導(dǎo)語：如何才能寫好一篇電磁感應(yīng)及其應(yīng)用，這就需要搜集整理更多的資料和文獻(xiàn)，歡迎閱讀由公務(wù)員之家整理的十篇范文，供你借鑒。

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關(guān)鍵詞 測量；傳感器；電磁計(jì)量

中圖分類號：TP212 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1671-7597（2014）03-0110-01

隨著我國社會經(jīng)濟(jì)和科學(xué)技術(shù)的穩(wěn)步發(fā)展，各個學(xué)科領(lǐng)域都普遍應(yīng)用了傳感器技術(shù)。在生產(chǎn)流程中，很多生產(chǎn)企業(yè)也都使用到傳感器測量系統(tǒng)，主要例如：大型電子衡器、轉(zhuǎn)速控制系統(tǒng)、遠(yuǎn)程壓力控制系統(tǒng)、測試控制系統(tǒng)等。為了確保企業(yè)生產(chǎn)出產(chǎn)品的質(zhì)量，傳感器測量系統(tǒng)發(fā)揮出極大作用。在非電量測試技術(shù)中，轉(zhuǎn)速、壓力、溫度等參數(shù)都屬于非電量，傳感器的作用就是能夠?qū)⒎请娏哭D(zhuǎn)換為電量。

1 電磁計(jì)量

應(yīng)用設(shè)備、儀表和電磁測量儀器，對被測量采用相應(yīng)的方法進(jìn)行定量分析，確保計(jì)量學(xué)分支的準(zhǔn)確和電磁量測量的統(tǒng)一，就是電磁計(jì)量。作為一種能源，人們在認(rèn)識電能后，將其應(yīng)用與科學(xué)技術(shù)的研究中，而點(diǎn)與磁性材料和磁場等的存在有著密不可分的關(guān)聯(lián)。和電磁現(xiàn)象相關(guān)的物理量為電磁兩，它分為磁學(xué)量和電學(xué)量，在不斷探索電磁應(yīng)用的過程中，大量的電磁設(shè)備、儀表、測量儀器就此誕生。電磁計(jì)量所研究的主要內(nèi)容如下：研究并制定出相應(yīng)的技術(shù)規(guī)范、檢定規(guī)程、檢定系統(tǒng)等，對進(jìn)行電磁量量值傳遞的專用測量裝置和標(biāo)準(zhǔn)量具進(jìn)行研究，對測量電磁量的方法進(jìn)行研究，對電磁學(xué)單位制的確定，對于電磁量相關(guān)的物理常數(shù)進(jìn)行精密測定。以上研究按照定義保存、復(fù)現(xiàn)電磁學(xué)單位的計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)和基準(zhǔn)進(jìn)行。電磁學(xué)計(jì)量主要包括磁矩、磁通、磁感應(yīng)強(qiáng)度、電感、電阻、電流、電壓等。而電磁學(xué)計(jì)量有波形、材料電磁特性、儀器與比率標(biāo)準(zhǔn)、電磁測量儀表和儀器、電磁基本量等。其中電磁基本量如磁矩、磁通、電流、電壓等。除此之外，電磁計(jì)量的重要內(nèi)容還有環(huán)境安全、電氣、靜電、非電量的電測量等電磁干擾參數(shù)。在電磁計(jì)量中，常用的設(shè)備有電流源、標(biāo)準(zhǔn)電壓、穩(wěn)流源、穩(wěn)壓源等；常用的儀器儀表包括電阻箱、電位差計(jì)、電橋、電壓表、電流表等。

在此，通過對例子的說明，來了解傳感器測量系統(tǒng)中所應(yīng)用的電磁計(jì)量技術(shù)。先來介紹傳統(tǒng)傳感器熱電偶的工作情況。由兩根不同的導(dǎo)線組成了常用的熱電偶，熱電偶屬于電能量傳感器，將兩根導(dǎo)線一端焊接，放入被測介質(zhì)中，通常作為測量端使用。而未被連接的自由端稱為冷端，連接于測量儀表所引出的導(dǎo)線。當(dāng)冷端與熱端存在溫差時(shí)，熱電偶則會將溫差電動勢生產(chǎn)出來，介質(zhì)的溫度也被測量儀表測出。熱電偶的分度號根據(jù)材料的不同也會有相應(yīng)的不同，溫度與電動勢的對應(yīng)關(guān)系可以通過查表的方式找出。mV信號就是輸出熱電偶的信號。所以，若將對應(yīng)的mV值輸入倒測量儀表的輸入端，便能夠?qū)囟葴y量儀表的準(zhǔn)確性進(jìn)行檢測。mV信號的提供就是數(shù)字毫伏或者點(diǎn)位差計(jì)信號發(fā)生器，這種溫控儀表檢測方法使常規(guī)中經(jīng)常使用的。當(dāng)發(fā)生系統(tǒng)故障時(shí)，可以將測量儀表的任意一端斷開，將標(biāo)準(zhǔn)的mV信號值輸入倒兩端，對測量儀表的準(zhǔn)確性進(jìn)行判斷，這樣就很容易對熱電偶出現(xiàn)故障與否進(jìn)行推斷了。

2 傳感器

傳感器能夠感受到被測量的信息，還能按照一定的規(guī)律將所感受到的信息轉(zhuǎn)換成為所需形式的信息或電信號輸出，屬于一種檢測裝置，能夠滿足信息的控制、記錄、顯示、存儲、處理、傳送等要求，因此，可以說傳感器是實(shí)現(xiàn)自動控制和自動檢測的首要環(huán)節(jié)。網(wǎng)絡(luò)化、系統(tǒng)化、多功能化、智能化、數(shù)字化、微型化等都是傳感器的特點(diǎn)，傳感器對新型工業(yè)的建立起到促進(jìn)作用，并成功推動了傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)的更新?lián)Q代及改造，成為新時(shí)期新的經(jīng)濟(jì)增長點(diǎn)。若按照輸出信號標(biāo)志進(jìn)行分類可將傳感器分為數(shù)字傳感器、開關(guān)傳感器以及模擬傳感器。若按照原理進(jìn)行分類，可分為生物傳感器、真空度傳感器、氣敏傳感器、磁敏傳感器、濕敏傳感器、振動傳感器等。按照能量轉(zhuǎn)換原理可分為無源傳感器和有源傳感器。按照工作原理進(jìn)行劃分，可分為電勢式傳感器、電容式傳感器、電感式傳感器、電阻式傳感器等。若按照輸入物理量又可分為氣敏傳感器、溫度傳感器、速度傳感器、壓力傳感器、位移傳感器等。通過電磁計(jì)量技術(shù)可以完成對電量的測量，而電脈沖信號、電阻、電流、電壓等電量為傳感器最后的輸出。當(dāng)今在傳感器測量系統(tǒng)中應(yīng)用較為普遍的就是電流和電壓信號。

3 傳感器測量系統(tǒng)中磁計(jì)量技術(shù)的應(yīng)用

隨著我國社會經(jīng)濟(jì)和科學(xué)技術(shù)水平的不斷發(fā)展，誕生了集接口電路、存儲器、微處理器、A/D轉(zhuǎn)換器、傳感器為一身的智能化數(shù)字儀表，該儀表能夠支持線性電流、線性電壓、熱電阻、熱電偶等輸入的多種信號，對儀表可利用標(biāo)準(zhǔn)電流、電壓源或者標(biāo)準(zhǔn)電流、電壓表來進(jìn)行檢測。將壓力轉(zhuǎn)換成為電信號的傳感器就是壓力傳感器，井?dāng)?shù)字顯示控制器將電信號輸出，或者通過數(shù)字表將數(shù)據(jù)顯示出來，可達(dá)到控制壓力的目的，有效對電氣執(zhí)行器件進(jìn)行控制。文章以SCS100型大型電子稱為例進(jìn)行介紹，使用稱重顯示器作為裝置的顯示器，在儀表的內(nèi)部有串型通訊部分、打印部分、顯示部分、單片機(jī)以及與單片機(jī)相接連的控制面板、A/D轉(zhuǎn)換、放大電路，-30 mA至30 mA作為輸入信號值。將分辨力超過1 ?V的毫伏表接在顯示器信號輸入端，可以看出重量顯示與毫伏指示具有一定的線性關(guān)系，從分析測量數(shù)據(jù)和應(yīng)用電磁測量儀表來看，可以對顯示器或傳感器是否處于正常工作狀態(tài)進(jìn)行判斷。

4 結(jié)束語

文章對傳感器測量系統(tǒng)的基本知識進(jìn)行了簡要的介紹，通過最常用的大型電子衡器，壓力、溫度傳感器測量裝置等設(shè)備，從工業(yè)生產(chǎn)的角度看待問題，利用電磁計(jì)量技術(shù)排除故障以及準(zhǔn)確測試，闡述在傳感器測量系統(tǒng)中如何應(yīng)用電磁計(jì)量技術(shù)。為了確保企業(yè)生產(chǎn)出產(chǎn)品的質(zhì)量，傳感器測量系統(tǒng)發(fā)揮出極大作用。傳感器系統(tǒng)具有線性化處理非線性信號、補(bǔ)償信測數(shù)據(jù)及其誤差、調(diào)節(jié)、分析、處理信息等功能，其正朝著多功能化、智能化、微型化的方向發(fā)展。傳感器不僅達(dá)到高性能指標(biāo)，還將接口電路、存儲器、微處理器、A/D轉(zhuǎn)換器、壓敏電阻傳感器集于一身，為測量提供了便捷。

參考文獻(xiàn)

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篇2

[關(guān)鍵詞]物理教學(xué) 電磁學(xué) 電磁場 電路

物理教材中所闡述的內(nèi)容主要是經(jīng)典物理學(xué)的基礎(chǔ)知識，這些理論是建立在牛頓時(shí)空觀的基礎(chǔ)上，以力學(xué)、電磁學(xué)為重點(diǎn)。本文就電磁學(xué)部分的教學(xué)談?wù)勛约旱挠^點(diǎn)。

一、電磁學(xué)的知識體系

電磁運(yùn)動是物質(zhì)的一種基本運(yùn)動形式。電磁學(xué)的研究范圍是電磁現(xiàn)象的規(guī)律及其應(yīng)用，其具體內(nèi)容包括靜電現(xiàn)象、電流現(xiàn)象、磁現(xiàn)象、電磁輻射和電磁場等。為了便于研究，把電現(xiàn)象和磁現(xiàn)象分開處理，實(shí)際上，這兩種現(xiàn)象總是緊密聯(lián)系而不可分割的。透徹分析電磁學(xué)的基本概念、原理和規(guī)律以及它們的相互聯(lián)系，才能使孤立的、分散的教學(xué)變成系統(tǒng)化、結(jié)構(gòu)化的教學(xué)。對此，應(yīng)從以下三個方面來認(rèn)真分析教材。

