電學綜合設計裝置

㈠ 在物理的電學中這個叫什麼裝置

在物理的電學中這個叫什麼裝置
如果我看得沒錯的話,上面那四根是導線,他們構成兩個電刷.下面是一個轉盤,親.這是一個維氏起電機

㈡ 關於現在的電氣設計要求有哪些

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電氣原理圖設計
為滿足生產機械及工藝要求進行的電氣控制電路的設計
電氣工藝設計
為電氣控制裝置的製造,使用,運行,維修的需要進行的生產施工設計
第一節 電氣控制設計的原則和內容
一,電氣控制設計的原則
1)最大限度滿足生產機械和生產工藝對電氣控制的要求
2)在滿足要求的前提下,使控制系統簡單,經濟,合理,便於操作,維修方便,安全可靠
3)電器元件選用合理,正確,使系統能正常工作
4)為適應工藝的改進,設備能力應留有裕量
二,電氣控制設計的基本內容
1.電氣原理圖設計內容
1) 擬定電氣設計任務書
2)選擇電力拖動方案和控制方式
3)確定電動機的類型,型號,容量,轉速
4)設計電氣控制原理圖
5)選擇電器元件及清單
6)編寫設計計算說明書
2. 電氣工藝設計內容
1)設計電氣設備的總體配置,繪制總裝配圖和總接線圖
2)繪制各組件電器元件布置圖與安裝接線圖,標明安裝方式,接線方式
3)編寫使用維護說明書
第二節 電力拖動方案的確定和電動機的選擇
一,電力拖動方案的確定
1,拖動方式的選擇
2,調速方案的選擇
3,電動機調速性質應與負載特性相適應
二,拖動電動機的選擇
(一)電動機選擇的基本原則
1)電動機的機械特性應滿足生產機械的要求,與負載的特性相適應
2)電動機的容量要得到充分的利用
3)電動機的結構形式要滿足機械設計的安裝要求,適合工作環境
4)在滿足設計要求前提下,優先採用三相非同步電動機
(二)根據生產機械調速要求選擇電動機
一般---三相籠型非同步電動機,雙速電機
調速,起動轉矩大---三相籠型非同步電動機
調速高---直流電動機,變頻調速交流電動機
(三)電動機結構形式的選擇
根據工作性質,安裝方式,工作環境選擇
(四)電動機額定電壓的選擇
(五)電動機額定轉速的選擇
(六)電動機容量的選擇
1,分析計演算法:
此外,還可通過對長期運行的同類生產機械的電動機容量進行調查,並對機械主要參數,工作條件進行類比,然後再確定電動機的容量.
第三節 電氣控制電路設計的一股要求
一,電氣控制應最大限度地滿足生產機械加工工藝的要求
設計前,應對生產機械工作性能,結構特點,運動情況,加工工藝過程及加工情況有充
分的了解,並在此基礎上設計控制方案,考慮控制方式,起動,制動,反向和調速的要求,
安置必要的聯鎖與保護,確保滿足生產機械加工工藝的要求.
二,對控制電路電流,電壓的要求
應盡量減少控制電路中的電流,電壓種類,控制電壓應選擇標准電壓等級.電氣控制電
各常用的電壓等級如表10-2所示.
三,控制電路力求簡單,經濟
1.盡量縮短連接導線的長度和導線數量 設計控制電路時,應考慮各電器元件的安裝
立置,盡可能地減少連接導線的數量,縮短連接導線的長度.如圖10-l.
2.盡量減少電器元件的品種,數量和規格 同一用途的器件盡可能選用同品牌,型號的產品,並且電器數量減少到最低限度.
3.盡量減少電器元件觸頭的數目.在控制電路中,盡量減少觸頭是為了提高電路運行
的可靠性.例如圖10-2a所示.
4.盡量減少通電電器的數目,以利節能與延長電器元件壽命,減少故障.如圖10-3a所示.
四,確保控制電路工作的安全性和可靠性
1.正確連接電器的線圈 在交流控制電路中,同時動作的兩個電器線圈不能串聯,兩個電磁線圈需要同時吸合時其線圈應並聯連接,如圖10-4b所示.
在直流控制電路中,兩電感值相差懸殊的直流電壓線圈不能並聯連接.
2正確連接電器元件的觸頭 設計時,應使分布在電路中不同位置的同一電器觸頭接到電源的同一相上,以避免在電器觸頭上引起短路故障.
3防止寄生電路 在控制電路的動作過程中.意外接通的電路叫寄生電路.
4.在控制電路中控制觸頭應合理布置.
5.在設計控制電路中應考慮繼電器觸頭的接通與分斷能力.
6,避免發生觸頭"競爭","冒險"現象
競爭:當控制電路狀態發生變換時,常伴隨電路中的電器元件的觸頭狀態發生變換.由於電器元件總有一定的固有動作時間,對於一個時序電路來說,往往發生不按時序動作的情況,觸頭爭先吸合,就會得到幾個不同的輸出狀態,這種現象稱為電路的"競爭".
冒險:對於開關電路,由於電器元件的釋放延時作用,也會出現開關元件不按要求的邏輯功能輸出,這種現象稱為"冒險".
7.採用電氣聯鎖與機械聯鎖的雙重聯鎖.
五,具有完善的保護環節
電氣控制電路應具有完善的保護環節,常用的有漏電保護,短路,過載,過電流,過電壓,欠電壓與零電壓,弱磁,聯鎖與限位保護等.
六,要考慮操作,維修與調試的方便
第四節 電氣控制電路設計的方法與步驟
一,電氣控制電路設計方法簡介
設計電氣控制電路的方法有兩種,一種是分析設計法,另一種是邏輯設計法.
分析設計法(經驗設計法):根據生產工藝的要求選擇一些成熟的典型基本環節來實現這些基本要求,而後再逐步完善其功能,並適當配 置聯鎖和保護等環節,使其組合成一個整體,成為滿足控制要求的完整電路.
邏輯設計法:利用邏輯代數這一數學工具設計電氣控制電路.
在繼電接觸器控制電路中,把表示觸頭狀態的邏輯變數稱為輸人邏輯變數,把表示繼電
器接觸器線圈等受控元件的邏輯變數稱為輸出邏輯變數.輸人,輸出邏輯變數之間的相互關
系稱為邏輯函數關系,這種相互關系表明了電氣控制電路的結構.所以,根據控制要求,將
這些邏輯變數關系寫出其邏輯函數關系式,再運用邏輯函數基本公式和運算規律對邏輯函數
式進行化簡,然後根據化簡了的邏輯關系式畫出相應的電路結構圖,最後再作進一步的檢查
和優化,以期獲得較為完善的設計方案.
二,分析設計法的基本步驟
分析設計法設計電氣控制電路的基本步驟是:
l)按工藝要求提出的起動,制動,反向和調速等要求設計主電路.
2)根據所設計出的主電路,設計控制電路的基本環節,即滿足設計要求的起動,制動,
反向和調速等的基本控制環節.
3)根據各部分運動要求的配合關系及聯鎖關系,確定控制參量並設計控制電路的特殊
環節.
4)分析電路工作中可能出現的故障,加入必要的保護環節.
5)綜合審查,仔細檢查電氣控制電路動作是否正確 關鍵環節可做必要實驗,進一步
完善和簡化電路a
三,分析設計法設計舉例
下面以橫梁升降機構的電氣控制設計為例來說明分析設計法設計電氣控制電路的方法與
步驟.
在龍門刨床上裝有橫梁升降機構,加工工件時,橫梁應夾緊在立柱上,當加工工件高低
不同時,則橫梁應先松開立柱然後沿立柱上下移動,移動到位後,橫梁應夾緊在立柱上.所
以,橫梁的升降由橫梁升降電動機拖動,橫梁的放鬆,夾緊動作由夾緊電動機,傳動裝置與
夾緊裝置配合來完成.
(一)橫梁升降機構的工藝要求:
(1)橫樑上升時,自動按照先放鬆橫梁一橫樑上升一夾緊橫梁的順序進行.
(2)橫梁下降時,自動按照放鬆橫梁一橫梁下降一橫梁回升一夾緊橫梁的順序進行.
(3)橫梁夾緊後,夾緊電動機自動停止轉動.
(4)橫梁升降應設有上下行程的限位保護,夾緊電動機應設有夾緊力保護.
(二)電氣控制電路設計過程
1.主電路設計: 橫梁升降機構分別由橫梁升降電動機MI與橫梁夾緊放鬆電動機W拖
動.巴兩台電動機均為三相籠型非同步電動機,均要求實現正反轉.因此採用KM1I,KM2.
KM3,KM4四個接觸器分別控制M1和M2的正反轉,如圖10-9所示.
2.控制電路基本環節的設計:由於橫梁升降為調整運動,故對M1採用點動控制,一個
點動按鈕只能控制一種運動,故用上升點動按鈕犯 與下降點動按鈕明 來控制橫梁的升降,但在移動前要求先松開橫梁,移動到位松開點動按鈕時又要求橫梁夾緊,也就是說點動按鈕要控制KMI-KM4四個接觸器,所以引入上升中間繼電器KA1與下降中間繼電器KA2,再由中間繼電器去控制四個接觸器.於是設計出橫梁升降電氣控制電路草圖之一,如圖10-9所示.
3.設計控制電路的特殊環節
1)橫樑上升時,必須使夾緊電動機MZ先工作,將橫梁放鬆後,發出信號,使MZ停止
工作,同時使升降電動機MI工作,帶動橫樑上升.按下上升點動按鈕,中間繼電器KAI線圈通電吸合,其常開觸頭閉合,使接觸器KM4通電吸合,MZ反轉起動旋轉,橫梁開始放鬆;橫梁放鬆的程度採用行程開關地 控制,當橫梁放鬆到一定程度,撞塊壓下你用地 的常閉觸頭斷開來控制接觸器KM4線圈的斷電,常開觸頭閉合控制接觸器KMI線圈的通電,KMI的主觸頭閉合使MI正轉,橫梁開始作上升運動.
