《電工電子技術(shù)及應(yīng)用》(趙承荻)電子教案-電子課件-第六章電能應(yīng)用技術(shù)

第一節(jié)電能的產(chǎn)生第二節(jié)電能轉(zhuǎn)換技術(shù)第三節(jié)電能的存儲第六章電能應(yīng)用技術(shù)

第六章電能應(yīng)用技術(shù)

電能應(yīng)用技術(shù)是指電能與其他能量之間的相互轉(zhuǎn)換技術(shù)及其在人類社會各個領(lǐng)域中的應(yīng)用技術(shù)。自然界中存在有熱能、光能、電能、機械能、化學(xué)能、核能等各種不同形式的能量,而且它們之間可以相互轉(zhuǎn)換。電能在現(xiàn)代社會的各個領(lǐng)域中都得到了越來越廣泛的應(yīng)用,電能的生產(chǎn)及應(yīng)用已成為衡量一個國家工業(yè)化和發(fā)達程度的重要標(biāo)志?！?/p>

電工電子技術(shù)基礎(chǔ)》趙承荻、周玲主編高等教育出版社第六章電能應(yīng)用技術(shù)

電能主要擔(dān)負起自然界中各種能量之間相互轉(zhuǎn)換的中間環(huán)節(jié)作用,即人們先將其它形式的各種能量轉(zhuǎn)換成電能（發(fā)電）,然后又將電能轉(zhuǎn)換成其他形式的能量供人們使用（用電）?！?/p>

電工電子技術(shù)基礎(chǔ)》趙承荻、周玲主編高等教育出版社電能與自然界中其他能量的不同之處電能的優(yōu)點:1.轉(zhuǎn)換方便電能可以由熱能（火力發(fā)電）、水能（水力發(fā)電）、核能（核能發(fā)電）、風(fēng)能（風(fēng)力發(fā)電）、太陽能（太陽能電站）等各種能源轉(zhuǎn)換成集中、統(tǒng)一、規(guī)范化的電能,而電能又可以方便地、迅速地轉(zhuǎn)換成人類活動所需的各種能量,如圖6-1所示。發(fā)電站發(fā)出的電能可以通過高壓輸電線路方便地、集中地遠距離輸送到各用電部門,輸送速度快、效率高,成本低。電能不僅輸送方便,而且分配也很容易,不同種類、不同容量的用電設(shè)備只要接上電源,均能靈活地取得電源而正常工作。電能除用導(dǎo)線、電纜、光纜等進行有線傳輸外,還可用無線通訊技術(shù)進行遠距離的傳輸。例如收音機、電視機、無線通訊、移動通信設(shè)備、衛(wèi)星通信技術(shù)等。

2.輸送方便對電能的控制基本上可以不受距離的限制,而且控制迅速,方便、特別是電子計算機的廣泛應(yīng)用為社會的信息化、自動化開辟了新的途徑。3.控制方便電能是由煤炭、石油、水力、核能、風(fēng)能等一次能源通過各種轉(zhuǎn)換裝置而獲得的二次能源。目前,世界各國電能的產(chǎn)生主要采用以下四種方式。

第一節(jié)電能的產(chǎn)生一、火力發(fā)電廠它利用煤炭、石油、天然氣燃燒后發(fā)出的熱量未加熱水,變成高溫高壓蒸汽,再用蒸汽推動汽輪機旋轉(zhuǎn)并帶動三相同步發(fā)電機發(fā)出三相交流電,其能源轉(zhuǎn)換過程如圖6-2所示。第一節(jié)電能的產(chǎn)生火力發(fā)電廠的特點優(yōu)點:建廠速度快，投資少。缺點:是要消耗大量的燃料，發(fā)電成本高，對環(huán)境污染較嚴重。目前我國仍以火力發(fā)電為主，據(jù)統(tǒng)計2007年底全國發(fā)電量中，火電占82.86%，水電占14.95%，核電占1.92%。近來在我國實施的綠色環(huán)保和節(jié)能工程中，對電力行業(yè)的主要政策措施是大力發(fā)展水電、核電和風(fēng)電；淘汰7.5萬千瓦以下的中小型火力發(fā)電機組；努力降低火力發(fā)電煤耗，我國目前單位電能煤耗約380g/KW·h。要求到2010年降為350～370g/KW·h。目前最先進的為280g/KW·h。二、水力發(fā)電站它利用水流的位能來發(fā)電,即用水流的落差及流量去推動水輪機旋轉(zhuǎn),并帶動水力發(fā)電機發(fā)出三相交流電。如圖6-3所示。