1.電磁學(xué)的兩種研究方式

整個電磁學(xué)的研究可分為以“場”和“路”兩個途徑進(jìn)行。只有明確它們各自的特征及相互聯(lián)系，才能有計(jì)劃、有目的地提高學(xué)生的思維品質(zhì)，培養(yǎng)學(xué)生的思維能力。

場是物質(zhì)的相互作用的特殊方式。電磁學(xué)部分完全可用場的概念統(tǒng)一起來，靜電場、恒定電場、靜磁場、恒定磁場、電磁場等，組成一個關(guān)于場的體系。

“路”是“場”的一種特殊情況。物理教材以“路”為線的框架可理順為：靜電路、直流電路、磁路、交流電路、振蕩電路等。

“場”和“路”之間存在著內(nèi)在的聯(lián)系。麥克斯韋方程是電磁場的普遍規(guī)律，是以“場”為基礎(chǔ)的，“場”是電磁運(yùn)動的實(shí)質(zhì)，因此可以說“場”是實(shí)質(zhì)，“路”是方法。

2.認(rèn)識物理規(guī)律

規(guī)律體現(xiàn)在一系列物理基本概念、定律、原理以及它們的相互聯(lián)系中。

物理定律是在對物理現(xiàn)象做了反復(fù)觀察和多次實(shí)驗(yàn)，掌握了充分可靠的事實(shí)之后，進(jìn)行分析和比較，找出它們相互之間存在的關(guān)系，并把這些關(guān)系用定律的形式表達(dá)出來。物理定律的形成，也是在物理概念的基礎(chǔ)上進(jìn)行的。

“恒定電流”一章中重要的物理規(guī)律有歐姆定律、電阻定律和焦耳定律。歐姆定律是在金屬導(dǎo)電的基礎(chǔ)上總結(jié)出來的，對金屬導(dǎo)電、電解液導(dǎo)電適用，但對氣體導(dǎo)電是不適用的。歐姆定律的運(yùn)用有對應(yīng)關(guān)系，電阻是電路的物理性質(zhì)，適用于溫度不變時(shí)的金屬導(dǎo)體。

“磁場”這一章闡明了磁與電現(xiàn)象的統(tǒng)一性，用研究電場的方法進(jìn)行類比，可以較好地解決磁場和磁感應(yīng)強(qiáng)度的概念。

“電磁感應(yīng)”這一章，重要的物理規(guī)律是法拉第電磁感應(yīng)定律和楞次定律。在這部分知識中，能的轉(zhuǎn)化和守恒定律是將各知識點(diǎn)串起來的主線。本章以電流、磁場為基礎(chǔ)，它揭示了電與磁相互聯(lián)系和轉(zhuǎn)化的重要方面，是進(jìn)一步研究交流電、電磁振蕩和電磁波的基礎(chǔ)。電磁感應(yīng)的重點(diǎn)和核心是感應(yīng)電動勢。運(yùn)用楞次定律不僅可判斷感應(yīng)電流的方向，更重要的是它揭示了能量是守恒的。

“電磁振蕩和電磁波”一章是在電場和磁場的基礎(chǔ)上結(jié)合電磁感應(yīng)的理論和實(shí)踐，進(jìn)一步提出電磁振蕩形成統(tǒng)一的電磁場，對場的認(rèn)識又上升了一步。麥克斯韋的電磁場理論總結(jié)了電磁場的規(guī)律，同時(shí)也把波動理論從機(jī)械波推進(jìn)到電磁波而對物質(zhì)的波動性的認(rèn)識提高了一步。

3.通過電磁場所表現(xiàn)的物質(zhì)屬性，使學(xué)生建立“世界是物質(zhì)的”的觀點(diǎn)

電現(xiàn)象和磁現(xiàn)象總是緊密聯(lián)系而不可分割的。大量實(shí)驗(yàn)證明，在電荷的周圍存在電場，每個帶電粒子都被電場包圍著。電場的基本特性就是對位于場中的其它電荷有力的作用，運(yùn)動電荷的周圍除了電場外還存在著磁場。磁體的周圍也存在著磁場，磁場也是一種客觀存在的物質(zhì)。磁場的基本特性就是對處于其中的電流有磁場力的作用?？茖W(xué)實(shí)驗(yàn)證明電磁場可以脫離電荷和電流而獨(dú)立存在，電磁場是物質(zhì)的一種形態(tài)。

運(yùn)動的電荷（電流）產(chǎn)生磁場，磁場對其它運(yùn)動的電荷（電流）有磁場力的作用，所有磁現(xiàn)象都可以歸結(jié)為運(yùn)動電荷（電流）之間是通過磁場而發(fā)生作用的。麥克斯韋用場的觀點(diǎn)分析了電磁現(xiàn)象，得出結(jié)論：任何變化的磁場能夠在周圍空間產(chǎn)生電場，任何變化的電場能夠在周圍空間產(chǎn)生磁場。按照這個理論，變化的電場和變化的磁場總是相互聯(lián)系的，形成一個不可分割的統(tǒng)一場，這就是電磁場。電磁場由近及遠(yuǎn)的傳播就形成電磁波。轉(zhuǎn)貼于

從場的觀點(diǎn)來闡述路。電荷的定向運(yùn)動形成電流，產(chǎn)生電流的條件有兩個：一是存在可自由移動的電荷；二是存在電場。導(dǎo)體中電流的方向總是沿著電場的方向，從高電勢處指向低電勢處。導(dǎo)體中的電流是帶電粒子在電場中運(yùn)動的特例，即導(dǎo)體中形成電流時(shí)，它的本身要形成電場又要提供自由電荷，當(dāng)導(dǎo)體中電勢差不存在時(shí)，電流也隨之而終止。

二、以知識體系貫穿始終，使理論學(xué)習(xí)與技能訓(xùn)練相融合

1.場的客觀存在及其物質(zhì)性是電學(xué)教學(xué)中一個極為重要的問題。電場部分是學(xué)好電磁學(xué)的基礎(chǔ)和關(guān)鍵。電場強(qiáng)度、電勢、磁感應(yīng)強(qiáng)度是反映電、磁場是物質(zhì)的實(shí)質(zhì)性概念。電場線、磁感應(yīng)線是形象地描述場分布的一種手段。

2.電磁場的重要特性是對在其中的電荷、運(yùn)動的電荷、電流有力的作用。在教學(xué)中要使學(xué)生認(rèn)識場和受場作用這兩類問題的聯(lián)系與區(qū)別，比如，場不是力，電勢不是能等。場中不同位置場的強(qiáng)弱不同，可用受場力者受場力的大小（方向）跟其特征物理量的比值來描述場的強(qiáng)弱程度。在電場中用電場力做功，說明場具有能量。通常說“電荷的電勢能”是指電荷與電場共同具有的電勢能，離開了電場就談不上電荷的電勢能了。

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高三物理必考知識點(diǎn)有很多的，所以理科生是非常的想知道高三物理有哪些必考的知識點(diǎn)的，下面給大家分享一些關(guān)于高三物理必考知識點(diǎn)小結(jié)，希望對大家有所幫助。

高三物理必考知識點(diǎn)1恒定電流

1.電流強(qiáng)度:i=q/t{i:電流強(qiáng)度(a)，q:在時(shí)間t內(nèi)通過導(dǎo)體橫載面的電量(c)，t:時(shí)間(s)}

2.歐姆定律:i=u/r

{i:導(dǎo)體電流強(qiáng)度(a)，u:導(dǎo)體兩端電壓(v)，r:導(dǎo)體阻值(ω)}

3.電阻、電阻定律:r=ρl/s{ρ:電阻率(ω?m)，l:導(dǎo)體的長度(m)，s:導(dǎo)體橫截面積(m2)}

4.閉合電路歐姆定律:i=e/(r+r)或e=ir+ir也可以是e=u內(nèi)+u外

{i:電路中的總電流(a)，e:電源電動勢(v)，r:外電路電阻(ω)，r:電源內(nèi)阻(ω)}

5.電功與電功率:w=uit，p=ui{w:電功(j)，u:電壓(v)，i:電流(a)，t:時(shí)間(s)，p:電功率(w)}

6.焦耳定律:q=i2rt{q:電熱(j)，i:通過導(dǎo)體的電流(a)，r:導(dǎo)體的電阻值(ω)，t:通電時(shí)間(s)}

7.純電阻電路中:由于i=u/r,w=q，因此w=q=uit=i2rt=u2t/r

8.電源總動率、電源輸出功率、電源效率:p總=ie，p出=iu，η=p出/p總

{i:電路總電流(a)，e:電源電動勢(v)，u:路端電壓(v)，η:電源效率}

9.電路的串/并聯(lián)

串聯(lián)電路(p、u與r成正比) 并聯(lián)電路(p、i與r成反比)

電阻關(guān)系(串同并反) r串=r1+r2+r3+ 1/r并=1/r1+1/r2+1/r3+

電流關(guān)系 i總=i1=i2=i3 i并=i1+i2+i3+

電壓關(guān)系 u總=u1+u2+u3+ u總=u1=u2=u3

功率分配 p總=p1+p2+p3+ p總=p1+p2+p3+

10.歐姆表測電阻

(1)電路組成 (2)測量原理

兩表筆短接后,調(diào)節(jié)ro使電表指針滿偏，得

ig=e/(r+rg+ro)

接入被測電阻rx后通過電表的電流為

ix=e/(r+rg+ro+rx)=e/(r中+rx)

由于ix與rx對應(yīng)，因此可指示被測電阻大小

(3)使用方法:機(jī)械調(diào)零、選擇量程、歐姆調(diào)零、測量讀數(shù){注意擋位(倍率)}、撥off擋。

(4)注意:測量電阻時(shí)，要與原電路斷開,選擇量程使指針在中央附近,每次換擋要重新短接歐姆調(diào)零。

11.伏安法測電阻

電流表內(nèi)接法: 電流表外接法:

電壓表示數(shù):u=ur+ua 電流表示數(shù):i=ir+iv

rx的測量值=u/i=(ua+ur)/ir=ra+rx>r真 rx的測量值=u/i=ur/(ir+iv)=rvrx/(rv+r)

選用電路條件rx>>ra [或rx>(rarv)1/2] 選用電路條件rx

12.滑動變阻器在電路中的限流接法與分壓接法

限流接法

電壓調(diào)節(jié)范圍小,電路簡單,功耗小 電壓調(diào)節(jié)范圍大,電路復(fù)雜,功耗較大

便于調(diào)節(jié)電壓的選擇條件rp>rx 便于調(diào)節(jié)電壓的選擇條件rp

注1)單位換算:1a=103ma=106μa;1kv=103v=106ma;1mω=103kω=106ω

(2)各種材料的電阻率都隨溫度的變化而變化,金屬電阻率隨溫度升高而增大;

