城市軌道交通電工電子基礎第一章電工電子基礎概述

1.電工電子的基本概念

電工電子技術是現代城市軌道交通中不可或缺的基礎，它涉及到電流、電壓、電阻等基本電學概念，以及半導體、集成電路等電子元器件的應用。在軌道交通中，電工電子技術主要用于驅動列車、控制信號、保障通信等方面。了解這些基本概念是掌握軌道交通電工電子技術的前提。

2.電流、電壓和電阻的關系

電流是電荷的流動，電壓是推動電流流動的力，電阻則是阻礙電流流動的阻力。這三者之間遵循歐姆定律，即電壓等于電流乘以電阻。在軌道交通中，這個定律廣泛應用于電路分析和設計，例如計算電機所需的電壓和電流，以及選擇合適的電阻來保護電路。

3.直流電與交流電的區(qū)別

直流電是指電流方向始終不變的電流，例如電池提供的電流；交流電是指電流方向周期性變化的電流，例如市電。軌道交通中既有直流電的應用，也有交流電的應用。例如，電機通常使用直流電，而信號系統(tǒng)則可能使用交流電。了解兩者的區(qū)別有助于正確設計和維護軌道交通的電氣系統(tǒng)。

4.電路的基本類型

電路可以分為串聯電路、并聯電路和混聯電路三種基本類型。串聯電路中，電流只有一條路徑；并聯電路中，電流有多條路徑；混聯電路則是兩者的結合。在軌道交通中，這些電路類型廣泛應用于不同設備的連接和控制，例如照明系統(tǒng)、通風系統(tǒng)等。

5.電工安全的基本原則

電工工作必須遵循安全原則，包括不接觸帶電體、使用絕緣工具、穿戴防護用品等。軌道交通中的電氣設備通常電壓較高，一旦操作不當可能導致嚴重后果。因此，掌握電工安全知識是保障軌道交通安全運行的重要環(huán)節(jié)。

第二章電路分析基礎

1.電路的基本分析方法

要想知道電路里電流怎么走，電壓怎么變化，就得用電路分析方法。常用的方法有節(jié)點電壓法、回路電流法，還有疊加定理、戴維南定理這些。節(jié)點電壓法就是選定一個參考點，算出其他節(jié)點的電壓；回路電流法則是假設一些回路電流，根據基爾霍夫電壓定律來列方程。這些方法就像解數學題，找到合適的思路就能把電路問題搞清楚。

2.基爾霍夫定律的應用

基爾霍夫定律是電路分析的兩大法寶：電流定律和電壓定律。電流定律說，一個節(jié)點流入的電流總和等于流出的電流總和，簡單說就是電流守恒。電壓定律說，繞一個閉合回路走一圈，電壓的總和為零，意思是電源電壓等于電阻上電壓的總和。在軌道交通里，比如分析電機供電線路時，用基爾霍夫定律就能算出各點電壓和電流，確保電機正常運行。

3.電阻電路的分析

電阻電路是最簡單的電路，里面只有電阻器、電源這些元件。分析電阻電路時，可以把串聯電阻當做一個整體，并聯電阻也一樣，算出總電阻后再分析。比如車廂里的照明電路，如果燈泡是并聯的，壞了一個不影響其他燈，因為電流還有其他路可走。這種電路分析在軌道交通里特別常見，像通風機、空調這些都用的是電阻電路。

4.功率和能量計算

功率和能量是電路里非常重要的概念。功率就是電流做功的快慢，計算公式是電壓乘以電流。能量則是功率隨時間的積累，比如電池能提供多少電能。在軌道交通里，比如計算電機消耗的功率，就知道需要多大的電源，避免電機過載。還有電池給列車供電時，要算算能供多久，這跟能量計算密切相關。

5.電路故障的排除方法

電路跑起來有時會出問題，比如斷路、短路這些。排除故障時，可以先用萬用表測測電壓和電阻，判斷是哪里出了問題。比如發(fā)現電機不轉，可能是電源沒電，也可能是線路斷了。排除故障時要小心，特別是高壓電路，必須先斷電再檢查，安全第一。在軌道交通里，這種故障排除能力很重要，能快速解決線路問題，保證列車正常運行。

第三章半導體器件基礎

1.半導體材料的基本特性

半導體不是導電特別好的金屬，也不是導電特別差的絕緣體，它就介于兩者之間。常見的半導體材料有硅和鍺。純凈的半導體叫本征半導體，里面電子數量不多。但如果摻入一點雜質，比如磷或者硼，就成了N型或P型半導體，導電能力就大不一樣了。這就是為什么能制造出二極管、三極管這些電子元件，都是靠控制半導體的導電特性來實現的。