2)升降電動機拖動橫樑上升至所需位置時,松開上升點動按鈕犯,中間繼電器KAI
接觸器KMI線圈相繼斷電釋放,接觸器KM3線圈通電吸合,使升降電動機停止工作,同時
使夾緊電動機開始正轉,使橫梁夾緊.在夾緊過程中.行程開關 SQI復位,因此 KM3應加
自鎖觸頭,當夾緊到一定程度時,發出信號切斷夾緊電動機電源.這里採用過電流繼電器控
制夾緊的程度,即將過電流繼電器KA3線圈串接在夾緊電動機主電路任一相中.當橫梁夾
緊時,相當於電動機工作在堵轉狀態,電動機定子電流增大,將過電流繼電器的動作電流整
定在兩倍額定電流左右;當橫梁夾緊後電流繼電器動作,其常閉觸頭將接觸器KM3線圈電
路切斷.
3)橫梁的下降仍按先放鬆再下降的方式控制,但下降結束後需有短時間的回升運動,該回升運動可採用斷電延時型時間繼電器進行控制.時間繼電器KT的線圈由下降接觸器 KMZ常開觸頭控制,其斷電延時斷開的常開觸頭與夾緊接觸器KM3常開觸頭串聯後並接於上升電路中間繼電器KAI常開觸頭兩端.這樣,當橫梁下降時,時間繼電器KT線圈通電吸合,其斷電延時斷開的常開觸頭立即閉合,為回升電路工作作好准備.當橫梁下降至所需位置時,松開下降點動按鈕田.KMZ線圈斷電釋放,時間繼電器KT線圈斷電,夾緊接觸器.
3.設計控制電路的特殊環節
1)橫樑上升時,必須使夾緊電動機MZ先工作,將橫梁放鬆後,發出信號,使MZ停止
IW,同時使升降電動機 MI工作,帶動橫樑上升.按下上升點動按鈕犯,中間繼電器
KAI線圈通電吸合,其常開觸頭閉合,使接觸器KM4通電吸合,MZ反轉起動旋轉,橫梁開
始放鬆;橫梁放鬆的程度採用行程開關地 控制,當橫梁放鬆到一定程度,撞塊壓下 SQI,
用明 的常閉觸頭斷開來控制接觸器KM4線圈的斷電,常開觸頭閉合控制接觸器KMI線圈
的通電,KMI的主觸頭閉合使MI正轉,橫梁開始作上升運動.
2)升降電動機拖動橫樑上升至所需位置時,松開上升點動按鈕肥,中間繼電器KAI
接觸器KMI線圈相繼斷電釋放,接觸器KM3線圈通電吸合,使升降電動機停止工作,同時
使夾緊電動機開始正轉,使橫梁夾緊.在夾緊過程中,行程開關地 復位,因此 KM應加
自鎖觸頭,當夾緊到一定程度時,發出信號切斷夾緊電動機電源.這里採用過電流繼電器控
制夾緊的程度,即將過電流繼電器KA3線圈串接在夾緊電動機主電路任一相中.當橫梁夾
緊時,相當於電動機工作在堵轉狀態,電動機定子電流增大,將過電流繼電器的動作電流整
定在兩倍額定電流左右;當橫梁夾緊後電流繼電器動作,其常閉觸頭將接觸器KM3線圈電
路切斷.KM3線圈通電吸合,橫梁開始夾緊.此時,上升接觸器KMI線圈通過閉合的時間斷電器KT常開觸頭及KM3常開觸頭而通電吸合,橫梁開始回升,經一段時間延時,延時斷開的常開觸頭KT斷開,KMI線圈斷電釋放,回升運動結束,而橫梁還在繼續夾緊,夾緊到一定程度,過電流繼電器動作,夾緊運動停止.此時的橫梁升降電氣控制電路設計草圖如圖10-10
所示.
4.設計聯鎖保護環節
橫樑上升限位保護由行程開關SQZ來實現;下降限位保護由行程開關SQ3來實現;上
升與下降的互鎖,夾緊與放鬆的互鎖均由中間繼電器KAI和KAZ的常閉觸頭來實現;升降
電動機短路保護由熔斷器FUI來實現;夾緊電動機短路保護由熔斷器FUZ實現;控制電路
的短路保護由熔斷器F[J3來實現.
綜合以上保護,就使橫梁升降電氣控制電路比較完善了,從而得到圖10-11所示完整的
橫梁升降機構控制電路.
第五節 常用控制電器的選擇
一,接觸器的選擇
一般按下列步驟進行:
1.接觸器種類的選擇:根據接觸器控制的負載性質來相應選擇直流接觸器還是交流接觸器;一般場合選用電磁式接觸器,對頻繁操作的帶交流負載的場合,可選用帶直流電磁線圈的交流按觸器.
2.接觸器使用類別的選擇:根據接觸器所控制負載的工作任務來選擇相應使用類別的接觸器.如負載是一般任務則選用AC—3使用類別;負載為重任務則應選用AC-4類別,如果負載為一般任務與重任務混合時,則可根據實際情況選用AC—3或AC-4類接觸器,如選用AC—3類時,應降級使用.
3.接觸器額定電壓的確定: 接觸器主觸頭的額定電壓應根據主觸頭所控制負載電路的額定電壓來確定.
4.接觸器額定電流的選擇 一般情況下,接觸器主觸頭的額定電流應大於等於負載或電動機的額定電流,計算公式為
式中I.——接觸器主觸頭額定電流(A);
H ——經驗系數,一般取l～1.4;
P.——被控電動機額定功率(kw);
U.——被控電動機額定線電壓(V).
當接觸器用於電動機頻繁起動,制動或正反轉的場合,一般可將其額定電流降一個等級來選用.
5.接觸器線圈額定電壓的確定: 接觸器線圈的額定電壓應等於控制電路的電源電壓.為保證安全,一般接觸器線圈選用110V,127V,並由控制變壓器供電.但如果控制電路比較簡單,所用接觸器的數量較少時,為省去控制變壓器,可選用380V,220V電壓.
6.接觸器觸頭數目: 在三相交流系統中一般選用三極接觸器,即三對常開主觸頭,當需要同時控制中勝線時,則選用四極交流接觸器.在單相交流和直流系統中則常用兩極或三極並聯接觸器.交流接觸器通常有三對常開主觸頭和四至六對輔助觸頭,直流接觸器通常有兩對常開主觸頭和四對輔助觸頭.
7.接觸器額定操作頻率 交,直流接觸器額定操作頻率一般有600次/h,1200次/h等幾種,一般說來,額定電流越大,則操作頻率越低,可根據實際需要選擇.
二,電磁式繼電器的選擇
應根據繼電器的功能特點,適用性,使用環境,工作制,額定工作電壓及額定工作電流來選擇.
1.電磁式電壓繼電器的選擇
根據在控制電路中的作用,電壓繼電器有過電壓繼電器和欠電壓繼電器兩種類型.
表10-3列出了電磁式繼電器的類型與用途.
交流過電壓繼電器選擇的主要參數是額定電壓和動作電壓,其動作電壓按系統額定電壓的1.l-1.2倍整定.
交流欠電壓繼電器常用一般交流電磁式電壓繼電器,其選用只要滿足一般要求即可,對釋放電壓值無特殊要求.而直流欠電壓繼電器吸合電壓按其額定電壓的0.3-0.5倍整定,釋放電壓按其額定電壓的0.07-0.2倍整定.
2.電磁式電流繼電器的選擇
根據負載所要求的保護作用,分為過電流繼電器和欠電流繼電器兩種類型.
過電流繼電器:交流過電流繼電器,直流過電流繼電器.
欠電流繼電器:只有直流欠電流繼電器,用於直流電動機及電磁吸盤的弱磁保護.
過電流繼電器的主要參數是額定電流和動作電流,其額定電流應大於或等於被保護電動機的額定電流;動作電流應根據電動機工作情況按其起動電流的1.回一1.3倍整定.一般繞線型轉子非同步電動機的起動電流按2.5倍額定電流考慮,籠型非同步電動機的起動電流按4-7倍額定電流考慮.直流過電流繼電器動作電流接直流電動機額定電流的1.1-3.0倍整定.
欠電流繼電器選擇的主要參數是額定電流和釋放電流,其額定電流應大於或等於直流電動機及電磁吸盤的額定勵磁電流;釋放電流整定值應低於勵磁電路正常工作范圍內可能出現的最小勵磁電流,一般釋放電流按最小勵磁電流的0.85倍整定.
3.電磁式中間繼電器的選擇
應使線圈的電流種類和電壓等級與控制電路一致,同時,觸頭數量,種類及容量應滿足控制電路要求.
三,熱繼電器的選擇
熱繼電器主要用於電動機的過載保護,因此應根據電動機的形式,工作環境,起動情況,負載情況,工作制及電動機允許過載能力等綜合考慮.
1.熱繼電器結構形式的選擇
對於星形聯結的電動機,使用一般不帶斷相保護的三相熱繼電器能反映一相斷線後的過載,對電動機斷相運行能起保護作用.
對於三角形聯結的電動機,則應選用帶斷相保護的三相結構熱繼電器.
2.熱繼電器額定電流的選擇
原則上按被保護電動機的額定電流選取熱繼電器.對於長期正常工作的電動機,熱繼電器中熱元件的整定電流值為電動機額定電流的0.95-1.05倍;對於過載能力較差的電動機,熱繼電器熱元件整定電流值為電動機額定電流的0.6一0.8倍.
對於不頻繁起動的電動機,應保證熱繼電器在電動機起動過程中不產生誤動作,若電動機起動電流不超過其額定電流的6倍,並且起動時間不超過6S,可按電動機的額定電流來選擇熱繼電器.
對於重復短時工作制的電動機,首先要確定熱繼電器的允許操作頻率,然後再根據電動機的起動時間,起動電流和通電持續率來選擇.
四,時間繼電器的選擇
1)電流種類和電壓等級:電磁阻尼式和空氣阻尼式時間繼電器,其線圈的電流種類和電壓等級應與控制電路的相同;電動機或與晶體管式時間繼電器,其電源的電流種類和電壓等級應與控制電路的相同.
2)延時方式:根據控制電路的要求來選擇延時方式,即通電延時型和斷電延時型.
3)觸頭形式和數量:根據控制電路要求來選擇觸頭形式(延時閉合型或延時斷開型)及觸頭數量.
