电工电子技术

书籍目录

第1章 直流电路..................................................................................................................1

1.1 电路的组成.................................................................................................................... 1

1.1.1 电源........................................................................................................................ 2

1.1.2 负载........................................................................................................................ 3

1.1.3 中间环节................................................................................................................ 3

1.2 电路中电位的计算........................................................................................................ 4

1.3 电路的状态.................................................................................................................. 7

1.3.1 负载状态................................................................................................................ 8

1.3.2 空载（开路）状态................................................................................................ 9

1.3.3 短路状态................................................................................................................ 9

1.4 克希荷夫定律.............................................................................................................. 10

1.4.1 克希荷夫电流定律（节点电流定律）.............................................................. 11

1.4.2 克希荷夫电压定律（回路电压定律）.............................................................. 13

1.5 支路电流法.................................................................................................................. 15

1.6 叠加原理..................................................................................................................... 17

1.7 等效电压源定理（戴维南定理）............................................................................. 20

1.8 电容器的充电与放电................................................................................................ 23

1.8.1 电容的物理性质.................................................................................................. 23

1.8.2 电容器的充电过程.............................................................................................. 24

1.8.3 时间常数τ 的物理意义...................................................................................... 25

1.8.4 放电过程.............................................................................................................. 26

1.9 RL电路与直流电压的接通............................................................................................. 28

1.9.1 电感的物理性质.................................................................................................. 28

1.9.2 RL 串联与直流电压的接通................................................................................ 29

1.9.3 短路放电.............................................................................................................. 29

1.9.4 突然断开.............................................................................................................. 30

1.10 本章小结................................................................................................................... 31

1.11 习题................................................................................................................................ 33

第2章 正弦交流电路.........................................................................................................36

2.1 交流电的基本概念................................................................................................... 36

2.1.1 周期电压和周期电流.......................................................................................... 36

2.1.2 正弦电压和正弦电流.......................................................................................... 37

2.1.3 正弦量的特征...................................................................................................... 38

2.1.4 正弦量的有效值.................................................................................................. 42

2.2 正弦量的矢量和复数表示法.................................................................................... 44

2.2.1 正弦量的旋转矢量表示法.................................................................................. 44

2.2.2 正弦量的复数表示法.......................................................................................... 46

2.3 单一参数的交流电路............................................................................................... 50

2.3.1 纯电阻电路.......................................................................................................... 50

2.3.2 纯电感电路.......................................................................................................... 52

2.3.3 纯电容电路.......................................................................................................... 56

2.4 电阻、电感、电容串联交流电路.......................................................................... 60

2.4.1 电流与电压的关系.............................................................................................. 60

2.4.2 电路的功率.......................................................................................................... 61

2.4.3 串联谐振.............................................................................................................. 63

2.5 负载并联的交流电路............................................................................................... 67

2.5.1 电路的计算.......................................................................................................... 67

2.5.2 并联谐振.............................................................................................................. 69

2.5.3 复数运算举例...................................................................................................... 72

2.6 功率因数的提高......................................................................................................... 76

2.7 本章小结................................................................................................................... 79..

2.8 习题.................................................................................................................................. 81

第3章 三相交流电路.........................................................................................................84

3.1 三相电源.................................................................................................................... 84

3.1.1 三相交流电的应用.............................................................................................. 84

3.1.2 三相电动势的产生及表示法.............................................................................. 85

3.1.3 三相电源的星形接法.......................................................................................... 87

3.1.4 三相电源的三角形接法...................................................................................... 88

3.2 三相负载.................................................................................................................... 89

3.2.1 负载的星形接法.................................................................................................. 89

3.2.2 负载的三角形接法.............................................................................................. 94

3.3 三相电流的功率及其测量....................................................................................... 96

3.3.1 三相电路的功率.................................................................................................. 96

3.3.2 三相有功功率的测量.......................................................................................... 98

3.4 本章小结................................................................................................................. 103

3.5 习题................................................................................................................................ 103

第4章 磁路与变压器.......................................................................................................105

4.1 磁路概述..................................................................................................................... 106

4.1.1 磁场的基本物理量............................................................................................ 106

4.1.2 磁路的基本定律................................................................................................ 106

4.1.3 直流磁路的工作特点........................................................................................ 108

4.1.4 交流磁路的工作特点........................................................................................ 108

4.2 变压器的基本结构.................................................................................................. 109

4.2.1 铁心.................................................................................................................... 109