2.二極管的工作原理及應用

二極管就像一個單行道，電流只能從正極流向負極，反過來就不容易通過。這個特性叫單向導電性。二極管主要由一個P型半導體和一個N型半導體結合形成PN結。在軌道交通里，二極管用得很多，比如整流器把交流電變成直流電給列車供電，還有保護電路防止電壓反著來損壞設備。像列車的信號系統(tǒng)、照明電路的穩(wěn)壓部分，都離不開二極管。

3.三極管的結構與放大作用

三極管有三個電極：基極、發(fā)射極和集電極。它最神奇的地方能放大信號，比如微弱的信號輸入，輸出就能強很多倍。三極管就像一個水龍頭開關，基極就像控制水龍頭開關的小閥門，稍微動一下，就能控制集電極和發(fā)射極之間的大水流。在軌道交通里，三極管常用來放大控制信號，比如控制電機轉速、調節(jié)燈光亮度，還能做開關使用，控制電路的通斷。

4.場效應管的基本概念

場效應管也是常見的半導體器件，它和三極管有點不一樣，控制電流的是電場而不是電壓。場效應管分增強型和耗盡型兩種，最常用的是MOSFET。它也有三個電極：柵極、源極和漏極。柵極就像一個電場控制板，不用多少電流就能控制很大的電流通過。在軌道交通里，場效應管因為開關速度快、功率大，常用來驅動電機、控制電源，尤其是在需要快速響應的場合，比如列車的制動系統(tǒng)。

5.常用半導體器件的檢測方法

半導體器件用久了或者安裝不當，可能會壞掉。檢測時，可以用萬用表測二極管正反向電阻，好的二極管正向阻值小，反向阻值很大。測三極管，可以看各極之間電阻大小，或者用萬用表二極管檔測基極和發(fā)射極、基極和集電極是否導通。場效應管也要測柵極和源極、柵極和漏極之間是否短路。這些檢測方法簡單實用，能快速判斷器件好壞，保證電路正常工作。

第四章交流電路分析基礎

1.交流電的基本特征

交流電就是方向會周期性變化的電流，咱們家里用的電就是交流電。它不像電池那樣子總是單向流，而是像水龍頭開關一樣，一會兒往一個方向流，一會兒又往另一個方向流，但流的速度和方向都是規(guī)律變化的。這種電的好處是傳輸方便，可以輕松把電送到很遠的地方去，而且可以用變壓器方便地改變電壓，對軌道交通來說，用交流電可以方便地通過高壓線路供電，再通過變電所降壓給列車使用。

2.交流電的參數：電壓、電流和頻率

交流電也有電壓和電流，不過跟直流電有點不一樣，它的電壓和電流不是固定值，而是不斷變化的。衡量它大小有個叫“峰值”的，就是它一下子能達到的最高值。但更常用的是“有效值”，這個值表示它跟同等功率的直流電效果一樣。還有個重要參數叫頻率，就是它一秒鐘內方向變化的次數，咱們國家用的是50赫茲，意思是一秒鐘變50個方向。軌道交通里，頻率是固定的，但電壓會根據需要變化。

3.正弦交流電的特性

最常見的交流電是正弦交流電，它的變化曲線像波浪一樣，平滑地上升又下降。這種電的計算和分析相對簡單，也是理論上研究交流電的基礎。知道它是正弦波，就能用三角函數來精確計算它在任何時刻的電壓和電流值。在軌道交通里，電網提供的都是接近正弦波的交流電，這樣設備設計起來更方便，運行也更穩(wěn)定。

4.交流電路中的阻抗概念

在直流電路里，電阻是主要的阻礙，但交流電里情況更復雜，不僅有電阻，還有電感和電容的影響，這些總的作用效果用“阻抗”來表示。阻抗就像一個綜合的“阻力”，它既跟電阻有關，也跟電感和電容有關，而且會隨交流電的頻率變化。比如，電容器對高頻交流電阻力小，對低頻交流電阻力大；電感線圈正好相反。理解阻抗很重要，因為它決定了交流電在電路里是如何流動的。

