电子基础知识讲义
一、电工基础
1、电流：在物理学中，通常把正电荷运动的方向作为电流的方向，正电荷的定向移动称为电流，电流的单位是安培（A ），电流是一个既具有大小又具有方向的矢量，其换算关系是：1A ＝103mA=106µA 。 2、电压：电流在闭合回路中通过会存在高电位和低电位之差，物理学中，常把这种电位差称为电压，直流电源电压用符号E C 表示，电位差用U C 表示，它是一个矢量，电压的单位是伏特（V ），其换算关系是：1V=103mV=106µV 。 3、电路：是指电流通过的路径，它由电源、负载、导线和控制元件组成。电路中要产生电流必须具备的两个条件：a 、电路要是闭合的回路；b 、闭合回路中必定要有电源电压或等效电压的存在。 4、电阻：导体对电流产生的阻碍作用叫电阻，电阻的常用单位有欧姆（Ω）、千欧（k Ω）、兆欧（M Ω），换算关系是1M Ω=103K Ω＝106Ω。 5、欧姆定律：是德国物理学家欧姆通过大量的实验，于1827年得出，它表明电路中电流、电压和电阻三者之间关系的规律（它是有限制条件的），用公式表示就是：U=IR ，U 的单位是伏特，I 的单位是安培，R 的单位是欧姆。
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6、电功率：是用于衡量电能转换速度的物理量，反映了电场力在单位时间内所做的功，对于纯电阻电路，功率P=UI=U²/R=I²R ，功率的单位是瓦特（W ），换算关系是：1KW=103W=106mW 。
7、基尔霍夫第一定律（即节点定律）：流入一个节点的电流之和必定等于从这个节点流出的电流之和，即流入节点的电流与流出节点的电流的代数和必定等于零。对于未知方向的电流，可随意标定一个参考方向，然后列出方程，求解，若结果为正，则说明实际电流方向与假定参考方向一致，若结果为负，则说明实际电流方向与假定参考方向相反。它的物理意义是：在电路的任何一个节点上，既不可能堆积电荷，也不可能漏掉电荷，它可推广到电路中任一假想的封闭面。
从图中可知，流入假想封闭面的电流为I 1+I 2+I 3+I 4=10A ，根据基尔霍夫定律，I A = I 1+I 2=3A ，I B =I 3+I 4+I A =10A ，结果完全一样。
8、基尔霍夫第二定律（回路电压定律）：沿任一闭合回路绕一周，其电压降的代数和为零。计算电压降应遵循的规律是：凡电源方向（由负到正）与绕行方向一致时，取正，否则，取负，凡电阻上所标电压降方向与绕行方向一致时，取负，否则，取正。
9、电源输出最大功率的条件：P 最大＝E²/4R O ，其中R O 为电源的内阻，在实践中尽量要做到负载R L 与R O 相等，R L =R O 称为匹配工作状态。
二、基本元器件
1、电阻器
a、电阻器/电阻（其英文名是Resistance，用R表示）
具有一定阻值、几何形状和一定技术性能的能够对通过电路的电流产生阻碍作用的电子元件叫做电阻器（也叫电阻），其基本单位是欧姆（Ω）。电阻是导体的一种基本性质，与导体的尺寸、材料、温度有关，即R＝ρ·l/s，ρ是导体的电阻率（欧姆·毫米²/米）。电阻的作用有降压、分流等。
b、电阻的分类
电阻器的种类有很多，通常可以分为三大类：固定电阻（碳膜、碳质、金属膜、金属氧化膜、涂覆型熔断、玻璃釉、高压玻璃釉、线绕等电阻）、可变电阻（也叫电位器，音量调整开关等）、特种电阻（光敏电阻、热敏电阻，它们实际上是半导体）。固定电阻有ＲＴ型碳膜电阻（老式的外表涂绿）、ＲＪ型金属膜电阻（老式的外表涂红）、ＲＸ型线绕电阻、片状电阻。
c、常用电阻的结构和特点
