物理学家----安培简介
人物姓名:安培 (1775~1836)
人物国别:法国
物理学家
安培(André-Marie Ampère 1775~1836年),法国物理学家,对数学和化学也有贡献。1775年1月22日生于里昂一个富商家庭。年少时就显出数学才能。他的父亲信奉J.J.卢梭的教育思想,供给他大量图书,令其走自学的道路,于是他博览群书,吸取营养;卢梭关于植物学的著作燃起了他对科学的热情。
科学成就
1.安培最主要的成就是1820~1827年对电磁作用的研究。
①发现了安培定则
奥斯特发现电流磁效应的实验,引起了安培注意,使他长期信奉库仑关于电、磁没有关系的信条受到极大震动,他全部精力集中研究,两周后就提出了磁针转动方向和电流方向的关系及从右手定则的报告,以后这个定则被命名为安培定则。
②发现电流的相互作用规律
接着他又提出了电流方向相同的两条平行载流导线互相吸引,电流方向相反的两条平行载流导线互相排斥。对两个线圈之间的吸引和排斥也作了讨论。
③发明了电流计
安培还发现,电流在线圈中流动的时候表现出来的磁性和磁铁相似,创制出第一个螺线管,在这个基础上发明了探测和量度电流的电流计。
④提出分子电流假说
他根据磁是由运动的电荷产生的这一观点来说明地磁的成因和物质的磁性。提出了著名的分子电流假说。安培认为构成磁体的分子内部存在一种环形电流——分子电流。由于分子电流的存在,每个磁分子成为小磁体,两侧相当于两个磁极。通常情况下磁体分子的分子电流取向是杂乱无章的,它们产生的磁场互相抵消,对外不显磁性。当外界磁场作用后,分子电流的取向大致相同,分子间相邻的电流作用抵消,而表面部分未抵消,它们的效果显示出宏观磁性。安培的分子电流假说在当时物质结构的知识甚少的情况下无法证实,它带有相当大的臆测成分;在今天已经了解到物质由分子组成,而分子由原子组成,原子中有绕核运动的电子,安培的分子电流假说有了实在的内容,已成为认识物质磁性的重要依据。
⑤总结了电流元之间的作用规律——安培定律
安培做了关于电流相互作用的四个精巧的实验,并运用高度的数学技巧总结出电流元之间作用力的定律,描述两电流元之间的相互作用同两电流元的大小、间距以及相对取向之间的关系。后来人们把这定律称为安培定律。安培第一个把研究动电的理论称为“电动力学”,1827年安培将他的电磁现象的研究综合在《电动力学现象的数学理论》一书中。这是电磁学史上一部重要的经典论著。为了纪念他在电磁学上的杰出贡献,电流的单位“安培”以他的姓氏命名。
他在数学和化学方面也有不少贡献。他曾研究过概率论和积分偏微方程;他几乎与H戴维同时认识元素氯和碘,导出过阿伏伽德罗定律,论证过恒温下体积和压强之间的关系,还试图寻找各种元素的分类和排列顺序关系。
3.“电学中的牛顿”
安培将他的研究综合在《电动力学现象的数学理论》一书中,成为电磁学史上一部重要的经典论著。麦克斯韦称赞安培的工作是“科学上最光辉的成就之一,还把安培誉为“电学中的牛顿”。
安培还是发展测电技术的第一人,他用自动转动的磁针制成测量电流的仪器,以后经过改进称电流计。
安培在他的一生中,只有很短的时期从事物理工作,可是他却能以独特的、透彻的分析,论述带电导线的磁效应,因此我们称他是电动力学的先创者,他是当之无愧的。
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测量仪器-电流表
电流表的符号:- A -
电流表的使用方法:
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.因为电流表内阻太小(相当于导线),所以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
(1)指针不偏转,
(2)指针偏转过激,电流表会爆掉。
(3)指针偏转很小,
(4)指针反向偏转.
