为是正电荷在运动，所以规定正电荷运动的方向为电流的实际方向，如图2-4所示。对于简单电路判断电流的实际方向并不困难，当电路较复杂时，电流的实际方向就不容易判定了，因此在分析电路时必须给电流规定参考方向。在参考方向下计算出电流为正时，说明电流的参考方向与实际方向相同；计算出电流为负时，说明电流的参考方向与实际方向相反。图2-4 通过导体截面的电量示意图
在日常生活、工作中常用到的电流有直流和交流两种。电流的大小和方向不随时间变化的称为直流电，如手电筒、电动汽车等使用的都是直流电。电流的大小和方向随时间变化的称为交流电，目前工农业生产和人们生活中广泛应用的是交流电，有些直流电是由交流电经整流得到，一般发电厂发出的电都是交流电。
思考与练习题
2-3-1 导体中的电流是如何形成的?
2-3-2 什么是电流的实际方向和参考方向?二者有何关系?2.4 电压与电位的基本概念
导体中形成电流的内在因素是导体内有大量的自由电子，而外因是导体两端存在电场。电场对电子产生作用力，使电子产生定向运动而形成电流。不同的电场对电子产生的作用力不相同，常用电压这个物理量表示电场对电荷作用的大小。2.4.1 电压的大小和方向
为了便于理解电压的概念，用图2-5所示的水压来类比电压。由图2-5可见甲容器里的水面高于乙容器，当打开阀门后，因为甲与乙存在水压，所以水会从甲经过管道和水轮机流到乙里，由于水的流动，水轮机将转动做功。图2-5 水压可以使水在管道中流动
在电路中，当导体两端有电压时将产生电流，电流的大小与单位时间内通过导体截面的电量多少有关，而电场力在移动电荷时要做功，为了衡量电场对电荷做功的大小，通常用电压表示。因此也可以认为电流是由电压产生，将电场力移动单位正电荷由 A 到 B 所做的功称为AB间的电压，用U表示。如果电场将电量为Q的电荷从A移AB动到B所做的功为W，则AB间的电压为AB
式（2-2）中，电场做功的单位为焦耳，电量的单位为库仑时，电压的基本单位是伏特（V）。通常家用电源电压为 220V，一般干电池的电压只有 1.5V，对于超高压输电常用千伏（kV）做单位，目前我国远距离超高压输电线路的电压等级有 110kV、220kV、330kV 和500kV。在电子电路中当电压很低时用毫伏（mV）或微伏（μV）做单位。它们之间的关系是
电压不但有大小也有方向，电压的实际方向为正电荷的运动方向，即电压的方向是由正极到负极。在电路分析中，也经常规定电压的参考方向，在参考方向下计算出电压为正时，说明电压的参考方向与实际方向相同；计算出电压为负时，电压的参考方向与实际方向相反。2.4.2 电位
在分析电路时，经常用到电位这个物理量，以便分析各点之间的电压。在电路中任选一点作为参考点，参考点的电位为零，在实际电路中一般选接地点为参考点，电路中某一点的电位等于该点到参考点之间的电压，所以电位的基本单位也是伏特，常用V表示。图2-6 电力工人在高压线上带电作业
在电路中任意两点的电位之差，等于这两点之间的电压，因此电压也称为电位差。电压的实际方向是由高电位指向低电位，电流的实际方向与电压的实际方向一致，称为关联参考方向，由高电位流向低电位。所以在电路分析中常将电压与电流的参考方向规定为一致。如果两点的电位相等，则两点的电压为零，若用导线连接该两点就没有电流通过，因此也可以认为电流是由电压产生的。电位相等的点称为等电位点，这是带电作业的理论基础。如图2-6所示为电力工人在高压线上带电作业。
思考与练习题
2-4-1 电压与电位有何区别?
2-4-2 什么是电压的实际方向和参考方向?二者有何关系?
2-4-3 什么是电位的参考点和等电位点?2.5 电源与电动势
为了便于直观地理解电路和电源的作用，我们用水流来做类比。
在图 2-7 中，由于甲容器与乙容器里的水存在水压，当打开阀门后，水会从甲容器经过管道和抽水机流到乙容器里。但是随着水的流通，甲容器里的水会逐渐减少，乙容器里的水会逐渐增多，甲、乙之间的水压随之减小，直到甲、乙容器的水压等于零，管道中就没有水流通过了。若要维持水流继续存在，必须维持管道两端甲、乙容器的水压，这个水压要靠抽水机将乙容器的水送回甲容器里，如图 2-7 所示。甲、乙容器和抽水机就相当于电源，水管相当于电路，水轮机相当于负载，甲容器相当于电池的正极，乙容器相当于电池的负极。电池是将化学能转化为电能，水轮机是将转动做功。图2-7 抽水机将乙容器的水送回甲容器产生水压2.5.1 提供电能的装置——电源
电源是一种能量转换装置，相当于抽水机的功能。电源将机械能、化学能或光能等转换为电能，如发电机、干电池和光电池等。在各种电源中，有一个共同点，即在电源的内部移动电荷，使电源的一个极具有一定数量的正电荷，另一个极具有一定数量的负电荷，这样就在两极之间形成电场，产生电位差。图2-8为干电池与电源的电路符号。图2-8 干电池与电源的电路符号2.5.2 电源给予单位电荷的能量——电动势
电源的电动势是衡量电源力对电荷做功能力大小的物理量。电源力把单位正电荷从电源的低电位端B经电源内部移到高电位端A所做的功，称为电源的电动势E。当电源力将正电荷Q从负极B移到正BA极A所做的功为W时，则电源的电动势为BA
其中当W的单位是焦耳，Q的单位是库仑时，E的基本单位与BA电压相同也是伏特。
电动势的方向为电源力移动正电荷的方向，即由低电位指向高电位，如图2-7所示。由此可见电动势与电压的方向相反，如图2-8所示。这是因为在电源内部电源力逆着电场力的方向将正电荷由低电位移到高电位，因此电动势的方向为电位升高的方向，电压的方向是电位降低的方向。
直流电源的电动势大小和方向不随时间变化，如电池和直流发电机等都是直流电源；电动势的大小和方向随时间变化的电源称为交流电源，交流发电机和信号发生器就是交流电源。
思考与练习题
2-5-1 电源的作用是什么?
