家電技術(shù)復(fù)習(xí)大綱

家電技術(shù)嘉庚〔簡〕2023、05郭光真第一章諸論一、課程由來二、關(guān)于家用電器家用電器未見明確定義。能不能說是“使用電的家用器具？〞最早是什么？看看歷史。電燈：1879年。愛迪生，白熾燈，首先作為路燈，后入家庭。：1876年。貝爾。電報(bào)：1844。莫爾斯，未入家庭。電視機(jī)：1924。貝爾德。收音機(jī)：1920`S，……家用電器的范圍。有一本高校教材《家用電器與維修技術(shù)》〔似可簡稱“家電技術(shù)〞〕，但其中不含最重要的家電電視機(jī)，為什么？廣義的“家用電器〞：含家用電器產(chǎn)品和家用電子產(chǎn)品。簡稱“家電〞。狹義的“家用電器〞：照明、電熱、電炊具、空調(diào)、洗衣機(jī)、冰箱等。家用電子產(chǎn)品：視頻產(chǎn)品、音響產(chǎn)品等。另一種說法：黑色家電：電視、音響、VCD、DVD、錄像、收音機(jī)等。~家用電子產(chǎn)品。白色家電(白電)：冰箱、空調(diào)、洗衣機(jī)等。~家用電器產(chǎn)品。還有一個(gè)“小家電〞的說法，電磁爐、微波爐、電飯鍋、家用醫(yī)療器械、調(diào)光臺燈，汽車電器……。個(gè)人電腦、、、數(shù)碼照相機(jī)、機(jī)等本來不在家電范圍內(nèi)，屬于信息產(chǎn)業(yè)。另有專業(yè)維修人員。但更廣義的“家電〞也包括這些。三、家電與健康家電日益普及，一些可能的負(fù)面影響出現(xiàn)了。人們對健康越來越重視，越來越關(guān)注家電對健康的影響。1、電磁輻射、電磁波、電磁場有害健康。典型說法有：“打會致癌嗎？〞。醫(yī)生、記者、防輻射產(chǎn)品生產(chǎn)商說“會〞，國際專業(yè)研究機(jī)構(gòu)說沒有確鑿的證據(jù)說明“打會致癌〞。是相信個(gè)案個(gè)例，還是相信大規(guī)模對照研究的結(jié)果？2、“雷雨天打會引雷擊嗎？〞有的記者、醫(yī)生、大學(xué)教授說“會〞。但防雷技術(shù)研究人員說“不會〞。應(yīng)該相信誰？發(fā)射的無線電波是“導(dǎo)電體〞嗎？無線電波會使空氣電離引發(fā)雷擊嗎？不會。3、“加油站不得打〞。網(wǎng)上絕大多數(shù)消息都說加油站打可能引發(fā)爆炸事故，但沒有說出根據(jù)。國外有人在很苛刻的條件下做模擬實(shí)驗(yàn)卻不會引起爆炸。汽車啟動瞬間時(shí)所產(chǎn)生的火花比產(chǎn)生的火花要大得多。四、家電與環(huán)?！皬U電池污染環(huán)境〞網(wǎng)上充滿著"一粒鈕扣電池可污染60萬升水，等于一個(gè)人一生的飲水量；一節(jié)一號干電池可使一平方米的耕地永久性的失去使用價(jià)值"。多系人云亦云。前一句從數(shù)量級上就覺得不可思議。有人計(jì)算過，紐扣電池中鋅粉的含量平均缺乏200mg，其中汞的含量約占6％～10％〔目前含量更低，要求在1％以下〕，以汞的含量為10％、既每粒紐扣電池中汞的含量為20mg計(jì)算，即使其中的汞元素全部溶于水，60萬升水中汞的增加量也只不過為3.3×10-5mg/L，低于《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》〔GB3838-2002〕Ⅰ類水域關(guān)于總汞含量5×10-5mg/L的標(biāo)準(zhǔn)。廢電池要不要集中回收？理論上廢電池可以回收利用，但實(shí)際上有困難。國家環(huán)保總局的《廢電池污染防治技術(shù)政策》規(guī)定，在目前條件下，干電池只要符合國家環(huán)保指標(biāo)，均不鼓勵(lì)集中回收處理?，F(xiàn)在干電池已無汞化，含量0.0001%以下。五、不實(shí)信息與陷阱“簡易衛(wèi)星電視接收器〞?！肮?jié)電器〞。怎樣才算“節(jié)能家電〞？消費(fèi)者的目的是節(jié)省電費(fèi)。最好是“省電又省錢〞，但有時(shí)是“省電不省錢〞，甚至“不省電又不省錢〞。能否“不省電卻省錢〞？汽車“電子狗〞。電子遙控黑秤。考試作弊工具。六、家電奇聞及其他金字塔中發(fā)現(xiàn)4200年前的電視機(jī)。耐電奇人，觸火線無感覺，是特異功能嗎？耐電560V，申請基尼斯記錄家電使用壽命。第二章電工學(xué)根本知識一．電路概念維修家電常常要找資料，找“電路圖〞。那什么是“電路〞？電路的定義，電流的通路，電流流經(jīng)的路徑。電流有三個(gè)效應(yīng)熱效應(yīng)磁效應(yīng)化學(xué)效應(yīng)。電路由三局部組成：電源〔信號源〕、中間環(huán)節(jié)、負(fù)載。中間環(huán)節(jié)也有說成“導(dǎo)線、開關(guān)〞的、不全正確。簡單電路由：電源、導(dǎo)線、負(fù)載組成。復(fù)雜電路中間環(huán)節(jié)很復(fù)雜。電路的作用有兩類。強(qiáng)電——起電能的傳輸和轉(zhuǎn)換作用。例，供電電路。發(fā)電〔機(jī)械能→電能〕，變壓器升壓，電能輸送，變壓器降壓，負(fù)載如照明燈、電動機(jī)〔電能→光能、機(jī)械能〕弱電——起信號的傳遞和處理作用。例，電阻R電阻R電容C電感L百方針電源E單刀開關(guān)SW雙刀開關(guān)SW選擇開關(guān)三刀開關(guān)SW導(dǎo)線交叉不連接導(dǎo)線交叉相連接三極管T二極管D實(shí)物圖——實(shí)際電子元器件連接而成，復(fù)雜時(shí)看不清楚。電路圖——電原理圖，由電路元器件符號畫成的。圖形符號、文字符號有國家標(biāo)準(zhǔn)，電阻、電容、電感、二三極集成電路、開關(guān)、變壓器等符號；中、外符號不同。例：電阻國內(nèi)：國外：圖形符號、文字符號舉例。220V~M220V~M馬達(dá)電熱絲3關(guān)1231熱風(fēng)2冷風(fēng)常見故障，開關(guān)接觸不良。二．電路的根本物理量電流：單位時(shí)間通過某一截面的電荷量。A，mA；電壓：單位正電荷從電場A點(diǎn)移動到B點(diǎn)所作的功，為AB間的電壓。V、mV、KV；電動勢：電源力所作的功，指電源內(nèi)部。三．電路的根本定律歐姆定律：歐姆研究七年，1826年發(fā)表此定律。符合此定律的電阻為線性電阻，白熾燈的燈絲不符合此定律，溫度越高，電阻越大，為非線性電阻。I=U/R，流過電阻的電流與其兩端的電壓成正比關(guān)系。全電路歐姆定律：I=E/〔R+r〕E為電源電動勢，r為電源內(nèi)阻。堿性電池的內(nèi)阻小與普通干電池，適用于大電流放電。蓄電池內(nèi)阻遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于普通電池，適用于更大電流放電，如啟動汽車摩托車。問題：8個(gè)干干電池12V，能代替12V的蓄電池來起動汽車嗎？電功率和電能：P=UI=I2R，W、KW、W=I2Rt,。單位焦耳、千瓦時(shí)、KWh，原稱“度〞，非標(biāo)準(zhǔn)單位。電能計(jì)量用電能表，俗稱電度表。有容量限制，電流安培數(shù)。一個(gè)用電故事：一個(gè)月用電超電能表量程，從00000重新開始計(jì)量，有可能嗎？四．電路的狀態(tài)有載，通路狀態(tài)負(fù)載與電源接通，用電設(shè)備工作的狀態(tài)。電源短路、局部短路。電源短路電流很大，家用電路現(xiàn)常用自動空氣斷路器〔空氣開關(guān)〕來保護(hù)。家電里用熔斷器〔保險(xiǎn)絲〕。燒保險(xiǎn)絲有多種原因，如：電路存在短路，電流過大；電路正常，保險(xiǎn)絲老化，自然損壞。保險(xiǎn)絲更換不當(dāng)，隨意加大容量，1A，2A，5A……，最后保險(xiǎn)絲不燒，電路板燒毀，故障擴(kuò)大。有時(shí)保險(xiǎn)絲質(zhì)量低劣，換后又燒。熔絲特性。熔〔保險(xiǎn)〕絲的額定電流IN，熔斷電流〔2倍IN〕，最多2分鐘熔斷，1倍多IN的熔斷時(shí)間？見表。延時(shí)型熔絲。彩電開機(jī)瞬間大電流，運(yùn)行小電流。保險(xiǎn)絲成分為鉛錫合金，能否用銅絲代？有條件可以代，應(yīng)急修理常用。保險(xiǎn)絲正常工作電流：在25℃條件下運(yùn)行，熔絲的電流額定值通常要減少25%以防止干擾熔斷。例如，一個(gè)電流額定值為10A的熔絲通常不推薦在25℃環(huán)境溫度下在大于7.5A的電流下操作。額定值的百公比熔斷時(shí)間110%4小時(shí)最小135%60分鐘最大200%2分鐘最大保險(xiǎn)絲作用：短路保護(hù)，非過載〔超負(fù)荷〕保護(hù)。超35%，最長60分鐘熔斷。電器事故〔如電機(jī)燒毀、火災(zāi)〕可能已發(fā)生。電源線短路，電器會損壞嗎？電器火災(zāi)常由電線“短路〞引起，保險(xiǎn)絲為何不熔斷？空氣開關(guān)為何不跳閘？媒體報(bào)道電氣事故使用“短路〞一詞，常有誤。短路會引起電壓升高損壞電器嗎？一報(bào)道說“用戶超負(fù)荷用電產(chǎn)生短路，導(dǎo)致電壓異常，電器老被燒壞〞。短路會使空氣開關(guān)跳閘，斷開電源。超負(fù)荷用電〔過載〕，電壓只會降低，電器怎么會燒壞？報(bào)道還說“日光燈一閃一閃的〞，這是電壓低的現(xiàn)象。短路不是超負(fù)荷用電引起的。全電路歐姆定律：U=E-Ir。超負(fù)荷用電，I增，U降。家電中元器件擊穿造成短路。原因有：〔1〕元器件老化，質(zhì)量低劣不符規(guī)定要求的；〔2〕電路故障引起元器件擊穿，更換后故障仍在。易擊穿的元器件有二三極管、電容器、集成電路，但不要輕易疑心集成電路，換起來麻煩。電源開〔斷〕路，局部開路。電源開〔斷〕路，如保險(xiǎn)絲熔斷，電器端電壓為零，不工作〔不工作不等于損壞〕。家電上常見局部開路。一是元器件內(nèi)部開路。