(3)串聯(lián)總電阻大于任何一個分電阻,并聯(lián)總電阻小于任何一個分電阻;

(4)當(dāng)電源有內(nèi)阻時(shí),外電路電阻增大時(shí),總電流減小,路端電壓增大;

(5)當(dāng)外電路電阻等于電源電阻時(shí),電源輸出功率最大,此時(shí)的輸出功率為e2/(2r);

(6)其它相關(guān)內(nèi)容:電阻率與溫度的關(guān)系半導(dǎo)體及其應(yīng)用超導(dǎo)及其應(yīng)用〔見第二冊p127〕。

高三物理必考知識點(diǎn)2磁場

1.磁感應(yīng)強(qiáng)度是用來表示磁場的強(qiáng)弱和方向的物理量,是矢量，單位t),1t=1n/a?m

2.安培力f=bil;

(注:lb) {b:磁感應(yīng)強(qiáng)度(t),f:安培力(f),i:電流強(qiáng)度(a),l:導(dǎo)線長度(m)}

3.洛侖茲力f=qvb(注vb);質(zhì)譜儀{f:洛侖茲力(n)，q:帶電粒子電量(c)，v:帶電粒子速度(m/s)}

4.在重力忽略不計(jì)(不考慮重力)的情況下,帶電粒子進(jìn)入磁場的運(yùn)動情況(掌握兩種):

(1)帶電粒子沿平行磁場方向進(jìn)入磁場:不受洛侖茲力的作用,做勻速直線運(yùn)動v=v0

(2)帶電粒子沿垂直磁場方向進(jìn)入磁場:做勻速圓周運(yùn)動,規(guī)律如下a)f向=f洛=mv2/r=mω2r=mr(2π/t)2=qvb

;r=mv/qb;t=2πm/qb;(b)運(yùn)動周期與圓周運(yùn)動的半徑和線速度無關(guān),洛侖茲力對帶電粒子不做功(任何情況下);

?解題關(guān)鍵:畫軌跡、找圓心、定半徑、圓心角(=二倍弦切角)。

注:(1)安培力和洛侖茲力的方向均可由左手定則判定，只是洛侖茲力要注意帶電粒子的正負(fù);

(2)磁感線的特點(diǎn)及其常見磁場的磁感線分布要掌握;

(3)其它相關(guān)內(nèi)容:地磁場/磁電式電表原理/回旋加速器/磁性材料

高三物理必考知識點(diǎn)3電磁感應(yīng)

1.[感應(yīng)電動勢的大小計(jì)算公式]

1)e=nδφ/δt(普適公式){法拉第電磁感應(yīng)定律，e:感應(yīng)電動勢(v)，n:感應(yīng)線圈匝數(shù)，δφ/δt:磁通量的變化率}

2)e=blv垂(切割磁感線運(yùn)動) {l:有效長度(m)}

3)em=nbsω(交流發(fā)電機(jī)最大的感應(yīng)電動勢) {em:感應(yīng)電動勢峰值}

4)e=bl2ω/2(導(dǎo)體一端固定以ω旋轉(zhuǎn)切割) {ω:角速度(rad/s)，v:速度(m/s)}

2.磁通量φ=bs

{φ:磁通量(wb),b:勻強(qiáng)磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度(t),s:正對面積(m2)}

3.感應(yīng)電動勢的正負(fù)極可利用感應(yīng)電流方向判定{電源內(nèi)部的電流方向:由負(fù)極流向正極}

4.自感電動勢e自=nδφ/δt=lδi/δt{l:自感系數(shù)(h)(線圈l有鐵芯比無鐵芯時(shí)要大),

δi:變化電流,?t:所用時(shí)間,δi/δt:自感電流變化率(變化的快慢)}

注:(1)感應(yīng)電流的方向可用楞次定律或右手定則判定，楞次定律應(yīng)用要點(diǎn);

(2)自感電流總是阻礙引起自感電動勢的電流的變化;(3)單位換算:1h=103mh=106μh。

篇4

一、電磁學(xué)教材的整體結(jié)構(gòu)

電磁運(yùn)動是物質(zhì)的一種基本運(yùn)動形式．電磁學(xué)的研究范圍是電磁現(xiàn)象的規(guī)律及其應(yīng)用．其具體內(nèi)容包括靜電現(xiàn)象、電流現(xiàn)象、磁現(xiàn)象，電磁輻射和電磁場等．為了便于研究，把電現(xiàn)象和磁現(xiàn)象分開處理，實(shí)際上，這兩種現(xiàn)象總是緊密聯(lián)系而不可分割的．透徹分析電磁學(xué)的基本概念、原理和規(guī)律以及它們的相互聯(lián)系，才能使孤立的、分散的教學(xué)變成系統(tǒng)化、結(jié)構(gòu)化的教學(xué)．對此，應(yīng)從以下三個方面來認(rèn)真分析教材．

1．電磁學(xué)的兩種研究方式

整個電磁學(xué)的研究可分為以“場”和“路”兩個途徑進(jìn)行，這兩種方式均在高中教材里體現(xiàn)出來．只有明確它們各自的特征及相互聯(lián)系，才能有計(jì)劃、有目的地提高學(xué)生的思維品質(zhì)，培養(yǎng)學(xué)生的思維能力．

場的方法是研究電磁學(xué)的一般方法．場是物質(zhì)，是物質(zhì)的相互作用的特殊方式．中學(xué)物理的電磁學(xué)部分完全可用場的概念統(tǒng)帥起來，靜電嘗恒定電嘗恒定磁嘗靜磁嘗似穩(wěn)電磁嘗迅變電磁場等，組成一個關(guān)于場的系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括中學(xué)物理電學(xué)部分的各章內(nèi)容．

“路”是“場”的一種特殊情況．中學(xué)教材以“路”為線的大骨架可理順為：靜電路、直流電路、磁路、交流電路、振蕩電路等．

“場”和“路”之間存在著內(nèi)在的聯(lián)系．麥克斯韋方程是電磁場的普遍規(guī)律，是以“場”為基礎(chǔ)的．“場”是電磁運(yùn)動的實(shí)質(zhì)，因此可以說“場”是實(shí)質(zhì)，“路”是方法．

2．物理知識規(guī)律物

理知識的規(guī)律體現(xiàn)為一系列物理基本概念、定律和原理的規(guī)律，以及它們的相互聯(lián)系．

物理定律是在對物理現(xiàn)象做了反復(fù)觀察和多次實(shí)驗(yàn)，掌握了充分可靠的事實(shí)之后，進(jìn)行分析和比較找出它們相互之間存在著的關(guān)系，并把這些關(guān)系用定律的形式表達(dá)出來．物理定律的形成，也是在物理概念的基礎(chǔ)上進(jìn)行的．但是，物理定律并不是絕對準(zhǔn)確的，在實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)上建立起來的物理定律總是具有近似性和局限性，因此其適用范圍有一定的局限性．

第二冊第一章“電潮重要的物理規(guī)律是庫侖定律．庫侖定律的實(shí)驗(yàn)是在空氣中做的，其結(jié)果跟在真空中相差很小．其適用范圍只適用于點(diǎn)電荷，即帶電體的幾何線度比它們之間的距離小到可以忽略不計(jì)的情況．

“恒定電流”一章中重要的物理規(guī)律有歐姆定律、電阻定律和焦耳定律．歐姆定律是在金屬導(dǎo)電的基礎(chǔ)上總結(jié)出來的，對金屬導(dǎo)電、電解液導(dǎo)電適用，但對氣體導(dǎo)電是不適用的．歐姆定律的運(yùn)用有對應(yīng)關(guān)系．電阻是電路的物理性質(zhì)，適用于溫度不變時(shí)的金屬導(dǎo)體．

“磁場”這一章闡明了磁與電現(xiàn)象的統(tǒng)一性，用研究電場的方法進(jìn)行類比，可以較好地解決磁場和磁感應(yīng)強(qiáng)度的概念．

“電磁感應(yīng)”這一章，重要的物理規(guī)律是法拉第電磁感應(yīng)定律和楞次定律．在這部分知識中，能的轉(zhuǎn)化和守恒定律是將各知識點(diǎn)串起來的主線．本章以電流、磁場為基礎(chǔ)，它揭示了電與磁相互聯(lián)系和轉(zhuǎn)化的重要方面，是進(jìn)一步研究交流電、電磁振蕩和電磁波的基礎(chǔ)．電磁感應(yīng)的重點(diǎn)和核心是感應(yīng)電動勢．運(yùn)用楞次定律不僅可判斷感應(yīng)電流的方向，更重要的是它揭示了能量是守恒的．

“電磁振蕩和電磁波”一章是在電場和磁場的基礎(chǔ)上結(jié)合電磁感應(yīng)的理論和實(shí)踐，進(jìn)一步提出電磁振蕩形成統(tǒng)一的電磁場，對場的認(rèn)識又上升了一步．麥克斯韋的電磁場理論總結(jié)了電磁場的規(guī)律，同時(shí)也把波動理論從機(jī)械波推進(jìn)到電磁波而對物質(zhì)的波動性的認(rèn)識提高了一步．

3．通過電磁場在各方面表現(xiàn)的物質(zhì)屬性，使學(xué)生建立“世界是物質(zhì)的”的觀點(diǎn)

電現(xiàn)象和磁現(xiàn)象總是緊密聯(lián)系而不可分割的．大量實(shí)驗(yàn)證明在電荷的周圍存在電場，每個帶電粒子都被電場包圍著．電場的基本特性就是對位于場中的其它電荷有力的作用．運(yùn)動電荷的周圍除了電場外還存在著另一種唱—磁場．磁體的周圍也存在著磁場．磁場也是一種客觀存在的物質(zhì)．磁場的基本特性就是對處于其中的電流有磁場力的作用．現(xiàn)在，科學(xué)實(shí)驗(yàn)和廣泛的生產(chǎn)實(shí)踐完全肯定了場的觀點(diǎn)，并證明電磁場可以脫離電荷和電流而獨(dú)立存在，電磁場是物質(zhì)的一種形態(tài)．

運(yùn)動的電荷（電流）產(chǎn)生磁場，磁場對其它運(yùn)動的電荷（電流）有磁場力的作用．所有磁現(xiàn)象都可以歸結(jié)為運(yùn)動電荷（電流）之間是通過磁場而發(fā)生作用的．麥克斯韋用場的觀點(diǎn)分析了電磁現(xiàn)象，得出結(jié)論：任何變化的磁場能夠在周圍空間產(chǎn)生電場，任何變化的電場能夠在周圍空間產(chǎn)生磁場．按照這個理論，變化的電場和變化的磁場總是相互聯(lián)系的，形成一個不可分割的統(tǒng)一場，這就是電磁場．電磁場由近及遠(yuǎn)的傳播就形成電磁波．