4.2.2 绕组.................................................................................................................... 110

4.3 变压器工作原理....................................................................................................... 110

4.3.1 空载运行.............................................................................................................111

4.3.2 负载运行............................................................................................................ 112

4.3.3 阻抗变换............................................................................................................ 114

4.4 变压器绕组的极性..................................................................................................... 115

4.4.1 绕组的极性与正确接线.................................................................................... 115

4.4.2 同名端的测定方法............................................................................................ 116

4.5 三相变压器............................................................................................................. 116

4.6 变压器的额定值........................................................................................................ 117

4.7 自耦变压器................................................................................................................. 118

4.8 仪用互感器................................................................................................................ 118

4.8.1 电压互感器........................................................................................................ 118

4.8.2 电流互感器........................................................................................................ 119

4.9 电磁铁...................................................................................................................... 119

4.10 电焊变压器............................................................................................................ 121

4.11 本章小结............................................................................................................... 122

4.12 习题......................................................................................................................... 123

第5章 电动机..................................................................................................................124

5.1 三相异步电动机....................................................................................................... 124

5.1.1 三相异步电动机结构........................................................................................ 124

5.1.2 三相异步电动机的转动原理............................................................................ 126

5.1.3 三相异步电动机的电磁转矩与机械特性........................................................ 129

5.1.4 三相异步电动机铭牌和技术数据.................................................................... 132

5.1.5 三相异步电动机的选择.................................................................................... 134

5.1.6 三相异步电动机的起动.................................................................................... 137

5.1.7 三相异步电动机的调速.................................................................................... 138

5.2 单相异步电动机...................................................................................................... 139

5.3 直流电动机............................................................................................................... 140

5.4 交直流通用电动机.................................................................................................... 142

5.5 步进电动机............................................................................................................... 143

5.6 本章小结................................................................................................................ 144

5.7 习题................................................................................................................................ 145

第6章 继电接触器控制...................................................................................................147

6.1 常用低压控制电器.................................................................................................. 147

6.1.1 闸刀开关............................................................................................................ 147

6.1.2 自动空气断路器................................................................................................ 148

6.1.3 交流接触器........................................................................................................ 148

6.1.4 按钮.................................................................................................................... 149

6.1.5 热继电器............................................................................................................ 149

6.1.6 时间继电器........................................................................................................ 150

6.1.7 行程开关............................................................................................................ 151

6.1.8 熔断器................................................................................................................ 151

6.1.9 漏电保护器........................................................................................................ 152

6.2 三相异步电动机的继电接触器控制.................................................................... 153

6.2.1 三相异步电动机的直接起动控制电路............................................................ 153

6.2.2 三相异步电动机的正反转控制........................................................................ 154

6.2.3 三相异步电动机的Y-Δ起动控制电路........................................................... 155

6.2.4 顺序控制电路.................................................................................................... 156

6.2.5 行程控制电路.................................................................................................... 156

6.3 本章小结................................................................................................................... 157

6.4 习题........................................................................................................................... 158

第7章 可编程序控制器...................................................................................................160

7.1 PC的特点与基本结构............................................................................................. 161

7.1.1 PC 的特点........................................................................................................... 161

7.1.2 PC 控制系统的组成........................................................................................... 161

7.1.3 可编程序控制器的组成.................................................................................... 162

7.2 可编程序控制器工作原理..................................................................................... 164

7.2.1 输入采样阶段.................................................................................................... 165

7.2.2 程序执行阶段.................................................................................................... 165

7.2.3 输出刷新阶段.................................................................................................... 165

7.3 PC编程语言........................................................................................................... 166

7.3.1 两种常用的编程语言........................................................................................ 166

7.3.2 PC 的基本指令................................................................................................... 167

7.4 可编程序控制器应用举例..................................................................................... 169

7.4.1 三相异步电动机直接起动控制........................................................................ 169

7.4.2 异步电动机的正反转控制................................................................................ 170

7.4.3 异步电动机的Y-Δ起动控制............................................................................ 171

7.5 本章小结................................................................................................................... 172

7.6 习题............................................................................................................................ 172

第8章 供电、输电、配电与安全用电............................................................................174

8.1 供电............................................................................................................................ 174

8.1.1 供电过程............................................................................................................ 174

8.1.2 供电质量............................................................................................................ 175

8.2 输电........................................................................................................................ 176

8.2.1 输电电压............................................................................................................ 176

