基本電子概念

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基本電子概念

[電流]    [電壓]   [電阻]   [歐姆定律]   [電源]   [負載]   [電路]   [電動勢]
[週期]   [頻 率]   [電容]   [容抗]   [電感]   [感抗]   [阻抗]   [相位]   [相位差]
電 流： 電荷的定向移動叫做電流。電路中，電流常用I表示。電流分直流和交流兩種。電流的大小和方向不隨時間變化的叫做直流。電流的大小和方向隨時間變化的叫做交流。電流的單位是安（A），也常用毫安培（mA)或者微安(uA)做單位。1A=1000mA,1mA=1000uA。
電流可以用電流錶測量。測量的時候，把電流錶串聯在電路中，要選擇電流錶指針接近滿偏轉的量程。這樣可以防止電流過大而損壞電流錶。
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電 壓： 河水之所以能夠流動，是因為有水位差；電荷之所以能夠流動，是因為有電位差。電位差也就是電壓。電壓是形成電流的原因。在電路中，電壓常用U表示。電壓的單位是伏（V），也常用毫伏（mV）或者微伏（uV）做單位。1V=1000mV，1mV=1000uV。
電壓可以用電壓表測量。測量的時候，把電壓表並聯在電路上，要選擇電壓表指標接近滿偏轉的量程。如果電路上的電壓大小估計不出來，要先用大的量程，粗略測量後再用合適的量程。這樣可以防止由於電壓過大而損壞電壓表。
電 阻： 電路中對電流通過有阻礙作用並且造成能量消耗的部分叫做電阻。電阻常用R表示。電阻的單位是歐（Ω），也常用千歐（kΩ）或者兆歐（MΩ）做單位。1kΩ=1000Ω,1MΩ=1000000Ω。導體的電阻由導體的材料、橫截面積和長度決定。
電阻可以用萬用表歐姆檔測量。測量的時候，要選擇電錶指標接近偏轉一半的歐姆檔。如果電阻在電路中，要把電阻的一頭燙開後再測量。
歐姆定律： 導體中的電流I和導體兩端的電壓U成正比，和導體的電阻R成反比，即
         
這個規律叫做歐姆定律。如果知道電壓、電流、電阻三個量中的兩個，就可以根據歐姆定律求出第三個量，即
         
在交流電路中，歐姆定律同樣成立，但電阻R應該改成阻抗Z，即
         
電 源： 把其他形式的能轉換成電能的裝置叫做電源。發電機能把機械能轉換成電能，乾電池能把化學能轉換成電能。發電機、乾電池等叫做電源。通過變壓器和整流器，把交流電變成直流電的裝置叫做整流電源。能提供信號的電子設備叫做信號源。晶體三極管能把前面送來的信號加以放大，又把放大了的信號傳送到後面的電路中去。晶體三極管對後面的電路來說，也可以看做是信號源。整流電源、信號源有時也叫做電源。
負 載： 把電能轉換成其他形式的能的裝置叫做負載。電動機能把電能轉換成機械能，電阻能把電能轉換成熱能，電燈泡能把電能轉換成熱能和光能，揚聲器能把電能轉換成聲能。電動機、電阻、電燈泡、揚聲器等都叫做負載。晶體三極管對於前面的信號源來說，也可以看作是負載。
電 路： 電流流過的路叫做電路。最簡單的電路由電源、負載和導線、開關等元件組成，如圖1所示。電路處處連通叫做通路。只有通路，電路中才有電流通過。電路某一處斷開叫做斷路或者開路。電路某一部分的兩端直接接通，使這部分的電壓變成零，叫做短路。
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電動勢： 電動勢是反映電源把其他形式的能轉換成電能的本領的物理量。電動勢使電源兩端產生電壓。在電路中，電動勢常用δ表示。電動勢的單位和電壓的單位相同，也是伏。
電源的電動勢可以用電壓表測量。測量的時候，電源不要接到電路中去，用電壓表測量電源兩端的電壓，所得的電壓值就可以看作等於電源的電動勢。如果電源接在電路中（圖2），用電壓表測得的電源兩端的電壓就會小於電源的電動勢。這是因為電源有內電阻。在閉合的電路中，電流通過內電阻r有內電壓降，通過外電阻R有外電壓降。電源的電動勢δ等於內電壓U r 和外電壓U R 之和，即δ=U r +U R 。嚴格來說，即使電源不接入電路，用電壓表測量電源兩端電壓，電壓表成了外電路，測得的電壓也小於電動勢。但是，由於電壓表的內電阻很大，電源的內電阻很小，內電壓可以忽略。因此，電壓表測得的電源兩端的電壓是可以看作等於電源電動勢的。


