电工电子基础知识

湿敏电阻：是对湿度变化非常敏感的电阻器,能在 各种湿度环境中使用，它是将湿度转换成电信号 的换能器件。主要用作湿度传感器，如婴儿的尿 湿报警器等。 熔断器、分流器：也可以看作是一种电阻器件， 熔断器是一种阻值很小，功率较小的电阻，当通 过的电流超过一定值时，其发热熔断起到保护作 用；分流器实际上就是一个阻值很小的电阻，串 在回路中，当有直流电流通过时，产生压降且随 电流大小变化，供直流电流表显示，或接到变送 器（如励磁回路），实际上相当于取样、测量的 作用。
RC u U ( 1 e ) C s
du U iC C C s e R C dt R t
t
－－Biblioteka u C ， iC Us Us R O uC iC
t
放电过程分析：其中
RC称为电路充放电时间常数，
1 2 S R iC C + uC + Us
它是反映充放电快慢的一个参数。
t RC

阻值标示：一般用色环法和数字法。
3.电阻的性质



电阻是一个耗能元件，即消耗电能变为热能。 电阻是线性元件，它符合欧姆定律：Ι=U/R。 电阻在电路中主要用于限流、分流、降压、分压。 主要参数：阻值及误差、额定电压、额定功率等。 电阻的串并联及计算： 串联：R∑＝R1+ R2+ R3+… 分压作用

导体和绝缘体的区别决定于物体内部是否 存在大量自由电子，导体和绝缘体的界限 也不是绝对的，在一定条件下可以相互转 化。
三、半导体
有一些物质，如硅、锗、硒等，其 原子的最外层电子既不象金属那样容 易挣脱原子核的束缚而成为自由电子， 也不象绝缘体那样受到原子核的紧紧 束缚，这类物质的导电性能介于导体 和绝缘体之间，并且随着外界条件及 掺入微量杂质而显著改变，这类物质 称为半导体。
现不同的容抗:
Xc ＝ ωC 2 πfC
电容器在电路中主要作用有：整流电路平滑滤波、 电源电路的退耦滤波、交流信号旁路、交流信号耦 合（隔直）、与电阻电感构成振荡、谐振回路、延 时电路等等。电子电路中需要用到各种各样的电容 器，它们在电路中分别起着不同的作用。电力电容 器的主要应用有：无功补偿、电容式电压互感器、 阻波器、载波耦合电容器、油开关触头保护电容器 等等。
电容器的充电和放电就形成电容电流，电 容电流与电容和端电压的变化率成正比。 只有加在电容两端的电压发生变化时，电 容才有电流通过。 电容器储藏的电场能量与端电压的平方成 正比：

du iC dt
1 2 W Cu 2
充电过程分析：
R S iC C Us + uC
开关合闸瞬间，过渡过程， + 呈指数规律。
1.半导体有以下独特性能：

通过掺入杂质可明显地改变半导体的 电导率。
温度可明显地改变半导体的电导率。即热敏效 应 光照不仅可改变半导体的电导率，还可以产生 电动势，这就是半导体的光电效应。
与金属和绝缘体相比，半导体材料的发现是最晚的， 直到20世纪30年代，当材料的提纯技术改进以后， 半导体的存在才真正被学术界认可。半导体技术的 发现应用，使电子技术取得飞速发展，
uC Uoe

－
Uo u C ， iC uC
－
iC
du U C o C e RC
t
dt
R
O
t iC
Uo R
以上是电容在直流电路瞬态过渡充放电过程的简单分析， 从波形图可以看出，其充电电流超前电压。
正弦交流电路中，电压电流的波形、相量关系： u、 i
由其波形和相量图

