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电工电子基础知识第1页，本讲稿共64页第一部分第一部分导体、绝缘体和半导体、超导体知识导体、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，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导体、半导体、绝缘体的定义和性质以及应用。以及应用。第2页，本讲稿共64页一、导体一、导体 定义：具定义：具有良好导电性能的材料就称为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。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集肤效应。而当交变电流通过导体时,电流电流将集中在导体表面流过将集中在导体表面流过,这种现象叫集肤效这种现象叫集肤效应。应。第3页，本讲稿共64页二、绝缘体二、绝缘体 定义：不导电的物质，称为绝缘体。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，胶、绝缘纸和绝缘油（变压器油）等，空气也是良好的绝缘物质。空气也是良好的绝缘物质。n n导体和绝缘体的区别决定于物体内部是否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也不是绝对的，在一定条件下可以相互转化。化。第4页，本讲稿共64页三、半导体三、半导体 有一些物质，如硅、锗、硒等，其原有一些物质，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，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。质而显著改变，这类物质称为半导体。第5页，本讲稿共64页1.半导体有以下独特性能：半导体有以下独特性能：n n通过掺入杂质可明显地改变半导体的通过掺入杂质可明显地改变半导体的 电导率。电导率。n n温度可明显地改变半导体的电导率。即热敏效温度可明显地改变半导体的电导率。即热敏效应应n n光照不仅可改变半导体的电导率，还可以产生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。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，直到与金属和绝缘体相比，半导体材料的发现是最晚的，直到与金属和绝缘体相比，半导体材料的发现是最晚的，直到与金属和绝缘体相比，半导体材料的发现是最晚的，直到20202020世纪世纪世纪世纪30303030年代，当材料的提纯技术改进以后，半导体的年代，当材料的提纯技术改进以后，半导体的年代，当材料的提纯技术改进以后，半导体的年代，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，存在才真正被学术界认可。半导体技术的发现应用，存在才真正被学术界认可。半导体技术的发现应用，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，使电子技术取得飞速发展，使电子技术取得飞速发展，使电子技术取得飞速发展，第6页，本讲稿共64页2.本征半导体与杂质半导体、本征半导体与杂质半导体、PN结结（1 1）本征半导体：天然的硅和锗提纯后形成单晶体就是）本征半导体：天然的硅和锗提纯后形成单晶体就是）本征半导体：天然的硅和锗提纯后形成单晶体就是）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。一个半导体，称为本征半导体。一个半导体，称为本征半导体。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，且受温本征半导体中的载流子浓度很小，导电能力较弱，且受温本征半导体中的载流子浓度很小，导电能力较弱，且受温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。度影响很大，不稳定，用途有限。度影响很大，不稳定，用途有限。度影响很大，不稳定，用途有限。（2 2）杂质半导体、）杂质半导体、）杂质半导体、）杂质半导体、PNPN结：如果在本征半导体中掺入结：如果在本征半导体中掺入结：如果在本征半导体中掺入结：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，微量杂质（掺杂），其导电性能将发生显著变化，微量杂质（掺杂），其导电性能将发生显著变化，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）如在纯硅中掺入少许的砷或磷（最外层有五个电子）如在纯硅中掺入少许的砷或磷（最外层有五个电子）如在纯硅中掺入少许的砷或磷（最外层有五个电子），就形成，就形成，就形成，就形成NN型半导体；掺入少许的硼（最外层有三个电型半导体；掺入少许的硼（最外层有三个电型半导体；掺入少许的硼（最外层有三个电型半导体；掺入少许的硼（最外层有三个电子），就形成子），就形成子），就形成子），就形成P P型半导体。