從場的觀點(diǎn)來闡述路．電荷的定向運(yùn)動形成電流．產(chǎn)生電流的條件有兩個：一是存在可自由移動的電荷；二是存在電場．導(dǎo)體中電流的方向總是沿著電場的方向，從高電勢處指向低電勢處．導(dǎo)體中的電流是帶電粒子在電場中運(yùn)動的特例，即導(dǎo)體中形成電流時(shí)，它的本身要形成電場又要提供自由電荷．當(dāng)導(dǎo)體中電勢差不存在時(shí)，電流也隨之而終止．

二、以“學(xué)科體系的系統(tǒng)性”貫穿始終，使知識學(xué)習(xí)與智能訓(xùn)練融合于一體

1．場的客觀存在及其物質(zhì)性是電學(xué)教學(xué)中一個極為重要的問題．第一章“電潮是學(xué)好電磁學(xué)的基礎(chǔ)和關(guān)鍵．電場強(qiáng)度、電勢、磁嘗磁感應(yīng)強(qiáng)度是反映電、磁場是物質(zhì)的實(shí)質(zhì)性概念．電場線，磁感線是形象地描述場分布的一種手段．要進(jìn)行比較，找出兩種力線的共性和區(qū)別以加強(qiáng)對場的理解．

2．電磁場的重要特性是對在其中的電荷、運(yùn)動的電荷、電流有力的作用．在教學(xué)中要使學(xué)生認(rèn)識場和受場作用這兩類問題的聯(lián)系與區(qū)別，比如，場不是力，電勢不是能等．場中不同位置場的強(qiáng)弱不同，可用受場力者受場力的大小（方向）跟其特征物理量的比值來描述場的強(qiáng)弱程度．在電場中用電場力做功，說明場具有能量．通常說“電荷的電勢能”是指電荷與電場共同具有的電勢能，離開了電場就談不上電荷的電勢能了．

3．認(rèn)真做好演示實(shí)驗(yàn)和學(xué)生實(shí)驗(yàn)，使“潮抽象的概念形象化，通過演示實(shí)驗(yàn)是非常重要的措施．把各種實(shí)驗(yàn)做好，不僅使學(xué)生易于接受知識和掌握知識，也是基本技能的培養(yǎng)和訓(xùn)練．安排學(xué)生自己動手做實(shí)驗(yàn)，加強(qiáng)對實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的分析，引導(dǎo)學(xué)生從實(shí)驗(yàn)觀察和現(xiàn)象分析中來發(fā)展思維能力．從物理學(xué)的特點(diǎn)與對中學(xué)物理教學(xué)提出的要求來看，應(yīng)著力培養(yǎng)學(xué)生的獨(dú)立實(shí)驗(yàn)?zāi)芰妥詫W(xué)能力，使知識的傳授和能力的培養(yǎng)統(tǒng)一在使學(xué)生真正掌握科學(xué)知識體系上．

篇5

關(guān)鍵詞:功率;霍爾元件;傳感器

中圖分類號:TP212文獻(xiàn)標(biāo)識碼:A文章編號:1672-3198(2009)16-0271-02

1 霍爾功率變換器的設(shè)計(jì)原理

由霍爾元件的工作原理可知,霍爾電勢UN與B、I的乘積成正比,若能把功率P=UI中的轉(zhuǎn)化UI為B、I的乘積,則可以通過測量出UN的大小來計(jì)算出P的大小,霍爾功率變換器就是根據(jù)這一思路設(shè)計(jì)的?；魻柟β首儞Q器中通過霍爾元件兩端的電流由負(fù)載電壓及所串電阻R決定,電磁感應(yīng)強(qiáng)度B由串聯(lián)與負(fù)載上的線圈產(chǎn)生,其大小與負(fù)載電路中的電流IL成正比。原理圖如圖1所示。

有一固定線圈串聯(lián)連接于負(fù)載,故其所產(chǎn)生的磁場將比例于負(fù)載電流IL;霍爾元件并聯(lián)連接于負(fù)載端,流過的電流IC正比于負(fù)載電壓.最終,在霍爾元件的a-b之間霍爾電壓UH將正比于負(fù)載電流IL與電壓UH乘積的瞬時(shí)值.在正弦交流電路中,電壓電流相量分別為UL,IL它們之間相位差為φL,則:

IL=ULKL,(1)

KL,為電路轉(zhuǎn)換系數(shù),

則ic=KL Ulmsinwt(2)

B=KsILmsin(wt+L)(3)

由(1)(2)(3)得:uH=K ULKLcosL-K ULKL(2wt+L)(4)

其中K=KHKLKS,KH為霍爾元件的靈敏度系數(shù), KL為電路轉(zhuǎn)換系數(shù),KS為線圈產(chǎn)生磁感應(yīng)強(qiáng)度的常數(shù)。

濾掉二次諧波后輸出的電壓UO= K ULKLcosL(5)

與網(wǎng)絡(luò)的有功功率成正比,電能為:P=∫21=ULILcosldt=∫21UOKdt(6)

2 霍爾元件尺寸的確定

霍爾電勢不但與材料的電阻率和遷移率有關(guān),而且還與材料的幾何形狀和尺寸有關(guān)。一般要求霍爾元件的靈敏度越大越好,霍爾元件的靈敏度與厚度成反比。因此,厚度越薄,靈敏度越高。但也并不是越薄越好,因?yàn)樵p薄后,輸出和輸入阻抗將很大,這就必須降低激勵電流,否則元件的功耗很大,并引起溫升,對器件工作非常不利。當(dāng)霍爾元件的寬度w加大,或1/w減小時(shí),載流子在偏轉(zhuǎn)過程中的損失將加大,通常要對霍爾電勢進(jìn)行修正:

VH=RH1wIBf(1w)(7)

式中f(1w)為形狀效應(yīng)系數(shù),其修正值(12)如表1。

可以看出,當(dāng)1w 大于3時(shí),f(1w)內(nèi)趨近1這時(shí)電流控制極的短路效應(yīng)的影響幾乎不存在了,因此,實(shí)際設(shè)計(jì)霍爾翼件時(shí),考慮到加工的難易程度和機(jī)械強(qiáng)度,長寬比1w 一般取2-2.5就足夠了,如果1w 取得過大,反而使霍爾器件的輸出電阻變大,增加輸入功耗,降低輸出效率。

國產(chǎn)霍爾片尺寸一般為1=4mm;w=2mm;d=0.1mm,也是本文所選霍爾片的尺寸。

3 霍爾元件材料的確定

3.1 霍爾元件材料的選取依據(jù)

霍爾元件是霍爾傳感器的核心敏感部件。

由于材料的電阻率P與載流子的濃度和遷移率有關(guān),即:

ρ=1nμq(8)

根據(jù)(2)(3)式有ρ=RHμ ,RH=ρμ(9)

霍爾系數(shù)RH反映了材料的霍爾電動勢的強(qiáng)弱。要想獲得較強(qiáng)的霍爾電勢,就要求半導(dǎo)體材料的電阻率和載流子的遷移率都要大。

一般金屬材料的載流子的遷移率很大,但自由電子濃度n很高,使電阻率很小,霍爾系數(shù)也很小,使輸出UH極小,不宜作霍爾元件,如CU的n=8.47×1023e/m3,而霍爾系數(shù)卻很小約為-0.5×10-10m2/c左右;絕緣體的電阻率很高,但載流子的濃度很低:只有半導(dǎo)體材料才是理想的霍爾效應(yīng)器件材料。

3.2 制作霍爾元件的半導(dǎo)體材料

常用制作霍爾元件的半導(dǎo)體材料及其性能參數(shù)(13)見表2。

從表中我們可以看到銻化銦材料所具有的μρ和μ值為所有半導(dǎo)體材料中最大的。然而銻化銦的禁帶寬度很小,本征激發(fā)強(qiáng),故溫度性能比不上鍺、砷化銦。鍺材料的μ值雖不大,但其μρ(霍爾系數(shù))值較大,其霍爾系數(shù)、溫度性能和線性度都較好因此是一種常用的材料。硅的線性度較好,其霍爾系數(shù)、溫度性能同N型鍺,但其電子遷移率比較低,帶負(fù)載能力較差,通常不用作單個霍爾元件。砷化銦的μρ較小,溫度系數(shù)也較小.砷化鎵的靈敏度比銻化銦低,但溫度特性好,能在較寬的溫度范圍內(nèi)工作,并且線性度較好,但價(jià)格昂貴。

根據(jù)表2中所列半導(dǎo)體參數(shù)分析,選擇鍺作為霍爾元件的材料。將所選取材料用陶瓷或環(huán)氧樹脂或硬橡膠進(jìn)行封裝。鍺(Ge)霍爾元件的輸出特性如圖2所示:

4 產(chǎn)生磁場的螺線管的確定

在密繞的無限長螺線管內(nèi)部的空間里磁場都是均勻的,其磁感應(yīng)強(qiáng)度B的大小為:

B=μ0nl(10)

式中μ0為真空磁導(dǎo)率等于4πx10-7韋伯/(安培•米),n是單位長度上的匝數(shù),I為螺線管線圈的激勵電流,單位為安培;磁感應(yīng)強(qiáng)度B方向與軸線平行。對于已確定的線圈μ0n為一常數(shù),稱此常數(shù)為磁感應(yīng)強(qiáng)度常數(shù)KS:

KS=μ0n(11)

對于有限長的螺線管來說,其半徑為R,長度為L,只要L>>R,B=μ0nI 也近似適用。在此,取螺線管長為 100mm,用線徑為 0.1mm 的銅漆包線纏繞 1000匝,線圈內(nèi)徑大約10mm左右,制成的線圈滿足L>>R,單位長度上的匝數(shù)為n=104,則產(chǎn)生的磁感應(yīng)強(qiáng)度的常數(shù)為:

Ks=μ0n=4π×10-7×104T≈12.1mT

5 霍爾元件的誤差及其補(bǔ)償

由于制造工藝問題以及實(shí)際使用時(shí)所存在的各種影響霍爾元件性能的因素,如元件安裝不合理、環(huán)境溫度變化等,都會影響霍爾元件的轉(zhuǎn)換精度,帶來誤差。主要是從霍爾元件的零位誤差及其補(bǔ)償和霍爾元件的溫度誤差及其補(bǔ)償。

參考文獻(xiàn)

篇6

（河南農(nóng)業(yè)大學(xué)機(jī)電工程學(xué)院，河南 鄭州 450002）

【摘要】上好《電工技術(shù)》的第一堂課是講好《電工技術(shù)》課程的先決條件。可以采用生活經(jīng)驗(yàn)引入法、設(shè)問引疑法、懸念激趣法、實(shí)驗(yàn)引入法等增強(qiáng)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，活躍課堂氣氛，為后續(xù)的理論教學(xué)奠定基礎(chǔ)。

關(guān)鍵詞 電工技術(shù)；第一堂課；懸念；演示實(shí)驗(yàn)