1 可以看出： j U XC
二、电容
1.电容器结构原理： 在电子电路中，电容器是必不可少的电子器件； 在电力生产中，电力电容器也是广泛应用。简单 地说，电容器就是一种储存电荷的容器，他不消 耗能量。电容器通常简称为电容，用字母“C”表 示。其基本结构是由两片靠得较近的金属片，中 间隔以绝缘物质而组成，两金属片为电容得极板， 中间的绝缘物质为介质， 电容器的电容等于电容器的带电荷 q 量，平板电容器的电容与极板面积成正 C u 比，与极间距离成反比。
一、导体
定义：具有良好导电性能的材料就称 为导体。大家知道，金属、石墨和电解 液具有良好的导电性能，他们都是导体。
集肤效应：又叫趋肤效应。直流通过导线 时电流密度均匀分布于导线截面，不存在 集肤效应。而当交变电流通过导体时,电流 将集中在导体表面流过,这种现象叫集肤效 应。
二、绝缘体
定义：不导电的物质，称为绝缘 体。如包在电线外面的橡胶、塑料。 常用的绝缘体材料还有陶瓷、云母、 胶木、硅胶、绝缘纸和绝缘油（变 压器油）等，空气也是良好的绝缘 物质。
P型和N型半导体并不能直接用来制造半导体器件。通常 是在半导体的局部分别掺入浓度较大的三价或五价杂质， 使其变为P型或N型半导体，在P型和N型半导体的交界面 就会形成PN结，而PN结就是构成各种半导体器件的基础， 最简单的一个PN结就是二极管。
四、超导体

定义：某些金属在摄氏零下273度的绝对 温度下，电阻会突然消失，这种金属电阻 完全消失的特殊现象，称超导电性，具有 超导电性的金属称超导体。
3 6 9
1 H 10 mH 10 μ H ＝ 10 nH
一般规定把电容器外加1V直流电压时所储存的电 荷量称为该电容器的电容量。电容的基本单位为法 拉（F），还有微法（μ F）、纳法（nF）、皮法 （pF），因法拉单位较大，实际不常用，实际常用 的是微法、皮法。其换算关系： 6 1法拉（F）= 10 微法（μ F） 3 6 1微法（μ F）= 10纳法（ nF）= 10 皮法（ pF） 2.电容器的基本性质、作用： 基本性质：简单地说就是隔直流通交流，即对直流 呈现电阻无穷大，相当于开路；对交流呈现的电 阻力受交流电频率影响，即相同一电容器对不同 频率的交流电呈 1 1
小容量的电容，通常在高频电路中使用；大容量的电 容往往是作滤波和存储电荷用。电解电容为有极性电容， 分正、负极，一般电源电路的低频滤波均采用电解电容， 其正向漏电流较小，而反向漏电流较大，所以在电路中要 注意极性不能接反，否则会因漏电流大引起爆炸损坏。
电容的充放电：把电容器的两个电极分别接在电源 的正、负极上，过一会儿把电源断开，两个引脚间 仍然会有残留电压，这是因为电容器储存了电荷， 电容器极板间建立起电压，积蓄起电能，这个过程 称为电容器的充电。而电容器储存的电荷向电路释 放的过程，称为电容器的放电。
电工电子基础知识
一、导体、绝缘体和半导体（超导体）知识 二、电阻、电容、电感相关知识及应用 三、电路分析方法
四、二极管、可控硅整流原理
第一部分
导体、绝缘体和半导体、超导体知识
导体、半导体、绝缘体器件是构 成各种电气设备、电工电子器件的 基础，在电力生产上，更是普遍存 在，作为一名电力生产人员，应熟 悉掌握导体、半导体、绝缘体的定 义和性质以及应用。
超导现象是1911年荷兰物理学家昂尼斯在研究 导体的电阻随温度变化的实验中，首次发现水银 在4.2K的低温时，电阻突然消失，即R=0； 1933年，又发现处于超导状态的物质，外部磁场 不能深入超导体内，有抗磁性，即B=0，以上是 超导体的两大特性。
第二部分
电阻、电容、电感相关知识及应用
电阻、电容、电感是构成各种电路的基 本元件。这一部分主要是了解一下它们性 质、用途，以及实际应用举例。
即电流超前电压90°， 这就是我们通常所说 的容性负载电流超前 电压90°的原因。
u π /2 O ωt
i
电容的串并联性质：
1 并联：总电容为各电容之和。 串联：总电容的倒数为各电容倒数之和。 1 1 1 C C C 1 2
C C C 2
电容器串联时，各电容电压与电容量成反比,每个电容分配 到的电压计算式在形式上与并联电阻的分流计算公式相似。
并联：
1 1 1 1 分流作用 R R 1 R 2 R 3