4)延時精度:電磁阻尼式時間繼電器適用於延時精度要求不高的場合,電動機式或晶體管式時間繼電器適用於延時精度要求高的場合.
5)延時時間:應滿足電氣控制電路的要求.
6)操作頻率:時間繼電器的操作頻率不宜過高,否則會影響其使用壽命,甚至會導致延時動作失調.
五,熔斷器的選擇
1.一般熔斷器的選擇:根據熔斷器類型,額定電壓,額定電流及熔體的額定電流來選擇.
(1)熔斷器類型:熔斷器類型應根據電路要求,使用場合及安裝條件來選擇,其保護特性應與被保護對象的過載能力相匹配.對於容量較小的照明和電動機,一般是考慮它們的過載保護,可選用熔體熔化系數小的熔斷器,對於容量較大的照明和電動機,除過載保護外,還應考慮短路時的分斷短路電流能力,若短路電流較小時,可選用低分斷能力的熔斷器,若短路電流較大時,可選用高分斷能力的RLI系列熔斷器,若短路電流相當大時,可選用有限流作用的Rh及RT12系列熔斷器.
(2)熔斷器額定電壓和額定電流:熔斷器的額定電壓應大於或等於線路的工作電壓,額定電流應大於或等於所裝熔體的額定電流.
(3)熔斷器熔體額定電流
1)對於照明線路或電熱設備等沒有沖擊電流的負載,應選擇熔體的額定電流等於或稍
大於負載的額定電流,即 IRN≥IN
式中IRN——熔體額定電流(A);
IN——負載額定電流(A).
2)對於長期工作的單台電動機,要考慮電動機起動時不應熔斷,即
IRN≥(1.5~2.5)IN
輕載時系數取1.5,重載時系數取2.5.
3)對於頻繁起動的單台電動機,在頻繁起動時,熔體不應熔斷,即
IRN≥(3~3.5)IN
4)對於多台電動機長期共用一個熔斷器,熔體額定電流為
IRN≥(1.5~2.5)INMmax+∑INM
式中INMmax——容量最大電動機的額定電流(A);
∑INM——除容量最大電動機外,其餘電動機額定電流之和(A).
(4)適用於配電系統的熔斷器:在配電系統多級熔斷器保護中,為防止越級熔斷,使上,下級熔斷器間有良好的配合,選用熔斷器時應使上一級(干線)熔斷器的熔體額定電流比下一級(支線)的熔體額定電流大1-2個級差.
2.快速熔斷器的選擇
(l)快速熔斷器的額定電壓:快速熔斷器額定電壓應大於電源電壓,且小於晶閘管的反向峰值電壓U.,因為快速熔斷器分斷電流的瞬間,最高電弧電壓可達電源電壓的1.5-2倍.因此,整流二極體或晶閘管的反向峰值電壓必須大於此電壓值才能安全工作.即
UF≥KI URE
式中UF-一硅整流元件或晶閘管的反向峰值電壓(V);
URE——快速熔斷器額定電壓(V);
KI——安全系數,一般取1,5-2.
(2)快速熔斷器的額定電流:快速熔斷器的額定電流是以有效值表示的,而整流M極管和晶閘管的額定電流是用平均值表示的.當快速熔斷器接人交流側,熔體的額定電流為
IRN≥KI IZmax
式中IZmax——可能使用的最大整流電流(A);
KI——與整流電路形式及導電情況有關的系數,若保護整流M極管時,KI按表10-4
取值,若保護晶閘管時,KI按表10-5取值.
當快速熔斷器接入整流橋臂時,熔體額定電流為
IRN≥1.5IGN
式中IGN——硅整流元件或晶閘管的額定電流(A).
六,開關電器的選擇
(一)刀開關的選擇
刀開關主要根據使用的場合,電源種類,電壓等級,負載容量及所需極數來選擇.
(1)根據刀開關在線路中的作用和安裝位置選擇其結構形式.若用於隔斷電源時,選用無滅弧罩的產品;若用於分斷負載時,則應選用有滅弧罩,且用杠桿來操作的產品.
(2)根據線路電壓和電流來選擇.刀開關的額定電壓應大於或等於所在線路的額定電壓;刀開關額定電流應大於負載的額定電流,當負載為非同步電動機時,其額定電流應取為電動機額定電流的1.5倍以上.
(3)刀開關的極數應與所在電路的極數相同.
(二)組合開關的選擇
組合開關主要根據電源種類,電壓等級,所需觸頭數及電動機容量來選擇.選擇時應掌握以下原則:
(1)組合開關的通斷能力並不是很高,因此不能用它來分斷故障電流.對用於控制電動機可逆運行的組合開關,必須在電動機完全停止轉動後才允許反方向接通.
(2)組合開關接線方式多種,使用時應根據需要正確選擇相應產品.
(3)組合開關的操作頻率不宜太高,一般不宜超過300次/h,所控制負載的功率因數也不能低於規定值,否則組合開關要降低容量使用.
(4)組合開關本身不具備過載,短路和欠電壓保護,如需這些保護,必須另設其他保護電器.
(三)低壓斷路器的選擇
低壓斷路器主要根據保護特性要求,分斷能力,電網電壓類型及等級,負載電流,操作頻率等方面進行選擇.
(1)額定電壓和額定電流:低壓斷路器的額定電壓和額定電流應大於或等於線路的額定電壓和額定電流.
(2)熱脫扣器:熱脫扣器整定電流應與被控制電動機或負載的額定電流一致.
(3)過電流脫扣器:過電流脫扣器瞬時動作整定電流由下式確定
IZ≥KIS
式中IZ——瞬時動作整定電流(A);
Is——線路中的尖峰電流.若負載是電動機,則Is為起動電流(A);
K考慮整定誤差和起動電流允許變化的安全系數.當動作時間大於20ms時,取
K=1.35;當動作時間小於 20ms時,取 K=1.7.
(4)欠電壓脫扣器:欠電壓脫扣器的額定電壓應等於線路的額定電壓.
(四)電源開關聯鎖機構
電源開關聯鎖機構與相應的斷路器和組合開關配套使用,用於接通電源,斷開電源和櫃
門開關聯鎖,以達到在切斷電源後才能打開門,將門關閉好後才能接通電源的效果,實現安
全保護.
七,控制變壓器的選擇
控制變壓器用於降低控制電路或輔助電路的電壓,以保證控制電路的安全可靠.控制變壓器主要根據一次和二次電壓等級及所需要的變壓器容量來選擇.
(1)控制變壓器一,二次電壓應與交流電源電壓,控制電路電壓與輔助電路電壓相符合.
(2)控制變壓器容量按下列兩種情況計算,依計算容量大者決定控制變壓器的容量.
l)變壓器長期運行時,最大工作負載時變壓器的容量應大於或等於最大工作負載所需要的功率,計算公式為
ST≥KT ∑PXC
式中ST——控制變壓器所需容量(VA);
∑PXC——控制電路最大負載時工作的電器所需的總功率,其中PXC為電磁器件的吸持功
率(W);
KT一一一控制變壓器容量儲備系數,一般取1.1-1.25.
2)控制變壓器容量應使已吸合的電器在起動其他電器時仍能保持吸會狀態,而起動電器也能可靠地吸合,其計算公式為
ST≥0.6 ∑PXC +1.5∑Pst
式中 ∑Pst_同時起動的電器總吸持功率(W).
第六節 電氣控制的施工設計與施工
一,電氣設備總體配置設計
組件的劃分原則是:
l)將功能類似的元件組成在一起,構成控制面板組件,電氣控制盤組件,電源組件等.
2)將接線關系密切的電器元件置於在同一組件中,以減少組件之間的連線數量.
3)強電與弱電控制相分離,以減少干擾.
4)為求整齊美觀,將外形尺寸相同,重量相近的電器元件組合在一起.
5)為便於檢查與調試,將需經常調節,維護和易損元件組合在一起.
電氣設備的各部分及組件之間的接線方式通常有:
l)電器控制盤,機床電器的進出線一般採用接線端子.
2)被控制設備與電氣箱之間為便於拆裝,搬運,盡可能採用多孔接插件.
3)印刷電路板與弱電控制組件之間宜採用各種類型接插件.
總體配置設計是以電氣控制的總裝配圖與總接線圖的形式表達出來的,圖中是用示意方式反映各部分主要組件的位置和各部分的接線關系,走線方式及使用管線要求.總體設計要使整個系統集中,緊湊;要考慮發熱量高和雜訊振動大的電氣部件,使其離開操作者一定距離;電源緊急控制開關應安放在方便且明顯的位置.
二,電氣元器件布置圖的設計
電氣元器件布置圖是指將電氣元器件按一定原則組合的安裝位置圖.電氣元器件布置的依據是各部件的原理圖,同一組件中的電器元件的布置應按國家標准執行.
電櫃內的電器可按下述原則布置:
l)體積大或較重的電器應置於控制櫃下方.
2)發熱元件安裝在櫃的上方,並將發熱元件與感溫元件隔開.
3)強電弱電應分開,弱電部分應加屏蔽隔離,以防強電及外界的干擾.
4)電器的布置應考慮整齊,美觀,對稱.
5)電器元器件間應留有一定間距,以利布線,接線,維修和調整操作.
6)接線座的布置:用於相鄰櫃間連接用的接線座應布置在櫃的兩側;用於與櫃外電氣
元件連接的接線座應布置在櫃的下部,且不得低於200mrn.
一般通過實物排列來確定各電器元件的位置,進而繪制出控制櫃的電器布置圖.布置圖
是根據電器元件的外形尺寸按比例繪制,並標明各元件間距尺寸,同時還要標明進出線的數
量和導線規格,選擇適當的接線端子板和接插件並在其上標明接線號.
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字數己滿.後文待發

