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文档简介

1、电流电流是指一群电荷的流动。电流的大小称为电流强度,是指单位时间内通过导线某一截 面的电荷量,每秒通过一库仑的电量称为一安培。(Ampere)。安培是国际单位制中的一种基本单位。电流表是专门测量电流的仪器。大自然有很多种负载电荷的载子,例如,导电体 内可移动的电子、电解液内的离子、等离子内的电子和离子、强子内的夸克。电流强度电流强度(current intensity)描述电流强弱的物理量常用符号I表示。定义为单位时间内通过导体任一横 截面的电量,电流有时也作为电流强度 的简称,如图。I是标量,只能描述导 体中通过某一截面电流的整体特征,其单位为安培( A)。其微观表达式为:匸nqsv( “

2、”表示乘号n:表示单位体积中导体所含的自由电子数q:表示电荷量 s:横截面 v:电子的流速按照规定,电流的方向是正电荷流动的方向,它与负电荷流动的方向相反。 在单位时间内通过导体某一横截面的电量 定义为电流。如果导体中电流大小和方向不随时间变化,则称为恒定电流。电流的单位是A。1A=1C/s电流的大小称为电流强度(简称电流,符号为 I ),是指单 位时间内通过导线某一截面的电荷量。电流单位安培,简称安,符号是:A。安培是国际单位制中所有电性的基本单位。常用的单位有毫安(mA及微安(卩A)。1A=1000mA1mA=100Qi A1KA=1000A电流产生的条件:1、必须具有能够自由移动的电荷2

3、、导体两端存在电压(要使闭合回路中得到持续电流,必须要有电源)电流强度的测量测量工具电流表电流表使用方法1、电流表要串联在电路中。2、正负接线柱的接法要正确 :电流从正接线柱流入 , 从负接线柱流出。3、被测电流不要超过电流表的量程。4、绝对不允许不经过用电器而把电流表直接连到电源的两极上。5、确认目前使用的电流表的量程。6、确认每个大格和每个小格所代表的电流值。(先试触 , 出现问题时先解决 )a、指针不偏转;b、指针偏转过激,电流表会爆掉。c、指针偏转很小;d、指针反向偏电流分类不随时间变化的电流称为直流电流。 工程上常将以直流分量为主的电流也称 为直流电流。 周期地变化而不含直流分量的电

4、流称为交流电流。 电工中涉及的电 流除直流、交流及瞬变电流外,还有传导电流、运流电流和位移电流。随时间变 化的电流称作瞬变电流。传导电流由介质中带电荷粒子的规则运动所形成的电流。 电荷的携带者称为载流子。 在金 属中有着大量的自由电子。 自由电子在外加电场的作用下沿与电场强度相反方向 的漂移运动, 形成传导电流。 在电解液和电离气体中, 正离子的定向运动和负离 子的运动都形成电流, 这两部分电流的和便是其中的总电流。 在半导体中, 载流 子包括带负电的自由电子及带正电的空穴, 但它们的数目远少于导体中的自由电 子。运流电流电荷在真空或极稀薄气体中的运动所形成的电流。 真空电子管中由阴极发射到阳

5、 极的电子流, 带电的运动着的雷云运动所形成的电流都是运流电流。 相对于观察 者以速度v运动的电荷元p dV ( p为电荷的体密度,dV为体积元)形成的运流 电流密度为p vdV。位移电流位移电流是电位移矢量随时间的变化率。 英国物理学家麦克斯韦首先提出这种变 化将产生磁场的假设并称其为“位移电流”。但位移电流只表示电场的变化率, 与传导电流不同,它不产生热效应、化学效应等。继电磁感应现象发现之后麦克 斯韦的这一假设更加深入一步揭示了电现象与磁现象之间的联系。位移电流是建立麦克斯韦方程组的一个重要依据。电流三大效应热效应 当电流通过电阻时,电流作功而消耗电能,产生了热量,这种现象叫做电流的热

