【正文】 也越大。 （2）線圈的磁場(chǎng) 線圈的磁場(chǎng)實(shí)際上是通電導(dǎo)體彎曲成螺旋狀時(shí)的另一種形式，磁場(chǎng)的分布形式和方向判定如圖19所示。即 （112）第二節(jié) 磁場(chǎng)與磁路的基本概念一、磁場(chǎng)與電磁感應(yīng)1．磁場(chǎng)靜止不動(dòng)的帶電粒子（電荷）周圍存在著電場(chǎng)，電場(chǎng)對(duì)靜止的電荷有電場(chǎng)力的作用。并聯(lián)電路的基本特點(diǎn)是：（1）電路中各支路兩端的電壓相等。串聯(lián)電路的基本特點(diǎn)是：（1）電路中各處的電流強(qiáng)度相等。 短路后，負(fù)載上的電壓、電流和功率都為零，電源所產(chǎn)生的電能全部被內(nèi)阻所消耗。 3．短路狀態(tài)在正常狀態(tài)下工作的電路中，如果電路由于絕緣損壞或接線不當(dāng)或操作不慎等原因，使負(fù)載端或電源端造成電源線直接觸碰或搭接，則形成電路的短路狀態(tài)。圖14 電路的開路狀態(tài) 開路時(shí)，外電路的電阻對(duì)電源來(lái)說(shuō)等于無(wú)窮大，因此電路中的電流為零。電路中流過(guò)電阻R的電流I與電阻兩端的電壓U成正比，這就是歐姆定律，其表達(dá)式如下： （14）三、電路的工作狀態(tài)圖13 電路的有載工作狀態(tài)在有負(fù)載的工作狀態(tài)下，負(fù)載電流的變化將引起端電壓的變化。在電工應(yīng)用中，功率的常用單位是千瓦（kW），電能的常用單位是千瓦（kWh），千瓦時(shí)（kWh），1千瓦時(shí)即為上度電，千瓦時(shí)與焦耳之間的換算關(guān)系是：1度＝我們把電氣設(shè)備在給定的工作條件下正常運(yùn)行而規(guī)定的最大容許值稱為額定值。電源電動(dòng)勢(shì)的實(shí)際方向由負(fù)極指向正極，即由電源的低電位指向高電位，也就是電位升高的方向。在電路中，要想維持電流流動(dòng)，必須有一種外力把正電荷源源不斷地從低電位處移到高電位處，才能在整個(gè)閉合的電路中形成電流的連續(xù)流動(dòng)，這個(gè)任務(wù)是由電源來(lái)完成的。（2）參考點(diǎn)選的不同，電路中各點(diǎn)的電位值也不同，但是，任意兩點(diǎn)之間的電壓是不變的。當(dāng)選擇O點(diǎn)為參考點(diǎn)時(shí)，則VA=UAO。圖12 電位的表示在電路中任意選一點(diǎn)為參考點(diǎn)，則某點(diǎn)到參考點(diǎn)的電壓就叫做這一點(diǎn)（相對(duì)于參考點(diǎn)）的電位。電流強(qiáng)度簡(jiǎn)稱為“電流”，等于單位時(shí)間內(nèi)通過(guò)某一導(dǎo)體橫截面的電荷量，電流分兩種，即直流電流和交流電流。用來(lái)傳送，分配電能，控制電路的通斷，保護(hù)電路安全正常運(yùn)行。（1）電源是提拱電能的裝置，它把其他形式的能量轉(zhuǎn)換為電能。電路是一些電氣設(shè)備，電器元件，按一定的方式組合起來(lái)，構(gòu)成的電流的通路。圖11（a）所示為由電池、小燈泡、開關(guān)和連接導(dǎo)線構(gòu)成的一個(gè)簡(jiǎn)單電路。例如，干電池，發(fā)電機(jī)等。 (a) (b)圖11燈泡發(fā)光的電路圖二、電路的基本物理量1．電流電荷的定向移動(dòng)形成電流，正電荷和負(fù)電荷的定向移動(dòng)都形成電流。單位是安培，簡(jiǎn)稱安，符號(hào)為A。參考點(diǎn)在電路圖中用符號(hào)“⊥”表示，如圖12所示。電路中某一點(diǎn)的電位實(shí)質(zhì)上就是將單位正電荷從電路中的某一點(diǎn)移到參考點(diǎn)時(shí)獲得或失去的能量大小。所以，電路中各點(diǎn)的電位值的大小是相對(duì)的，而兩點(diǎn)之間的電壓值是絕對(duì)的。在電源內(nèi)部，由于電源力的作用，正電荷從低電位移向高電位。4．電能與電功率電流能使電燈發(fā)光、電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)、電爐發(fā)熱，這些都說(shuō)明電流通過(guò)電氣設(shè)備時(shí)做了功，消耗了電能，我們把電氣設(shè)備在工作時(shí)間消耗的電能（也稱為電功）用W表示。實(shí)際工作時(shí)，如果超過(guò)額定值工作，會(huì)使電氣設(shè)各使用壽命縮短或損壞；如果小于額定值，會(huì)使電氣設(shè)備的利用率降低甚至不能正常工作。