㈢ 電場裝置： 怎麼樣設計一個裝置，在一定的空間內產生穩定電場

電磁學計算方法的比較

胡來平，劉占軍

（重慶郵電學院光電工程學院 重慶 400065）

摘 要：介紹了電磁學計算方法的研究進展和狀態，對幾種富有代表性的演算法做了介紹，並比較了各自的優勢和不足，包括矩量法、有限元法、時域有限差分方法以及復射線方法等。
關鍵詞：矩量法；有限元法；時域有限差分方法；復射線方法
1 引 言
1864年Maxwell在前人的理論（高斯定律、安培定律、法拉第定律和自由磁極不存在）和實驗的基礎上建立了統一的電磁場理論，並用數學模型揭示了自然界一切宏觀電磁現象所遵循的普遍規律，這就是著名的Maxwell方程。在11種可分離變數坐標系求解Maxwell方程組或者其退化形式，最後得到解析解。這種方法可以得到問題的准確解，而且效率也比較高，但是適用范圍太窄，只能求解具有規則邊界的簡單問題。對於不規則形狀或者任意形狀邊界則需要比較高的數學技巧，甚至無法求得解析解。20世紀60年代以來，隨著電子計算機技術的發展，一些電磁場的數值計算方法發展起來，並得到廣泛地應用，相對於經典電磁理論而言，數值方法受邊界形狀的約束大為減少，可以解決各種類型的復雜問題。但各種數值計算方法都有優缺點，一個復雜的問題往往難以依靠一種單一方法解決，常需要將多種方法結合起來，互相取長補短，因此混和方法日益受到人們的重視。
本文綜述了國內外計算電磁學的發展狀況，對常用的電磁計算方法做了分類。
2 電磁場數值方法的分類
電磁學問題的數值求解方法可分為時域和頻域2大類。頻域技術主要有矩量法、有限差分方法等，頻域技術發展得比較早，也比較成熟。時域法主要有時域差分技術。時域法的引入是基於計算效率的考慮，某些問題在時域中討論起來計算量要小。例如求解目標對沖激脈沖的早期響應時，頻域法必須在很大的帶寬內進行多次采樣計算，然後做傅里葉反變換才能求得解答，計算精度受到采樣點的影響。若有非線性部分隨時間變化，採用時域法更加直接。另外還有一些高頻方法，如GTD，UTD和射線理論。
從求解方程的形式看，可以分為積分方程法（IE）和微分方程法（DE）。IE和DE相比，有如下特點：IE法的求解區域維數比DE法少一維，誤差限於求解區域的邊界，故精度高；IE法適合求無限域問題，DE法此時會遇到網格截斷問題；IE法產生的矩陣是滿的，階數小，DE法所產生的是稀疏矩陣，但階數大；IE法難以處理非均勻、非線性和時變媒質問題，DE法可直接用於這類問題〔1〕。
3 幾種典型方法的介紹
有限元方法是在20世紀40年代被提出，在50年代用於飛機設計。後來這種方法得到發展並被非常廣泛地應用於結構分析問題中。目前，作為廣泛應用於工程和數學問題的一種通用方法，有限元法已非常著名。
有限元法是以變分原理為基礎的一種數值計算方法。其定解問題為：

應用變分原理，把所要求解的邊值問題轉化為相應的變分問題，利用對區域D的剖分、插值，離散化變分問題為普通多元函數的極值問題，進而得到一組多元的代數方程組，求解代數方程組就可以得到所求邊值問題的數值解。一般要經過如下步驟：
①給出與待求邊值問題相應的泛函及其變分問題。
②剖分場域D，並選出相應的插值函數。
③將變分問題離散化為一種多元函數的極值問題，得到如下一組代數方程組：

其中：Kij為系數（剛度）矩陣；Xi為離散點的插值。
④選擇合適的代數解法解式（2），即可得到待求邊值問題的數值解Xi（i＝1，2，…，N）
（2）矩量法
很多電磁場問題的分析都歸結為這樣一個運算元方程〔2〕：
L（f）＝g（3）其中：L是線性運算元，f是未知的場或其他響應，g是已知的源或激勵。
在通常的情況下，這個方程是矢量方程（二維或三維的）。如果f能有方程解出，則是一個精確的解析解，大多數情況下，不能得到f的解析形式，只能通過數值方法進行預估。令f在L的定義域內被展開為某基函數系f1，f2，f3，…，fn的線性組合：

其中：an是展開系數，fn為展開函數或基函數。
對於精確解式（2）通暢是無限項之和，且形成一個基函數的完備集，對近似解，將式 （2）帶入式（1），再應用運算元L的線性，便可以得到：

m＝1，2，3，…
此方程組可寫成矩陣形式f，以解出f。矩量法就是這樣一種將運算元方程轉化為矩陣方程的一種離散方法。
在電磁散射問題中，散射體的特徵尺度與波長之比是一個很重要的參數。他決定了具體應用矩量法的途徑。如果目標特徵尺度可以與波長比較，則可以採用一般的矩量法；如果目標很大而特徵尺度又包括了一個很大的范圍，那麼就需要選擇一個合適的離散方式和離散基函數。受計算機內存和計算速度影響，有些二維和三維問題用矩量法求解是非常困難的，因為計算的存儲量通常與N2或者N3成正比（N為離散點數），而且離散後出現病態矩陣也是一個難以解決的問題。這時需要較高的數學技巧，如採用小波展開，選取合適的小波基函數來降維等〔3〕。
（3）時域有限差分方法
時域有限差分（FDTD）是電磁場的一種時域計算方法。傳統上電磁場的計算主要是在頻域上進行的，這些年以來，時域計算方法也越來越受到重視。他已在很多方面顯示出獨特的優越性，尤其是在解決有關非均勻介質、任意形狀和復雜結構的散射體以及輻射系統的電磁問題中更加突出。FDTD法直接求解依賴時間變數的麥克斯韋旋度方程，利用二階精度的中心差分近似把旋度方程中的微分算符直接轉換為差分形式，這樣達到在一定體積內和一段時間上對連續電磁場的數據取樣壓縮。電場和磁場分量在空間被交叉放置，這樣保證在介質邊界處切向場分量的連續條件自然得到滿足。在笛卡兒坐標系電場和磁場分量在網格單元中的位置是每一磁場分量由4個電場分量包圍著，反之亦然。
這種電磁場的空間放置方法符合法拉第定律和安培定律的自然幾何結構。因此FDTD演算法是計算機在數據存儲空間中對連續的實際電磁波的傳播過程在時間進程上進行數字模擬。而在每一個網格點上各場分量的新值均僅依賴於該點在同一時間步的值及在該點周圍鄰近點其他場前半個時間步的值。這正是電磁場的感應原理。這些關系構成FDTD法的基本算式，通過逐個時間步對模擬區域各網格點的計算，在執行到適當的時間步數後，即可獲得所需要的結果。
在上述演算法中，時間增量Δt和空間增量Δx，Δy和Δz不是相互獨立的，他們的取值必須滿足一定的關系，以避免數值不穩定。這種不穩定表現為在解顯式 差分方程時隨著時間步的繼續計算結果也將無限制的67增加。為了保證數值穩定性必須滿足數值穩定條件：