8.2.2 输电功率............................................................................................................ 176

8.3 配电................................................................................................................................ 177

8.3.1 工厂供配电系统................................................................................................ 177

8.3.2 配电方式............................................................................................................ 177

8.3.3 户内配电............................................................................................................ 178

8.4 安全用电............................................................................................................... 179

8.4.1 触电.................................................................................................................... 179

8.4.2 接地和接地电阻................................................................................................ 180

8.4.3 保护接地............................................................................................................ 180

8.4.4 保护接零............................................................................................................ 180

8.4.5 重复接地............................................................................................................ 181

8.4.6 工作零线和保护零线........................................................................................ 181

8.5 节约用电................................................................................................................... 182

8.6 本章小结................................................................................................................... 183

8.7 习题................................................................................................................................ 183

第9章 电工测量..............................................................................................................184

9.1 电工测量仪表分类.................................................................................................... 184

9.2 电工测量仪表类型..................................................................................................... 186

9.2.1 磁电式仪表........................................................................................................ 187

9.2.2 电磁式仪表........................................................................................................ 188

9.2.3 电动式仪表........................................................................................................ 189

9.3 测量电流.................................................................................................................... 191

9.4 测量电压................................................................................................................... 192

9.5 万用表........................................................................................................................ 193

9.5.1 磁电式万用表.................................................................................................... 193

9.5.2 数字式万用表.................................................................................................... 194

9.6 测量功率.................................................................................................................... 196

9.6.1 单相交流和直流功率的测量............................................................................ 196

9.6.2 三相功率的测量................................................................................................ 197

9.7 兆欧表......................................................................................................................... 197

9.8 本章小结..................................................................................................................... 198

9.9 习题................................................................................................................................ 198

第10章 常用半导体元件.................................................................................................201

10.1 半导体二极管.......................................................................................................... 201

10.1.1 N 型和P 型半导体.......................................................................................... 201

10.1.2 PN结及其单向导电性.................................................................................... 202

10.1.3 二极管的结构和符号...................................................................................... 202

10.1.4 二极管的伏安特性.......................................................................................... 203

10.1.5 二极管主要参数.............................................................................................. 204

10.1.6 二极管的整流作用.......................................................................................... 204

10.1.7 滤波电路.......................................................................................................... 208

10.2 稳压二极管........................................................................................................... 210

10.2.1 稳压管的伏安特性.......................................................................................... 211

10.2.2 稳压管的主要参数.......................................................................................... 211

10.2.3 稳压管稳压电路.............................................................................................. 211

10.3 特殊用途二极管..................................................................................................... 212

10.3.1 发光二极管...................................................................................................... 212

10.3.2 光电二极管...................................................................................................... 212

10.3.3 变容二极管...................................................................................................... 213

10.4 半导体三极管.......................................................................................................... 213

10.4.1 三极管的结构.................................................................................................. 213

10.4.2 三极管的电流放大作用.................................................................................. 214

10.4.3 三极管的特性曲线.......................................................................................... 215

10.4.4 三极管的主要参数.......................................................................................... 217

10.5 场效应晶体管........................................................................................................... 217

10.5.1 绝缘栅型场效应管的结构.............................................................................. 217

10.5.2 场效应管的工作原理...................................................................................... 218

10.5.3 MOS 管的特性曲线......................................................................................... 219

10.5.4 MOS 管的主要参数......................................................................................... 220

10.6 本章小结................................................................................................................ 220

10.7 习题............................................................................................................................ 221

第11章 基本放大电路.....................................................................................................223

11.1 共发射极放大电路的组成...................................................................................... 223

11.2 共发射极放大电路的分析....................................................................................... 224

11.2.1 静态分析........................................................................................................... 225

11.2.2 动态分析........................................................................................................... 227

11.3 静态工作点稳定性.................................................................................................. 232

11.4 射极输出器............................................................................................................... 235

11.4.1 静态分析........................................................................................................... 235

11.4.2 动态分析........................................................................................................... 236

11.5 放大电路中的负反馈.............................................................................................. 239

11.5.1 什么是放大电路中的负反馈.......................................................................... 239

11.5.2 负反馈类型....................................................................................................... 240

11.5.3 负反馈对放大电路工作性能的影响.............................................................. 242

11.6 差分放大电路......................................................................................................... 246

11.6.1 静态分析........................................................................................................... 246

11.6.2 动态分析........................................................................................................... 247