水力發(fā)電站的特點

水力發(fā)電站的優(yōu)點:發(fā)電成本低，不存在環(huán)境污染問題，節(jié)約一次性能源（非再生能源），并可實現(xiàn)水力的綜合利用。水力發(fā)電站的缺點:是投資大，建站時間長，受自然條件的影響。三、核能發(fā)電站它利用原子核能裂變時釋放出來的巨大能量來加熱水,使之成為高溫高壓的蒸汽,去推動汽輪機并帶動發(fā)電機發(fā)出三相交流電,如圖6-4所示。

核能發(fā)電的特點優(yōu)點:核能發(fā)電消耗的燃料少，發(fā)電成本較低，缺點:建造條件高，投資大，周期長。目前，全世界約20%左右的電力靠核能發(fā)電站供給，其中法國最高達到80%左右，我國目前核電還不到總發(fā)電量的2%，今后我國將加快核電發(fā)展速度、提高核電在總發(fā)電量中的比例。四、風(fēng)力發(fā)電站它與水力發(fā)電一樣屬于可再生能源發(fā)電,無污染,是最理想的清潔能源。它利用風(fēng)能帶動風(fēng)力發(fā)電上巨大的風(fēng)葉（直徑達幾十米）轉(zhuǎn)動而發(fā)電,它的主要不足是造價昂貴,而且單臺發(fā)電機的功率較?。ㄎ覈鵀?50～750KW）。風(fēng)力發(fā)電在歐洲發(fā)展較快,最近我國也在大力倡導(dǎo)風(fēng)力發(fā)電,并制訂了一些相應(yīng)的政策來大力加快風(fēng)力發(fā)電的速度。這是一種極有前途的新技術(shù)。第二節(jié)電能轉(zhuǎn)換技術(shù)一、電能、機械能轉(zhuǎn)換技術(shù)電能、機械能轉(zhuǎn)換技術(shù)的一個主要應(yīng)用就是電動機和發(fā)電機。電動機是一種將電能轉(zhuǎn)換成機械能的設(shè)備,發(fā)電機是將機械能轉(zhuǎn)換為電能的裝置,原動機拖動發(fā)電機轉(zhuǎn)子在磁場中旋轉(zhuǎn),轉(zhuǎn)子切割磁感線產(chǎn)生感應(yīng)電動勢,從而將機械能轉(zhuǎn)換為電能。二、電能、熱能轉(zhuǎn)換技術(shù)

電能和熱能是能量的不同形式,它們之間是可以相互轉(zhuǎn)換的。如火力發(fā)電廠可將熱能轉(zhuǎn)換為電能,熱電偶是將熱能轉(zhuǎn)換為電能的最簡單的儀器；與之相反,電熱器是將電能轉(zhuǎn)換為熱能的電器產(chǎn)品和電器設(shè)備。電能轉(zhuǎn)換為熱能的形式,按其原理分為電阻加熱、電弧加熱、感應(yīng)加熱和介質(zhì)加熱四種類型。

二、電能、熱能轉(zhuǎn)換技術(shù)

1.電阻加熱電阻加熱是獲取電熱的主要形式,它又分為直接電熱和間接電熱。使用最多的是間接加熱。間接加熱是指電流通過的回路,并不是所需加熱的物體,而是另一種專門材料制成的電熱元件。電流使電熱元件產(chǎn)生熱量,再利用不同的傳熱方式（輻射、對流或傳導(dǎo)）將熱量傳送到被加熱物。這種間接法電阻加熱形式是目前使用較為廣泛的一種形式,主要用來加熱和干燥物體。如電熱水器、電炒鍋、電吹風(fēng)、電烙鐵、電阻爐等。2.電弧加熱