电流表的错误使用
1 电流表与用电器并联:
会造成电流表或电源烧坏,并会引起导线燃烧
2 电流表与电压表串联:
电流表几乎没有示数(指针几乎在“0”刻度线不动),电压表指针有较大偏转(示数约为电源电压)
方向
物理上规定电流的方向,是正电荷定向移动的方向。 电荷指的是自由电荷,在金属导体中的电子是自由电子,在酸,碱,盐的水溶液中是正,负离子。 在电源外部电流沿着正电荷移动的方向流动。在电源内部由负极流回正极。
接线方式
电流互感器的接线方式按其所接负载的运行要求确定。最常用的接线方式为单相,三相星形和不完全星形(图4a、b、c)。 电流互感器接线方式 额定变比和误差 互感器的额定变比KN指电压互感器的额定电压比和电流互感器的额定电流比。前者定义为原边绕组额定电压U1N与副边绕组额定电压 U2N之比;后者则为额定电流I1N与I2N之比。即 KN=U1N/U2N (对电压互感器) KN=I1N/I2N (对电流互感器) 电压(或电流)互感器原边电压(或电流)在一定范围内变动时,一般规定为0.85~1.15U1N(或10~120%I1N),副边电压(或电流)应按比例变化,而且原、副边电压(或电流)应该同相位。但由于互感器存在内阻抗、励磁电流和损耗等因素而使比值及相位出现误差,分别称为比差和角差。 比差为经折算后的二次电压(或二次电流)与一次电压(或一次电流)量值大小之差对后者之比,即fU 为电压互感器的比差,fI 为电流互感器的比差。当KNU2>U1(或KNI2>I1)时,比差为正,反之为负。 对没有采取补偿措施的电压互感器,比差为负,角差一般为正值,比差的绝对值和角差均随电压的增大而减小;铁心饱和时,比差与角差均随电压的增大而增大。 对于没有采取补偿措施的电流互感器,比差为负值,角差为正值,比差的绝对值和角差均随电流增大而减小。 采用补偿的办法可以减小互感器的误差。一般通过在互感器上加绕附加绕组或增添附加铁心,以及接入相应的电阻、电感、电容元件来补偿。常用的补偿法有匝数补偿、分数匝补偿、小铁心补偿、并联电容补偿等。
例题
电流表例一.电流表的表盘如图所示。
(1)若使用0.6A的量程,则电流表示数是多少?
(2)若使用3A的量程,则电流表示数是多少?
(3)若用此表测量约为0.3A的电流强度,应将表的哪两个接线柱接入?
解答:
(1)若用0.6A量程,最小刻度为0.02A,指针所指为0.49A。
(2)若用3A量程,最小刻度为0.1A,指针所指为2.45A。
(3)0.3A的电流强度,既未超过3A量程,也未超过0.6A量程,同时考虑准确度,应选用0.6A量程,即将电流表的“-”和“0.6”两接线柱接入待测电路。
思维方式:根据量程明确准确后再行读数。
例题2例二.某同学连接一个实验电路如图所示。
(1)图中电流表的连接有什么错误。
(2)若要测量通过灯泡L2的电流,只允许变动图中某一根导线中的一个端点的接线位置,应如何变动?
(3)在(2)中已作变动的基础上,如果要测量通过电源的电流,也只允许变动一根导线上的一个端点的接线位置,应如何变动?
解答:
(1)从图中可以看出,电流表与灯泡L1串联,即测量通过L1的电流强度,但电流表的+、-接线柱接反了。
(2)要测通过L2的电流,应将电流表与L2串联,应将导线a原接电流表“+”接线柱一端改接到“-”接线柱。
(3)要测通过电源的电流,即测通过L1和L2的总电流,应将电流表与电源串联,可将导线c原接电流表“-”接线柱的一端改接到“+”接线柱上。
思维方式:根据电流表测电流的使用规则分析
微观表达式
.通过导体单位横截面的电荷量Q跟通过这些电荷量所用的时间t的比值称为电流,也叫电流强度。即I=Q/t。如果在1s内通过导体单位横截面的电荷量是1C,导体中的电流就是1A。 决定电流大小的微观量:在加有电压的一段粗细均匀的导体AD上选取两个截面B和C,设导体的横截面积为S,导体每单位体积内的自由电荷数为n,每个电荷的电荷量为q,电荷的定向移动速率为v,则在时间t内处于相距为vt的两截面B、C间的所有自由电荷将通过截面C。由I=Q/t可得I = nqsv 其中: n :表示单位体积内的自由电荷数; q:电子的电量; s:为导体横截面积; v:为自由电子定向移动的速率。
基本计算式
I= Q/t
I=U/R(欧姆定律)
1A=1C/s
对人体的伤害因素
造成触电伤亡的主要因素一般有以下几方面:
1.通过人体电流的大小。根据电击事故分析得出:当工频电流为0.5~1mA时,人就有手指、手腕麻或痛的感觉;当电流增至8—10mA时,针刺感、疼痛感增强发生痉挛而抓紧带电体,但终能摆脱带电体;当接触电流达到20~30mA时,会使人迅速麻痹不能摆脱带电体,而且血压升高,呼吸困难;电流为50mA时,就会使人呼吸麻痹,心脏开始颤动,数秒钟后就可致命。通过人体电流越大,人体生理反应越强烈,病理状态越严重,致命的时间就越短。 ????????2.通电时间的长短。电流通过人体的时间越长后果越严重。这是因为时间越长,人体的电阻就会降低,电流就会增大。同时,人的心脏每收缩、扩张一次,中间有0.1s的时间间隙期。在这个间隙期内,人体对电流作用最敏感。所以,触电时间越长,与这个间隙期重合的次数就越多,从而造成的危险也就越大。
3.电流通过人体的途径。当电流通过人体的内部重要器官时,后果就严重。例如通过头部,会破坏脑神经,使人死亡。通过脊髓,会破坏中枢神经,使人瘫痪。通过肺部会使人呼吸困难。通过心脏,会引起心脏颤动或停止跳动而死亡。这几种伤害中,以心脏伤害最为严重。根据事故统计得出:通过人体途径最危险的是从手到脚,其次是从手到手,危险最小的是从脚到脚,但可能导致二次事故的发生。
4.电流的种类。电流可分为直流电、交流电。交流电可分为工频电和高频电。这些电流对人体都有伤害,但伤害程度不同。人体忍受直流电、高频电的能力比工频电强。所以,工频电对人体的危害最大。
5.触电者的健康状况。电击的后果与触电者的健康状况有关。根据资料统计,肌肉发达者、成年人比儿童摆脱电流的能力强,男性比女性摆脱电流的能力强。电击对患有心脏病、肺病、内分泌失调及精神病等患者最危险。他们的触电死亡率最高。另外,对触电有心理准备的,触电伤害轻。
6.人体的安全电压为小于36V
基本定义
电流,是指电荷的定向移动。
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,每秒通过1库仑(C)简称库的电量称为1「安培」(A)。安培是国际单位制中所有电性
流的基本单位。 除了安培(A),常用的单位有毫安(mA)、微安(μA)
换算方法:
1A=1000mA
1mA=1000μA
1KA=1000A ?? ? ? 1KA=1000A=1000000mA=1000000000μA
保护用电流互感器
保护用电流互感器主要与继电装置配合,在线路发生短路过载等故障时,向继电装置提供信号切断故障电 路,以保护供电系统的安全。保护用微型电流互感器的工作条件与测量用互感器完全不同,保护用互感器只是在比正常电流大几倍几十倍的电流时才开始有效的工作。保护用互感器主要要求:1、绝缘可靠,2、足够大的准确限值系数,3、足够的热稳定性和动稳定性。 保护用互感器在额定负荷下能够满足准确级的要求最大一次电流叫额定准确限值一次电流。准确限值系数就是额定准确限值一次电流与额定一次电流比。当一次电流足够大时铁芯就会饱和起不到反映一次电流的作用,准确限值系数就是表示这种特性。保护用互感器准确等级5P、10P,表示在额定准确限值一次电流时的允许误差5%、10% 线路发生故障时的冲击电流产生热和电磁力,保护用电流互感器必须承受。二次绕组短路情况下,电流互感器在一秒内能承受而无损伤的一次电流有效值,称额定短时热电流。二次绕组短路情况下,电流互感器能承受而无损伤的一次电流峰值,称额定动稳定电流。 保护用电流互感器分为:1、过负荷保护电流互感器,2、差动保护电流互感器,3、接地保护电流互感器(零序电流互感器)
三大效应
1热效应
2磁效应
3化学效应
英语解释:
Current which is also called current strength, is an expression form which shows the pass of the electric quantity in a stated times. The symbol of current is (I) and the unit of current is (A). I=Q/t
方向
物理上规定电流的方向,是正电荷定向移动的方向。
电荷指的是自由电荷,在金属导体是自由电子,在酸,碱,盐的水溶液中是正,负离子。
串联并联电路中的电流
串并联电路为初中电学的基本,电压规律简记为串联分压,并联分流,即串联电路电压等于各部分电压之和,并联各部分电压均等等于总电压
1.在串联电路中电流处处相等。
即 I总=I1=I2=…=In
2.在并联电路中,各支路电流之和等于干路上的总电流。
即 I总=I1+I2+...+In
测量仪器-电流表
电流表的符号:- A - 电流表的使用方法: 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.因为电流表内阻太小(相当于导线),所以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 (1)指针不偏转, (2)指针偏转过激,电流表会爆掉。 (3)指针偏转很小, (4)指针反向偏转. 电流表的错误使用 1 电流表与用电器并联: 会造成电流表或电源烧坏,并会引起导线燃烧,使并联的用电器短路 2 电流表与电压表串联: 电流表几乎没有示数(指针几乎在“0”刻度线不动),电压表指针有较大偏转(示数约为电源电压)