5.電阻、電感和電容在交流電路中的行為

電阻在交流電路里和直流電路里一樣，總是阻礙電流，但它不“選邊站”，對交流電的任何頻率都一樣阻礙。電感線圈在直流電穩(wěn)定后相當于導線，但在交流電變化時，會產生一個阻止電流變化的“感抗”，頻率越高，感抗越大，相當于對變化的電流阻力更大。電容器在直流電穩(wěn)定后相當于斷路，但在交流電作用下，會不斷充放電，相當于給交流電提供了一個“通路”，頻率越高，這個“通路”越通暢。理解這三種元件在交流電里的不同行為，才能正確分析和設計軌道交通里的各種交流電路。

第五章軌道交通中的電工電子應用

1.列車牽引系統(tǒng)的電工電子技術

列車要跑起來，靠的就是牽引系統(tǒng)，這可是電工電子技術在軌道交通里最核心的應用之一。簡單說，就是用電力來驅動列車。現在高鐵動車組的牽引系統(tǒng)，很多都是用大功率的電力電子器件，比如IGBT（絕緣柵雙極晶體管），它們就像個超級開關，控制著直流電給電機供電。通過快速開關，調節(jié)給電機的電流大小和方向，就能控制列車的加速、減速和制動。這套系統(tǒng)比以前用蒸汽或燃油的火車先進多了，不僅效率高，污染小，而且控制精度高，能讓列車跑得更快更穩(wěn)。

2.軌道交通信號與通信系統(tǒng)的電子技術基礎

列車能在軌道上安全運行，全靠信號系統(tǒng)指引。各種紅綠燈、線路表示器、自動列車控制系統(tǒng)（ATC），背后都是電子技術。信號系統(tǒng)需要用傳感器（比如光電傳感器、感應線圈）檢測列車位置，然后用電子電路處理這些信號，通過燈光或者無線通信（比如CBTC，無線列車自動控制系統(tǒng)）告訴司機或控制系統(tǒng)前面的列車在哪里、能不能繼續(xù)前進。通信系統(tǒng)更是離不開電子設備，保證調度中心、列車司機、列車之間能隨時順暢溝通，靠的就是各種通信設備和網絡技術。

3.列車照明與空調系統(tǒng)的電氣控制

列車里的燈和空調，雖然看著簡單，但也用到了電工電子技術。照明系統(tǒng)現在大多是LED燈，可以用電子鎮(zhèn)流器來控制亮度，甚至實現自動調節(jié)?？照{系統(tǒng)更是復雜的電氣控制，需要電子控制單元來根據溫度、濕度、乘客需求來調節(jié)制冷或制熱，還要控制風機轉速、壓縮機工作，這些都離不開電子電路和傳感器。這些系統(tǒng)不僅要正常工作，還得節(jié)能、可靠，電子技術在這方面有很大作用。

4.軌道交通供電系統(tǒng)的電子化控制

列車怎么獲得電力？這涉及到供電系統(tǒng)?，F在很多軌道交通采用集中供電或分散供電，都需要電子化的控制。比如，變電所里，要用電子設備精確控制變壓器、開關設備，把高壓電降壓到適合列車使用的電壓，并根據負荷情況自動調整輸出。接觸網（電車線）的電流狀態(tài)，也需要通過安裝在列車上的受電弓和電子監(jiān)控系統(tǒng)來監(jiān)測，確保供電穩(wěn)定可靠。還有像備用電源系統(tǒng)（比如UPS），保證關鍵設備在斷電時還能繼續(xù)工作，也用到了電子技術。

5.電工電子技術在保障安全與節(jié)能方面的作用

電工電子技術對軌道交通的安全和節(jié)能至關重要。安全方面，比如列車的緊急制動、車門控制、火災報警系統(tǒng)，都離不開可靠的電子控制和傳感器。一旦檢測到異常，電子系統(tǒng)會迅速響應，保障乘客安全。節(jié)能方面，現在廣泛應用變頻技術來控制電機，可以根據實際需要精確調節(jié)電機轉速，不用時還能自動進入節(jié)能模式，大大減少了能源浪費?？梢哉f，沒有先進的電工電子技術，現代軌道交通的安全和高效運行都是難以想象的。

第六章電工電子技術的安全規(guī)范與維護

1.軌道交通電工電子工作的安全要求

在軌道交通里搞電工電子工作，安全是第一位的，這地方電壓高、設備復雜，弄不好容易出大事。所以有嚴格的安全規(guī)定。比如，工作前一定要確認設備已經斷電，并且要有人監(jiān)護，防止突然來電。操作時必須穿戴好防護用品，像絕緣手套、絕緣鞋、護目鏡這些都不能少。還要使用合格的絕緣工具，不能圖省事用破損的。特別是高壓設備，更是要嚴格遵守操作規(guī)程，絕不能馬虎。

