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电工学实验——探索电流、电压与电阻的关系

电流 2024-08-23 03:25

一、电工学实验——探索电流、电压与电阻的关系

引言

电工学实验是电气工程领域的基础实验之一,旨在通过实验研究电流、电压与电阻之间的关系。电流、电压与电阻是电路中最基本的三个参数,对于理解和应用电路原理具有重要意义。本文将带你一起探索电工学实验的内容与意义。

实验目的

电工学实验的目的是通过测量电流、电压与电阻之间的关系,加深对这些基本概念的理解。具体目标包括:

  1. 了解电流、电压与电阻的基本概念和定义;
  2. 通过实验测量电流与电压的关系,验证欧姆定律;
  3. 通过实验测量电流与电阻的关系,研究电阻的特性。

实验设备与材料

进行电工学实验所需的设备和材料包括:

  • 直流电源:提供实验所需的直流电源,一般用于给电路提供电压。
  • 电流表:用于测量电路中的电流,常用的有模拟电流表和数字电流表两种。
  • 电压表:用于测量电路中的电压,常见的有模拟电压表和数字电压表。
  • 电阻箱:用于调节电路中的电阻值,可以通过改变电阻箱的接入数量和选择不同的电阻档位来调整电路中的总电阻。
  • 导线:连接电路中各组件的导线,一般使用铜质导线。
  • 示波器:用于显示电路中的信号波形,可以观察电路中的变化过程。
  • 电阻元件:实验中常用的电阻元件有固定电阻、可调电阻、电位器等。

实验步骤

进行电工学实验的一般步骤如下:

  1. 搭建实验电路:根据实验要求,选取适当的电源、电阻元件和测量仪器,组成要求的电路。
  2. 调节电路参数:通过改变电路中的电阻值、电源电压等参数,使得电路能够输出满足实验要求的电流和电压。
  3. 测量电流与电压:使用电流表和电压表测量电路中的电流和电压,记录下测量数据。
  4. 分析实验结果:根据测量数据,计算出电流与电压之间的关系,并与理论计算结果进行比较。
  5. 总结实验结果:总结实验的结果和教训,得出实验结论。

实验注意事项

在进行电工学实验时,需要注意以下事项:

  • 安全第一:操作时要注意安全,避免电击、短路等意外情况的发生。
  • 仪器正确使用:使用仪器时应熟悉其操作方法和测量范围,在使用过程中遵守操作规程,避免对仪器造成损坏。
  • 电路连接:电路连接应牢固可靠,导线接触良好,避免产生接触电阻。
  • 实验数据记录:实验数据应准确记录,避免出现误差,并及时分析和验证实验结果。
  • 实验结果解释:实验结果需要结合理论知识进行分析和解释,提出自己的见解和思考。

结语

通过电工学实验,我们可以深入理解电流、电压与电阻的关系,验证电路的基本原理和规律。电工学实验在电气工程领域具有重要地位,为我们提供了实践操作的机会,帮助我们更好地掌握电路设计和故障诊断的技能。希望通过本文的介绍,能够让读者对电工学实验有更清晰的认识,并对电气工程领域产生兴趣。

感谢您的阅读!希望这篇文章对您有所帮助。

二、绝缘电阻,耐过电压,泄露电流?

题主的问题很简练,但内涵还是有的。

在阐述之前,我们先来看一些相关资料。

第一,关于电气间隙与爬电距离

GB7251.1-2013《低压成套开关设备和控制设备 第1部分:总则》中的一段定义,如下:

注意这里在绝缘特性条目下定义了电气间隙和爬电距离。

(1)电气间隙

电气间隙指的是导体之间以及导体与接地体(金属外壳)之间的最短距离。电气间隙与空气介质(或者其它介质)的击穿特性有关。

我们来看下图:

此图就是著名的巴申曲线,是巴申在19世纪末20世纪初提出来的。

巴申曲线的横坐标是电气间隙d与气压p的乘积,纵坐标就是击穿电压。我们看到,曲线有最小值存在。对于空气介质来说,我们发现它的击穿电压最小值大约在0.4kV,而pd值大约在0.4左右。

如果固定大气压强,则我们可以推得击穿电压与电气间隙之间的关系。

我们来看GB7251.1-2013的表1:

我们看到,如果电器的额定冲击耐受电压是2.5kV,则最小电气间隙是1.5毫米。

(2)爬电距离

所谓爬电距离,是指导体之间以及导体与接地体之间,沿着绝缘材料的表面伸展的最短距离。爬电距离与绝缘材料的绝缘特性有关,与绝缘材料的表面污染等级也有关。

我们来看GB7251.1-2013的表2:

注意看,若电器的额定绝缘电压是400V,并且污染等级为III,则爬电距离最小值为5毫米。

第二,关于泄露电流

我们来看下图:

上图的左侧我们看到了由导体、绝缘体和金属骨架接地体(或者外壳)构成的系统,并注意到泄露电流由两部分构成:第一部分是电容电流Ic,第二部分是表面漏电流Ir。表面漏电流是阻性的,而电容电流是容性的,因此它与超前表面漏电流90度。于是,所谓的泄露电流Ia自然就是两者的矢量和了。

注意到两者夹角的正切值被称为介质损耗因数,见上图的右侧,我们能看到电容电流与表面漏电流的关系。

介质损耗因数反映了绝缘介质能量损耗的大小,以及绝缘材料的特性。最重要的是:介质损耗因数与材料的尺寸无关。因此,在工程上常常采用介质损耗因数来衡量绝缘介质的品质。

可见,我们不能仅仅依靠兆欧表的显示值来判断绝缘性能的好坏。

那么绝缘材料的击穿与什么有关?第一是材料的电击穿,第二是材料的气泡击穿。

简单解释材料的气泡击穿:如果绝缘材料内部有气泡,而气泡的击穿电压低于固体材料的击穿电压,因此在绝缘材料的内部会出现局部放电。局部放电的结果会使得绝缘材料从内部发生破坏,并最终被击穿失效。

第三,关于过电压

过电压产生的原因有三种,其一是来自电源的过电压,其二是线路中的感性负荷在切换时产生的过电压,其三是雷击过电压。

对于电器来说,它的额定绝缘电压就是最高使用电压,若在使用中超过额定绝缘电压,就有可能使得电器损坏。

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有了上述这些预备知识,我们就可以讨论题主的问题了。

题主的关注点是在家用电器上。

关于国家标准中对家用电器的专业名词解释,可参阅GB/T 2900-29《电工术语 家用和类似用途电器》。

不管是配电电器抑或是家用电器,它们在设计出来上市前,都必须通过型式试验的认证,才能获得生产许可证。因此,型式试验可以说是电器参数权威测试。

不过,要论述这些试验,显然不是这个帖子所能够表达的,这需要几本书。

既然如此,我们不妨看看配电电器型式试验中有关耐压测试和绝缘能力测试的具体要求吧。具体见GB 7251.1-2013《低压开关设备和控制设备 第1部分:总则》。

1)对电气间隙和爬电距离的要求

这两个参数的具体要求如下:

2)对于过电压的要求

其实,电器中绝缘材料的绝缘性能,与电器的温升密切相关。因此在标准中,对温升也提出了要求:

这个帖子到这里应当结束了。

虽然我没有正面回答题主的问题,但从描述中可以看到,题主的问题答案并不简单。建议题主去看专门书籍,会彻底明了其中的道理,以及测试所用的电路图、测试要求和规范。

三、电压、电流之间的关系?电阻是限制电流还是电压?

电流源于电压,有了电压和闭合回路才会产生电流;电阻限制电流,而不会改变电源电压。

四、初中物理电学:电流、电压、电阻及其应用

初中物理电学:电流、电压、电阻及其应用

初中物理电学是物理学中的一门基础课程,主要涉及电流、电压、电阻等基本电学概念,以及它们在日常生活中的应用。通过初中物理电学的学习,学生可以了解电的基本原理,掌握电路中的基本电学量,并且理解其在各种电器、电路中的具体应用。

在初中物理电学的学习中,首先会学习电流的概念和特点。电流是电荷在单位时间内通过导体横截面的数量,通常用符号I表示,单位是安培(A)。学生在课堂上会学习电流的产生、流动方向以及电流的测量方法。

其次,学生将会学习电压的概念和特点。电压是电能转换为其他形式能量的能力,通常用符号U表示,单位是伏特(V)。学生将会了解电压的产生原因、测量方法以及不同电压之间的关系。