三大效应
1热效应:导体通电时会发热,把这种现象叫做电流热效应. 例如:比较熟悉的焦耳定律:是定量说明传导电流将电能转换为热能的定律。 2磁效应 电流的磁效应(动电会产生磁):奥斯特发现: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. 3化学效应:电的化学效应主要是电流中的带电粒子(电子或离子)参与而使得物质发生了化学变化。化学中的电解水或电镀等都是电流的化学效应。 英语解释: Current which is also called current strength, is an expression form which shows the pass of the electric quantity in a stated times. The symbol of current is (I) and the unit of current is (A). I=Q/t
互感器原理
在供电用电的线路中电流电压大大小小相差悬殊从几安到几万安都有。为便于二次仪表测量需要转换为比较统一的电流,另外线路上的电压都比较高如直接测量是非常危险的。电流互感器就起到变流和电气隔离作用。 较早前,显示仪表大部分是指针式的电流电压表,所以电流互感器的二次电流大多数是安培级的(如5A等)。现在的电量测量大多数字化,而计算机的采样的信号一般为毫安级(0-5V、4-20mA等)。微型电流互感器二次电流为毫安级,主要起大互感器与采样之间的桥梁作用。 微型电流互感器也有人称之为“仪用电流互感器”。(“仪用电流互感器”有一层含义是在实验室使用的多电流比精密电流互感器,一般用于扩大仪表量程。) 微型电流互感器与变压器类似也是根据电磁感应原理工作,变压器变换的是电压而微型电流互感器变换的是电流罢了。如图绕组N1接被测电流,称为一次绕组(或原边绕组、初级绕组);绕组N2接测量仪表,称为二次绕组(或副边绕组、次级绕组)。 微型电流互感器一次绕组电流I1与二次绕组I2的电流比,叫实际电流比K。微型电流互感器在额定工作电流下工作时的电流比叫电流互感器额定电流比,用Kn表示。 Kn=I1n/I2n 微型电流互感器大致可分为两类,测量用电流互感器和保护用电流互感器。
形成的原因
电压,是使电路中电荷定向移动形成电流的原因。
作用
电流互感器的作用是可以把数值较大的一次电流通过一定的变比转换为数值较小的二次电流,用来进行保护、测量等用途。如变比为400/5的电流互感器,可以把实际为400A的电流转变为5A的电流。
名词解释
额定工作电压,互感器允许长期运行的最高相同电压有效值。 额定一次电流,作为互感器性能基准的一次电流值。 额定二次电流,作为互感器性能基准的二次电流值,通常为5A或1A。 额定电流比,额定一次电流与额定二次电流之比。 选用要点 (1)额定电流(一次侧)应为线路正常运行时负载电流的1.0~1.3倍。 (2)额定电压。应为0.5kV或0.66kV。 (3)注意精度等级。若用于测量,应选用精度等级0.5或0.2级;若负载电流变化较大,或正常运行时负载电流低于电流互感器一次侧额定电流30%,应选用0.5级。 (4)根据需要确定变比与匝数。 (5)型号规格选择。根据供电线路一次负荷电流确定变比后,再根据实际安装情况确定型号。 (6)额定容量的选择。电流互感器二次额定容量要大于实际二次负载,实际二次负载应为25~100%二次额定容量。容量决定二次侧负载阻抗,负载阻抗又影响测量或控制精度。负载阻抗主要受测量仪表和继电器线圈电阻、电抗及接线接触电阻、二次连接导线电阻的影响 科技名词定义中文名称:
电流
英文名称:
[electric] current
定义:
(1)电荷在媒质中的运动。电流方向规定为与电子运动方向相反。(2)流过导体给定截面的元电量除以相应无穷小的时间。
应用学科:
电力(一级学科);通论(二级学科)
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电流,是指电荷的定向移动。电源的电动势形成了电压,继而产生了电场力,在电场力的作用下,处于电场内的电荷发生定向移动,形成了电流。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,每秒通过1库仑的电量称为1「安培」(A)。安培是国际单位制中所有电性的基本单位。 除了A,常用的单位有毫安(mA)、微安(μA) 。
目录
电流的定义、单位与换算
电流表
电流的分类
电流的微观表达式