6、效应。实践证明,电流通过导体所产生的热量和电流的平方, 导体本身的电阻值 以及电流通过的时间成正比。这是英国科学家焦耳和俄国科学家楞次得出的结 论,被人称作焦耳楞次定律。电流热效应的应用:一方面,利用电流的热效应可 以为人类的生产和生活服务。如在白炽灯中,由于通电后钨丝温度升高达到白热 的程度,于是一部分热:以转化为光。发出光亮。另一方面,电流的热效应也有 一些不利因素。大电流通过导线而导线不够粗时, 就会产生大量的热,破坏导线 的绝缘性能,导致线路短路,引发电火灾。为了避免导线过热,有关部门对各种 不同截面的导线规定了最大允许电流(安全电流)。导线截面越大,允许通过的 电流也越大。磁效应 电

7、流的磁效应(动电会产生磁)是奥斯特的,任何通有电流的导线,都可以在其 周围产生磁场的现象,称为电流的磁效应。非磁性金属通以电流,却可产生磁场, 其效果与磁铁建立的磁场相同。 在通电流的长直导线周围,会有磁场产生,其磁 力线的形状为以导线为圆心一封闭的同心圆,且磁场的方向与电流的方向互相垂 直。电流的磁效应在生活中应用广泛。 几乎除了电灯,电暖器等电热电器之外都是利 用电流的磁效应。电视机中有显像管需要电磁铁作为电子的聚焦,电磁炉将电能转化为高频磁场。电话使用磁场中的通电导线达到驱动发音膜发生, 手机将电能 转化为电磁信号进行发射和接收。节能灯的电子镇流器将灯管内的低压气体点燃 等等。化学效应在

8、电解质的水溶液中通入电流,两电极上会产生一些化学变化。这种利用电流使 物质产生化学变化的现象,我们称为电流的化学效应。亦即将电能转换成化学能 的效应。例如电解、电镀等都是电流化学效应的应用。电解是电流通过物质而引起化学变化的过程。化学变化是物质失去或获得电子(氧化或还原)的过程。电解过程是在电解池中进行的。 电解池是由分别浸没在 含有正、负离子的溶液中的正、负两个电极构成。电流(即电子)流进负电极(阴 极),溶液中带正电荷的正离子迁移到阴极,并与电子结合,变成中性的元素或 分子;带负电荷的负离子迁移到另一电极(阳极),给出电子,变成中性元素或 分子。电镀就是利用电解原理在某些金属表面上镀上一薄

9、层其它金属或合金的过程。电镀时,镀层金属做阳极,被氧化成阳离子进入电镀液;待镀的金属制品做阴极, 镀层金属的阳离子在金属表面被还原形成镀层。为排除其它阳离子的干扰,且使镀层均匀、牢固,需用含镀层金属阳离子的溶液做电镀液,以保持镀层金属阳离子的浓度不变。电镀的目的是在基材上镀上金属镀层( deposit ),改变基材表 面性质或尺寸。电镀能增强金属的抗腐蚀性(镀层金属多采用耐腐蚀的金属)、 增加硬度、防止磨耗、提高导电性、润滑性、耐热性、和表面美观。电压电压,也称作电势差或电位差,是衡量单位电荷在静电场中由于电势不同所产生 的能量差的物理量。其大小等于单位正电荷因受电场力作用从 A点移动到B点所

10、作的功,电压的方向规定为从高电位指向低电位的方向。电压的国际单位制为伏特(V),常用的单位还有毫伏(mV)、微伏(卩V)、千伏(kV)等。此概念与水位高 低所造成的“水压”相似。需要指出的是,“电压” 一词一般只用于电路当中,“电势差”和“电位差”则普遍应用于一切电现象当中。公式 电势差(电压差)的定义电荷q在电场中从A点移动到B点,电场力 所做的功WABf电荷量q的比值,叫做AB 两点间的电势差(AB两点间的电势之差,也称为电位差),用UAE表示,则有公式: 也可以利用电势这样定义其中,WAB为电场力所做的功,q为电荷量。如果电压的大小及方向都不随时间变化,则称之为稳恒电压或恒定电压,简称为

