电工与电子技术基础讲义

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1、开场白1．电荷及其性质我们大家都知道自然界中只存在两种电荷．那就是正电荷和负电荷。我们可以做个简单的试验，用丝绸摩擦过的玻璃棒上带的电荷叫做正电荷．用毛皮摩擦过的橡胶棒上带的电荷叫做负电荷．但不管正电荷还是负电荷，他们都有一种特性那就就是同种电荷互相排斥，异种电荷互相吸引。验电器检验物体是否带电的装置。2．电子和原子核所带电荷通常我们讲的电线，也就是我们理论上说的导体中存在各种带电体，一般讲电子是负的带电体，与此相对应的什么是正的带电体呢？平常讲的物质是由分子，原子等所组成的，那么这里讲的原子就是正的带电体，严格来讲就是它的核心部分带有正电荷。3．电场（英文名称：ele

2、ctricfield）定义：电场是自然界中的基本场之一，是电磁场的一个组成部分。如果上升到物理学的角度上来讲，电场是电荷及变化磁场周围空间里存在的一种特殊物质，电场这种物质与通常的实物不同，虽然它不是由分子原子所组成，但它确是客观存在的。电场具有通常物质所具有的力和能量等客观属性。电场的力的性质表现为：电场对放入其中的电荷有作用力，这种力称为电场力。电场的能量性质表现为：当电荷在电场中移动时，电场力对电荷作功，这说明电场具有能量。电场强度是描述电场的力的性质的基本物理量，是个矢量。简称场强。规定其方向与正电荷在该点受的电场力方向相同。按照这个规定，负电荷在该点受的电场力

3、方向相反。电场的基本特征是能使其中的电荷受到作用力，在电场中某观察点的电场强度E，等于置于该点的静止电荷q'所受的力F与电量q'的比。试验电荷q'的数值应足够小，不改变它所在处的电场。这样，电场强度就等于每单位正电荷所受的力。　　电场强度的单位应是牛(顿)每库(伦)在国际单位制中，符号为N/C。如果1C的电荷在电场中的某点受到的静电力是1N，这点的电场强度就是1N/C。电场强度的另一单位是伏（特）每米，符号是V/m，它与牛每库相等，即1V/m=1N/C。　　电场强度的定义是放入电场中某点的电荷所受静电力F跟它的电荷量比值，定义式E=F/q，适用于一切电场；其中F为电场对

4、试探电荷的作用力，q为试探电荷的电荷量。单位N/C。　　电场强度的方向：电场中某点的场强方向规定为放在该点的正电荷受到的静电力方向。4．导体、半导体和绝缘体当电流通过各种物体时，不同的物体对电流的通过有着不同的阻止能力，有的物体可使电流顺利通过，也有的物体不让其通过，或者在一定的阻力下让它通过。这种不同的物体通过电流的能力，叫做这种物体的导电性能。各种物体均有着不同的导电性能，凡是导电性能很好的物体叫做导体。如银、铜、铝、铅、锡、铁、水银、碳和电解液等都是良好导体，我们平时见得最多是铜材，如铜电线等。反之，导电能力很差的物体叫做绝缘体。还有的物体的导电能力介于上述两个导

5、体之间，那就是比导体差，但比绝缘体强，这种导体叫做半导体。如常用的晶体管原材料硅、锗等，当然用此材料制造的收音机，我们通常叫半导体收音机。从化学元素角度解析。导体－－铁、铝、铜等金属为低价元素，其最外层电子在外电场作用下很容易产生定向移动，形成电流。绝缘体－－惰性气体、橡胶等，其原子的最外层电子受原子核的束缚力很强，只有在外电场强到一定程度时才可能导电。半导体－－硅（Si）、锗（Ge），均为四价元素，它们原子的最外层电子受原子核的束缚力介于导体与绝缘体之间。其电阻率介于102～109欧姆/厘米之间。4．电流简单来说电流是指电荷的定向移动，因此我们就把这种有一定规律的运动

6、称之为电流。在一个完整的电路中，电源的电动势形成了电压，继而产生了电场力，在电场力的作用下，处于电场内的电荷发生定向移动，形成了电流，这种有一定规律的电荷移动我们就称为电流。电流的大小称为电流强度（简称电流，符号为I），是指单位时间内通过导线某一截面的电荷量，单位为安培。如果是指单位面积通过的电荷多少称之为电流密度。6．电压我们大家耳熟能详的电压，也称作电势差或电位差，它是衡量单位电荷在静电场中由于电势不同所产生的能量差的物理量。此概念与水位高低所造成的“水压”相似。需要指出的是，“电压”一词一般只用于电路当中，“电势差”和“电位差”则普遍应用于一切电现象当中。7．电阻

7、电阻的英文名称为resistance，通常缩写为R，它是导体的一种基本性质，与导体的尺寸、材料、温度有关。欧姆定律指出电压、电流和电阻三者之间的关系为I=U/R，亦即R=U/I。电阻的基本单位是欧姆，用希腊字母“Ω”来表示。电阻的单位欧姆是这样定义的：导体上加上一伏特电压时，产生一安培电流所对应的阻值。电阻的主要职能就是阻碍电流流过。事实上，“电阻”说的是一种性质，而通常在电子产品中所指的电阻，是指电阻器这样一种元件。师傅对徒弟说：“找一个100欧的电阻来！”，指的就是一个“电阻值”为100欧姆的电阻器，欧姆常简称为欧。表示电阻阻值的常用