【正文】 二節(jié) 電阻、電容、電感相關(guān)知識(shí)及應(yīng)用 電阻、電容、電感是構(gòu)成各種電路的基本元件。 12 四、超導(dǎo)體 ? 定義：某些金屬在攝氏零下 273度的絕對(duì)溫度下，電阻會(huì)突然消失，這種金屬電阻完全消失的特殊現(xiàn)象，稱超導(dǎo)電性，具有超導(dǎo)電性的金屬稱超導(dǎo)體。 P型和 N型半導(dǎo)體并不能直接用來制造半導(dǎo)體器件。 本征半導(dǎo)體中的載流子濃度很小，導(dǎo)電能力較弱，且受溫度影響很大，不穩(wěn)定，用途有限。 與金屬和絕緣體相比，半導(dǎo)體材料的發(fā)現(xiàn)是最晚的，直到 20世紀(jì) 30年代，當(dāng)材料的提純技術(shù)改進(jìn)以后，半導(dǎo)體的存在才真正被學(xué)術(shù)界認(rèn)可。 ? 溫度可明顯地改變半導(dǎo)體的電導(dǎo)率。 9 三、半導(dǎo)體 有一些物質(zhì)，如硅、鍺、硒等，其原子的最外層電子既不象金屬那樣容易掙脫原子核的束縛而成為自由電子，也不象絕緣體那樣受到原子核的緊緊束縛，這類物質(zhì)的導(dǎo)電性能介于導(dǎo)體和絕緣體之間，并且隨著外界條件及摻入微量雜質(zhì)而顯著改變，這類物質(zhì)稱為半導(dǎo)體。常用的絕緣體材料還有陶瓷、云母、膠木、硅膠、絕緣紙和絕緣油（變壓器油）等，空氣也是良好的絕緣物質(zhì)。 8 二、絕緣體 定義：不導(dǎo)電的物質(zhì)，稱為絕緣體。 7 一、導(dǎo)體 定義：具 有良好導(dǎo)電性能的材料就稱為導(dǎo)體。 ? 維修電工國家職業(yè)資格證共分為 5個(gè)級(jí)別 ，即：初級(jí)（五級(jí)）、中級(jí)（四級(jí)）、高級(jí)（三級(jí)）、技師（二級(jí)）和高級(jí)技師（一級(jí)）。電工作業(yè)操作證每兩年須復(fù)審。電工作業(yè)初訓(xùn)的主要內(nèi)容包括電工基礎(chǔ)知識(shí)、人體觸電、觸電預(yù)防、觸電急救、高（低）壓變配電設(shè)備、電氣安全管理（包括組織措施和技術(shù)措施）等六個(gè)方面。 維修電工執(zhí)業(yè)要求 3 1．特種作業(yè)操作證 （ 1）所有從事電工等特種作業(yè)的操作人員必須持證上崗，違者將規(guī)追究法律責(zé)任。低壓電工安全培訓(xùn) 主講 :譚學(xué)波 電話： 18688129278 2 ? 我國相關(guān)法律、法規(guī)及行業(yè)規(guī)范要求電工必須持證上崗。這里的持證應(yīng)包含 “ 三證” ，即：安全生產(chǎn)監(jiān)督管理局核發(fā)的特種作業(yè)操作證書、勞動(dòng)和社會(huì)保障局核發(fā)的職業(yè)資格證。 （ 2）學(xué)員經(jīng)指定衛(wèi)生醫(yī)療機(jī)構(gòu)體檢合格后，方可參加電工作業(yè)初訓(xùn)。初訓(xùn)后由省、市安全生產(chǎn)監(jiān)督管理部門組織考核，合格才發(fā)證。 4 ? 2．電工職業(yè)資格證 ? 國家職業(yè)資格證書制度要求按照國家制定的職業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，通過政府認(rèn)定的考核鑒定機(jī)構(gòu)，對(duì)從業(yè)者的技能水平或職業(yè)資格進(jìn)行客觀、公正、科學(xué)規(guī)范的評(píng)價(jià)和鑒定，并對(duì)合格者授予相應(yīng)的國家職業(yè)資格證書。 5 第一章 電工與電子基礎(chǔ) ? 一、導(dǎo)體、絕緣體和半導(dǎo)體（超導(dǎo)體）知識(shí) ? 二、電阻、電容、電感相關(guān)知識(shí)及應(yīng)用 ? 三、電路分析方法 ? 