電弧加熱是利用電極與電極之間,或電極與工件之間產(chǎn)生放電,促使空氣電離形成電弧發(fā)出的高溫來加熱物體。家用電器產(chǎn)品中的電子點火器和工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中常用的電弧焊機等產(chǎn)品屬于此類。

2.電弧加熱電弧焊機是利用電弧為焊接熱源,來熔化焊條、金屬和母材而形成焊縫的一種焊接設(shè)備。為了保證焊接電弧的穩(wěn)定燃燒和焊接過程的正常進行,電弧焊機必須具有陡降外特性。這樣,不但能使電弧穩(wěn)定燃燒,在弧長變化時,焊接電流變化不大,保證焊接過程穩(wěn)定,獲得良好的焊縫成形,而且使短路電流小,不易損壞焊機和確保焊接回路安全。它主要可分交流弧焊機、直流弧焊機、電子控制式弧焊機等各種類型,圖6-5是使用最廣的交流弧焊機結(jié)構(gòu)圖。3.介質(zhì)加熱

介質(zhì)加熱是將被熱物體置于高頻交變電場中,利用被熱物體的介質(zhì)損耗而加熱。（1）微波加熱技術(shù)波長在厘米波段的電磁波通過加熱物體時被吸收能量,這種波稱為微波。微波具有遇金屬反射,對絕緣材料如瓷器、石塊、玻璃與塑料可透過,對水和含水材料則被吸收并轉(zhuǎn)化為熱的特性。它是由磁控管產(chǎn)生的。在微波爐里使用產(chǎn)生等幅振蕩的磁控管,它產(chǎn)生頻率為2450MHz±50MHz的電磁波。通過天線棒和波道在工作空間發(fā)射。工作空間用不銹鋼制成,對波可反射。通過金屬風(fēng)扇旋轉(zhuǎn)使工作間電磁波分布開,在加熱物體的各個側(cè)面都會碰到電磁波并吸收能量而加熱。

家用微波爐的結(jié)構(gòu)(a)家用微波爐外形

(b)家用微波爐結(jié)構(gòu)圖6-6微波爐微波設(shè)備不僅用于家庭,在工業(yè)上應(yīng)用更為廣泛。如利用微波可以檢驗金屬加工表面；應(yīng)用微波的等離子體技術(shù),可對加工材料表面凈化和腐蝕（即光刻）,以實現(xiàn)對金屬材料、介電材料的表面金屬鍍膜；利用微波的熱效應(yīng)可處理已污染的地層；應(yīng)用微波消毒殺菌,消滅害蟲,從而代替有毒藥品的使用。固定式微波加熱設(shè)備通常稱為微波干燥箱,其結(jié)構(gòu)原理近似于家用微波爐。只是工業(yè)微波加熱設(shè)備產(chǎn)生的微波總功率大都很高,一般為10kW到100kW不等。

微波設(shè)備的應(yīng)用對被加熱的物體用微波加熱,電能轉(zhuǎn)換為熱能的電－熱總效率可達到40%-60%。加熱時,被加熱物體從內(nèi)部產(chǎn)生熱,而不必從表面導(dǎo)入熱,整個物體受熱均勻,表層過熱危險小,物體內(nèi)部溫差小,從而保護了物品。也避免了被干燥物體內(nèi)部的機械應(yīng)力損壞,產(chǎn)生機械變形和裂紋等。加熱設(shè)備無需預(yù)熱,產(chǎn)生的熱量無滯后作用,加熱速度快,可采用程序控制優(yōu)化加熱生產(chǎn)過程。微波加熱的特點（2）遠紅外加熱技術(shù)

遠紅外加熱技術(shù)是指大多數(shù)加熱物質(zhì),特別是有機化合物,它們的紅外吸收光譜都處在3－15μm的遠紅外區(qū)域,并在這個波段上吸收來自于熱源的輻射,使被加熱物體內(nèi)部產(chǎn)生熱量,達到高效加熱的目的,它是一種高效節(jié)能技術(shù)。

（2）遠紅外加熱技術(shù)