11、直流电压,用大写字母U表示。如果电压的大小及方向随时间变化, 则称为变动 电压。对电路分析来说,一种最为重要的变动电压是正弦交流电压(简称交流电压),其大小及方向均随时间按正弦规律作周期性变化。交流电压的瞬时值要用 小写字母u或u(t)表示。在电路中提供电压的装置是电源。电压在国际单位制中的主单位是 伏特(V),简称伏,用符号V表示。1伏特等 于对每1库仑的电荷做了 1焦耳的功,即1 V = 1 J/C。强电压常用千伏(KV)为 单位,弱小电压的单位可以用毫伏(mV)微伏(卩v)。它们之间的换算关系是:1kV=1000V1V=1000mV1mV=100Qi v电路中的电压电压是推动电荷定向移动

12、形成电流的原因。 电流之所以能够在导线中流动, 也是 因为在电流中有着高电势和低电势之间的差别。这种差别叫电势差,也叫电压。 换句话说。在电路中,任意两点之间的电位差称为这两点的电压。通常用字母 V 代表电压。电源是给用电器两端提供电压的装置。电压的大小可以用电压表(符号:V)测量。串联电路电压规律:串联电路两端总电压等于各部分电路两端电压和。公式:艺U=U1+U2并联电路电压规律:并联电路各支路两端电压相等,且等于电源电压。公式:艺U=U1=U2欧姆定律:U=IR(I为电流,R是电阻)但是这个公式只适用于纯电阻电路两点间电场强度的线积分。 电压代表电场力对单位正电荷由场中一点移动到另一点所做

13、的功。在国际单位制中其主单位为伏 特(V)。电压的定义式为 Uab=/(b,a)Edl。式中Uab代表a点与b点之间的电压,E为电场强度,dl为 积分路径上的线元。如果上式为正值,则Uab为自a到b的电压降落(简称压降); 若上式为负值,则Uab为电压升高(简称压升)。在一静电场中, 每一点对指定的参考点有一定的电位, 两点之间的电压就是 它们的电位差。即Uab= a- b。式中 a、 b分别为a点和b点的电位。两 点间的电压或电位差与电位参考点的选择无关。在时变电磁场中, 电场不仅有库仑定律所描述的库仑电场, 还有由电磁感应 所产生的感应电场。 感应电场的路积分值因路径而异, 即两点间沿不同

14、路径可以 有不同电压。 电工设备中一种绝缘结构通常只能承受小于某规定数值的电压, 否 则将导致绝缘击穿而损坏。 在导体中的电流密度随着电场强度的增加而变大。 若 电压过高将使温度急剧升高亦可能造成损坏。 反之,电压不足又使设备不能正常 运行甚至造成事故。在静电场或直流电路中, 任意两点的电压方向不随时间变化, 其方向值恒定。 在交流电路中,任意两点的电压随时间变化,电压有瞬时值、峰值、平均值、有 效值的区分。 对于随时间按正弦或余弦函数变化的交流电压, 所谓有效值等于其 最大值被 2 的平方根去除 3。例如,照明用电为 220伏,是指电压的有效值为 220 伏。电压可分为高电压,低电压和安全电

15、压。 高低压的区别是:以电气设备的对地的电压值为依据的。对地电压高于 1000伏 的为高压。对地电压小于或等于 1000 伏的为低压。其中安全电压指人体较长时间接触而不致发生触电危险的电压。 按照国家标准 GB3805-83安全电压规定了为防止触电事故而采用的,由特定电源供电的的 电压系列。我国对工频安全电压规定了以下五个等级,即 42V, 36V,24V,12V 以及 6V。电阻,因为物质对电流产生的阻碍作用,所以称其该作用下的电阻物质。电 阻将会导致电子流通量的变化,电阻越小,电子流通量越大,反之亦然。没有电 阻或电阻很小的物质称其为电导体, 简称导体。不能形成电流传输的物质称为电 绝缘体

