电工电子技术（第3版）.pdf

普通高等教育“十三五”规划教材 电 子 电 气 基 础 课 程 规 划 教 材 电工电子技术（第 3 版）樊立萍 王 娜 刘 晶 主编 Publishing House of Electronics Industry 北京BEIJING II 内 容 简 介 本书全面系统地介绍了电工电子技术的基本理论及应用分析。全书分为 8 章，第 1 章到第 4 章为电路分析基础部分，内容包括电路的基本概念与基本定律、直流电路和正弦交流电路的分析方法；第 5 章为三相异步电动机及其简单控制，以及几种电动机控制应用电路和继电控制应用电路；第 6 章至第 8 章为电子技术部分，主要包括二极管特性及其整流电路、三极管及其基本放大电路、集成电路等内容。为了便于读者阅读和理解电子技术理论，在每章都有应用举例一节，遴选多个极具特色的工程应用实例，着重加强了基本理论与实际应用的有机结合，以强化工程应用能力。本书可以作为本/专科非电类专业的教材或教学参考书，也可供有关专业师生和工程技术人员自学参考。未经许可，不得以任何方式复制或抄袭本书之部分或全部内容。版权所有，侵权必究。图书在版编目（CIP）数据 电工电子技术/樊立萍，王娜，刘晶主编.3 版.北京：电子工业出版社，2017.4 电子电气基础课程规划教材 ISBN 978-7-121-31333-2.电 .樊 王 刘 .电工技术高等学校教材 电子技术高等学校教材 .TMTN 中国版本图书馆 CIP 数据核字（2017）第 076249 号 策划编辑：竺南直 责任编辑：桑 昀 印 刷：装 订：出版发行：电子工业出版社 北京市海淀区万寿路 173 信箱 邮编 100036 开 本：7871 092 1/16 印张：14.5 字数：371.2 千字 版 次：2000 年 7 月第 1 版 2017 年 4 月第 3 版 印 次：2017 年 4 月第 1 次印刷 定 价：29.80 元 凡所购买电子工业出版社图书有缺损问题，请向购买书店调换。若书店售缺，请与本社发行部联系，联系及邮购电话：（010）88254888，88258888。质量投诉请发邮件至 ，盗版侵权举报请发邮件至 。本书咨询联系方式：。III 前 言“电工电子技术”是高等院校非电类理工科各专业的一门重要的技术基础课。电工电子技术的应用遍及社会生产各领域和人类生活的各方面，对国民经济发展及生活水平提高都具有至关重要的作用。本书从适应工科高等院校非电类应用型工程人才培养需求出发,遵循“面向实际，夯实基础，突出重点，强化应用”的原则，结合电工电子技术的发展成果与高等教育改革需要，并充分考虑全国工程教育专业认证标准规定相关教学要求及 OBE 教育理念和 CDIO 培养模式需求，在原电工电子技术（第 2 版）教材基础上修订编写而成。本书强调知识的渐进性，兼顾知识的系统性，力求做到学科体系完整、知识简洁明了、理论联系实际、时代特色鲜明，并尽量将项目驱动式教学主线贯穿整体。本书基本保留了第 2 版的结构层次和传统内容，以“保基础、重实践、少而精”为特色，但在内容论述、实例选取上做了较大更新和补充，特别是在每章都增加了应用举例一节，遴选多个极具特色的工程应用实例，着重加强了基本理论与实际应用的有机结合，以强化工程应用能力。全书分为 8 章，第 1 章到第 4 章为电路分析基础部分，内容包括电路的基本概念与基本定律、直流电路和正弦交流电路的分析方法，通过增加人体电路、摩托车照明灯电路、家用电饭锅加热及保温电路、万用表分流电路、汽车发动机启动点火装置电路等大量实例来加深学生对基本定理、电路分析方法的理解和应用；第 5 章为三相异步电动机及其简单控制部分，增加了几种电动机控制应用电路和继电控制应用电路；第 6 章至第 8 章为电子技术部分，主要包括二极管特性及其整流电路、三极管及其基本放大电路、集成电路等内容，增加了镍镉电池充电器电路、趣味电子“蜡烛”电路、发光式逻辑测试笔电路、串联型直流稳压电源电路、交流闪烁指示灯电路和多媒体计算机有源音响功放电路等实际应用电路，便于读者阅读和理解电子技术理论。