型半导体。型半导体。型半导体。P P P P型和型和型和型和N N N N型半导体并不能直接用来制造半导体器件。通常是在型半导体并不能直接用来制造半导体器件。通常是在型半导体并不能直接用来制造半导体器件。通常是在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 P P P型型型型或或或或N N N N型半导体，在型半导体，在型半导体，在型半导体，在P P P P型和型和型和型和N N N N型半导体的交界面就会形成型半导体的交界面就会形成型半导体的交界面就会形成型半导体的交界面就会形成PNPNPNPN结，而结，而结，而结，而PNPNPNPN结就是构成各种半导体器件的基础，最简单的一个结就是构成各种半导体器件的基础，最简单的一个结就是构成各种半导体器件的基础，最简单的一个结就是构成各种半导体器件的基础，最简单的一个PNPNPNPN结就是二极结就是二极结就是二极结就是二极管。管。管。管。第7页，本讲稿共64页四、超导体四、超导体n n定义：某些金属在摄氏零下定义：某些金属在摄氏零下273度的绝对温度的绝对温度下，电阻会突然消失，这种金属电阻完度下，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。导电性的金属称超导体。超导现象是超导现象是超导现象是超导现象是1911191119111911年荷兰物理学家昂尼斯在研究导体的年荷兰物理学家昂尼斯在研究导体的年荷兰物理学家昂尼斯在研究导体的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，首次发现水银在电阻随温度变化的实验中，首次发现水银在电阻随温度变化的实验中，首次发现水银在电阻随温度变化的实验中，首次发现水银在4.2K4.2K4.2K4.2K的低温时，的低温时，的低温时，的低温时，电阻突然消失，即电阻突然消失，即电阻突然消失，即电阻突然消失，即R=0R=0R=0R=0；1933193319331933年，又发现处于超导状态年，又发现处于超导状态年，又发现处于超导状态年，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，即的物质，外部磁场不能深入超导体内，有抗磁性，即的物质，外部磁场不能深入超导体内，有抗磁性，即的物质，外部磁场不能深入超导体内，有抗磁性，即B=0B=0B=0B=0，以上是超导体的两大特性。，以上是超导体的两大特性。，以上是超导体的两大特性。，以上是超导体的两大特性。第8页，本讲稿共64页第二部分电阻、电容、电感相关知识及应用电阻、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。质、用途，以及实际应用举例。第9页，本讲稿共64页一、电阻一、电阻1.1.1.1.定义：定义：定义：定义：衡量物体导电性能的物理量称为电阻。衡量物体导电性能的物理量称为电阻。衡量物体导电性能的物理量称为电阻。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。这在一定的温度下，其电阻与长度成正比，与截面积成反比。这在一定的温度下，其电阻与长度成正比，与截面积成反比。这在一定的温度下，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。就是导体的电阻定律。就是导体的电阻定律。就是导体的电阻定律。2.2.2.2.电阻的常用单位：欧姆（电阻的常用单位：欧姆（电阻的常用单位：欧姆（电阻的常用单位：欧姆（）、）、）、）、KKKK、MMMMn n1111的含义：当导体两端电压为的含义：当导体两端电压为的含义：当导体两端电压为的含义：当导体两端电压为1V1V1V1V，通过的电流为，通过的电流为，通过的电流为，通过的电流为1A1A1A1A，这段导体的电阻为，这段导体的电阻为，这段导体的电阻为，这段导体的电阻为1111。n n换算：换算：换算：换算：1 M1 M1 M1 M101010103 3 3 3 K K K K101010106 6 6 6n n阻值标示：一般用色环法和数字法。阻值标示：一般用色环法和数字法。阻值标示：一般用色环法和数字法。阻值标示：一般用色环法和数字法。第10页，本讲稿共64页3.3.3.3.电阻的性质电阻的性质电阻的性质电阻的性质n n电阻是一个耗能元件，即消耗电能变为热能。电阻是一个耗能元件，即消耗电能变为热能。电阻是一个耗能元件，即消耗电能变为热能。