3-1稳恒电流的条件
- 格式:ppt
- 大小:269.50 KB
- 文档页数:9
三相电机的稳态电流是指在稳定运行状态下,三相电机各相之间的电流大小。
稳态电流取决于电机的负载特性、电源电压和电机的参数。
在理想情况下,对称三相电机的稳态电流可以通过欧姆定律和基尔霍夫定律计算得出。
假设电机的负载是纯阻性的,电源电压为U,电机线电压为V,电机两相的阻抗为Z,则稳态电流I可以通过以下公式计算:
I = U / √3Z
其中,√3是三相系统的系数。
然而,实际电机通常具有复杂的负载特性和电机参数,如电感、电阻和反电动势等。
因此,在实际情况下,计算稳态电流需要考虑这些因素,并使用更复杂的电路分析方法,如相量法或瞬态法。
此外,还需考虑电机的工作效率、功率因数和电机控制方式等因素。
总之,三相电机的稳态电流是一个复杂的问题,需要综合考虑多个因素进行计算。
具体的计算方法应根据电机的具体参数和负载特性进行分析和计算。
稳恒电动条件是指在电动机运行过程中,电机的转速和负载的变化不会导致电机的性能和运行稳定性发生明显变化的条件。
具体来说,稳恒电动条件包括以下几个方面:
1. 稳定电源:电动机的电源供应应稳定,电压和频率的波动范围应在一定范围内,以保证电机的正常运行。
2. 适当负载:电动机的负载应在电机额定负载范围内,过大或过小的负载都会影响电机的性能和运行稳定性。
3. 良好散热:电动机在运行过程中会产生热量,需要通过散热设备将热量散发出去,以保持电机的工作温度在一定范围内。
4. 适当转速:电动机的转速应在设计范围内,过高或过低的转速都会影响电机的性能和运行稳定性。
5. 适当工作环境:电动机的工作环境应符合一定的要求,如温度、湿度、气压等,以保证电机的正常运行。
通过满足以上条件,可以保证电动机在运行过程中具有稳定的性能和运行稳定性,从而提高电机的工作效率和寿命。
第三章 稳 恒 电 流§3.1 电流的稳恒条件和导电规律思考题:1、 电流是电荷的流动,在电流密度j ≠0的地方,电荷的体密度ρ是否可能等于0? 答:可能。
在导体中,电流密度j ≠0的地方虽然有电荷流动,但只要能保证该处单位体积内的正、负电荷数值相等(即无净余电荷),就保证了电荷的体密度ρ=0。
在稳恒电流情况下,可以做到这一点,条件是导体要均匀,即电导率为一恒量。
2、 关系式U=IR 是否适用于非线性电阻?答:对于非线性电阻,当加在它两端的电位差U改变时,它的电阻R要随着U的改变而变化,不是一个常量,其U-I曲线不是直线,欧姆定律不适用。
但是仍可以定义导体的电阻为R=U/I。
由此,对非线性电阻来说,仍可得到U=IR的关系,这里R不是常量,所以它不是欧姆定律表达式的形式的变换。
对于非线性电阻,U、I、R三个量是瞬时对应关系。
3、 焦耳定律可写成P=I 2R 和P=U 2/R 两种形式,从前者看热功率P 正比于R ,从后式看热功率反比于R ,究竟哪种说法对?答:两种说法都对,只是各自的条件不同。
前式是在I一定的条件下成立,如串联电路中各电阻上的热功率与阻值R成正比;后式是在电压U一定的条件下成立,如并联电路中各电阻上的热功率与R成反比。
因此两式并不矛盾。
4、 两个电炉,其标称功率分别为W 1、W 2,已知W 1>W 2,哪个电炉的电阻大? 答:设电炉的额定电压相同,在U一定时,W与R成反比。
已知W 1>W 2,所以R1<R 2,5、 电流从铜球顶上一点流进去,从相对的一点流出来,铜球各部分产生的焦耳热的情况是否相同?答:沿电流方向,铜球的截面积不同,因此铜球内电流分布是不均匀的。
各点的热功率密度p=j 2/σ不相等。
6、 在电学实验室中为了避免通过某仪器的电流过大,常在电路中串接一个限流的保护电阻。
