圖解電子回路【修訂版】
 
作者: 稻見辰夫 
譯者: 陳倉杰
出版社: 世茂
出版日期: 2017/05
頁數: 176
尺寸: 14.8x21
ISBN-10: 9869456200
ISBN-13: 9789869456203
書城編號: 1251929
 

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內容簡介
 
電路佈線、電路設計、數位邏輯設計,
進入電子專業、電子技術領域,不得其門而入嗎?
全書圖解,從最基本的電路及電子元件工作原理開始,
家電製品電路、收音機電子回路、IC邏輯電路等,
各種電路基本知識,淺顯易懂的說明,快速入門上手。

人類的電子技術在距今半世紀以來迅速發展,從煮飯燒菜到宇宙探測,都脫離不了電器的使用。
作者稻見辰夫多年來教授高工機械,後來擔任日本工業高中大學校長協會理事長,以及日本工業大學生産工學部副教授,豐富的教學經驗,寫作本書,搭配簡練的圖文說明,具體務實傳遞了電子電路學及應用概念。
本書的第一章便開宗明義的告訴讀者——有電才有現代社會。然而,對於一般人來說,望著一塊不起眼的電路板,上面插著密密麻麻不相識的電子零件,實在想不透也很難搞得懂,為甚麼它就是可以唱出歌聲、播出影像呢?其實它並沒有想像中那麼難,只要稍微熟悉基本的電路及電子元件的工作原理,便可以自己動手試試看了。
書中的第二章和第四章就是以此為出發點寫成的,即使你是門外漢,也可以看得懂。只要你願意,甚至可以照著書中的電路。作者稻見辰夫以多年的教學經驗,巧妙地避開艱澀的說理,提供讀者具體務實的電學及電路應用上的概念,配上簡練的圖文說明,以一到兩頁為一個單元的編排,即使是初次接觸這類知識的人,也很容易就看得津津有味,在不知不覺中學會了實用的電子電路基本知識。
第三章則教你使用三用電錶,並介紹一些生活中常用家電的電路原理,這可以使你在家裡的電器用品故障時,自己先檢查一番,也許它只是保險絲不慎被燒斷了,或者某一條電線燒斷了而已,無須急著請售後服務人員到家裡來。
第五章提供了一些基本的馬達控制電路和入門的邏輯,後者分量雖嫌不足,但可做為入門的引導。此章所介紹的電路,也許可以激發你想要應用這些電路,去做出一些可以控制或可以為你省力的機械,這是相當實用且有趣的安排。
對於非本科系或非電子專業背景的人,在想要進入電子技術領域的時候,常常不得其門而入。如果您就是那個人,眼前的這本書便是您最佳的選擇。預祝本書的讀者都可以經由書中豐富實用的知識,得到一次愉快的學習經驗。

推薦
大同大學機械系專任教授兼系所主任——葉隆吉

目錄
審訂序
自序
第1章 電是現代社會的基礎
我們身邊的電∕所有物體都有電∕自由電子與電的流動∕電能運用史
第2章 各種電路元件的結構與符號
直流與交流的表示方法∕直流電源與交流電源∕導線與導線的連接∕何謂電壓∕電流、電阻以及歐姆定律∕各種電阻器∕電力與電力錶∕白熾燈泡與日光燈的符號∕二極體∕二極體的動作原理∕發光二極體∕閘流體∕電容器∕線圈∕穩流器∕變壓器∕保險絲∕各種開關∕電鈴
第3章 三用電錶的使用與家電用品的電路
三用電錶的作用∕三用電錶刻度的讀法∕交、直流電壓測試的方法∕直流電流的測試方式∕三用電錶的歸零調整∕電阻值的實際測量∕簡單的電路(1)∕簡單的電路(2)∕簡單的電路(3)∕電爐的結構與回路∕電熨斗的結構與電路∕電被爐的結構與電路∕電子鍋的結構與電路∕日光燈的結構與電路∕馬達的結構∕電風扇與抽風機的結構與電路∕洗衣機的結構與電路∕冰箱的結構與電路
第4章 電子機器的元件與迴路
我們身邊的電子機器∕電晶體的動作原理∕場效應型電晶體∕使用電晶體的放大電路∕實際的聲音放大電路∕浴缸的水位報知器∕電子蜂鳴器的電路∕靠光發出聲音的電路∕對講機的電路∕直流電源裝置的電路(1)∕直流電源裝置的電路(2)∕運算放大器∕無線麥克風的電路∕立體聲無線麥克風∕通電測試器的電路∕礦石收音機∕使用IC的收音機∕用太陽能電池聽AM收音機∕一個二極體的收音機∕家庭用AM收音機
第5章 控制馬達的迴路與邏輯電路
使馬達驅動的基本電路∕DC馬達的控制電路∕速度控制迴路∕馬達的PLL控制迴路∕步進馬達的驅動迴路∕IC的邏輯電路(1)或閘電路∕IC的邏輯電路(2)及閘電路∕IC的邏輯電路(3)反閘電路∕IC的邏輯電路(4)反或閘電路∕IC的邏輯電路(5)反及閘電路∕邏輯符號所組合的電路圖∕沿線行駛之汽車的電路