16、,简称绝缘体。在物理学中,用 电阻(Resista nee )来表示导体对电流阻碍作用的大小。导 体的电阻越大,表示导体对电流的阻碍作用越大。不同的导体,电阻一般不同, 电阻是导体本身的一种特性。电阻元件是对电流呈现阻碍作用的耗能元件。常见的电压值电视信号在天线上感应的电压约 0.1mV维持人体生物电流的电压 约 1.2mV碱性电池标称电压 1.5V电子手表用氧化银电池两极间的电压 1.5V一节铅蓄电池电压 2V手持移动电话的电池两极间的电压 3.7V 对人体安全的电压干燥情况下不高于 36V 家庭电路的电压220V(日本和一些美洲的国家的家用电压为110V)动力电路电压 380V无轨电车电源

17、的电压 550600V电视机显像管的工作电压10kV以上列车上方电网电压 25000v发生闪电的云层间电压 可达 1000kV阻抗电压双绕组变压器中一个绕组短路,以额定频率的电压施加于另一个绕组上,并 使其中流过额定电流时的施加电压值。对多绕组变压器,除试验的一对绕组外, 其余绕组开路,并使其中流过与该对绕组中的额定容量较小的绕组相对应的额定 电流时的施加电压值。 各对绕组的阻抗电压是指相应的参考温度下的数值且用施 加电压绕组的额定电压值的百分数来表示。阻抗电压计算方法: 当变压器二次绕组短路(稳态),一次绕组流通额定电流而施加的电压称阻抗电压 Uz。通常Uz以额定电压的百分数表示,即uz=(

18、Uz/U1 n)*100% 匝电势:u=4.44*f*B*At,V 其中:B铁心中的磁密,T At 铁心有效截面积,平方米可以转化为变压器设计计算常用的公式:当 f=50Hz 时:u=B*At/450*10A5,V当 f=60Hz 时:u=B*At/375*10A5,V如果已知道相电压和匝数,匝电势等于相电压除以匝数。电阻电阻(Resista nee,通常用“ F”表示),在物理学中表示导体对电流阻碍作用的大小。导体的电阻越大,表示导体对电流的阻碍作用越大。不同的导体, 电阻一般不同,电阻是导体本身的一种特性。电阻将会导致电子流通量的变化, 电阻越小,电子流通量越大,反之亦然。电阻元件的电阻值

19、大小一般与温度,材料,长度,还有横截面积有关,衡 量电阻受温度影响大小的物理量是温度系数,其定义为温度每升高1C时电阻值 发生变化的百分数。电阻的主要物理特征是变电能为热能, 也可说它是一个耗能元件, 电流经过 它就产生内能。电阻在电路中通常起分压、分流的作用。对信号来说,交流与直 流信号都可以通过电阻。计算公式串联: R=R1+R2+Rn并联:1/R=1/R1+1/R2+. +1/R n两个电阻并联式也可表示为R=R1- R2/(R1+R2)定义式:R=U/I决定式:R=p L/S( p表示电阻的电阻率,是由其本身性质决定,L表示电阻 的长度,S表示电阻的横截面积)单位表示导体的电阻通常用字

20、母 R表示,电阻的单位是欧姆(ohm),简称欧,符号 是Q (希腊字母,读作Omega) 1 Q =1V/A。比较大的单位有千欧(kQ)、兆欧 (MQ)(兆二百万,即100万)。KQ (千欧),MQ (兆欧),他们的换算关系是:两个电阻并联式也可表 示为1TQ =1000GQ; 1GQ =1000MQ ; 1MQ =1000KQ ; 1KQ =1000Q (也就是一千 进率)控制电阻大小的因素电阻元件的电阻值大小一般与温度有关,还与导体长度、横截面积、材料有 关。衡量电阻受温度影响大小的物理量是温度系数,其定义为温度每升高1C时电阻值发生变化的百分数。多数(金属)的电阻随温度的升高而升高,一些

