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以下为电工基础概念知识。


电磁学

物理学的一个部分。研究电磁现象的规律和应用的学科,研究对象包括静电现象、磁现象、电流现象、电磁辐射和电磁场等。实际上磁现象和电现象总是紧密联系而不可分割的,如变化的磁场能够激发电场,反之,变化的电场也能激发磁场。电工学和无线电电子学等都是在电磁学的基础上发展起来的。


静电学

电磁学的一个分支。主要研究静电场的性质、静止带电体和静电场的相互作用以及有关的现象和应用等。


电磁场

物理场的一种,是相互依存的电场和磁场的总称。电场随时间变化而引起磁场,磁场随时间变化又引起电场,二者互为因果,形成电磁场。电磁场一般以光速向四面八方传播,形成电磁波。电磁场是物质存在的一种形式,具有质量、动能和能量。


电荷守恒定律

自然科学中的一条基本定律。在一个外界不发生电荷交换的孤立系统中,所有正负电荷的代数和保持不变。如正负电荷代数和为零的两个中性物体发生摩擦时,一个物体带正电,另一个物体必然带等量负电。又如一个电子与一个正电子在适当条件下相遇,会发生湮灭而转化为两个光子。电子与正电子所带的电等量而异号,而光子不带电,所以湮灭过程中,正负电荷的代数和依然不变。


物质的一种属性。古人已观察到“摩擦起电”的现象,并认识到电有正负两种,同种排斥,异种相吸。当时因不知晓电的本质,认为电是附属于物体上的,因而称之为电荷,并把附有这种吸力和斥力的物体称之为带电体,通常,带电体本身也称为电荷(运动电荷、自由电荷等),这些名称沿用已久。现代的科学研究证明:物体皆由原子组成,原子由带正电的原子核和带负电的电子组成。在正常情况下,同一个原子的正负电量相等,因而整个物体被认为是中性不带电的。当由于某种原因(摩擦、受热、化学变化等)而失去一部分电子时,带正电;当获得额外电子时,带负电。电荷周围存在着电场,运动电荷周围存在着磁场。


导体

具有大量能够在外电场作用下自由移动的带电粒子,因而能很好传导电流的物体。金、银、铜、铁等一切金属、以及含有正、负离子的电解质都是导体。


绝缘体

绝缘体也称非导体。它具有良好的电绝缘和热绝缘的物体。玻璃、塑料、橡胶、皮毛、瓷器、云母等物质都是绝缘体。绝缘体内几乎没有自由电荷,所以不能导电。


电介质

不导电物质的学名。电介质的基本特征是在外电场作用下产生极化。当外电场的电场强度超过某极限值时,电介质会被击穿而失去介电性能。电介质在工程上被用作电气绝缘材料、电容器的介质及特殊的电介质器件等。


摩擦起电

两种不同物体相互摩擦后,一个带正电,一个带负电的现象。摩擦起电是电子由一个物体转移到另一个物体结果。两个物体摩擦起电时,它们所带的电量在数值上相等。


正电荷

也称阳电荷,如质子所带的电。中性物体失去若干电子后即带正电荷。


负电荷

也称阴电荷,如电子所带的电。中性物体获得额外电子后即带负电荷。


自由电荷

存在于物质内部的,在外电场作用下能够自由运动的正、负电荷。这种正负电荷之间作用力比外电场给它们的力弱,因此可以彼此脱离而移动。例如,金属中的自由电子、电解液或气体中的离子等。


束缚电荷

当电介质处于外电场中极化时,在电场力作用下,分子中的正负电荷中心将发生相对位移,形成新的电偶极子,对于一块电介质整体来说,由于电介质中每一个分子都成了电偶极子,在电介质内部保持电中性,而在电介质的两个和外电场相垂直的表面上分别出现正电荷和负电荷,这些电荷不能离开电介质,也不能在电介质中移动,这类电荷称为束缚电荷,也称为极化电荷。


点电荷

不考虑其大小和分布状况而可看作集中于一点的电荷。如果电荷分布在带电体上,则当带电体的线度在所讨论问题中远小于其距离或长度时,这种电荷分布也可当作点电荷。点电荷只是一个为讨论问题方便而引入的理想概念。


电量

物体荷电多少的量度。国际单位制中电量的单位为库伦。静电系单位制中电量为静库、库伦。目前,电子的电量是电量的最小单位,其值为1.6*10-19库伦。一般来说,带电体的电量数值上都是电子电量的整倍数。


电荷密度

电荷分布稀疏程度的量度。电荷分布在物体内部时,单位体积内的电量称为电荷体密度;分布在物体表面时,单位面积上的电量称为电荷面密度;分布在线上时,单位长度上的电量称为电荷线密度。导体带电时,电荷都分布在表面,尖端处的密度最大。


电偶极子

两个相距较近,等量而异号的点电荷所组成的系统。一个电荷的电量和两个电荷间的距离的乘积称为电偶极距,它是矢量,方向沿着两个电荷的连线,从负电荷指向正电荷。对于复杂的中性分子电结构,如果其正电荷中心与负电荷中心不相重合,也可近似的认为是一个等效电偶极子。


电场 

传递电荷和电荷间相互作用的物理场,是一种特殊物质。电荷周围总有电场存在,同时电场对场中其他电荷会发生力的作用。


库仑定律

表示两个静止点电荷间相互作用力的定律。法国物理学家库仑与1785年发现。库仑定律内容为:两个点电荷间的作用力(库仑力)的方向在这两个电荷的连线上,作用力的大小跟每个点电荷的电量成正比,跟点电荷的距离的平方及电荷所在介质的介电常数成反比,即F=Kq1q2/(Ɛr2)。同种电荷为斥力,异种电荷为引力。在国际单位制中,比例常数为K=9.8Nm2/C2(牛顿米2/库仑2)。


