电工电子基础概念篇

1.电感L：隔交通直，通低频，阻高频。

2.电容C：隔直通交，通高频，阻低频。

3.电流定义：单位时间内通过导体横截面的电荷量。

4.电压表示电场力做功的能力。

5.电势：电场中的一点相对于参考点的电压。

6.直流：大小、方向不变；  交流：大小、方向改变。

7.当电流的方向与电压的方向选取一致时，称为关联参考方向。

8.电感：将电源提供的电能转换成磁场能量并存储此磁场能量的电路元器件称为电感元器件。

9.电容：能够存储电荷或者说存储电场能量的部件。

10.电流源和电压源在作等效变换时应该注意以下几点：电压源和电流源的参考方向在变换前后应保持对外电路等效；电源的等效变换只是对外电路成立，而对电源内部并不成立；理想电压源与理想电流源之间不能互换。值得注意一点的是：两个数值不同的理想电流源不能串联，两个数值不同的理想电压源不能并联。

11.节点：电路中三条或三条以上的电路的连接点称为节点。

12.支路：连接在两个节点之间的电路。

13.网孔：不含交叉支路的回路称为网孔。

14.基尔霍夫电压定律（KVL）：也称为回路电压定律。 在电路中任何时刻，沿任一闭合回路的所有支路电压的代数和恒等于零。

15.串联分压，并联分流。并联总电阻等于各分电阻之积比上各分电阻之和。

16.叠加定理：在线性电路中，如果存在多个电源同时作用在某一段电路，那么这段电路上的电压（电流）等于每个电源单独作用时结果的代数和。 除源：电压源作短路处理，电流源作开路处理。

17.任何在有源二端网络，对于外电路而言，等效于一个理想电压源和一个电阻串联的形式。

18.正弦量三要素：振幅、角频率、初相位。

19.在电感元器件电路中，电压相位超前电流90度。

20.在电容元器件电路中，电流相位超前电压90度。

21.三相四线制：由三条相线、一条中性线组成的统一供电系统称为三相4线制供电系统。

22.根据几何关系，可以得到3个线电压分别超前相电压30度。每一相的线电压的有效值是相电压有效值的根号3倍。

23.相电压即为任意一条相线与中性线之间的电压，线电压即为任意两条相线之间的电压。

24.通常功率较小的的负载均为单相负载。为了使三相电源供电均衡，这种负载大致平均分配到三相电源的三相上。这类负载的每相阻抗一般不相等，属于不对称三相负载；负载必须接到在三相电源上才能工作，通常功率较大的负载均为三相负载。这类负载的特点是三相的负载阻抗相等，称为对称三相负载。

25.线电流：流过每根相线上的电流叫线电流； 相电流：流过每相负载的电流叫相电流； 中线电流：流过中性线的电流叫中线电流。

26.三相对称电路：当三相电路中的负载完全对称时，在任意一个瞬间，3个相电流中，总有一相电流与其余两相电流之和大小相等，方向相反，正好互相抵消。所以流过中性线的电流等于零。因此，在三相对称电路中，当负载采用星形联接时，由于流过中性线的电流为零，故三相四线制就可以变成三相三线制供电。如三相异步电动机及三相电炉等负载，当采用星形联接时，电源对该类负载就不需接中性线。通常在高压输电时，由于三相负载都是对称的三相变压器，所以都采用三相三线制供电。  如果三相负载不相等的情况下，即负载不对称，则中性电流不等于零，中性线不能断开。如果断开以后，将会导致各相负载的相电压分配不均，有时会出现很大的差异，会造成用电设备不能正常工作。故在三相四线制供电当中，中性线十分重要，不允许断开，严禁在中性线上安装开关，熔丝等。

27.当三相对称负载采用三角形联接时线电流等于相电流的根号3倍。从相量图中还可以看到线电流和相电流不同相，线电流滞后相应的相电流30度。因此三相对称负载三角形联接的电流、电压关系为：线电压Ul与相电压Up相等；线电流Il是相电流Ip的根号3倍。