附图中保护电阻的接法是否正确?是否应把仪器和保护电阻的位置对调? 答:可以用图示的方法联接。
大学物理 恒定电流稳恒磁场知识点总结1. 电流强度和电流密度 电流强度:单位时间内通过导体截面的电荷量 (电流强度是标量,可正可负);电流密度:电流密度是矢量,其方向决定于该点的场强E 的方向(正电荷流动的方向),其大小等于通过该点并垂直于电流的单位截面的电流强度dQ I dt =, dIj e dS= , S I j dS =⎰⎰ 2. 电流的连续性方程和恒定电流条件 电流的连续性方程:流出闭合曲面的电流等于单位时间闭合曲面内电量增量的负值(其实质是电荷守恒定律)dqj dS dt=-⎰⎰ , ( j tρ∂∇=-∂ ); 恒定电流条件: 0j dS =⎰⎰ , ( 0j ∇= ) 3. 欧姆定律及其微分形式: UI R=, j E σ=, ,焦耳定律及其微分形式: 2Q A I Rt == 2p E σ= 4. 电动势的定义:单位正电荷沿闭合电路运行一周非静电力所作的功AK dl q ε+-==⎰ , K dl ε=⎰5. 磁感应强度:是描述磁场的物理量,是矢量,其大小为0sin FB q v θ=,式中F 是运动电荷0q 所受洛伦兹力,其方向由 0F q v B =⨯决定 磁感应线:为了形象地表示磁场在空间的分布,引入一族曲线,曲线的切向表示磁场的方向,密度是磁感应强度的大小;磁通量:sB dS φ=⎰⎰ (可形象地看成是穿过曲面磁感应线的条数)6.毕奥一萨伐尔定律: 034Idl r dB r μπ⨯=34L Idl rB r μπ⨯=⎰7.磁场的高斯定理和安培环路定理磁场的高斯定理: 0SB dS =⎰⎰、 ( 0B ∇= ) (表明磁场是无源场)安培环路定理:0i LiB dl I μ=∑⎰、LSB dl j dS =⎰⎰⎰ 、(0B j μ∇⨯=)(安培环路定理表明磁场是有旋场)8.安培定律: dF Idl B =⨯ 、L F Idl B =⨯⎰磁场对载流线圈的作用: M m B =⨯ (m 是载流线圈的磁矩m IS =)9.洛伦兹力:运动电荷所受磁场的作用力称为洛伦兹力f qv B =⨯带电粒子在匀强磁场中的运动:运动电荷在匀强磁场中作螺旋运动,运动半径为mv R qB⊥=、周期为 2m T qB π= 、螺距为 2mv h v T qB π==霍尔效应 : 12HIBV V K h-= 式中H K 称为霍尔系数,可正可负,为正时表明正电荷导电,为负时表明负电荷导电 1H K nq=10.磁化强度 磁场强度 磁化电流 磁介质中的安培环路定理mM τ∑=∆ 、 LL M dl I =∑⎰,内、n i M e =⨯, 0BH M μ=- 、m M H χ= 、 00m r B H H μχμμμ==(1+)H=、 0i LiH dl I =∑⎰、LSH dl j dS =⎰⎰⎰。
2013年浙江大学物理竞赛讲义——恒定电流稳恒电流讲义一、电路的基本概念及规律1.电流强度电荷的定向运动形成电流,电流强度即单位时间内通过导体任一截面的电量。
设在时间间隔△t 通过某一截面的电量为△Q ,则电流强度为QI t∆=∆ 电流的微观表达式 :υnes I =(其中n 为电荷的数密度,S 为导体的横截面积,v 为电荷定向移动的速度) 2.电流密度在通常情况的电路问题中,通过导线截面的电流用电流强度描述就可以了,但在讨论大块导体中的电流的流动时,用电流强度描述就过于粗糙了,这是因为电流在截面上将会有一个强弱不同的分布,而且各点的电流方向可能并不一致。
为此需引入电流密度j ,电流密度的定义,考虑导体中某一给定点P ,在该点沿电流方向作一单位矢量n ,并取一面元△S 与n 垂直,设通过△S 的电流强度为△I ,则定义P 点处电流密度的大小为nev =∆∆=SIj电流密度的单位为安培/米2(A·m -2)。