2.常用電工電子測量儀表的正確使用

檢查電路怎么樣，需要用到各種測量儀表，像萬用表、鉗形電流表、示波器等等。使用這些儀表也有講究。萬用表測電壓電流時要選對檔位，不能拿測電壓的檔去測電流，否則容易燒表。鉗形電流表測電流時，要先把表鉗張開，套在導線上，不能在測量時強行夾入，那樣容易損壞儀表或觸電。示波器要看信號波形，就要正確連接探頭，調整好時間和電壓檔位。用這些儀表時，一定要清楚自己測什么、怎么測，確保安全和測量準確。

3.軌道交通電氣設備的日常維護與檢查

軌道交通的電氣設備不能一用就不管，得經常檢查維護，才能保證一直正常工作。比如，要定期檢查電纜有沒有破損、接頭是不是松動，變壓器和開關設備溫度是不是正常，有沒有異響或異味。還要檢查各種控制電路的指示燈、繼電器狀態(tài)，以及傳感器是否靈敏。對于電子設備，還得注意環(huán)境溫度和濕度，防止塵土進入影響散熱或造成短路。這些日常檢查和維護能及時發(fā)現小問題，防止發(fā)展成大故障。

4.常見電氣故障的判斷與處理方法

軌道交通運行中，電氣設備偶爾出點小故障是難免的。遇到問題時，怎么快速判斷出是哪里壞了，怎么處理，就很重要了。比如，列車燈不亮了，可能是燈泡壞了，也可能是線路接觸不良或者控制開關出了問題。電機不轉了，可能是電源沒電、控制電路故障，也可能是電機本身內部損壞。處理時，要先分析可能的原因，然后用測量儀表一步步排查，找到問題點后，根據維修規(guī)程進行更換或修復。處理故障時，安全還是要放在第一位，必要時得先斷電。

5.電工電子技術的未來發(fā)展趨勢在軌道交通中的應用

電工電子技術發(fā)展很快，將來軌道交通也會用到更多新東西。比如，更高效的電力電子器件會讓牽引系統(tǒng)更節(jié)能、控制更精確；更智能的傳感器和控制系統(tǒng)能讓列車運行更平穩(wěn)、更安全，還能自動優(yōu)化運行方案；無線通信技術會更成熟，實現更可靠的列車控制和無璉通信；甚至可能有基于人工智能的故障預測和自愈系統(tǒng)。這些新技術的應用，會讓未來的軌道交通跑得更快、更安全、更綠色、更智能。

第七章電工電子實踐操作基礎

1.實驗室安全操作規(guī)程

在實驗室搞電工電子實驗，安全第一，這是老規(guī)矩。首先，操作前必須熟悉實驗室的安全規(guī)定，知道哪里是緊急開關，滅火器放在哪兒。實驗時，不能一個人亂操作，最好有人看著或者互相監(jiān)督。接線前要確認電源已經斷開，而且要有人負責隨時能切斷總電源。不能用手直接碰帶電的金屬部分，哪怕電壓不高，也要用工具或者隔著絕緣物操作。實驗結束后，一定要自己檢查一遍，確保所有電源都斷開了，線頭都收拾好了，沒有短路或者遺留的導線，再離開實驗室。

2.常用電子元器件的識別與檢測

做實驗要用各種電子元器件，像電阻、電容、二極管、三極管等等。首先要能認出它們，知道每個腳是哪個，參數大概是多少。然后要學會用萬用表簡單檢測它們是不是壞了。比如，電阻用電阻檔測，好的電阻值應該和標稱值接近；電容用二極管檔或者電阻檔（看充放電過程）測，好的電容器開始電阻會變大，然后慢慢變小，如果一直不變或者馬上就很小了，可能就壞了；二極管用二極管檔測，正接時阻值小，反接時阻值很大；三極管用電阻檔測各極之間電阻，看看是否正常導通或截止。通過這些簡單檢測，可以初步判斷元器件能不能用。

3.基本電路的搭建與測量

電工電子知識學得再好，不動手實踐等于零。實驗中最基本的就是按照電路圖把元器件焊接到一起，構成一個能工作的電路。這個過程中，要仔細檢查接線是不是正確，有沒有焊錯位置或者接反，特別是二極管、三極管、集成電路的腳不能插錯。電路搭好后，接上電源（注意電壓和極性！），然后用萬用表、示波器等工具測量電路中關鍵的電壓和電流，看看是不是跟理論計算或者預期值一致。如果不一致，就要檢查哪里出了問題，重新調整或者修改電路，這個過程就是學習最好的方式。