28.在三相三线制电路中，根据KCL定律，把整个三相负载看成一个节点，则不论负载的接法如何，以及负载是否对称，三相电路中的3个线电流的瞬时值之和或3个线电流的矢量和总是等于零。

29.三相交流电路中，三相负载消耗的总电功率为各相负载消耗功率之和。当三相电路对称时，三相交流电路的功率等于3倍的单相功率。 在一般情况下，相电流和相电压不容易测量。因此，通常用线电压和线电流 来计算功率，即：P=根号3*Ul*Il*CosT（必须注意，T仍是相电压与相电流之间的相位差，而不是线电压与线电流间的相位差。）同样的道理，对称三相负载的无功功率和视在功率分别为：Q=根号3*Ul*Il*SinT  S=根号3*Ul*Il=根号（P平方+Q平方）  若三相负载不对称，则应分别计算各相功率，三相总功率等于3个单相功率之和。

30.自感：当一个线圈中的电流发生变化时，其所激发的磁场穿过线圈自身的磁通量发生变化，而在线圈本身产生感应电动势，这种现象称为自感现象。自感现象中产生的感应电动势叫自感电动势。当线圈通电瞬间和断电瞬间，自感电动势都要阻碍线圈中电流的变化，使线圈中的电流不能立即增大到最大值或立即减小为零，有维护原状态的能力，这种特性称为电磁惯性，线圈的自感系数越大，电磁惯性越大。

31.互感：当线圈1中的电流变化时，所激发的磁场会在邻近的令一个线圈2中产生感应电动势，这种现象称为互感现象。由互感现象产生的感应电动势叫做互感电动势。 互感现象不仅发生于绕在同一铁心上的两个线圈之间，而且可以发生于任何相互靠近的电路之间。 互感系数，与线圈形状、大小、匝数、相对位置以及周围介质的磁导率有关。

32.传统点火系统由电源、点火开关、分电器（包括断电器、配电器、电容和点火提前调节装置）、火化塞、点火线圈等组成。

33.电动机与我们的生活密不可分。电动机是一种旋转式机器，它将电能转变为机械能，它主要包括一个用以产生磁场的电磁铁绕组或分布的定子绕组和一个旋转电枢或转子，其导线中有电流通过并受磁场的作用而转动。这些机器中有些可将机械能转变为电能，即也可作发电机用。电动机按使用电源不同分为直流电动机和交流电动机，其中交流电动机中常用的是三相异步电动机和单相异步电动机。

34.定子：异步电动机的定子由定子铁心、定子绕组和机座3部分构成。定子铁心的作用是作为电动机磁路的一部分和嵌放定子绕组。

35.转子：异步电动机的 转子由转子铁心、转子绕组和转轴构成。转子铁心是电动机磁路的一部分，转轴起支撑转子铁心和输出机械转矩的作用，转子绕组的作用是感应电动势、流过电流和产生电磁转矩。其结构型式有两种：笼型和绕线式。

36.气隙：异步电动机定、转子之间气隙很小，对于中小型异步电动机，气隙一般为0.2-1.5mm。气隙大小对异步电动机的性能影响很大。为了降低电动机的空载电流和提高电动机的功率，气隙应尽可能小，但气隙太小又可能造成定转子在运行中发生摩擦，因此异步电动机气隙长度应为定、转子在运行中不发生机械摩擦所允许的最小值。

37.当旋转磁场按顺时针方向旋转时，其转子导体将切割磁力线（此时转子由于惯性不能马上随旋转磁场一起旋转），转子导体中就产生电动势，电动势的方向由右手定则确定，在电动势的作用，闭合的转子导体就有电流，这个电流又受旋转磁场作用而产生电磁力F，电磁力的方向可由左手定则确定。由电磁力产生电磁转矩而使转子转动起来。当旋转磁场反转时，电动机也反转。

