电学综合设计装置

㈠ 在物理的电学中这个叫什么装置

在物理的电学中这个叫什么装置
如果我看得没错的话,上面那四根是导线,他们构成两个电刷.下面是一个转盘,亲.这是一个维氏起电机

㈡ 关于现在的电气设计要求有哪些

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电气原理图设计
为满足生产机械及工艺要求进行的电气控制电路的设计
电气工艺设计
为电气控制装置的制造,使用,运行,维修的需要进行的生产施工设计
第一节 电气控制设计的原则和内容
一,电气控制设计的原则
1)最大限度满足生产机械和生产工艺对电气控制的要求
2)在满足要求的前提下,使控制系统简单,经济,合理,便于操作,维修方便,安全可靠
3)电器元件选用合理,正确,使系统能正常工作
4)为适应工艺的改进,设备能力应留有裕量
二,电气控制设计的基本内容
1.电气原理图设计内容
1) 拟定电气设计任务书
2)选择电力拖动方案和控制方式
3)确定电动机的类型,型号,容量,转速
4)设计电气控制原理图
5)选择电器元件及清单
6)编写设计计算说明书
2. 电气工艺设计内容
1)设计电气设备的总体配置,绘制总装配图和总接线图
2)绘制各组件电器元件布置图与安装接线图,标明安装方式,接线方式
3)编写使用维护说明书
第二节 电力拖动方案的确定和电动机的选择
一,电力拖动方案的确定
1,拖动方式的选择
2,调速方案的选择
3,电动机调速性质应与负载特性相适应
二,拖动电动机的选择
(一)电动机选择的基本原则
1)电动机的机械特性应满足生产机械的要求,与负载的特性相适应
2)电动机的容量要得到充分的利用
3)电动机的结构形式要满足机械设计的安装要求,适合工作环境
4)在满足设计要求前提下,优先采用三相异步电动机
(二)根据生产机械调速要求选择电动机
一般---三相笼型异步电动机,双速电机
调速,起动转矩大---三相笼型异步电动机
调速高---直流电动机,变频调速交流电动机
(三)电动机结构形式的选择
根据工作性质,安装方式,工作环境选择
(四)电动机额定电压的选择
(五)电动机额定转速的选择
(六)电动机容量的选择
1,分析计算法:
此外,还可通过对长期运行的同类生产机械的电动机容量进行调查,并对机械主要参数,工作条件进行类比,然后再确定电动机的容量.
第三节 电气控制电路设计的一股要求
一,电气控制应最大限度地满足生产机械加工工艺的要求
设计前,应对生产机械工作性能,结构特点,运动情况,加工工艺过程及加工情况有充
分的了解,并在此基础上设计控制方案,考虑控制方式,起动,制动,反向和调速的要求,
安置必要的联锁与保护,确保满足生产机械加工工艺的要求.
二,对控制电路电流,电压的要求
应尽量减少控制电路中的电流,电压种类,控制电压应选择标准电压等级.电气控制电
各常用的电压等级如表10-2所示.
三,控制电路力求简单,经济
1.尽量缩短连接导线的长度和导线数量 设计控制电路时,应考虑各电器元件的安装
立置,尽可能地减少连接导线的数量,缩短连接导线的长度.如图10-l.
2.尽量减少电器元件的品种,数量和规格 同一用途的器件尽可能选用同品牌,型号的产品,并且电器数量减少到最低限度.
3.尽量减少电器元件触头的数目.在控制电路中,尽量减少触头是为了提高电路运行
的可靠性.例如图10-2a所示.
4.尽量减少通电电器的数目,以利节能与延长电器元件寿命,减少故障.如图10-3a所示.
四,确保控制电路工作的安全性和可靠性
1.正确连接电器的线圈 在交流控制电路中,同时动作的两个电器线圈不能串联,两个电磁线圈需要同时吸合时其线圈应并联连接,如图10-4b所示.