另外,学生还会学习电阻的概念和特点。电阻是导体对电流通过的阻碍作用,通常用符号R表示,单位是欧姆(Ω)。学生将会了解电阻对电流的影响、电阻大小的测量方法以及串联和并联电阻的计算。

除了以上基本概念,初中物理电学还涉及电路基本原理、用电安全常识、电器的正确使用等内容。通过这些学习,学生可以在日常生活中更加科学、安全地使用电器,并且在以后的学习和生活中更好地理解电学知识。

通过深入学习初中物理电学,学生可以更好地理解周围世界中的电学现象,同时也为以后更深入的物理学习奠定坚实的基础。

感谢您看完这篇文章,希望本文对您了解初中物理电学有所帮助。

五、电阻混联情况电流电阻电压的关系?

混联电阻的总电阻仍然符合欧姆定律,既等于电压与电流的比值。

六、电压电流电阻关系图?

纯电阻元件的电流电压电阻的关系就是,电压÷电阻=电流。

电流=电压÷电阻

欧姆定律的简述是:在同一电路中,通过某段导体的电流跟这段导体两端的电压成正比,跟这段导体的电阻成反比。该定律是由德国物理学家乔治·西蒙·欧姆1826年4月发表的《金属导电定律的测定》论文提出的。

七、串联,并联电路中电压,电阻,电流的关系?

串联电路电流相等,各电阻的电压和等于电路的输入电压。

电阻和等于整个电路的电阻。并联电路中,电阻的两端的电压等于输入电压,总电流等于各电阻电流之和。2分支并联电路电阻值=r1*r2/(r1+r2),多分支并联可以先计算2分支,计算出的电阻值再看作为1个电阻后,再与第三个电阻并联。。。如此反复直至计算出最终的电阻值

八、乐乐课堂电流与电压和电阻的关系?

电流,电压,电阻之间的相互关系:

电流等于电压÷电阻,

电压等于电流Ⅹ电阻,

电阻等于电压÷电流。

我们要理解一下电流,电压,电阻是怎样产生的,一个用电器在正常使用中,需要一个额定的电压,用电器相当于一个电阻,所以在使用中电压通过电阻时会产生一定的电流。

九、滑动变阻器和电压,电阻,和电流的关系?

滑动变阻器连入电路中的阻值越大相应的电流越小,电压越大。滑动变阻器是电路元件,它可以通过来改变自身的电阻,从而起到控制电路的作用。在电路分析中,滑动变阻器既可以作为一个定值电阻,也可以作为一个变值电阻。

滑动变阻器的构成一般包括接线柱、 滑片、电阻丝、金属杆和瓷筒等五部分。

滑动变阻器的电阻丝绕在绝缘瓷筒上,电阻丝外面涂有绝缘漆。滑动变阻器是电学中常用器件之一,它的工作原理是通过改变接入电路部分电阻线的长度来改变电阻的,从而逐渐改变电路中的电流的大小。

滑动变阻器的电阻丝一般是熔点高,电阻大的镍铬合金,金属杆一般是电阻小的金属,所以当电阻横截面积一定时,电阻丝越长,电阻越大,电阻丝越短,电阻越小。

十、并联串联电路中电流,电压,电阻的关系?

一、串联电路

1.串联电路电压规律:串联电路两端的总电压等于各用电器两端电压之和

即:U=U1+U2

U1∶U2∶U3=IR1∶IR2∶IR3=R1∶R2∶R3

P1∶P2∶P3=I2R1∶I2R2∶I2R3=R1∶R2∶R3

2.串联电路的特点:

(1)电流只有一条通路

(2)开关控制整个电路的通断

(3)各用电器之间相互影响串联电路电流规律:I=I1=I2

二、并联电路 

1.并联电路规律 

(1)并联电路中各支路的电压都相等,并且等于电源电压.

U=U1=U2

(2)并联电路中的干路电流(或说总电流)等于各支路电流之和.

I=I1+I2

 (3)并联电路中的总电阻的倒数等于各支路电阻的倒数和.

1/R=1/R1+1/R2或写为:R=R1*R2/(R1+R2)

(4)并联电路中的各支路电流之比等于各支路电阻的反比.

I1/I2=R2/R1

(5)并联电路中各支路的功率之比等于各支路电阻的反比.

P1/P2=R2/R1

 (6)并联电路增加用电器相当于增加电阻的横截面积定义:用电器并列连接在电路中