38.三相异步电动机极对数越多，电动机的旋转磁场转速越慢；电动机极对数越多，所用线圈及铁心都要加大，电动机的体积和尺寸也要加大，因此极对数P有一定的限制。  当电动机定子绕组接入三相电源后，电动机内产生旋转磁场，转子绕组又是闭合的，电动机的转子就会转动起来，带着机械设备工作，将电能转变为机械能。电动机转动的速度要比旋转磁场的速度慢一些。因为若两者转速一样，转子与旋转磁场间就没有相对运动，转子 绕组就不切割磁力线，因而也就没有感应电动势，没有电流，不会产生电磁转矩使转子转动，这时转子的速度一定会慢下来。异步电动机工作时，转子的转速一定比旋转磁场的转速慢，称之为转子与旋转磁场不同步，因此这种电动机被称为异步电动机。

39.除罩极电动机具有凸出的磁极外，单相异步电动机的铁心均与普通三相异步电动机相类似；转子都是普通的笼型转子；定子上装有单相绕组，称为工作绕组。小型单相异步电动机的定子内径较小，嵌线比较困难，故大多采用单层绕组。为了削弱定子磁动势中幅值的3次谐波，也有采用双层绕组和正弦绕组的。以改善起动性能。  

40.直流电动机由定子、转子两大部分组成，只是它的容量与体积较小。按励磁方式的不同，传统型直流伺服电动机可以再分为永磁系和电磁系两种。永磁系直流伺服电动机的定子磁极由永久磁钢组成。电磁系直流伺服电动机的定子磁极通常由硅钢片铁心和励磁绕组组成。这两种电动机的转子铁心均由硅钢片冲制叠压而成，在转子冲片的外圆周上开有均匀布置的齿槽，在转子槽中放置电枢绕组，并通过换向器和电刷与外电路连接。

41.一台直流电机原则上既可以作为电动机运行，也可以作为发电机运行，这种原理在电机理论中称为可逆原理。当原动机驱动电枢绕组在主磁极N、S之间旋转时，电枢绕组上感应出电动势，经电刷、换向器装置整流为直流后，引向外部负载（或电网），对外供电，此时电机作直流发电机运行。如用外部直流电源，经电刷换向器装置将直流电流引向电枢绕组，则此电流与主磁极N、S产生的磁场互相作用，产生转矩，驱动转子与连接于其上的机械负载工作，此时电动机作直流电动机运行。

42.磁场是电动机实现电能量转换的媒介。直流电动机中产生磁场的方式有两种，一种是永久磁铁磁场，只在一些比较特殊的微电动机中采用；另一种是电磁铁磁场，是由套在主极铁心上的励磁绕组通入电流产生的，称为励磁磁场，一般电动机都采用这种励磁形式。  励磁方式是指励磁绕组的供电方式。直流电机按供电方式可分为4类：他励、串励、并励、复励。

43.复励直流电动机：励磁绕组分为两部分，一部分与电枢绕组串联，另一部分与电枢绕组并联。复励直流电动机还可以进一步细分，如按实线连接为短复励，虚线连接为长复励；两部分组产生的磁场相消为差复励，相长则为积复励。

44.步进电动机是一种数字电动机它受脉冲信号控制，并将电脉冲信号转换成相应的角位移或线位移的控制电动机。它由专用电源供给电脉冲，每输入一个电脉冲，步进电动机就移进一步，所以称为步进电动机。又因其绕组上所加的电源是脉冲电压，有时也称为脉冲电动机。

45.步进电动机种类繁多，按其运动形式有旋转式步进电动机和直线步进电动机两大类。按其工作原理又可分为反应系、永磁系和永磁感应子系（又称混合式）3类。

46.反应式步进电动机不像传统交直流电动机那样依靠定、转子绕组电流所产生的磁场间的相互作用形成转矩和转速，它遵循磁通总是沿磁阻最小的路径闭合的原理，产生的磁拉力形成转矩，即磁阻性质的转矩。所以反应式步进电动机也称为磁阻式步进电动机。