在高壓或大電流狀態(tài)下工作的電阻易變質(zhì)，阻值變大，甚至開路，外表發(fā)黑。也有外表完好看不出的。二是電路板虛焊。4．額定值家用電器銘牌上標(biāo)明的使用電壓、頻率、功率等指標(biāo)即額定值。額定值是使產(chǎn)品能在給定的工作條件下正常運(yùn)行而規(guī)定的正常容許值，是綜合考慮了平安、可靠、使用壽命、制造本錢等因素制定的。額定值定得過低，本錢高，浪費(fèi)；過高，不可靠，平安隱患，偽劣產(chǎn)品常這樣做。滿載：實(shí)際電壓、電流、功率等于額定值，正常使用；汽車載重比方。過〔超〕載：實(shí)際電壓、電流、功率大等額定值，壽命大大縮短；輕載：實(shí)際電壓、電流、功率小等額定值，壽命可延長。講一下節(jié)電問題，還有所謂“節(jié)電器〞。何為“節(jié)電〞？在相同的效果下，采用節(jié)能電器，少耗電，如同亮度的節(jié)能燈耗電為白熾燈的1/5。220V60W的白熾燈接到110V上，理論計(jì)算其功率為15W。由于燈絲電阻是非線性的。電壓高，功率大，溫度高，電阻大；反之電阻小。60W燈在110V下的電阻要比220V下的電阻小，故功率應(yīng)大于15W，實(shí)際測量大約為18~20W。測試說明，降壓使用的220V60W燈比220V15W燈要暗，不節(jié)電。但壽命可延長，節(jié)省燈泡消耗，對徹夜長明燈有利。據(jù)說美國有一盞白熾燈已連續(xù)亮了96年，估計(jì)是在低壓下點(diǎn)亮的。五、電與磁1．電與磁不可分有電路，又有磁路。變壓器、電感器，電動機(jī)中有電路又有磁路。通過磁來傳遞能量。電能→電能：變壓器，電→磁→電；電能→機(jī)械能：電動機(jī)，電→磁→機(jī)械。磁場與電場有相似之處，電力線，磁力線，磁力線從N→S〔磁力內(nèi)部是S→N〕。磁路，磁力線在鐵心中形成閉合的路徑。鐵心由磁性材料制成，能集中磁力線。磁阻〔類比電阻〕：磁性材料能集中磁力線，磁阻?。环谴判圆牧?，不集中磁力線，磁阻很大。類比導(dǎo)體和絕緣體。磁性材料：鐵族元素及其合金、氧化物，可被磁鐵吸引；非磁性材料：非金屬、塑料、木材、銅、鋁等，不被磁鐵吸引。2、電磁關(guān)系的發(fā)現(xiàn)19世紀(jì)初，科學(xué)家大都相信電與磁毫不相干，沒有什么關(guān)系。1820年，丹麥的奧斯特，發(fā)現(xiàn)通電導(dǎo)線周圍產(chǎn)生磁場，小磁針偏轉(zhuǎn)，用右手定那么判斷?！半娚浓暚F(xiàn)象。安培發(fā)現(xiàn)磁場對通電導(dǎo)體有作用力。左手定那么。電能原由化學(xué)電池產(chǎn)生，意大利的伏打創(chuàng)造電池，稱伏打電池，因本錢等問題不可能廣泛用作動力。法拉第1821-1831實(shí)驗(yàn)十余年。法拉第第一次實(shí)驗(yàn)法拉第第一次實(shí)驗(yàn)法拉第第一次實(shí)驗(yàn)是一個(gè)變化的電流產(chǎn)生另一個(gè)變化的電流。后又繼續(xù)，共做了五類：變化著的電流、變化著的磁場、運(yùn)動的磁場、運(yùn)動的恒定電流、在磁場中運(yùn)動的導(dǎo)體。最后在1851年總結(jié)出電磁感應(yīng)定律。導(dǎo)體與磁場有相對運(yùn)動，線圈中磁力有變化才產(chǎn)生感應(yīng)電動勢和感應(yīng)電流——這就是發(fā)電機(jī)原理。準(zhǔn)確的說是“動磁生電〞，靜止?fàn)顟B(tài)不生電。法拉第定律——判斷電磁感應(yīng)的大小：磁力線〔磁通〕的變化率越大，感應(yīng)電動式E越大,磁鐵插入拔出越快，E越大；假設(shè)磁鐵不動，磁通再大也不產(chǎn)生感應(yīng)電動勢。美國人約瑟夫·亨利發(fā)現(xiàn)自感現(xiàn)象。據(jù)說他比法拉第早一年發(fā)現(xiàn)電磁感應(yīng)現(xiàn)象，但未發(fā)表。焦耳楞次定律——解決感應(yīng)電動的勢方向問題：電磁感應(yīng)產(chǎn)生的電流也會產(chǎn)生磁場〔右手定那么〕，其方向是要阻礙外界磁場的變化。外磁場增大時(shí)阻礙其增大，減小時(shí)阻礙其減小。磁鐵插入拔出時(shí)電流方向不同。線圈有對抗變化磁場的作用，稱為自感現(xiàn)象。自感系數(shù)L單位—亨利。線圈加變化電壓uL→變化電流iL→變化磁場→感應(yīng)電流→感應(yīng)電流的磁場阻礙線圈電流的變化，故iL的變化滯后于uL的變化；而電阻的電壓、電流的變化是同步的。自感系數(shù)L即線圈電感量的大小。自感系數(shù)L越大，電流的變化率越大，感應(yīng)電動式E越大。六．直流電和交流電直流電是大小方向都不隨時(shí)間而變的電流。重點(diǎn)講交流電。正弦交流簡稱交流電。交流電的三要素iψ交流電的表達(dá)式iψ頻率：交流電每秒鐘變化的次數(shù)；周期：每次變化所需的時(shí)間；其中T—周期〔S〕，f—頻率〔Hz、KHz、MHz〕ω=2πf—角頻率，弧度/S，正弦每變化一次2π弧度。工頻50-60HZ音頻20HZ-20KHZ。低頻〔LF〕—30-300KHZ中頻〔MF〕—300-3000KHZ高頻(HF)—3-30MHZ基高頻(VHF)—30-300MHZ特高頻〔UHF〕—300-3000MHZ幅值、有效值幅值即最大值、峰值。上式中的Um，一個(gè)周期內(nèi)兩次最大。有效值是以電流熱效應(yīng)衡量交流電做功能力。與直流電進(jìn)行比照。以U表示。關(guān)系為Um=1.41U。日常用電U=220V，Um≈310V.交流電中元器件的耐壓應(yīng)按Um來選擇，如電風(fēng)扇的啟動電容，耐壓250VAC可以，250VDC那么不可。初相位計(jì)時(shí)起點(diǎn)選擇不同，相位角也不同。兩個(gè)同頻率正弦交流信號比擬其相位有：超前、滯后、同向、反相等關(guān)系。交流電路中的電感和電容電感加交流電壓uL,產(chǎn)生同頻率的交流電流iL,但iL的變化滯后于uL。電感對交流電有阻礙作用，稱為感抗XL，其大小為XL=2πfL，單位歐姆，f是電流的頻率，L為電感系數(shù)。直流時(shí)f=0，XL=0，電感對直流電無阻礙作用，但實(shí)際電感器是導(dǎo)線繞的，還有導(dǎo)線的電阻。所以在直流電路中，電感看成短路，但當(dāng)電感接通或斷開直流，電感有作用，會產(chǎn)生感應(yīng)電動勢。電容加交流電壓uC，產(chǎn)生同頻率交流電流ic，但ic的變化超前于uC。電容對交流電有阻礙作用，稱為容抗XC，其大小為XC=1/2πfC，單位歐姆。在直流電路中f=0，XC→∞，相當(dāng)于開路。但當(dāng)電容接通或斷開直流電時(shí)，有充放電作用，電路中有電流，此電流并不“通過〞電容〔電容兩極板之間是絕緣的，電子是通不過的〕，稱為位移電流。用指針式萬用電歐姆檔測試電容〔電容量較大，在1μF以上較明顯〕，可見指針擺一下又回∞位，反接表筆，又見指針擺一下，角度更大，再回∞位。即電容充放電現(xiàn)象。XL與XC總稱電抗。R、L、C串聯(lián)，總稱阻抗Z，其大小為〔歐姆〕不等于R+XL+XC。在直流電路中串聯(lián)總電壓=各局部電壓之和。在交流電路中串聯(lián)總電壓≠各局部電壓之和。U≠UR+UL+Uc。局部電壓有可能>>總電壓。可能有UL〔或Uc〕?U。由此可見，交流電路的分析計(jì)算比直流電路復(fù)雜得多。諧振現(xiàn)象。力學(xué)有共振現(xiàn)象，電學(xué)有諧振現(xiàn)象。共振是當(dāng)系統(tǒng)固有頻率等于外力頻率時(shí)產(chǎn)生的，其振幅到達(dá)最大。諧振是電路固有頻率與電源頻率一致時(shí)產(chǎn)生的，其電流到達(dá)最大。就R、L、C串聯(lián)電路而言，當(dāng)電源頻率即電路的固有頻率時(shí)，產(chǎn)生諧振。這時(shí)Z最小，電流最大，UL=Uc?U，可到達(dá)電源電壓的幾十～幾百倍。無線電技術(shù)中作用于調(diào)諧，收音機(jī)中選擇電臺。如收音機(jī)收到三個(gè)電臺信號，頻率為f1、f2、f3。現(xiàn)調(diào)節(jié)C〔可變電容器〕使諧振頻率，即突出了f1的信號強(qiáng)度，抑制了f2、f3，于是就收到f1臺，提高選擇性和靈敏性。交流電的功率直流P=UI=I2R交流220V40W電感鎮(zhèn)流日光燈，電流I=0.36A，P≠UI，P=UICOSφ，φ為u，I的相位差，含電感器、電容器的交流電路，u、I間有相位差φ，COSφ稱為功率因數(shù)，COSφ≤1。此處COSφ=0.5，P為有功功率，電度表計(jì)量有功功率W=PT。L、C為儲能元件，理論上不耗能，電度表計(jì)量不出。有關(guān)“節(jié)電器〞“節(jié)電〞的解釋。所謂的“節(jié)電器〞就是電容器。ICI1I日光燈220V功率因數(shù)低有何害處。P=UICOSφ，當(dāng)P一定，COSφ↓，I↑ICI1I日光燈220V商家現(xiàn)場演示，在沒接節(jié)電器之前，電流表顯示兩盞日光燈的電流是0.5安，接上“節(jié)電器〞后，電流表顯示電流只有0.25安了，說：“因?yàn)镻=UI，節(jié)電50%〞，果真如此？并上電容器，提高功率因數(shù)，P=UICOSφ，COSφ↑，I↓，但日光燈電流I1不變，P不變，如果接的是電能表，電能表不可能轉(zhuǎn)慢。如果電流表接在日光燈這邊，讀數(shù)仍為0.5安，不可能變小。作用也有一點(diǎn)，減少線路損失⊿U=Ir，但有限。如果日光燈換成白熾燈或熱水器一類電阻性負(fù)載，那么I反而增大，就露餡了。三相交流電三火線，一零線，提供2種電壓：火線間電壓叫線電壓，380V；火~零間電壓為相電壓，220V。零線接地，與大地等電位，不帶電，火線帶電。站在地上碰火線會觸電。工廠用三相電，大功率電器用三相。家用單相，一火線，一零線。