1、电工电子学概述班 级： 粉体材料科学与工程姓 名： 杨训武学 号： 1103011020成 绩：电工技术基础理论包括交流电路理论，磁路理论，电机与变压器理论，电能传输理论，电工材料理论，电介质理论，气体放电理论等都发展成为系统的科学知识。20 世纪 50 年代以来，计算技术、电子技术以及工程控制论等一系列新兴的科学技术理论蓬勃发展，基础科学、应用科学和技术开发之间的知识结构更加紧密，各门学科与专业之间互相渗透，互相交叉，使科学技术和社会生产形成一个既深入分化又高度综合的庞大复杂的整体，同时也促进了电工理论的发展。电场、电磁场等结构复杂又包括多种媒质的三维物理场求解方法的研究取得新进展。矩量法、
2、变分原理、函数空间等都引入了电工理论。基于等效模型的概念发展了虚拟的磁荷与磁流模型，研究了多种动态及不同的规范选择，提出了有关广义能量的定理等。由于系统与元件相结合而扩大了元件的内涵，包括了逻辑门、可控源、回转器以及大规模集成块等。各类工程系统的发展形成了共同的网络理论基础，使网络扩展成为研究某种特定空间结构和运动状态的一般性理论方法。广义网络理论又将“场”与“路”结合起来，出现新的边缘理论领域，如物理场论的网络模拟、辐射场的网络方法、等离子体的网络图解等；引用系统论的研究成果，将系统的整体性能和行为与系统结构、参数及局部物理量结合起来，进一步丰富了网络问题的内容。系统稳定性分析，多维系统的研
3、究，状态空间的拓扑等值性，动态系统的反馈理论和渐近性问题，以及网络故障的自动侦察、诊断等，都成为引人注意的研究课题。在人类历史发展的漫长岁月里，技术革命是强大的推动力。取火使人类摆脱了原始蒙昧；金属工具帮助人类建立起农业文明动力，特别是电能，扩大了人类体力劳动能力，出现了现代化的大工业生产。今天，以电子和计算机技术为特征的新技术又在延伸人类的智力功能。正是电磁规律在能源、信息、控制等领域的技术应用，描绘出现代化社会的蓝图，形成新技术革命的主流。它冲激着社会生产和生活的每一个角落，不仅大幅度地提高了社会生产力，创造出丰富的物质财富，而且改变着人们的生活方式、社会行为、教育训练、思维方法，促进了社
4、会的精神文明。电工正在与现代科学技术相汇合，继续发挥社会支柱的作用。随着电子技术的发展，我国电力设施的不断完善，电工电子专业逐渐成为一种实用性很强的专业。电工电子技术是研究电气工程领域中的电磁现象、规律及其应用的基础学科。它既是电气工程及其相关学科的基础学科，又可成为边缘学科和交叉学科的生长点。本文从电工电子的基本理论、电气化设备的应用和现状对电工电子技术作了简单的介绍。电工与电子技术基础理论是高等学校工科非电类专业的一门技术基础课程，它研究电工技 术 和 电 子 技 术 的 理 论 和 应 用 的 技 术 基 础 课程 。 电工技术和电子技术的发展十分迅速，应用非常广泛，现代一切新的科学技术
5、无不与电有着密切的关系。因此，电工电子技术是高等学校工科非电类专业的一门重要课程。作为技术基础课程，它应具有基础性、应用性和先进性。基础性是指电工电子技术研究的是电工电子的基本理论、基本知识和基本技能。电工技术的发展概况在古籍中曾有“慈石召铁”和“琥珀拾芥”的记载。磁石首先应用于指示方向和校正时间， 由于航海事业发展的需要，我国在11 世纪就发明了指南针。电工技术的发展主要是从十八世纪末 1785 年库仑建立库仑定律开始的。而 1800 年化学电池的发明揭开了人类利用电能的序幕； 1820 年，奥斯特发现了电流对磁针有力的作用，揭开了电学理论新的一页。同年安培确定了通有电流的线圈的作用与磁铁相
6、似，这就指出了磁现象的本质问题； 1831 年，法拉第发现的电磁感应现象是以后电工技术的重要理论基础； 1833 年，楞次建立楞次定律。其后他致力于电机理论的研究并阐明了电机的可逆性原理。 1834 年，雅可比制造出世界上第一台电动机，从而证明了实际应用电能的可能性。 1838 年，用一台直流电动机拖动轮船，以 4 km/h 逆流而上和顺流而下，这是最早的实用电动机。 1844 年，楞次与焦耳分别独立确定了电流热效应定律。 1864 1873 年，麦克斯韦提出了电磁波理论。 1888 年，赫兹通过实验获得了电磁波。 19 世纪末，发明了三相同步发电机、三相变压器、 三相异步电动机以及三相输电方
