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基爾霍夫電路定律(Kirchhoff Circuit Laws)簡稱為基爾霍夫定律,指的是兩條電路學(xué)定律,,基爾霍夫電流定律與基爾霍夫電壓定律,。它們涉及了電荷的守恒及電勢的保守性。1845年,,古斯塔夫·基爾霍夫首先提出基爾霍夫電路定律?,F(xiàn)在,這定律被廣泛地應(yīng)用于電機工程學(xué),。
從麥克斯韋方程組可以推導(dǎo)出基爾霍夫電路定律,。但是,基爾霍夫并不是依循這條思路發(fā)展,,而是從格奧爾格·歐姆的工作成果加以推廣得之,。
所有進入某節(jié)點的電流的總和等于所有離開這節(jié)點的電流的總和。
所有進入節(jié)點的電流的總和等于所有離開這節(jié)點的電流的總和,。對于本圖案例,,i1 + i4 = i2 + i3 ,。
以方程表達,對于電路的任意節(jié)點,,
,;
其中,ik 是第 k 個進入或離開這節(jié)點的電流,,是流過與這節(jié)點相連接的第 k 個支路的電流,,可以是實數(shù)或復(fù)數(shù)。
基爾霍夫電流定律又稱為基爾霍夫第一定律,。由于累積的電荷(單位為庫侖)是電流(單位為安培)與時間(單位為秒)的乘積,,從電荷守恒定律可以推導(dǎo)出這條定律,。
[編輯] 導(dǎo)引
思考電路的某節(jié)點,,跟這節(jié)點相連接有 n 個支路。假設(shè)進入這節(jié)點的電流為正值,,離開這節(jié)點的電流為負值,,則經(jīng)過這節(jié)點的總電流 i 等于流過支路 k 的電流 ik 的代數(shù)和:
。
將這方程積分于時間,,可以得到累積于這節(jié)點的電荷的方程:
,;
其中,
是累積于這節(jié)點的總電荷,,
是流過支路 k 的電荷,,t 是檢驗時間,t' 是積分時間變量,。
假設(shè) q > 0 ,,則正電荷會累積于節(jié)點;否則,,負電荷會累積于節(jié)點,。根據(jù)電荷守恒定律, q 是個常數(shù),,不能夠隨著時間演進而改變,。由于這節(jié)點是個導(dǎo)體,不能儲存任何電荷,。所以,,q = 0 、i = 0 ,,基爾霍夫電流定律成立:
,。
[編輯] 含時電荷密度
從上述推導(dǎo)可以看到,只有當電荷量為常數(shù)時,,基爾霍夫電流定律才會成立,。通常,,這不是個問題,因為靜電力相斥作用,,會阻止任何正電荷或負電荷隨時間演進而累積于節(jié)點,,大多時候,節(jié)點的凈電荷是零,。
不過,,電容器的導(dǎo)板可能會允許正電荷或負電荷的累積。這是因為電容器的兩塊導(dǎo)板之間的空隙,,會阻止分別累積于兩塊導(dǎo)板的異性電荷相遇,,從而互相抵消。對于這狀況,,流向其中任何一塊導(dǎo)板的電流總和等于電荷累積的速率,,而不是零。但是,,若將位移電流
納入考慮,,則基爾霍夫電流定律依然有效。詳盡細節(jié),,請參閱條目位移電流,。只有當應(yīng)用基爾霍夫電流定律于電容器內(nèi)部的導(dǎo)板時,才需要這樣思考,。若應(yīng)用于電路分析(circuit analysis)時,,電容器可以視為一個整體元件,凈電荷是零,,所以原先的電流定律仍適用,。
由更技術(shù)性的層面來說,取散度于麥克斯韋修正的安培定律,,然后與高斯定律相結(jié)合,,即可得到基爾霍夫電流定律:
;
其中,,
是電流密度,,ε0 是電常數(shù),
是電場,,ρ 是電荷密度,。
這是電荷守恒的微分方程。以積分的形式表述,,從封閉表面流出的電流等于在這封閉表面內(nèi)部的電荷 Q 的流失率:
,。
基爾霍夫電流定律等價于電流的散度是零的論述。對于不含時電荷密度 ρ ,,這定律成立,。對于含時電荷密度,,則必需將位移電流納入考慮
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貼片三極管引腳 三極管的識別分類及測量
符號: “Q、VT"
三極管有三個電極,,即b,、c、e,,其中c為集電極(輸入極),、b為基極(控制極)、e為發(fā)射極(輸出極)
三極管實物圖:
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貼片三極管 功率三極管 普通三極管 金屬殼三極管
二,、 三級管的分類:
按極性劃分為兩種:一種是NPN型三極管,,是目前的一種,另一種是PNP型三極管,。按材料分為兩種:一種是硅三極管,,目前是的一種,另一種是鍺三極管,,以前這種三極管用的多,。三極按工作頻率劃分為兩種:一種是低頻三極管,,主要用于工作頻率比較低的地方,;另一種是高頻三極管,主要用于工作頻率比較高的地方,。按功率分為三種:一種是小功率三極管,,它的輸出功率小些;一種是中功率三極管,,它的輸出功率大些,;另一種是大功率三極管,它的輸出功率可以很大,,主要用于大功率輸出場合,。按用途分為:放大管和開關(guān)管。
三,、 三極管的組成:
三極管由三塊半導(dǎo)體構(gòu)成,,對于NPN型三極管由兩塊N型和一塊P型半導(dǎo)體構(gòu)成,如圖A所示,,P型半導(dǎo)體在中間,,兩塊N型半導(dǎo)體在兩側(cè),各半導(dǎo)體所引出的電極見圖中所示,。在P型和N型半導(dǎo)體的交界面形成兩個PN結(jié),在基極與集電極之間的PN結(jié)稱為集電結(jié),在基極與發(fā)射極之間的PN結(jié)稱為發(fā)射結(jié),。 圖B是PNP型三極管結(jié)構(gòu)示意圖,它用兩塊P型半導(dǎo)體和一塊N型半導(dǎo)體構(gòu)成,。
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A B
四、 三極管在電路中的工作狀態(tài):
三極管有三種工作狀態(tài):截止狀態(tài),、放大狀態(tài),、飽和狀態(tài)。當三極管用于不同目的時,,它的工作狀態(tài)是不同的,。
1、截止狀態(tài):當三極管的工作電流為零或很小時,,即IB=0時,,IC和IE也為零或很小,三極管處于截止狀態(tài),。
2,、放大狀態(tài):在放大狀態(tài)下,IC=βIB,,其中β(放大倍數(shù))的大小是基本不變的(放大區(qū)的特征),。有一個基極電流就有一個與之相對應(yīng)的集電極電流。
3,、飲和狀態(tài):在飲和狀態(tài)下,,當基極電流增大時,集電極電流不再增大許多,,當基極電流進一步增大時,,集電極電流幾乎不再增大。
工作狀態(tài)
定義
電流特征
解流
截止狀態(tài)
集電極與發(fā)射極之間電阻很大 IB=0或很小,,IC或IE為零或很
小因為IC=βIB
利用電流為零或很小特征,,可以判斷三極管已處于截止狀態(tài)
放大狀態(tài)
集電極與發(fā)射極之間內(nèi)阻受基極電流大小控制,基極電流大,,其內(nèi)阻小 IC=βIB
IE=(1+β)IB
有一個基極電流就有一個對應(yīng)的集電極電流和發(fā)射極電流,,基極電流能有效地控制集電極電流和發(fā)射極電流
飽和狀態(tài)
集電極與發(fā)射之間內(nèi)阻很小 各電極電流均很大,基極電流已無法控制集電極電流和發(fā)射極電流 電流放大倍數(shù)β已很小,,甚至小于1
(用直流電控制信號的一種方式)
五,、 三極管的作用:
放大、調(diào)制,、諧振,、開關(guān)
1、電流放大:
三極管是一個電流控制器件,,它用基極電流IB來控制集電極電流IC和發(fā)射極電流IE,,沒有IB就沒有IC和IE,只要有一個很小的IB,,就有一個很大的IC,。在放大電路中,,就是利用三極管的這一特性來放大信號的。
2,、開關(guān)作用:
當三極管做開關(guān)時,,工作在截止、飽和兩個狀態(tài),。
在三極管開關(guān)電路中,,三極管的集電極和發(fā)射極之間相當于一個開關(guān),當三極管截止時它的集電極和發(fā)射之間的內(nèi)阻很大,,相當于開關(guān)的斷開狀態(tài),;當三極管飽和時它的集電極和發(fā)射極之間內(nèi)阻很小,相當于開關(guān)的接通狀態(tài),。
導(dǎo)通狀態(tài)的工作條件:UB>UE,,且UBE≥0.7V,CE結(jié)內(nèi)阻很小,,此時電流可以從集電極經(jīng)CE結(jié)流向發(fā)射極,。
截止狀態(tài)的工作條件:UBE<0.7V,時,,也就是基極沒有電流時,,CE結(jié)內(nèi)阻很大,此時CE結(jié)沒有電流流過,。
硅三極管和鍺三極管的導(dǎo)通,、截止電壓也是不同的:
硅三極管:導(dǎo)通電壓UBE>0.7V ,截止電壓UBE<0.7V,。
鍺三極管:導(dǎo)通電壓UBE>0.3V ,截止電壓UBE<0.3V,。
六,、 三極管的測量及好壞判斷
1、三極管的測量
三極管的極性及管型判斷
把萬用表打到蜂鳴二極管檔,,首先用紅筆假定三極管的一只引腳為b極,,再用黑筆分別角碰其余兩只引腳,如果測得兩次講習數(shù)相差不大,,且都在600左右,,則表明假定是對的,紅筆接的就是b極,,而且此管為NPN型管,。c、e極的判斷,,在兩次測量中黑筆接觸的引腳,,讀數(shù)較小的是c極,,讀數(shù)較大的是e極。紅筆接b極,,當測得的兩級數(shù)值都不在范圍內(nèi),,則按PNP型管測。PNP型管的判斷只須把紅黑表筆調(diào)換即可,,測量方法同上,。
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貼片三極管測量:
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正視,兩腳左下腳為b極(基極),,測量方法同上
2,、好壞判斷
按以上方法測量時兩組讀數(shù)在300--800為正常,如果有一組數(shù)值不正常三極管為壞,,如果兩組數(shù)值相差不大說明三極管性變劣,。
測量ce兩腳,如果讀數(shù)為0,,說明三極管ce之間短路或擊穿,,如果讀數(shù)為1,說明三極管ce之間開路 ,。
七,、 三極管的代換原則(只適舍主板)
1、NPN型和PNP型三極管之間不能代換,,硅管和鍺管之間不能代換,。
2、原則上要原型號代換,,介在實際維修中很做到同型號代換,,主板一般采用的三極管大多是硅管,所以代換時,,只須做到硅管代換硅管,,NPN型代換NPN型,PNP型代換PNP型即可,。
3,、三極管的三個引腳不能弄錯,拆下壞三極管時要記住線路板上各引腳孔的位置