电场强度

表示电场强弱和方向的物理量,表征电场的力的性质。电场中某点的电场强度,等于放在该点的检验电荷所受的电场力跟它的电量的比,即E=F/q。电场的方向可用检验电荷(正电荷)在该点所受电场力的方向来确定。电场强度的单位为牛顿/库仑(N/C)、 伏/米(V/m)等。


电力线

绘描述电场分布情况的曲线,并不存在于实际。曲线上个点的切线方向就是该点的电场方向,电力线条数的多少可以形象地描述该点电场地强弱(即电场强度地大小)。在静电场中,电力线从正电荷出发终止于负电荷,不形成闭合线,也不中断。在交变电磁场中,电力线是围绕着磁力线的闭合线。由于电场中每一点只有一个电场方向,所以任何两条电力线不能相交。


电势

描述电场能的性质的物理量。电场中某点的电势在数值上等于单位正电荷在该点所具有的电势能, 即U=W/q。电势能的单位为伏特。理论上常把“无限远”处作为电势零点,实用上常取地球表面为电势零点。电场中某点的电势在数值上也就等于单位正电荷从该点移动到无限远处(或地面)时电场对它作的功。这功与路径无关。当电荷在电场力作用下移动时,它的电势能减少;电荷在外力作用下克服电场力做功时,电荷的电势能增加;电荷在外力作用下克服电场力做功时,电荷的电势能增加。若电荷自无限远处移到电场中某一点时,需要外力克服电场力做功,则电荷在这一点的电势能大于零;如果电荷自无限远处移到电场某一点时,是电场力做功,则电荷在这一点的电势能小于零(负值)。电势是标量,它可以有正值、负值和零值。


电势差

也称“电位差”、“电压”。它是静电场中或直流电路中两点间电势的差值,在数值上等于电场力使单位正电荷从一点移动到另一点所做的功。即UAB=UA-UB=A/q。在交流电路中,两点间的电势差在正、负极大值之间作周期性变化,所以交流电路中的电势差只有瞬间值的意义,常用有效值表示:U=UM/√2。电势差的单位为伏特(V)。


静电感应

导体因受附近带电体的影响而在表面的不同部分出现正负电荷的现象。处在电场中的导体,由于电场的作用,导体中的自由电子进行重新分布,使导体内的电场跟着变化,直到导体内的电场强度减小到零为止。结果靠近带电体的一端出现与带电体异号的电荷,另一端出现与带电体同号的电荷。如果导体原来不带电,则两端带电的数量相等,如果导体原来已经带电,则两端电量的代数和应与导体原带电量相等。


静电屏蔽

为了避免外界静电场对电或非电设备的影响,或者为了避免电设备的静电场对外界的影响,需要把这些设备放在接地的封闭或近似封闭的金属罩(金属壳或金属网)里,这种措施称为静电屏蔽。


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介电常数

也称“电容率”、“相对电容率”。同一电容器中用某一物质作为电介质时的电容和其中为真空时电容的比值。介电常数通常随温度和介质中传播的电磁波的频率而变。电容器的电介质要求具有较大的介电常数,以便减小电容器的体积和质量。


电容

表征导体或导体储存电荷能力的物理量。孤立导体的电容等于它所带电量与它具有电势的比值。即C=q/U。电容器的电容等于电容器所带电量和两极间电势差的比值,即C=q/U。


电容器

电路中用来储积电能的元件,简称电容,用字母C表示。电容器由电介质相隔开的两片(或两组)相互靠近,又彼此绝缘的金属片组成。

容器可盛放东西,电容器可储存电荷。容器盛放东西的多少用容量来表示,电容器储藏电荷的能力用电容量来表示。常用电容量的单位有法(F)、微法(μF或μ),微微法(pF或p)。

电容器的特征:若加上直流电,电容器充满电后,电路中的电流即为零,说明电容器充满电后对直流电呈现无穷大的电阻,即起隔断作用;若加上交流电,因交流电大小方向不断变化,电容器依交流电的频率不停地充放电,电路中始终有电流流过,说明电容器对交流电是呈现一定阻抗的通路,频率越高,阻抗越小,这就是电容器“通交流、隔断直流”特征。

电容器所用的电介质有固体的、气体的(包括真空)和液体的。按构造可分为空气电容器、真空电容器、纸介电容器、塑料薄膜电容器、金属化聚丙烯膜电容器、云母电容器、陶瓷电容器、电解电容器等。电容器在电力系统中是提高功率因数的重要器件,在电子电路中是获得振荡、滤波、相移、旁路、耦合等作用的主要元件。


气体放电

电流通过气体时发生的现象。由于紫外线、宇宙射线、微量放射性物质的作用,气体常含有少量的正负离子,这些离子在外加电压下运动而形成电流。电流通过气体时常伴有发光、发声等现象。由于气体性质、气压、电极形状、外加电压等的不同,呈现不同的放电现象。例如、电晕、弧光放电、辉光放电、火花放电等。气体放电的研究与高电压绝缘、高温、照明等问题都有密切关系。


辉光放电

低压气体中显示辉光的放电现象。其特征是需要电压、电阻和电流密度都很小。荧光灯、霓虹灯就是辉光放电的应用。


电晕

带电体表面在气体或液体介质中局部放电的现象。常发生在不均匀电场中和电场强度很高的区域内。例如,高压导线的周围、带电体尖端的附近。其特征是,出现与日晕相似的光层,发出嗤嗤的声音,产生臭氧、氧化氮等。电晕会引起电能的损耗,并会对通信和广播产生干扰。