2-5-2 什么叫电动势?它与电压有什么差别?2.6 电阻、导体和绝缘体2.6.1 导体对电流阻力的参数——电阻
导体中的自由电子在电场力的作用下，产生定向运动形成电流。当电流通过导体时也会受到阻力，因为自由电子在运动中不断与导体内的原子、分子发生碰撞，使自由电子受到一定的阻力。导体对电流的这种阻力称为电阻，电阻用R表示。
电阻的单位是欧姆（Ω），大电阻用千欧（kΩ）或兆欧（MΩ）做单位。它们的换算关系如下
导体存在电阻是一个客观现象，那么导体电阻的大小与哪些因素有关呢?实验证明，导体的电阻与导体的长度成正比，与导体的横截面积成反比，还与导体的材料有关。这是因为导体越长，自由电子运动路径就长，与原子和分子碰撞的机会增多，故表现为电阻增大；如导体横截面积越大，自由电子运动的通道也增大，与原子和分子碰撞的机会将减少，故电阻减小。不同材料单位体积内的自由电子数目不同，导电的能力也不同，因而电阻的大小也就不同。导体电阻可以由下式计算
式中 R——导体电阻（Ω）；
l——导体长度（m）；2
A——导体横截面积（m）；
ρ——导体电阻率（Ω·m）。2
电阻率ρ表示长度为 1m，截面积是 1m的导体所具有的电阻值。不同的材料有不同的电阻率，几种常用电工材料的电阻率见表2-2。表2-2 常用电工材料的电阻率
由表2-2可见，银、铜和铝的电阻率较小，它们都具有良好的导电性能，由于银较贵重，不宜大量使用，因此常用的导电材料是铜和铝。锰铜合金常用来制作标准电阻，而镍铬合金用于制造电热丝。2.6.2 不同导电能力的物体——导体、绝缘体和半导体
电工材料按其导电性能可分为导体、绝缘体和半导体三类，各种材料的导电性能可以用电阻或电导表示。
导体具有良好的导电性能，即电导率大，电阻率小。导体材料的-2电阻率一般在 10～1范围内，金属材料中绝大部分为良导体，如银、铜和铝等，金属导体在电工、电子技术中得到广泛应用。
通常将电阻极大，导电能力非常差，电流几乎不能通过的材料称1222为绝缘体。绝缘体的电阻率一般在10～10范围内，所以认为绝缘体是不能导电的。绝缘体在电工和电子技术中与导体同样占有重要的地位，常用的绝缘体有橡胶、塑料、云母、陶瓷、石棉及干燥的木材等。
此外，还有一类材料的导电性能介于导体和绝缘体之间，称为半8导体。半导体的电阻率在10左右。常用的半导体材料有硅、锗和硒等。半导体在电子技术中得到广泛的应用，如半导体二极管、三极管、晶闸管及集成电路等都是由半导体材料制成的。2.6.3 认识不同类型的电阻器
电阻器简称电阻，它是具有一定阻值的元件。在电路中主要用来调节电压和电流，起降压、分压、限流、分流作用。电阻器有固定电阻器和电位器两大类。
1.固定电阻器
固定电阻器的电阻值固定不变，习惯上简称为电阻。在实际应用中根据制造材料和结构的不同，固定电阻器可分为碳膜电阻器、金属氧化膜电阻器、金属膜电阻器、线绕电阻器和贴片式电阻器等。（1）碳膜电阻器
碳膜电阻器是通用型电阻器，如图 2-9 所示。碳膜电阻器以碳膜作为电阻材料，利用浸渍或真空蒸发形成结晶的电阻膜（碳膜）。电阻值的调整和确定通过在碳膜上刻螺纹槽来实现，电阻体的两个端面用镀锡铜丝和镀锡环箍来连接。碳膜电阻器又分为普通碳膜电阻器、测量型碳膜电阻器、精密碳膜电阻器等。图2-9 碳膜电阻器（2）金属氧化膜电阻器
图 2-10 所示为金属氧化膜电阻器，金属氧化膜电阻器是在陶瓷基体上蒸发一层金属氧化膜，然后再涂一层硅树脂薄膜，使电阻的表面坚硬而不易损坏。金属氧化膜电阻器的电感很小，与同样体积的碳膜电阻器相比，其额定负荷大大提高。但阻值范围小，通常在200kΩ以下。
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