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电阻种类 电 阻 结 构 和 特 点
碳膜电阻 气态碳氢化合物在高温和真空中分解，碳沉积在瓷棒或者瓷管上，形成一层结晶碳膜。改变碳膜厚度和用刻槽的方法变更碳膜的长度，可以得到不同的阻值。碳膜电阻成本较低，性能一般。
金属膜电阻 在真空中加热合金，合金蒸发，使瓷棒表面形成一层导电金属膜。刻槽和改变金属膜厚度可以控制阻值。这种电阻和碳膜电阻相比，体积小、噪声低、稳定性好，但成本较高。
碳质电阻 把碳黑、树脂、粘土等混合物压制后经过热处理制成。在电阻上用环表示它的阻值。这种电阻成本低，阻值范围宽，但性能差，很少采用。
线绕电阻 用康铜或者镍铬合金电阻丝，在陶瓷骨架上绕制成。这种电阻分固定和可变两种。它的特点是工作稳定，耐热性能好，误差范围小，适用于大功率的场合，额定功率一般在1瓦以上。
碳膜电位器 它的电阻体是在马蹄形的纸胶板上涂上一层碳膜制成。它的阻值变化和中间触头位置的关系有直线式、对数式和指数式三种。碳膜电位器有大型、小型、微型几种，有的和开关一起组成带开关电位器。还有一种直滑式碳膜电位器，它是靠滑动杆在碳膜上滑动来改变阻值的。这种电位器调节方便。
线绕电位器 用电阻丝在环状骨架上绕制成。它的特点是阻值范围小，功率较大。信用卡催收系统
d、电阻值的表示
环电阻的表示：黑 0 棕 1 红2 橙3 黄4 绿5 蓝6 紫7 灰8 白9
金（0.1，误差±5%）银（0.01，误差±10%）无（误差±20%）
四环电阻的表示：第一环是其对应值，第二环是对应值，第三环是10的对应值之幂，第四环是误差（百分比）。
五环电阻的表示：第一环是其对应值，第二环是对应值，第三环是对应值，第四环是10的对应值之幂，第五环是误差（百分比）。加热片
e、纯电阻交流电路
计算公式u= U m·sinωt i=I m·sinωt P R= U m2·sin2ωt/R
f、电阻串联电路的特点
电路中流过的电流处处相等；
电路的总电压等于各段电路的电压之和；
电路的等效电阻等于各串联电阻之和；
电路的总功率等于消耗在各串联电阻的功率之和；
电路中各电阻两端的电压大小与其阻值成正比；
电路中各电阻消耗的功率与各电阻的阻值成正比。
g、电阻并联电路的特点
各并联电阻两端的电压相等（与并联电阻的个数及各电阻的阻值大小无关）；
电路的总电流等于各支路电流之和；
并联等效电阻阻值的倒数等于各并联电阻阻值的倒数和；
电路消耗的总功率等于各电阻消耗的功率之和；
各支路电流与本支路的电阻值成反比；
各支路电阻消耗的功率与各支路的电阻值成反比。
h、额定功率：电阻长时间工作时允许消耗的最大功率叫做额定功率。电阻额定功率的标称值有1/8（2条斜杆）、1/4（1条斜杆）、1/2（一条横线）、1（1条竖线）、2（2条竖线）、3（3条竖线）、4（V 型表示）、5（X型表示）等。
i、额定电压：用标称阻值和额定功耗乘积的平方根计算出来的直流电压或交流电压有效值。
j、极限电压：可以连续施加在电阻器两个引出端上的最大直流电压或交流电压的有效值。
k、绝缘电压：在连续工作的条件下，在其引出端与任何导电安装面之间可以施加的最大峰值电压。l、临界阻值：额定电压等于元件极限电压时的阻值。
m、电阻温度系数：两个规定温度之间的阻值相对变化除以产生这个变化的温度之差。
n、最大过负荷电压：电阻器在进行过负荷试验时允许加在电阻器两端的最大试验电压。
a、电容器/电容（其英文名是Capacitor，用C表示）