不同樓層接不同相，總體也是三相，盡量分配均勻，但不可能做到對稱。零線〔干線〕中斷，引起相電壓失衡，有的升高，有的降低，造成事故。停電檢修后電壓上升，誤接兩火線，時(shí)有發(fā)生，造成用電器大面積損壞。供電電壓升高主要因?yàn)椋骸?〕誤接兩火線，有這方面的報(bào)道；〔2〕零線〔干線〕中斷?！?〕其他偶然原因，雷擊瞬間，10千伏高壓線搭上220伏民用電線。3．為什么要使用正弦交流電〔1〕容易升降電壓遠(yuǎn)距離輸電要用高電壓、小電流、降低線路損耗，交流易升壓，直流不易。有時(shí)要用低壓也方便?！?〕變化平滑不會引起過電壓正弦函數(shù)的導(dǎo)數(shù)值最大為1最大的d〔sint〕/dt=1，導(dǎo)數(shù)就是變化率。變化的電流加到電感上會產(chǎn)生感應(yīng)電壓，大小為，假設(shè)L很大，那么UL很大。如這樣一個(gè)波形的電流：在電流直上直下變化的瞬變化率極大，UL也極大，會產(chǎn)生危害〔但也可用于產(chǎn)生高壓〕。第三章電子元器件根本知識什么是“電子元件〞、“電子器件〞？“電子器件〞指在工廠生產(chǎn)加工時(shí)改變了分子結(jié)構(gòu)的成品。例如晶體管、電子管、集成電路。它本身能產(chǎn)生電子，對電壓、電流有控制作用〔放大、整流、檢波、振蕩等〕，又稱有源器件“電子元件〞指在工廠生產(chǎn)加工時(shí)不改變分子成分的成品。如電阻器、電容器、電感器。它本身不產(chǎn)生電子，它對電壓、電流無控制和變換作用，又稱無源器件。電子器件開展經(jīng)歷了四個(gè)階段〔代〕：電子管、晶體管、集成電路、大規(guī)模集成電路。簡單介紹開展進(jìn)程及應(yīng)用。電子管〔真空管〕1883年，愛迪生為延長白熾燈的壽命，在實(shí)驗(yàn)室無意中發(fā)現(xiàn)了熱電子發(fā)射現(xiàn)象和二極管的單向?qū)щ姮F(xiàn)象，稱為愛迪生效應(yīng)。但他未認(rèn)識到重要性。時(shí)無線電尚未創(chuàng)造。1903年，英國理查遜證實(shí)了電子的存在，1928年獲諾貝爾獎。1904年，英國弗來明，創(chuàng)造真空二極管。有放大作用。1906年美國的德福雷斯特在陰、陽極之間參加一個(gè)柵極，當(dāng)柵極電壓有微小變化時(shí)，引起陽極較大的變化。“以小控大〞，就是放大。結(jié)構(gòu)為圓筒狀。作用如“閘門〞。電子管創(chuàng)造初期，因真空度不夠高，壽命短。后來〔1910〕德國的哥德創(chuàng)造了抽高真空的分子泵，提高了真空度。從三極管開展到四、五、六、七、八極管。從單一管到復(fù)合管，雙二極、雙三極、三-七極，二-五極管。在一個(gè)玻殼內(nèi)裝兩個(gè)電子管。電子管的弱點(diǎn)：體積大、重量大、耗電大，發(fā)熱多，壽命短，幾千小時(shí)～1-2萬小時(shí)。B29轟炸機(jī)上儀器裝1千只電子管、1萬多個(gè)無線電元件。1950’S——1960’S逐漸被晶體管替代。但在高頻、大功率場合仍有應(yīng)用。近年又愛迪生效應(yīng)愛迪生效應(yīng)二極電子管原理二極電子管原理陽極陽極柵極陰極燈絲二、半導(dǎo)體晶體管半導(dǎo)體材料單向?qū)щ姮F(xiàn)象的發(fā)現(xiàn)。1835年，麥克思發(fā)現(xiàn)“不對稱導(dǎo)電現(xiàn)象〞。1874年，布拉溫，硫化物有單向?qū)щ姮F(xiàn)象。1880年，硒整流器。硒〔Se〕也是半導(dǎo)體。后來發(fā)現(xiàn)更多天然或人制礦物有單向?qū)щ娦浴?906年前后，輝鉛礦或金剛砂；晶體加金屬絲成二極管，用作檢波，接觸點(diǎn)常調(diào)整，找“靈敏點(diǎn)〞。性能不如真空二極管，業(yè)余愛好者用于礦石收音機(jī)—無電源收音機(jī)，做檢波器。1940年，人工純鍺、硅晶體出現(xiàn)，晶體二極管應(yīng)用。依靠提純技術(shù)的開展。真空二極管加第三極〔柵極〕，有放大作用，半導(dǎo)體怎么加第三極？1945年開始，貝爾實(shí)驗(yàn)室，攻關(guān)小組。肖克萊〔組長〕、巴丁、布拉頓。各有所長。肖：理論。巴?。豪碚?實(shí)踐。布拉頓：實(shí)驗(yàn)。1947.12.23發(fā)現(xiàn)三極管放大作用〔圖〕，I1小變化引起I2大變化。1948年專利，1956年諾貝爾獎。1952年，區(qū)域提純法，進(jìn)一步提純半導(dǎo)體、單晶體。點(diǎn)接觸型。面接觸型。1959創(chuàng)造平面工藝。美仙董公司，赫爾尼。晶體片外表進(jìn)行加工——集成電路工藝的前身。微小型化的過程。早期電極幾個(gè)mm，后縮至0.3~0.5mm，結(jié)面積0.07~0.2mm2。實(shí)際上PN結(jié)直徑只要幾十個(gè)μm。照相，制板，光刻，印刷工藝。1950年芯片2.5mm2/個(gè)，到1963年，同面積上可制作125個(gè)管。線寬20-30μm。1950’半導(dǎo)體的三個(gè)物理效應(yīng)，光電導(dǎo)效應(yīng)、光生伏打效應(yīng)、整流效應(yīng)半導(dǎo)體的導(dǎo)電特性：熱敏性光敏性摻雜性。GeGe活動探針50μm固定探針BEC第1只晶體管示意圖增益KV=100N型半導(dǎo)體：純潔半導(dǎo)體摻入五價(jià)元素磷:自由電子數(shù)目大量增加，自由電子導(dǎo)電成為主要導(dǎo)電方式P型半導(dǎo)體:摻純潔半導(dǎo)體入三價(jià)元素硼:空穴數(shù)目大量增加，空穴導(dǎo)電成為這種半導(dǎo)體的主要導(dǎo)電方式。半導(dǎo)體的特點(diǎn)是對溫度敏感，性能影響大。鍺半導(dǎo)體極限工作溫度75OC，鍺半導(dǎo)體極限工作溫度160OC。二極管、三極管的應(yīng)用：二極管〔1〕整流—低頻，檢波—高頻，開關(guān)作用—導(dǎo)電~開關(guān)接通，不導(dǎo)電~開關(guān)斷電。特性，單向?qū)щ娦浴Ｕ髑罢髑罢骱骾〔2〕特殊二極管：穩(wěn)壓二極管：有穩(wěn)定電壓的作用；發(fā)光二極管LED：作指示燈，未來的照明光源；光敏二極管：光照敏感，電阻變小，電流變大，有可見，紅外光敏，用作遙控、檢測信號；激光二極管：發(fā)射激光，CD、VCD、DVD、CDROM讀寫激光頭。2．三極管〔1〕放大：IB小變化，引起IC大變化。放大作用、控制作用。以小控大。放大系數(shù)小信號放大：中頻、高頻、低頻信號放大；大信號放大：功率放大，音響輸出；ii〔2〕振蕩：產(chǎn)生各種頻率的正弦波信號，收音機(jī)、電視機(jī)的變頻。作信號源，測試儀器用。LC振蕩器，RC振蕩器?！?〕開關(guān)作用三種工作狀態(tài)：放大截止—開關(guān)斷開，飽和—開關(guān)接通〔4〕分類：低頻三極管。高頻三極管，開關(guān)三極管；小功率三極管，大功率三極管。晶閘管，又稱可控硅，用于交、直流電壓調(diào)節(jié)。三．集成電路〔IC〕50年后期。晶體管雖小，但數(shù)量多，體積、重量也顯大了，計(jì)算機(jī)上百萬個(gè)晶體管，體積仍很大。接線多，可靠性下降。管芯有效面積僅幾十μm2，但芯片面積0.5mm2，芯片只占0.03mm，其余為引線、支架、管殼、低座。1960年的一臺通用計(jì)算機(jī)，用了10萬只二極管和2.5萬只晶體管。1952年，英國的達(dá)默提出集成化即無接線固體器件的設(shè)想，當(dāng)時(shí)技術(shù)條件限制，做不到。1958年9月，美德克薩斯儀器公司〔TXAS〕工程師杰克·基爾比〔Jackkilby〕在他人去度假時(shí)留守車間時(shí)，創(chuàng)造了集成電路，第一個(gè)IC是安置在鍺晶片上的電路—相移振蕩器。面積7/16ⅹ1/16英寸2個(gè)晶體管及2個(gè)電容、8個(gè)電阻。。幾乎同時(shí)，仙董公司〔硅谷〕的諾伊斯也試制硅晶片集成電路，采用平面工藝。但申請專利遲基爾比幾個(gè)月。專利權(quán)判給基爾比。2000年，基爾比退體多年后，獲諾貝爾獎。事實(shí)上，以后的IC都是用硅平面工藝制成的。集成電路制造的可能性。二、三極管均有PN結(jié)；電阻雜質(zhì)半導(dǎo)體具有一定電阻；電容利用PN結(jié)的電容效應(yīng)，但容量有限；這樣晶體管、電阻、電容都用同一種半導(dǎo)體材料制成。IC的第一個(gè)商品是助聽器，1963年12月。1961年，第一臺用IC的實(shí)驗(yàn)性計(jì)算機(jī)，587塊IC，285克，體積小于100cm3，功率16W。四大規(guī)模，超大規(guī)模集成電路1960年代平面工藝。1970年，通用微電子與通用儀器公司，開發(fā)MOS集成電路?！睲OS—金屬，氧化物，半導(dǎo)體。〕集成度高，低功耗，制作簡單，成為IC開展方向。1965年莫爾〔GordonMoore〕發(fā)表了一篇不起眼的文章《往集成電路里塞進(jìn)更多元件》，總結(jié)出“莫爾定律〞，每18個(gè)月~2年集成度提高一倍。1971年11月，第一個(gè)微處理器〔CPU〕Intel4004，含3300個(gè)晶體管，1990年。奔騰ⅢCPU，含14萬以上。半導(dǎo)體存儲器的進(jìn)展：1965，施密特，MOS、ROM、存儲器1963 INTEL公司，256位1970，1K位1974，4K位，〔10μm〕1976，16K位，〔5μm〕1979，64K位，〔3μm〕1983，256K位，〔1.5μm〕1986，1M位，〔1.2μm〕1989，4M位，〔0.8μm〕1998，256M位，〔0.25μm〕2001，十億位〔1000M〕2023，64GB〔理論極限256GB〕。CPU速度2000億次。集成讀100億/片〔1010，理論上1012。