在直流控制电路中,两电感值相差悬殊的直流电压线圈不能并联连接.
2正确连接电器元件的触头 设计时,应使分布在电路中不同位置的同一电器触头接到电源的同一相上,以避免在电器触头上引起短路故障.
3防止寄生电路 在控制电路的动作过程中.意外接通的电路叫寄生电路.
4.在控制电路中控制触头应合理布置.
5.在设计控制电路中应考虑继电器触头的接通与分断能力.
6,避免发生触头"竞争","冒险"现象
竞争:当控制电路状态发生变换时,常伴随电路中的电器元件的触头状态发生变换.由于电器元件总有一定的固有动作时间,对于一个时序电路来说,往往发生不按时序动作的情况,触头争先吸合,就会得到几个不同的输出状态,这种现象称为电路的"竞争".
冒险:对于开关电路,由于电器元件的释放延时作用,也会出现开关元件不按要求的逻辑功能输出,这种现象称为"冒险".
7.采用电气联锁与机械联锁的双重联锁.
五,具有完善的保护环节
电气控制电路应具有完善的保护环节,常用的有漏电保护,短路,过载,过电流,过电压,欠电压与零电压,弱磁,联锁与限位保护等.
六,要考虑操作,维修与调试的方便
第四节 电气控制电路设计的方法与步骤
一,电气控制电路设计方法简介
设计电气控制电路的方法有两种,一种是分析设计法,另一种是逻辑设计法.
分析设计法(经验设计法):根据生产工艺的要求选择一些成熟的典型基本环节来实现这些基本要求,而后再逐步完善其功能,并适当配 置联锁和保护等环节,使其组合成一个整体,成为满足控制要求的完整电路.
逻辑设计法:利用逻辑代数这一数学工具设计电气控制电路.
在继电接触器控制电路中,把表示触头状态的逻辑变量称为输人逻辑变量,把表示继电
器接触器线圈等受控元件的逻辑变量称为输出逻辑变量.输人,输出逻辑变量之间的相互关
系称为逻辑函数关系,这种相互关系表明了电气控制电路的结构.所以,根据控制要求,将
这些逻辑变量关系写出其逻辑函数关系式,再运用逻辑函数基本公式和运算规律对逻辑函数
式进行化简,然后根据化简了的逻辑关系式画出相应的电路结构图,最后再作进一步的检查
和优化,以期获得较为完善的设计方案.
二,分析设计法的基本步骤
分析设计法设计电气控制电路的基本步骤是:
l)按工艺要求提出的起动,制动,反向和调速等要求设计主电路.
2)根据所设计出的主电路,设计控制电路的基本环节,即满足设计要求的起动,制动,
反向和调速等的基本控制环节.
3)根据各部分运动要求的配合关系及联锁关系,确定控制参量并设计控制电路的特殊
环节.
4)分析电路工作中可能出现的故障,加入必要的保护环节.
5)综合审查,仔细检查电气控制电路动作是否正确 关键环节可做必要实验,进一步
完善和简化电路a
三,分析设计法设计举例
下面以横梁升降机构的电气控制设计为例来说明分析设计法设计电气控制电路的方法与
步骤.
在龙门刨床上装有横梁升降机构,加工工件时,横梁应夹紧在立柱上,当加工工件高低
不同时,则横梁应先松开立柱然后沿立柱上下移动,移动到位后,横梁应夹紧在立柱上.所
以,横梁的升降由横梁升降电动机拖动,横梁的放松,夹紧动作由夹紧电动机,传动装置与
夹紧装置配合来完成.
(一)横梁升降机构的工艺要求:
(1)横梁上升时,自动按照先放松横梁一横梁上升一夹紧横梁的顺序进行.
(2)横梁下降时,自动按照放松横梁一横梁下降一横梁回升一夹紧横梁的顺序进行.
(3)横梁夹紧后,夹紧电动机自动停止转动.
(4)横梁升降应设有上下行程的限位保护,夹紧电动机应设有夹紧力保护.