电流的计算式
电流的方向
电流形成的原因
电流产生的条件
电流的测量仪器-电流表
电流的三大效应
物理学家----安培简介
电流密度
钳形电流表的使用方法及注意事项
电流对人体的伤害因素
电流的定义、单位与换算
电流表
电流的分类
电流的微观表达式
电流的计算式
电流的方向
电流形成的原因
电流产生的条件
电流的测量仪器-电流表
电流的三大效应
物理学家----安培简介
电流密度
钳形电流表的使用方法及注意事项
电流对人体的伤害因素
展开
形成的原因
因为有电压(电势差)的存在,所以产生了电力场强,使电路中的电荷受到电场力的作用而产生定向移动,从而形成了电路中的电流。
使用注意事项
电流互感器运行时,副边不允许开路。原因如下: 1、电流互感器一次被测电流磁势I1N1在铁芯产生磁通Φ1; 2、电流互感器二次测量仪表电流磁势I2N2在铁芯产生磁通Φ2; 3、电流互感器铁芯合磁通: Φ = Φ1 + Φ2; 4、因为Φ1、Φ2方向相反,大小相等,互相抵消,所以 Φ = 0; 5、若二次开路,即 I2 = 0 ,则:Φ = Φ1,电流互感器铁芯磁通很强,饱和,铁心发热,烧坏绝缘,产生漏电; 6、若二次开路,即 I2 = 0 ,则:Φ = Φ1,Φ在电流互感器二次线圈N2中产生很高的感生电势e,在电流互感器二次线圈两端形成高压,危及操作人员生命安全; 7、电流互感器二次线圈一端接地,就是为了防止高压危险而采取的保护措施; 因此,电流互感器副边回路中不许接熔断器,也不允许在运行时未经旁路就拆下电流表、继电器等设备。
计算式
I= Q/t =nqsv (1A=1C/s) I=U/R 或I=E(电动势)/(R[外]+r[内]) 或I=E/(R+Rg[检测器电阻]+r) 在I= Q/t中如果正负离子同时移动形成电流,那么Q为两种电荷的电量和
产生的条件
1、必须具有能够自由移动的电荷(金属中只有负电荷移动,电解液中为正负离子同时移动)。 2、导体两端存在电压差(要使闭合回路中得到持续电流,必须要有电源)。 3、电路必须为通路。
用安培计测并联电路中的电流
【器材】
示教安培计,用红、绿透明纸包的小灯泡(2.5V、0.3A),红的1只、绿的2只,开关3个,3伏直流电源,木板或纤维板(长50厘米、宽40厘米、厚0.5厘米),导线若干,2厘米长的小铁钉18只。
【操作】
(1)把铁钉按图2-2钉在木板上,用导线把各元件按图2-2连接上,检查线路无误后,闭合K1、K2、K3,使红灯和绿灯都亮。
(2)测量流进红灯的电流:先选好安培计的量程,再把安培计串联在红灯的电路中,根据图2-2的电路,要测通过红灯的电流。先断开K3,取下A、B间的连线,将安培计的“+”接线柱接A,“-”接线柱接B。再闭合K3,从安培计指针的偏转,便可读得流进红灯的电流。
(3)测流进绿灯的电流:先断开K3,把安培计A、B上拆下,改用导线将A、B连通。再将A′、B′间的导线取下,把安培计接到A′、B′上。接好后,重新闭合K3,从安培计上就可读出流进绿灯的电流。
产品选用指南
工作原理 电流互感器起到变流和电气隔离作用。便于二次仪表测量需要转换为比较统一的电流,避免直接测量 线路的危险。电流互感器是升压(降流)变压器,它是电力系统中测量仪表、继电保护等二次设备获取电气一次回路电流信息的传感器,电流互感器将高电流按比例转换成低电流,电流互感器一次侧接在一次系统,二次侧接测量仪表、继电保护等。
物理学家----安培简介
人物姓名:安培 (1775~1836) 人物国别:法国 物理学家 安培(André-Marie Ampère 1775~1836年),法国物理学家,对数学和化学也有贡献。1775年1月22日生于里昂一个富商家庭。年少时就显出数学才能。他的父亲信奉J.J.卢梭的教育思想,供给他大量图书,令其走自学的道路,于是他博览群书,吸取营养;卢梭关于植物学的著作燃起了他对科学的热情。 科学成就 1.安培最主要的成就是1820~1827年对电磁作用的研究。 ①发现了安培定则 奥斯特发现电流磁效应的实验,引起了安培注意,使他长期信奉库仑关于电、磁没有关系的信条受到极大震动,他全部精力集中研究,两周后就提出了磁针转动方向和电流方向的关系及从右手定则的报告,以后这个定则被命名为安培定则。 ②发现电流的相互作用规律 接着他又提出了电流方向相同的两条平行载流导线互相吸引,电流方向相反的两条平行载流导线互相排斥。对两个线圈之间的吸引和排斥也作了讨论。 ③发明了电流计 安培还发现,电流在线圈中流动的时候表现出来的磁性和磁铁相似,创制出第一个螺线管,在这个基础上发明了探测和量度电流的电流计。 ④提出分子电流假说 他根据磁是由运动的电荷产生的这一观点来说明地磁的成因和物质的磁性。提出了著名的分子电流假说。安培认为构成磁体的分子内部存在一种环形电流——分子电流。