21、半导 体却相反。如:玻璃,碳在温度一定的情况下,有公式R=p l/s 其中的 p 就是电阻率, l 为材料的长度,单位为 m, s 为面积,单位为平方米。可以看出,材 料的电阻大小正比于材料的长度,而反比于其面积。电阻物理量: 1 欧电压产生一鸥电流则为 1鸥电阻。另外电阻的作用除了在 电路中用来控制电流电压外还可以制成发热元件等。色环电阻的识别方法带有四个色环的其中第一、 二环分别代表阻值的前两位数; 第三环代表倍率; 第四环代表误差。快速识别的关键在于根据第三环的颜色把阻值确定在某一数量 级范围内,例如是几点几K、还是几十几K的,再将前两环读出的数”代”进去, 这样就可很快读出数来。 2(

22、1) 熟记第一、二环每种颜色所代表的数。可这样记忆:棕 1,红 2,橙3, 黄 4,绿 5,蓝 6,紫 7,灰 8,白 9,黑 0。这样连起来读,多复诵几遍便可记 住。记准记牢第三环颜色所代表的 阻值范围,这一点是快识的关键。具体是: 金色:几点几 Q 黑色:几十几Q 棕色:几百几十 Q 红色:几点几k Q 橙色:几十几k Q 黄色:几百几十k Q 绿色:几点几MQ 蓝色:几十几MQ 从数量级来看,在体上可把它们划分为三个大的等级,即:金、黑、棕色是欧姆 级的;红、橙、黄色是千欧级的;绿、蓝色则是兆欧级的。这样划分一下是为了 便于记忆。(3)当第二环是黑色时,第三环颜色所代表的则是整数,即几,

23、几十,几百k Q 等,这是读数时的特殊情况,要注意。例如第三环是红色,则其阻值即是整几kQ 的。( 4)记住第四环颜色所代表的误差,即:金色为 5%;银色为 10%;无色为 20%。 下面举例说明:例 1 当四个色环依次是黄、橙、红、金色时,因第三环为红色、阻值范围是几点几kQ的,按照黄、橙两色分别代表的数” 4和” 3代入,则其读数为43 kQo 第环是金色表示误差为 5%。例 2 当四个色环依次是棕、 黑、橙、金色时, 因第三环为橙色, 第二环又是黑色, 阻值应是整几十kQ的,按棕色代表的数” 1代入,读数为10 kQo第四环是 金色,其误差为 5%o贴片电阻的识别方法贴片元件具有体积小、

24、重量轻、安装密度高,抗震性强抗干扰能力强,高 频特性好等优点, 广泛应用于计算机、 手机、电子辞典、医疗电子产品、 摄录机、 电子电度表及VCD机等。贴片元件按其形状可分为矩形、 圆柱形和异形三类。按 种类分有电阻器、电容器,电感器、晶体管及小型集成电路等。贴片元件与一般 元器件的标称方法有所不同。下面主要谈谈片状电阻器的阻值标称法。 3 片状电阻器的阻值和一般电阻器一样, 在电阻体上标明 共有三种阻值标称 法,但标称方法与一般电阻器不完全一样。1数字索位标称法 ( 一般矩形片状电阻采用这种标称法 ) 数字索位标称法就是在电阻体上用三位数字来标明其阻值。 它的第一位和第二位 为有效数字,第三位