电阻是一个耗能元件，即消耗电能变为热能。n n电阻是线性元件，它符合欧姆定律：电阻是线性元件，它符合欧姆定律：电阻是线性元件，它符合欧姆定律：电阻是线性元件，它符合欧姆定律：=U/R=U/R=U/R=U/R。n n电阻在电路中主要用于限流、分流、降压、分压。电阻在电路中主要用于限流、分流、降压、分压。电阻在电路中主要用于限流、分流、降压、分压。电阻在电路中主要用于限流、分流、降压、分压。n n主要参数：阻值及误差、额定电压、额定功率等。主要参数：阻值及误差、额定电压、额定功率等。主要参数：阻值及误差、额定电压、额定功率等。主要参数：阻值及误差、额定电压、额定功率等。n n电阻的串并联及计算：电阻的串并联及计算：电阻的串并联及计算：电阻的串并联及计算：串联：串联：串联：串联：RRRRR1+R2+R3+R1+R2+R3+R1+R2+R3+R1+R2+R3+分压作用分压作用分压作用分压作用 并联：并联：并联：并联：分流作用分流作用分流作用分流作用n n常用计算公式：常用计算公式：常用计算公式：常用计算公式：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。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。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。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。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。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。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。第11页，本讲稿共64页例：（例：（例：（例：（0505年年年年运规运规运规运规试题）如图，试题）如图，试题）如图，试题）如图，R1R1R2R2R3R3，则哪，则哪，则哪，则哪个电阻消耗功率大。个电阻消耗功率大。个电阻消耗功率大。个电阻消耗功率大。（）A A、R1 R1；B B、R2 R2；C C、R3 R3；D D、一样大。、一样大。、一样大。、一样大。例：计算白帜灯灯泡电阻：例：计算白帜灯灯泡电阻：例：计算白帜灯灯泡电阻：例：计算白帜灯灯泡电阻：220V220V，100W100W第12页，本讲稿共64页4.4.4.4.电阻的测量：电阻的测量：电阻的测量：电阻的测量：一般用万用表、兆欧表、平衡电桥等一般用万用表、兆欧表、平衡电桥等一般用万用表、兆欧表、平衡电桥等一般用万用表、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、三极电阻测量一般不能带电测量。在测量半导体（二极管、三极电阻测量一般不能带电测量。在测量半导体（二极管、三极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，所以万用管）、电容等有极性的器件时，因有正向、反向之分，所以万用管）、电容等有极性的器件时，因有正向、反向之分，所以万用管）、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：表在电阻档时：表在电阻档时：表在电阻档时：“黑黑黑黑”表笔为正极，表笔为正极，表笔为正极，表笔为正极，“红红红红”表笔为负极。兆欧表一般表笔为负极。兆欧表一般表笔为负极。兆欧表一般表笔为负极。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，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，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，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（高试常用平衡电桥测量是较常用的一种（高试常用平衡电桥测量是较常用的一种（高试常用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。有直流电桥和交流电桥。有直流电桥和交流电桥。有直流电桥和交流电桥。5.5.5.5.电阻的分类及应用：电阻的分类及应用：电阻的分类及应用：电阻的分类及应用：n n按阻值特性：固定电阻、可调电阻按阻值特性：固定电阻、可调电阻按阻值特性：固定电阻、可调电阻按阻值特性：固定电阻、可调电阻 n n按制造材料：碳膜电阻、金属膜电阻、线绕电阻、水泥电按制造材料：碳膜电阻、金属膜电阻、线绕电阻、水泥电按制造材料：碳膜电阻、金属膜电阻、线绕电阻、水泥电按制造材料：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。