10cm2?！?962年12個(gè)元件的集成塊1965年初100個(gè)元件的集成塊〔SSI小規(guī)模集成電路〕1965年底100-1000個(gè)〔MSI中規(guī)模集成電路〕；1971年1000-10萬個(gè)〔LSI大規(guī)模集成電路〕1978年10萬-100萬個(gè)/30mm2〔VSLI超大規(guī)模集成電路〕90年代1億個(gè)以上〔ULSI極大規(guī)模集成電路〕；20世紀(jì)末突破10億個(gè)〔GLSI巨大規(guī)模集成電路〕。1K=1024=210；1M=1024K=220=1048576；1G=1024M=230=1073741824；1T=1024G=240第四章電阻電容電感元件介紹電阻器、電容器、電感器件知識一．電阻器可分為固定電阻，可變電阻。特殊電阻。按電阻材料可分為碳膜、金屬膜、線繞式。符號。1．固定電阻早期電阻為實(shí)心碳質(zhì)電阻，石墨與粘土按一定比例混合燒結(jié)而成，穩(wěn)定性差，噪聲大，溫度系數(shù)大，根本上淘汰?！?〕碳膜電阻高溫結(jié)晶碳沉積在陶瓷器骨架上而成。穩(wěn)定性較高。噪聲也較低?！?〕金屬膜電阻合金材料蒸鍍在陶瓷管上。噪聲低、耐高溫、體積小、穩(wěn)定性好、精密度高?！?〕線繞電阻用高電阻率、低溫度系數(shù)合金絲如錳銅、康銅絲繞制。穩(wěn)定，耐熱，誤差小，功率大。2．可變電阻〔1〕電位器改變滑動觸頭的位置，可改變電壓、電位的上下。有碳膜、線繞〔可旋轉(zhuǎn)270°角〕多圈〔可旋轉(zhuǎn)10圈〕等形式。應(yīng)用：收音機(jī)調(diào)節(jié)音量大小?！?〕可調(diào)電阻有碳膜、實(shí)心、線繞等形式。一次性調(diào)整用。如在晶體管電路中調(diào)節(jié)工作電流，電視機(jī)中調(diào)節(jié)光柵幅度等。3．特殊電阻Uθ〔1〕熱敏電阻NTC—負(fù)向溫度系數(shù)電阻，T↑R↓，用作溫度補(bǔ)償、測量、調(diào)節(jié)。PTC—正向溫度系數(shù)電阻，T↑R↑↑，用作保護(hù)、溫度控制。用于電熱器及彩色電視消磁。陶瓷PTC、有機(jī)高分子PTC。錳、鈷、鑷氧化物NTC。PTC消磁、啟動、恒溫加熱、過流過熱保護(hù)。Uθ〔2〕保險(xiǎn)電阻類似保險(xiǎn)絲，電流過大或過熱時(shí)，熔斷。溫度保險(xiǎn)電阻，溫度過高時(shí)熔斷，用于電熱器?！?〕壓敏電阻電壓超過一定值時(shí)，阻值變小，作過電壓時(shí)保護(hù)電器設(shè)備。以氧化鋅為主要材料而制成的金屬-氧化物-半導(dǎo)體陶瓷元件4．電阻表示法〔1〕有效數(shù)字加倍數(shù)有效數(shù)字2-3位。如203=20ⅹ103=20KΩ4501=450ⅹ101=4500Ω=4.5KΩ；(2)直標(biāo)法直接在電阻上寫上阻值和誤差?！?〕色標(biāo)〔環(huán)〕法普通電阻，四環(huán)；2位有效數(shù)字、1位倍率、1位誤差；精密電阻，五環(huán)；3位有效數(shù)字、1位倍率，1位誤差。有效數(shù)字表示：黑0，棕1，紅2，橙3，黃4，綠5，藍(lán)6，7，灰8，白9。誤差表示：棕1%，紅2%，綠0.5%，藍(lán)0.25%，0.1%，金5%，銀10%，無色20%，倍率表示：黑～白100～109，金色10-1，銀色10-2。例1：紅紅棕金：22*101=220Ω±5%；例2：紅紅金金：22*10-1=2.2Ω±5%。例3：黃黑蘭紅綠：406*102Ω±10%=40.6KΩ±1%紅＝2，黑＝0，橙=3，誤差棕＝1%，于是，阻值＝200×1000＝200KΩ〔誤差±1％〕電阻的串、并聯(lián)阻值與功率二．電容器存儲電荷。儲能元件，〔電阻為耗能元件〕，理論上不耗能。充電、放電現(xiàn)象。符號：1．按形式分固定電容器，可變電容器，半可變電容器2．按介質(zhì)可分有機(jī)介質(zhì)：紙介、滌綸，聚苯乙烯，聚酯，無機(jī)介質(zhì)：陶瓷，云母，玻璃，電解質(zhì)：鋁電解，鉭電解〔有極性〕氣體：空氣，真空。用途云母、瓷介：耐高溫，穩(wěn)定性好，漏電小，用于高頻；紙介：價(jià)低，損耗大，體積大，用于低頻，工頻；聚苯乙烯：漏電小，穩(wěn)定、精度高，用于高頻；滌綸：體積小，容量大，穩(wěn)定，用于路；電解電容：容量大，有極性，漏電大，作電源濾波用；可變電容：有空氣介質(zhì)，有機(jī)介質(zhì)，單連、雙連，用于電容量連續(xù)調(diào)節(jié)，如收音機(jī)調(diào)電臺；半可變電容：介質(zhì)有云母、陶瓷，微調(diào)電容量用；性質(zhì)充、放電。對交流有阻礙作用。容抗Xc=1/2πfC,f↑Xc↓;f=0,XC=∞；有“隔直，通交〞作用，“通交〞指Xc相對小。5．應(yīng)用〔1〕偶合交流信號；〔2〕濾波：除去交流成分，或高頻信號，如整流濾波、波；〔3〕傍路作用；〔濾波的另一種說法〕〔4〕諧振：與電感構(gòu)成LC諧振電路；〔5〕降壓：用電器串一適當(dāng)電容接電源，可降壓；〔6〕延時(shí)控制：充放電需時(shí)間?！鞍法暤囊馑际墙涣鳌不蚋哳l〕成分從電容走“傍邊一路〞入地，有用成份直流或低頻信號，提供應(yīng)負(fù)載?！?〕超級電容器：儲存電能作為能源，上海實(shí)驗(yàn)用于電車。電容量的表示直接標(biāo)注如：16V220uF；620PF200V;μF=10-6F=1000nF,nF=10-9F=1000PF,PF=10如3n3=3.3ｘ1000=3300PF,3P3=3.3PF〔2〕數(shù)字法3位數(shù)字，前2位為有效數(shù)字，后1位為倍率。例：224=22×104PF=220000PF=0.22μF101=101×01PF=100PF7．主要參數(shù)〔1〕容量：〔2〕誤差：00級±1%；0級±2%，Ⅰ級±5%，Ⅱ級±10%，Ⅲ級±20%〔3〕工作電壓〔耐壓〕6.3V,16V,25V……50V,100V,400V……取擊穿電壓的一半，又分直流、交流耐壓；正弦交流電壓的峰值為有效值的1.41倍，如交流220V,峰值達(dá)310V，電容耐壓應(yīng)為400VDC以上或250VAC上。DC—直流，AC—交流。三．電感器1．性質(zhì)與作用絕緣導(dǎo)線繞制而成。儲存磁場能量，儲能元件，理論上不耗能，實(shí)際上導(dǎo)線有電阻。自感系數(shù)L〔單位亨利〕感抗XL=2πfL,f↑,XL↑,f=0(直流)XL=0?！白杞煌ㄖ报?，阻高頻，通低頻。2．分類按電感量變不變分：固定電感，L不變可變電感，L可變按有無鐵〔磁〕心分：空芯電感，L小，線性，用于高頻；磁芯電感。L大，非線性；低頻用鐵心，材料為硅鋼片，導(dǎo)體；高頻用磁芯，材料為鐵氧體，〔Fe2O3〕,絕緣體。3．主要參數(shù)〔1〕電感量L—單位：H、mH、μH亨、毫亨、微亨?！?〕品質(zhì)因數(shù)Q—LC電路在諧振時(shí)，電感〔電容〕兩端電壓為電源〔信號〕電壓的Q倍，Q=幾十~幾百。4．應(yīng)用例子(1)與電容器構(gòu)成振蕩電路，調(diào)諧電路，調(diào)諧頻率。(2)電視機(jī)中的偏轉(zhuǎn)線圈；(3)收音機(jī)中的天線線圈,收集電磁波，有方向性,可以排除干擾；(4)濾波,整流后濾去分流成份,直流通過阻交通直或?yàn)V去高頻,低頻通過.。電容器電感器應(yīng)用：音箱分頻器四變壓器在鐵(磁)心電感器的根底上,加繞1個(gè)或多個(gè)線圈即成變壓器。工作原理與符號變壓作用:NI、U1NI、U1、I1N2、U2、I2變流作用:〔反比〕2．應(yīng)用例子電源變壓器220V→幾V~十幾V,充電器、隨身聽用；220V→110V，進(jìn)口電器110V，要降壓，(2)隔離電壓器220V/220V，隔離火線，維修平安；〔3〕音頻變壓器〔幾十HZ~10KHz〕電子管音響，接喇叭要通過變壓器，阻抗匹配；有線播送，距離遠(yuǎn)，需升降壓；〔4〕高頻變壓器220V火線220V火線零線無零火線之分0~0~250V220V不隔離火線隔離火線隔離火線第五章家用照明電器一開展史簡介照明電器從創(chuàng)造至今歷經(jīng)四代。1白熾燈在白熾燈創(chuàng)造以前，出現(xiàn)過電孤燈。電氣照明之始。1820年俄彼得羅夫，電孤燈，兩支碳棒靠近，電火花放電，引起孤光，類似燒電焊。但發(fā)光時(shí)間短，冒黑煙，功耗大，價(jià)高，無法廣泛使用。到1876年，改良的電孤燈持續(xù)可發(fā)光2小時(shí)。1846年，英國斯明，碳化紙絲燈泡，真空度不夠，壽命短，不實(shí)用。1879年愛迪生做了改良，創(chuàng)造了經(jīng)濟(jì)，實(shí)用，壽命長的碳絲燈。創(chuàng)造權(quán)判給他。提高了真空度。試驗(yàn)了1600多種材料做碳絲〔稻草、馬鬃、玉米、纖維、胡須……〕最后選用碳化棉線。1879.10.21試驗(yàn)成功，點(diǎn)了四十多個(gè)小時(shí)。11月申請專利。1909年。通用電氣公司的庫里基創(chuàng)造鎢絲燈泡。鎢的熔點(diǎn)3680K，工作溫度2400～2600K,白熾狀態(tài)。但鎢絲易脆，壽命受影響。1913年，蘭米爾創(chuàng)造了充氣鎢絲燈，充入氮?dú)?，減少了鎢原子的蒸發(fā)，延長了壽命，提高效率。又把燈絲制成螺旋狀。充氣鎢絲燈延用到今天。白熾燈為熱光源，能量90%變?yōu)闊?，效率低；壽命較短，愛迪生創(chuàng)造時(shí)為40小時(shí)，現(xiàn)為1000小時(shí)。白熾燈性能參數(shù)瓦數(shù)〔W〕15254060光通量〔lm〕110220380630Lm=流明，功率大的效率高。1只60w>4只15w.繼續(xù)改良。鎢絲上涂上金屬錸，延壽5倍。1959年，美?弗利法黑奇，把元素碘充入白熾燈中，制成碘鎢燈，亮度高，1000w相當(dāng)于5000w普通燈泡的亮度。