本书由沈阳化工大学樊立萍教授策划并组织编写。第 1 章、第 5 章由樊立萍教授编写；第 2 章、第 3 章、第 4 章由王娜博士编写；第 6 章、第 7 章、第 8 章由刘晶博士编写。樊立萍教授最后统稿并定稿。本书可以作为本/专科非电类专业的教材或教学参考书，也可供有关专业师生和工程技术人员自学参考。由于时间限制和编者学识的局限，书中难免有错误和遗漏，敬请广大读者在使用过程中提出宝贵意见。编 者 2017 年 1 月 目 录 第 1 章 电路的基本概念与基本定律 1 1.1 电路组成与电路模型 1 1.1.1 电路组成 1 1.1.2 电路作用 1 1.1.3 电路模型 2 1.1.4 参考方向 2 1.2 理想电路元件 3 1.2.1 理想有源元件 3 1.2.2 理想无源元件 4 1.3 电能与电功率 5 1.4 电路的工作状态 7 1.4.1 负载状态 7 1.4.2 空载状态 8 1.4.3 短路状态 8 1.5 基尔霍夫定律 10 1.5.1 电路相关名词 10 1.5.2 基尔霍夫电流定律（KCL）10 1.5.3 基尔霍夫电压定律（KVL）11 1.5.4 基尔霍夫定律的应用 12 1.6 应用举例 13 本章小结 15 习题 1 16 第 2 章 电路的基本分析方法 19 2.1 电阻的串联、并联与混联 19 2.1.1 电阻的串联 19 2.1.2 电阻的并联 21 2.1.3 电阻的混联 23 2.2 支路电流法 24 2.3 叠加原理 26 2.4 戴维南定理 28 2.5 应用举例 32 本章小结 35 习题 2 35 VI 第 3 章 单相正弦交流电路 38 3.1 正弦交流电基本概念 38 3.1.1 正弦量 38 3.1.2 正弦量的三要素 38 3.1.3 同频率正弦量的比较 40 3.2 正弦量的相量表示 41 3.2.1 向量与复数 41 3.2.2 正弦量的相量表示 43 3.3 单一参数交流电路 44 3.3.1 电阻元件的交流电路 44 3.3.2 电感元件的交流电路 46 3.3.3 电容元件的交流电路 47 3.4 一般单相交流电路 49 3.4.1 基尔霍夫定律的相量形式 49 3.4.2 阻抗及其串、并联 50 3.4.3 RLC 串联交流电路 52 3.4.4 交流电路的谐振 53 3.5 交流电路的功率 56 3.5.1 瞬时功率 56 3.5.2 有功功率与功率因数 57 3.5.3 无功功率 57 3.5.4 视在功率 58 3.5.5 功率因数的提高 60 3.6 应用举例 63 本章小结 66 习题 3 67 第 4 章 三相电路 72 4.1 三相交流电源 72 4.1.1 三相对称电源 72 4.1.2 三相电源的连接 73 4.2 三相负载的连接 75 4.2.1 星形（形）的连接 75 4.2.2 三角形（形）的连接 76 4.3 三相电路的计算 77 4.3.1 三相对称电路的计算 77 4.3.2 不对称三相电路的计算 79 VII 4.4 三相电路的功率 81 4.4.1 瞬时功率 81 4.4.2 有功功率 82 4.4.3 无功功率 83 4.4.4 视在功率 83 4.5 安全用电 84 4.5.1 触电方式 84 4.5.2 触电防护 86 4.5.3 静电防护和电气防火防爆 87 4.6 应用举例 87 本章小结 93 习题 4 94 第 5 章 三相异步电动机及其简单控制 96 5.1 三相异步电动机的基本构造 96 5.1.1 定子 96 5.1.2 转子 97 5.2 三相异步电动机的工作原理 98 5.2.1 旋转磁场 98 5.2.2 工作原理 100 5.3 三相异步电动机的转矩 101 5.3.1 三相异步电动机的电路分析 101 5.3.2 电磁转矩 103 5.4 