弧光放电

显示弧形白光,产生高温的气体放电现象。其特点是,需要电压不高,但单电流很大。电弧可作为强光源(如弧光灯)、紫外线源(太阳灯)、强热源(电弧炉、电焊机)。在开关电器中,由于触头分开而引起电弧,有烧毁触头的危害作用,必需采取措施,使其迅速熄灭。


火花放电

在电势差很高的正负带电区域内,显示闪光并发出声音的短时间气体放电现象。在放电的空间内,气体分子发生电离、气体迅速而剧烈发热,发出闪光和声音。电火花常用在光谱分析、金属电火花加工、内燃机的点燃设备等方面。


尖端放电

导体尖端处发生的放电现象。当导体带电时,尖端附近的电场特别强,使附件气体电离,导致放电。避雷针就是根据尖端放电的原理制造的。


电流

电荷的定向移动形成电流,例如金属中自由电子的流动、液体或气体中正负离子在相反方向上的流动。电流用I表示,单位为安培。电流的周围存在着磁场。电流通过电路时使电路发热,通过电解质时引起电解,通过稀薄空气时,在适当条件下导致发光。电流有时是电流强度的简称。

电流传输速度接近于光速。电子总是从负极出发到正极,但电流方向习惯沿用以前的规定,即电流的方向从正极流向负极。形成电流需要具备两个条件:一是迫使电子运动的能力;二是电子运动的通路。第一个条件通常由发电机、电池等专门设备提供,第二个条件由铜、铝导线或导电液等构成通路。


电流密度

电路中电流与电路横截面积的比值,J=I/S,I(A),S(MM2)。线路中同一根导线,如果有的地方粗,有的地方细,则运行中电流密度就不相等;在截面大的地方电流密度小;在截面小的地方电流密度大,发热多,电能损耗多,容易过热烧断。


电流强度

单位时间内通过导体横截面的电量,即I=q/t。单位为安培,1安培=1库仑/秒,即在一秒钟内通过6.24*1018个电子。一般用电量的热效应、磁效应、化学效应等来测定电量强度。


直流电

一般指大小和方向不随时间变化的电流。在恒定电阻的电路中,加上电压恒定的电源,便产生大小和方向都不变的直流电,也称恒稳电流。直流电一般由电池、畜电池、整流器提供。


交流电

一般指大小和方向随时间作周期性变化的电流,由交流发电机发出,最基本的形式是正弦交流电。我国交流电供电的标准频率为50Hz,即每秒钟变化50周。


电流的波形图

电流随时间而变化的图形称为电流的波形图(图略)。


三相交流电

三相交流发电机有三个绕组,彼此相距1200电角度。发电机的三相交流电就从这三个绕组产生的。当发电机所产生的交流电是三个频率相等、振幅相同、相位互差1200的交流电动势时,称为三相交流电。


三相四线制供电

三相四线制电路中,有三根是相线(俗称火线),一根是中性线(俗称零线)。相线是从发电机或变压器三个绕组的端点引出的,三个绕组的另一端接在一起,称为中性点,中性线也称作零线。一般中性线和相线之间的电压是220V,相线和相线之间的电压是380V,这样,三相四线制电路可以即供动力,又供照明,因而适合广泛的使用场合。


电路

就是电流通过的路径,由负载、连接导线和开关等组成。电源内部的一段电路称内电路,负载、连接导线和开关等称为外电路。当开关闭合时,电路中有电流流过,负载就可以工作,叫接通电路,即合闸。当开关断开时,电路中没有电流流过,负载停止工作,叫做断开电路,即分闸。直流电通过的电路称直流电路,交流电通过的电路叫交流电路。电路的参数(电阻、电感、电容)不随电流或电压的压力大小及方向改变而改变时,叫做线性电路。


负载

把电能转换成其他形式的能的装置叫做负载,如电灯把电能转化成光能,电动机把电能转换成机械能,电磁灶把电能转换成热能,电灯、电动机、电磁灶称为负载,即是电网末端的用电设备。由于用电设备向电源取用电流来做功,因此常把电流做负载,或者称为负载电流。对于电网来说,负载侧就是电力需求侧,电力消费端。


短路

电路中不同电位的两点没有通过用电器,直接碰接或阻抗(或电阻)非常小的导体接通时的情况。短路时电流非常大(接近于无穷大),发生电弧,剧烈发热,设备损坏可能性非常大,因此要采取措施(如安装熔断器、自动过流保护装置等)防范短路事故的发生。


串联

把元件逐个顺次连接的方法。串联电路的特点是:通过各个元件的电流强度相同,总电压等于各个元件两端的电压之和。电阻串联时,总电阻等于各个电阻之和。电容串联时,总电容的倒数等于各个电容倒数之和。电源串联时,把一个电源的负极与另一个电源的正极相接,这样顺次联接,整个电源组的电动势等于各个电源电动势之和。需要较高电压时可用串联。在交流电路中,各元件可以时电感、电容、电阻,这时总电阻和总电抗等于各电阻与各电抗的代数和。


并联

元件并列连接在电路上两点间的连接方法。并联电路的特点是并联元件两端的电压都相等,总电流等于通过各元件电流之和。电阻并联时,总电阻的倒数等于各个电阻的倒数和。电容器并联时,总电容等于各个电容之和。电源并联时,把相同电源的正极连在一起,负极接在一起,总电动势等于一个电源的电动势,通过外电路的总电流等于通过各电源的电流之和,需要较强的电流时可用并联。交流电路中,各元件(电感、电容、电阻)并联时,总电导与总电钠分别等于并联的电导与电纳之和。