最簡單常用的紅外線加熱器就是紅外線燈泡,如圖6-7所示,它在通電后,利用玻璃殼內(nèi)壁涂的反射層,將燈絲白熾發(fā)熱輻射出來的紅外線集中向一個方向輻射出去,這種燈泡所輻射的紅外線,能透國一些材料的表面,進入加熱物內(nèi)部進行加熱。

4.感應(yīng)加熱變壓器線圈中通入交流電流,則在鐵心中產(chǎn)生交變磁場,使鐵心被反復(fù)磁化并感應(yīng)出渦流,產(chǎn)生渦流損耗和磁滯損耗,使鐵心發(fā)熱,這是所不期望的,但在感應(yīng)加熱中正是利用了這種損耗,使電能轉(zhuǎn)換為熱能。工頻感應(yīng)爐

感應(yīng)加熱技術(shù)包括工頻感應(yīng)加熱技術(shù)、中頻感應(yīng)加熱技術(shù)、超音頻感應(yīng)加熱技術(shù)以及高頻感應(yīng)加熱技術(shù)四種。工頻感應(yīng)加熱的交流電頻率為50Hz,中頻電源頻率為幾十千赫,超音頻電源為10－50kHz,高頻電源頻率為100－400kHz。圖6-8為工頻感應(yīng)爐的原理圖。家電產(chǎn)品中應(yīng)用的感應(yīng)加熱器有圖6-9所示的電磁灶。在旋渦狀的加熱線圈中,供給20～50kHz的高頻電源,在放在上面平板上的鍋底中產(chǎn)生感應(yīng)電流,鍋本身被加熱。鍋可由鐵、不銹鋼、搪瓷等制成,鋁或銅的鍋不能加熱。圖6-9電磁灶電、光轉(zhuǎn)換技術(shù)的一個最普通的例子就是用于電氣照明設(shè)備,其次是進行信號的傳輸、處理、顯示及各種控制裝置。而光、電轉(zhuǎn)換技術(shù)主要用于檢測、控制、信號傳輸和處理等；此外,也可以把它作為電能生產(chǎn)的一種方式,目前廣泛應(yīng)用于航空航天領(lǐng)域。它也許將會是人類解決能源危機的一個突破口。隨著電子技術(shù)和計算機技術(shù)及新材料科學(xué)的發(fā)展,光、電互換技術(shù)正日益深入社會生活的各個領(lǐng)域,并逐步地改善和改變著人類的生產(chǎn)和生活方式。三、電能、光能轉(zhuǎn)換技術(shù)從光纖通信,電氣照明設(shè)備、光電池等的應(yīng)用技術(shù)來說明電能與光能互喚技術(shù)。1.光纖通信隨著人們對通信容量、傳輸距離等的要求不斷提高后,傳統(tǒng)的電線、電纜線路及微波通信已遠遠不能適應(yīng)。自從光纖問世以來,光纜線路其容量大、頻帶寬、中繼距離長、抗干擾性好、成本低、傳輸質(zhì)量高等優(yōu)點,正在快速取代電纜線路,從而建立起全新的各類有線信息網(wǎng)絡(luò)。

光纖通信系統(tǒng)由光發(fā)射機、信道（光纖光纜）、光接收機三個主要部分組成,如圖6-10所示。光纖通信系統(tǒng)的組成光纖是光導(dǎo)纖維的簡稱,纖芯是用石英玻璃拉成的纖維絲,外加包層和涂敷層組成,光信號能在纖芯中高效快速地傳播,發(fā)送電端機將待傳送的電話、電視等模擬信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號,送入發(fā)送光端機,發(fā)送光端機的作用是將電信號轉(zhuǎn)換為光信號,并將光信號送入光纖進行遠距離傳輸。接收光端機將光纖傳來的已調(diào)光信號轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的電信號,經(jīng)放大后送入接收電端機將接收到的數(shù)字電信號再恢復(fù)成原來的模擬信號。光纖通信系統(tǒng)的組成2.電氣照明設(shè)備