報(bào)載〔2004/9〕，美國得一只1908年的碳絲白熾燈連續(xù)點(diǎn)亮96年。有沒有可能？壽命遠(yuǎn)超過1000hr？報(bào)道中有一句“旁邊還安有一個(gè)可調(diào)節(jié)燈光亮度的調(diào)節(jié)器〞。低壓工作壽命可大大延長。有消息說，白熾燈將在近幾年內(nèi)停止生產(chǎn)和使用。2、熒光燈冷光源。低氣壓氣體放電發(fā)光，又稱日光燈，效率較高，壽命長。熒光燈參數(shù)功率〔W〕—光通量〔lm〕功率RRRL壽命15580635500060240026405000100550061003000注RR:日光色RL:冷白色開展歷史1902年，黑維特，水銀燈，真空管充入水銀和氬氣。亮度高，但有大量紫外線。水銀燈啟動不易。早在1852年，英國斯托克期發(fā)現(xiàn)熒光物質(zhì)，在一色光的激發(fā)下能發(fā)另一色光。黑維特推測，將紫外線去照射熒光物質(zhì)，應(yīng)可發(fā)可見光。初期實(shí)驗(yàn)屢屢失敗。1910年，法國克勞特創(chuàng)造霓虹燈。真空管內(nèi)充入氖、氬、氦氣等惰性氣體，加上高壓電，會發(fā)出橙色、蘭色、金黃色光。霓虹燈亮度不夠。其原理與白熾燈不同。白熾燈是電變?yōu)闊?，熱變?yōu)楣?，效率低；霓虹燈是氣體發(fā)光。1938年，美國通用電氣公司的伊曼，解決了啟動裝置，熒光燈試制成功。節(jié)能燈，緊湊型熒光燈。用稀土三基色熒光粉，光效率高。壽命為白熾燈的8倍。普通日光燈熒光粉為鹵磷酸鈣。三基色熒光粉，藍(lán)：多鋁酸鎂鋇；綠：多鋁酸鎂；紅：氧化釔。亮度5W相當(dāng)于25W白熾燈，7W相當(dāng)于35W白熾燈，9W相當(dāng)于40W白熾燈，11W相當(dāng)于60W白熾燈。暖色光：色溫在3300K以下，暖色光與白熾燈相近，紅光成分較多，能給人溫暖、健康、舒適的感覺。冷白色光：色溫在3300K~5300K之間，中性色由于光線柔和，使人有愉快、舒適、安詳?shù)母杏X。冷色光：色溫在5300K以上，光源接近自然光，有明亮的感覺，使人精力集中3．高強(qiáng)度氣體放電燈〔HID〕高氣壓氣體放電燈。一般不作家用。廣場、道路、工廠照明。典型的有高壓汞燈、高壓鈉燈等。高壓汞燈，充氬氣。體積小，效率高，壽命長，但光色差〔無紅色成分〕。例：300W,PHg=1～5atm，啟動電壓400V.啟動至正常工作須4～10分鐘。光效率35～65lm/W。壽命5000hr。鎮(zhèn)流器啟動。Atm=大氣壓。高壓鈉燈。100W,9200lm;400W,47000lm。光色較好。有人開發(fā)出30～50W高壓鈉燈，作為家用。4、固體光源白光發(fā)光二極管〔LED〕,半導(dǎo)體電場發(fā)光。照明方式特點(diǎn)白光照明方式特點(diǎn)白光LED具有發(fā)熱量低、耗電量少〔白熾燈泡的八分之一，熒光燈泡的二分之一〕、壽命長〔數(shù)萬小時(shí)以上，是熒光燈的10倍〕、反響速度快、體積小可平面封裝等優(yōu)點(diǎn)，易開發(fā)成輕薄短小的產(chǎn)品，是被業(yè)界看好在未來10年內(nèi)，成為替代傳統(tǒng)照明器具的一潛力商品。熒光燈熒光燈省電，但廢棄物有汞污染、易碎等問題。白熾鎢絲燈泡低效率、高耗電、壽命短、易碎。獲得白光的方法。〔1〕藍(lán)光LED+黃熒光粉YAG〔釔鋁石榴石〕，〔2〕紅綠藍(lán)三色LED光混合，〔3〕紫外線LED激發(fā)三基色熒光粉。現(xiàn)利用光+藍(lán)光=白光，或紅+綠+藍(lán)三色混合得到白光。即可用于照明，壽命達(dá)10萬小時(shí)。發(fā)光效率比擬：白熾燈、鹵鎢燈12—24lm/W熒光燈、HID50—120lm/W白LED120lm/WLED工作原理：發(fā)光二極管是由Ⅲ-Ⅳ族化合物，如GaAs〔砷化鎵〕、GaP〔磷化鎵〕、GaAsP〔磷砷化鎵〕等半導(dǎo)體制成的，其核心是PN結(jié)。因此它具有一般P-N結(jié)的單向?qū)щ娞匦?，即正向?qū)?，反向截止、擊穿特性。此外，在一定條件下，它還具有發(fā)光特性。在正向電壓下，電子由N區(qū)注入P區(qū)，空穴由P區(qū)注入N區(qū)。進(jìn)入對方區(qū)域的少數(shù)載流子〔少子〕一局部與多數(shù)載流子〔多子〕復(fù)合而發(fā)光，如上左圖所示。目前狀況：LED單管功率1~3W,驅(qū)動電壓1.5～3.5V。耗電量為白熾燈的1/8-1/10。藍(lán)光LED創(chuàng)造人—日本中村修二。最初日亞公司僅獎勵(lì)他2萬日元。他告到法院，法院判公司支付200億日元〔1.89億美元〕專利轉(zhuǎn)讓金。電光源主要性能指標(biāo)：1、發(fā)光效率：它是照明光源輸出的光通量與輸入電功率的比值，也就是單位功率的光通量。單位流明/瓦(lm/W)。它是反映光源性能優(yōu)劣的重要指標(biāo)。光通量：它是光源在空間各方發(fā)出的人眼所能感受到的光能。單位為流明(lm)2、.色溫Pa：光源所發(fā)出的光的顏包與黑體某一溫度下輻射的顏色相同時(shí)，這時(shí)黑體的溫度就稱為該光源的顏色溫度，簡稱色溫。以絕對溫度K作單位。3、顯色指數(shù)Ra：當(dāng)光源與基準(zhǔn)光源(標(biāo)準(zhǔn)白光)的傳色性能一樣時(shí)，該光源的傳色指數(shù)為100。它是衡量光源再現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)白光能力的一種參數(shù)。白熾燈的顯色指數(shù)定義為100，視為理想的基準(zhǔn)光源。4、平均壽命：一批樣本燈在一定條件下點(diǎn)燈，當(dāng)50%的燈的有效光輸出不低于初始值的50%時(shí)的點(diǎn)燈時(shí)間。二．白熾燈電子調(diào)光電路VT-雙向晶閘管用于交流電調(diào)壓iiii調(diào)幅度交流調(diào)壓方式〔a〕降低幅度度，波形不變；〔b〕控制導(dǎo)通時(shí)間，波形變，使有效值降低。正、負(fù)半周各“切掉〞相同的一塊，切得越多，導(dǎo)通時(shí)間越短，有效值越低，燈越暗，也可用于調(diào)電加熱。工作原理：:接通電源，220V經(jīng)過燈泡、Rp、R對C2充電，.充電需要一定時(shí)間的。充電時(shí)間由Rp+R與C2的乘積決定，乘積.越小充電越快，越大充電越慢。.當(dāng)Ｃ２上電壓充到約為33V左右的時(shí)候VD導(dǎo)通..雙向晶閘管VS也導(dǎo)通，導(dǎo)通后燈泡就亮。隨著VD導(dǎo)通，C2放電，VD又截止，但VS仍維持導(dǎo)通狀態(tài)，直到交流電過零點(diǎn)，VS截止，燈泡熄滅。之后C2又重新充電，進(jìn)行新的循環(huán)。因?yàn)檫^程時(shí)間短人眼有暫留的現(xiàn)象，且燈泡燈絲溫度很高，瞬間不會降溫，所以燈泡看起來是一直亮的。Rp越小充電時(shí)間越短，燈泡就越亮；反之越暗。iiΦ調(diào)時(shí)間，Φ↑V↓，Φ↓V↑Φ=0，V最大，Φ=180，V=0三、日光燈原理組成燈管—燈絲，玻管，充Ar〔氬氣〕；微量汞〔Hg〕；內(nèi)壁涂熒光粉；不同熒光粉發(fā)不同色光，鹵磷酸鈣發(fā)日光色燈絲—發(fā)射電子Ar—在高壓下電離放電，助燃Hg—?dú)饣婋x，放電，發(fā)紫外光，激發(fā)熒光粉，發(fā)可見光電感鎮(zhèn)流器—鐵心、線圈，產(chǎn)生高壓，鎮(zhèn)流〔阻流作用〕。電感鎮(zhèn)流器熒光燈工作過程〔1〕燈絲預(yù)熱啟輝器S中氣體氖氣放電〔發(fā)紅光〕，S中雙金屬發(fā)熱，彎曲，與靜觸片接觸，放電熄滅，燈絲通電，加熱；〔2〕啟動雙金屬片冷卻，復(fù)原，斷開，鎮(zhèn)流器線圈中的電流突然中斷，產(chǎn)生很高的感應(yīng)電動勢，燈管內(nèi)Ar電離放電，溫度生，汞汽化，電離，放電，發(fā)2537埃的紫外光；激發(fā)熒光粉發(fā)可見光。限流：啟動后燈管電壓降至100V左右，L起限流作用，啟輝器不起輝。Ne不放電。優(yōu)點(diǎn)：簡單、耐用，〔但啟輝器易損〕，高頻輻射小缺點(diǎn)：〔1〕啟動慢；〔2〕低壓不啟動〔>170V〕(3)功率因數(shù)低0.5左右；〔4〕頻閃對眼睛不利。100次/sec閃爍；〔5〕、鎮(zhèn)流器消耗一局部電能，占20%左右;有音頻噪聲四．電子鎮(zhèn)流器優(yōu)點(diǎn)：啟動快1～3秒啟動；低壓啟動，可低至150V；無頻閃，高頻〔25KHZ〕點(diǎn)燈，眼睛無感覺；功率因數(shù)高，25W以上>0.9，25W以下0.7~0.8，效率高，缺點(diǎn)：電路較復(fù)雜，高頻輻射較大電路原理。逆變電路。以下圖為電子鎮(zhèn)流熒光燈電路框圖，工作過程如下：〔1〕整流、濾波：220V50HZ交流電，橋式整流、濾波約為U0≈300V直流電壓〔2〕逆變：產(chǎn)生高頻(25KHZ自激振蕩)交流電、預(yù)熱燈絲〔3〕預(yù)熱燈絲：PTC是正向溫度系數(shù)熱敏電阻，常溫下電阻很小，相當(dāng)于短路，高頻交流電通過L、PTC對燈管燈絲加熱，燈管中Hg蒸發(fā)為蒸汽50HzAC逆變電路25KHzACDC整流濾波電路燈管節(jié)能燈50HzAC逆變電路25KHzACDC整流濾波電路燈管節(jié)能燈CPTCL〔5〕限流：燈管放電后，C相當(dāng)于并一小電阻，LC不諧振，燈管電壓降低至100V,L作為鎮(zhèn)流器，限制電流。因f高，感抗XL=2πfL,很高，故L可做得很小，XL也足夠大。第六章家用電熱器具一．分類〔一〕按加熱方式分：1．有電熱元件電爐、電飯鍋、電烤箱、電烙鐵、熱得快、電熨斗——傳統(tǒng)加熱方式。2．無電熱元件電磁爐、微波爐。電熱器具的類型

按照電熱轉(zhuǎn)換方式來區(qū)分，電熱器具有電阻式、紅外式、感應(yīng)式及微波式等幾大類。