11.7 互补对称功率放大电路......................................................................................... 250

11.7.1 对功率放大电路的基本要求.......................................................................... 250

11.7.2 互补对称放大电路........................................................................................... 251

11.8 场效应管及其放大电路........................................................................................ 253

11.8.1 绝缘栅场效应管............................................................................................... 253

11.8.2 场效应管放大电路........................................................................................... 255

11.9 本章小结.................................................................................................................. 257

11.10 习题......................................................................................................................... 258

第12章 集成运算放大........................................................................................................ 261

12.1.1 集成运算放大器的组成.................................................................................. 261

12.1.2 集成运算放大器主要参数.............................................................................. 262

12.1.3 理想集成运算放大器...................................................................................... 263

12.2 集成运算放大器在信号运算方面的应用............................................................. 264

12.2.1 比例运算.......................................................................................................... 264

12.2.2 加法运算.......................................................................................................... 267

12.2.3 减法运算.......................................................................................................... 268

12.2.4 积分运算.......................................................................................................... 269

12.2.5 微分运算.......................................................................................................... 270

12.3 集成运算放大器在信号测量方面的应用.............................................................. 271

12.4 集成运算放大器的非线性应用............................................................................... 272

12.4.1 单门限电压比较器.......................................................................................... 272

12.4.2 迟滞电压比较器.............................................................................................. 273

12.5 非正弦信号产生电路.............................................................................................. 275

12.5.1 方波信号发生产器.......................................................................................... 275

12.5.2 三角波信号发生器.......................................................................................... 276

12.6 正弦信号产生电路.................................................................................................. 277

12.6.1 正弦波振荡的条件.......................................................................................... 278

12.6.2 RC 正弦波振荡电路........................................................................................ 278

12.6.3 LC振荡电路.................................................................................................... 280

12.7 本章小结................................................................................................................. 281

12.8 习题.......................................................................................................................... 282

第13章 门电路和组合逻辑电路......................................................................................286

13.1 集成基本门电路....................................................................................................... 286

13.1.1 或门电路.......................................................................................................... 287

13.1.2 与门电路.......................................................................................................... 288

13.1.3 非门电路.......................................................................................................... 289

13.2 集成复合门电路..................................................................................................... 290

13.2.1 或非门电路...................................................................................................... 290

13.2.2 与非门电路...................................................................................................... 291

13.2.3 三态与非门...................................................................................................... 292

13.3 组合逻辑电路分析.................................................................................................. 294

13.3.1 逻辑代数化简.................................................................................................. 294

13.3.2 组合逻辑电路分析.......................................................................................... 296

13.4 组合逻辑电路设计.................................................................................................. 297

13.4.1 半加器.............................................................................................................. 298

13.4.2 全加器.............................................................................................................. 299

13.5 编码器...................................................................................................................... 301

13.6 译码器....................................................................................................................... 302

13.6.1 二进制译码器.................................................................................................. 303

13.6.2 显示译码器...................................................................................................... 304

13.7 数据分配器和数据选择器....................................................................................... 305

13.7.1 数据分配器...................................................................................................... 305

13.7.2 数据选择器...................................................................................................... 306

13.8 应用举例.................................................................................................................. 307

13.8.1 故障报警器...................................................................................................... 307

13.8.2 卡片钥匙式电子锁.......................................................................................... 308

13.8.3 水位检测电路.................................................................................................. 309

13.9 本章小结.................................................................................................................. 309

13.10 习题........................................................................................................................ 310

第14章 触发器和时序逻辑电路......................................................................................312

14.1 双稳态触发器......................................................................................................... 312

14.1.1 双稳态触发器的基本性能.............................................................................. 312

14.1.2 基本RS触发器................................................................................................ 313

14.1.3 钟控RS触发器................................................................................................ 313

14.1.4 边沿触发器...................................................................................................... 315

14.1.5 触发器逻辑功能转换...................................................................................... 317

14.2 寄存器与移位寄存器........................................................................................... 317

14.2.1 寄存器.............................................................................................................. 317

14.2.2 移位寄存器...................................................................................................... 318

14.3 计数器.................................................................................................................... 319

14.3.1 同步计数器...................................................................................................... 319

14.3.2 中规模集成计数器.......................................................................................... 322

14.4 集成555 定时器原理及应用................................................................................ 325

14.4.1 集成555 定时器.............................................................................................. 325

14.4.2 用555 定时器构成施密特触发器.................................................................. 326

14.4.3 555 定时器应用举例....................................................................................... 327

14.5 应用举例.............................................................................................................. 327

14.5.1 数字钟 ............................................................................................................ 327

14.5.2 四人抢答电路.................................................................................................. 329

14.6 本章小结............................................................................................................ 329.