作為電氣照明的電光源要滿足以下基本要求。光效高－―_用電少而發(fā)電多,電源利用率高；壽命長；光色好――有適宜的色溫和優(yōu)良的顯色性能；應(yīng)用方便,點亮快,形狀精巧,結(jié)構(gòu)緊湊,便于控光等。其性能指標(biāo)主要有光通量（表征電燈的發(fā)光能力,單位為lm）,光效（電燈發(fā)出的光通量與它消耗的電功率之比,單位為lm/W）及壽命等。

2.電氣照明設(shè)備

照明用的電光源依據(jù)產(chǎn)生的方式可分為兩大類:一種是熱輻射光源，另一種是氣體放電光源。如白熾燈、鹵鎢燈等是熱輻射光源,而高壓汞燈、高壓鈉燈、熒光燈等是氣體放電光源。（1）白熾燈白熾燈是靠電能將燈絲（鎢絲）加熱到白熾狀態(tài)而發(fā)光,如圖6-11所示。白熾燈的燈絲通常用鎢制成,這是由于它的熔點高蒸發(fā)率小的原因。白熾燈的特點白熾燈結(jié)構(gòu)簡單,價格低廉,使用方便,而且顯色性好,應(yīng)用最廣泛。但它發(fā)光率低,使用壽命短。且不耐震?，F(xiàn)在利用新的技術(shù)和材料,努力改善白熾燈的性能。例如,采用新的硬質(zhì)玻璃或石英玻璃作為外殼,縮小燈的體積,增加燈內(nèi)氣壓,可進一步抑制燈絲的蒸發(fā),延長燈的壽命。白熾燈適用于無劇烈震動的工業(yè)和民用建筑物的照明。（2）鹵鎢燈鹵鎢燈是在白熾燈的基礎(chǔ)上改進而得,是在燈泡內(nèi)充入一定比例鹵素或鹵化物的氣體,它的發(fā)光原理與白熾燈相同,在通電后燈絲被加熱至白熾狀態(tài)而發(fā)光。鹵鎢燈的外形如圖6-12所示。鹵鎢燈的特點普通白熾燈在使用過程中,由于從燈絲蒸發(fā)出來的鎢沉積在燈泡內(nèi)壁上導(dǎo)致玻璃殼體發(fā)黑,降低了透光性,使發(fā)光效率降低,從而減少鎢絲的使用壽命。鹵鎢燈的性能改進,主要是鹵鎢循環(huán)原理的作用。當(dāng)鹵鎢燈起燃后,燈絲溫度較高,被蒸發(fā)的鎢和鹵素在靠近燈管壁附近合成鹵化鎢,使鎢不致沉積在管壁上,防止了燈管發(fā)黑。鹵化鎢又在高溫?zé)艚z附近被分解,其中有些鎢沉積回?zé)艚z上去,這就是鹵鎢循環(huán)。鹵鎢燈廣泛應(yīng)用于一些拍攝現(xiàn)場,舞臺、展廳、廣場、工業(yè)廠房建筑等照明。（3）熒光燈熒光燈也稱日光燈,是利用管內(nèi)汞蒸汽在外加電壓作用下放電產(chǎn)生的紫外線,去激發(fā)涂在管壁內(nèi)上熒光粉而發(fā)光。熒光燈同白熾燈相比使用壽命較長,發(fā)光效率較高,照明柔和,眩光影響小,色溫接近白天的自然光,顯色性能好。