1．電阻式電熱器具

由焦耳一楞次定律可知，電流通過具有一定電阻的導(dǎo)體時(shí)，導(dǎo)體就會發(fā)熱。利用電阻發(fā)熱原理制成的電熱器具就稱為電阻式電熱器具，例如電飯鍋、電熱毯、電熨斗、電爐、空間加熱器、電熱灶、電烤箱等。

2．紅外式電熱器具

紅外式電熱器具通過加熱某些紅外線輻射物質(zhì)，利用這些物質(zhì)輻射出的紅外線來加熱物體。這類電熱器具的特點(diǎn)是熱效率高。常見的紅外式電熱器具有紅外式取暖爐、電烤箱等。

3．感應(yīng)式電熱器具

假設(shè)將導(dǎo)體置于交變磁場中，其內(nèi)部將產(chǎn)生感應(yīng)電流〔渦流〕，渦流在導(dǎo)體內(nèi)部克服內(nèi)阻流動而產(chǎn)生熱量。利用渦流產(chǎn)生熱量的電熱器具稱為感應(yīng)式電熱器具。這種電熱器具比擬平安，且熱效率高，其典型產(chǎn)品為電磁灶。4、微波式電熱器具〔二〕按加熱原理分：1．電流熱效應(yīng)：Q=I2RT電爐、電磁爐。2．物體自身發(fā)熱：微波爐〔微波作用〕。有電熱元件為傳統(tǒng)加熱方式：結(jié)構(gòu)簡單、價(jià)廉、熱效率不高?！踩嘲从袩o控制分：電熱管1．有控制裝置：較平安、可控溫，有平安斷電裝置。電熱管2．無控制裝置：如“熱得快〞，不平安，易干燒出事故。二．電熱元件石英砂填充金屬〔石英〕管石英砂填充金屬〔石英〕管電熱絲Q=I2RtQ=Pt=I2Rt單位：焦耳、千瓦時(shí)電阻式電熱元件，合金電熱材料，鐵鉻鋁、銘鎳。硅碳棒、硅鉬棒銘鎳絲性能云母片式—電熨斗，電阻絲繞在云母片上。電熱管式—電阻〔熱〕絲置于金屬管內(nèi)，內(nèi)充石英砂等，較平安。遠(yuǎn)紅外電熱元件電阻通電發(fā)熱→激發(fā)紅外線輻射。穿透力強(qiáng)，節(jié)能，升溫快。石英電熱管是采用乳白石英玻璃管，在管內(nèi)裝進(jìn)帶有支架的螺旋狀電熱絲為發(fā)熱元件?！?．電氣性能穩(wěn)定，電熱功率穩(wěn)定，升溫快，電熱轉(zhuǎn)換率高達(dá)70%。

2、熱效率高、加熱不氧化、使用壽命可達(dá)3000小時(shí)以上，平安可靠。

3、工作時(shí)發(fā)出的光以可見光和近紅外光為主，84%以上集中在0.75μm～3.5μm區(qū)域?！?．PTC電熱元件兼恒溫控制。三．溫控元件及原理1．雙金屬片式溫控元件兩種膨脹系數(shù)α不同的金屬軋制在一起。常溫下是平直的。高溫后α大的伸長多；α小的伸長少。溫度越高，彎曲越大。溫降后會恢復(fù)原狀。如低膨脹材料鎳合金α=1.1～7.0ⅹ10-6/OC,高膨脹材料如銅70、鋅30α=18ⅹ10-6/OC。保持一定溫度保持一定溫度t溫度雙金屬片式溫控曲線雙金屬片式溫控曲線圖是一種雙金屬片恒溫自動開關(guān)，用于電熨斗。溫度升高，雙金屬片上彎至虛線位置，銀觸點(diǎn)被斷開。調(diào)節(jié)螺釘工可預(yù)加一個(gè)壓力：壓力越大，彎曲越困難，溫控點(diǎn)越高，反之越低。電熨斗有一個(gè)旋鈕，對不同紡織品選擇不同燙熨溫度，實(shí)際上即控制壓力。2.磁鋼限溫器利用磁性材料在層里點(diǎn)溫度之上時(shí)失磁的原理制成。例：電飯鍋煮飯開關(guān)。硬磁材料的居里點(diǎn)很高〔450°，鐵769O，鎳358O〕。感溫磁鋼為軟磁材料〔成分NiO.ZnO.FeO〕居里點(diǎn)低〔103±2℃〕。當(dāng)鍋底溫度底于居里點(diǎn)〔103℃〕，軟、硬磁相吸，觸點(diǎn)接通，電熱絲通電，加熱。當(dāng)鍋底溫度升高到居里點(diǎn)以上，軟磁體失磁，硬磁在重力作用下推動拉桿。使觸點(diǎn)分開，斷開電源，停止加熱。與雙金屬片不同，磁鋼限溫器開關(guān)不會自動復(fù)位。要復(fù)位需按19世紀(jì)末，著名物理家居里在自己的實(shí)驗(yàn)室里發(fā)現(xiàn)磁石的一個(gè)物理特性，就是當(dāng)磁石加熱到一定溫度時(shí)，原來的磁性就會消失。后來，人們把這個(gè)溫度叫“居里點(diǎn)〞。保持一定溫度保持一定溫度時(shí)間溫度工作點(diǎn)電阻率T1TT2溫度磁鋼限溫器磁鋼限溫器3.PTC溫控器：PTC—正向溫度系數(shù)熱敏電阻。溫度越高，電阻越大。鈦酸鋇加微量鑭族元素?zé)Y(jié)而成。成份不同，性能不同，適應(yīng)不同要求。稱“陶瓷半導(dǎo)體〞。恒溫型：發(fā)熱元件兼溫控元件。通電→發(fā)熱→升溫→R↑→I↓→降溫→R↓→I↑……，使溫度恒定在一定值。應(yīng)用：電蚊香。開關(guān)型：通電瞬間R很小，相當(dāng)于開關(guān)接通，電路通，I很大，急劇發(fā)熱，R↑↑，使I↓↓至近于零。相當(dāng)于開關(guān)斷開。應(yīng)用：單相電動機(jī)啟動，彩電消磁。四．溫控方式1．開關(guān)式：雙金屬片，磁性開關(guān)、開關(guān)型PTC、全通全斷、斷續(xù)控制。2．二極管式：電路中串入一只二極管。功率降為一半，如電烙鐵控制。3．晶閘管式：電路同電子調(diào)光電路、連續(xù)調(diào)式，有電磁干擾。64．調(diào)功式：調(diào)節(jié)正弦波的個(gè)數(shù)。如每10個(gè)波減去5個(gè)，功率降為一半，降去8個(gè)、降為20%。無電磁干擾。如以下圖，每2個(gè)波減去1個(gè)，功率降為一半。6iiii保存保存保存除去除去除去五.電熱器具電路實(shí)例1—電飯鍋電路1—電熱絲EH2—指示燈3—電阻K1—煮飯開關(guān)〔磁鋼開關(guān)〕超溫熔斷器溫控開關(guān)S3超溫熔斷器溫控開關(guān)S3220V選擇開關(guān)S2電熱管R保溫綠LED壓敏開關(guān)S1手控自控OFF電源紅LED加熱黃LED煮飯時(shí)，按下煮飯開關(guān)K1，電熱器EH通電加熱。飯煮熟時(shí)。鍋底溫度達(dá)103℃，軟磁體失磁，磁鋼開關(guān)K1斷開，電熱器斷電。溫度下降，降至65℃左右，雙金屬片K2觸點(diǎn)接通〔65℃以上斷開〕，電熱器重新加熱，溫度上升，至70℃時(shí)又?jǐn)嚅_，電飯鍋內(nèi)溫度恒定在65～電熱器具電路實(shí)例2—電子泡茶壺〔右圖〕電熱水器溫控器ST1：雙金屬片式或壓力式，可調(diào)，控制在某一溫度保護(hù)溫控器ST2：超溫〔超過75度〕動作，不可調(diào)漏電保護(hù)器XP：漏〔觸〕電時(shí)動作六.電磁爐原理與傳統(tǒng)電熱器不同，無加熱元件。利用電磁感應(yīng)原理，交變磁場作用于金屬體，在金屬體內(nèi)產(chǎn)生感應(yīng)電流—渦流，渦流產(chǎn)生的熱效應(yīng)。本質(zhì)上還是電流的熱效應(yīng)。優(yōu)點(diǎn)清潔衛(wèi)生，無污染。平安可靠，無明火。熱效率80—90%，一般電熱器50～70%，3分鐘可燒開一壺兩升的水。控溫簡便小型輕巧。缺點(diǎn)無明火，燒制食物較乏香味。對鍋的材料有要求，鐵、不銹鋼。鋁鍋不行，砂鍋更不行?！?〕鍋底為平底形狀。不能用現(xiàn)成炊具。據(jù)說現(xiàn)已有可用圓底鍋的?！捕辰Y(jié)構(gòu)：1．加熱局部：閣板〔耐熱材料—陶瓷微晶玻璃〕，下置感應(yīng)線圈，通交變電流，磁力線穿過閣板在鍋底產(chǎn)生交變磁力線，交變磁力線產(chǎn)生渦流，渦流產(chǎn)生熱效應(yīng)。為什么用鐵鍋？磁性物質(zhì)能集中磁力線，產(chǎn)生的渦流大、效率高，非磁質(zhì)材料〔鋁、銅〕不集中磁力線，渦流小。2．電氣控制局部整流、濾波，交流變直流；開關(guān)電路，晶體管功率元件T作為電子開關(guān)。周期性通、斷，在感應(yīng)線圈L上產(chǎn)生交變電流。D為續(xù)流二極管，為感應(yīng)線圈L提供反向電流通路。控制信號加到T的基極上，對功率元件要求很高，常用IGBT功率元件；〔3〕啟動振蕩電路，產(chǎn)生振蕩信號，三角波；〔4〕觸發(fā)電路，振蕩信號變?yōu)殚_關(guān)信號；〔5〕零星物檢測測電路，當(dāng)非鐵鍋的小物體如小刀、湯匙，長度≤8～10cm，檢出后，停機(jī)并報(bào)警；輸出調(diào)節(jié)，控制輸出功率的大小。另還有過熱保護(hù)，當(dāng)鐵鍋溫度﹥220℃停止加熱；過壓保護(hù)，電源電壓﹥250V停機(jī)；欠壓保護(hù)，電源電壓低于160V，停機(jī)。T—功率晶體管，起開關(guān)作用。在加熱線圈L中產(chǎn)生交變電流、交變磁場，產(chǎn)生渦流DT—功率晶體管，起開關(guān)作用。在加熱線圈L中產(chǎn)生交變電流、交變磁場，產(chǎn)生渦流D—二極管，吸收L產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢〔高壓〕，保護(hù)晶體管T驅(qū)動信號波形占空比低，低火占空比高，高火LTD電子開關(guān)C+—LTD+—電子開關(guān)電磁爐產(chǎn)生的電磁場有害嗎？當(dāng)鍋具放在電磁爐上“工作〞時(shí)，電磁爐所產(chǎn)生的閉合磁場強(qiáng)度在電磁爐邊緣的最高強(qiáng)度為160毫高斯，而使用時(shí)所產(chǎn)生的信號磁場接近1600毫高斯，是電磁爐爐面邊緣磁場的10倍，由此可見，電磁爐所產(chǎn)生的磁場對人體影響遠(yuǎn)不如。當(dāng)鍋具垂直離開電磁爐面板3-5cm時(shí)，鍋具超出了閉合磁場范圍不會再生熱，同時(shí)電磁爐自動停止工作；閉合磁場范圍之外的水平磁場非常微弱，大約占整個(gè)磁場能量的百分之零點(diǎn)零幾，甚至根本接近于地球的磁場。附錄：怎樣選購家用電磁爐調(diào)節(jié)范圍要寬，輸出功率至少要1500W以上。如果家里人口多，可以選擇2000W以上的。