电阻

物质阻碍电流通过的一种性质。电路中两点间电压一定时,电阻是决定电流强度的一个物理量。不同物质的电阻差别很大。导体的电阻最小,但随温度升高而增大。绝缘体的电阻最大。半导体电阻的大小介于导体和绝缘体之间,并随温度的身高而显著减小。电阻的单位是欧姆。电流通过电阻时,电阻由于消耗功率而发热。若电流过大、电阻就会发烫甚至烧毁。电阻长期工作所能承受的最大功率称为额定功率。功率的单位时瓦特。以此类推,电阻的概念并不局限于一个具体的电阻器或一段有一定电阻的导线。用电器的性质,如电热毯、电驴等,也可用电阻来表示。由于电阻无处不在,所以电阻是电学中最多也最活的概念。


电阻

物质阻碍电流通过的一种性质。电路中两点间电压一定时,电阻是决定电流强度的一个物理量。不同物质的电阻差别很大,导体的电阻最小,但随温度的升高而增大。绝缘体的电阻最大。半导体电阻大小介于导体和绝缘体之间,并随温度的升高而显著减小。电阻代表符号R,单位欧姆Ω。电流通过电阻时,电阻由于消耗功率而发热。若电流过大,电阻就会发烫甚至烧毁。人们把电阻长期工作所能承受的最大功率称为额定功率。功率的单位时瓦特W。电阻无处不在,是电学中最多,最活的概念。


电阻器

电阻器简称电阻,用来控制电路中电流或电压的大小。电阻器有固定电阻和可变电阻等种类。


电阻定律及电阻率

电阻定律是确定导体电阻值的定律。导体的电阻跟导体的长度成正比,跟导体的电阻率成正比,跟导体的横截面积成反比。电阻率是表示物质导电性能的物理量,随温度的变化而变化。电阻率越小(电阻),表示物质的导电本来越强。


电阻温度系数

表示物质的电阻率随温度变化的物理量。金属的温度越高,金属的电阻率越大。而半导体和电介质的这个关系比较复杂,一般是温度越高,电阻率反而越小。


欧姆定律

即在有稳恒电流通过的电路中,电流、电压、电阻之间的规律。由德国科学家欧姆在1827年发现。部分电路欧姆定律:通过部分电路的电流与该电路两端的电压成正比,与该电路的电阻成反比,即I=U/R。全电路欧姆定律:通过闭合电路的电流,等于该电路中电源总电压,除以电路中的总电阻(外电阻和电源的内电阻之和),即I=E/(R+r)。欧姆定律是电学中应用最广泛的定律,在线损分析中也最常用到。


焦耳一愣次定律

也称焦耳定律,是确定电流通过导体时产生热量的定律,是定量描述电流热效应。由焦耳于1841年、楞次于1842年各自独立发现。电流在导体中产生的热量与电流强度的平方、该导体的电阻、通电时间三者的乘积成正比。供电线路有一定电阻,运行时通过电流,就有电能变成热能散发到空中损耗掉,称为线路损耗,简称线损。


电功与电功率

电流所做的功叫电功。电流做功的过程就是电能转化为其他形式的能量的过程,电流做了多少功,就表示有多少电能转化成了其他形式的能。试验数据表明:电流在一段电路上所做的功,跟这段电路两端的电压、电路的电流强度和通道时间成正比。电流在1s内所做的功叫电功率。


电阻损耗与线损

根据电功的概念,电流在一段导线上所做的功,跟这段导线两端的电压、通过的电流和通电时间成正比,即△W=I△Ut,称为电阻损耗

热量的单位如果取焦耳,与电阻损耗一致,表明导线的电阻损耗等于电流通过导体所产生的热量、因热量散发损耗掉了,故又叫做热量损耗,即电阻损耗=热量损耗。

供电电路有一定的电阻,运行时间通过电流,就有电能变成热能散发到空中损耗掉,称为电路损耗,简称线损。因导体总有一定的电阻,故线损不可避免,只有大小之分。


额定值

电气设备连续通电,就会连续发热。当产生的热量与发散的热量相等时,设备达到了稳定的温度。此时的温度应小于电气设备中绝缘介质所能耐受的温度。在长时间(或指定时间内)电气设备连续工作仍能保持正常运行的最大功率、电压、电流分别叫做额定的功率、电压、电流。工作电流等于额定电流叫满载,大于额定电流叫超载,长期过载是不允许的,所以要主要电气设备的额定值(一般都标注在电气设备的铭牌上)。


电解质

凡是在水溶液里或熔化状态下能导电的化合物,都称为电解质。电解质是靠正负离子导电的。当电解槽里插入电极并把两级分别接到电源的正负极上时,正负离子就同时向相反方向移动形成了电流。


电离

电解质溶解在水里或者溶化成液体时,离解成可以自由移动的离子的过程。离子定向移动形成电流的过程中也会跟其他离子和分子碰撞受到阻碍,所以导电的液体有电阻。欧姆定律适用于导电液体。在一般情况下,气体是绝缘体,它里面的自由电子和正负离子很少,但在适当条件下,气体也能电离称为导体,气体导电只有在低电压才遵从欧姆定律,电压增高到一定程度就不遵从欧姆定律了。


电解

电流通过电解质溶液时,同时发生化学变化,在电极上析出物质的现象。在电解过程中电能转化为化学能。电镀、电冶都属于电解的应用。电解时析出的物质质量和通电的电流成正比。利用这个关系可以定量电量的单位:电流通过硝酸银溶液的时候,析出1.118mg银需要的电量,就是1C.


