电工电子技术基础(txt+pdf+epub+mobi电子书下载)

作者：刘春梅 主编 陈琨 副主编

出版社：化学工业出版社

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电工电子技术基础试读：

前言

本书由湖南汽车工程职业学院刘春梅主编，陈琨副主编。河北能源职业技术学院许光磊、河南职业技术学院王克甫、长沙职业技术学院李业华、湖南汽车工程职业学院李二喜、兰新武参与了本教材的编写。

本书可作为高职高专院校机电类专业、机械制造类专业、汽车大类专业、自动化类专业、电子信息类专业、设备维护类专业等的教材，也可作为应用型本科、成人教育、电视大学、函授学院、中职学校、培训班的教材以及企业工程技术人员的自学参考书。

由于编者水平有限，本书难免存在不妥之处，敬请广大读者提出宝贵意见！编者绪论一、电能的应用与特点

现代人无法想象，如果没有电，世界将是什么样子！

1785年，库仑发现了电荷间的相互作用；1820年，奥斯特发现了电流周围存在磁场；1831年，法拉第发现了电磁感应定律，并创造了世界上第一台感应电动机，从此人类进入了一个高速发展的伟大的电气时代。科学的发展是没有止境的。人类经过100多年的不懈努力，已使电技术得到了巨大、深刻的发展，并继续向更高新、更尖端的技术迈进。电技术的发展水平和电气化的程度，在一定的意义上已成为衡量一个国家是否发达的主要标志。

电技术的发展使电能得到了极其广泛的应用，现代工业、农业、交通运输、通信、国防、科研及日常生活的各方面，无一不在应用电能。电能之所以得到如此广泛的应用，是因为它具有如下一些突出的优点。（1）转换容易　水能、热能、原子能等通过发电设备可转换为电能。如利用水轮发电机和汽轮发电机可分别把水能和热能转换成电能。电能则很容易转换成机械能、热能、光能及化学能等。通过电动机械把电能转换成机械能，如工业生产中的机床、起重机、轧钢机、各种风机、泵；农业生产中的电力排灌设备、粮食和饲料加工设备；交通运输中的电力机车、电车；家用电器中的风扇、洗衣机、冰箱、空调器等，都是用电动机作动力的。通过电炉和电灯，可把电能分别转换成热能和光能，这更是人所共知的。（2）输送经济　利用高压输电线路可以很方便地将电能输向远方；若是热能，则需经管道传送蒸汽或长途运送燃料。前者较之后者，不但传输设备简单，而且传输效率高，有利于节约资源。现在，我国已建有50万伏的超高压输电线路，输电距离达数千公里。

电能较之其他形式的能量还具有容易分配的特点，通过高低压输电线，可方便地将电能输入每个工矿企业和千家万户，送到每个需电的角落。（3）控制方便　电气设备的动作非常迅速，而各种电量和非电量的转换和检测比较容易，电气控制又不受距离的限制，这一切均为采用电技术来实现生产过程的自动化创造了有利条件。尤其是电子计算机的飞速发展和大量应用，使电能控制的方便灵活性变得更为显著。

我国人口众多，电能仍是一种紧缺能源，特别是由于社会生产的发展与人民生活水平的提高，对电能的需求越来越大，因此需要大力发展。二、课程的性质、任务与内容

电工电子技术是研究电磁现象及电子技术在工程技术中应用的一门技术基础课。它包括电工技术与电子技术两大部分，涉及的范围比较广泛，是工程技术人员处理生产问题必须具备的基础知识。本课程是工科非电专业的一门技术基础课。

本课程的任务是使学生掌握电磁现象的基本规律和电子技术的基本理论知识在工程中应用的基本方法。学习本课程还为学习后续课程及有关的科学打下必要的基础。同时，结合本课程的特点，培养学生动手能力、观察能力、分析和解决实际问题的能力，巩固、加深理论知识。通过本课程学习，使学生达到下列要求：