4.電路故障排除的基本步驟

實驗中或者以后工作中，電路出故障是常有的事。遇到問題別慌，可以按照一定的步驟來排查。第一步是觀察，看看有沒有冒煙、異味、元件發(fā)熱嚴重等現象。第二步是檢查，看看接線是不是松了、斷了，元器件是不是插反了或者裝錯了。第三步是測量，用萬用表或者示波器測量關鍵點的電壓和電流，跟正常值對比，找出差異出現在哪個部分。第四步是替換，如果懷疑某個元器件壞了，可以換一個好的試試。第五步是記錄，把排查過程和結果記下來，以后遇到類似問題就有經驗了。

5.電路仿真軟件的應用簡介

除了在實驗室實際動手，現在也有很多電路仿真軟件，比如Multisim、Proteus這些。它們可以在電腦上模擬搭建電路，觀察電路的運行情況，測試元器件參數，甚至模擬故障。這個軟件的好處是不用擔心安全問題，元器件壞了也不心疼，可以方便地嘗試不同的設計方案。雖然仿真不能完全替代實際操作，但它是一個很好的輔助工具，特別是對于復雜電路或者剛開始學習的時候，可以幫助理解電路原理，提高設計效率。

第八章電工電子技術發(fā)展前沿

1.新型電力電子器件的發(fā)展與應用

電工電子技術里，器件是核心?，F在新型的電力電子器件正在不斷出現，它們比老的器件性能更好，比如開關速度更快、效率更高、能承受的電壓電流更大，而且體積更小。像碳化硅（SiC）和氮化鎵（GaN）這些新材料做的功率器件，就特別厲害，特別適合用在需要大力氣的場合，比如驅動高速列車、給大功率設備供電。在軌道交通上，用這些新型器件可以造出更省電、更輕便、更強大的牽引系統(tǒng)，也能讓整個供電系統(tǒng)運行得更高效、更可靠。

2.智能化與數字化技術在軌道交通中的應用

現在什么都講究智能化、數字化。軌道交通也不例外。通過在電氣系統(tǒng)中加入更多的傳感器、控制器和智能算法，可以實現對列車運行、設備狀態(tài)更精準的監(jiān)控和管理。比如，可以用傳感器實時監(jiān)測軸承溫度、電機振動，通過大數據分析和人工智能技術預測故障，在還沒壞之前就進行維護。還可以通過數字化網絡，把列車、信號、供電、維修等所有信息連接起來，實現智能調度和協(xié)同工作，讓整個軌道交通系統(tǒng)運行得更聰明、更順暢。

3.高級駕駛與自動駕駛技術中的電工電子支撐

你想想以后火車是不是能自己開？這就是自動駕駛。要實現自動駕駛，電工電子技術提供了關鍵支撐。需要非常精確的傳感器（像激光雷達、毫米波雷達、攝像頭）來感知周圍環(huán)境，這些傳感器采集的數據需要高速的處理器來分析，判斷前方的軌道、信號燈、其他車輛等等。然后，控制系統(tǒng)根據分析結果，精確控制電驅動系統(tǒng)讓列車平穩(wěn)地加速、減速、轉向。整個過程需要極其可靠和實時的電子系統(tǒng)來保證，從傳感器信號處理到驅動指令發(fā)出，每一步都不能出錯。

4.綠色能源與節(jié)能技術在軌道交通中的發(fā)展

現在大家都講究環(huán)保節(jié)能。軌道交通作為大功率用電單位，也在積極采用綠色能源和節(jié)能技術。比如，在車站或者車輛段安裝太陽能板，把太陽光變成電自己用，減少對電網的依賴。在列車上，采用更高效的電機、更智能的節(jié)能控制策略，減少能量消耗。還有像再生制動技術，列車下坡或者減速時，把動能通過電機轉化為電能存起來或者反饋給電網，而不是白白浪費掉。這些技術的應用，既能省錢，又能減少碳排放，讓軌道交通更綠色。

5.電工電子技術對未來軌道交通的展望

看看現在這些新技術，可以想象一下未來的軌道交通會是什么樣子。列車可能會更安靜、更平穩(wěn)、速度更快，因為驅動系統(tǒng)更先進了。乘坐體驗會更好，因為自動駕駛讓旅途更舒適，智能系統(tǒng)也能提供更好的服務。運營效率會更高，因為系統(tǒng)更智能，維護更可靠。而且會越來越環(huán)保，更多地利用清潔能源。當然，這一切都離不開電工電子技術的不斷進步。未來還會有更多我們現在還沒想到的新技術出現，持續(xù)推動軌道交通向著更安全、更高效、更智能、更綠色的方向發(fā)展。