二、耐高溫微晶玻璃。能抵抗600攝氏度高溫下的冷沖擊。鋼化玻璃在220度高溫下遇冷水就會炸裂。三、大功率單只主晶管。早期產(chǎn)品用晶體管并聯(lián)組成的復(fù)合管，故障率高。單只大功率管裝配的電磁灶可靠性高，故障率低。四、電磁屏蔽性。由于電磁灶應(yīng)用了“渦流效應(yīng)〞的原理，在工作時(shí)會產(chǎn)生頻率高達(dá)30KHVz的電磁波，對近距離的電視機(jī)、音響設(shè)備等家電會產(chǎn)生一定的干擾。電磁灶在設(shè)計(jì)是就考慮到這個(gè)因素，有良好的電磁屏蔽性，對家用電器的干擾比擬小。五、可靠性與有效壽命電磁爐的可靠性指標(biāo)一般用ＭＴＢＦ〔平均無故障工作時(shí)間〕表示，單位為“小時(shí)〞，優(yōu)質(zhì)產(chǎn)品應(yīng)在１萬小時(shí)以上。六、加電檢測電磁灶的各項(xiàng)功能，還可以試一下電磁灶的保護(hù)功能，把一些刀、叉之類的小東西放在灶面上，如果電磁灶保護(hù)功能正常，這時(shí)應(yīng)該有保護(hù)動作，并發(fā)出報(bào)警聲。七．微波爐最早發(fā)現(xiàn)微波加熱現(xiàn)象的斯賓瑟是美國軍方的一位工程師。他在一個(gè)試驗(yàn)室參觀磁控電子管的一個(gè)試驗(yàn)時(shí)，發(fā)現(xiàn)口袋中的糖果融化了。他決定試驗(yàn)一下是不是磁控電子管產(chǎn)生的微波的效應(yīng)。于是他就拿一袋爆米花靠近磁控電子管，發(fā)現(xiàn)爆米花爆開了。第二天他又拿了個(gè)雞蛋進(jìn)行試驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)雞蛋也被加熱。于是，他就把它發(fā)現(xiàn)的加熱食品的新方法進(jìn)行改良，這就是人們所說的微波爐。今天的微波爐，比起斯賓瑟剛創(chuàng)造時(shí)，可謂把戲百出，但千變?nèi)f變，里面的磁控電子管不變，它還是微波爐的主要器件。

〔一〕加熱原理1．微波：頻率f=300MHz—300000MHz，λ=1mm—1m之間。家用微波爐f=2450MHz加熱原理不同于傳統(tǒng)電熱器具，無鍋，對食物直接加熱。2．微波對物體的作用〔1〕非金屬絕緣物，玻璃、陶瓷、紙張等，透射；〔2〕金屬，反射；〔3〕含水物體如食品，吸收轉(zhuǎn)化為熱，使食物中的水、油脂、糖及蛋白質(zhì)等極性分子互相摩擦的時(shí)候而生熱。3．優(yōu)點(diǎn)〔1〕無電熱元件，直接加熱〔其他電熱器為間接〕，省時(shí)1/3—3/5，節(jié)電50～70%，如煮熱1公斤豬肉用一般加熱方法用15分鐘，用微波爐為9分鐘；〔2〕保持食物的原有色、香、味、形、營養(yǎng)；〔3〕無污染、衛(wèi)生；〔4〕可快速解凍〔從內(nèi)部發(fā)熱〕此外，可準(zhǔn)確控制加熱功率，微波輸出功率可按需調(diào)節(jié)。烹飪時(shí)間可用定時(shí)器來進(jìn)行瞬時(shí)確定，從數(shù)秒到數(shù)十分鐘自由設(shè)定?？杉訜崤腼?nèi)魏涡螤畹氖澄?，從固體到液體。微波可進(jìn)入和分散于任何形狀的食物中。4．缺點(diǎn)〔1〕無明火，不能炒、烤〔有的附加燒烤加熱器〕；〔2〕不能燒煮較厚〔50～80㎜〕的食物(3)加熱常不太均勻?！?〕食物變枯燥?！捕辰Y(jié)構(gòu)1．磁控管：磁控管振蕩管，產(chǎn)生微波。管內(nèi)有一圓筒形陰極。外有陽極。磁鋼在陰陽極，之間產(chǎn)生軸向磁場。支流高壓加到陰〔-〕陽〔+〕極上，電子從陰極飛向陽極，由于磁場的作用，電子沿螺旋軌跡運(yùn)動。陽極上有一個(gè)個(gè)小小的振腔，當(dāng)電子到達(dá)陽極附近時(shí)，在腔內(nèi)引起振蕩，產(chǎn)生微波。因頻率極高，一般LC振蕩電路無法產(chǎn)生f=1/2π√LCL、C應(yīng)很小。一般振蕩電路L、C與電子管分開，L、C均較大。一段導(dǎo)線即有電感。還有極間分布電容。磁控管為L、C電子管三合一。2．波導(dǎo)管矩形管子，內(nèi)壁鍍高導(dǎo)電材料，傳導(dǎo)微波之用；3．爐腔4．轉(zhuǎn)盤電動機(jī)帶動，食物置于上，使加熱均勻。5．電源燈絲3.4V，高壓由2KV倍壓整流為4KV加到磁控管的陰陽極間。6．定時(shí)開關(guān)設(shè)定加熱時(shí)間，到時(shí)停機(jī)?，F(xiàn)已有用微機(jī)控制的。根本功能不變。微波爐工作所產(chǎn)生的輻射甚至比一根普通日光燈管還要少。目前，微波爐泄漏的國際標(biāo)準(zhǔn)是每平方厘米不超過5毫瓦(5mW)?？梢?，微波爐是一種平安的家電，不會對人的健康產(chǎn)生任何危害。當(dāng)爐門未關(guān)上、使用中爐門被翻開，立即自動斷開電源，磁控管不產(chǎn)生微波。確保平安。微波是一種電磁輻射，微波不會“停留〞在食物里。被加熱物被加熱物4KV高壓電源高壓變壓器整流磁控管檢測、控制、保護(hù)電路2450MHz微波連鎖開關(guān)安裝在門處，門未關(guān)閉不通電，防微波泄漏。ST安裝在磁控管上，磁控管過熱時(shí)斷開。第七章無線電與收音機(jī)一、無線電創(chuàng)造簡史1820年丹麥的奧斯特，“電生磁〞現(xiàn)象1831年法拉第，“磁生電〞。導(dǎo)線在磁場中運(yùn)動。產(chǎn)生電流。1862.英.麥克斯韋(1831-1879)，在理論上預(yù)言電磁波的存在。麥克斯韋方程組?！白兓拇艌瞿墚a(chǎn)生電場；變化的電場也能產(chǎn)生變化磁場。〞不限于在導(dǎo)體中產(chǎn)生電流，在真空或介質(zhì)中亦可。電磁波—變化的電場和磁場交替產(chǎn)生。并由近及遠(yuǎn)向四周傳播?！脖确剑核ā雏溈怂鬼f方程組說明，空間某處只要有變化的磁場就能激發(fā)出渦旋電場，而變化的電場又能激發(fā)渦旋磁場。交變的電場和磁場互相激發(fā)就形成了連續(xù)不斷的電磁振蕩即電磁波。麥克斯韋方程還說明，電磁波的速度只隨介質(zhì)的電和磁的性質(zhì)而變化，由此式可證明電微波在以太〔即真空〕中傳播的速度，等于光在真空中傳播的速度。光是一定波長的電磁波，這就是麥克斯韋創(chuàng)立的光的電磁學(xué)說。麥克斯韋提出的電磁輻射的概念和他的場方程組，是根據(jù)法拉第的電力線和磁力線的實(shí)驗(yàn)觀察提出來的，從而引出了愛因斯坦的狹義相對論，并建立了質(zhì)量和能量的等效性原理。1887年，德國的亨利·赫芝〔H·Hertz1857—1894〕，實(shí)驗(yàn)證明電磁波的存在。赫芝驗(yàn)證電磁波赫芝驗(yàn)證電磁波接收器的改良。1890—1894年。布蘭利〔法〕、羅基〔英，或譯洛奇研制粉末檢波器。電磁波通過松散堆集的金屬粉末〔銅、鐵、鋁〕時(shí)，電導(dǎo)率大為增加〔電阻急劇變小〕。1890年，法國物理學(xué)家布朗利發(fā)現(xiàn)，將金屬粉末即緊縮成塊，但是它的電阻減小了，使電流容易通過。這種裝有金屬粉未的玻璃管被稱為"布朗利管"，又稱"粉末檢波器"，它接收電磁波的靈敏度比赫茲的"共振子"要高得多。但發(fā)現(xiàn)者沒想過用此創(chuàng)造去實(shí)現(xiàn)無線電通信。馬可尼〔意大利Marconi1874-1937〕。勇于實(shí)踐，不迷信權(quán)威。1909年，獲諾貝爾物理獎。上圖為馬可尼實(shí)驗(yàn)裝置電報(bào)機(jī)電池電磁鐵敲擊器粉末檢波器電鍵感應(yīng)圈SHAPE1895年，意大利青年馬可尼采用了“粉末檢波器〞作為接收器，并在赫茲的“振蕩偶極子〞的一個(gè)銅球上連接一根很長的導(dǎo)線(由此出現(xiàn)了早期的天線)，大大增強(qiáng)了所發(fā)射的電磁波的強(qiáng)度。他終于在別墅的三樓實(shí)驗(yàn)室與1．7千米遠(yuǎn)處的山丘之間，成功地實(shí)現(xiàn)了無線電報(bào)通訊。與此同時(shí)，俄國的波波夫通過改良赫茲裝置，也應(yīng)用了“1895年5月7日，俄國的阿·斯·波波夫〔1859—1906〕，雷電指示器，記錄或打鈴?！蔡K定這一天為無線電節(jié)〕。波波夫在實(shí)驗(yàn)中偶然發(fā)現(xiàn)了無線電傳播中最關(guān)鍵的因素之一——天線的作用，從而使遠(yuǎn)距離無線通信成為可能。1896年3月24日，波波夫用自制的無線電發(fā)報(bào)機(jī)發(fā)出并接收了世界上第一份無線電報(bào)“亨利·赫茲〞，以紀(jì)念這位電磁波的發(fā)現(xiàn)者。