(二)电气控制电路设计过程
1.主电路设计: 横梁升降机构分别由横梁升降电动机MI与横梁夹紧放松电动机W拖
动.巴两台电动机均为三相笼型异步电动机,均要求实现正反转.因此采用KM1I,KM2.
KM3,KM4四个接触器分别控制M1和M2的正反转,如图10-9所示.
2.控制电路基本环节的设计:由于横梁升降为调整运动,故对M1采用点动控制,一个
点动按钮只能控制一种运动,故用上升点动按钮犯 与下降点动按钮明 来控制横梁的升降,但在移动前要求先松开横梁,移动到位松开点动按钮时又要求横梁夹紧,也就是说点动按钮要控制KMI-KM4四个接触器,所以引入上升中间继电器KA1与下降中间继电器KA2,再由中间继电器去控制四个接触器.于是设计出横梁升降电气控制电路草图之一,如图10-9所示.
3.设计控制电路的特殊环节
1)横梁上升时,必须使夹紧电动机MZ先工作,将横梁放松后,发出信号,使MZ停止
工作,同时使升降电动机MI工作,带动横梁上升.按下上升点动按钮,中间继电器KAI线圈通电吸合,其常开触头闭合,使接触器KM4通电吸合,MZ反转起动旋转,横梁开始放松;横梁放松的程度采用行程开关地 控制,当横梁放松到一定程度,撞块压下你用地 的常闭触头断开来控制接触器KM4线圈的断电,常开触头闭合控制接触器KMI线圈的通电,KMI的主触头闭合使MI正转,横梁开始作上升运动.
2)升降电动机拖动横梁上升至所需位置时,松开上升点动按钮犯,中间继电器KAI
接触器KMI线圈相继断电释放,接触器KM3线圈通电吸合,使升降电动机停止工作,同时
使夹紧电动机开始正转,使横梁夹紧.在夹紧过程中.行程开关 SQI复位,因此 KM3应加
自锁触头,当夹紧到一定程度时,发出信号切断夹紧电动机电源.这里采用过电流继电器控
制夹紧的程度,即将过电流继电器KA3线圈串接在夹紧电动机主电路任一相中.当横梁夹
紧时,相当于电动机工作在堵转状态,电动机定子电流增大,将过电流继电器的动作电流整
定在两倍额定电流左右;当横梁夹紧后电流继电器动作,其常闭触头将接触器KM3线圈电
路切断.
3)横梁的下降仍按先放松再下降的方式控制,但下降结束后需有短时间的回升运动,该回升运动可采用断电延时型时间继电器进行控制.时间继电器KT的线圈由下降接触器 KMZ常开触头控制,其断电延时断开的常开触头与夹紧接触器KM3常开触头串联后并接于上升电路中间继电器KAI常开触头两端.这样,当横梁下降时,时间继电器KT线圈通电吸合,其断电延时断开的常开触头立即闭合,为回升电路工作作好准备.当横梁下降至所需位置时,松开下降点动按钮田.KMZ线圈断电释放,时间继电器KT线圈断电,夹紧接触器.
3.设计控制电路的特殊环节
1)横梁上升时,必须使夹紧电动机MZ先工作,将横梁放松后,发出信号,使MZ停止
IW,同时使升降电动机 MI工作,带动横梁上升.按下上升点动按钮犯,中间继电器
KAI线圈通电吸合,其常开触头闭合,使接触器KM4通电吸合,MZ反转起动旋转,横梁开
始放松;横梁放松的程度采用行程开关地 控制,当横梁放松到一定程度,撞块压下 SQI,
用明 的常闭触头断开来控制接触器KM4线圈的断电,常开触头闭合控制接触器KMI线圈
的通电,KMI的主触头闭合使MI正转,横梁开始作上升运动.