第九章總結與學習建議

1.電工電子基礎知識的回顧與總結

這本書或者這門課講的內容，其實就圍繞著城市軌道交通里用到的電工電子基礎知識展開。我們從最基礎的電流、電壓、電阻開始，了解了直流電和交流電的區(qū)別，學會了分析簡單的電路。然后深入到了半導體世界，認識了二極管、三極管這些能放大信號、控制電流的小器件，知道了它們在信號處理、電源轉換里的重要作用。我們還看到了這些技術怎么具體應用在軌道交通上，比如驅動列車跑起來的牽引系統(tǒng)、指引列車安全運行的信號通信系統(tǒng)、保證舒適環(huán)境的照明空調系統(tǒng)等等?？梢哉f，電工電子技術就像是軌道交通的“神經系統(tǒng)”和“肌肉骨骼”，支撐著它高效、安全地運行。

2.理論學習與實際操作相結合的重要性

光看書本上的理論是遠遠不夠的。電工電子技術是一門實踐性很強的學科。你就算把歐姆定律、電路分析方法背得滾瓜爛熟，不親自去實驗室搭個電路、測個電流電壓，也很難真正理解。實際操作能幫你驗證理論，發(fā)現理論沒考慮到的情況，還能鍛煉你的動手能力、解決問題的能力。比如，在實驗中你可能遇到元器件焊錯、電路不工作的情況，通過排查解決這些問題，你會學到書本上沒有的寶貴經驗。所以，學習的時候一定要多動手，多實踐，理論結合實際，才能真正掌握這門技術。

3.持續(xù)學習與跟蹤技術發(fā)展的必要性

電工電子技術發(fā)展非?？?，新的器件、新的技術、新的應用層出不窮。今天你學到的知識，可能過幾年就有更新更好的東西了。比如，以前常用的功率晶體管，現在可能就被更高效的碳化硅器件取代了。所以，作為學習或者從事這個行業(yè)的人，必須養(yǎng)成持續(xù)學習的習慣。要關注行業(yè)動態(tài)，了解最新的技術進展，可以通過看專業(yè)期刊、參加學術會議、在線學習課程等方式不斷更新自己的知識儲備。只有這樣，才能跟上時代的步伐，在未來的工作中保持競爭力。

4.對未來學習者的建議

如果你對電工電子技術，特別是城市軌道交通方面的感興趣，想要學好這門課，我有幾點建議。第一，要打好基礎，電路理論、半導體知識這些是根本，一定要學扎實。第二，要勤于動手，多去實驗室實踐，不怕犯錯，從錯誤中學習。第三，要培養(yǎng)嚴謹細致的習慣，因為電學實驗中，一點小的疏忽就可能導致失敗或者危險。第四，要勤于思考，不要滿足于知道“是什么”，還要多問“為什么”，理解原理。第五，要善于利用資源，多看書、多查資料、多與人交流，開闊視野。最后，要保持好奇心和熱情，這樣才能在學習的道路上走得更遠。

第十章習題與思考題

1.習題：簡單電路分析與計算

請計算如圖所示的電路中，通過電阻R3的電流I3是多少？已知電源電壓US=12V，電阻R1=4Ω，R2=6Ω，R3=3Ω。

提示：首先分析電路結構，判斷是串聯還是并聯，或者混合連接。然后根據歐姆定律和串并聯規(guī)則進行計算。

解答：首先判斷R2和R3是并聯關系。并聯電阻的總電阻R23=(R2*R3)/(R2+R3)=(6*3)/(6+3)=18/9=2Ω。然后R1和R23是串聯關系，電路總電阻R_total=R1+R23=4+2=6Ω。電路總電流I_total=US/R_total=12V/6Ω=2A。由于串聯電路電流處處相等，所以通過R1和R23的電流也是2A。最后，根據歐姆定律計算通過R3的電流I3=V_R3/R3。V_R3是R3兩端的電壓，等于通過R23的總電流乘以R23的電阻，即V_R3=I_total*R23=2A*2Ω=4V。所以I3=4V/3Ω=4/3A≈1.33A。

2.習題：二極管電路分析

如圖所示，是一個簡單的二極管