电动势

非静电力把正电荷从负极移送到正极所做的功跟移送电量的比值,称为电源的电动势。每个电源的电动势大小是由电源本身性质决定的,跟外电路的情况无关。电动势的单位也是伏特。电动势是标量,习惯上规定电动势的指向是在电源内部从负极指向正极,沿着电动势的指向,电源将提高正电荷的电势能。从能得转化和守恒定律来看,电动势是其他形式的能转化为电能所引起的电势(位)差。


反电动势

与外加电压方向相反的电动势。例如,电动机转动时,由于电枢和磁场相对运动而在电枢线圈中产生的感应电动势就是反电动势。此时通过电枢线圈的电流,正比于外加电压与反电动势之差。电动机的转速越快,反电动势也越大。电流通过电解槽时,由于电极或电解质发生化学变化,也有反电动势。


路段电压

简称端电压,就是电路接通时电源两级间的电压。它等于电源的电动势减去内电路的电压。当外电路断开时(相当于外电路的电阻为无穷大),路端电压就等于电源电动势。


电压

静电场或电路中两点间的电势差(电位差)。在交流电路中,电压有瞬间值,平均值和有效值之分。交流电压的有效值有时就简称为电压,例如380V、220V等都指交流电压的有效值。

电压是推动电子流动的能力,没有电压就没有电流。电压又称为电位差,当导线两端的电子具有不同的位能时就出现电位差,电子定向移动,形成电流。

电压通过线路给负载供电,线路上会产生电压降,使得加在负载上的电压低于电源电压:越靠近线路末端,电压越低;电流越大,电压越低。

1A电流通过1Ω电阻时所需要的压力,就是1V。

我们目前的常用电压等级划分为:安全电压(36、24、12V),低压(指对地电压1000V以下,包括220、380V),高压(指对地电压在1000V以上,包括6、10、35、110、220KV),超高电压(500,750KV)、特高(1000KV及以上)。


基尔霍夫定律

又称基尔霍夫方程组,用该定律可以求解复杂电路的电流、电压。基尔霍夫定律有两条。1、基尔霍夫电流定律:在任何时刻流入某个节点的电流总和等于从该点流出的电流总和。基尔霍夫电压定律:在任一时刻沿闭合回路的电压降的代数和等于零。


交流电的电流(电压)的有效值

在两个相同的电阻上,分别通以交流电和直流电,如果在相同的时间内它们产生的热量相等,那么直流电(或电压)值就是交流电的电流(或电压)的有效值。交流电流表和交流电压表测出的数值就是有效值。用电器的铭牌上标注的电压、电流的数值都是有效值。


交流电的相位和相位差

交流发电机线圈平米在任一时刻与中性面的夹角称为交流电的相位。


电感器

是用匝间相互绝缘的导线一圈一圈绕在绝缘管或铁心上制成的,所以常被叫做电感线圈或线圈,用字母L表示,其中绕在绝缘管上的叫空心线圈,然在铁芯上的叫铁芯线圈。电感器的特征与电容器相反,即“通直流、阻碍交流”。直流电通过线圈,即在空间产生磁场,即“电生磁”,但因单位时间内通过线圈横截面的磁通量不变化,故不会感生出反向电压。而线圈是由导线绕制而成的,其电阻很小,所以能让直流电顺利通过。但把线圈接入交流电路中,因交流电大小方向不断变化,使得单位时间内通过线圈横截面的磁通量发生变化,线圈就会感生出反向电压,阻碍交流电的通过,即“磁又生电”。这种自己感应自己的现象叫做自感现象。故同一个线圈,对频率越高的交流电的阻碍作用越大。线圈自感量的大小,用自感系数来表示,简称电感,符合L,单位为亨利H。线圈的圈数越大,直径越大,它的电感量就越大,线圈在空间产生的磁场越强,线圈中若有铁心,它的电感量会大大增强,即由于磁力线束集中了,使线圈横截面内的磁场大大增强,变压器、继电器等元件的铁心线圈就是根据这一原理制作的。


自感

因电路本身电流变化而在电路中产生感生电动势的现象。在自感现象中产生的感生电动势,简称自感电动势。自感电动势与电路本身电流的变化率成正比。自感现象的产生既有有利的一面,也有有害的一面。


感抗

电感线圈对交流电的阻碍作用。在纯电感电路中,电压的相位比电流的相位超前900,即电流的相位落后电压900。


容抗

电容器对交流电的阻碍作用。在纯电容电路中,电流的相位总是超前电压900,,即电压的相位落后电流900。


电抗

感抗和容抗统称电抗,用X表示。电抗在理论上不消耗能量,因为电源在1/4周期的时间内使电容器充电(电感线圈充磁)所做的功,以电(磁)能的形式储存起来,在下一个1/4周期里,又把全部储藏的电(磁)能送回电源。但实际上,电容器和电感线圈不可能没有电阻,故有一定的损耗。


阻抗

当交流电通过电阻、电感、电容器等元件的电路时(或由两种元件组成的电路),这些元件对交流电的阻碍作用,用Z表示,单位为欧姆。阻抗等于电路两端电压的有效值与输入电流的有效值的比值。如果电压和电流用复数表示,它们的比值也是复数,称复数阻抗。复数阻抗是复数导纳的倒数。


有功功率

电流对外做功的功率(或电路实际消耗的功率)


