電學(xué)計(jì)量基礎(chǔ)教材-在線瀏覽
2024-09-15 09:37本頁面
【正文】 完成人們的預(yù)想要求。為便于對(duì)電路的分析和數(shù)學(xué)描述，常將實(shí)際元器件理想化（即模型化）。任何電路，都是在電動(dòng)勢(shì)、電壓或電流的作用下進(jìn)行工作的，對(duì)于電路的分析和計(jì)算就是要討論電壓、電動(dòng)勢(shì)和電流狀態(tài)以及它們之間的關(guān)系（二）歐姆定律歐姆定律是反映電路中電壓、電流和電阻之間關(guān)系的定律。 電路的歐姆定律實(shí)踐證明：當(dāng)導(dǎo)體溫度不變時(shí)，通過導(dǎo)體的電流與加在導(dǎo)體兩端的電壓成正比，而與其電阻成反比，這一結(jié)論叫做一段電路的歐姆定律。圖給出了一臺(tái)直流發(fā)電機(jī)負(fù)載的簡(jiǎn)單電路。實(shí)踐證明：在只有一個(gè)電源的無分支閉合電路中，電流的大小與電源的電動(dòng)勢(shì)E成正比，而與內(nèi)、外電路電阻之和（r0+R）成反比，這一結(jié)論叫做全電路的歐姆定律。U—即IR,電源兩端的電壓（通常叫端電壓），當(dāng)不計(jì)導(dǎo)線電阻時(shí)即為負(fù)載兩端的電壓，V。串聯(lián)電路的特點(diǎn)如下（1） 電流特點(diǎn)。串聯(lián)電路的電壓等于各電阻上分電壓之和，即U=U1+U2+U3（3） 串聯(lián)電阻的總電阻等于各分電阻之和，用R電表總電阻，則，R=R1+ R2+ R3[例] 有一磁電系表頭，如圖（a）所示。電阻并聯(lián)電路幾個(gè)電阻并排地接到同一電壓的兩節(jié)點(diǎn)之間的連接，叫做電阻的并聯(lián)，如下圖所示。并聯(lián)電路電阻兩端的電壓相等，即U=U1=U2=U3(2) 電流特點(diǎn)。 電阻的混聯(lián)電路在實(shí)際電路中，既有電阻串聯(lián)又有電阻并聯(lián)的電路，稱為混聯(lián)電路。下面介紹混聯(lián)電路的計(jì)算方法和簡(jiǎn)化步驟。把幾個(gè)串聯(lián)或并聯(lián)的電阻分別用等效電阻來代替，然后 求出該電路的總電阻，如圖（b）(c) (d)所示。（3） 最后推算出各部分的電壓降和電流等。現(xiàn)已知U1=12V，負(fù)載電阻R3=200Ω。解：①K斷開時(shí)，為串聯(lián)電路 I3=0 I1=I2=U1/(R1+R2)=12/1200=(A)=10(mA) U2=I2R2=600=6(V) U3=0②K閉合時(shí)，為混聯(lián)電路，電路總等效電阻 R=R1+R2R3/(R2+R3) =600+600200/(600+200)=750(Ω) I1=U1/R=12/750=(A)=16(mA)并聯(lián)支路各分流與電阻成反比，故 I3=I1R2/(R2+R3)=600/(600+200)=(A)=12(mA)因R2與R3并聯(lián)連接，故U2=U3=(V)從上述結(jié)過可以看出，當(dāng)K閉合后，分壓器ac段的電流從10mA增加到16mA。復(fù)雜電路的分析和計(jì)算的僅靠歐姆定律是不夠的，下面介紹基爾霍夫第一定律、第二定律來解決一些電路的計(jì)算問題。（1）支路 ：由一個(gè)或幾個(gè)元件（電阻或電源）串聯(lián)成的無分支電路叫做支路。圖中，fab和bcd都叫支。圖中b、e、f為節(jié)點(diǎn)。一個(gè)回路可能包含幾個(gè)支路，并通過若干個(gè)節(jié)點(diǎn)。（4）基爾霍夫第一定律基爾霍夫第一定律也稱節(jié)點(diǎn)電流定律：對(duì)電路中任一節(jié)點(diǎn)，在任一時(shí)刻流入節(jié)點(diǎn)的電流之和等于流出節(jié)點(diǎn)的電流之和。用公式表示為（5）基爾霍夫第二定律基爾霍夫第二定律也稱回路電壓定律，其內(nèi)容為：對(duì)電路中的任一閉合回路，沿回路繞行方向上各段電壓的代數(shù)和等于零。用公式表示為戴維南定理（1）、二端網(wǎng)絡(luò)任何具有兩個(gè)出線端的部分電路都稱作二端網(wǎng)絡(luò)。（2）、戴維南定理任何線性有源二端網(wǎng)絡(luò)，對(duì)外電路來說，可以用一個(gè)等效電源代替，等效電源的電動(dòng)勢(shì)E0等于有源二端網(wǎng)絡(luò)的開路電源，等效電源的內(nèi)阻R0等于該有源二端網(wǎng)絡(luò)中所有電源取零值，僅保留其內(nèi)阻時(shí)所得到的無源二端網(wǎng)絡(luò)的等效電阻。（四）電功與電功率 電功： 在電場(chǎng)力作用下，電荷定向移動(dòng)形成的電流所做的功稱為電功。因此，電功也稱為電能。t—通電時(shí)間，單位是秒（s）對(duì)于純電阻電路，歐姆定律成立，即U=RI，帶入上式可得 電功率：電功率是描述電流做功快慢的物理量。如果時(shí)間t內(nèi)，電流通過導(dǎo)體所做的功為，那么電功率為 式中：—電能，單位是焦耳（J）； —電功率，單位是瓦特（W）； t—電流做功所用的時(shí)間，單位是秒（s）同樣對(duì)于純電阻電路，電功率的公式可以寫成 ☆數(shù)學(xué)分析證明：當(dāng)負(fù)載電阻R和電源內(nèi)阻r相等時(shí)（如圖），電源輸出功率最大（負(fù)載獲得最大功率Pmax）,即當(dāng)R=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。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)。電容器最基本的特性是能夠儲(chǔ)存電荷。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。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)。②電壓特點(diǎn)。③電容特點(diǎn)。④電壓分配。電容器并聯(lián)電路特點(diǎn)(如圖)：①電量特點(diǎn)。②電壓特點(diǎn)。③電容特點(diǎn)。 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。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。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。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。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。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。 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。對(duì)電阻元件R。對(duì)電容元件C。平均功率就是反映電路實(shí)際消耗的功率。2．無功功率 單位為乏（Var）對(duì)電阻元件R。對(duì)電容元件C。平均功率P、無功功率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。（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。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。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。 同幅值173。相位互差120176。B174。每個(gè)電源的電壓稱為相電壓火線間電壓稱為線電壓。（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。（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
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