附錄 電路圖新舊符號對照表

內文試閱
第2章 各種回路元件的結構與符號

1直流與交流的表示方法
打開電視與收音機,就可以看見內部有複雜配線的電路。但是,電路雖然乍看之下極為複雜,事實上所使用的零件種類卻相當有限,可用各種符號加以表示。
電流的流動方式,分為一般家庭所使用的交流電、乾電池,以及經由AC整流器所得到的直流電;交流電是電壓交替正負變化流動的電流,直流的電壓則沒有變化。
但是,所謂的交流、直流,電壓究竟如何流動,我們並不得而知,不過,可以使用可看見電流波形的示波器等儀器來觀察。
首先將燈泡、電池、示波器加以連接,當燈泡點亮之後,示波器會出現如次頁圖1的水平線。不論時間經過多久,表上的電壓與電流都不會有所變化。換言之,正因為是直線流通的電,故稱為直流電。
接著,我們來研究家庭插座的電流。將插座、燈泡、示波器連接在一起。這時候燈泡會點亮,示波器出現如次頁圖2的波形。
這表示隨著時間的經過,電壓與電流會出現變化。因為方向與大小有所變化,故稱為交流電。回路的符號,交流與直流的表示方式則如次頁圖3。

2直流電源與交流電源
直流表示的是一定的電壓與電流的電,會發出直流電的,首推電池。電池可分為錳電池、鹼性電池、鋰電池等乾電池,以及鉛蓄電池、鎳鎘電池等蓄電池。最近還出現了以太陽能發電的太陽能電池,以燃燒燃料產生電力的燃料電池。
除了電池,也可以使用AC整流器,將交流電轉換為直流電,使用於收錄音機或電話答錄機等。相對於直流電的交流電,會隨著時間,電壓、電流產生正負的交替變化。這些交流電的發生,是來自水力、火力、核能等各種方法進行發電的發電廠。發電後,電流送進各個變電所,最後進入電線杆上的變壓器,配送於一般家庭。所以,交流的電源最常見的就是家庭插座。次頁圖1是電流運輸,從發電廠至各個家庭的途徑。各種電源的符號,則如次頁圖2所示。

3導線與導線的連接
流通電的線,稱為導線。導線的材料一般使用的是銅或是鋁,特殊導線則使用白金或是鎳鉻合金。
導線有時會直接以裸線使用,但這樣做容易造成短路或斷線,因此通常會以塑膠披覆或是包覆棉線使用。
導線互相接觸,電流即可流通。最好的例子就是只要在家中將插頭插上插座,電就可以流通。
不過,在電路上連接導線時,將線與線扭合,並且確實的焊接,是非常重要的。導線的結構、連接以及符號,請參考下圖。

4何謂電壓
如圖中右側圖例,在連接管線的容器中加入水。此時如左右圖的水位一樣,兩側都不會有水流入。
這時,如果在容器的右側注入水,右側的水位上升,則水會由右側朝左側移動(圖的中央)。在左右的水位有差距的時候,管線的水就會流動,由高水位流向低水位。
若再注入更多的水,加大水位的差距,則水的流量將會變大(圖左)。換言之,水位的差(水壓)越大,流動的水勢就越大。想要維持水流,便需要幫浦的協助。想要使水強力的流動,更需要強力的幫浦。
電的流動其實和水的流動極為相似。以電的情況來說,電壓與水壓相似,電的流動也是從高電壓流向低電壓。
此外,維持電的流動,擔任幫浦角色的,就是電池或是發電機。和水相同的,如果要強力的流動,就需要強力的電池或發電機。而電壓的單位,如同各位所知的是V(伏特)。

5電流、電阻以及歐姆定律
對金屬等導體加上電壓會有電流流通,顧名思義,電流就是電的流通。
將左圖電路中的開關打開,電池、導線以及小燈泡會有電流流通。這就是電流,電流的單位是A(安培)。安培的名稱,來自法國的物理學家安培(西元一七七五~一八三六)。
前面談過金屬有自由電子,因此電流容易流通。金屬加上電壓,電流就會流動,就是因為自由電子的緣故;稱之為傳導電流。
金屬是容易流動電流的代表性物體,不過,容易流動也可以換稱為電阻較小。電阻意味著阻止電流流動的性質,以Ω(歐姆)表示單位。
舉例來說,在導線中央裝上燈泡或電熱器會發熱,就是因為電阻的升高,引起因高電阻而將電能轉變成稱為焦耳熱的熱能的一種現象。
此外,不同的物質各有固定的電阻值,可分為銅、鋁等容易流動電的物質(導體),絕緣子或橡膠等不易流動的物質(絕緣體)以及介於導體與絕緣體中間性質的半導體。
到目前為止,加上前項的電壓以及這裡所介紹的電流、電阻,與電有關最重要的三項要素已經出現。接著要說明在學校中也曾經學過的歐姆定律。
歐姆定律是德國物理學家歐姆(西元一七八九~一八五四)於一八二七年發現的定理:
「流通於線狀導體兩點間的固定電流,與兩點間電壓(電位差)V成正比。」
歐姆定律的公式表示如上面的式子。公式中的比例定數R,就是這裡所要談的電阻。電阻值的單位歐姆,就是取自物理學家歐姆的名字。
從公式中可以知道,電壓V固定的時候,電阻值越大,電流值越小;相反的電阻值越小,電流的值就越大。從公式即可了解電阻會使電不易通過。
歐姆定律的原理此後將會經常出現,請各位牢記在心。