①掌握交、直流电路的基本理论和基本知识，并能应用这些理论对一般的电路进行分析计算；

②了解常用电机、电气设备的基本工作原理、性能和应用，能看懂简单的继电器、接触器控制线路的电气原理图；

③了解本大纲所列的各种电子器件的基本工作原理和应用；

④能理解和分析电子电路的几种基本环节；

⑤受到电工电子实验技能的训练，能独立完成大纲所规定的实验，会用示波器等常用电子仪器，能独立完成大纲所规定的实验，培养严谨的工作作风；

⑥具有进一步自学电工电子技术理论的能力。三、学习本课程应注意的问题

本课程内容广泛，既有系统理论，又有实际应用，且对物理、数学知识有较高的要求，但“世上无难事，只怕有心人”，只要踏踏实实、刻苦认真地学，一定会获得优异的成绩。关于学习方法，应在学习过程中不断地归纳总结，找到一套最适合自身特点的方法。

应该注意的是，除把握住预习、听课、复习、作业等学习环节外，要特别重视阅读教材，培养自学能力。读教材不要太快，一定要循序渐进，必要时可用一两本主要的参考书帮助阅读（但必须以教材为主体）。电路的元、器件符号作为工程语言必须记下来，才能使阅读顺利。

另外，电工电子技术是一门实践性很强的课程，实验是一个重要的教学环节。通过实践，不但可以巩固、加深理论知识，而且可以训练基本技能，懂得一般的电工操作技术，因此，要充分重视实验课。实验课前要认真地阅读实验内容，搞懂实验原理，拟出实验电路与具体的操作步骤，到了实验室现场才能做到“胸有成竹”。对一些常用电工仪表、电子仪器，一定要学会熟练操作。模块一　直流电路学习单元一　电路的基本概念一、电路的组成及功能

1.电路的概念

在电工电子技术中，为了方便地分析和研究问题，可以将实际电路中的元器件抽象成理想化的模型，即在一定条件下突出其主要的电磁性质而忽略其次要因素。这种用理想电路元器件来代替实际电路元器件构成的电路，称为电路模型，简称为电路。电路的转换如图1-1所示。图1-1　电路的转换

2.电路组成

人们在日常生活或生产和科研中，广泛地使用着各种电路，如照明电路、收音机电路、电视机中的放大电路、各种控制电路等。电路提供了电流流通的路径。复杂电路呈网状，因此也把电路称为网络，是用一些电气设备或元件，按其所要完成的功能，以一定方式连接成的电流通路。电路一般由电源、负载和传输控制器件（中间环节）三部分组成。（1）电源　产生电能的设备，如发电机、电池等。（2）负载　取用电能的设备，如电动机、电灯、电炉等。（3）传输控制器件　导线或开关等。

3.电路的功能（1）实现电能的传输和转换　如电力系统电路就是这样的典型例子，发电机组将其他形式的能量转换成电能，经变压器、输电线传输到负载。（2）实现信号的处理　如收音机和电视机中的调谐及放大电路。二、电路的基本物理量

1.电流、电压及其参考方向（1）电流　电荷的定向移动形成了电流，规定正电荷移动的方向为电流的方向。

电流强度：单位时间内通过导体截面的电荷量。如果电流随时间变化，用小写字母i表示：　　        （1-1）

式中，dq为导体横截面在dt时间内通过的电荷量。电荷量的单位为库仑（C），时间dt的单位为秒（s）。

如果电流的大小和方向不随时间变化，简称直流电。用大写字母I表示，即　　        （1-2）

在国际单位制（SI）中，电流的单位为安培（A）。常用的还有千安（kA）、毫安（mA）、微安（μA）等单位。3361kA=10A　　　1A=10mA=10μA

电流的方向可用箭头表示，也可用字母顺序表示，如图1-2所示。用字母的双下标表示时为I。AB图1-2　电流方向的表示（2）电压　一般用电压来反映电场力做功的能力。电场力把单位正电荷从A点移动到B点所做的功，称为A点到B点间的电压，用u表示，即AB　　        （1-3）