其中：（對非均勻區域，應選c的最大值）〔4〕。
用差分方法對麥克斯韋方程的數值計算還會在網格中引起所模擬波模的色散，即在FDTD網格中數字波模的傳播速度將隨波長、在網格中的傳播方向以及離散化的情況而改變。這種色散將導致非物理原因引起的脈沖波形的畸變、人為的各向異性及虛擬的繞射等，因此必須考慮數值色散問題。如果在模擬空間中採用大小不同的網格或包含不同的介質區域，這時網格尺寸與波長之比將是位置的函數，在不同網格或介質的交界面處將出現非物理的繞射和反射現象，對此也應該進行定量的研究，以保證正確估計FDTD演算法的精度。在開放問題中電磁場將占據無限大空間，而由於計算機內存總是有限的，只能模擬有限空間，因此差分網格在某處必將截斷，這就要求在網格截斷處不引起波的明顯反射，使對外傳播的波就像在無限大空間中傳播一樣。這就是在截斷處設置吸收邊界條件，使傳播到截斷處的波被邊界吸收而不產生反射，當然不可能達到完全沒有反射，目前已創立的一些吸收邊界條件可達到精度上的要求，如Mur所導出的吸收邊界條件。
（4）復射線方法
復射線是用於求解波場傳播和散射問題的一種高頻近似方法。他根據幾何光學理論和幾何繞射理論的分析方法和計算公式，在解析延拓的復空間中求解復射線軌跡和場的振幅和相位，從而直接得出局部不均勻波（凋落波）的傳播和散射規律〔5〕。復射線方法是包括復射線追蹤、復射線近軸近似、復射線展開以及復繞射線等處理技術在內的一系列處理方法的統稱。其共同特點在於：通過將射線參考點坐標延拓到復空間而建立了一個簡單而統一的實空間中波束／射線束（Bundle ofrays）分析模型；通過費馬原理及其延拓，由基於復射線追蹤或復射線近軸近似的處理技術，構造了射線光學架構下有效的鞍點場描述方法等。例如，復射線追蹤法將射線光學中使用的射線追蹤方法和場強計算公式直接地解析延拓到復空間，利用延拓後的復費馬原理進行復射線搜索，從而求出復射線軌跡和復射線場。這一方法的特點在於可以基於射線光學方法有效地描述空間中波束的傳播，因此，提供了一類分析波束傳播的簡便方法。其不足之處是對每一個給定的觀察點必須進行一次二維或四維的復射線軌跡搜索，這是一個十分花費時間的計算機迭代過程。
4 幾種方法的比較和進展
將有限元法移植到電磁工程領域還是二十世紀六七十年代的事情，他比較新穎。有限元法的優點是適用於具有復雜邊界形狀或邊界條件、含有復雜媒質的定解問題。這種方法的各個環節可以實現標准化，得到通用的計算程序，而且有較高的計算精度。但是這種方法的計算程序復雜冗長，由於他是區域性解法，分割的元素數和節點數較多，導致需要的初始數據復雜繁多，最終得到的方程組的元數很大，這使得計算時間長，而且對計算機本身的存儲也提出了要求。對電磁學中的許多問題，有限元產生的是帶狀（如果適當地給節點編號的話）、稀疏陣（許多矩陣元素是0）。但是單獨採用有限元法只能解決開域問題。用有限元法進行數值分析的第一步是對目標的離散，多年來人們一直在研究這個問題，試圖找到一種有效、方便的離散方法，但由於電磁場領域的特殊性，這個問題一直沒有得到很好的解決。問題的關鍵在於一方面對復雜的結構，一般的剖分方法難於適用；另一方面，由於剖分的疏密與最終所形成的系數矩陣的存貯量密切相關，因而人們採用了許多方法來減少存儲量，如多重網格法，但這些方法的實現較為困難〔6〕。
網格剖分與加密是有限元方法發展的瓶頸之一，採用自適應網格剖分和加密技術相對來說可以較好地解決這一問題。自適應網格剖分根據對場量分布求解後的結果對網格進行增加剖分密度的調整，在網格密集區採用高階插值函數，以進一步提高精度，在場域分布變化劇烈區域，進行多次加密。
這些年有限元方法的發展日益加快，與其他理論相結合方面也有了新的進展，並取得了相當應用范圍的成果，如自適應網格剖分、三維場建模求解、耦合問題、開域問題、高磁性材料及具有磁滯飽和非線性特性介質的處理等，還包括一些尚處於探索階段的工作，如擬問題、人工智慧和專家系統在電磁裝置優化設計中的應用、邊基有限元法等，這些都使得有限元方法的發展有了質的飛躍。
矩量法將連續方程離散化為代數方程組，既適用於求解微分方程，又適用於求解積分方程。他的求解過程簡單，求解步驟統一，應用起來比較方便。然而 77他需要一定的數學技巧，如離散化的程度、基函數與權函數的選取，矩陣求解過程等。另外必須指出的是，矩量法可以達到所需要的精確度，解析部分簡單，可計算量很大，即使用高速大容量計算機，計算任務也很繁重。矩量法在天線分析和電磁場散射問題中有比較廣泛地應用，已成功用於天線和天線陣的輻射、散射問題、微帶和有耗結構分析、非均勻地球上的傳播及人體中電磁吸收等。
FDTD用有限差分式替代時域麥克斯韋旋度方程中的微分式，得到關於場分量的有限差分式，針對不同的研究對象，可在不同的坐標系中建模，因而具有這幾個優點，容易對復雜媒體建模，通過一次時域分析計算，藉助傅里葉變換可以得到整個同帶范圍內的頻率響應；能夠實時在現場的空間分布，精確模擬各種輻射體和散射體的輻射特性和散射特性；計算時間短。但是FDTD分析方法由於受到計算機存儲容量的限制，其網格空間不能無限制的增加，造成FDTD方法不能適用於較大尺寸，也不能適用於細薄結構的媒質。因為這種細薄結構的最小尺寸比FDTD網格尺寸小很多，若用網格擬和這類細薄結構只能減小網格尺寸，而這必然導致計算機存儲容量的加大。因此需要將FDTD與其他技術相結合，目前這種技術正蓬勃發展，如時域積分方程／FDTD方法，FDTD／MOM等。FDTD的應用范圍也很廣闊，諸如手持機輻射、天線、不同建築物結構室內的電磁干擾特性研究、微帶線等〔7〕。
復射線技術具有物理模型簡單、數學處理方便、計算效率高等特點，在復雜目標散射特性分析等應用領域中有重要的研究價值。典型的處理方式是首先將入射平面波離散化為一組波束指向平行的復源點場，通過特定目標情形下的射線追蹤、場強計算和疊加各射線場的貢獻，可以得到特定觀察位置處散射場的高頻漸進解。目前已運用復射線分析方法對飛行器天線和天線罩（雷達艙）、（加吸波塗層）翼身結合部和進氣道以及塗層的金屬平板、角形反射器等典型目標散射特性進行了成功的分析。盡管復射線技術的計算誤差可以通過參數調整得到控制，但其本身是一種高頻近似計算方法，由於入射波場的離散和只引入鞍點貢獻，帶來了不可避免的計算誤差。總的來說復射線方法在目標電磁散射領域還是具有獨特的優勢，尤其是對復
雜目標的處理。
5 結 語
電磁學的數值計算方法遠遠不止以上所舉，還有邊界元素法、格林函數法等，在具體問題中，應該採用不同的方法，而不應拘泥於這些方法，還可以把這些方法加以綜合應用，以達到最佳效果。
電磁學的數值計算是一門計算的藝術，他橫跨了多個學科，是數學理論、電磁理論和計算機的有機結合。原則上講，從直流到光的寬頻帶范圍都屬於他的研究范圍。為了跟上世界科技發展的需要，應大力進行電磁場的並行計算方法的研究，不斷拓廣他的應用領域，如生物電磁學、復雜媒質中的電磁正問題和逆問題、醫學應用、微波遙感應用、非線性電磁學中的混沌與分叉、微電子學和納米電子學等。

參考文獻

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〔9〕 王長清，祝西里．電磁場計算中的時域有限差分法〔M〕．北京：北京大學出版社，1994．
〔10〕 樓仁海，符果行，袁敬閎．電磁理論〔M〕．成都：電子科技大學出版社，1996．
現代電子技術

㈣ 物理電學小製作

簡單電動機的裝置構造很簡單（如下左圖）：兩個曲別針做支架、一節電池、一小塊磁鐵和一段銅絲繞成的線圈。將線圈放到支架上，電路就接通了，線圈歡快地轉動起來（如下右圖）。

做一個電動機就這么簡單！最讓人叫絕的是其中■換向器的省略。如果沒有換向器，通以直流電的線圈在相鄰的兩個半周對稱位置受到的力矩總是反向的，那麼線圈就不能連續地轉動。

但這個電動機用的方法是■使線圈只是在半個周期里通電，■另半周期里斷電。實現的■方法是將線圈一端的引線上的絕緣漆全部刮掉，■另一端只刮掉了半個側面。實驗方法簡單得出奇，卻漂亮得令人叫絕。