在圖13所示電路中，當(dāng)開關(guān)合上之后，就是電路的有載工作狀態(tài)。此時(shí)負(fù)載上的電流、電壓、功率都等于零。電源和負(fù)載都被短路狀況如圖l－5所示。即 （18） 短路通常是一種嚴(yán)重故障，應(yīng)該盡量防止。（2）電路兩端的總電壓等于各部分電路兩端的電壓之和。（2）電路中的總電流強(qiáng)度等于各支路的電流強(qiáng)度之和。而運(yùn)動(dòng)的電荷周圍不僅有電場(chǎng)，還有另一種看不見(jiàn)的物質(zhì)存在，這種由運(yùn)動(dòng)電荷產(chǎn)生的物質(zhì)叫磁場(chǎng)，磁場(chǎng)對(duì)運(yùn)動(dòng)的電荷有力的作用。圖l－8 通電直導(dǎo)體周圍的磁場(chǎng) 圖l9 螺旋線圈產(chǎn)生的磁場(chǎng) 3．磁場(chǎng)的基本物理量（1）磁感應(yīng)強(qiáng)度(a) (b)圖110 磁場(chǎng)對(duì)載流導(dǎo)體的作用力磁場(chǎng)的重要特性之一就是磁場(chǎng)對(duì)磁場(chǎng)中的載流導(dǎo)體有力的作用（電磁力）?？梢?jiàn)，電磁力不僅與電流和導(dǎo)體的長(zhǎng)度成正比，且與導(dǎo)體所在位置的磁場(chǎng)強(qiáng)弱有關(guān)。 （113）磁感應(yīng)強(qiáng)度的單位是特斯拉（）。如果用磁感應(yīng)線來(lái)描述磁場(chǎng)，使磁感應(yīng)線的疏密反映磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小，則通過(guò)某一面積的磁感應(yīng)線的總數(shù)就反映通過(guò)該面積的磁通的大小，通過(guò)垂直于磁場(chǎng)方向的單位面積的磁感應(yīng)線數(shù)目就反映該點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小。1相當(dāng)于。鐵磁材料的磁導(dǎo)率是真空的幾百倍，它能使磁場(chǎng)大大增強(qiáng)，故而通電線圈一般都繞在鐵磁材料制成的鐵芯外，這樣就能以較小的電流產(chǎn)生較強(qiáng)的磁場(chǎng)，使線圈的圈數(shù)、體積、重量減小。在電工技術(shù)中，用簡(jiǎn)單的形式來(lái)計(jì)算出某一區(qū)域的磁場(chǎng)強(qiáng)度，雨要計(jì)算主的磁感應(yīng)強(qiáng)度，則可用公式來(lái)表示： （115）式中，為該點(diǎn)處的物質(zhì)磁導(dǎo)率。二、磁路的概念及基本定律磁路就是磁通通過(guò)的路徑。實(shí)驗(yàn)可知，鐵心中的磁通與通過(guò)線圈的電流、線圈匝數(shù)、磁路的截面積”及磁導(dǎo)率成正比，與磁路的長(zhǎng)度成反比，即 （116）（116）圖112 磁路式中，稱為磁通勢(shì)，由此而產(chǎn)生磁通；稱為磁阻，是表示磁路對(duì)磁通具有阻礙作用的物理量。電阻器簡(jiǎn)稱電阻，它是電路元件中應(yīng)用最廣泛的一種，其質(zhì)量的好壞對(duì)電路工作的穩(wěn)定性有極大影響。（2）按電阻的用途分 用通用電阻、精密電阻、高阻電阻、高壓電阻和高頻電阻等。（2）接觸不良造成電壓降點(diǎn)火開關(guān)、線路連接端子及蓄電池導(dǎo)線接頭等接觸不良，就會(huì)具有一定的接觸電阻，接觸電阻產(chǎn)生的電壓降會(huì)使用電設(shè)備的電壓降低，電流減小，造成用電設(shè)備工作不正?；虿荒芄ぷ?。利用電容器充、放電和隔直、通交特性，在電路中常用于調(diào)諧、濾波、耦合、旁路、能量轉(zhuǎn)換等。（2）按電容器介質(zhì)材料分 有電解電容器、有機(jī)介質(zhì)電容器、無(wú)機(jī)介質(zhì)電容器三大類。電容是一種有“記憶”功能的元件。三、電感元件的基本特性電感器是用漆包線在絕緣骨架上繞制而成的一種能夠存儲(chǔ)磁場(chǎng)能量的電子元件。電感器的外形示意圖如圖117所示。2．電感器的電壓、電流特性如圖118所示，當(dāng)通過(guò)線圈的電流發(fā)生變化時(shí)，由于穿過(guò)線圈的磁通也相應(yīng)地發(fā)生變化，因此在線圈兩端產(chǎn)生感應(yīng)電壓，以表示，根據(jù)電磁感應(yīng)定律，有 （121）圖118電感元件及其表示符號(hào)式（121）就是電感元件的特性方程式。