《電工技術(shù)》最為工科的基礎(chǔ)課和核心課程，普遍存在難度大、掛科率高等問題，如何提升《電工技術(shù)》的教學(xué)效果，提高學(xué)生的積極性和主動性，我覺得上好第一堂課非常的重要。第一堂課即指學(xué)期開始的第一堂課，也指每章的第一堂課。如果能在第一堂課上給學(xué)生一個直觀的印象，讓學(xué)生產(chǎn)生濃厚的學(xué)習(xí)興趣，那么對于后來的教學(xué)會起到很好的促進(jìn)作用。

上好第一堂課，可以起到先聲奪人的效果。因此，教師要做好充分的教學(xué)準(zhǔn)備，認(rèn)真上好緒言課。教師多介紹一些電工理論在生活中、生產(chǎn)中、現(xiàn)代科技中的應(yīng)用以及與學(xué)生生活體驗(yàn)聯(lián)系密切的事例，使他們認(rèn)識到生活中無處沒有電，電工技術(shù)與社會的進(jìn)步、科技的發(fā)展緊密相聯(lián)，電工基礎(chǔ)與他們的生活息息相關(guān)。從而增加學(xué)生對電工基礎(chǔ)學(xué)科的親切感。其次，教師要講清本課程與專業(yè)理論課及實(shí)習(xí)操作技能課之間的關(guān)系，強(qiáng)調(diào)本課程的重要性，引起學(xué)生的重視。最后教師要結(jié)合本課程的特點(diǎn)教給學(xué)生學(xué)習(xí)本課程的一些方法。這樣，先入為主，無疑會引起學(xué)生的注意和好奇，會激發(fā)學(xué)生的求知興趣和情感，使學(xué)生學(xué)習(xí)電工基礎(chǔ)的積極性大大提高。

而精心設(shè)計(jì)的課堂導(dǎo)入可以使枯燥的知識變得生動有趣，抽象的理論變得具體形象，啟發(fā)和引導(dǎo)學(xué)生的思維，促使學(xué)生學(xué)習(xí)情緒的高漲，讓學(xué)生在最短的時(shí)間內(nèi)進(jìn)入到課堂教學(xué)的最佳狀態(tài)中去。其導(dǎo)入方法必須依據(jù)每堂課的教學(xué)任務(wù)和內(nèi)容，學(xué)生的心理需求和知識基礎(chǔ)進(jìn)行設(shè)計(jì)。主要有以下幾種方法：

1）生活經(jīng)驗(yàn)引入法。它是以學(xué)生已有的生活經(jīng)驗(yàn)，已知的素材為出發(fā)點(diǎn)，教師通過生動而富有感染力的講解、談話或提問，以引起聯(lián)想，自然地導(dǎo)入新課。例如，照明電路為什么忽明忽暗？變頻空調(diào)為什么比定頻空調(diào)省電并且昂貴？而短路跳閘時(shí)電力系統(tǒng)中又會產(chǎn)生哪些異?，F(xiàn)象？電費(fèi)的高低與哪些因素有關(guān)？耳機(jī)與MP3的阻抗匹配等，這些都使學(xué)生感到所學(xué)的知識就是身邊所發(fā)生的事情，從而產(chǎn)生強(qiáng)烈的探究欲望。

2）設(shè)問引疑法。在課堂教學(xué)之初，認(rèn)真編擬符合學(xué)生認(rèn)知水平富有啟發(fā)性的問題，引起學(xué)生聯(lián)想，或滲透本課的學(xué)習(xí)內(nèi)容。例如：在學(xué)習(xí)串聯(lián)諧振時(shí)，可以這樣引入課題的：“大家都用過收音機(jī)吧？普通收音機(jī)如何調(diào)臺？調(diào)臺時(shí)到底調(diào)的是什么？為什么有的收音機(jī)雜音較大，而有的卻很小呢？短短的幾個似懂非懂的問題使學(xué)生的注意力一下就被吸引過來了，學(xué)生都躍躍欲試，課堂氣氛傾刻活躍起來，并以飽滿的學(xué)習(xí)熱情投入到新知識的探究之中。本節(jié)課就可沿著這幾個問題逐漸展開。

3）懸念激趣法。例如：在學(xué)習(xí)“電磁感應(yīng)現(xiàn)象及其應(yīng)用”時(shí)，先結(jié)合磁極間相互作用的原理，向大家介紹上海磁懸浮列車的建成情況，并把它的快速性、安全性向?qū)W生作出簡單的介紹。學(xué)生聽完介紹后對磁懸浮列車很感興趣，他們會不斷向教師提出問題。用這種設(shè)置懸念的方法可以有效地引導(dǎo)學(xué)生主動投入到教學(xué)活動中去，進(jìn)行更深層次的探究。把探究內(nèi)容由書本知識向社會事件延伸，并把探究活動由外在興趣轉(zhuǎn)化為學(xué)生的內(nèi)動力。接下來我們一起來探討一下磁懸浮列車的安全性是如何得到科學(xué)保障的。這樣引入新課，使枯燥的知識變得趣味橫生了。

4）實(shí)驗(yàn)引入法。演示實(shí)驗(yàn)不受場地限制，占用課時(shí)不多，操作簡易方便，現(xiàn)象明顯，且可邊演邊教，使教學(xué)過程生動活潑，使學(xué)生住意力集中，對物理現(xiàn)象獲得深刻的印象，引起濃厚的學(xué)習(xí)興趣。《電工技術(shù)》中演示實(shí)驗(yàn)較多，成功地演示好每一個實(shí)驗(yàn)，可以收到事半功倍的效果。如講授電磁感應(yīng)現(xiàn)象時(shí)，演示實(shí)驗(yàn)的演示可以使抽象的電磁感應(yīng)定律的教學(xué)變得具體生動，吸引了學(xué)生的注意力，激發(fā)了學(xué)生潛在的思維能力，為后面的理論講解奠定了很好的基礎(chǔ)。又例如，在講單相或三相交流電動勢的產(chǎn)生時(shí)，首先應(yīng)找一臺單相或三相發(fā)電機(jī)，拆開讓同學(xué)觀看其結(jié)構(gòu)，條件許可時(shí)還可演示一下，引發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。在這些基礎(chǔ)上再講解原理時(shí)，學(xué)生一般都會主動思考，配合教學(xué)并且對學(xué)習(xí)過程產(chǎn)生深刻的印象，從而達(dá)到鞏固所學(xué)知識的目的。

此外，還有我們較為熟悉的開門見山法、類比引入法、復(fù)習(xí)引入法、演示現(xiàn)象導(dǎo)入法等，可以根據(jù)本章節(jié)的具體內(nèi)容靈活選擇?？傊?，只要我們敢于面對現(xiàn)實(shí)，善于總結(jié)教學(xué)經(jīng)驗(yàn)，勇于探索、大膽創(chuàng)新，一定能講好《電工技術(shù)》的第一堂課。

參考文獻(xiàn)

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［2］顏莉.電工電子技能教學(xué)的幾點(diǎn)體會[J].科學(xué)文匯,2009.

篇7

關(guān)鍵詞：磁力發(fā)生器 磁力儀 定位

中圖分類號：TE973.8 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1672-3791（2013）06（a）-0001-02

Subsea pipeline chenchi chenRujiang shenshan Yang Tian xiao ZhangManjie cleaning pig track positioning technology

Chen chi Chen Rujiang Shen Shan Yang Tianxiao Zhang Manjie

（CNOOC Chian Limited Panyu Operating Company，Shenzhen，Guangdong Province，518067，China）

Abstract：The Subsea pipeline cleaning pig in the cleaning process of seabed pipeline， such as congestion and other issues，will pass the pig cleaning device gets stuck，because it is hard to find a location to dredge，can only rely on experience，will result in oil field production for a long time，cause huge losses.This new technology through a cleaning pig device mounted on the magnetic generator，cooperate with underwater magnetometer，according to the change of the magnetic field，track and position to the cleaning pig，you can quickly determine the cleaning pig position，to solve the cleaning pig congestion and save a lot of time.

Key Words：Magnetic generator；Magnetometer；Location

海底管線是海洋石油運(yùn)輸石油、天然氣等物質(zhì)的主要運(yùn)輸設(shè)備，在國民經(jīng)濟(jì)中發(fā)揮著重要的作用。鋪設(shè)管道時(shí)，不可避免地會有泥沙、渣、污水等雜物進(jìn)入管道中，同樣在役的運(yùn)輸管道內(nèi)部也經(jīng)常會積聚一些砂、泥和石蠟等雜物，這都會影響管道的正常工作。另外，為了確保化學(xué)防護(hù)劑在管線內(nèi)發(fā)揮應(yīng)有的作用，油氣管道必須定期發(fā)放清管器進(jìn)行清理。管道清管器是管道清理的主要設(shè)備，為了準(zhǔn)確地確定管道堵塞的位置，必須對管道清管器進(jìn)行精確定位。

由于海管的管道壁的屏蔽作用，使得常規(guī)的聲、光電等成熟的檢測技術(shù)在管道定位中很難應(yīng)用，傳統(tǒng)的放射源（如y射線）由于對人體和環(huán)境具有放射性危害，也不宜使用。低頻電磁波對物質(zhì)具有一定的穿透能力，是檢測定位的一種有效手段。在管道清洗器上安裝磁發(fā)生裝置，可以通過磁定位儀確定管道清洗器的位置。

1 磁通門的結(jié)構(gòu)及工作原理

磁通門傳感器就是利用某些高磁導(dǎo)率的軟磁材料（如坡莫合金）作磁芯，以其一起在交流磁場作用下的次飽和特性及法拉第電磁感應(yīng)原理研制成的測磁裝置。其結(jié)構(gòu)可以看成一個特殊的變壓器，磁通門測磁法正是利用這種特殊變壓器的磁芯，當(dāng)交變電流流過該變壓器原邊線圈時(shí)，磁芯反復(fù)被交變過飽和勵磁所磁化，當(dāng)有外磁場存在時(shí)，勵磁變得不對稱，變壓器的輸出信號受到外磁場的調(diào)制。通過檢測輸出的調(diào)制信號就可以實(shí)現(xiàn)對外磁場的測量。磁通門探頭的輸出主要是激勵信號的二次諧波，需要經(jīng)過處理得到測量數(shù)據(jù)。

跑道型磁芯的長軸場邊尺寸遠(yuǎn)大于短軸尺寸，因此，認(rèn)為跑道型磁芯僅被延長軸方向的磁場所磁化。在實(shí)際應(yīng)用中，也僅用它來測量延長軸方向的磁場分量。圖1所示為跑道型磁芯的二次諧波法測磁原理。