25、表示在有效数字后面所加“ 0”的个数这一位不会出现字 母。例如:“ 472表示“ 4700Q”;“151” 表示“ 1500”。如果是小数则用“ R表示“小数点” 并占用一位有效数字,其余两位是有 效数字。例如:“ 2R4 表示“ 2. 4Q”;“ R15表示“ 0. 15Q”。2色环标称法 ( 一般圆柱形固定电阻器采用这种标称法 ) 贴片电阻与一般电阻一样, 大多采用四环 (有时三环 )标明其阻值。 第一环和第二 环是有效数字,第三环是倍率 (色环代码如表 1)。例如:“棕绿黑”表 示” 15Q” ; “蓝灰橙银”表示“ 68kQ ”误差土 10%3. E96数字代码与事母混合标称法 数字代

26、码与字母混合标称法也是采用三位标明电阻阻值, 即“两位数字加一位字 母”,其中两位数字表示的是 E96系列电阻代码具体见附表2。它的第三位是 用字母代码表示的倍率(如表3)。例如:“ 51D表示“ 332X103; 332kQ”;“249Y表示“ 249X 10-2 ; 2. 49Q ”。超导现象各种金属导体中,银的导电性能是最好的,但还是有电阻存在。 20世纪初, 科学家发现,某些物质在很低的温度时,如铝在1.39K (-271.76 C)以下,铅在7.20K (-265.95 C)以下,电阻就变成了零。这就是超导现象,用具有这种 性能的材料可以做成超导材料。 目前已经开发出一些“高温”超导

27、材料, 它们在 100K (-173C)左右电阻就能降为零。如果把超导现象应用于实际,会给人类带来很大的好处。在电厂发电、运输 电力、储存电力等方面若能采用超导材料, 就可以大大降低由于电阻引起的电能 消耗。如果用超导材料制造电子元件,由于没有电阻,不必考虑散热的问题,元 件尺寸可以大大的缩小,进一步实现电子设备的微型化。电流、电压、电阻三者的关系1知道研究电流跟电压、电阻关系的实验方法。2知道电流跟电压、电阻的关系。3.能初步分析在相同的电压下,通过不同导体的电流强度不同的现象4 知道用实验研究欧姆定律的方法。5. 掌握欧姆定律的内容及公式。6. 能应用欧姆定律公式进行简单的计算。7. 理解

28、伏安法测电阻的原理及方法。1. 正确理解电流跟电压、电阻的关系在利用实验的方法研究物理规律时, 往往采用 控制变量”的实验方法,即先 保持一个物理量不变(如 :不变),研究其他两个物理量(如 亠和)之间 的关系,分别得出不同条件下的实验结论。通过实验归纳总结出的电流与电压的关系是: 在电阻一定的情况下,导体中 的电流跟导体两端的电压成正比。应该注意:(1)这里导体中的电流和导体两 端的电压都是针对同一导体来说的;(2)不能反过来说,电阻一定时,电压与 电流成正比;这里存在一定的因果关系,这里电压是原因,电流是结果,是因为 导体两端加了电压,导体中才有电流,不是因为导体中通了电流才加了电压。电流

29、跟电阻的关系是:在电压一定时,导体中的电流跟导体的电阻成反比。 在理解时要注意:(1)电流和电阻也是针对同一导体而言的;(2)不能说导体的电阻与通过它的电流成反比。因为电阻是导体本身的一种特性,即使导体中不 通过电流,它的电阻也不会改变,更不会因导体中电流的增大或减小而使它的电 阻发生改变。2. 正确理解欧姆定律的物理含义应将欧姆定律结合实验来理解,在导体的电阻不变时,导体中的电流与导体 两端的电压成正比,导体两端电压改变时,流过导体的电流随着改变;在电压不 变时,导体中的电流与电阻成反比,即在同一电压下,接不同的电阻时,电流也 不相同,当所接电阻越大时,通过的电流越小。欧姆定律的实质是:通过导体的电流随导体两端的电压的改变而改变,也可随导体的电阻大小的改变而改变。但导体两端的电压不一定随电流或电阻的改变 而改变,导体的电阻更不会随流过导体的电流或导体两端的电压的改变

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