阻、陶瓷电阻、半导体电阻等。阻、陶瓷电阻、半导体电阻等。阻、陶瓷电阻、半导体电阻等。n n按安装方式：插件电阻、贴片电阻。按安装方式：插件电阻、贴片电阻。按安装方式：插件电阻、贴片电阻。按安装方式：插件电阻、贴片电阻。第13页，本讲稿共64页5.5.5.5.特种电阻特种电阻特种电阻特种电阻(敏感电阻敏感电阻敏感电阻敏感电阻)常识：常识：常识：常识：n n热敏电阻：热敏电阻：热敏电阻：热敏电阻：是一种对温度极为敏感的电阻器，分为是一种对温度极为敏感的电阻器，分为是一种对温度极为敏感的电阻器，分为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）和负温度系正温度系数（阻值随温度升高而增大）和负温度系正温度系数（阻值随温度升高而增大）和负温度系正温度系数（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：数（阻值随温度升高而降低）电阻器。应用举例：数（阻值随温度升高而降低）电阻器。应用举例：数（阻值随温度升高而降低）电阻器。应用举例：如电视机消磁电路、电饭锅电路如电视机消磁电路、电饭锅电路如电视机消磁电路、电饭锅电路如电视机消磁电路、电饭锅电路 第14页，本讲稿共64页n n光敏电阻：光敏电阻：光敏电阻：光敏电阻：阻值随着光线的强弱而发生变化的电阻器，阻值随着光线的强弱而发生变化的电阻器，阻值随着光线的强弱而发生变化的电阻器，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、红外光光敏称为光敏电阻器。分为可见光光敏电阻、红外光光敏称为光敏电阻器。分为可见光光敏电阻、红外光光敏称为光敏电阻器。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电阻、紫外光光敏电阻。选用时先确定电路的光谱特电阻、紫外光光敏电阻。选用时先确定电路的光谱特电阻、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性。实际应用如光控路灯，根据光线的强度自动控制性。实际应用如光控路灯，根据光线的强度自动控制性。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。路灯的开关。路灯的开关。路灯的开关。n n压敏电阻：压敏电阻：压敏电阻：压敏电阻：是对电压变化很敏感的非线性电阻器，具有是对电压变化很敏感的非线性电阻器，具有是对电压变化很敏感的非线性电阻器，具有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元件。当电阻器上的电压在标称值内时元件。当电阻器上的电压在标称值内时元件。当电阻器上的电压在标称值内时,电阻器上的阻电阻器上的阻电阻器上的阻电阻器上的阻值呈无穷大状态值呈无穷大状态值呈无穷大状态值呈无穷大状态,当电压略高于标称电压时当电压略高于标称电压时当电压略高于标称电压时当电压略高于标称电压时,其阻值很其阻值很其阻值很其阻值很快下降快下降快下降快下降,使电阻器处于导通状态使电阻器处于导通状态使电阻器处于导通状态使电阻器处于导通状态,当电压减小到标称电当电压减小到标称电当电压减小到标称电当电压减小到标称电压以下时压以下时压以下时压以下时,其阻值又开始增加（可以自恢复）。实际应用其阻值又开始增加（可以自恢复）。实际应用其阻值又开始增加（可以自恢复）。实际应用其阻值又开始增加（可以自恢复）。实际应用如电话机过压保护、避雷器阀片等。如电话机过压保护、避雷器阀片等。如电话机过压保护、避雷器阀片等。如电话机过压保护、避雷器阀片等。第15页，本讲稿共64页n n湿敏电阻：湿敏电阻：湿敏电阻：湿敏电阻：是对湿度变化非常敏感的电阻器是对湿度变化非常敏感的电阻器是对湿度变化非常敏感的电阻器是对湿度变化非常敏感的电阻器,能在各能在各能在各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种湿度环境中使用，它是将湿度转换成电信号的换能种湿度环境中使用，它是将湿度转换成电信号的换能种湿度环境中使用，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。器件。主要用作湿度传感器，如婴儿的尿湿报警器等。器件。主要用作湿度传感器，如婴儿的尿湿报警器等。器件。主要用作湿度传感器，如婴儿的尿湿报警器等。