四、二極管、可控硅整流原理 6 第一節(jié) 導(dǎo)體、絕緣體和半導(dǎo)體、超導(dǎo)體知識(shí) 導(dǎo)體、半導(dǎo)體、絕緣體器件是構(gòu)成各種電氣設(shè)備、電工電子器件的基礎(chǔ)，在電力生產(chǎn)上，更是普遍存在，作為一名電力生產(chǎn)人員，應(yīng)熟悉掌握導(dǎo)體、半導(dǎo)體、絕緣體的定義和性質(zhì)以及應(yīng)用。大家知道，金屬、石墨和電解液具有良好的導(dǎo)電性能，他們都是導(dǎo)體。如包在電線外面的橡膠、塑料。 ? 導(dǎo)體和絕緣體的區(qū)別決定于物體內(nèi)部是否存在大量自由電子，導(dǎo)體和絕緣體的界限也不是絕對(duì)的，在一定條件下可以相互轉(zhuǎn)化。 10 ： ? 通過摻入雜質(zhì)可明顯地改變半導(dǎo)體的 電導(dǎo)率。即熱敏效應(yīng) ? 光照不僅可改變半導(dǎo)體的電導(dǎo)率，還可以產(chǎn)生電動(dòng)勢，這就是半導(dǎo)體的光電效應(yīng)。半導(dǎo)體技術(shù)的發(fā)現(xiàn)應(yīng)用，使電子技術(shù)取得飛速發(fā)展， 11 、 PN結(jié) （ 1）本征半導(dǎo)體：天然的硅和鍺提純后形成單晶體就是一個(gè)半導(dǎo)體，稱為本征半導(dǎo)體。 （ 2）雜質(zhì)半導(dǎo)體、 PN結(jié)：如果在本征半導(dǎo)體中摻入微量雜質(zhì)（摻雜），其導(dǎo)電性能將發(fā)生顯著變化，如在純硅中摻入少許的砷或磷（最外層有五個(gè)電子），就形成 N型半導(dǎo)體；摻入少許的硼（最外層有三個(gè)電子），就形成 P型半導(dǎo)體。通常是在半導(dǎo)體的局部分別摻入濃度較大的三價(jià)或五價(jià)雜質(zhì)，使其變?yōu)?P型或 N型半導(dǎo)體，在 P型和 N型半導(dǎo)體的交界面就會(huì)形成 PN結(jié)，而 PN結(jié)就是構(gòu)成各種半導(dǎo)體器件的基礎(chǔ)，最簡單的一個(gè) PN結(jié)就是二極管。 超導(dǎo)現(xiàn)象是 1911年荷蘭物理學(xué)家昂尼斯在研究導(dǎo)體的電阻隨溫度變化的實(shí)驗(yàn)中，首次發(fā)現(xiàn)水銀在 ，電阻突然消失，即 R=0； 1933年，又發(fā)現(xiàn)處于超導(dǎo)狀態(tài)的物質(zhì)，外部磁場不能深入超導(dǎo)體內(nèi)，有抗磁性，即 B=0，以上是超導(dǎo)體的兩大特性。這一部分主要是了解一下它們性質(zhì)、用途，以及實(shí)際應(yīng)用舉例。 在一定的溫度下，其電阻與長度成正比，與截面積成反比。 ：歐姆（ Ω）、 KΩ、 MΩ ? 1Ω 的含義：當(dāng)導(dǎo)體兩端電壓為 1V，通過的電流為1A，這段導(dǎo)體的電阻為 1Ω 。 15 ? 電阻是一個(gè)耗能元件，即消耗電能變?yōu)闊崮堋? ? 電阻在電路中主要用于限流、分流、降壓、分壓。 ? 電阻的串并聯(lián)及計(jì)算： 串聯(lián)： R∑ ＝ R1+ R2+ R3+… 分壓作用 并聯(lián)： 分流作用 ? 常用計(jì)算公式： 串聯(lián)各電阻的電壓與電阻成正比。 兩個(gè)電阻并聯(lián)時(shí)，總電流為兩分支電流之和。 ?????? 3121111 RRRRRU?? RP .2??PUR2?16 ： 一般用萬用表、兆歐表、平衡電橋等 電阻測量一般不能帶電測量。兆歐表一般用于測量阻值較大的絕緣電阻。 ： ? 按阻值特性：固定電阻、可調(diào)電阻 ? 按制造材料：碳膜電阻、金屬膜電阻、線繞電阻、水泥電阻、陶瓷電阻、半導(dǎo)體電阻等。 17 (敏感電阻 )常識(shí)： ? 熱敏電阻： 是一種對(duì)溫度極為敏感的電阻器，分為正溫度系數(shù)（阻值隨溫度升高而增大）和負(fù)溫度系數(shù)（阻值隨溫度升高而降低）電阻器。