无功功率

交流电电源(变压器、电动机等)线圈和电容器之间往复交换的功率。


视在功率

无功功率和有功功率的总和,等于交流电电流有效值和电压有效值的乘积。


功率因数

     有功功率与视在功率之比。从能量转换来看,功率因数越大,电源向外输送的电能转化为有功的能力就越多。提高功率因数,一方面可使发电机、变压器等电器设备得到充分的利用,另一方面又能减少输电路上的电能损失,从而节约大量的电力。在电感性电路中利用并联电容器来提高功率因数是常用的方法之一。功率三角形在线损分析中经常使用。


相电压和线电压

在三相电路中,每根相线(火线)与零线(地线,也称中性线)之间的电压叫相电压。两根相线之间的电压叫线电压。


星形接法

三相交流发电机绕组及三相负载的一种接法。发电机的三个绕组的末端连接成一个公共点,而从始端分别引出三根导线向负载供电。这三根导线叫相线(火线),从公共点引出的导线称中性线或零线,也称地线。这种接法,线电压等于相电压的√3倍。在三相负载的星形接法中,当各相负载平衡时,线电流等于相电流。相线和相线间的电压(及线电压)是380V,相线和零线间的电压是220V。


三角形接法

三相交流电路的一种连接方法,把发电机三个线组的始端和末端顺次连接起来。从连接点引出三根相线向负载供电,这种接法称三角形接法。这种接法只有相线没有零线,线电压等于相电压。三相负载也有这种接法,当三相负载平衡时,线电流是相电流的√3倍。


逸出功

也称脱出功,功函数。一个电子从金属或半导体表面溢出时所需要的功。对金属来说,它的数值约为几个电子伏特。在金属表面涂以钡、锶、钙等氯化物后,逸出功显著减少,因此,电子管中常涂以氯化物的金属作为阴极。


温差电现象

当甲、乙两种不同的导体(或导电类型不同的半导体)连接,如果两接头的温度不同,则在这两接头间就有电动势产生的现象。这种现象又称“塞贝克效应”,是德国科学家塞贝克在1821年发现的。如将两接头连接,则导体内就有电流产生,这种电流成为“热电流”,在金属中这种效应较小,常用以测量温度。对于半导体效应较大,可以用来发电。反过来,如果有电流流过上述闭合电路时,则在一接头处会变冷(放热),另一接头处会变热(吸热),这种现象称为“帕尔帜效应”,是法国科学家帕尔帜于1834年发现的,在半导体中这种效应比较明显,可以用来做制冷器。


磁学

研究物质磁性及其应用的科学。它以电子论和统计物理学为基础来阐明物质的磁性、顺磁性和铁磁性。由于物质的磁性起源于物质内部电子和核子的运动,而且它们的运行都遵从量子规律和量子统计法,所以现在磁学的研究同量子理论密切有关。在这基础上,磁学又有了很大的发展,目前已从电磁学中分出而称为独立的学科。


某些物质能吸引铁、镍、钴等物质的一种属性。古代就已经发现磁石具有磁性。我国四大发明之一,指南针就是用磁石制成。后来发现,磁体和电流之间,电流和电流之间都有相同相斥或相吸作用,从而逐步确定了磁和电有紧密联系。磁性起源于电流或实物内部电荷(分子、原子核)的运动。


    磁体

具有磁性的物体,天然磁体称为磁石,人造磁体有条形和马蹄形等形状。每个磁体的两端磁性最强,称为磁极。可以水平自由转动的条形磁体或磁针,在地磁场作用下静止时,方向大致指向南、北。任何磁体都有南北两极,同名磁极相互排斥,异名磁极相互吸引。

磁极强度

检查极强,它是表面磁极强弱的物理量。两个强弱相同的磁极,在真空中相距1cm时,如果它们之间的相互作用力等于1*10-5N, 则每个磁极的强度就规定为一个电磁系单位制中的磁极强度单位。


磁矩

条形磁体两个磁极间的距离和一个磁极强度的乘积。它是一个矢量,方向规定为沿着两磁极的连线自南极指向北极。电流回路在磁场中所受到的转矩,与条形磁铁在磁场中受到的转矩相似,所以也是磁矩,它的数值与回路面积和电流强度的乘积成正比,方向垂直于回路平面,其指向可用右手螺旋法则确定,即当电流绕着螺旋柄旋转的方向流过时,磁矩方向就是回路平面的法线方向。原子中电子绕原子核的运动,与电流回路相当,所以也有磁矩,称为自旋磁矩或本征磁矩。物质的磁性起源于电子的自旋磁矩。除电子外,质子等粒子以及各种原子核也具有磁矩。


磁场

传递运动电荷或电流之间相互作用的物理场,是一种特殊物质。由运动电荷或电流产生,同时对场中其他运动电荷或电流发生力的作用。运动电荷或电流之间的相互作用是通过磁场和电场来传递的。永磁体之间的相互作用只通过磁场来传递。变化的电场可以引来磁场,所以运动电荷或电流之间的作用要通过电磁场来传递。磁场只是统一的电磁场的一个方面。

磁感应强度

     表示磁场强弱和方向的物理量。它表示了磁场力的性质,是一个矢量。磁场中某点的磁感应强度,等于磁场对放在该点的通电导线的最大作用力跟电流强度和导线长度的乘积之比。磁感应强度的单位为特斯拉,在厘米、克、秒单位制中,磁感应强度的单位为高斯。


     磁力线

     描述磁场分布情况的假象曲线。曲线上各点的切线方向就是该点的磁场方向。磁力线永远是闭合的曲线。永磁体磁场的磁力线可以认为是从磁体的北极出发回到磁体的南极。磁力线的疏密程度表示该处磁场的强弱。