n n熔断器、分流器：熔断器、分流器：熔断器、分流器：熔断器、分流器：也可以看作是一种电阻器件，熔断也可以看作是一种电阻器件，熔断也可以看作是一种电阻器件，熔断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，当通过的电流器是一种阻值很小，功率较小的电阻，当通过的电流器是一种阻值很小，功率较小的电阻，当通过的电流器是一种阻值很小，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；分流器实超过一定值时，其发热熔断起到保护作用；分流器实超过一定值时，其发热熔断起到保护作用；分流器实超过一定值时，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，当有直际上就是一个阻值很小的电阻，串在回路中，当有直际上就是一个阻值很小的电阻，串在回路中，当有直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，供直流流电流通过时，产生压降且随电流大小变化，供直流流电流通过时，产生压降且随电流大小变化，供直流流电流通过时，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），实际上电流表显示，或接到变送器（如励磁回路），实际上电流表显示，或接到变送器（如励磁回路），实际上电流表显示，或接到变送器（如励磁回路），实际上相当于取样、测量的作用。相当于取样、测量的作用。相当于取样、测量的作用。相当于取样、测量的作用。第16页，本讲稿共64页二、电容二、电容1.1.1.1.电容器结构原理：电容器结构原理：电容器结构原理：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；在电子电路中，电容器是必不可少的电子器件；在电子电路中，电容器是必不可少的电子器件；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，在电力生产中，电力电容器也是广泛应用。简单地说，在电力生产中，电力电容器也是广泛应用。简单地说，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。电电容器就是一种储存电荷的容器，他不消耗能量。电电容器就是一种储存电荷的容器，他不消耗能量。电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，用字母容器通常简称为电容，用字母容器通常简称为电容，用字母容器通常简称为电容，用字母“C C C C”表示。其基本结构表示。其基本结构表示。其基本结构表示。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是由两片靠得较近的金属片，中间隔以绝缘物质而组是由两片靠得较近的金属片，中间隔以绝缘物质而组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，成，两金属片为电容得极板，中间的绝缘物质为介质，成，两金属片为电容得极板，中间的绝缘物质为介质，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电容器的电容等于电容器的带电荷电容器的电容等于电容器的带电荷电容器的电容等于电容器的带电荷量，平板电容器的电容与极板面积成正量，平板电容器的电容与极板面积成正量，平板电容器的电容与极板面积成正量，平板电容器的电容与极板面积成正比，与极间距离成反比。比，与极间距离成反比。比，与极间距离成反比。比，与极间距离成反比。第17页，本讲稿共64页 一般规定把电容器外加一般规定把电容器外加一般规定把电容器外加一般规定把电容器外加1V1V1V1V直流电压时所储存的电荷直流电压时所储存的电荷直流电压时所储存的电荷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量称为该电容器的电容量。电容的基本单位为法拉量称为该电容器的电容量。电容的基本单位为法拉量称为该电容器的电容量。电容的基本单位为法拉（F F F F），还有微法（），还有微法（），还有微法（），还有微法（FFFF）、纳法（）、纳法（）、纳法（）、纳法（nFnFnFnF）、皮法（）、皮法（）、皮法（）、皮法（pFpFpFpF），），），），因法拉单位较大，实际不常用，实际常用的是微法、皮因法拉单位较大，实际不常用，实际常用的是微法、皮因法拉单位较大，实际不常用，实际常用的是微法、皮因法拉单位较大，实际不常用，实际常用的是微法、皮法。其换算关系：法。其换算关系：法。其换算关系：法。其换算关系：1 1 1 1法拉（法拉（法拉（法拉（F F F F）=微法（微法（微法（微法（FFFF）1 1 1 1微法（微法（微法（微法（FFFF）=纳法（纳法（纳法（纳法（nFnFnFnF）=皮法（皮法（皮法（皮法（pFpFpFpF）2.2.2.2.