2)升降电动机拖动横梁上升至所需位置时,松开上升点动按钮肥,中间继电器KAI
接触器KMI线圈相继断电释放,接触器KM3线圈通电吸合,使升降电动机停止工作,同时
使夹紧电动机开始正转,使横梁夹紧.在夹紧过程中,行程开关地 复位,因此 KM应加
自锁触头,当夹紧到一定程度时,发出信号切断夹紧电动机电源.这里采用过电流继电器控
制夹紧的程度,即将过电流继电器KA3线圈串接在夹紧电动机主电路任一相中.当横梁夹
紧时,相当于电动机工作在堵转状态,电动机定子电流增大,将过电流继电器的动作电流整
定在两倍额定电流左右;当横梁夹紧后电流继电器动作,其常闭触头将接触器KM3线圈电
路切断.KM3线圈通电吸合,横梁开始夹紧.此时,上升接触器KMI线圈通过闭合的时间断电器KT常开触头及KM3常开触头而通电吸合,横梁开始回升,经一段时间延时,延时断开的常开触头KT断开,KMI线圈断电释放,回升运动结束,而横梁还在继续夹紧,夹紧到一定程度,过电流继电器动作,夹紧运动停止.此时的横梁升降电气控制电路设计草图如图10-10
所示.
4.设计联锁保护环节
横梁上升限位保护由行程开关SQZ来实现;下降限位保护由行程开关SQ3来实现;上
升与下降的互锁,夹紧与放松的互锁均由中间继电器KAI和KAZ的常闭触头来实现;升降
电动机短路保护由熔断器FUI来实现;夹紧电动机短路保护由熔断器FUZ实现;控制电路
的短路保护由熔断器F[J3来实现.
综合以上保护,就使横梁升降电气控制电路比较完善了,从而得到图10-11所示完整的
横梁升降机构控制电路.
第五节 常用控制电器的选择
一,接触器的选择
一般按下列步骤进行:
1.接触器种类的选择:根据接触器控制的负载性质来相应选择直流接触器还是交流接触器;一般场合选用电磁式接触器,对频繁操作的带交流负载的场合,可选用带直流电磁线圈的交流按触器.
2.接触器使用类别的选择:根据接触器所控制负载的工作任务来选择相应使用类别的接触器.如负载是一般任务则选用AC—3使用类别;负载为重任务则应选用AC-4类别,如果负载为一般任务与重任务混合时,则可根据实际情况选用AC—3或AC-4类接触器,如选用AC—3类时,应降级使用.
3.接触器额定电压的确定: 接触器主触头的额定电压应根据主触头所控制负载电路的额定电压来确定.
4.接触器额定电流的选择 一般情况下,接触器主触头的额定电流应大于等于负载或电动机的额定电流,计算公式为
式中I.——接触器主触头额定电流(A);
H ——经验系数,一般取l～1.4;
P.——被控电动机额定功率(kw);
U.——被控电动机额定线电压(V).
当接触器用于电动机频繁起动,制动或正反转的场合,一般可将其额定电流降一个等级来选用.
5.接触器线圈额定电压的确定: 接触器线圈的额定电压应等于控制电路的电源电压.为保证安全,一般接触器线圈选用110V,127V,并由控制变压器供电.但如果控制电路比较简单,所用接触器的数量较少时,为省去控制变压器,可选用380V,220V电压.
6.接触器触头数目: 在三相交流系统中一般选用三极接触器,即三对常开主触头,当需要同时控制中胜线时,则选用四极交流接触器.在单相交流和直流系统中则常用两极或三极并联接触器.交流接触器通常有三对常开主触头和四至六对辅助触头,直流接触器通常有两对常开主触头和四对辅助触头.
7.接触器额定操作频率 交,直流接触器额定操作频率一般有600次/h,1200次/h等几种,一般说来,额定电流越大,则操作频率越低,可根据实际需要选择.
二,电磁式继电器的选择
应根据继电器的功能特点,适用性,使用环境,工作制,额定工作电压及额定工作电流来选择.
1.电磁式电压继电器的选择
根据在控制电路中的作用,电压继电器有过电压继电器和欠电压继电器两种类型.