式中，dW表示电场力将dq的正电荷从A点移动到B点所做的AB功，单位为焦耳（J）。

在国际单位制（SI）中，电压单位为伏特（V），还有千伏（kV）、毫伏（mV）、微伏（μV）等单位。3361kV=10V　1V=10mV=10μV

大小和方向不随时间变化的电压，称为直流电压，用大写字母U表示；大小和方向随时间变化的电压，称为交流电压，用小写字母u表示。

电压也是有方向的，习惯上把电压降低的方向作为电压的实际方向。可用“+”“-”符号表示，也可用字母的双下标表示，如图1-3所示。图1-3　电压的表示（3）参考方向　在分析电路时，对复杂电路中某一元件或某一电路部分电流的实际方向有时很难确定，因此引入了电流参考方向的概念。

在一段电路或一个电路元件分析之前，任意选定一个方向，这个选定的电流方向就叫做电流的参考方向。参考方向一经选定，在电路分析和计算过程中，不能随意更改。所选定的电流参考方向并不一定就是电流的实际方向。

将电流用一个代数量来表示，若i>0，则表明电流的实际方向与参考方向是一致的，如图1-4（a）所示，若i<0，则表明电流的实际方向与参考方向不一致，如图1-4（b）所示。图1-4　电流参考方向与实际方向的关系

电流参考方向的表示：

①用实线箭头表示；

②用双下标表示，如i，其参考方向是由A指向B。AB

【例1-1】　如图1-5所示电路中，电流参考方向已选定。已知I=3A，I=-5A，试指出电流的实际方向。12解：I>0，I的实际方向与参考方向相同，电流I由A流向B，111大小为3A。　　I<0，I的实际方向与参考方向相反，电流I由B流向A，221大小为5A。图1-5　例1-1图

电压的参考方向可以用一个箭头表示，也可以用正（+）、负（-）极表示，如图1-6所示。图1-6　电压参考方向

电路分析中，先标定参考方向，根据参考方向列写有关方程，计算结果的正负值与标定的参考方向就可反映出它们的实际方向。（4）关联的参考方向　在进行电路分析时，电压和电流的参考方向原则上是任意选择的。但是为了方便，通常假定电流的参考方向从电压的参考方向的高电位端流向低电位端［图1-7（a）］，称其为关联的参考方向；反之，称为非关联方向，如图1-7（b）所示。图1-7　关联参考方向和非关联参考方向

2.电位

在电路中任选一点O点作为参考点，某一点A到参考点的电压就叫做A点的电位。A点的电位用大写字母V表示。A

①参考点的电位为零，即V=0，比该点高的电位为正，比该点O低的电位为负。如图1-8（a）所示的电路中，选取O点为电位参考点，则A点的电位为正，B点的电位为负。图1-8　电位的计算示例

②其他各点的电位为该点与参考点之间的电位差。如图1-8（a）中A、B两点的电位分别为V=V-V=U=1VAAOAOV=V-V=U=-2VBBOBO

参考点可以任意选定，用符号“⊥”表示。

在研究同一电路系统时，只能选取一个电位参考点。图1-9所示是电路的一般画法与电子线路的习惯画法示例。图1-9　电路的一般画法与电子线路的习惯画法

3.电动势

在电源内部，电场力将单位正电荷从电源负极移动到电源正极所做的功，称为电源的电动势。电动势只对电源而言。

电动势用e表示，电动势的方向从低电位指向高电位。表示电动势的单位也是伏特（V）。当选择电动势的参考方向与电压的参考方向相反时，u=e；当选择电动势的参考方向与电压的参考方向相同时，u=-e。

对于一个电源设备，若其电动势E与其端电压U的参考方向相反，如图1-10（a）所示，应有U=E；若参考方向相同，如图1-10（b）所示，则U=-E。本书在以后论及电源时，一般用其端电压U来表示。图1-10　电源的电动势E与端电压U