在跑道形磁芯的彼此平行的兩長邊上，分別繞一組匝數(shù)相同的線圈L1、L2，同向串聯(lián)作為激勵線圈；在L1、L2外側(cè)繞一公用的測量線圈Ls。在激勵線圈中輸入正弦交變電流I=Imsinωt，假定L1中磁場H1=2Hmsinωt，L2中磁場H2=-2Hmsinωt。傳感器的輸出電壓如圖2所示，可以表示成下面的分段函數(shù)的形式：

（1）

Es是屬周期性的重復(fù)脈沖，故可用富氏分解法計(jì)算Es的二次諧波分量（如圖2）：

（2）

（1）軟磁材料動態(tài)磁回滯曲線的理想化模型。

（2）外加磁場時(shí)，兩線圈中的磁場不再對稱。

（3）外加磁場時(shí)，兩線圈中磁場出現(xiàn)飽和段。

（4）傳感器在正弦波激勵時(shí)的理論輸出波形。

2 檢測裝置的工作原理

三分量磁通門磁場檢測裝置主要利用法拉第電磁感應(yīng)原理實(shí)現(xiàn)對磁場的檢測。傳感器將信號轉(zhuǎn)化為電信號，檢測裝置通過檢測這種電信號來判斷磁信號大小，進(jìn)而判斷檢測地點(diǎn)的狀況。實(shí)現(xiàn)這種判斷主要依靠三分量磁通門傳感器，它的每個傳感器都采用雙鐵芯結(jié)構(gòu)，在兩根鐵芯上纏繞的激勵線圈反向串聯(lián)（如圖2所示），勵磁電流通過激勵線圈時(shí)，在兩鐵芯中產(chǎn)生的激勵磁場方向相反，若兩鐵芯形狀尺寸和電磁場參數(shù)完全對稱，兩鐵芯中的磁通在測量線圈中產(chǎn)生的感應(yīng)電勢互相抵消，輸出為零；當(dāng)沿鐵芯長軸方向施加外部磁場時(shí)，其中一個鐵芯的磁場先于另一個達(dá)到飽和，造成測量線圈中的感應(yīng)電勢不能互相抵消，輸出非對稱的波形，波形的主要成分是激勵信號的二次諧波。由于外磁場產(chǎn)生的感應(yīng)電勢的幅值與外磁場大小成正比，可通過測量輸出信號的二次諧波分量來測量外磁場。為便于研究，將式（2）改寫成如下形式：

（3）

處理方法是采用模擬電路進(jìn)行相敏檢波，具體做法是：用兩路頻率與ES相同的參考信號，兩者相位相差90度，假設(shè)分別為和，這時(shí)ES與參考信號相比有一個相移，表達(dá)為示成式（4）的形式：

（4）

ES分別乘以參考信號，得到如下結(jié)果：

（5）

（6）

對式（5）和式（6）表示的信號進(jìn)行積分處理（實(shí)質(zhì)上就是對信號進(jìn)行低通濾波）之后得到以下結(jié)果：

（7）

（8）

（9）

傳統(tǒng)的方法要通過硬件電路實(shí)現(xiàn)模擬信號的乘法運(yùn)算和積分運(yùn)算，這對乘法器和積分電路的精度等參數(shù)要求很高，而且要求參考信號的幅度穩(wěn)定，兩參考信號的相位差必須保證是90度。這種處理方法數(shù)字化程度低，信號處理過程中易受干擾，所以設(shè)計(jì)采用數(shù)字檢波的方法。

下面詳細(xì)論述如何采用數(shù)字檢波的方法得到測量數(shù)據(jù)。

首先，我們不用正弦波作參考信號，換作與正弦波參考信號相位相同的方波和：

（10）

（11）

我們對信號進(jìn)行4倍頻采樣，采樣點(diǎn)設(shè)為，，，。在這里，我們假設(shè)為初始采樣點(diǎn)的相位。那么，原信號可以表示為：

（12）

（13）

（14）

（15）

（16）

現(xiàn)用式（10）和式（11）表示的方波對上述信號進(jìn)行調(diào)制，得到的采樣信號表示如下：

其一： （17）

采樣信號為： （18）

其二： （19）

采樣信號為： （20）

對這兩種信號分別進(jìn)行采樣求和后取平均值（與模擬信號的積分類似），得到以下結(jié)果：

（21）

（22）

對采樣信號進(jìn)行求和去均值運(yùn)算，相當(dāng)于對原信號進(jìn)行以下處理：

（23）

（24）

式中為采樣周期，即：。

經(jīng)過上述分析，我們可以通過下面的計(jì)算得到最終的結(jié)果：

（25）

3 磁通門傳感器數(shù)字化

數(shù)字化部分模擬部分電路可以準(zhǔn)確地提取磁通門傳感器的信號，并實(shí)現(xiàn)對信號調(diào)整、濾波，保證采集信號準(zhǔn)確。對信號進(jìn)行轉(zhuǎn)換，并對數(shù)字信號進(jìn)行相應(yīng)得處理，顯示。

清管器及磁信號發(fā)生器如圖3。

磁強(qiáng)度測量儀如圖4。

4 結(jié)論

在油田上的實(shí)際應(yīng)用中，水下磁力儀可以根據(jù)磁場的變化，能夠在短時(shí)間內(nèi)迅速找到海底管線清管通球器。此方式簡便實(shí)用、定位快速準(zhǔn)確，為海底管線清洗作業(yè)提供了一種安全、環(huán)保、快速的技術(shù)保障；同時(shí)為解決清洗通球器疏通問題，節(jié)省大量的時(shí)間，極大地縮短了油田的長時(shí)間停產(chǎn)。

參考文獻(xiàn)

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[2] 劉士杰，盧軍，馬連元，等.cTM一320型三分量高分辨率磁通門磁力計(jì)的研制與應(yīng)用[J].地球物理學(xué)報(bào)，1990，9，33（5）：566-576.

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[4] 唐統(tǒng)一.近代磁場測量[M].北京：中國計(jì)量出版社，1992.

篇8

【中圖分類號】TF125.8 【文獻(xiàn)標(biāo)識碼】A 【文章編號】1009-5071(2012)05-0388-02

屏蔽就是對感應(yīng)源和受感器兩者之間進(jìn)行金屬的隔離，以控制電場、磁場和電磁波由感應(yīng)源對受感器的感應(yīng)和輻射。具體地說，就是用屏蔽體將元部件、電路、組合件、電纜或整個系統(tǒng)的干擾源包圍起來，防止干擾電磁場向外擴(kuò)散；用屏蔽體將接收電路、設(shè)備或系統(tǒng)包圍起來，防止它們受到外界電磁場的影響。因?yàn)槠帘误w對來自導(dǎo)線、電纜、元部件、電路或系統(tǒng)等外部的干擾電磁波和內(nèi)部電磁波均起著吸收能量（渦流損耗）、反射能量（電磁波在屏蔽體上的界面反射）和抵消能量（電磁感應(yīng)在屏蔽層上產(chǎn)生反向電磁場，可抵消部分干擾電磁波）的作用，所以屏蔽體具有減弱干擾的功能。屏蔽按機(jī)理可分為電場屏蔽、磁場屏蔽和電磁場屏蔽，本文主要就電磁屏蔽及其應(yīng)用作一闡述。電磁場屏蔽是利用屏蔽體削弱電磁波在空間的傳播，電磁場屏蔽的原理是， （1）當(dāng)電磁波到達(dá)屏蔽體表面時(shí)，由于空氣與金屬的交界面上阻抗的不連續(xù)，對入射波產(chǎn)生的反射，由于交界面上的不連續(xù)； （2）未被表面反射掉而進(jìn)入屏蔽體的能量，在體內(nèi)向前傳播的過程中，被屏蔽材料所衰減，也就是通過材料對電磁波的吸收而產(chǎn)生損耗；（3）在屏蔽體內(nèi)尚未衰減掉的剩余能量，傳到材料的另一表面時(shí)，遇到金屬——空氣阻抗不連續(xù)的交界面，又會形成再次反射，并重新返回屏蔽體內(nèi)，進(jìn)一步產(chǎn)生損耗，這種反射在兩個金屬的交界面之間可能進(jìn)行多次，通過多次反射、吸收和衰減最終達(dá)到屏蔽的目的。

1 電磁場屏蔽的概念及其原理

電磁場的屏蔽即電磁屏蔽，它是利用屏蔽體阻止電磁場在空間的傳播。當(dāng)同時(shí)存在的交變電場和交變磁場頻率提高時(shí)，電場和磁場輻射的能力就會增強(qiáng)，就會又輻射出同頻率的電磁場。由于電場分量和磁場分量同時(shí)出現(xiàn)且相互垂直，所以對電磁場進(jìn)行屏蔽效果的好壞關(guān)鍵就取決于對電場和磁場同時(shí)屏蔽效果的好壞。

金屬板內(nèi)的電磁波反射、吸收過程，并不是只進(jìn)行一次就完結(jié)了。而是在金屬板的兩個界面之間往復(fù)多次直到消耗盡。在金屬板足夠厚的情況下，第二次傳入右邊空間的場強(qiáng)與第一次的傳入的場強(qiáng)相比小的很多，可忽略不記。而第三次傳入的右邊空間的場強(qiáng)就更可忽略了。在工程設(shè)計(jì)中，要求板的厚度應(yīng)足以對電磁場的衰減在10db以上。

電磁屏蔽的效果就是從其它的角度分析，也會得到同樣的結(jié)果。如圖所示，一塊接地良好的金屬板，在它左側(cè)有干擾源存在并輻射電磁波， 其電場分量為E0，磁場分量為H0；在它右側(cè)有受感器。

當(dāng)用此來屏蔽電場分量時(shí)，金屬屏蔽板必須良好接地。如果金屬板接地不良，干擾源對受感器電場的感應(yīng)所引發(fā)的干擾就可大大地增強(qiáng)。接地越好干擾就越小。

當(dāng)用此來對磁場分量進(jìn)行屏蔽時(shí)，主要是靠在屏蔽板內(nèi)的感生電流所產(chǎn)生的磁場與干擾磁場方向相反，而削弱了干擾磁場達(dá)到屏蔽結(jié)果的。由此可見金屬屏蔽板的導(dǎo)電性能越好，金屬板越厚，屏蔽效果就越好。

從対電場分量和磁場分量屏蔽的分析結(jié)果可知，屏蔽體若采用導(dǎo)電性能好的材料，而且達(dá)到一定的厚度，且良好接地，就能達(dá)到好的屏蔽效果，金屬屏蔽體的導(dǎo)電性能越好，接地電阻越小，金屬壁越厚，對電磁波的屏蔽效果就越好。反之則越差。

2 電磁場屏蔽的效果

由于屏蔽金屬電阻和磁阻的作用，當(dāng)電磁場金在中傳播時(shí)，就會產(chǎn)生熱能，這部分電磁波由于產(chǎn)生了熱能而而白白的消耗掉，這種由于產(chǎn)生熱量而引起的損耗，就是吸收損耗。除了吸收損耗外，電磁波遇到金屬盒將也會被反射而損耗。