通过导体任一有限截面△S 的电流强度为:∑=∞→∆⋅=ni ii n S j I 1lim3.电动势正电荷在电场力的作用下从高电势处移到低电势处,而一非静电力把正电荷从低电势处搬运到高电势处,提供非静电力的装置称为电源.电源内的非静电力克服电源内静电力作用,把流到负极的正电荷从负极移到正极.若正电荷q 受到非静电力f →非,则电源内有非静电场,非静电场的强度E 非也类似电场强度的定义:k f E q=非将非静电场把单位正电荷从负极通过电源内部移到正极时所做的功定义为电源的电动势,即W E l qε=⋅∆=∑非非4.欧姆定律通过一段导体的电流强度与导体两端的电压成正比,与电阻R 成反比,即RU I =这条定律,只适用于金属和电解液,即R 为闭合回路的欧姆定律:对于上图可把a 、b 两点连起来形成一闭合回路,则0abU U -=,即 12120Ir IR Ir εε-++++=,1212-I r r Rεε=++,写成一般形式:i iI R ε=∑∑二、题型与方法题型一:复杂电路的计算问题 方法一:基尔霍夫定律1:基尔霍夫第一定律——节点定则:流入任何一个节点的总电流必等于流出该节点的总电流.1234I I I I +=+注意:N 个节点,可以列N-1个独立方程2:基尔霍夫第二定律——回路定则: 沿任一闭合回路的电势变化的代数和为零(或沿任一闭合回路,升高的电势等于降落的电势)注意:M 个网孔,可以列M 个独立方程【例1】如图所示,电源电动势V V 0.1,0.321==εε,内阻Ω=Ω=0.1,5.021r r ,电阻Ω=Ω=Ω=Ω=0.19,5.4,0.5,0.104321R R R R ,求电路中三条支路上的电流强度。
十、稳恒电流1.电流---(1)定义:电荷的定向移动形成电流. (2)电流的方向:规定正电荷定向移动的方向为电流的方向.在外电路中电流由高电势点流向低电势点,在电源的内部电流由低电势点流向高电势点(由负极流向正极).2.电流强度: ------(1)定义:通过导体横截面的电量跟通过这些电量所用时间的比值,I=q/t(2)在国际单位制中电流的单位是安.1mA=10-3A,1μA=10-6A(3)电流强度的定义式中,如果是正、负离子同时定向移动,q应为正负离子的电荷量和.2.电阻--(1)定义:导体两端的电压与通过导体中的电流的比值叫导体的电阻. (2)定义式:R=U/I,单位:Ω(3)电阻是导体本身的属性,跟导体两端的电压及通过电流无关.3★★.电阻定律(1)内容:在温度不变时,导体的电阻R与它的长度L成正比,与它的横截面积S成反比.(2)公式:R=ρL/S. (3)适用条件:①粗细均匀的导线;②浓度均匀的电解液.4.电阻率:反映了材料对电流的阻碍作用.(1)有些材料的电阻率随温度升高而增大(如金属);有些材料的电阻率随温度升高而减小(如半导体和绝缘体);有些材料的电阻率几乎不受温度影响(如锰铜和康铜).(2)半导体:导电性能介于导体和绝缘体之间,而且电阻随温度的增加而减小,这种材料称为半导体,半导体有热敏特性,光敏特性,掺入微量杂质特性.(3)超导现象:当温度降低到绝对零度附近时,某些材料的电阻率突然减小到零,这种现象叫超导现象,处于这种状态的物体叫超导体.5.电功和电热(1)电功和电功率:电流做功的实质是电场力对电荷做功.电场力对电荷做功,电荷的电势能减少,电势能转化为其他形式的能.因此电功W=qU=UIt,这是计算电功普遍适用的公式.单位时间内电流做的功叫电功率,P=W/t=UI,这是计算电功率普遍适用的公式.(2)★焦耳定律:Q=I 2 Rt,式中Q表示电流通过导体产生的热量,单位是J.