7、式。1826 年，欧姆建立了欧姆定律；1831 年，法拉第发现的电磁感应现象是以后电工技术的重要理论基础； 1833 年，楞次建立楞次定律。其后他致力于电机理论的研究并阐明了电机的可逆性原理。 1834 年，雅可比制造出世界上第一台电动机，从而证明了实际应用电能的可能性。 1838 年，用一台直流电动机拖动轮船，以 4 km/h 逆流而上和顺流而下，这是最早的实用电动机。 1844 年，楞次与焦耳分别独立确定了电流热效应定律。 1864 1873 年，麦克斯韦提出了电磁波理论。 1888 年，赫兹通过实验获得了电磁波。 19 世纪末，发明了三相同步发电机、三相变压器、三相异步电动机以及三相输电
8、方式。三、电能的应用电能的应用范围极其广泛。现代一切科学技术无不与电有着密切的关系。 在工农业生产中，电能是主要的能源。在机械制造工艺上的应用：如电镀、电焊、高频淬火、高频冶炼、电蚀加工、超声波加工 对非电量的检测和控制：如速度、压力、 温度、流量 我们的日常生活也是完全离不开电能的。电子技术是研究电子器件的应用的科学，通过控制电子在不同介质中的运动状态或能量状态而产生不同的作用的电能具有无可比拟的优越性。 从产生、输送、分配和控制三个方面说明。 (1) 产生(2) 输送 高压架空线、地下电缆、电磁波。 (3) 分配和控制四、电子技术的发展历史 电子技术是在 19 世纪末叶无线电发明之后才 发
9、展起来的一门重要学科。20 世纪初 真空管 通信技术，测量技术,计算技术、自动控制技术。 20 世纪四十年代：晶体管 晶体管与电子管相比 体积小、重量轻、功耗低、寿命长。 20 世纪六十年代：集成电路 真空管 第一代电子器件 晶体管 第二代电子器件 中、小规模集成电路 第三代电子器件 大规模集成电路 第四代电子器件 超大规模集成电路 第五代电子器件电子电路电子器件与电阻器、电感器、电容器、变压器、开关等元件适当地连接起来所组成的电路。电子电路的主要特点控制方便、工作灵敏、响应速度快等。电子电路与普通电路的主要区别(1) 电子电路包含有电子器件(2) 电子器件的特性往往是非线性的(3) 电子电路
10、必须采用非线性电路的分析方法来分析分立电路 由各种单个的电子器件和元件构成的电路分立电路的主要特点(1) 把许多元件和器件焊接在印制电路板上。(2) 焊点多，容易造成虚焊。(3) 体积大，功耗大，可靠性低。集成电路（ICintegrated circuit） 把许多晶体管与电阻等元件制作在同一块硅晶片上的电路集成电路的主要特点(1) 体积小，重量轻。 (2) 功耗小。 (3) 可靠性高。 (4) 寿命长。世界上第一块集成电路在 1959 年美国的德州仪器公司和西屋电气公司诞生，电路上仅集成了 4 只晶体管。集成电路发展的历程(1) 小规模集成电路 (2) 中规模集成电路 (3) 大规模集成电路
11、 (4) 超大规模集成电路电子技术应用(1) 通信系统无线电通信(包括广播、电报、电视等)、有线载波通信、激光通信、光纤维通信等。(2) 自动控制在自动化技术中，电子控制是后起之秀。特点：快速、灵敏、精确等。(3) 测量方面的应用a. 电量测量 b. 非电量电测量电测量的主要特点准确度和灵敏度高，测量范围广。 可以智能化。可以进行远距离测量。电路的组成。电路就是电流通过的途径。简单的电路由电源、负载、导线、开关组成。其中电源是将其它形式的能量转换成电能的设备，用电器是消耗电能的设备。基本物理量包括电流、电压、电动势、电阻。电路的连接。家庭电路中的用电器之间是并联的，用电器与控制它的开关之间是串
12、联的。还有一些电路比较复杂，既有串联又有并联。并联电路中用电器互不影响，串连电路中用电器相互影响。电流的磁效应。载流导体周围存在着磁场，即电流产生磁场（电能生磁）称电流的磁效应磁效应的作用：能够容易的控制磁场的产生和消失，电动机和测量磁电式仪表的工作原理就是磁效应的作用。电流的热效应。电流通过导体时，由于自由电子的碰撞，电能不断的转变热能。这种电流通过导体时会发生热的现象，称为电流的热效应。 电流的热效应、短路电流的热效应定义:电流通过导体时,由于自由电子的碰撞,电能不断的转变热能.这种电流通过导体时会发生热的现象,称为电流的热效应 短路定义:电源通向负载的两根导线,不以过负载而相互直接接通.