电容器就是“储存电荷的容器”，它是两片相距很近的金属片中间被介质（固体、气体或液体）所隔成的容器。电容的基本单位为法拉（F），常用单位为微法（μF）、纳法（nF）、皮法（pF）（皮法又称微微法）等，其换算关系是：1F=103mF= 106μF= 109nF=1012pF。电容的作用有储能、滤波、耦合、振荡、选频、去耦、隔直流、旁路、移相、波形变换等。
b、电容的分类led发光棒
按容量分类有固定电容、半可变电容和可变电容；按介质分类有纸介电容、油浸纸介电容、金属化纸介电容、云母电容、薄膜电容、陶瓷电容、电解电容等。
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c、常用电容的结构和特点
电容种类电容结构和特点
纸介电容两片金属箔做电极，夹在极薄的电容纸中，卷成圆柱形或者扁柱形芯子，然后密封在金属壳或者绝缘材料壳中制成。它的特点是体积较小，容量可以做得较大。但是有固有电感和损耗都比较大，用于低频比较合适。
云母电容用金属箔或者在云母片上喷涂银层做电极板，极板和云母一层一层叠合后，再压铸在胶木粉或封固在环氧树脂中制成。它的特点是介质损耗小，绝缘电阻大、温度系数小，适宜用于高频电路。
陶瓷电容用陶瓷做介质，在陶瓷基体两面喷涂银层，然后烧成银质薄膜做极板制成。它的特点是体积小，耐热性好、损耗小、绝缘电阻高，但容量小，适宜用于高频电路。铁电陶瓷电容容量较大，但是损耗和温度系数较大，适宜用于低频电路。
薄膜电容结构和纸介电容相同，介质是涤纶或者聚苯乙烯。涤纶薄膜电容，介电常数较高，体积小，容量大，稳定性较好，适宜做旁路电容。聚苯乙烯薄膜电容，介质损耗小，绝缘电阻高，但是温度系数大，可用于高频电路。
金属化纸介电容结构和纸介电容基本相同。它是在电容器纸上覆上一层金属膜来代替金属箔，体积小，容量较大，一般用在低频电路中。
油浸纸介电容它是把纸介电容浸在经过特别处理的油里，能增强它的耐压。它的特点是电容量大、耐压高，但是体积较大。
铝电解电容它是由铝圆筒做负极，里面装有液体电解质，插入一片弯曲的铝带做正极制成。还需要经过直流电压处理，使正极片上形成一层氧化膜做介质。它的特点是容量大，但是漏电大，稳定性差，有正负极性，适宜用于电源滤波或者低频电路中。使用的时候，正负极不要接反。
钽、铌电解电容它用金属钽或者铌做正极，用稀硫酸等配液做负极，用钽或铌表面生成的氧化膜做介质制成。它的特点是体积小、容量大、性能稳定、寿命长、绝缘电阻大、温度特性好。用在要求较高的设备中。
半可变电容也叫微调电容，它是由两片或者两组小型金属弹片，中间夹着介质制成。调节的时候改变两片之间的距离或者面积。它的介质有空气、陶瓷、云母、薄膜等。
可变电容它由一组定片和一组动片组成，它的容量随着动片的转动可以连续改变。把两组可变电容装在一起同轴转动，叫做双连。可变电容的介质有空气和聚苯乙烯两种。空气介质可变电容体积大，损耗小，多用在电子管收音机中。聚苯乙烯介质可变电容做成密封式的，体积小，多用在晶体管收音机中。
d、纯电容交流电路
计算公式u= U m·sinωt i=I m·sin（ωt+90°）I m＝U m/ X C= U m·ωC
X C＝1/ωC为容抗，代表电容对电流的阻碍作用
容性无功功率Q C＝UI=I2 X C=U2/ X C（var）
e、电容串联并联的特点
电容串联电路，串联电容等效电容的倒数等于各串联电容的倒数之和。
电容并联电路，并联电容等效电容等于各并联电容之和。
f、电容的耐压：电容长期可靠地工作所能承受的最大直流电压，也叫电容的直流工作电压。如果在交流电路中，要注意所加的交流电压最大值不能超过电容的直流工作电压值。