㈤ 求利用數字電路和模擬電路如何設計自動照明裝置

請把自動照明裝置的具體功能要求說清楚，你是要理論控制，還是要圖紙表現，請說清楚。

㈥ 什麼是綜合硬體系統設計，（計算機的一門課程），計算機專業的請進

本課程是計算機科學與技術專業的一門重要實訓課程，要求學生在實訓過程中，運用硬體類相關知識，進行電子電路、特別是數字電路的分析和設計，以培養學生綜合能力和素質為目標，訓練學生進行硬體系統設計的基本功。

課程內容體系結構：
《硬體系統設計》實驗課程從電子設計自動化工具入手，讓學生了解和掌握硬體系統設計的基本流程。課程主要內容包括：編輯電路與元件、儀表使用及模擬分析、VHDL使用及報告、創建數字邏輯電路、全加器及其應用、解碼器及其應用、觸發器及其應用、基於Multisim的單片機開發、半加器及其應用以及三八解碼器設計等。
教學內容組織方式與目的：
實驗課程教學內容主要包括兩個方面：（1）基於Multisim的模擬電路和數字電路分析與設計，含實訓項目8個；（2）基於Maxplus2的數字電路分析與設計，含實訓項目4個。
課程重點在於數字電路設計流程及時序模擬分析，難點在於暫態電路模擬、HDL語言程序設計以及單片機開發。設計內容更加全面豐富，有利於學生系統掌握硬體系統設計方法。

在硬體系統設計過程中，經常能夠聯繫到以往大學物理、數字邏輯電路、計算機組成原理以及匯編語言等課程的知識，讓我們充分認識到硬體系統的設計是一個復雜的、艱難的但也很有趣的系統工程。

㈦ 根據已具備的氧化還原反應知識和電學，利用提供的實驗用品，設計一套電池裝置。

利用活潑金屬與酸反應生成氫氣的反應來設計 原電池
正極：銅
負極：鎂
電解質溶液：檸檬汁
導線，金屬夾 ，手電筒用小燈泡（或發光二級管），500ml燒杯

把檸檬汁放入燒杯中，將鎂條和銅片分別以金屬夾與導線相連接，導線用金屬夾與發光二級管相連，再把銅片放入燒杯，將鎂條放入燒杯中的液體里，注意金屬面平行，，二極體會發光，，

㈧ 學會電學，能不能設計機器設備啊

學會電學，能設計機器設備，不過還需要學很多其他方面的知識。

㈨ 學會電學能發明設計什麼東西

這個光學電是發明不出很實用的東西，更偏向於生產很多很重要的東西，想發明很實用的東西的話可以學很多感測器，各種組合設計加上電路的設計就可以做出各種智能的東西，不過需要電學知識作為基礎去保證整個設計能夠穩定使用

㈩ 學好物理（電學）

一、物體帶電
1、概念：物體具有吸引輕小物質的性質，即帶了電，或者說帶了電荷。
2、使物體帶電的方法：
（1）摩擦起電：兩種不同的物質相互摩擦，使物體帶電；
（2）接觸帶電：原來不帶電的物體與帶電體接觸可帶電。

二、兩種電荷
自然界只有兩種電荷：
（1）絲綢與玻璃棒摩擦所帶電荷是正電荷用 + 表示；
（2）毛皮與橡膠棒摩擦所帶電荷是負電荷用 - 表示。

三、電荷間的相互作用
1、同種電荷互相排斥。 2、異種電荷互相吸引。

四、檢驗物體是否帶電的方法
1、根據帶電體具有的性質和電荷間相互作用來判斷。
2、驗電器：
（1）作用：是實驗室常用的一種檢驗物體是否帶電的儀器。
（2）構造：金屬球、金屬桿、金屬箔、封閉罩。
（3）原理：雙金屬箔片、同性相斥。

五、電荷量
1、概念：電荷的多少叫電荷量，用符號Q表示。
2、單位：國際單位是庫侖，簡稱庫，用符號C表示。

六、原子核結構 用電子論解釋電現象
1、概念：原子是由位於中心的原子核和核外高速運轉的電子所組成，原子核的半徑是原子半徑的十萬分之一，原子核幾乎集中了原子的全部質量，帶正電。
2、基本電荷：
（1）一個電子所帶電荷量為1.6×10-19庫，稱作基本電荷，用符號e表示。
（2）任何帶電體所帶電荷量都是e的整數倍，所以e可以作為電荷量的單位。
3、中性狀態：通常情況下原子核所帶正電荷＝核外電子所帶負電荷，正負電荷對外作用相互抵消，對外不顯電性，由原子組成的物體也呈中性。
4、中和現象：等量異種電荷相遇，對外作用相互抵消呈中性的現象。
5、摩擦起電：
（1）原因：不同物質的原子核束縛電子的本領不同，摩擦時本領弱的容易失去電子帶正電，本領強的得到電子帶負電。
（2）實質：是電子發生了轉移（並未創造電荷）。
七、電流
1、概念：電荷的定向移動形成電流。
2、維持電路中有持續電流的條件：
（1）有電源； （2）電路閉合。
3、電流方向：人們規定正電荷定向移動的方向為電流的方向，按這個規定，電流是從電源的正極出發，流向電源的負極。在金屬導體中實際作定向移動的是自由電子，其運動方向與規定的電流方向相反。在酸、鹼、鹽水溶液中，正負電荷（離子）作方向相反的定向移動。

八、電源
1、電源是能夠提供持續電流的裝置。
2、從能量角度看，電源是將其他形式的能轉化為電能的裝置。
3、干電池的正極是碳棒（聚集正電荷），負極是鋅皮（聚集負電荷）。
4、干電池是通過化學反應的方法使正負電荷分離。

九、導體、絕緣體
1、容易導電的物體叫導體，如金屬、石墨、人體、大地和酸、鹼、鹽的水溶液等。
2、不容易導電的物體叫絕緣體，如橡膠、玻璃、陶瓷、塑料、油、純水等。
3、導體容易導電的原因：在導體中存在著大量的可以自由移動的電荷。
4、導體與絕緣體的差異：
（1）在於自由電荷的多少、有無；
（2）兩者之間沒有嚴格的界限，在一定條件下絕緣體可以轉化。

十、電路
1、電路：由電源、用電器、開關、導線等元件組成的電流路徑。
2、用電器：也叫負載，是利用電流來工作的設備，是將電能轉化成其他形式能的裝置。
3、導線：連接各電路元件的導體，是電流的通道，可以輸送電能。
4、開關：控制電流通斷。
5、通路：電路閉合，處處連通，電路中有電流。
6、開路：因電路某一處斷開，而使電路中沒有電流（除開關外是故障）。
7、短路：電流未經過用電器而直接回到電源的現象（相當於電路縮短）。
8、短路的危害：可以燒壞電源，損壞電路設備引起火災。

十一、電路圖
1、電路圖：用規定符號表示電路連接情況的圖。
2、畫電路圖應注意：元件位置安排要適當，分布要均勻，元件不要畫在拐角處，整個電路最好呈長方形，有稜有角，電路橫平豎直。

十二、串聯電路
1、概念：把電路元件逐個順次連接起來。
2、特點：
（1）通過一個元件的電流也通過另一個元件，電流只有一條路徑；
（2）電路中任意一處開路，電器都不能工作，所以只須一個開關控制。

十三、並聯電路
1、概念：把電路元件並列連接起來（並列元件兩端才有公共端）。
2、特點：
（1）幹路電流在分支處，分成兩條（或多條）支路；
（2）各元件可以獨立工作，互不幹擾；
（3）幹路開關控制整個電路，支路開關只控制本支路。

十四、電流
1、概念：1秒鍾內通過導體橫截面的電荷量叫電流，用符號I表示。
2、單位：電流的國際單位是安培，簡稱安，用符號A表示。
3、表達式：I=Q/t=庫/秒=安，即一秒鍾內通過導體橫截面的電荷量是1庫，則導體中的電流就是1安。
4、其它常用單位：毫安（mA）、微安（μA）。
5、換算關系：1A＝103mA，1mA＝103μA，1A＝106μA
6、電流大小的宏觀表現：對同一個燈泡：亮度越大，溫度越高，即電流的效應越大，說明通過燈泡的電流越大。
7、測量電流大小的儀表，表盤上標有識別符號：A安培表.