1901年12月12日，馬可尼，越大西洋〔3600km〕通信，風(fēng)箏天線400m高，電報(bào)機(jī)10kw功率。翌年他發(fā)射的無線電信息成功地穿越六千英里的距離，從愛爾蘭傳到阿根。電臺增多，射頻干擾嚴(yán)重。1900年馬可尼創(chuàng)造調(diào)諧技術(shù)。提高選擇性和靈敏度。創(chuàng)造權(quán)之爭。歐洲—馬可尼；俄、蘇〔社會主義國家〕—波波夫；美—德福雷斯特〔創(chuàng)造電子三極管〕。元器件的進(jìn)展。1904年弗萊銘創(chuàng)造真空二極管，檢波效果優(yōu)于粉末檢波器。1906年德福雷斯特創(chuàng)造電子三極管，有放大作用，做成振蕩電路。大大提高了靈敏度和選擇性。與有線電報(bào)的競爭。莫爾斯創(chuàng)造有線電報(bào)。至19世紀(jì)末，已有很多線路，包括跨洋海底電纜。1912年，泰坦尼克號事件，發(fā)出SOS。附近一艘貨船無線電未開機(jī)、以后規(guī)定全天開機(jī)。1912年4月14日紐約時(shí)間晚上11:30，大西洋上的“卡帕提阿〞號救援船聽到最豪華的游輪“泰坦尼克號〞用過老式的火花式發(fā)報(bào)機(jī)用莫爾斯電碼發(fā)出呼救信號“無線、傳播語音。調(diào)制：音頻加到等幅高頻電磁波上。解調(diào)：音頻從調(diào)制電磁波中取出。也稱檢波。1906，美國費(fèi)辛敦。傳送語言、音樂試驗(yàn)。1914，報(bào)話機(jī)，一次大戰(zhàn)~50’1915，俄，200kw.電臺，實(shí)現(xiàn)彼德堡—沙皇村的無線。1916，越洋。1908，.紐約，無線電轉(zhuǎn)播音樂會。1919，英、無線電播送。1922.，美，紐約，無線電播送。1923，法，埃菲爾鐵塔作天線。至1925，美578個(gè)電臺。1926，英20kw電臺。1922，美，最廉價(jià)的收音機(jī)〔礦石〕25.50美元；高級的32.50~47.00美元；豪華型五個(gè)管，401美元。1920’1939，延安新華播送電臺。短波，業(yè)余愛好者發(fā)現(xiàn)的〔1920’二．無線電知識1．無線電波的劃分名稱fλ應(yīng)用低頻〔LF〕30~300KHZ10000~1000m導(dǎo)航、通信中頻(MF)3000~3000KHZ1000~100m播送高頻(HF)3~30MHZ100~10m電報(bào)、播送基高頻(VHF)30~300MHZ10~1m雷達(dá)、電視、無線電導(dǎo)航特高頻(HF)300~3000MHZ100~10cm雷達(dá)、導(dǎo)航、電視、中繼超高頻(SHF)3G~30GHZ10~1cm雷達(dá)、導(dǎo)航、電視、中繼極高頻(EHF)30G~300GHZ1cm~1mmλ=3ｘ108/f(m)λ—波長，f—頻率。無線電管理委員會——無線電管理機(jī)構(gòu)。國際電信聯(lián)盟ITU。1865年5月17日〔國際電信日〕，法、德、俄、意、奧等20個(gè)歐洲國家的代表在巴黎簽訂了《國際電報(bào)公約》，國際電報(bào)聯(lián)盟〔InternationalTelegraphUnion，ITU〕也宣告成立。1906年，德、英、法、美、日等27個(gè)國家的代表在柏林簽訂了《國際無線電報(bào)公約》。1932年，70多個(gè)國家的代表在西班牙馬德里召開會議，將《國際電報(bào)公約》與《國際無線電報(bào)公約》合并，制定《國際電信公約》，并決定自1934年1月1日起正式改稱為“國際電信聯(lián)盟〞〔InternationalTelecommunicationUnion〕。2．無線電波的傳播方式〔1〕地波。沿地球外表傳播的無線電波。受高山阻礙，地面吸收，衰減較快，傳播不遠(yuǎn)，幾十公里。故中波一般只收到本地〔省、市〕電臺。中央臺是轉(zhuǎn)播的。長波和中波，〔2〕天波。也即電離層波。地球大氣層的高層存在著“電離層〞。無線電波進(jìn)入電離層時(shí)其方向會發(fā)生改變，出現(xiàn)“折射〞。因?yàn)殡婋x層折射效應(yīng)的積累，電波的入射方向會連續(xù)改變，最終會“拐〞回地面，電離層如同一面鏡子會反射無線電波。我們把這種經(jīng)電離層反射而折回地面的無線電波稱為“天波〞。

高空電離層反射回地面，再反射到電離層，短波。遠(yuǎn)距離傳播。受季節(jié)、晝夜、地理環(huán)境影響較大。晚上收短波效果好于白天。有衰落現(xiàn)象。業(yè)余無線電臺用短波。通過國際公法，在1.8MHz至250GHz的無線電頻譜區(qū)間為業(yè)余無線電愛好者開辟了23多個(gè)頻段。全世界現(xiàn)有注冊的業(yè)余無線電愛好者290萬。國際業(yè)余無線電聯(lián)盟。中國無線電運(yùn)動協(xié)會于1984年代表中國參加國際業(yè)余無線電聯(lián)盟?！?〕空間波。由發(fā)射天線直接到達(dá)接收點(diǎn)的電波，被稱為直射波。有一局部電波是通過地面或其他障礙物反射到達(dá)接收點(diǎn)的，被稱為反射波。直射波和反射波合稱為空間波。直線傳播，穿電離層。受地球彎曲外表限制，天線越高，傳播越遠(yuǎn)。稱為視距傳播。超短波、微波。電視信號傳播。一定距離的兩個(gè)電視臺可用同一頻道傳播，互不干擾。4〕散射波，當(dāng)大氣層或電離層出現(xiàn)不均勻團(tuán)塊時(shí)，無線電波有可能被這些不均勻媒質(zhì)向四面八方反射，使一局部能量到達(dá)接收點(diǎn)，這就是散射波。

3．無線電信號的傳送傳送語言、音樂、圖像。音頻、視頻信號變?yōu)殡娪嵦枴l(fā)射無線→電磁波。要有效輻射電磁波能量，發(fā)射無限長度應(yīng)=1/2電磁波長。頻率越低，天線越長，不能實(shí)現(xiàn)。必須用高頻電磁波。將音、視頻信號調(diào)制到高頻信號上。使高頻電磁波“含有〞音、視頻信號的成分。⑴調(diào)幅方式〔AM〕高頻振蕩信號〔等幅信號〕的振蕩隨音頻信號電壓的變化而變化。被調(diào)幅后的高頻振蕩信號的振幅路線〔正、負(fù)峰點(diǎn)連成輪廓線〕，與音頻變化規(guī)律一致。稱調(diào)幅波。中、短波播送。電視圖像用調(diào)幅方式。頻寬不寬〔4.5KHZ〕，高音缺乏。⑵調(diào)頻方式〔FM〕高頻振蕩信號的頻率隨調(diào)制信號的幅度的變化而變化。調(diào)頻播送，電視伴音信號。頻帶寬，音質(zhì)好。調(diào)頻傳送立體聲。另有調(diào)相〔位〕，用于電視中某些控制信號的傳送。4．無線電波的接收收音機(jī)為例。組成：天線—接收空間無磁波，產(chǎn)生感應(yīng)電動勢。調(diào)諧電路—選擇不同頻率的電臺信號。提高靈敏度和選擇性。常用LC諧振電路。調(diào)節(jié)C的大小，接收不同頻率的電臺。檢波電路—即解調(diào)。從高頻信號中別離出音頻信號。常用晶體二極管。音頻放大電路—音頻信號電壓功率放大后送喇叭發(fā)聲。三、直放式收音機(jī)早期有一種無電源收音機(jī)。我國到1950~60年代，還是業(yè)余愛好者的入門制作。即礦石收音機(jī)。能量全靠天線吸收電波。〔據(jù)說在發(fā)射天線附近，用簡單天線吸收的，電波能量，足以點(diǎn)亮一只小燈泡〕。簡單、價(jià)廉、不耗能，適應(yīng)中小學(xué)生。具有收音機(jī)所有根本組成局部。天線要架得高，還要埋一個(gè)地線。易混合。單調(diào)諧回路，收2~3個(gè)臺。礦石〔天然半導(dǎo)體二極管〕具有單向?qū)щ娦?，調(diào)幅波被削去一半，再利用電容C1〔實(shí)際上可不用，耳機(jī)線圈即有分布電容〕的充放電作用，把音頻信號別離出來。實(shí)際上檢波后的信號可看作低頻與高頻信號的加。因電容的高頻率抗小，將高頻信號傍路濾波，音頻信號通過耳機(jī)。音頻信號包絡(luò)線〔輪廓〕音頻信號包絡(luò)線〔輪廓〕調(diào)幅波濾波后檢波后檢波后檢波后C1C1LC耳機(jī)天線礦石直放式即在礦石機(jī)的根底上加放大電路。右圖。檢波前對高頻信號放大即高放。缺點(diǎn)是接收范圍內(nèi)高、低頻端的放大量不一致。輸入回路高頻放大輸入回路高頻放大低頻放大功率放大檢波再生直放式有一種提高靈敏度、選擇性的方法——再生電路。利用正反響，高放輸出的一局部反響到輸入端，增強(qiáng)其輸入信號，，使放大倍數(shù)大為提高。但穩(wěn)定性變差，不易調(diào)整，易產(chǎn)生自激蕩振、嘯叫聲。較適于愛好者制做。為節(jié)省元器件〔初期不管電子管、晶體管，相對人們的收入來說均是非常昂貴的〕，降低本錢，產(chǎn)生了一種來復(fù)式電路。如一只高頻三極管兼高頻放大和低頻放大。利用電感線圈“通高頻阻低頻〞的特性，使高、低頻信號分流、互不干擾。1960’直流是用電池供電、甲電〔1.5~3V〕供電子管燈絲，乙電〔22.5~45V〕供電子管陽極，電池笨重、價(jià)高。可攜帶。交流式用交流供電，交流供燈絲〔6.3V〕，整流濾波為直流供陽極〔250V〕。60’S~70國內(nèi)30’S日貨充滿市場，質(zhì)量低劣。40’S美貨。四、超外差式接收機(jī)〔一〕概述為克服直放式上下頻端放大不一致靈敏度不均勻，對元器件及電路要求高的問題，出現(xiàn)一種超外差式接收電路。超外差電路將外來信號統(tǒng)一變成一個(gè)固定頻率的信號進(jìn)行放大。此頻率即為中頻。調(diào)幅收音機(jī)中頻為465KHZ〔調(diào)頻為10.8MHZ，電視為38MHZ〕收音機(jī)接受不同頻率的信號都具有相同的放大能力。中放電路還能根據(jù)外來信號的強(qiáng)弱自動調(diào)整放大倍數(shù)，使弱信號得到增強(qiáng)，強(qiáng)信號放大倍數(shù)減少，對不同強(qiáng)弱的電臺接受效果趨于一致。中頻信號比接收的電臺信號頻率低，采用一般放大電路即較大放大倍數(shù)、靈敏度高。中頻放大電路采用調(diào)諧回路，具有選頻作用。只放大465KHZ信號，抑制其他信號，又提高了選擇性。二級中放的超外差收音機(jī)有5個(gè)調(diào)諧回路，效果優(yōu)于直放式。1900年馬可尼發(fā)現(xiàn)調(diào)諧回路，提高了靈敏度和選擇性。但高頻放大電路帶來一系列困難。調(diào)諧困難、結(jié)構(gòu)復(fù)雜，易出現(xiàn)前后極反響。1900∽1910年間進(jìn)展緩慢。1912，美?阿姆斯特朗提出超外差接收原理。源于費(fèi)辛敦的“外差法〞。1901，費(fèi)辛頓。為了使人可聽到滴滴答答的電碼聲提出外差法。在電報(bào)接收機(jī)中預(yù)先產(chǎn)生一個(gè)頻率比接收信號高一個(gè)音頻的信號〔稱為率振信號〕f2=f1+音頻，f1為接收的無線電信號，經(jīng)混頻后產(chǎn)生一個(gè)差頻信號即音頻信號，就可聽到了。f2-f1=f1+音頻-f1=音頻。輸入回路混頻電路輸入回路混頻電路本機(jī)振蕩f1f2=f1+音頻f2—f1=音頻輸入回路混頻電路本機(jī)振蕩f1f2=f1+中頻f2—f1=中頻選頻電路〔中