g、电容的绝缘电阻：电容两极之间的电阻叫做绝缘电阻（也叫漏电电阻，漏电电阻越大越好）。
h、电容单位的标注规则：容量小于10000pF时，用pF做单位；大于10000pF时，用uF做单位；大于100pF而小于1uF的常常不标注单位；没有小数点的，其单位是pF，有小数点的，其单位是uF。
i、电容应用的常识
在进行电路设计时，通常要考虑电容的工作电压（不能超过其耐压，最好有足够的余量，比如在滤波电路中，电容的耐压值不要小于交流有效值的1.42倍）、环境温度、电容器尺寸、脉冲电压的频率、
承受的纹波电流、不同的电路应该选用不同种类的电容（揩振回路选用云母、高频陶瓷电容，隔直流选用纸介、涤纶、云母、电解、陶瓷等电容，滤波选用电解电容，旁路选用涤纶、纸介、陶瓷、电解等电容）等。
在装入电路前，要检查电容是否短路、断路和漏电等现象，并核对其电容值；在安装电容时，要注意有极性电容的正负极，另外，要使电容的类别、容量、耐压等符号容易看到，以便核实。
3、电感器
a、电感器/电感（其英文名是Inductance ，用L
表示）
电感是一种能产生自感或互感电动势的元件，它能把电能转变为磁场能，并在磁场中储存能量。电感具有阻交流通直流的特性。电感器用符号L 表示，其基本单位是亨利（H ），常用毫亨（mH ）为单位，其换算关系是：1H=103mH= 106μH 。电感常用作变压器、继电器、LC 滤波器、LC 振荡器、阻流圈等。彩电上用的电感器是狭义上的电感器。
b 、电感的分类
按电感形式分类：固定电感、可变电感；按导磁体性质分类：空芯线圈、铁氧体线圈、铁芯线圈、铜芯线圈、磁棒电感、磁环电感、串珠电感、贴片电感、磁罩电感；按工作性质分类：变压器、天线线圈、振荡线圈、扼流线圈、陷波线圈、行偏转线圈、偏转线圈、行线性电感；按绕线结构分类：单层线圈、多层线圈、蜂房式线圈；按插件状态分类：立式电感、卧式电感；
c 、磁通量：穿过线圈的磁感应强度的通量，用wb 表示（韦伯），简称W 。
d 、电动势：是反映电源把其它形式的能量转换成电能的本领的物理量，它使电源两端产生电压，在电路中，电动势常用ε表示。由于磁通量的变化引起的电动势叫感应电动势。
e 、法拉第定律：导体回路中感应电动势的大小与穿过回路的磁通量的变化率成正比。
f 、感抗：电感线圈对交流电流阻碍作用的大小称感抗XL ，单位是Ω。
g、品质因数（Q ）：是表示线圈质量的一个物理量，Q 为感抗与其等效的电阻的比值。
h、趋肤效应：在交流电路中，随着频率的增加，在导线截面上的电流分布越来越向导线表面集中，这样使导线的有效截面减小了，从而使它的等效电阻增加。
分布电容：线圈的匝与匝之间、层与层之间，线圈与屏蔽罩之间，线圈与底版之间存在的电容。 i、纯电感交流电路
计算公式 u= U m ·cos ωt i= I m ·sin ωt I m = U m /ωL= U m /X L ，X L =ωL 为感抗，它代表电感对回路电
流的阻碍作用，Q L ＝U 2/ X L 为感性无功功率，它是电感与电源交换能量的功率，单位是乏（var ）。
j 、RLC 串联交流电路
计算公式 u= U m ·sin ωt i=I m ·sin(ωt-φ) P=S ·cos φ=UIcos φ Q=Ssin φ=UIsin φ φ=arctg(X L -X C )/r= arctg(ωL-1/ωc)/r ，φ<0时，电路呈容性，φ＝0时，电路呈电阻特性，U 与I 同频同相，φ>0时，电路呈感性 功率P ＝IU r 无功功率Q ＝Q L -Q C =(U L -U C ) ·I 视在功率S ＝UI k 、RLC 并联交流电路