6各種電阻器
前面提到電流與電阻之間的關係以及歐姆定律。在此節除了要說明電阻的概念,也要介紹電阻器的實際問題。
電阻器的種類,分成了不能改變電阻值的固定電阻以及可以改變電阻值的可變電阻兩種(參照下圖)。
電阻器的材質方面,除了鎳鉻合金(八○%、二○%)、銅鎳合金(四五%、五五%)等合金之外,也會使用碳。
下圖是各種電阻的種類,有的寫上二五○等的數字,有些則只有顏色的線標示而沒有數字。不過,事實上可以從線的顏色判斷電阻值。
電阻值的讀取方式,如左圖將電阻器的色線由左向右讀取。而顏色與數字的對比,可以參照下表。
另一方面,可變電阻則是電視或音響的轉鈕或調整部位的使用元件。由左向右轉動,可以使電阻值產生連續性的變化。
7
電力與電力錶
如左圖所示,電路的開關打開之後,燈泡點亮。這表示電能發揮了使燈泡發亮的作用。
此外,在我們的家庭之中,電能也變成了電視的聲音與影像,或是成為電熨斗或電暖爐的熱能。
像這種電能所進行的工作稱之為電力,電力的單位是W(瓦特)。所謂的一W則是「在一V的電壓間流經一A的電流所產生的效能」,其公式如下:
電力W=電流大小(A)×電壓(V)
結果電力的大小與電壓及電流的大小成正比,想要發揮更大的效能,只要把電流及電壓提高即可。
如在電壓的項目(二七頁)中所見,可以用水的流動加以說明。次頁上圖裝有水車裝置的容器,水車的效能,便與水壓及水量成正比。換言之,水位高即水壓高,若將水流出的管線加大,便可以加大水車的效能。
以電的情形而言,通常四○W的燈泡與一○○瓦的燈泡,其效能相差了二‧五倍。台灣一般的家庭電壓大致維持在一一○V,因此可以依電量的差別來增加效能。套用先前的計算公式,前者為○‧四A,後者則流經了一A的電流。
此外,每一個家庭都裝有電錶(電力量錶)。這是測量一個月中所使用的全部電力量而電力量錶所測定之電力量(Wh),則以下列公示求之。
電力計與電力量錶的符號,則如下圖所示。

8
白熾燈泡與日光燈等符號
白熾燈泡利用的是燈泡中的燈絲流通電流之後產生高熱,進而發生亮光的性質。
燈絲是由鎢所製造,能耐高溫(熔點為攝氏三四○○度),而且為了避免與其他物質化合,加入了低活性的氬氣。
另一方面,日光燈的結構則不如燈泡簡單,因為白熾燈泡只要電流流通就會發亮,日光燈則是由燈管、啟動器和穩流器三個部分所構成。
燈管的結構是在管中裝入了水銀和氬氣,燈管的內壁則塗上了螢光物質,燈管的兩側則裝上燈絲。
啟動器就是打開開關時,會發出閃光的小燈泡狀的元件,由兩種金屬貼合的雙金屬製成。穩流器則是由線圈製成之變壓器狀的元件(參照四五頁)。
日光燈點亮的過程,首先,啟動器先放電,其高溫會令雙金屬彎曲,接著使燈管流通電流。因此,燈絲開始加熱,使其中的水銀氣化。
此後,電流順利流通後,雙金屬溫度冷卻而恢復原形,進而遮斷電流。此時穩壓器的線圈產生高壓電,向燈管兩邊的燈絲放電。接著,放電的電子與蒸發的水銀原子相接,產生紫外線,撞擊燈管內壁的螢光物質,發出螢光。
白熾燈泡與日光燈的符號,則如左圖所示。

稻見辰夫 作者◎稻見辰夫
1940年生。1962年畢業於日本東京學藝大學。日本全國工業高中校長協會前任理事長。現任日本工業大學講師。主要日文著作有:《機構學的基礎》(DAIGO)、《機械的力學》(OUMU社)、《玩具的科學》(朝日小學生報紙連載)、《機械的內在》(福音館書店)。和他人的共同著作有:《電子零件的結構》(日本實業出版社)、《一般機械》(開隆堂)、《開敞式平面佈置學校》(講談社),中文出版有《圖解電氣迴路(修訂版)》《圖解電子回路(修訂版)》(世茂出版)等。

審定者◎葉隆吉
大同大學機械工程研究所博士班畢業。大同大學機械工程學系教授兼系所主任及造物教育中心主任,自動化系統研究室主持人。專長為機電整合、切削加工、自動化機械設計與分析等。

譯者◎陳倉杰。日文專業譯者,譯作等身。

稻見辰夫 作者作品表

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