由于分子电流的存在,每个磁分子成为小磁体,两侧相当于两个磁极。通常情况下磁体分子的分子电流取向是杂乱无章的,它们产生的磁场互相抵消,对外不显磁性。当外界磁场作用后,分子电流的取向大致相同,分子间相邻的电流作用抵消,而表面部分未抵消,它们的效果显示出宏观磁性。安培的分子电流假说在当时物质结构的知识甚少的情况下无法证实,它带有相当大的臆测成分;在今天已经了解到物质由分子组成,而分子由原子组成,原子中有绕核运动的电子,安培的分子电流假说有了实在的内容,已成为认识物质磁性的重要依据。 ⑤总结了电流元之间的作用规律——安培定律 安培做了关于电流相互作用的四个精巧的实验,并运用高度的数学技巧总结出电流元之间作用力的定律,描述两电流元之间的相互作用同两电流元的大小、间距以及相对取向之间的关系。后来人们把这定律称为安培定律。安培第一个把研究动电的理论称为“电动力学”,1827年安培将他的电磁现象的研究综合在《电动力学现象的数学理论》一书中。这是电磁学史上一部重要的经典论著。为了纪念他在电磁学上的杰出贡献,电流的单位“安培”以他的姓氏命名。 他在数学和化学方面也有不少贡献。他曾研究过概率论和积分偏微方程;他几乎与H戴维同时认识元素氯和碘,导出过阿伏伽德罗定律,论证过恒温下体积和压强之间的关系,还试图寻找各种元素的分类和排列顺序关系。 3.“电学中的牛顿” 安培将他的研究综合在《电动力学现象的数学理论》一书中,成为电磁学史上一部重要的经典论著。麦克斯韦称赞安培的工作是“科学上最光辉的成就之一,还把安培誉为“电学中的牛顿”。 安培还是发展测电技术的第一人,他用自动转动的磁针制成测量电流的仪器,以后经过改进称电流计。 安培在他的一生中,只有很短的时期从事物理工作,可是他却能以独特的、透彻的分析,论述带电导线的磁效应,因此我们称他是电动力学的先创者,他是当之无愧的。 特别说明:由于各方面情况的不断调整与变化,中报网所提供的所有信息仅供参考,敬请用户以权威部门公布的正式信息为准。
定义、单位与换算
定义:单位时间内通过导体横截面的电荷量,叫电流,用符号I表示,单位是安,字母“A"来表示。 电流是物理学中的七个基本量纲之一。电流分直流和交流两种,电流的方向不随时间的变化的叫做直流,电流的大小和方向随时间变化的叫交流. 单位:国际单位制中电流的基本单位是安培, 1安培定义为:在真空中相距为1米的两根无限长平行直导线,通以相等的恒定电流,当每米导线上所受作用力为2×10^-7N时,各导线上的电流为1安培。 初级学习中1安培的定义:1秒内通过导体横截面的电荷量为1c 换算方法: 1KA=1000A 1A=1000mA 1mA=1000μA 1μA=1000nA 1nA=1000pA 一些常见的电流:电子手表 1.5-2μA 白纸灯泡200mA 手机100mA 空调 5-10A 高压电 200A 闪电 (2-20)*10000A 定义公式:I=Q/t 获得持续电流的条件:电路中保持有恒定的电动势(电力场)。 电路连接好,闭合开关,处处相通的电路叫做通路。 开关未合闭,或电线断裂、接头松脱致使线路在某处断开的电路,叫做开路。 导线不经过用电器直接跟电源两极连接的电路,叫做短路。 串联电路 电流:I总=I1=I2 (串联电路中,电路各部分的电流相等) 电压:U总=U1+U2 电阻:R总=R1+R2 并联电路 电流:I总=I1+I2(并联电路中,干路电流等于各支路电流之和) 电压:U总=U1=U2 电阻:1/R总=1/R1+1/R2 电流表 电流表是测量电流的仪器。 电流表的使用规则: 1:与被测用电器串联 2:接入电路时,电流方向从正接线柱进,负接线柱出,俗称正进负出 3:被测电流不能超过电流表的量程(否则会烧坏电流表) 大量程:0-3A 大格每格1A 小格每格0.1A 小量程:0-0.6A 大格每格0.2A 小格每格0.02A 4:不允许把电流表直接接到电源两极上 (电流表相当于导线,对电流阻碍很小,但也有几欧姆的电阻)
使用方法及注意事项
钳形电流表(简称钳表),是集电流互感器与电流表于一身的仪表,其工作原理与电流互感器测电流是一样的。 钳形表是 由电流互感器和电流表组合而成。电流互感器 的铁心在捏紧扳手时可以张开,被测电流所通过的导线可以不必切断就可穿过铁心张开的缺口,当放开扳手后铁心闭合。穿过铁心的被测电路导线就成为电流互感器的一次线圈,其中通过电流便在二次线圈中感应出电流。从而使二次线圈相连接的电流表便有指示——测出被测线路的电流。 钳形电流表分高、低压两种,用于在不拆断线路的情况下直接测量线路中的电流。其使用方法如下: 1、使用高压钳形表时应注意钳形电流表的电压等级,严禁用低压钳形表测量高电压回路的电流。