磁通量

表示磁场分布情况的物理量。通过磁场中任何一面积元的磁通量等于磁感应强度在该面元法线方向上的分量和面积元的乘积。


同名端(对应端)

两个线圈分别由某端点流入(或流出),如果它们所产生的磁通量是互相增助的,则该两端叫做同名端(对应端)。


     磁化

     使原来不显磁性的物体在磁场中获得磁性的过程。最容易磁化的物体是铁磁性物质,如软铁、硅钢等。由于电流能够引起很强的磁场,并便于控制,所以常利用电流的磁场使铁磁物质磁化而制成永磁铁或电磁铁。


磁感应

把铁棒等物体置于永磁体附近就能显示磁性的现场。铁棒靠近永磁体N极的一端出现S级,另端出现N级。


安培定则

也就是右手螺旋法则。它是表示电流和它所产生的磁场之间方向关系的定则。


直导线电流的磁场

设想用右手握住一导线,让伸直的大拇指指向电流方向,弯曲的四指所指的方向就是磁力线的环绕方向。


通电螺线管的磁场

设想用右手握住螺线管,让弯曲的四指指向与电流方向一致,那么大拇指所指的方向就是通电螺线管产生的磁场的北极。


地球磁场

简称地磁场,由于地球本身具有巨大的磁性,在其周围就形成的磁场。它的两个磁极接近于地球两极,但并不完全重合。由于太阳辐射,太阳粒子流、宇宙线的影响,地球磁场是逐年变化的。


磁介质

铁磁质、顺磁质和抗磁质的总称,在外磁场中因呈现磁化而加强或减弱磁场的物质。


顺磁质

在外磁场中呈现十分微弱的磁性,磁化方向与外磁场方向相同的物质。这种物质的分子本身具有磁矩。当没有外磁场时,这些磁矩由于分子热运动而无一定方向,所以物质在整体上不显磁性。在外磁场作用下,分子磁矩有沿磁场方向排列的趋势,因而呈现与磁场同方向的磁化。撤去外磁场,物质的磁性立即消失。氧、氧化氮及顺磁性盐都是磁物质。


抗磁质

在外磁场中呈现十分微弱的磁性,且磁化方向与外磁场方向相反的物质。抗磁质又称反磁质。这种物质的分子原来不具有磁矩。在外磁场作用下由于磁感应和分子的进动而有与外磁场方向相反的磁矩出现,因而磁化方向与外磁场方向相反。撤去外磁场则磁化立即消失。碱金属盐类及卤素等都是抗磁质


铁磁质

磁导率很大并随外磁场强度变化而变化的物质。在磁化过程中,当外磁场增加到一定强度时,就发生磁饱和现象,撤去外磁场时,能保持一定程度的磁性,这个特征可用磁畴理论来说明。铁、镍、钴、合金磁钢和某些氧化物等都是铁磁质。


铁氧体

也称磁性瓷,是一种非金属磁性材料。其导电性属于半导体,导磁性属于亚铁磁性。铁氧体磁性材料可分为硬磁(或称恒磁)、软磁、矩磁、旋磁、压磁等五类。硬磁铁氧体可用于电声(喇叭磁体)、仪表等;软磁体可用于电感元件(中周磁心);矩磁体用作记忆元件,用于电子计算机、旋磁体用于微波元件;压磁体可作磁致伸缩元件,用于超声波换能器。


永磁材料

能够长期保持较强磁性的物质,如铁、镍、钴、锰钢、硅钢及合金铝镍钴等,某些氧化物也是很好的永磁材料,称为铁氧体(俗称磁性瓷),如钡铁氧体,钴铁氧体等。永磁体料在电工、电子技术等方面有广泛的应用。


剩磁

铁磁质磁化后,当撤去外磁场时仍能保存一些磁性的性质。这时保存的磁感应强度称为剩磁或顽磁。


矫顽力

为了使已磁化的铁磁质失去磁性而必须加的与原磁化方向相反的外磁场强度。矫顽力小的材料,如软铁等,用来制造变压器的铁心或电磁铁,一旦切断电流可以尽快失去磁性。矫顽力大的材料,用来制造永磁体,能够保存磁性。


磁致伸缩

某些晶体(特别是电磁铁)在磁场作用下体积发生微小改变的现象。交变磁场可使晶体发生振动,在适当的频率下,可发生共振。当镍或镍合金等铁磁材料制成的棒置于通有高频率电流的线圈中,可以作为超声波发生器。


电磁铁

利用电流的磁效应是铁心磁化的装置。由软磁材料制成的铁心和激励线圈组成。当线圈中通以电流时,铁心被磁化,对铁磁体产生吸力;切断电流时铁心去磁,吸力消失。用超导体制成的电磁铁,能产生高达10万Gs的磁场,而线圈几乎不消耗功率。超导电磁体已用于高能物理,核聚变的研究。


电磁感应

通过闭合回路所包围面积的磁通量发生变化时,回路中产生电流的现象。由于电磁感应而产生的电动势称感生电动势,由于电磁感应而产生的电流称感生电流。电磁感应现象是英国科学家法拉第于1831年首先发现的。电磁感应现象进一步揭示了磁与电之间紧密依存关系,它在电机工程中得到广泛的应用。


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电磁感应

通过闭合回路所包围的磁通量发生变化时,回路中产生电流的现象。由于电磁感应而产生的电动势称感生电动势,由于电磁感应而产生的电流称感生电流。电磁感应现象是英国科学家法拉第于1831年首先发现的。电磁感应现象进一步揭示了磁与电之间紧密依存关系,它在电机工程中得到广泛应用。