電磁波在金屬內(nèi)傳播，其場強(qiáng)隨傳播距離按指數(shù)規(guī)律遞減，金屬材料的透入深度與金屬的導(dǎo)電、導(dǎo)磁能力和所傳播的電磁波的頻率有關(guān)?？捎孟率奖磉_(dá)

δ=1πfμmσm

（1）

由式（1）可以看出，金屬的導(dǎo)電、導(dǎo)磁性能越好，金屬吸收電磁能的能力越好，電磁波的頻率越高，越易被金屬吸收。電磁波透過金屬板時(shí)，會在界面反射，反射使場強(qiáng)減弱。由于金屬界面的反射作用，電磁波透過金屬板時(shí)因界面引起的損耗稱為反射損耗。

屏蔽材料的導(dǎo)電性越好（σr越大），反射損耗越大；屏蔽體材料的導(dǎo)磁性越好（μr 越大），反射損耗越小。從場的傳播來看，R定義為反射損耗；從屏蔽作用來看，R就是由反射損耗導(dǎo)致的屏蔽效果。

3 電磁屏蔽設(shè)計(jì)及其應(yīng)用

3.1 電磁屏蔽設(shè)計(jì):當(dāng)電磁波穿過任何金屬物時(shí)，通常有兩種類型的損耗，一是吸收損耗，一是反射損耗，因此，屏蔽效能可寫成：

S(dB)=P(dB)+R(dB)+C(dB)

選擇屏蔽盒的材料和計(jì)算其壁厚就是電磁屏蔽設(shè)計(jì)計(jì)算主要任務(wù)。它的任務(wù)主要表現(xiàn)在：

3.1.1 屏蔽干擾源盒的設(shè)計(jì):將干擾源放置在屏蔽盒內(nèi)，干擾電磁場就將會被限制在屏蔽盒內(nèi)。干擾電磁波透過金屬板時(shí)就有吸收損耗而是電磁波受到衰減。屏蔽金屬板吸收干擾電磁能越多，其屏蔽效果越好。至于被金屬板反射的電磁能，仍然在屏蔽盒內(nèi)，它將再次被屏蔽金屬板所吸收。屏蔽盒外面的電磁場是屏蔽場泄漏出去的電磁場。增大屏蔽盒的壁厚，將會削弱這個泄漏電磁場，從而提高其屏蔽效果。因此，對于干擾的電源的電磁屏蔽只需考慮吸收損耗。但是不可能完全消除屏蔽盒的泄漏，否則，會使屏蔽盒壁厚過大造成很大的浪費(fèi)。因此在電磁屏蔽時(shí)，屏蔽盒就不可避免泄露一定的電磁場，只要這個泄漏電磁場對其它電路或元器件的影響允許的范圍內(nèi)是可以的。

3.1.2 屏蔽受感器盒的設(shè)計(jì):干擾電磁場遇到屏蔽盒將會被反射，是屏蔽盒內(nèi)的受感器減小干擾。這樣外界干擾電磁波部分就被屏蔽盒反射，部分被屏蔽盒吸收，因此屏蔽盒金屬板的吸收損耗和反射損耗的效果就取決于大小和壁厚。

3.2 電磁屏蔽的應(yīng)用

3.2.1 對接收電路的電磁屏蔽，在高頻端和低頻端都采用對電感和電容諧振或傳輸電路采用金屬罩進(jìn)行電磁屏蔽，電臺前端接收電路電感線圈都帶有屏蔽罩，筆者對有屏蔽罩和無屏蔽罩的接收電路進(jìn)行了幅頻特性分析，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，有屏蔽罩的接受網(wǎng)絡(luò)幅頻特性增益高，頻帶均勻。電臺和收信機(jī)的中周或鑒頻線圈都帶有屏蔽罩進(jìn)行電磁屏蔽，包括電視機(jī)38MHz中頻接收電路和鑒頻電路，加屏蔽效果就是好。在接收電路中可以說，電磁屏蔽無處不在。電磁屏蔽應(yīng)用之廣，應(yīng)用之功效，可見一斑。

3.2.2 對輻射源的電磁屏蔽，對講機(jī)振蕩電路采用屏蔽罩進(jìn)行屏蔽隔離，防止外來電磁波的干擾，影響其參數(shù)和穩(wěn)定性，同時(shí)也防止了電磁波的外泄。高頻信號發(fā)生器其振蕩電路也采用了屏蔽罩進(jìn)行電磁屏蔽，使其性能更穩(wěn)。實(shí)際上加屏蔽罩是為了電路工作地穩(wěn)定，電磁磁屏蔽不可缺少。

篇9

【關(guān)鍵詞】鼠籠式異步電機(jī)；功率因數(shù)；無功補(bǔ)償

Reactive Local Compensation Technology of single Squirrel-cage Induction Motor

ZHANG Shao-chun

（Baotou Steel Group Design and Research Institute， Baotou Inner Mongolia 014010， China）

【Abstract】From the perspective of power supply system’s requirements to the enterprise，this paper discusss the disadvantage of low power factor and analysis the method of reactive power compensation hazards.The paper has a depth discussion of squirrel-cage induction motor calculated compensation device capacity，features of reactive power compensation on the spot and the junction of compensator device. Finally， a few questions on the spot using a compensation device to note that a more economical operation of asynchronous motors.

【Key words】Squirrel cage induction motor； Power factor； Reactive power compensation

0 前言

鼠籠式異步電動機(jī)在我國的工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中都占有相當(dāng)大的比例，其用電量所占的比重也相當(dāng)?shù)拇螅鋵儆诟行载?fù)載，對電網(wǎng)的功率因素有非常大的影響，所以研究鼠籠式異步電動機(jī)的就地?zé)o功就地補(bǔ)償技術(shù)有深遠(yuǎn)的意義， 可以為企業(yè)帶來可觀的經(jīng)濟(jì)效益。就低壓用戶而言，其自然功率因數(shù)較低， 根據(jù)國家對供電系統(tǒng)功率因數(shù)的要求，企業(yè)必須提高自然功率因數(shù)， 采用無功就地補(bǔ)償技術(shù)是解決問題的有效措施。

1 供電系統(tǒng)對功率因素的要求及功率因素過低的危害

1.1 供電系統(tǒng)對功率因素的要求

企業(yè)絕大多數(shù)用電設(shè)備為感性負(fù)載，其中三相異步電動機(jī)的用電占企業(yè)用電量的70%，感性負(fù)載運(yùn)行時(shí)要從電力系統(tǒng)吸收無功功率。供電系統(tǒng)輸出一定的有 功功率時(shí)，無功功率部分的增大引起總供電電流的增大。

a.總供電電流的增加，電力系統(tǒng)的變壓器，電氣設(shè)備，供電線路的容量必然要增加，因而增加了設(shè)備的投資.對同一供電設(shè)備，無功功率增加，必然限制供電設(shè)備有 功功率有效輸出的增加。

b.傳送同樣的有功功率，由于電流的增大，供電設(shè)備及線路的銅損增加，因而引起 電能損耗的增加。

c.供電電流增加后，供電線路的壓降增加，影響電氣設(shè)備的正常運(yùn)行。

1.2 功率因素過低的危害

鼠籠異步電動機(jī)等屬于感性負(fù)載，是利用交變磁場完成能量的轉(zhuǎn)換，依據(jù)電磁感應(yīng)原理，感性負(fù)載主要從電網(wǎng)中的能量可分為兩部分，一部分是用來建立交變磁場以完成能量的轉(zhuǎn)換，這部分能量稱為無功功率，一部分是轉(zhuǎn)換為人們需求的有用功例如熱能、機(jī)械能等，這部分能量成為有功功率，兩部分功率合成為實(shí)在功率，三種功率之間的關(guān)系由式1確定：

P2+Q2=S2；P=Scos？準(zhǔn)（1）

由式1可知COS？準(zhǔn)在0～1的范圍內(nèi)變化，當(dāng)有功功率一定時(shí)，功率因數(shù)COS？準(zhǔn)就決定了視在功率的大小，功率因數(shù)較低導(dǎo)致視在功率較大，占有電網(wǎng)容量大，但是只有小部分轉(zhuǎn)化為有功功率。功率因數(shù)過低的危害主要分以下兩個方面論述：

a.功率因素對視在功率的影響

功率因數(shù)對視在功率的影響如下表所示，由表1可知功率因素的降低導(dǎo)致視在功率的增加，進(jìn)而導(dǎo)致所占電網(wǎng)容量增加，對其他的設(shè)備產(chǎn)生影響。

b.功率因數(shù)對線路銅耗的影響

當(dāng)系統(tǒng)所需有功功率不變時(shí)，功率因素的較低導(dǎo)致實(shí)在容量的增加，視在功率增加直接導(dǎo)致線路電流的增加。線路的銅耗由式2確定

P銅耗=I2R（2）

由式2知，線路電流的增加導(dǎo)致銅耗的增加，增大了能量的損失。

表2 功率因素對視在功率的影響

由上分析可知，無功功率是保證依靠電磁感應(yīng)原理工作的電氣設(shè)備的必不可少的條件，由于無功率的存在而使負(fù)載功率因數(shù)降低。當(dāng)功率因數(shù)過低時(shí)，從而導(dǎo)致供電設(shè)備利用率下降，線路損耗增大，供電電壓質(zhì)量變差。

2 無功就地補(bǔ)償?shù)奶攸c(diǎn)

由于在集中補(bǔ)償設(shè)備管理上欠妥，致使集中補(bǔ)償設(shè)備失靈，失去自動跟蹤補(bǔ)償作用，或者采用手動投切時(shí)，不及時(shí)、不準(zhǔn)確，這樣都會增加電能損失。而在電動機(jī)無功就地補(bǔ)償后：

（1）具備集中補(bǔ)償優(yōu)點(diǎn)；

（2）高壓配電線路及配電變壓器也配電線路的無功流動問題；

（3）最主要是解決了低壓配電線路的無功流動問題；

（4）使電動機(jī)在較合理狀態(tài)下運(yùn)行， 維持了電動機(jī)的額定力矩， 避免電動機(jī)發(fā)熱。

3 無功補(bǔ)償?shù)脑砑把a(bǔ)償電容器容量的計(jì)算

3.1 無功補(bǔ)償?shù)脑?/p>

異步電動機(jī)為感性負(fù)載，如圖1所示為異步電機(jī)無功補(bǔ)償?shù)南蛄繄D，電機(jī)補(bǔ)償電容后的總的無功由補(bǔ)償前的Q2減少為Q1，（Qc=Q2-Q1）， 即用容性無功去補(bǔ)償電機(jī)感性無功QL中的大部分， 從而使得對電源容量的占有量由S2減少為S1。