分為可見光光敏電阻、紅外光光敏電阻、紫外光光敏電阻。實(shí)際應(yīng)用如光控路燈，根據(jù)光線的強(qiáng)度自動(dòng)控制路燈的開關(guān)。當(dāng)電阻器上的電壓在標(biāo)稱值內(nèi)時(shí) ,電阻器上的阻值呈無窮大狀態(tài) ,當(dāng)電壓略高于標(biāo)稱電壓時(shí) ,其阻值很快下降 ,使電阻器處于導(dǎo)通狀態(tài) ,當(dāng)電壓減小到標(biāo)稱電壓以下時(shí) ,其阻值又開始增加（可以自恢復(fù)）。 19 ? 濕敏電阻： 是對(duì)濕度變化非常敏感的電阻器 ,能在各種濕度環(huán)境中使用，它是將濕度轉(zhuǎn)換成電信號(hào)的換能器件。 ? 熔斷器、分流器： 也可以看作是一種電阻器件，熔斷器是一種阻值很小，功率較小的電阻，當(dāng)通過的電流超過一定值時(shí)，其發(fā)熱熔斷起到保護(hù)作用；分流器實(shí)際上就是一個(gè)阻值很小的電阻，串在回路中，當(dāng)有直流電流通過時(shí)，產(chǎn)生壓降且隨電流大小變化，供直流電流表顯示，或接到變送器（如勵(lì)磁回路），實(shí)際上相當(dāng)于取樣、測量的作用。簡單地說，電容器就是一種儲(chǔ)存電荷的容器，他不消耗能量。其基本結(jié)構(gòu)是由兩片靠得較近的金屬片，中間隔以絕緣物質(zhì)而組成，兩金屬片為電容得極板，中間的絕緣物質(zhì)為介質(zhì)， 電容器的電容等于電容器的帶電荷 量，平板電容器的電容與極板面積成正 比，與極間距離成反比。電容的基本單位為法拉（ F），還有微法（ μF ）、納法（ nF）、皮法（ pF），因法拉單位較大，實(shí)際不常用，實(shí)際常用的是微法、皮法。電子電路中需要用到各種各樣的電容器，它們在電路中分別起著不同的作用。 小容量的電容，通常在高頻電路中使用；大容量的電容往往是作濾波和存儲(chǔ)電荷用。 23 電容的充放電： 把電容器的兩個(gè)電極分別接在電源的正、負(fù)極上，過一會(huì)兒把電源斷開，兩個(gè)引腳間仍然會(huì)有殘留電壓，這是因?yàn)殡娙萜鲀?chǔ)存了電荷，電容器極板間建立起電壓，積蓄起電能，這個(gè)過程稱為電容器的充電。 ? 電容器的充電和放電就形成電容電流，電 容電流與電容和端電壓的變化率成正比。 ? 電容器儲(chǔ)藏的電場能量與端電壓的平方成 正比： dtduCi ?221 CuW ?24 充電過程分析： 開關(guān)合閘瞬間，過渡過程， 呈指數(shù)規(guī)律。 以上是電容在直流電路瞬態(tài)過渡充放電過程的簡單分析，從波形圖可以看出，其充電電流超前電壓。 ， 這就是我們通常所說 的容性負(fù)載電流超前 電壓 90176。 電容的串并聯(lián)性質(zhì)： 并聯(lián)：總電容為各電容之和。 電容器串聯(lián)時(shí)，各電容電壓與電容量成反比 ,每個(gè)電容分配到的電壓計(jì)算式在形式上與并聯(lián)電阻的分流計(jì)算公式相似。 ★ 每次測試前，需將電容器放電（兩極短接一下放電），然后將紅、黑表筆分別接電容器的兩極，由表針的偏擺來判斷電容器質(zhì)量。 ★ 如果表針擺起后不再回轉(zhuǎn)，說明電容器已擊穿。如果表針擺不起來，說明電容器電解質(zhì)已干涸失去容量。（可依此判別極性） ★ 其實(shí)，萬用表測量的過程就是反映電容充放電的過程。 電感的單位是亨利（ H），常用單位為毫亨（ mH）、微亨（ μ H）和納亨（ nH），其換算關(guān)系為： 電感量的大小表示產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢的能力。也就是說，只有電感上的電流變化時(shí)，電感兩端才有電壓，而且其電動(dòng)勢的方向是阻止電流變化的方向，大小與電感量和電流變化率成正比。