表10-3列出了电磁式继电器的类型与用途.
交流过电压继电器选择的主要参数是额定电压和动作电压,其动作电压按系统额定电压的1.l-1.2倍整定.
交流欠电压继电器常用一般交流电磁式电压继电器,其选用只要满足一般要求即可,对释放电压值无特殊要求.而直流欠电压继电器吸合电压按其额定电压的0.3-0.5倍整定,释放电压按其额定电压的0.07-0.2倍整定.
2.电磁式电流继电器的选择
根据负载所要求的保护作用,分为过电流继电器和欠电流继电器两种类型.
过电流继电器:交流过电流继电器,直流过电流继电器.
欠电流继电器:只有直流欠电流继电器,用于直流电动机及电磁吸盘的弱磁保护.
过电流继电器的主要参数是额定电流和动作电流,其额定电流应大于或等于被保护电动机的额定电流;动作电流应根据电动机工作情况按其起动电流的1.回一1.3倍整定.一般绕线型转子异步电动机的起动电流按2.5倍额定电流考虑,笼型异步电动机的起动电流按4-7倍额定电流考虑.直流过电流继电器动作电流接直流电动机额定电流的1.1-3.0倍整定.
欠电流继电器选择的主要参数是额定电流和释放电流,其额定电流应大于或等于直流电动机及电磁吸盘的额定励磁电流;释放电流整定值应低于励磁电路正常工作范围内可能出现的最小励磁电流,一般释放电流按最小励磁电流的0.85倍整定.
3.电磁式中间继电器的选择
应使线圈的电流种类和电压等级与控制电路一致,同时,触头数量,种类及容量应满足控制电路要求.
三,热继电器的选择
热继电器主要用于电动机的过载保护,因此应根据电动机的形式,工作环境,起动情况,负载情况,工作制及电动机允许过载能力等综合考虑.
1.热继电器结构形式的选择
对于星形联结的电动机,使用一般不带断相保护的三相热继电器能反映一相断线后的过载,对电动机断相运行能起保护作用.
对于三角形联结的电动机,则应选用带断相保护的三相结构热继电器.
2.热继电器额定电流的选择
原则上按被保护电动机的额定电流选取热继电器.对于长期正常工作的电动机,热继电器中热元件的整定电流值为电动机额定电流的0.95-1.05倍;对于过载能力较差的电动机,热继电器热元件整定电流值为电动机额定电流的0.6一0.8倍.
对于不频繁起动的电动机,应保证热继电器在电动机起动过程中不产生误动作,若电动机起动电流不超过其额定电流的6倍,并且起动时间不超过6S,可按电动机的额定电流来选择热继电器.
对于重复短时工作制的电动机,首先要确定热继电器的允许操作频率,然后再根据电动机的起动时间,起动电流和通电持续率来选择.
四,时间继电器的选择
1)电流种类和电压等级:电磁阻尼式和空气阻尼式时间继电器,其线圈的电流种类和电压等级应与控制电路的相同;电动机或与晶体管式时间继电器,其电源的电流种类和电压等级应与控制电路的相同.
2)延时方式:根据控制电路的要求来选择延时方式,即通电延时型和断电延时型.
3)触头形式和数量:根据控制电路要求来选择触头形式(延时闭合型或延时断开型)及触头数量.
4)延时精度:电磁阻尼式时间继电器适用于延时精度要求不高的场合,电动机式或晶体管式时间继电器适用于延时精度要求高的场合.
5)延时时间:应满足电气控制电路的要求.
6)操作频率:时间继电器的操作频率不宜过高,否则会影响其使用寿命,甚至会导致延时动作失调.
五,熔断器的选择
1.一般熔断器的选择:根据熔断器类型,额定电压,额定电流及熔体的额定电流来选择.