3.2 補(bǔ)償電容器容量的計(jì)算

根據(jù)異步電機(jī)無功補(bǔ)償?shù)南嗔繄D可得：

視在功率：S1=■kVA

有功功率：P=■kW

無功功率：Q1=■kVAR

在設(shè)備有功功率P不變的情況下，并聯(lián)補(bǔ)償電容器后，功率因數(shù)從cos？準(zhǔn)1高到cos？準(zhǔn)2，即補(bǔ)償電容器容量等于設(shè)備減少從電源吸取的無功功率為：

Qc=Q1-Q2=P（tgφ1-tgφ2）

=P（■-■kVAR

相應(yīng)的補(bǔ)償電路如圖2所示。

4 結(jié)束語

無功補(bǔ)償裝置在低壓電網(wǎng)中的應(yīng)用，可以實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)的優(yōu)化，并且降低電能損耗，提高電能的利用率，還能提高電壓的質(zhì)量。所以，對于不一樣的無功功率，在選擇無功補(bǔ)償裝時(shí)根據(jù)無功功率的原理，不同的原理采用不同的無功補(bǔ)償?shù)难b置和方法。低壓電網(wǎng)的無功補(bǔ)償對于電壓電網(wǎng)來說非常重要，可以提高低壓電網(wǎng)的運(yùn)行效率，降低線路的電能耗損。

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篇10

[關(guān)鍵詞]《電工與電子技術(shù)基礎(chǔ) 》；學(xué)習(xí)興趣；導(dǎo)入；教學(xué)手段

中圖分類號：G632 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1009-914X（2015）23-0140-01

《電工與電子技術(shù)基礎(chǔ)》是電氣類、機(jī)電類等專業(yè)的一門重要技術(shù)基礎(chǔ)課，是研究電路與電子技術(shù)的入門課程，同時(shí)也是學(xué)習(xí)后續(xù)相關(guān)專業(yè)基礎(chǔ)課和專業(yè)課的橋梁。然而由于該課程概念多、實(shí)踐性強(qiáng)，高中階段學(xué)生相關(guān)知識積累少，在學(xué)習(xí)中學(xué)生往往覺得難學(xué)、難記、難理解，因而學(xué)習(xí)熱情不高。本人結(jié)合自己的教學(xué)實(shí)踐，從該課程的特點(diǎn)出發(fā)，總結(jié)了一些行之有效的教學(xué)方法來提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。

一、注重新課導(dǎo)入，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣

導(dǎo)入新課是教學(xué)過程中的一個重要環(huán)節(jié)，教師通過導(dǎo)入新課向?qū)W生交待要講的內(nèi)容和要分析解決的問題，簡明扼要地提出本次課的目標(biāo)任務(wù)。巧妙地導(dǎo)入新課能很大程度地激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣和求知欲，充分調(diào)動學(xué)生學(xué)習(xí)的主觀能動性，為講授新課內(nèi)容打好基礎(chǔ)和鋪墊。

比如在緒論課，教師可以首先介紹一些電工與電子技術(shù)在生活、生產(chǎn)和現(xiàn)代科技中的應(yīng)用以及與學(xué)生生活體驗(yàn)聯(lián)系密切的事例，使他們認(rèn)識到生活中處處都有電，所學(xué)內(nèi)容與他們的生活息息相關(guān)，從而增加學(xué)生對該學(xué)科的親切感。其次，教師要講清本課程與專業(yè)理論課及實(shí)習(xí)操作技能課之間的關(guān)系，強(qiáng)調(diào)本課程的重要性，引起學(xué)生的重視。最后教師要結(jié)合本課程的特點(diǎn)教給學(xué)生學(xué)習(xí)本課程的一些方法。這樣，先入為主，無疑會引起學(xué)生的注意和好奇，會激發(fā)學(xué)生的求知興趣和情感，使學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性大大提高。

精心設(shè)計(jì)的課堂導(dǎo)入可以使枯燥的知識變得生動有趣，抽象的理論變得具體形象，啟發(fā)和引導(dǎo)學(xué)生的思維，促使學(xué)生學(xué)習(xí)情緒的高漲，讓學(xué)生在最短的時(shí)間內(nèi)進(jìn)入到課堂教學(xué)的最佳狀態(tài)中去。其導(dǎo)入方法必須依據(jù)每堂課的教學(xué)任務(wù)和內(nèi)容，學(xué)生的心理需求和知識基礎(chǔ)進(jìn)行設(shè)計(jì)。主要有：

1、生活經(jīng)驗(yàn)引入法。它是以學(xué)生已有的生活經(jīng)驗(yàn)，已知的素材為出發(fā)點(diǎn)，教師通過生動而富有感染力的講解、談話或提問，以引起聯(lián)想，自然地導(dǎo)入新課。例如，照明電路為什么忽明忽暗？電力系統(tǒng)中的雷擊現(xiàn)象是怎么一回事？而短路跳閘時(shí)電力系統(tǒng)中又會產(chǎn)生哪些異?，F(xiàn)象？電費(fèi)的高低與哪些因素有關(guān)？這些都使學(xué)生感到所學(xué)的知識就是身邊所發(fā)生的事情，從而產(chǎn)生強(qiáng)烈的探究欲望。

2、設(shè)問引疑法。在課堂教學(xué)之初，認(rèn)真編擬符合學(xué)生認(rèn)知水平富有啟發(fā)性的問題，引起學(xué)生聯(lián)想。例如：在學(xué)習(xí)串聯(lián)諧振時(shí)，可以這樣引入課題的：“大家都用過收音機(jī)吧？普通收音機(jī)如何調(diào)臺？調(diào)臺時(shí)到底調(diào)的是什么？為什么有的收音機(jī)雜音較大，而有的卻很小呢？短短的幾個似懂非懂的問題使學(xué)生的注意力一下就被吸引過來了，學(xué)生都躍躍欲試，課堂氣氛立刻活躍起來，大家以飽滿的學(xué)習(xí)熱情投入到新知識的探究之中。

3、懸念激趣法。例如：在學(xué)習(xí)“電磁感應(yīng)現(xiàn)象及其應(yīng)用”時(shí)，先結(jié)合磁極間相互作用的原理，給學(xué)生看一些磁懸浮列車的圖片。學(xué)生看完后對磁懸浮列車很感興趣，他們會不斷向教師提出問題。用這種設(shè)置懸念的方法可以有效地引導(dǎo)學(xué)生主動投入到教學(xué)活動中去，進(jìn)行更深層次的探究。把探究內(nèi)容由書本知識向社會事件延伸，并把探究活動由外在興趣轉(zhuǎn)化為學(xué)生的內(nèi)動力。這樣引入新課，使枯燥的知識變得趣味橫生了。

此外還有我們較為熟悉的開門見山法、類比引入法、復(fù)習(xí)引入法、演示現(xiàn)象導(dǎo)入法等。

二、加強(qiáng)理論聯(lián)系實(shí)際及與專業(yè)知識結(jié)合教學(xué)，培養(yǎng)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣

為了進(jìn)一步提高學(xué)生學(xué)習(xí)《電工與電子技術(shù)基礎(chǔ)》的興趣，教學(xué)中，教師應(yīng)把枯燥的理論教學(xué)與實(shí)習(xí)教學(xué)或生產(chǎn)生活等實(shí)際聯(lián)系起來，做到理論聯(lián)系實(shí)際，深人淺出。例如，學(xué)習(xí)"電流"、“電位”、"電壓"、"電動勢"前，學(xué)生對生活中常見的"水流"、“水位”、"水壓"、"水泵"等概念已經(jīng)有一定的認(rèn)識，因此在講解這些物理量之前，可以先簡要說說"水流"是指水分子在"水壓"的作用下由高水位向低水位的移動，而低水位的水又由"水泵"把它抽到高水位位置，從而保證高水位和低水位之間始終存在"水壓"，致使"水流"能不斷循環(huán)。進(jìn)而說明："電流"是指電荷在"電壓（電場力）"的作用下，由高電位有規(guī)則流向低電位，而低電位的電荷又通過"電動勢"的作用，不斷由低電位移到高電位，從而維持電路兩端"電壓"及"電流"。又如在講述"電容器，電容量"概念時(shí)，學(xué)生很難想象和理解，我們就可以用水桶裝水作為例子，指出"水桶"是一種容器，它儲存的東西是"水"；"電容器"也是一種容器，只不過它儲存的東西是"電荷"。水桶儲存水量的多少，取決于水桶的容量；同樣電容器儲存電荷的多少，取決于電容器的電容量（電容）。再進(jìn)一步指出電容的大小與其結(jié)構(gòu)的關(guān)系，學(xué)生就會融會貫通了。

基礎(chǔ)理論是為專業(yè)理論和實(shí)習(xí)操作技能服務(wù)的，電工基礎(chǔ)教學(xué)也不例外。所以教師在教學(xué)中應(yīng)盡可能多地聯(lián)系專業(yè)實(shí)例進(jìn)行教學(xué)。如講授“互感”、“自感”時(shí)，可分別聯(lián)系常見的變壓器和日光燈的鎮(zhèn)流器；講授“功率因數(shù)”“串聯(lián)諧振條件”時(shí)可分別聯(lián)系功率因數(shù)在電力系統(tǒng)中的實(shí)際意義、用電單位需安裝功率因數(shù)表和收音機(jī)的選臺；講授“三相交流電”時(shí)可聯(lián)系機(jī)車車輛中的供電線路、牽引電機(jī)等來講。這些實(shí)例，專業(yè)性、實(shí)用性都較強(qiáng)，可明顯提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣與熱情，能夠取得顯著的教學(xué)效果。

三、重視實(shí)物與實(shí)驗(yàn)教學(xué)，加強(qiáng)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣

《電工與電子技術(shù)基礎(chǔ)》課程中，既有系統(tǒng)的理論知識，也有具體的實(shí)際應(yīng)用，其中很多內(nèi)容都涉及電氣元件及設(shè)備的結(jié)構(gòu)。在講解這方面內(nèi)容時(shí)，如果只按書面教材死板地講解，學(xué)生一般都會感到抽象難懂，從而覺得枯燥無味，嚴(yán)重影響學(xué)習(xí)熱情。要解決這一問題，最好的辦法是利用實(shí)物教學(xué)，即在講解相關(guān)內(nèi)容前，先讓同學(xué)看看實(shí)物，從而提高他們探索元件及設(shè)備內(nèi)部原理的積極性。例如，在講二極管、三極管的工作原理時(shí)，首先用常用的一些二極管、三極管器件及由它們組成的簡單電路，讓同學(xué)觀看其外觀，并用萬用表對其性能進(jìn)行簡單測量，利用簡單儀器演示一下它們的特性，引發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。在這些基礎(chǔ)上再講解原理時(shí)，學(xué)生一般都會主動思考，配合教學(xué)并且對學(xué)習(xí)過程產(chǎn)生深刻的印象，從而達(dá)到鞏固所學(xué)知識的目的。