其電壓與電流的關(guān)系： nHHmHH 963 1010101 ＝μ??dtdiLu ?32 ? 同一電感對(duì)不同頻率的交流電呈現(xiàn)不同的阻抗，即感抗： XL＝ ωL ＝ 2πfL 。對(duì)直流， f＝ 0，相當(dāng)于短路。 其儲(chǔ)能和釋放過程：當(dāng)電流的絕對(duì)值增加時(shí)，電感元件吸收能量并全部轉(zhuǎn)換成磁場能量；當(dāng)電流的絕對(duì)值減小時(shí)，電感元件釋放磁場能量。 221 LiWL ?33 ? 對(duì)于正弦交流電路，其電壓、電流波形圖和相量圖如下： 由以上波形圖和相量圖可以看出，電感在正弦交流電路中電流滯后電壓 90176。 就是這個(gè)道理。若測量電阻為 ∞，則說明電感器已經(jīng)開路損壞。 ： 電抗器： 實(shí)質(zhì)上是一個(gè)無導(dǎo)磁材料的空心線圈。常串于出線斷路器處，起到維持母線電壓水平的作用，使母線電壓波動(dòng)較小，保證非故障線路上的用戶電氣設(shè)備運(yùn)行的穩(wěn)定性。 消弧線圈補(bǔ)償方式有三種：全補(bǔ)償、欠補(bǔ)償、過補(bǔ)償 35 第三節(jié) 電路分析方法 一、電路的基本概念： 為了某種需要、功能而由電源、導(dǎo)線、開關(guān)和負(fù)載等元件按一定方式組合起來的電流的通路稱為電路。 ? 電路分析的主要任務(wù)就在于解得電路物理量，其中最基本的電路物理量就是電流、電壓和功率。 定義為單位時(shí)間內(nèi)通過導(dǎo)體截面的電荷量，即 、電位和電動(dòng)勢： 電位： 電路中某點(diǎn)的電位定義為單位正電荷由該點(diǎn)移至參考點(diǎn)電場力所做的功。 電壓： 電路中 a、 b點(diǎn)兩點(diǎn)間的電壓定義為單位正電荷由 a點(diǎn)移至 b點(diǎn)電場力所做的功。 電源電動(dòng)勢： 是衡量外力即非靜電力做功能力的物理量。 電動(dòng)勢的實(shí)際方向與電壓實(shí)際方向相反，規(guī)定為由電源負(fù)極指向正極。它表示電能轉(zhuǎn)化為其他形式的能量，被電路吸收（消耗）的速率。 在一定時(shí)間內(nèi)，電路（負(fù)載）吸收（消耗）的電功率（電量）稱為 電能 ，即 電量（電度） 。在實(shí)用上采用 kWh(千瓦小時(shí) )作為電能的單位，它等于功率1kW的用電設(shè)備在 1h（ 3600s）內(nèi)消耗的電能，簡稱為 1度電。歐姆定律反映的是電路中元件上的電流和電壓的約束關(guān)系，而基爾霍夫定律反映的是電路中各支路電流之間的約束關(guān)系或各回路電壓之間的約束的關(guān)系。歐姆定律有兩種：即部分電路歐姆定律（也稱作外電路歐姆定律）和全電路歐姆定律。 串聯(lián)電阻分壓公式： 并聯(lián)電阻分流公式： IURRIURUI ??? 。電源產(chǎn)生電動(dòng)勢，它有內(nèi)電阻。這就是全電路歐姆定律。 因此，外電路端電壓 U=ε Ir。 IrIRrRI ??? ＝或 ??40 ： 基爾霍夫定律包括電流定律和電壓定律。 ? 基爾霍夫電流定律： 對(duì)電路中任一結(jié)點(diǎn)，在任一時(shí)刻，流出結(jié)點(diǎn)的電流之和一定等于流入結(jié)點(diǎn)電流之和，即流出或流入該結(jié)點(diǎn)的所有支路電流的代數(shù)和為零。 43152 IIIII ???? 0?? i0321 ??? III41 ? 基爾霍夫電壓定律： 對(duì)任一電路中的任一回路，在任一時(shí)刻，沿著該回路的的所有支路電壓的代數(shù)和恒等于零 ,簡稱為KCL。體 現(xiàn)的是電荷在電場中 從一點(diǎn)移到另一點(diǎn)時(shí)， 它所具有能量的改變 量只與這兩點(diǎn)的位置 有關(guān)，而與移動(dòng)路徑 無關(guān)的性質(zhì)。 42 第四節(jié) 二極管、可控硅整流原理 電力電