(1)熔断器类型:熔断器类型应根据电路要求,使用场合及安装条件来选择,其保护特性应与被保护对象的过载能力相匹配.对于容量较小的照明和电动机,一般是考虑它们的过载保护,可选用熔体熔化系数小的熔断器,对于容量较大的照明和电动机,除过载保护外,还应考虑短路时的分断短路电流能力,若短路电流较小时,可选用低分断能力的熔断器,若短路电流较大时,可选用高分断能力的RLI系列熔断器,若短路电流相当大时,可选用有限流作用的Rh及RT12系列熔断器.
(2)熔断器额定电压和额定电流:熔断器的额定电压应大于或等于线路的工作电压,额定电流应大于或等于所装熔体的额定电流.
(3)熔断器熔体额定电流
1)对于照明线路或电热设备等没有冲击电流的负载,应选择熔体的额定电流等于或稍
大于负载的额定电流,即 IRN≥IN
式中IRN——熔体额定电流(A);
IN——负载额定电流(A).
2)对于长期工作的单台电动机,要考虑电动机起动时不应熔断,即
IRN≥(1.5~2.5)IN
轻载时系数取1.5,重载时系数取2.5.
3)对于频繁起动的单台电动机,在频繁起动时,熔体不应熔断,即
IRN≥(3~3.5)IN
4)对于多台电动机长期共用一个熔断器,熔体额定电流为
IRN≥(1.5~2.5)INMmax+∑INM
式中INMmax——容量最大电动机的额定电流(A);
∑INM——除容量最大电动机外,其余电动机额定电流之和(A).
(4)适用于配电系统的熔断器:在配电系统多级熔断器保护中,为防止越级熔断,使上,下级熔断器间有良好的配合,选用熔断器时应使上一级(干线)熔断器的熔体额定电流比下一级(支线)的熔体额定电流大1-2个级差.
2.快速熔断器的选择
(l)快速熔断器的额定电压:快速熔断器额定电压应大于电源电压,且小于晶闸管的反向峰值电压U.,因为快速熔断器分断电流的瞬间,最高电弧电压可达电源电压的1.5-2倍.因此,整流二极管或晶闸管的反向峰值电压必须大于此电压值才能安全工作.即
UF≥KI URE
式中UF-一硅整流元件或晶闸管的反向峰值电压(V);
URE——快速熔断器额定电压(V);
KI——安全系数,一般取1,5-2.
(2)快速熔断器的额定电流:快速熔断器的额定电流是以有效值表示的,而整流M极管和晶闸管的额定电流是用平均值表示的.当快速熔断器接人交流侧,熔体的额定电流为
IRN≥KI IZmax
式中IZmax——可能使用的最大整流电流(A);
KI——与整流电路形式及导电情况有关的系数,若保护整流M极管时,KI按表10-4
取值,若保护晶闸管时,KI按表10-5取值.
当快速熔断器接入整流桥臂时,熔体额定电流为
IRN≥1.5IGN
式中IGN——硅整流元件或晶闸管的额定电流(A).
六,开关电器的选择
(一)刀开关的选择
刀开关主要根据使用的场合,电源种类,电压等级,负载容量及所需极数来选择.
(1)根据刀开关在线路中的作用和安装位置选择其结构形式.若用于隔断电源时,选用无灭弧罩的产品;若用于分断负载时,则应选用有灭弧罩,且用杠杆来操作的产品.
(2)根据线路电压和电流来选择.刀开关的额定电压应大于或等于所在线路的额定电压;刀开关额定电流应大于负载的额定电流,当负载为异步电动机时,其额定电流应取为电动机额定电流的1.5倍以上.
(3)刀开关的极数应与所在电路的极数相同.
(二)组合开关的选择
组合开关主要根据电源种类,电压等级,所需触头数及电动机容量来选择.选择时应掌握以下原则:
(1)组合开关的通断能力并不是很高,因此不能用它来分断故障电流.对用于控制电动机可逆运行的组合开关,必须在电动机完全停止转动后才允许反方向接通.
(2)组合开关接线方式多种,使用时应根据需要正确选择相应产品.