熒光燈常用于辦公場所、教學(xué)場所、商場、住宅照明等,在電氣照明中廣泛應(yīng)用。除直管形熒光燈外還有環(huán)形熒光燈和緊湊型熒光燈,如圖所示。環(huán)形熒光燈的玻璃外殼制成環(huán)形,它是直管型熒光燈的改進型。通常采用插腳式燈頭,屬于單端熒光燈。由于具有造型美觀,容易和各種燈具相配合,在居住環(huán)境應(yīng)用較多。緊湊型熒光燈是將燈管彎曲或拼接成一定的形狀,以縮短燈管的長度。由于它的管徑細,大多采用新型稀土熒光粉和集成式的電子鎮(zhèn)流器,也可配電感鎮(zhèn)流器,常把配有電子鎮(zhèn)流器的緊湊型熒光燈稱為節(jié)能燈。它的發(fā)光效率、色溫、壽命都很好,改善了頻閃效應(yīng)。對于自鎮(zhèn)流緊湊型熒光燈,由于使用了與白熾燈一樣的螺口燈頭和插口燈頭,方便使用,所以廣泛地應(yīng)用于照明。（4）高壓汞燈高壓汞燈又稱高壓水銀熒光燈。是熒光燈的改進產(chǎn)品,是利用汞放電時產(chǎn)生的高氣壓獲得可見光的電光源。它不需要起輝器來預(yù)熱燈絲,但必須與相應(yīng)功率的鎮(zhèn)流器串聯(lián)使用,結(jié)構(gòu)如圖6-15所示。工作時,第一主電極與輔助電極間首先擊穿放電,使管內(nèi)的汞蒸發(fā),導(dǎo)致第一主電極與第二主電極間擊穿,發(fā)生弧光放電,使管壁的熒光粉受激,產(chǎn)生大量的可見光。高壓汞燈的特點高壓汞燈發(fā)光效率高,省電,使用壽命較長。但有明顯的頻閃,顯色性較差,啟動時間較長。常用于道路、廣場、車站、碼頭、企業(yè)廠房內(nèi)外照明。（5）霓虹燈霓虹燈主要是用于廣告、宣傳和裝飾的燈光裝置,也可作為航海指示燈及高壓保安設(shè)備的指示燈。常用的高壓和低壓測電筆中的氖管,就是簡單的霓虹燈管。霓虹燈燈管由直徑1l～20mm、長3～6m的玻璃管制作,燈管兩端各裝一個電極,玻璃管內(nèi)抽成真空后,再充入氖或氙、氦、氬等惰性氣體和鈉、汞、鎂等金屬作為發(fā)光介質(zhì)。霓虹燈的電極,是用電解銅、鎳、鐵、鋁等合金制成,并分為冷電極和熱電極,冷電極在高壓下工作,熱電極在低壓下工作。（5）霓虹燈燈管電極所加電壓在4000～15000V之間。電極表面涂有一層鹵釷金屬,便于發(fā)射電子。燈管玻璃中含有氧化鉛、氧化硅和氫氧化鉀等成分,能耐高溫和不受天氣變化的影響。在霓虹燈燈管的兩端施加高電壓后,電極發(fā)射電子,激發(fā)管內(nèi)惰性氣體或金屬蒸氣游離,使電流而發(fā)光。光的色彩隨燈管內(nèi)所充氣體的變化而不同,也可以通過將玻璃管涂上各種透明顏色,使其發(fā)出各種鮮艷的光彩。3.光電池