楞次定律

感生电流的方向,总是使自己的磁场阻碍原来磁场的变化。楞次定律完全符合能的转化和守恒定律。


右手定则

当导体在磁场中运动时,确定导体中感生电动势方向的定则。伸出右手,使拇指与其余四指垂直,且都和手掌在一个平面内,让磁力线垂直从手心进入,使拇指指向导体的运动方向,这时其余四指所指的就是感生电动势的方向(或感生电流的方向)。


法拉第电磁感应定律

线圈中感生电动势ε的大小跟穿过线圈的磁通量的变化率成正比,单位为伏特。感生电动势的方向可用右手定则判定。当直导线在磁场中切割磁力线运动时,如果导线运动方向跟导线本身垂直,而且跟磁力线方向成某一角度α,则导线中产生的感生电动势为ε=BLvsinα,式中B为磁感应强度,L为导线长度,V为导线运动速度。它们的单位分别为伏特、特斯拉、米、米/秒。

变压器

利用电磁感应原理改变电压和电流的一种电气设备,它被广泛地应用在输配电、电子技术等方面。变压器一次绕组和二次绕组中感生电动势ε之比等于它们的匝数n之比,即ε1/ε2=n1/n2。如果略去线圈电阻,变压器一次绕组和二次绕组两端电压U之比等于它们匝数n之比,及U1/U2= n1/n2。变压器工作时,一次绕组和二次绕组中的电流强度I跟它们的匝数成反比,及I1/I2= n1/n2。


互感器

有电流互感器TA,电压互感器TV,零序电流互感器等,是一种特殊的变压器。


电动机

常用的封闭式三相异步电动机的由转子和定子等构成。

定子由机座、定子铁心和定子绕组三部分组成。机座又叫做机壳,一般由铸铁做成。它的作用是固定定子铁心,支持端盖。定子铁心是电动机导磁体的一部分。在定子铁心内圆上嵌放定子绕组的线槽。定子绕组是电动机的电路部分,用漆包线绕制而成。当通入三相交流电时,便产生一个旋转磁场。

转子由转子铁心、转子绕组和转轴三部分组成,转子铁心是电动机导磁体的一部分。

三相异步电动机的工作原理:定子铁心线槽内嵌位置相差120O(电角度)的三相绕组,当定子绕组接上三相交流电源时,里面就产生一个旋转磁场。故旋转磁场切割转子绕组,而此时转子绕组已构成电的回路,故在转子绕组中感应出电流。转子上有带电流的导体,因而能够在旋转磁场的作用下转动起来。


涡流损耗

涡流也称傅科电流,是交变磁场在导体内部产生的感生电流,在垂直于磁场方向的平面内沿环形流通,形状像水的漩涡,一般叫做涡电流,简称涡流。磁场变化越快,涡流越强。涡流能使导体发热,大量消耗电能,由涡流产生的电阻损耗称为涡流损耗,因此在许多电器设备中都要设法尽量减小涡流。电机和变压器的铁心不用整块的材料而用涂有绝缘介质膜的薄硅钢片叠压而成,就是为了减少涡流。但是涡流的热效应可以用于加热和冶炼,如高频电炉。涡流的磁效应用于某些仪器中,使指针很快稳定(电磁阻尼作用)。


电介质损耗与电介质击穿

在交变电场中,电介质损耗可分成两部分:1、由于电介质都有微弱的导电性,产生泄露电流,从而引起能量损耗,这部分是最小的;2、由于电介质反复极化,它的分子间不断摩擦而引起的损耗。电介质损耗转换成热能。对于电工产品,常用介质损耗角的正切来衡量介质损耗的大小,并作为绝缘性能的一个指标。绝缘材料的正切一般很小,在10-4至10-1之间。

当电场强度增加到一定强度时,电介质内部的极化电荷脱离束缚,遂使泄漏电流剧增而形成导电通道,导致电介质损坏,这种现象称为电介质的击穿。


趋肤效应

也称集肤效应。交流电通过导体时,由于在近导体中心处比导体表面处所交链的磁通量为多,在近表面处的感应电动势就较中心处为小,因而在同一外加电压下,导体表面处的电流密度较大,导体内部的电流密度较小,这种现象称为趋肤效应。趋肤效应使导体的有效电阻增加,内电感较小。频率越高,导线的直径、电导率与磁导率越大,趋肤效应越显著,在频率为50HZ而直径小于1CM的铜线,趋肤效应通常可略去不计。

邻近效应

一个导体内交流电流的分布受到临近导体中交流电流所产生磁场的影响,这种现象称为邻近效应。邻近效应也使导体的有效电阻增加,内电感减少,但它比趋肤效应的影响小的多,只有在导体截面较大,相距很近或频率很高时才需要考虑。


振荡

即电的振荡。是电路中的电流(电压)在最大值和最小值之间随时间作周期性重复变化的过程。振荡电流(电压)即交变电流(电压)。在移去外加电动势后,电路能依靠本身存储的能量而发生振荡,称为“固有(或自由)振荡”。其电流(电压)的振幅随时间而递减,称为“阻尼(或减幅)振荡”。如果周期性地供给适量电能,以维持电流(或电压)地振幅恒定的,则称“等幅振荡”。由电路本身所具有的电场和磁场能量之间相互变化而产生地振荡,称为“电磁振荡”。能产生振荡电流的电子电路,称为“振荡电路”,一般由电阻、电感、电容元件和其他电子器件组成。电路所产生振荡的频率,即电路的固有频率,由组成元件的参数决定。


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2021年12月03日

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