电容器的基本性质、作用：电容器的基本性质、作用：电容器的基本性质、作用：电容器的基本性质、作用：基本性质：基本性质：基本性质：基本性质：简单地说就是隔直流通交流，即对直流呈现电简单地说就是隔直流通交流，即对直流呈现电简单地说就是隔直流通交流，即对直流呈现电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阻无穷大，相当于开路；对交流呈现的电阻力受交流电频阻无穷大，相当于开路；对交流呈现的电阻力受交流电频阻无穷大，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率影响，即相同一电容器对不同频率的交流电呈率影响，即相同一电容器对不同频率的交流电呈率影响，即相同一电容器对不同频率的交流电呈 现不同的容抗现不同的容抗现不同的容抗现不同的容抗:第18页，本讲稿共64页电容器在电路中主要作用有：电容器在电路中主要作用有：电容器在电路中主要作用有：电容器在电路中主要作用有：整流电路平滑滤波、电源整流电路平滑滤波、电源整流电路平滑滤波、电源整流电路平滑滤波、电源电路的退耦滤波、交流信号旁路、交流信号耦合（隔直）、电路的退耦滤波、交流信号旁路、交流信号耦合（隔直）、电路的退耦滤波、交流信号旁路、交流信号耦合（隔直）、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。电子电路与电阻电感构成振荡、谐振回路、延时电路等等。电子电路与电阻电感构成振荡、谐振回路、延时电路等等。电子电路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、电容式电压的作用。电力电容器的主要应用有：无功补偿、电容式电压的作用。电力电容器的主要应用有：无功补偿、电容式电压的作用。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互感器、阻波器、载波耦合电容器、油开关触头保护电容器互感器、阻波器、载波耦合电容器、油开关触头保护电容器互感器、阻波器、载波耦合电容器、油开关触头保护电容器等等。等等。等等。等等。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。损坏。损坏。损坏。第19页，本讲稿共64页电容的充放电：电容的充放电：电容的充放电：电容的充放电：把电容器的两个电极分别接在电源的正、把电容器的两个电极分别接在电源的正、把电容器的两个电极分别接在电源的正、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负极上，过一会儿把电源断开，两个引脚间仍然会有残负极上，过一会儿把电源断开，两个引脚间仍然会有残负极上，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，电容器极板间建留电压，这是因为电容器储存了电荷，电容器极板间建留电压，这是因为电容器储存了电荷，电容器极板间建留电压，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。立起电压，积蓄起电能，这个过程称为电容器的充电。立起电压，积蓄起电能，这个过程称为电容器的充电。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，称为电容器的而电容器储存的电荷向电路释放的过程，称为电容器的而电容器储存的电荷向电路释放的过程，称为电容器的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。放电。放电。放电。n n电容器的充电和放电就形成电容电流，电电容器的充电和放电就形成电容电流，电电容器的充电和放电就形成电容电流，电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。容电流与电容和端电压的变化率成正比。容电流与电容和端电压的变化率成正比。容电流与电容和端电压的变化率成正比。n n只有加在电容两端的电压发生变化时，电只有加在电容两端的电压发生变化时，电只有加在电容两端的电压发生变化时，电只有加在电容两端的电压发生变化时，电 容才有电流通过。容才有电流通过。容才有电流通过。容才有电流通过。n n电容器储藏的电场能量与端电压的平方成电容器储藏的电场能量与端电压的平方成电容器储藏的电场能量与端电压的平方成电容器储藏的电场能量与端电压的平方成 正比：正比：正比：正比：第20页，本讲稿共64页充电过程分析：充电过程分析：充电过程分析：充电过程分析：开关合闸瞬间，过渡过程，开关合闸瞬间，过渡过程，开关合闸瞬间，过渡过程，开关合闸瞬间，过渡过程，呈指数规律。呈指数规律。呈指数规律。呈指数规律。第21页，本讲稿共64页放电过程分析：放电过程分析：放电过程分析：放电过程分析：其中其中其中其中 称为电路充放电时间常数，它是反映称为电路充放电时间常数，它是反映称为电路充放电时间常数，它是反映称为电路充放电时间常数，它是反映充放电快慢的一个参数。充放电快慢的一个参数。充放电快慢的一个参数。充放电快慢的一个参数。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。