14.7 习题................................................................................................................... 330

第15章 模拟量与数字量转换..........................................................................................333

15.1 数/模转换器（D/A）............................................................................................. 333

15.1.1 数/模转换器工作原理..................................................................................... 334

15.1.2 数/模转换器的类型......................................................................................... 336

15.1.3 数/模转换器的主要参数................................................................................. 337

15.2 模/数转换器（A/D）.............................................................................................. 337

15.2.1 模/数转换器工作原理..................................................................................... 337

15.2.2 模/数转换器的类型......................................................................................... 341

15.2.3 模/数转换器的主要参数................................................................................. 341

15.2.4 选择A/D 或D/A转换器时应注意的问题.................................................... 342

15.3 本章小结................................................................................................................. 342

15.4 习题...................................................................................................................... 343

第16章 常用电子电源.....................................................................................................344

16.1 直流集成稳压电源.................................................................................................. 344

16.2 可控硅（晶闸管）整流电源................................................................................. 347

16.2.1 晶闸管 ............................................................................................................ 347

16.2.2 可控整流电路.................................................................................................. 349

16.3 高频开关电源..................................................................................................... 350

16.3.1 开关电源简介.................................................................................................. 350

16.3.2 基本变换器结构.............................................................................................. 351

16.3.3 开关电源的控制电路...................................................................................... 353

16.3.4 单端反激式开关电源电路.............................................................................. 355

16.4 本章小结............................................................................................................... 356

16.5 习题....................................................................................................................... 356

第17章 计算机网络与现代通信技术...........................................................................357

17.1 计算机网络概述................................................................................................. 357

17.1.1 计算机网络分类.............................................................................................. 357

17.1.2 Internet 简介..................................................................................................... 359

17.2 现代通信技术概述.............................................................................................. 361

17.2.1 通信系统分类.................................................................................................. 361

17.2.2 电缆通信与微波中继通信.............................................................................. 364

17.2.3 光纤通信.......................................................................................................... 365

17.2.4 卫星通信.......................................................................................................... 366

17.2.5 移动通信.......................................................................................................... 367

17.2.6 现代通信发展趋势.......................................................................................... 369

17.3 本章小结.............................................................................................................. 369

17.4 习题........................................................................................................................... 370

第18章 家用电器电路.....................................................................................................371

18.1 电熨斗电路............................................................................................................. 371

18.2 电饭锅电路........................................................................................................... 372

18.2.1 基本结构.......................................................................................................... 373

18.2.2 电路原理.......................................................................................................... 374

18.3 微波炉电路........................................................................................................... 376

18.3.1 微波炉的工作原理.......................................................................................... 376

18.3.2 微波炉的结构.................................................................................................. 376

18.3.3 微波炉的电路原理.......................................................................................... 377

18.4 电冰箱电路.............................................................................................................378

18.5 空调器电路..............................................................................................................379

18.6 本章小结................................................................................................................... 381

18.7 习题...................................................................................................................381

附录A 实验......................................................................................................................382

附录B 可编程序控制器简介............................................................................................413

附录C 电阻电容标注及半导体集成器件的命名方........................................................416

附录D 常用半导体器件参数............................................................................................419

附录E 常用电机与电器的图形符号..................................................................................423

附录F 参考答案...............................................................................................................424

参考文献.............................................................................................................................429

作者简介

全书从实用的角度，根据电工电子技术发展的最新趋势，并结合多年的教学经验而编写，精简了对分立

元件的分析和过多的理论叙述，增加了集成电路应用方面的知识和实例。全书共分18 章，详细讲解直流电路、

交流电路、变压器、电动机、低压控制电路、PC可编程控制器，供电、输电、配电、安全用电以及半导体二

极管、三极管、基本放大电路、集成运算放大器、正弦波振荡电路、直流稳压电源、晶闸管（可控硅）电路、

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信技术、家用电器电路等技术应用和用例实验。

本书可作为高等院校化工、机械、物理、仪器仪表、机电一体化、计算机应用、生物医学、精密仪器测

量与控制、汽车与机械等专业电工电子技术的教材，也可作为科研人员、工程技术人员的参考用书。

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