十五、電流表
1、怎樣正確讀電流表示數：確認你所使用的電流表量程，根據量程確認每個大格和每個小格所表示的電流值，讀數進視線要垂直表面。
2、正確使用電流表的規則：
（1）電流表必須要串聯在被測電路中；
（2）必須使電流從電流表的"+"接線柱進入，從"-"接線柱流出；
（3）被測電流不要超過電流表的量程，在不能預知估計被測電流大小時，要先用最大量程，並且試觸，根據情況改用小量程或換更大量程的電流表；
（4）絕對不允許不經過用電器而把電流表接到電源兩極。

十六、電壓
1、概念：電源在工作中不斷地使正極聚集正電荷，負極聚集負電荷，要電源正負極間就產生電壓。電壓用符號U表示。
2、電壓是使電路中形成電流的原因，電源是提供電壓的裝置。
3、單位：電壓的國際單位是伏特，簡稱伏，用符號V表示。
4、其他常用單位：千伏（KV）、毫伏（mV），微伏（μV）。
5、換算關系：1千伏＝1000V，1伏＝103，1 mV＝103μV
6、不同的電流可以在電路兩端產生大小不同的電壓。
7、常用電壓值：干電池1.5V，蓄電池2V，生活用電220V，對人體的安全電壓不超過36V。

十七、電壓表
1、電壓表是測量電壓大小的儀表。
2、識別電壓表的符號，表盤上標V是伏特表。
3、怎樣正確讀伏特表示數（同安培表兩具確認，一個垂直）
（1）正確使用伏特表的規則：
①電壓表要並聯在被測電路的兩端；
②必須使電流從電壓表的"+"接線柱進入，從"-"接線柱流出；
③被測電壓不要超過電壓表的量程，在不能預知估計被測電壓大小時，要先用最大量程，並且試觸，根據情況改用小量程或換更大量程的電壓表；
④電壓表可以直接接到電源的正負極上，測出的電壓是電源電壓。

十八、實驗准備工作的注意事項
1、實驗前必須認真閱讀教材、實驗冊，完成預習題，明確實驗目的、原理。
2、進實驗室要嚴格遵守實驗紀律、按實驗組名單各就各位，不準大聲喧嘩。嚴禁亂拿其他組器材，實驗時要嚴格遵守實驗注意事項，按實驗操作規程和實驗步驟進行，要求人人動手、動腦不旁觀，有問題可舉手報告。
3、連接電路前必須畫出實驗電路圖，並標出儀表接線柱"+"、"-"。
4、按電路圖連接電路時開關必須斷開，對復雜電路應先連接串聯電路，再連接並聯電路，導線頭要擰緊，學生電源的電壓必須按要求取規定值，經檢無誤，方能通電，如自己無把握應舉手讓老師幫助檢查。
5、實驗一定按事先擬定的步驟進行，仔細讀數，實事求是地記錄數據，並通過對數據分析填寫實驗結論。
6、實驗完畢，要檢查器材，整理復原，經老師檢查後方能離開。

十九、實驗結論
1、串聯電路中各處的電流強度相等：I＝I1＝I2
2、並聯電路中幹路的電流等於各支路的電流之和：I＝I1＋I2
3、串聯電池組的總電壓等於單節電池的電壓之和：U串＝U1＝U2
4、並聯電池組的電壓等於單節電池的電壓：U並＝U1＝U2
5、串聯電路的總電壓等於各部分電路兩端電壓之和：U＝U1＋U2
6、並聯電路里各支路兩端的電壓相等，並且總電壓等於各支路兩端的

一、電阻
1、概念：導體對電流阻礙作用的大小叫電阻，用字母R表示。
2、國際單位：歐姆、簡稱歐，用符號Ω表示。
3、量度方法：如果導體兩端的電壓是1伏，通過的電流是1安培，這段導體的電阻就是1歐姆。
4、常用單位及換算：千歐（KΩ），兆歐（MΩ），1 MΩ＝103 KΩ＝106Ω。

二、決定電阻大小的因素
1、與導體的材料有關，不同材料的導體，導電性能不同（銀、銅、鋁、鎢、鐵）
2、與導體的長度有關，導體越長電阻越大；與導體橫截面積有關，導體的橫截面越小電阻越大，所以導體的電阻大小是由導體本身性質決定的。
3、導體的電阻還與溫度有關，金屬導體的電阻隨溫度升高而增大。
4、絕緣體在一定條件下（溫度、濕度等）可以轉化成導體。
5、比較不同導體電阻大小可根據材料、長度、橫截面積三者的異同分析得出。

三、電阻種類
1、定值電阻：有確定阻值的定值，在電路中的符號：
2、可變電阻：
（1）阻值可以在一定范圍內根據要求改變的電阻。
（2）種類：
①滑動變阻器，在電路中的符號。
②電阻箱：通過幾個旋紐滑動臂改變串聯在電路中的電阻線長度來改變電阻，可以直接讀出電阻值的大小。

四、滑動變阻器
1、作用：通過電阻的變化，調節電路中的電流和電壓。
2、原理：靠改變電阻線在電路中的長度，來改變電阻值。
3、使用：有ac、ad、bc、bd四種接法如圖，應確認最大阻值和允許通過的最大電流，每次接到電路內，用前應將阻值調到最大。

五、歐姆定律
1、在電阻一定的情況下，導體中的電流跟這段導體兩端的電壓成正比：I∝U
2、在電壓不變的情況下，導體中的電流跟導體的電阻成反比：I∝1/R
3、定律：導體中的電流，跟導體兩端電壓成正比，跟導體的電阻成反比。
4、公式：I＝U/R，公式中均為國際單位。
5、應注意的問題：
（1）定律反映的是同一導體的I、U、R三者的關系；
（2）同一導體也可以是指串、並聯電路的總電阻；
（3）U＝I·R是導體兩端電壓的量度式；
（4）R＝U/I是導體電阻的量度式，電阻是由導體本身因素決定的，與U、I的大小無關（可與ρ＝m/v類化），對確定的導體，U、I的比值不變，即U∝I，這一點也是伏安法測電阻的原理。
6、在實驗中應注意：
（1）電流表的電阻很小，一般RA＜0.1Ω，所以必須串聯在有用電器的電路中；
（2）電壓表的電阻很大，一般RV＞3KΩ，所以必須並聯在待測用電器（電阻）或電源的兩端；
（3）在分析電路時根據（1）、（2）兩點：電流表可看作直導線，○V可看作斷路；
（4）滑動變阻器在電路中的作用是調節RX兩端的電壓；
（5）連接電路時，開關要斷開，R要置於電阻最大位置，先連接串聯元件檢查無誤，再在RX兩端並聯電壓表。

六、串聯電路的特點
1、電路中各處電流相等：I1＝I2＝I3＝I；
2、串聯電路兩端總電壓等於各部分電路兩端的電壓之和：U＝U1＋U2＋U3；
3、串聯電路的總電阻，等於各串聯電阻之和，R＝R1＋R2＋R3，若是n個相同的電阻R′串聯，則R＝n R′，串聯時相當於導體長度增大。
4、因為I＝U/R，I1＝U1/R1，I2＝U2/R2，I3＝U3/R3，U/R＝U1/R1＝U2/R2＝U3/R3，且P/R＝P1/R1＝P2/R2＝P3/R3，即此值不變，所以在串聯電路中，每個消耗的功率與電阻成正比P∝R。

七、並聯電路的特點
1、並聯電路中的總電流等於各支路中的電流之和。
2、並聯電路中各支路兩端的電壓相等U＝U1＝U2＝U3。
3、並聯電路的總電阻的倒數，等於各並聯電阻的倒數之和，1/R＝1/R1＋1/R2＋1/R3，若是n個相同的電阻並聯，則R＝R′/n，n個電阻並聯後的總電阻比其中任何一個電阻都小（相當於橫截面積增大）。
4、因為U－I1R1－I2R2＝I3R3，所以U一定時I∝1/R，即在並聯電路中每個電阻才有分流作用，各支路分到的電流大小與電阻成反比，電阻越大，分到的電流越小。
5、因為P＝U2/R，所以U2＝P1R1＝P2R2＝P3R3，即電壓一定時P∝1/R，在並聯電路中，每個電阻消耗的功率與電阻成反比，電阻越大，分到的功率越小。

八、電功
1、電流做的功叫電功，用字母W表示，電流做功的過程，就是電能轉變為其它形式能的過程（內能、光能、機械能），電流做多少功就有多少電能轉化。
2、計算電功的公式：W＝UIT＝I2Rt＝U2/R·t，公式中均為國際單位。
3、電功的國際單位：焦耳，1焦＝1伏安秒
4、測量電功的儀表：電能表，可測量用電器消耗的電能。
5、每月用電荷量（度）＝月底讀數－月初讀數

九、電功率
1、概念：電流在單位時間內做的功叫電功率，是描述電流做功快慢的物理量。
2、計算公式：P＝W/t＝UIt/t＝UI＝I2R＝U2/R，式中均為國際單位。
3、國際單位：瓦特、簡稱瓦，用符號W表示，1瓦＝1伏安。
4、其他實用單位：千瓦（KW）、馬力、1KW＝1000W＝1.36馬力、1馬力＝735瓦。
5、由P＝W/t得計算電功的另一公式W＝P·t，若P＝1KW，t＝1小時，則W＝1千瓦時。
6、學生實驗：測定燈泡的功率，電路與伏安法測電阻相似，只是Rx換成燈泡。

十、額定功率
1、用電器正常工作時的電壓叫額定電壓。
2、用電器在額定電壓下的功率叫額定功率。
3、由額定電壓和額定功率可算出電器正常工作電流和電器的電阻值。
4、電器的銘牌和說明書上所給的數據均為額定值。
5、電器工作時實際加的電壓叫實際電壓。
6、用電器在實際電壓下的功率叫實際功率：P實＝U實·I實＝I2實·R＝U2實/R
7、每個用電器的額定功率只有一個，而實際功率有許多個，電壓不同，實際功率就不同，實際值和額定值的關系為：
（1）U實＝U額時、P實＝P額，用電器處於正常工作狀態；
（2）U實＜U額時、P實＜P額，用電器不能正常工作；
（3）U實＞U額時、P實＞P額，用電器壽命減短，且容易燒壞。