U 常用计算公式： R
P .R
2
R
U2 P
串联各电阻的电压与电阻成正比。也就是说，大电阻分到高电压，小 电阻分到小电压。 两个电阻并联时，总电流为两分支电流之和。电流的分配与电阻大小 成反比。
例：（05年《运规》试题）如图，R1＜R2＜R3， 则哪个电阻消耗功率大。 （ ） A、R1 ； B、R2 ； C、R3 ； D、一样大。
例：计算白帜灯灯泡电阻：220V，100W
2 220 R 484 100
4.电阻的测量：一般用万用表、兆欧表、平衡电桥等
电阻测量一般不能带电测量。在测量半导体（二极管、三 极管）、电容等有极性的器件时，因有正向、反向之分，所以 万用表在电阻档时：“黑”表笔为正极，“红”表笔为负极。 兆欧表一般用于测量阻值较大的绝缘电阻。阻值较小电阻的精 确测量也有很多种方法，平衡电桥测量是较常用的一种（高试 常用），有直流电桥和交流电桥。
5.电容器应用举例：





分布电容、杂散电容影响： 旁路、消干扰： 储能作用： 耦合电容、阻波器： 无功补偿电容器： 少油断路器断口均压电容： 电容式电压互感器：
三、电感
1.电感的结构原理：用导线绕制成线圈就构成一个电感器， 它是一种能够储存磁场能量的元件。 电感的单位是亨利（H），常用单位为毫亨（mH）、微亨 （μ H）和纳亨（nH），其换算关系为： 电感量的大小表示产生感应电动势的能力。
5.电阻的分类及应用： 按阻值特性：固定电阻、可调电阻 按制造材料：碳膜电阻、金属膜电阻、线绕电阻、 水泥电阻、陶瓷电阻、半导体电阻等。

按安装方式：插件电阻、贴片电阻。
5.特种电阻(敏感电阻)常识：

热敏电阻：是一种对温度极为敏感的电阻器，分 为正温度系数（阻值随温度升高而增大）和负温 度系数（阻值随温度升高而降低）电阻器。应用 举例：


2.本征半导体与杂质半导体、PN结
（1）本征半导体：天然的硅和锗提纯后形成单晶 体就是一个半导体，称为本征半导体。
本征半导体中的载流子浓度很小，导电能力较弱，且 受温度影响很大，不稳定，用途有限。
（2）杂质半导体、PN结：如果在本征半导体中掺 入微量杂质（掺杂），其导电性能将发生显著变 化，如在纯硅中掺入少许的砷或磷（最外层有五 个电子），就形成N型半导体；掺入少许的硼 （最外层有三个电子），就形成P型半导体。
3.电容的参数：主要有标称容量、额定电压、绝缘 电阻（漏电阻）、温度范围等 4.电容器的测量、极性判别：对于通常的电容器，一般
用万用表电阻档测量。 ★每次测试前，需将电容器放电（两极短接一下放电），然 后将红、黑表笔分别接电容器的两极，由表针的偏摆来判 断电容器质量。好的电容器，表针迅速向右摆起（摆的角 度与容量大小有关），然后慢慢向左退回原位（靠近∞， 所指示的阻值就是漏电阻）。 ★如果表针摆起后不再回转，说明电容器已击穿。如果表针 摆起后逐渐退回到某一位置停住，则说明电容器已漏电。 如果表针摆不起来，说明电容器电解质已干涸失去容量。 ★对于极性电容（电解电容），一般反向漏电比正向大，其 测出的正向漏电阻大于反向漏电组。（可依此判别极性） ★其实，万用表测量的过程就是反映电容充放电的过程。
一、电阻
1.定义：衡量物体导电性能的物理量称为电阻。
在一定的温度下，其电阻与长度成正比，与截面积成反 比。这就是导体的电阻定律。
l R ρ . s
2.电阻的常用单位：欧姆（Ω ）、KΩ 、MΩ 1Ω 的含义：当导体两端电压为1V，通过的电流 为1A，这段导体的电阻为1Ω。 换算：1 MΩ ＝103 KΩ ＝106Ω
如电视机消磁电路、电饭锅电路


光敏电阻：阻值随着光线的强弱而发生变化的电 阻器，称为光敏电阻器。分为可见光光敏电阻、 红外光光敏电阻、紫外光光敏电阻。选用时先确 定电路的光谱特性。实际应用如光控路灯，根据 光线的强度自动控制路灯的开关。 压敏电阻：是对电压变化很敏感的非线性电阻器， 具有非线性伏安特性并有抑制瞬态过电压作用的 固态电压敏感元件。当电阻器上的电压在标称值 内时,电阻器上的阻值呈无穷大状态,当电压略高于 标称电压时,其阻值很快下降,使电阻器处于导通状 态,当电压减小到标称电压以下时,其阻值又开始增 加（可以自恢复）。实际应用如电话机过压保护、 避雷器阀片等。