用高压钳形表测量时,应由两人操作,非值班人员测量还应填写第二种工作票,测量时应戴绝缘手套,站在绝缘垫上,不得触及其它设备,以防止短路或接地。 2、当电缆有一相接地时,严禁测量。防止出现因电缆头的绝缘水平低发生对地击穿爆炸而危及人身安全。 3、钳形电流表测量结束后把开关拔至最大程档,以免下次使用时不慎过流;并应保存在干燥的室内 4、观测表计时,要特别注意保持头部与带电部分的安全距离,人体任何部分与带电体的距离不得小于钳形表的整个长度。 5、在高压回路上测量时,禁止用导线从钳形电流表另接表计测量。测量高压电缆各相电流时,电缆头线间距离应在300mm以上,且绝缘良好,待认为测量方便时,方能进行。 6、测量低压可熔保险器或水平排列低压母线电流时,应在测量前将各相可熔保险或母线用绝缘材料加以保护隔离,以免引起相间短路。
选择
户外型电流互感器 1 电流互感器选择与检验的原则 1)电流互感器额定电压不小于装设点线路额定电压; 2)根据一次负荷计算电流IC选择电流互感器变化; 3)根据二次回路的要求选择电流互感器的准确度并校验准确度; 4)校验动稳定度和热稳定度。 2 电流互感器变流比选择 电流互感器一次额定电流I1n和二次额定电流I2n之比,称为电流互感器的额定变流比,Ki=I1n/I2n≈N2/N1。 式中,N1和N2为电流互感器一次绕组和二次绕组的匝数。 电流互感器一次侧额定电流标准比(如20、30、40、50、75、100、150(A)、2Xa/C)等多种规格,二次侧额定电流通常为1A或5A。其中2Xa/C表示同一台产品有两种电流比,通过改变产品顶部储油柜外的连接片接线方式实现,当串联时,电流比为a/c,并联时电流比为2Xa/C。一般情况下,计量用电流互感器变流比的选择应使其一次额定电流I1n不小于线路中的负荷电流(即计算IC)。如线路中负荷计算电流为350A,则电流互感器的变流比应选择400/5。保护用的电流互感器为保证其准确度要求,可以将变比选得大一些。 表1 电流互感器准确级和误差限值 3 电流互感器准确度选择及校验 所谓准确度是指在规定的二次负荷范围内,一次电流为额定值时的最大误差。中国电流互感器的准确度和误差限值如表1所示,对于不同的测量仪表,应选用不同准确度的电流互感器。 准确度选择的原则:计费计量用的电流互感器其准度为0.2~0.5级;用于监视各进出线回路中负荷电流大小的电流表应选用1.0—3.0级电流互感器。为了保证准确度误差不超过规定值,一般还校验电流互感器二次负荷(伏安),互感器二次负荷S2不大于额定负荷S2n,所选准确度才能得到保证。准确度校验公式:S2≤S2n。 二次回路的负荷l:取决于二次回路的阻抗Z2的值,则: S2=I2n2︱Z2︱≈I2n2(∑︱Zi︱+ RWl+RXC) 或S2V1≈∑Si+I2n2(RWl+RXC) 式中,Si、Zi为二次回路中的仪表、继电器线圈的额定负荷和阻抗,RXC为二次回路中所有接头、触点的接触电阻,一般取0.1Ω,RWL为二次回路导线电阻, 计算公式化为:RWL=LC/(r×S)。 式中,r为导线的导电率,铜线r=53m/(Ωmm2),铝线r=32m(Ωmm2),S为导线截面积(mm2),LC为导线的计算长度(m)。设互感器到仪表单向长度为L1, 则: L1互感器为星形接 LC=L1两相V形接线 2L1一相式接线 继电保护用的电流互感器的准确度常用的有5P和l0P。保护级的准确度是以额定准确限值一次电流下的 最大复合误差ε%来标称的(如5P对应的ε%=5%)。所谓额定准确限值一次电流即一次电流为额定一次电流的倍数(n=I1/I1n),也称为额定准确限值系数。即要求保护用的电流互感器在可能出现的范围内,其最大复合误差不超过ε%值。 电流互感器ε%误差曲线校验步骤: (1)按照保护装置类型计算流过电流互感器的一次电流倍数; (2)根据电流互感器的型号、变比和一次电流倍数,在10%误差曲线上确定电流互感器的允许二次负荷; (3)按照对电流互感器二次负荷最严重的短路类型,计算电流互感器的实际二次负荷; (4)比较实际二次负荷与允许二次负荷。如实际二次负荷小于允许二次负荷,表示电流互感器的误差不超过10%误差: 1)增大连接导线截面或缩短连接导线长度,以减小实际二次负荷; 2)选择比较大的电流互感器,减小一次电流倍数,增大允许二次负荷; 3)将电流互感器的二次绕组串联起来,使允许二次负荷增大一倍。 4 电流互感器动稳定度和热稳定度校验 厂家的产品技术参数中都给出了动稳定倍数Kes和热稳定倍数Kt,因此按下列公式分别校验动稳定和热定度即可。 1)动稳定度校验Kes×I1N≥iSh; 2)热稳定度校验(KtI1n)2t≥I(3)∞tima 式中,t为热稳定电流时间。
微观表达式
自由电子-内部结构模型图I = nesv
其中:
n :表示单位体积内的自由电荷数;