乾電池用舊了，用電壓用測量電池兩端的電壓，有時候依然比較高，但是接入電路後卻不能使負載（收音機、答錄機等）正常工作。這種情況是因為電池的內電阻變大了，甚至比負載的電阻還大，但是依然比電壓表的內電阻小。用電壓表測量電池兩端電壓的時候，電池內電阻分得的內電壓還不大，所以電壓表測得的電壓依然比較高。但是電池接入電路後，電池內電阻分得的內電壓增大，負載電阻分得的電壓就減小，因此不能使負載正常工作。為了判斷舊電池能不能用，應該在有負載的時候測量電池兩端的電壓。有些性能較差的穩壓電源，有負載和沒有負載兩種情況下測得的電源兩端的電壓相差較大，也是因為電源的內電阻較大造成的。
周 期：交流電完成一次完整的變化所需要的時間叫做週期，常用T表示。週期的單位是秒（s）,也常用毫秒（ms）或微秒（us）做單位。1s=1000ms，1s=1000000us。
頻 率 交流電在1s內完成週期性變化的次數叫做頻率，常用f表示。頻率的單位是赫（Hz），也常用千赫（kHz）或兆赫（MHz）做單位。1kHz=1000Hz，1MHz=1000000Hz。交流電頻率f是週期T的倒數，即
           
電 容： 電容是衡量導體儲存電荷能力的物理量。在兩個相互絕緣的導體上，加上一定的電壓，它們就會儲存一定的電量。其中一個導體儲存著正電荷，另一個導體儲存著大小相等的負電荷。加上的電壓越大，儲存的電量就越多。儲存的電量和加上的電壓是成正比的，它們的比值叫做電容。如果電壓用U表示，電量用Q表示，電容用C表示，那麼
         
電容的單位是法（F），也常用微法（uF）或者微微法（pF）做單位。1F=10 6 uF，1F=10 12 pF。
電容可以用電容測試儀測量，也可以用萬用電錶歐姆檔粗略估測。歐姆表紅、黑兩表筆分別碰接電容的兩腳，歐姆表內的電池就會給電容充電，指針偏轉，充電完了，指針回零。調換紅、黑兩表筆，電容放電後又會反向充電。電容越大，指針偏轉也越大。對比被測電容和已知電容的偏轉情況，就可以粗略估計被測電容的量值。在一般的電子電路中，除了調諧回路等需要容量較準確的電容以外，用得最多的隔直、旁路電容、濾波電容等，都不需要容量準確的電容。因此，用歐姆檔粗略估測電容量值是有實際意義的。但是，普通萬用電錶歐姆檔只能估測量值較大的電容，量值較小的電容就要用中值電阻很大的電晶體萬用電錶歐姆檔來估測，小於幾十個微微法的電容就只好用電容測試儀測量了。
容 抗：交流電是能夠通過電容的，但是電容對交流電仍然有阻礙作用。電容對交流電的阻礙作用叫做容抗。電容量大，交流電容易通過電容，說明電容量大，電容的阻礙作用小；交流電的頻率高，交流電也容易通過電容，說明頻率高，電容的阻礙作用也小。實驗證明，容抗和電容成反比，和頻率也成反比。如果容抗用X C 表示，電容用C表示，頻率用f表示，那麼
           