三相异步电动机的机械特性 104 5.5 三相异步电动机的选择 106 5.5.1 三相异步电动机的铭牌数据 106 5.5.2 三相异步电动机的选择 108 5.6 三相异步电动机启动、制动与调速 109 5.6.1 三相异步电动机的启动 109 5.6.2 三相异步电动机的制动 113 5.6.3 三相异步电动机的调速 114 5.7 三相异步电动机的继电-接触器控制 116 5.7.1 常用低压电器 116 5.7.2 三相异步电动机的继电-接触器控制电路 121 5.8 应用举例 125 5.8.1 几种电动机控制应用电路 125 5.8.2 几种继电控制应用电路 127 本章小结 129 习题 5 130 VIII 第 6 章 半导体二极管及整流电路 134 6.1 PN 结及其单向导电性 134 6.1.1 半导体基础知识 134 6.1.2 PN 结及其单向导电性 135 6.2 半导体二极管 137 6.2.1 基本结构 137 6.2.2 伏安特性 137 6.2.3 开关特性 138 6.2.4 主要参数 139 6.2.5 几种常用的特殊二极管 139 6.3 二极管整流滤波电路 141 6.3.1 单相半波整流电路 141 6.3.2 单相桥式整流电路 142 6.3.3 滤波电路 143 6.3.4 稳压电路 146 6.4 应用举例 148 本章小结 150 习题 6 150 第 7 章 基本放大电路 153 7.1 晶体三极管 153 7.1.1 基本结构 153 7.1.2 电流放大作用及原理 154 7.1.3 特性曲线 156 7.1.4 主要参数 157 7.2 基本交流放大电路 159 7.2.1 基本交流放大电路的组成 159 7.2.2 放大电路的静态分析 161 7.2.3 放大电路的动态分析 163 7.2.4 稳定工作点的分压式偏置放大电路 169 7.2.5 射极输出器 173 7.2.6 多级放大电路 175 7.3 应用举例 180 本章小结 181 习题 7 182 IX 第 8 章 集成运算放大器 187 8.1 集成运算放大器概述 187 8.1.1 集成电路简介 187 8.1.2 集成运算放大器的基本构成 187 8.1.3 集成运算放大器的主要参数 188 8.1.4 集成运算放大器的电压传输特性 189 8.1.5 集成运放的理想特性 189 8.2 集成运算放大电路的应用 190 8.2.1 集成运放构成运算电路 190 8.2.2 集成运放用于信号处理 196 8.3 应用举例 199 本章小结 201 习题 8 201 附录 A 电工电子技术实验指导 207 实验一 电路基本定理研究 207 实验二 日光灯电路及功率因数的提高 209 实验三 三相交流电路研究 211 实验四 三相异步电动机的继电接触控制 214 实验五 基本放大电路研究 216 参考文献 219 第 1 章 电路的基本概念与基本定律 本章主要介绍电路的基本概念与基本定律，着重讨论电路组成与作用、电路模型与基本电路元件、电压和电流的参考方向、电能与电功率、基尔霍夫电压定律和电流定律等。本章是学习电路基本分析方法及分析各种类型电工电子电路的基础。1.1 电路组成与电路模型 1.1.1 电路组成 由若干电气设备或元器件按一定方式用导线连接而成的电流通路，称为电路。例如，手电筒电路由干电池、灯泡和开关用导线连接而成，如图 1.1 所示。电路中的干电池是提供电能的，称为电源；灯泡是取用电能的，称为负载；而把电源和负载连接起来的开关及导线，称为中间环节。组成电路的元器件及其连接方式尽管多种多样，但一个完整的电路都包含电源、负载和中间环节这三个基本组成部分。电源是将其他形式的能量转换为电能的装置，如蓄电池、发电机等，分别将化学能、机械能转换成电能。负载是取用电能的设备，如灯泡、电动机、电热炉等。负载的作用是将电能转换成其他形式的能量，例如灯泡将电能转换成光能，电动机