焦耳定律无论是对纯电阻电路还是对非纯电阻电路都是适用的.(3)电功和电热的关系①纯电阻电路消耗的电能全部转化为热能,电功和电热是相等的.所以有W=Q,UIt=I 2Rt,U=IR(欧姆定律成立),②非纯电阻电路消耗的电能一部分转化为热能,另一部分转化为其他形式的能.所以有W>Q,UIt>I 2 Rt,U>IR(欧姆定律不成立).★ 6.串并联电路电路串联电路(P、U与R成正比) 并联电路(P、I与R成反比)电阻关系 R串=R1+R2+R3+ 1/R并=1/R1+1/R2+1/R3+电流关系 I总=I1=I2=I3 I并=I1+I2+I3+电压关系 U总=U1+U2+U3+ U总=U1=U2=U3=功率分配 P总=P1+P2+P3+ P总=P1+P2+P3+7.电动势 --(1)物理意义:反映电源把其他形式能转化为电能本领大小的物理量.例如一节干电池的电动势E=15V,物理意义是指:电路闭合后,电流通过电源,每通过1C的电荷,干电池就把15J的化学能转化为电能.(2)大小:等于电路中通过1C电荷量时电源所提供的电能的数值,等于电源没有接入电路时两极间的电压,在闭合电路中等于内外电路上电势降落之和E=U 外+U内.★★ 8.闭合电路欧姆定律(1)内容:闭合电路的电流强度跟电源的电动势成正比,跟闭合电路总电阻成反比.(2)表达式:I=E/(R+r)(3)总电流I和路端电压U随外电阻R的变化规律当R增大时,I变小,又据U=E-Ir知,U变大.当R增大到∞时,I=0,U=E(断路).当R减小时,I变大,又据U=E-Ir知,U变小.当R减小到零时,I=E r ,U=0(短路).9.路端电压随电流变化关系图像U端=E-Ir.上式的函数图像是一条向下倾斜的直线.纵坐标轴上的截距等于电动势的大小;横坐标轴上的截距等于短路电流I短;图线的斜率值等于电源内阻的大小.10.闭合电路中的三个功率(1)电源的总功率:就是电源提供的总功率,即电源将其他形式的能转化为电能的功率,也叫电源消耗的功率 P 总 =EI.(2)电源输出功率:整个外电路上消耗的电功率.对于纯电阻电路,电源的输出功率.P 出 =I 2 R= 2 R ,当R=r时,电源输出功率最大,其最大输出功率为Pmax=E 2/ 4r(3)电源内耗功率:内电路上消耗的电功率 P 内 =U 内 I=I 2 r(4)电源的效率:指电源的输出功率与电源的功率之比,即η=P 出 /P总 =IU /IE =U /E .11.电阻的测量原理是欧姆定律.因此只要用电压表测出电阻两端的电压,用安培表测出通过电流,用R=U/I 即可得到阻值.①内、外接的判断方法:若R x 大大大于R A ,采用内接法;R x 小小小于R V ,采用外接法.②滑动变阻器的两种接法:分压法的优势是电压变化范围大;限流接法的优势在于电路连接简便,附加功率损耗小.当两种接法均能满足实验要求时,一般选限流接法.当负载R L较小、变阻器总阻值较大时(RL的几倍),一般用限流接法.但以下三种情况必须采用分压式接法: a.要使某部分电路的电压或电流从零开始连接调节,只有分压电路才能满足.b.如果实验所提供的电压表、电流表量程或电阻元件允许最大电流较小,采用限流接法时,无论怎样调节,电路中实际电流(压)都会超过电表量程或电阻元件允许的最大电流(压),为了保护电表或电阻元件免受损坏,必须要采用分压接法电路.c.伏安法测电阻实验中,若所用的变阻器阻值远小于待测电阻阻值,采用限流接法时,即使变阻器触头从一端滑至另一端,待测电阻上的电流(压)变化也很小,这不利于多次测量求平均值或用图像法处理数据.为了在变阻器阻值远小于待测电阻阻值的情况下能大范围地调节待测电阻上的电流(压),应选择变阻器的分压接法.。