容抗的單位是歐。知道了交流電的頻率f和電容C，就可以用上式把容抗計算出來。
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電 感： 電感是衡量線圈產生電磁感應能力的物理量。給一個線圈通入電流，線圈周圍就會產生磁場，線圈就有磁通量通過。通入線圈的電源越大，磁場就越強，通過線圈的磁通量就越大。實驗證明，通過線圈的磁通量和通入的電流是成正比的，它們的比值叫做自感係數，也叫做電感。如果通過線圈的磁通量用φ表示，電流用I表示，電感用L表示，那麼
         
電感的單位是亨（H），也常用毫亨（mH）或微亨（uH）做單位。1H=1000mH，1H=1000000uH。
感 抗： 交流電也可以通過線圈，但是線圈的電感對交流電有阻礙作用，這個阻礙叫做感抗。電感量大，交流電難以通過線圈，說明電感量大，電感的阻礙作用大；交流電的頻率高，交流電也難以通過線圈，說明頻率高，電感的阻礙作用也大。實驗證明，感抗和電感成正比，和頻率也成正比。如果感抗用X L 表示，電感用L表示，頻率用f表示，那麼
         
感抗的單位是歐。知道了交流電的頻率f和線圈的電感L，就可以用上式把感抗計算出來。
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阻 抗： 具有電阻、電感和電容的電路裏，對交流電所起的阻礙作用叫做阻抗。阻抗常用Z表示。阻抗由電阻、感抗和容抗三者組成，但不是三者簡單相加。如果三者是串聯的，又知道交流電的頻率f、電阻R、電感L和電容C，那麼串聯電路的阻抗
           
阻抗的單位是歐。
對於一個具體電路，阻抗不是不變的，而是隨著頻率變化而變化。在電阻、電感和電容串聯電路中，電路的阻抗一般來說比電阻大。也就是阻抗減小到最小值。在電感和電容並聯電路中，諧振的時候阻抗增加到最大值，這和串聯電路相反。
相 位： 相位是反映交流電任何時刻的狀態的物理量。交流電的大小和方向是隨時間變化的。比如正弦交流電流，它的公式是i=Isin2πft。i是交流電流的瞬時值，I是交流電流的最大值，f是交流電的頻率，t是時間。隨著時間的推移，交流電流可以從零變到最大值，從最大值變到零，又從零變到負的最大值，從負的最大值變到零，，如圖3甲所示。在三角函數中2πft相當於角度，它反映了交流電任何時刻所處的狀態，是在增大還是在減小，是正的還是負的等等。因此把2πft叫做相位，或者叫做相。
           
圖3
如果t等於零的時候，i並不等於零，公式應該改成i=Isin(2πft+ψ),如圖3乙所示。那麼2πft+ψ叫做相位，ψ叫做初相位，或者叫做初相。
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相位差:兩個頻率相同的交流電相位的差叫做相位差，或者叫做相差。這兩個頻率相同的交流電，可以是兩個交流電流，可以是兩個交流電壓，可以是兩個交流電動勢，也可以是這三種量中的任何兩個。
例如研究加在電路上的交流電壓和通過這個電路的交流電流的相位差。如果電路是純電阻，那麼交流電壓和電流電流的相位差等於零。也就是說交流電壓等於零的時候，交流電流也等於零，交流電壓變到最大值的時候，交流電流也變到最大值。這種情況叫做同相位，或者叫做同相。如果電路含有電感和電容，交流電壓和交流電流的相位差一般是不等於零的，也就是說一般是不同相的，或者電壓超前於電流，或者電流超前於電壓。
加在電晶體放大器基極上的交流電壓和從集電極輸出的交流電壓，這兩者的相位差正好等於180°。這種情況叫做反相位，或者叫做反相。

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