電學(xué)計(jì)量基礎(chǔ)教材(編輯修改稿)
2025-09-01 09:37 本頁(yè)面
【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 =r時(shí)，使負(fù)載獲得最大功率的條件也叫做最大功率輸出定理。（五）電容器及其特性任何兩個(gè)絕緣介質(zhì)隔開而又相互靠近的導(dǎo)體，就可稱為電容器。這兩個(gè)導(dǎo)體就是電容器的兩個(gè)極板，中間的絕緣物質(zhì)稱為電容器的介質(zhì)。最簡(jiǎn)單的電容器是平行板電容器，它由兩塊相互平行且靠的很近而又彼此絕緣的金屬板組成，兩塊金屬板就是電容器的兩個(gè)極板，中間的空氣即為電容器的介質(zhì)。電容器最基本的特性是能夠儲(chǔ)存電荷。電容器極板上所儲(chǔ)存的電荷隨著外接電源電壓增高而增加。實(shí)驗(yàn)證明，電容器所儲(chǔ)存的電荷量與兩極板的電壓的比值是一個(gè)常數(shù)，稱為電容器的電容量，簡(jiǎn)稱電容，用字母C表示。它表示電容器儲(chǔ)存電荷的本領(lǐng)，用公式為 式中：C——電容，單位是法拉（F）； Q——一個(gè)極板的電荷量，單位是庫(kù)倫（C）； U——兩極板間的電壓，單位是伏特（V）電容量的單位是法拉，簡(jiǎn)稱法，用符號(hào)F表示。實(shí)際應(yīng)用時(shí)，法拉這個(gè)單位太大，通常用遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于法拉的單位是微法（μF）和皮法（pF)： 1μF=106F 1 pF=1012F電容器串聯(lián)電路特點(diǎn)(如圖)： ①電量特點(diǎn)。電容器串聯(lián)電路各電容器所帶的電量相等。②電壓特點(diǎn)。電容器串聯(lián)電路的總電壓等于每個(gè)電容器的兩端電壓之和。③電容特點(diǎn)。電容器串聯(lián)電路的等效電容的倒數(shù)等于各個(gè)分電容的倒數(shù)之和。④電壓分配。電容器串聯(lián)電路中各電容器兩端的電壓與電容量成反比。電容器并聯(lián)電路特點(diǎn)(如圖)：①電量特點(diǎn)。由于并聯(lián)電容器兩端的電壓相等，每個(gè)電容器所充有的電荷量為 ,所以總電荷量為 。②電壓特點(diǎn)。電容器并聯(lián)電路每個(gè)電容器兩端的電壓相同，并等于外加電源電壓，即U=U1+U2。③電容特點(diǎn)。電容器并聯(lián)后的等效電容量等于各個(gè)電容器的電容量之和。 第三節(jié) 交流電路（一）交流電的基本知識(shí)交流電的基本概念：在電路中，大小和方向隨時(shí)間作周期性變化的電流和電壓，分別稱為交變電流和交變電壓，統(tǒng)稱交流電。交流電分為正弦交流電和非正弦交流電。大小和方向隨時(shí)間按正弦規(guī)律變化的電壓和電流，稱為正弦交流電，即我們平時(shí)所說(shuō)的單相交流電，其文字符號(hào)用字母“AC”表示，圖形符號(hào)用“∽”表示。交流電流和電壓在變化過(guò)程中的任一瞬間，都有確定的大小和方向，稱為交流電的瞬時(shí)值，分別用小寫字母i、u、e表示電流、電壓和電動(dòng)勢(shì),、表示電壓、電流最大值。隨時(shí)間按正弦規(guī)律變化的電壓、電流稱為正弦電壓和正弦電流。表達(dá)式為：振幅角頻率振幅、角頻率和初相稱為正弦量的的三要素。相位波形圖初相角：簡(jiǎn)稱初相相位以正弦電流為例，有如圖主要參數(shù)表示：周期與頻率周期T：正弦量完整變化一周所需要的時(shí)間頻率f：正弦量在單位時(shí)間內(nèi)變化的周數(shù)周期與頻率的關(guān)系：角頻率ω：正弦量單位時(shí)間內(nèi)變化的弧度數(shù)角頻率與周期及頻率的關(guān)系：相位、初相和相位差相位：正弦量表達(dá)式中的角度初相：t=0時(shí)的相位相位差：兩個(gè)同頻率正弦量的相位之差，其值等于它們的初相之差。如相位差為：、振幅與有效值振幅：正弦量的最大值周期電流有效值：讓周期電流i和直流電流I分別通過(guò)兩個(gè)阻值相等的電阻R，如果在相同的時(shí)間T內(nèi)，兩個(gè)電阻消耗的能量相等，則稱該直流電流I的值為周期電流i的有效值根據(jù)有效值的定義有： 周期電流的有效值為：對(duì)于正弦電流，因所以正弦電流的有效值為：同理，正弦電壓的有效值為：（二）單相交流電路純電阻電路純電阻電路是只有電阻負(fù)載的交流電路，將、代入，得：可以得到以下結(jié)論：即純電阻交流電路的電流與電壓任意時(shí)刻符合歐姆定律。