電感也是一種有“記憶”功能的元件，其磁場(chǎng)能量的大小與電感量和通過(guò)電感的電流的關(guān)系如下： （122）3．汽車電路中電感特性應(yīng)用（1）點(diǎn)火線圈儲(chǔ)存點(diǎn)火能量點(diǎn)火線圈初級(jí)繞組通電時(shí)，將電源的電能變?yōu)榇艌?chǎng)能量，并在初級(jí)繞組斷電時(shí)，再轉(zhuǎn)換為火花塞電極的點(diǎn)火能量。三、變壓器變壓器是一種交流電壓變換成頻率相同而電壓不同的靜止電器設(shè)備，在汽車電子線路中應(yīng)用十分廣泛。（2）按變壓器使用頻率分 有高頻變壓器、中頻變壓器和低頻變壓器。音頻和電流變壓器由于線圈圈數(shù)較多，直流電阻可達(dá)幾百歐至幾千歐以上。由于變壓器一、二次側(cè)之間是交流耦合，直流斷路的，如果變壓器兩繞組之間發(fā)生短路，會(huì)造成直流電壓直通，可用萬(wàn)用表檢測(cè)出來(lái)。檢測(cè)機(jī)構(gòu)的作用是接收外界輸入信號(hào)并將信號(hào)傳遞給中間機(jī)構(gòu)；中間機(jī)構(gòu)對(duì)信號(hào)的變化進(jìn)行判斷、物理量轉(zhuǎn)換、放大等；當(dāng)輸入信號(hào)變化到一定值時(shí)，執(zhí)行機(jī)構(gòu)（一般是觸頭）動(dòng)作，從而使其所控制的電路狀態(tài)發(fā)生變化，接通或斷開某部分電路，達(dá)到控制或保護(hù)的目的。喇叭的工作電流較大，直接由喇叭按鈕控制，其觸點(diǎn)很容易燒壞。該繼電器控制電路用于自動(dòng)控制充電指示燈的亮起和熄滅，以提示充電系統(tǒng)工作是否正常。圖122 繼電器的自動(dòng)控制電路原理第四節(jié) 電子元件一、PN結(jié)及其特性半導(dǎo)體的基本知識(shí)物質(zhì)按其導(dǎo)電能力的不同，將其分為導(dǎo)體、絕緣體和半導(dǎo)體三類?，F(xiàn)代電子技術(shù)的發(fā)展實(shí)際上就是半導(dǎo)體技術(shù)的發(fā)展，這是因?yàn)槌税雽?dǎo)體導(dǎo)電能力不同外，半導(dǎo)體還有以下特征。在半導(dǎo)體中不同的部分摻入不同的雜質(zhì)就呈現(xiàn)不同的性能，再采用一些特殊工藝，將各種半導(dǎo)體進(jìn)行適當(dāng)?shù)倪B接就可制成具有某一特定功能的電路—集成電路。（3）光敏性：半導(dǎo)體對(duì)光照很敏感。半導(dǎo)體材料在外界能量的作用下，激發(fā)出兩種載流子：自由電子和空穴，它們都具有導(dǎo)電能力。（1）N型半導(dǎo)體 在本征半導(dǎo)體（如硅、鍺均為四價(jià)元素）中摻入微量的五價(jià)元素（如磷），這將使半導(dǎo)體中的自由電子數(shù)目大大增多，自由電子導(dǎo)電成為這種半導(dǎo)體導(dǎo)電的主要導(dǎo)電方式，故稱它為電子半導(dǎo)體或N型半導(dǎo)體。其中空穴是多數(shù)載流子，自由電子是少數(shù)載流子。（1）PN結(jié)的形成圖123所示一塊半導(dǎo)體左邊為P區(qū)右邊為N區(qū)，由于P區(qū)有大量空穴（濃度大）而N區(qū)的空穴極少（濃度小），因此空穴要從濃度大的P區(qū)向濃度小的N區(qū)擴(kuò)散。圖123 PN結(jié)的形成正負(fù)空間電荷區(qū)在交界面處形成一個(gè)電場(chǎng)，稱為內(nèi)電場(chǎng)，其方向從帶正電的N區(qū)指向帶負(fù)電的P區(qū)，如圖123（b）所示。在PN結(jié)的形成過(guò)程中，多數(shù)載流子由于濃度差別而產(chǎn)生的擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)與少數(shù)載流子在內(nèi)電場(chǎng)作用下而產(chǎn)生的漂移運(yùn)動(dòng)是互相聯(lián)系而存在的。（2）PN結(jié)的單向?qū)щ娦匀绻赑N結(jié)上加上正向電壓，即P區(qū)接外電源的正極，N區(qū)接外電源的負(fù)極，如圖124（a）所示，稱為正向偏置（簡(jiǎn)稱正偏）。如果給PN結(jié)外加反向電壓，稱為反向偏置（簡(jiǎn)稱反偏），即P區(qū)接外電源負(fù)極，N區(qū)接外電源正極，如圖124(b)所示，這時(shí)外電場(chǎng)與內(nèi)電場(chǎng)方向相同。圖124 PN結(jié)的單向?qū)щ娦陨鲜銮闆r表明：在PN結(jié)上