十一、焦耳定律
1、定律：電流通過導體產生的熱量，跟電流的平方成正比，跟導體的電阻成正比，跟通電時間成正比，公式：Q＝I2Rt（焦耳）
2、電流通過導體做功，若電能全部轉化為內能則W＝Q＝I2Rt＝UIt＝(U2/R)·t
3、串聯電路中I一定，R越大單位時間內產生的熱量越多。
4、並聯電路中，U一定，R越小，I越大（I是平方倍增大）單位時間內產生的熱量越多，如220V，100W，25W的燈，電阻分別為484Ω，1936Ω，串聯時25W的燈放出熱量多，並聯時100瓦的燈產生的熱量多。

十二、電熱
1、電熱器是用電來加熱的設備，如電爐、電烙鐵、電熨斗、電飯鍋、電烤箱。
2、電熱器的主要組成部分是發熱體。
3、發熱體是由電阻率大、熔點高的電阻絲繞在絕緣材料上做成的。
4、電熱的優點：清潔衛生無污染、熱效率高、溫度容易控制調節。

十三;、家庭電路
1、家庭電路組成：（按順序）電能表，總開關、保險盒、插座、開關、用電器。
2、家庭電路連接方法：各盞燈、用電器、插座之間為並聯關系；開關與燈是串聯，保險再串聯在干線的火線上。
3、家庭電路的主要部分：
（1）與大地有220伏電壓的叫火線，與大地沒有電壓的叫零線。
（2）電能表的作用：銘牌、最大功率、最大電流連接位置。
（3）保險絲的作用：當電路中電流增大超過線路設計的允許值前，能自動切斷電路起到保護作用。
（4）保險絲的材料選擇：電阻率大、熔點低（鋁銻合金）。
（5）插座用於可移動的用電器供電，對於三孔插座，其中兩孔分別接火線和零線，插座的另一孔接地。
（6）測電筆：是辨別火線和零線的工具，由金屬筆尖、電阻、氖管、彈簧、筆尾金屬體構成，使用時手接觸筆尾金屬體，金屬筆尖接觸電線，如氖光發光、表叫接觸的是火線。
4、家庭電路中電流過大的原因：
（1）短路、電路總電阻很小，人站在地上觸摸火線；
（2）用電器總功率過大。

十四、安全用電
1、觸電：人體是導體，人體觸及帶電體時，有電流通過人體，即謂觸電。
2、安全電壓：實踐證明小於36伏的電壓是安全電壓。
3、低壓（高於36伏）觸電的兩種形式：
（1）單線觸電，人站在地上觸摸火線；
（2）雙線觸電，人體同時接觸火線、零線。
4、生活中特別警惕的是：本來是絕緣的物體導了電，本來不該帶電的物體帶了電。
5、高壓（1萬伏以上）觸電的兩種形式：
（1）高壓電弧觸電；
（2）跨步電壓觸電。
6、為了安全不要接觸低壓帶電體，不要靠近高壓帶電體。
7、生活中應防止：絕緣部分損壞，保持絕緣部分乾燥，不用濕手板開關，不在電線上涼衣服，架設電視天線注意不要觸及天線。
8、為了安全用電、有金屬外殼的家用電器一定要接地；°高大建築物上室外天線一定要有避雷裝置。
9、當發生觸電事故時切斷電源或用絕緣物撥開電線迅速使觸電人脫離電源，發生火災時，要首選切斷電源，不能帶電潑水救火。

十五、簡單的磁現象
1、磁鐵能吸引鐵磁物質（鐵、鎳、鈍）的性質叫磁性，具有磁性的物質叫磁體。
2、磁體上磁性最強的部分叫磁極，任何磁體只有兩個磁極。
3、針狀磁體可以指南北，指南的一端叫南極或S極，指北的一端叫北極或N極。
4、磁極間存在相互作用，同名磁極相互排斥，異名磁極相互吸引。
5、原來沒有磁性的物體，獲得磁性的過程叫磁化，鐵和鋼都能被磁化。 6、容易失去磁性的物體稱為軟磁體，不容易失去磁性的磁體叫硬磁體。

十六、磁場
1、概念：對磁體有力的作用的空間叫磁場。磁場是一種特殊物質，磁體周圍空間存在磁場。
2、基本性質：它對放入其中的磁體，產生磁力作用，磁體的相互作用都是通過磁場發生的。
3、方向：在磁場中某一點，小磁針靜止時，北極受力所指方向，或磁感線上某一點的切線方向（沿磁感線流向）就是該點的磁場方向。
4、地磁場：地球是一個巨大的磁體，它的周圍空間存在著磁場，即地磁場。
5、地磁場的N極在地球南極附近，它的S極在地球北極附近。

十七、磁感線
1、概念：在磁體周圍畫一些曲線，曲線上任意一點的切線方向都與所放小磁針北極所指方向一致，這種有方向的曲線就叫磁感線。
2、作用：可以形象直觀的描述磁場中各點磁場的方向和強弱。
3、磁感線的流向：磁體周圍磁感線都是從磁體的北極出來，回到磁體南極。
4、要熟悉條形磁鐵、馬蹄形磁鐵，周圍的磁感線分布。（看書138頁）

十八、電流的磁場
1、奧斯特實驗說明通過導線和磁體一樣周圍也存在磁場。
2、通過螺線管外部的磁場和條形磁鐵的磁場相似。

3、安培定則：
（1）作用：制定通電螺線管的極性與電流方向的關系。
（2）方法：用右手握住螺線管，讓四指方向螺線管中電流的方向，則大拇指所指的那端就是螺線管的北極。

十九、電磁鐵
1、概念：插入磁心（軟磁體）的通電螺線管即電磁鐵（螺線管插入鐵心）磁性大大增強。
2、影響電磁鐵磁性強弱的因素：
（1）電磁鐵通電時獲得磁性、斷電時失去磁性；
（2）與電流的大小有關、電流越大磁性越強；

（3）在電流一定時外形相同的螺線管線圈匝數越多，磁性越強。
3、應用：電磁起重機、電鈴、電極機、發電機、電動機、自動控制。

二十、電磁繼電器
1、概念：電磁繼電器實質上是一個由電磁鐵控制的開關。
2、構造：電磁鐵、銜鐵、彈簧、動觸點、靜觸點。
3、工作原理：用低電壓電路中的開關控制電磁鐵的磁性有關，從而控制銜鐵與靜觸點的通斷，由此控制工作電路中用電器的工作情況。
4、應用：
（1）利用低電壓弱電流控制強電壓、強電流；
（2）遠距離操作；
（3）自動控制。

二十一、電話
1、基本組成：話筒、聽筒。
2、基本原理：聲音振動通過話筒轉化成變化的電流，再通過聽筒又轉化為振動的聲音。
3、話筒組成：金屬盒、碳粒、膜片。
4、工作原理：說話引起話筒金屬盒內碳粒忽緊忽松→電阻忽大忽小→電路中電流忽弱忽強。
5、聽筒組成：永磁鐵、螺線管、薄鐵片。
6、工作原理：強弱按聲音變化的電流引起電磁鐵的磁鐵的磁性忽強忽弱薄鐵片受到的磁力忽大忽小，引起薄鐵片的振動而發出和發話人相同的聲音。

二十二、電磁感應
1、概念：閉合電路里的一部分導體在磁場中做切割磁感線運動導體中就產生電流，這種現象叫電磁感應，產生的電流叫感應電流。這種現象由英國物理學家法拉第通過實驗發現。
2、感應電流的方向：跟導體運動方向和磁感線的方向有關。
3、能量轉化：在電磁感應現象中，機械能轉化成電能。

二十三、交流電
1、構造：轉子、定子、銅環、電刷。
2、原理：電磁感應，在外力作用下線圈在磁場中運動，線圈中就產生周期性改變的電流即交流電，發電機是把機械能轉化為電能的裝置。
3、我國生產、生活中用的交流電的周期是0.02秒（發生一次周期性變化的時間）。
4、頻率是50赫茲（每秒鍾發生周期性變化的次數）即1秒鍾內有50個周期。
5、交流電的方向每周期改變2次，即1秒鍾內電流方向改變100次（交流電無正負）

二十四、磁場過電流的作用
1、通電導體在磁場中受到磁場的作用力。
2、受力方向跟電流方向有關，跟磁感線方向有關。
3、通電線圈在磁場中受力轉動到平衡位置（線圈平面與磁感線垂直）靜止。
4、通電導體在磁場中受力運動，實質上是磁場（永磁體）跟磁場作用的結果，在作用過程中電能轉化為機械能。

二十五、直流電動機
1、構造：磁極、線圈、換向器、電刷。
2、原理：通電線圈在磁場受力。
3、換向器的作用：當線圈剛剛轉平衡位置時，換向器能自動改變線圈中電流方向，從而改變線圈受力方向，使線圈連續轉動。
4、優點：起動停止方便、構造簡單、價格低、佔地少、效率高、無污染。
5、應用：電車、電力機車、龍門刨床、軋鋼機、起重機等。

二十六、電能
1、電能的優越性：
（1）電能的來源廣泛，各種形式的能，容易轉化為電能；
（2）電能便於遠距離輸送；
（3）使用起來方便，可以方便的轉化成其他形式的能；
（4）效率高，無污染。
2、電能與其他形式能的轉化：水力發電是水能轉化為電能；火力發電是化學能轉化為電能；風力發電是風能轉為電能。