4.功率（1）功率概述　电场力在单位时间内所做的功称为电功率，简称功率，用符号p（P）表示，即　　        （1-4）

在国际单位制（SI）中，功率的单位为瓦特（W），常用的单位还有kW、mW。其换算关系为-331W=10kW=10mW

根据功率的定义，某段电路在时间t内吸收或放出的电能为W=pt　　        （1-5）

在国际单位制（SI）中，电能的单位是焦耳（J），常用单位有千瓦时（kW·h），平时所说的1度电即为1kW·h，有361kW·h=1×10×3600=3.6×10（J）（2）功率的吸收与发出　以往学过的电源和负载，一个是提供能量的器件，而另一个是消耗能量的器件。而接在复杂电路中的电源，在一定条件下也可能是负载。例如，在给蓄电池充电时，它就不是电源而是负载。在分析电路时，不仅要计算功率的大小，还要判断它是吸收功率还是发出功率。

对于直流电路，元件上的电压和电流为关联参考方向时有P=UI，非关联参考方向时有P=-UI。经过计算，若P>0，则元件吸收功率，起负载作用；若P<0，则元件发出功率，起电源作用。

【例1-2】　判断图1-11中的元件是发出功率还是吸收功率。解：在图1-11（a）中，因为电压和电流为非关联参考方向，所以P=-UI=-（-2）×3=6W>0，元件是吸收功率。在图1-11（b）中，因为电压和电流为关联参考方向，所以P=UI=（-2）×3=-6W<0，元件是发出功率。图1-11　例1-2图三、电路的基本状态

电源与负载相连接，根据所接负载的情况，电路有三种状态：空载、短路、有载。现以图1-12所示简单直流电路为例来分析电路的各种状态，图中电动势E和内阻R串联，组成电压源，U是电源端电压，01U是负载端电压，R是负载等效电阻。2L

1.有载状态（1）电路的有载工作状态　如图1-12（a）所示，当开关S闭合时，电路中有电流流过，电源输出功率，负载取用功率，这种状态称为电路的有载工作状态。此时电路有下列特征：图1-12　电路的基本状态

①电路中的电流，当E和R一定时，电流由负载电阻R的大小决0L定，即　　        （1-6）

②电源的端电压为U=E-RI　　        （1-7）10

忽略线路上的压降，则负载的端电压等于电源的端电压，即U=U12（2）负载的额定工作状态　使负载工作于额定状态，是电路有载工作的一种状态，也是使电路技术性、经济性最好的一种状态。

①任何电气设备都有一定的电压、电流和功率的限额。额定值就是电气设备制造厂对产品规定的使用限额，电气设备（负载）工作在额定值的情况下就称为额定工作状态。

②电源设备工作时不一定总是输出规定的最大允许电流和功率，输出多大取决于所连接的负载。

③要合理使用电气设备，尽可能使设备工作在额定状态（“满载”状态下）。设备超过额定值工作时称“过载”。过载时间较长，则会大大缩短设备的使用寿命，严重的情况下甚至会使电气设备损坏。设备工作时电压、电流值比额定值小得多，为欠载工作状态，此时设备未能发挥其应有的效力。

电气设备的最佳状态是工作在额定值附近。

2.开路状态

开路状态又称断路或空载状态，如图1-12（b）所示，当开关S断开或连接导线折断时，电路就处于空载状态，此时电源和负载未构成通路，外电路所呈现的电阻可视为无穷大。空载状态具有下列特征：

①电路中电流为零，即I=0；

②电源的端电压等于电源的电动势，即U=E-RI=E10

3.短路状态

在图1-12（c）所示电路中，当电源两端的导线由于某种原因直接相连时，电源输出的电流不经过负载，只经连接导线直接流回电源，这种状态称为短路状态，简称短路。短路时外电路所呈现的电阻忽略为零，电路具有下列特征：

①电路中的电流仅由电源的电动势和电源的内阻决定，I称为短s路电流。一般情况下，电源的内电阻很小，故短路电流很大。

②电源和负载的端电压均为零，即

上式表明电源的电动势全部落在电源的内阻上，因而无输出电压。

③电源的输出功率P和负载所吸收的功率P均为零，这时电源12电动势发出的功率全部消耗在内电阻上。

由于电源电动势发出的功率全部消耗在内电阻上，因而会使电源发热以致损坏。通常在电路中接入熔断器等保护装置，以便在发生短路时能迅速切除电路，达到保护电源及电路器件的目的。实验一　电流的认识及测量