图可以看出，其充电电流超前电压。图可以看出，其充电电流超前电压。图可以看出，其充电电流超前电压。第22页，本讲稿共64页正弦交流电路中，电压电流的波形、相量关系：正弦交流电路中，电压电流的波形、相量关系：由其波形和相量图由其波形和相量图可以看出：可以看出：即电流超前电压即电流超前电压9090，这就是我们通常所说这就是我们通常所说的容性负载电流超前的容性负载电流超前电压电压9090的原因。的原因。电容的串并联性质：电容的串并联性质：并联：总电容为各电容之和。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。串联：总电容的倒数为各电容倒数之和。电容器串联时，各电容电压与电容量成反比电容器串联时，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。电压计算式在形式上与并联电阻的分流计算公式相似。第23页，本讲稿共64页3.3.3.3.电容的参数：电容的参数：电容的参数：电容的参数：主要有标称容量、额定电压、绝缘电阻（漏主要有标称容量、额定电压、绝缘电阻（漏主要有标称容量、额定电压、绝缘电阻（漏主要有标称容量、额定电压、绝缘电阻（漏电阻）、温度范围等电阻）、温度范围等电阻）、温度范围等电阻）、温度范围等4.4.4.4.电容器的测量、极性判别：电容器的测量、极性判别：电容器的测量、极性判别：电容器的测量、极性判别：对于通常的电容器，一般用万对于通常的电容器，一般用万对于通常的电容器，一般用万对于通常的电容器，一般用万用表电阻档测量。用表电阻档测量。用表电阻档测量。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），然后每次测试前，需将电容器放电（两极短接一下放电），然后每次测试前，需将电容器放电（两极短接一下放电），然后每次测试前，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将红、黑表笔分别接电容器的两极，由表针的偏摆来判断电将红、黑表笔分别接电容器的两极，由表针的偏摆来判断电将红、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（摆的角度与容容器质量。好的电容器，表针迅速向右摆起（摆的角度与容容器质量。好的电容器，表针迅速向右摆起（摆的角度与容容器质量。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（靠近量大小有关），然后慢慢向左退回原位（靠近量大小有关），然后慢慢向左退回原位（靠近量大小有关），然后慢慢向左退回原位（靠近，所指示的，所指示的，所指示的，所指示的阻值就是漏电阻）。阻值就是漏电阻）。阻值就是漏电阻）。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。摆不起来，说明电容器电解质已干涸失去容量。摆不起来，说明电容器电解质已干涸失去容量。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）向漏电阻大于反向漏电组。（可依此判别极性）向漏电阻大于反向漏电组。（可依此判别极性）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。其实，万用表测量的过程就是反映电容充放电的过程。其实，万用表测量的过程就是反映电容充放电的过程。其实，万用表测量的过程就是反映电容充放电的过程。第24页，本讲稿共64页5.5.5.5.电容器应用举例：电容器应用举例：电容器应用举例：电容器应用举例：n n分布电容、杂散电容影响：分布电容、杂散电容影响：n n旁路、消干扰：旁路、消干扰：n n储能作用：储能作用：n n耦合电容、阻波器：耦合电容、阻波器：n n无功补偿电容器：无功补偿电容器：n n少油断路器断口均压电容：少油断路器断口均压电容：n n电容式电压互感器：电容式电压互感器：第25页，本讲稿共64页第26页，本讲稿共64页第27页，本讲稿共64页三、电感三、电感1.1.1.1.电感的结构原理：电感的结构原理：电感的结构原理：电感的结构原理：用导线绕制成线圈就构成一个电感器，它是一用导线绕制成线圈就构成一个电感器，它是一用导线绕制成线圈就构成一个电感器，它是一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。种能够储存磁场能量的元件。种能够储存磁场能量的元件。种能够储存磁场能量的元件。电感的单位是亨利（电感的单位是亨利（电感的单位是亨利（电感的单位是亨利（H H H H），常用单位为毫亨（），常用单位为毫亨（），常用单位为毫亨（），常用单位为毫亨（mHmHmHmH）、微亨（）、微亨（）、微亨（）、微亨（HHHH）和纳亨（和纳亨（和纳亨（和纳亨（nHnHnHnH）