47.定子控制绕组每改变一次通电方式，称为一拍。步进电动机按其通电方式可分为单拍运行方式，双拍运行方式，单双拍运行方式。每一拍转过的机械角度我们称它为步距角。

48.自然界中物质存在有固体、液体、气体等多种形式。根据其导电能力，可分为导体、半导体和绝缘体。

49.常用的半导体材料有：元素半导体，如硅（Si）、锗（Ge）等；化合物半导体， 如 砷化镓（GaAs）等；以掺杂或制成其他化合物半导体材料，如硼（B）、磷（P）、锢（In）和锑（Sb）等。其中硅和锗是最常用的半导体材料。

50.半导体有以下特点：半导体的导电能力介于导体与半导体之间； 半导体受外界光和热的刺激时，其导电能力将会有显著变化。根据这个特性，可做成温度敏感元件（如热敏电阻）和各种光敏元件（ 如光敏电阻、光敏二极管、光敏晶体管等）；在纯净半导体中，加入微量的杂质，其导电能力会急剧增强。根据这个特性，可做成各种不同用途的半导体器件，如二极管、晶体管和晶闸管等。

51.在一定条件下（如在半导体两端加上合适的外电压），半导体晶体内部会出现两种类型的电流：一是自由电子作定向运动所形成的电子电流；一是价电子递补空穴运动所形成的空穴电流。也就是说，在半导体中，不仅有电子载流子，还有空穴载流子。外界温度越高、光照越强，载流子数量越多，半导体导电能力越强。

52.杂质半导体根据掺入杂质的不同，分为N型半导体和P型半导体。  N型半导体中掺入的杂质为微量的五价元素，如磷（P），这种半导体主要靠电子导电，又称为电子导电型半导体，简称N型半导体；P型半导体中掺入的杂质为微量的三价元素，如硼（B），这种半导体主要靠空穴导电，又称为空穴导电型半导体，简称P型半导体。

53.无论是P型或N型半导体都是中性的，对外不显电性。

54.在同一块半导体基体上掺入不同的杂质，可在两边分别形成P型和N型半导体，在它们的交界区域会形成空间电荷区，这个空间电荷区就称为PN结。 

55.当PN结加正向电压时，呈现低电阻，具有较大的正向电流，此时PN结导通；当PN结加反向电压时，呈现高电阻，具有很小的反向电流，此时PN结截止。这就是PN结的单向导电性。

56.在单个PN结两端加上引出线并封装，就成为一个二极管。P区的引出线称为正极或阳极，N区的引出线称为负极或阴极。半导体二极管按其结构的不同可分为点接触型和面接触型两类。 点接触型应用于数字电路中；面接触型应用 于整流电路中，将交流电转变成直流电。

57.稳压二极管的作用原理在于，对于反向击穿区域，电流有很大变化时，只引起很小的电压变化，即电压基本不变。反向击穿曲线愈陡，稳压管的稳压性能愈好。为防止稳压二极管因为电流过大生热，发生热击穿而损坏，在工作时必须串联一个合适的限流电阻。

58.光敏二极管是利用PN结在施加反向电压时，在光线照射下反向电流随光照强度增加而上升的原理来工作的。

59.发光二极管是由镓与砷、磷的化合物制成的。这些材料制成的PN结，加上正偏电压时，将电能转变为光能而发光。光的颜色取决于制造PN结所用的材料，砷化镓二极管发红光，磷化镓发绿光，碳化硅二极管发黄光等。