光電池亦稱光伏打電池,是一種能把光信號（或光能）轉(zhuǎn)換成電信號（或電能）的半導(dǎo)體器件。光電池的最大應(yīng)用領(lǐng)域是測量和探測,一般包括紅外探測器,低帶/卡片讀出器,和普通光伏打電池,這些測量和探測器件具有很高的靈敏度,很寬的光譜響應(yīng)和很好的線性度。

3.光電池

太陽能電池是普遍使用的一種光電池。采用材料以硅為主,其次是硒。將單晶體硅太陽能電池通過串聯(lián)和并聯(lián)可組成大面積的硅光電池組,或稱太陽能電池陣列?？勺魅嗽煨l(wèi)星、航標(biāo)燈以及邊遠地區(qū)的電源。這種電源具有重量輕、壽命長、可靠性高、無污染、無噪音,能承受各種環(huán)境變化的特點。但為了解決無太陽光時負載用電問題,一般將硅太陽能電池與蓄電池配合使用。有太陽光時,由硅太陽能電池向負載供電,同時給蓄電池充電,無太陽光時,由蓄電池向負載供電。

光電池的封裝形式采用玻璃透光窗金屬封裝和透明有機樹脂透光窗陶瓷封裝等結(jié)構(gòu)。其外形有圓柱形、扁平形經(jīng)及雙列直插式等。例如SL936－1×2CA即為標(biāo)準(zhǔn)40線雙列直插式陶瓷封裝透明樹脂作透光窗的光電池,其外形如圖6-16所示。四、電能、聲能轉(zhuǎn)換技術(shù)1.傳聲器（話筒）話筒的作用是將聲振動盡可能保持不變地轉(zhuǎn)換為電振動。話筒種類很多,例如碳粉話筒、晶體話筒、動圈式話筒、電容式話筒等。圖6-18是電容式話筒的基本構(gòu)造。傳聲器（話筒）的原理和用途傳聲器（話筒）實質(zhì)上是由兩金屬板構(gòu)成的，它們形成一個電容器。膜片是可移動的金屬板，位于其對面的是固定的金屬板。在它的上面有一些用于平均氣壓的氣孔，兩板之間的空氣可以從這些孔排出。當(dāng)膜片振動時，金屬板之間距離發(fā)生變化，電容器容量也隨之而改變。由于兩極板間加有一個固定的電壓，因此當(dāng)電容量變化時，使兩極板間的電荷量（即電流）發(fā)生變化，此變化的電流轉(zhuǎn)換成變化的電壓信號后，從1.2端輸出送入放大器放大，完成聲電轉(zhuǎn)換過程。電容式話筒靈敏度高、失真小、音質(zhì)優(yōu)美，主要用于電視錄音、舞臺擴音、電臺廣播等場合。（1）激光拾音系統(tǒng)激光唱機簡稱CD機,它是能播放CD光盤的設(shè)備。其主要特點是使用激光拾音器產(chǎn)生的直徑為0.78μm的紅外激光束對CD光盤上的數(shù)字信號進行讀出。如圖6-19所示為激光拾音器的原理圖。圖6-19激光拾音器的原理圖激光拾音系統(tǒng)的原理激光束由激光二極管產(chǎn)生,通過棱鏡后由物鏡聚焦成光點,再由聚焦伺服控制使光點聚焦在信號坑所在的平面上,同時為了使激光點準(zhǔn)確地跟蹤同心圓狀排列的信號坑,還需進行跟蹤伺服。這樣準(zhǔn)確跟蹤信號坑的部分發(fā)生散射,而在沒有信號坑的部分發(fā)生反射,重新回到物鏡,經(jīng)棱鏡折射被導(dǎo)入光檢測器（光電二極管）,再轉(zhuǎn)換成電脈沖信號,從而讀出了光盤中的信息。由于激光拾音系統(tǒng)具有音質(zhì)好、壽命長、記錄密度大、功能多、小巧等優(yōu)點,因而獲得廣泛使用。（2）磁頭錄放機中的磁頭是將以磁的形式記錄在磁帶上的聲音信息轉(zhuǎn)換成電信號的一種拾音系統(tǒng)。磁頭是由帶有縫隙的高導(dǎo)磁率鐵心,繞在鐵心上的線圈和外面的屏蔽罩等三部分組成,其外形和內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖6-20所示。圖6-20磁頭外形和內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖（2）磁頭按功能分,磁頭可分為錄音頭、放音頭和直流抹音頭、交流抹音頭四種；另外還有單聲道、雙聲道磁頭等。磁頭的作用是用高導(dǎo)磁材料（如坡莫合金）制成的,所以磁頭鐵心對磁通的磁阻比磁頭工作縫隙中空氣的磁阻小得多,磁帶上的剩磁極大部分通過磁頭鐵心形成回路。于是,就在磁頭線圈中感應(yīng)出與剩磁通變化規(guī)律相同的感應(yīng)電動勢。它經(jīng)過放音放大器后,去推動揚聲器發(fā)出原來記錄的聲音。聽筒和揚聲器（1）聽筒聽筒是電話技術(shù)中的耳機,它分為磁性聽筒和電動式聽筒。磁性聽筒的構(gòu)造比較簡單,如圖6-21所示。