e:电子的电量;
s:为导体横截面积;
v:为自由电子定向移动的速率。
产生的条件
1、必须具有能够自由移动的电荷(金属中只有负电荷移动,电解液中为正负离子同时移动)。
2、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,从而获得电压)。
3、电路必须为通路。
分类
电流分为交流电流和直流电流。 交流电:插电源的用电器使用的是交流电 直流电:使用外置电源的用电器用的是直流电 交流电一般是在家庭电路中有着广泛的使用,有220V的电压,属于危险电压。 直流电则一般被广泛使用于手机(锂电池)之中。像电池(1.5V),锂电池,蓄电池等被称之为直流电。
使用
1)电流互感器的接线应遵守串联原则:即一次绕阻应与被测电路串联,而二次绕阻则与所有仪表负载 串联; 2)按被测电流大小,选择合适的变化,否则误差将增大。同时,二次侧一端必须接地,以防绝缘一旦损坏时,一次侧高压窜入二次低压侧,造成人身和设备事故; 3)二次侧绝对不允许开路,因一旦开路,一次侧电流I1全部成为磁化电流,引起φm和E2骤增,造成铁心过度饱和磁化,发热严重乃至烧毁线圈;同时,磁路过度饱和磁化后,使误差增大。 另外,二次侧开路使E2达几百伏,一旦触及造成触电事故。因此,电流互感器二次侧都备有短路开关,防止一次侧开路。如图l中K0,在使用过程中,二次侧一旦开路应马上撤掉电路负载,然后,再停车处理。一切处理好后方可再用。 4)为了满足测量仪表、继电保护、断路器失灵判断和故障录波等装置的需要,在发电机、变压器、出线、母线分段断路器、母联断路器、旁路断路器等回路中均设具有2~8个二次绕阻的电流互感器。对于大电流接地系统,一般按三相配置;对于小电流接地系统,依具体要求按二相或三相配置; 5)对于保护用电流互感器的装设地点应按尽量消除主保护装置的不保护区来设置。例如:若有两组电流互感器,且位置允许时,应设在断路器两侧,使断路器处于交叉保护范围之中; 6)为了防止支柱式电流互感器套管闪络造成母线故障,电流互感器通常布置在断路器的出线或变压器侧; 7)为了减轻发电机内部故障时的损伤,用于自动调节励磁装置的电流互感器应布置在发电机定子绕组的出线侧。为了便于分析和在发电机并入系统前发现内部故障,用于测量仪表的电流互感器宜装在发电机中性点侧。
密度
电流密度是一种度量,以矢量的形式定义,其方向是电流的方向,其大小是单位截面面积的电流。采用国际单位制,电流密度的单位是“安培/平方米”。用方程表达J=I/s 其中( i )是电流,( J )是电流密度,( s )是截面矢量。
电流效应的实验
【目的和要求】
使学生认识电流的三种效应。
【仪器和器材】
电流化学效应演示器(J2353)、小灯泡、小灯座、大铁钉、方座支架,漆包线(φ0.3左右),硫酸铜溶液,大头针(或曲别针),蓄电池(或低压电源),导线若干。
【实验方法】
1.将小灯泡连在蓄电池(或低压电源)的两极,接通电路,于是灯泡发出光和热。指出电流通过任何导体时都要发热,这就是电流的热效应。
2.讲清电流化学效应演示器的结构。让学生看到两个碳精棒都是黑色的,指出这就是观察的重点。然后倒入硫酸铜溶液,将碳精棒放入实验器的筒内,分别接到电源的两极。
过两、三分钟后将碳精棒取出让学生观看,于是看到接电源负极的那个棒上镀上一层红色的铜。说明电流通过溶液时发生了化学变化,这就是电流的化学效应。
3.把一段漆包线绕在大铁钉上约50匝,用砂纸或小刀清除线端部的漆皮。然后,将两线端分别接到蓄电池的两极上(电压2伏处)。于是在大铁钉下面可以吸引起许多大头针、曲别针等物。说明导线中有电流通过时,导线周围能产生跟磁铁相同的作用,这就是电流的磁效应。
【注意事项】
1.如果把电流化学效应演示器、小灯泡和绕漆包线的大铁钉连成串联电路,把供电的电压再提高一点,可以在一个电路上同时演示电流的三种效应。
2.电流的热效应,可以用一段螺线电阻丝(如电炉丝)内放一根火柴或薄纸片来演示。适当地选取电压,电阻丝通电后产生的热可使火柴或纸片燃烧,使实验更加生动。
3.电流化学效应演示器可以用大烧杯和碳精棒(较大的干电池中拆出)自制。硫酸铜溶液越浓越好,为了增加溶液的导电性和消除白色浑浊物,配制硫酸铜溶液时可以滴入几滴浓硫酸。
电流太弱时,红色的镀层(铜)出现的慢,花时间太多。电流太强时,镀层松散易脱落。一般以0.3-0.5安培为宜。
4.清除镀层时可以参照以下方法:
(1)用细砂纸打磨后再用水冲洗。
(2)拿镀上铜的碳精棒当阳极,另找一铜片当阴极,放入硫酸铜溶液中通电。少时,镀铜层会自动消失。
(3)将镀上铜的碳精棒放入浓硝酸中,使铜与硝酸发生反应,等铜层完全消失后再用水冲洗。
5.因绕在大铁钉的漆包线电阻不太大,所以在演示电流磁效应时使用2伏特电压即可。