60.变容二极管通常可替代可变电容器，在现代通信设备、数字电路及家用电器中作调谐、频率自动微调使用。

61.晶体管具有三个电极，有三条引脚，是由两个PN结构成的。每个晶体管有3个区，共用一个区称基区，另外两个分别是发射区和集电区。从基区、发射区和集电区引出的电极分别称为基极（B）、集电极（C）、和发射极（E）。    晶体管有两个PN结，基区和集电区之间的PN结称为集电结，基区和发射区之间的称为发射结。由于不同的组合方式，形成了两种形式的晶体管：NPN型和PNP型。

62.晶体管最基本的作用是电流放大作用，它可以把微弱的电信号变成一定强度的信。晶体管有一个重要参数就是电流放大系数β。当晶体管的基极上加一个微小的电流时，在集电极上可以得到一个基极电流β倍的电流，即集电极电流。

63.晶体管要实现放大作用必须满足的外部条件：发射结加正向电压，集电结加反向电压，即发射结正偏，集电结反偏。这个外部条件也可以用电压关系来表示：对于NPN型：UC>UB>UE;对于PNP型：UE>UB>UC.

64.晶体管的特性曲线：①.输入特性曲线：指当集电极－发射极之间的电压Uce为常数时，基极电流Ib与基极－发射极电压之间的关系曲线。  ②.输出特性曲线：指当基极电流一定时，集电极电流Ic与集电极－发射极电压Uce之间的关系曲线。   ③.输出特性大致可以分为三段：截止区（工作条件：发射结和集电结均要反偏。对于NPN型晶体管而言，即Ube≤0），放大区(工作条件 ：发射结正偏且大于导通电压，集电结反偏。对于NPN型晶体管而言，即Ube＞0,Ubc＜0)，饱和区（发射结和集电结均正偏。对于NPN型晶体管而言， 即Ube＞0,Ubc＞0）

65.晶闸管是一种“以小控大（电流）”的功率型半导体器件，也是一种最基础的电力电子器件。在调速、调光、调压、调温以及其他各种控制电路中都有它的身影。晶闸管不仅可用来对电路输出的直流电压根据需要进行调压，还可以用作无触点开关以快速接通或切断电路，并可用作逆变、变频等。

66.普通晶闸管是由四层半导体材料组成的，分为P1、N1、P2、N2，晶闸管有三个PN结，分别为J1、J2、J3，晶闸管对外有三个电极，第一层P型半导体引出的电极叫阳极A；第三层P型半导体引出的电极叫控制极G，也称门极；第四层N型半导体引出的电极叫阴极K。

67.晶闸管要导通有两个必要条件：①.在它的阳极A与阴极K之间加正向电压；②.在它的控制极G与阴极K之间加正向触发电压。     即就是说，在如下两种情况时，晶闸管会处于断开状态：①.在它的阳极A与阴极K之间加反向电压，门极不论加何种电压；②.在它的阳极A与阴极K之间加正向电压，在它的控制极G与阴极K之间加反向触发电压。   

68.集成运算放大电路通常由输入级、中间级、输出级和偏置电路四部分组成。集成运算的开环电压放大倍数非常高，输入电阻非常大，输出电阻非常小。

69.CAN数据总线由一个控制器，一个收发器，两个数据传输终端以及两条数据传输线组成 。除了数据总线，其他元器件都置于控制单元内部。总线网络可分为高速网和低速网，在高速网和低速网之间有一个网关控制器用于协调高低速网络之间的数据通信。

70.LIN是一种低成本的串行通信网络，用于实现汽车中的分布式电子系统控制。LIN的目标是为现有汽车网络提供辅助功能。因此，LIN总线是一种辅助的串行通信总线网络。典型的LIN总线主要应用在汽车中的联合装配单元，如：门、方向盘、座椅、空调、照明灯、温度传感器、交流发电机等。

71.由于车载多媒体设备，如DVD、CD播放器，数字电视等都要求具有比控制网络更大的同步带宽，并满足移动通信的需要，因而需要开发面向多媒体的专用网络协议。MOST属于其中之一，主要用于车载多媒体、个人计算机、导航系统等的连接。