13、该现象称之为短路.短路分析:电阻(R)变小,电流(I)加大,用公式表示为短路的危害:温度升高,烧毁设备,发生火灾;产生很大的动力,烧毁电源,电网破裂. 保护措施:安装自动开关;安装熔断器. 二、交流电路 1、单相交流电路 定义:所谓交流电即指其电动势、电压及电流的大小和方向都随时间按一定规律作周期性的变化,又叫正磁交流电. 单相交流电的产生:线圈在磁场中运动旋转,旋转方向切割磁力线,产生感应电动势. 单相交流发电机:只有一个线圈在磁场中运动旋转,电路里只能产生一个交变电动势,叫单相交流发电机.由单相交流发电机发出的电简称为单相交流电. 2交流电与直流电的比较:输送方便、使用安全，价格便宜。 3
14、交流电的基本物理量:瞬时值与最大值，周期、频率和角频率，相位、初相位、相位差 纯电阻电路：负载的电路，其电感和电容略去不计称为纯电阻电路。 纯电感电路：由电感组成的电路称为纯电感电路。纯电容电路：将电容器接在交流电源上组成的电路并略去电路中的一切电阻和电感这种电路称为纯电容电路。 4、三相交流电路 、三相交流电的定义：在磁场里有三个互成角度的线圈同时转动，电路里就产生三个交变电动势这样的发电机叫三相交流发电机，发出的电叫三相交流电每一单相称为一相 三相交流电的特点 转速相同，电动势相同；线圈形状、匝数均相同，电动势的最大值（有效值）相等；三个电动势之间互存相位差；电源的连接(在实际连接中) ：
15、星形连接Y相电压：每个线圈两端的电压相电压为220V 线电压：两条相线之间的电压线电压为380V 相电流：流过每一相线圈的电流用 I 相表示三角形连接 三相电路的功率计算:单相有功功率：P = IU (纯电阻电路) 功率因数：衡量电器设备效率高低的一个系数用 Cos 表示.对于纯电阻电路，Cos = 1对于非纯电阻电路， Cos 1 单相有功功率的计算公式为(将公式一般化) 三相有功功率：不论 “Y”或接法,总的功率等于各相功率之和 。TTL 电路 （1）电源电压范围 TTL 电路的工作电源电压范围很窄。S，LS，F 系列为 5V5%；AS，ALS 系列为5Y10%。 （2）频率特性 TTL
16、电路的工作频率比4000系列的高。标准 TTL 电路的工作频率小于35MHz；LS 系列 TTL 电路的工作频率小 于40MHz；ALS 系列电路的工作频率小于70MHz；S 系列电路的工作频率小于125MHz；AS 系列电路的工作频率 小于200MHz. （3）TTL 电路的电压输出特性 当工作电压为十5V 时，输出高电平大于2.4V，输人高电平大于2.0V；输出低电平小于0.4V，输人低电平 小于0.8V。 （4）最小输出驱动电流 标准 TTL 电路为16mA；LSTTL 电路为8mA；STTL 电路为20mA；ALSTfL 电路为8mA；ASTTL 电路为 mA。大电流输出的 TTL 电
17、路：标准 TTL 电路为48mA；LSTTL 电路为24mA；STTL 电路为64mA；ALSTTL 电 路为24/48mA；ASTTL电路为48/64mA。 （5）扇出能力（以带动 LS-TTL 负载的个数为例）标准 TTL 电路为40；ISTTL 电路为20；STTL 电路为 50；ALS-TTL 电路为 20；AS-TTL 电路为50。大电流 输出的 TTL 电路：标准TTL 电路为120；LSTTL 电路为60；STTL 电路为160；ALSTTL电路为60/120；AS TTL 电路为120/160。对于同一功能编号的各系列 TTL 集成电路，它们的引脚排列与逻辑功能完全相同。比如，
18、7404，74LS04， 74A504，74F04，74ALS04等各集成电路的引脚图与逻辑功能完全一致，但它们在电路的速度和功耗方面存 在着明显的差别。 众所周知，现代科学技术的发展异常迅速，并在不断改变着人类的生活和生存方式。专家预言，以下一些面向未来的电子新技术将影响着人们的未来世界和生活。淤万亿字节存储技术。于无线漫游的技术。盂软件无线电技术。该技术走的是从军用到民用的老路。无线通信中CDMA（码分多址）本来是军用卫星通信技术，后来用到民用移动通信，并因此出现了高通这样的企业。所以，就是在今天，军用领域的需求仍然是推动技术发展的动力。新事物的产生总会需要一定的耐心和时间，我们希望电子新技术能够在最短的时间内诞生，进而为人类的生活带来更多的改变。总结任何一门新技术的发展都离不开人类孜孜不倦的探索，尤其是像电工电子技术，已经在人类史上经历了一百多年。在这一百多年期间，电工电子技术为人类的进步做出突出贡献，人类生产力的进步在极大程度上依赖于电工技术的进步，今天，人类的生活、生产活动离不开它。