聽筒的原理通話電流流經(jīng)兩個套在鐵心上的線圈,通過由此產(chǎn)生的磁場來吸引膜片,膜片的運動產(chǎn)生空氣的振動,從而完成電聲的轉(zhuǎn)換。假設(shè)線圈中通一1kHz的單音頻正弦信號,則在信號正半周線圈產(chǎn)生磁力吸引膜片,同理負半周也會吸引膜片。于是在信號的一個周期內(nèi),膜片振動兩次,即引起的空氣振動頻率為2kHz,也就是轉(zhuǎn)換產(chǎn)生了失真。為此在聽筒里裝一永久磁鐵,對膜片施加一個預(yù)應(yīng)力,從而保證在信號的正半周期間（或負半周期間）膜片被吸引,信號的負半周期間（或正半周期間）膜片在預(yù)應(yīng)力的作用下重新釋放,解決了轉(zhuǎn)換失真問題。

電動式聽筒如圖6-22所示為電動式聽筒的基本構(gòu)造。它與動圈式話筒十分接近。當(dāng)在線圈中通入交流電時,線圈由空氣隙向外推出或向里吸引。膜片通過線圈產(chǎn)生運動且推動空氣,發(fā)出聲音。

（2）揚聲器如果將動圈式聽筒做得大一些,主要是帶有一個非常大的膜片,這樣就得到了動圈式揚聲器,如圖6-23所示。

圖6-23動圈式揚聲器動圈式揚聲器動圈式揚聲器應(yīng)盡可能將所有可聽到的頻率發(fā)射出來。為了輻射低頻的聲音,要求膜片直徑大,且能進行有力的前后推移。為了輻射高頻的聲音,膜片的半徑小較為有利。于是有低音揚聲器、高音揚聲器和中音揚聲器之分。中音揚聲器被稱為通用揚聲器。它可以在收音機、電視機中使用。動圈式揚聲器是使用得最多的揚聲器。

五、電能化學(xué)能轉(zhuǎn)換技術(shù)電能轉(zhuǎn)換為化學(xué)能主要有金屬材料的電解、電鍍等。而化學(xué)能轉(zhuǎn)換為電能的典型器件是電池。電池分為原電池和蓄電池兩種,都是由化學(xué)能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔艿钠骷?。原電池是不可逆?即只能由化學(xué)能變?yōu)殡娔?稱為放電),故又稱為一次電池；而蓄電池是可逆的,即既可由化學(xué)能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔?又可由電能轉(zhuǎn)變?yōu)榛瘜W(xué)能(稱為充電),故又稱為二次電池。因此,蓄電池對電能有儲存和釋放的功能。1.蓄電池（1）鉛酸蓄電池它的主要部件是正極、負極、電解質(zhì)、隔板(隔離層)和電池槽,如圖6-24所示。鉛酸蓄電池是酸性蓄電池,在使用時通過正負極上的電化學(xué)反應(yīng),把化學(xué)能轉(zhuǎn)化成電能供給直流負載,即電池放電。反過來,電池在使用后,借助于直流電在電極上進行電化學(xué)反應(yīng),把電能轉(zhuǎn)換成化學(xué)能而儲蓄起來,即電池充電。

鉛酸蓄電池的優(yōu)點是:技術(shù)較成熟，易生產(chǎn)，成本低廉，可制成各種規(guī)格的電池。缺點是:比能量低，難于快速充電，循環(huán)使用壽命不夠長，最多為800次上下，制成小尺寸比較難。鉛酸蓄電池當(dāng)前研究的主要目標(biāo)是提高比能量，加大比功率，延長壽命、快速充電、密封免維護。鉛酸蓄電池結(jié)構(gòu)示意圖（2）鎘鎳(Cd—Ni)電池鎘鎳電池的結(jié)構(gòu)基本同鉛酸電池，主要部件有正極、負極、電解質(zhì)、隔板、電池槽、端子等。電池槽內(nèi)盛放氫氧化鉀(KOH)電解液。鎳電池的優(yōu)點為:其比能量高于鉛酸電池；循環(huán)使用壽命是鉛酸電池的二倍；快速充電性能好；密封式電池長期免維護。缺點是:成本高，價格為鉛酸電池的4～5倍；有“記憶”效應(yīng)；由于鎘是有毒的，因此廢電池必須回收。干電池的種類較多，但以鋅—錳干電池（即普通干電池）最為人們所熟悉，在實際應(yīng)用中也最普遍。鋅—錳干電池分糊式、疊層式、紙板式和堿性型等數(shù)種，但以糊式