实验目的

①验证电路中电流的大小。

②验证电路中电流的方向。

③掌握电路的连接。

④正确使用电流表、万用表。

⑤掌握电流的测量。

实验原理（1）电荷的定向移动形成电流　产生电流必须具备两个基本条件：

①导体内要有可做定向移动的自由电荷，这是形成电流的内因；

②要有使自由电荷做定向移动的电场，这是形象电流的外因。（2）电流的方向　正电荷定向运动的方向为电流的方向。

实验设备（表1-1）表1-1　电流的认识及测量实验设备　　

实验电路图（图1-13）图1-13　电流的测量

实验内容及步骤

①按电路图连接线路。

②将电流表串入电路中。

③确认连线正确后再通电，将直流电流表的值记录在表内。

④按表1-2测量各电流并记录在表中。表1-2　电流的测量　　

实验数据分析及结论

①表中测得的电流数据说明什么问题？

②灯泡的亮暗情况与电路中的电流有什么联系？

③完成实验报告。

学习单元二　电路中基本元器件和欧姆定律一、基本元器件

1.电阻

金属导体中的自由电子在做定向运动时，要跟金属正离子频繁碰15撞，每秒的碰撞次数高达10次，这些碰撞阻碍了自由电子的定向运动。表示这种阻碍作用的物理量，称为电阻。任何物体都有电阻，常见的电阻如图1-14所示。图1-14　常见的电阻

电阻是描述导体对电流阻碍作用的物理量，用R表示，单位为Ω（欧姆）。对于大电阻，计量单位还有千欧（kΩ）、兆欧（MΩ），其换算关系为-3-61Ω=10kΩ=10MΩ

在保持温度（如20℃）不变的条件下，实验结果表明，电阻值的大小与电阻率、导体的长度、导体的横截面积有关，即　　        （1-8）

式中，R为导体的电阻，Ω；ρ为电阻率，Ω·m；l为导体的长度，2m；S为导体的横截面积，m。

电阻分为线性电阻（伏安特性曲线为直线）和非线性电阻（伏安特性曲线为曲线）。常用的电阻器类型：RX表示线绕电阻器，RT表示碳膜电阻器，RJ表示金属膜电阻器，RS表示实心电阻器。

2.电感

电感是电路中的基本元件之一，在电子技术和电力系统中，常常可以看到用导线绕制而成的线圈，如收音机中的调频扼流圈，日光灯电路中的镇流器，电子电路中的扼流圈，电动机中的绕组等。常用的电感如图1-15所示。图1-15　常见的电感

当电感线圈中有电流通过时，线圈周围就建立了磁场，即有磁力线穿过线圈，形成封闭的磁力线。

磁链与磁通量通常是由通过线圈的电流i产生的，当线圈中无铁磁材料时，磁链Ψ与电流i成正比，其比例系数定义为线圈的电感，比例系数为常数的电感，又称为线性电感，电感可用符号L来表示，即　　        （1-9）

式中，L为电感，H。

电感元件是实际电感线圈的一种理想化模型，在电路中一般可用图1-16所示的符号来表示。图1-16　电感元件电路符号

常用的电感单位还有毫亨（mH）和微亨（μH），它们之间的换算关系为：361H=10mH=10μH

3.电容

电容也是电路中的基本元件之一，在各种电子产品和电力设备中有着广泛的应用。在电子技术中，电容常用于滤波、移相、选频等电路，还能起到隔直、旁路等作用；在电力系统中，电容可用来提高系统的功率因数。常用的电容如图1-17所示。图1-17　常见的电容

将两个金属片（或导体）用绝缘介质隔开，即构成一个能储存电量的电器，称为电容器。用符号C表示，其电路符号如图1-18所示。对任何一个电容器而言，极板上所聚集的电荷与外加的电压成正比。如果比例系数是一常数，这种电容元件就是线性的，其比例系数就是电容的电容量，简称电容。电容的大小为极板上所聚集的电荷量Q与外加的电压U的比值，即　　        （1-10）

试读结束[说明：试读内容隐藏了图片]

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