純電阻交流電路的電流與電壓相位關(guān)系為純電阻交流電路的電流與電壓同相。純電感元件純電感電路是只有空心線圈的負(fù)載，而且線圈的電阻和分布電容均忽略不計(jì)的交流電路。純電感電路是理想電路，實(shí)際的電感線圈都有一定的電阻，當(dāng)電阻很小，可以忽略不計(jì)時(shí)，電感線圈可看做是純電感交流電路。將、代入，得：電感感抗：XL=ωL=2fL，與頻率成正比。實(shí)踐證明：純電感電路的電流與電壓的最大值（或有效值）符合歐姆定律純電感電路的電流與電壓的相位關(guān)系為電壓超前電流/2純電容元件純電容電路是只有電容器的負(fù)載，而且電容器的漏電電阻和分布電感均忽略不計(jì)的交流電路。將、代入上式，得：得 或容抗：XC=1/ωC，與頻率成反比。 實(shí)踐證明：純電容電路的電流與電壓的最大值（或有效值）符合歐姆定律純電容電路的電流與電壓的相位關(guān)系為電壓滯后電流 /2RCL其它組合串并聯(lián)組合交流電路可以參考相關(guān)書籍，現(xiàn)忽略。（三）交流電路功率1．平均功率平均功率（有功功率） cos稱功率因數(shù)。對(duì)電阻元件R。對(duì)電感元件L。對(duì)電容元件C?？梢婋娮杩偸窍哪芰康模姼泻碗娙菔遣幌哪芰康?，其平均功率都為0。平均功率就是反映電路實(shí)際消耗的功率?？梢姼麟娮杷牡钠骄β手?，就是該電路所消耗的平均功率。2．無(wú)功功率 單位為乏（Var）對(duì)電阻元件R。對(duì)電感元件L。對(duì)電容元件C。3．視在功率 單位為伏安（VA）表示用電設(shè)備的容量。平均功率P、無(wú)功功率Q和視在功率S的關(guān)系：(1)提高功率因數(shù)的意義：提高發(fā)、配電設(shè)備的利用率；(2)減少輸電線路的電壓降和功率損失。（2）、提高功率因數(shù)的方法：在感性負(fù)載上并聯(lián)適當(dāng)?shù)碾娙?。（四）三相交流電路定義：由3個(gè)頻率相同、振幅相同、相位互差120176。的正弦電壓源所構(gòu)成的電源稱為三相電源。由三相電源供電的電路稱為三相電路 三相電源三相電源由三相交流發(fā)電機(jī)產(chǎn)生的。在三相交流發(fā)電機(jī)中有3個(gè)相同的繞組。3個(gè)繞阻的首端分別用A、B、C表示，末端分別用X、Y、Z表示。這3個(gè)繞組分別稱為A相、B相、C相，所產(chǎn)生的三相電壓分別為： 三個(gè)電壓172。 同幅值173。 同頻率174。相位互差120176。三個(gè)電壓達(dá)最大值的先后次序叫相序，圖示相序?yàn)锳174。B174。C（1）三相電源的星形連接星形連接：3個(gè)末端連接在一起引出中線，由3個(gè)首端引出3條火線。每個(gè)電源的電壓稱為相電壓火線間電壓稱為線電壓。由向量圖可得： 可見，三個(gè)線電壓幅值相同，頻率相同，相位相差120176。（2）三相電源的三角形連接三角形連接：將三相繞組的首、末端依次相連，從3個(gè)點(diǎn)引出3條火線。 注：此種接法如一相接反，整個(gè)回路電壓不等于零，由于繞組阻抗很小，有可能燒毀繞組，將造成嚴(yán)重后果。（3）三相負(fù)載接線方式略第二章、電學(xué)計(jì)量單位和電學(xué)量具（一）概述人類為了認(rèn)識(shí)自然和改造自然，需要不斷地對(duì)自然界的各種現(xiàn)象進(jìn)行測(cè)量，所謂測(cè)量“就是以確定量值為目的的一組操作。它是人類認(rèn)識(shí)和改造客觀世界的一種必不可少的手段，是從客觀事物中取得定量信息，以獲得物體或物質(zhì)某些特征的數(shù)字表征，使人們對(duì)物體、物質(zhì)和自然現(xiàn)象屬性的認(rèn)識(shí)達(dá)到從定性到定量的轉(zhuǎn)化。電學(xué)計(jì)量就是按照國(guó)家法定的計(jì)量檢定系統(tǒng)，應(yīng)用電測(cè)量器具，采用相應(yīng)的測(cè)量方法對(duì)被測(cè)電參量進(jìn)行定量分析的一門科學(xué)；是人們掌握電學(xué)知識(shí)，發(fā)展電
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