(3)组合开关的操作频率不宜太高,一般不宜超过300次/h,所控制负载的功率因数也不能低于规定值,否则组合开关要降低容量使用.
(4)组合开关本身不具备过载,短路和欠电压保护,如需这些保护,必须另设其他保护电器.
(三)低压断路器的选择
低压断路器主要根据保护特性要求,分断能力,电网电压类型及等级,负载电流,操作频率等方面进行选择.
(1)额定电压和额定电流:低压断路器的额定电压和额定电流应大于或等于线路的额定电压和额定电流.
(2)热脱扣器:热脱扣器整定电流应与被控制电动机或负载的额定电流一致.
(3)过电流脱扣器:过电流脱扣器瞬时动作整定电流由下式确定
IZ≥KIS
式中IZ——瞬时动作整定电流(A);
Is——线路中的尖峰电流.若负载是电动机,则Is为起动电流(A);
K考虑整定误差和起动电流允许变化的安全系数.当动作时间大于20ms时,取
K=1.35;当动作时间小于 20ms时,取 K=1.7.
(4)欠电压脱扣器:欠电压脱扣器的额定电压应等于线路的额定电压.
(四)电源开关联锁机构
电源开关联锁机构与相应的断路器和组合开关配套使用,用于接通电源,断开电源和柜
门开关联锁,以达到在切断电源后才能打开门,将门关闭好后才能接通电源的效果,实现安
全保护.
七,控制变压器的选择
控制变压器用于降低控制电路或辅助电路的电压,以保证控制电路的安全可靠.控制变压器主要根据一次和二次电压等级及所需要的变压器容量来选择.
(1)控制变压器一,二次电压应与交流电源电压,控制电路电压与辅助电路电压相符合.
(2)控制变压器容量按下列两种情况计算,依计算容量大者决定控制变压器的容量.
l)变压器长期运行时,最大工作负载时变压器的容量应大于或等于最大工作负载所需要的功率,计算公式为
ST≥KT ∑PXC
式中ST——控制变压器所需容量(VA);
∑PXC——控制电路最大负载时工作的电器所需的总功率,其中PXC为电磁器件的吸持功
率(W);
KT一一一控制变压器容量储备系数,一般取1.1-1.25.
2)控制变压器容量应使已吸合的电器在起动其他电器时仍能保持吸会状态,而起动电器也能可靠地吸合,其计算公式为
ST≥0.6 ∑PXC +1.5∑Pst
式中 ∑Pst_同时起动的电器总吸持功率(W).
第六节 电气控制的施工设计与施工
一,电气设备总体配置设计
组件的划分原则是:
l)将功能类似的元件组成在一起,构成控制面板组件,电气控制盘组件,电源组件等.
2)将接线关系密切的电器元件置于在同一组件中,以减少组件之间的连线数量.
3)强电与弱电控制相分离,以减少干扰.
4)为求整齐美观,将外形尺寸相同,重量相近的电器元件组合在一起.
5)为便于检查与调试,将需经常调节,维护和易损元件组合在一起.
电气设备的各部分及组件之间的接线方式通常有:
l)电器控制盘,机床电器的进出线一般采用接线端子.
2)被控制设备与电气箱之间为便于拆装,搬运,尽可能采用多孔接插件.
3)印刷电路板与弱电控制组件之间宜采用各种类型接插件.
总体配置设计是以电气控制的总装配图与总接线图的形式表达出来的,图中是用示意方式反映各部分主要组件的位置和各部分的接线关系,走线方式及使用管线要求.总体设计要使整个系统集中,紧凑;要考虑发热量高和噪声振动大的电气部件,使其离开操作者一定距离;电源紧急控制开关应安放在方便且明显的位置.
二,电气元器件布置图的设计
电气元器件布置图是指将电气元器件按一定原则组合的安装位置图.电气元器件布置的依据是各部件的原理图,同一组件中的电器元件的布置应按国家标准执行.
电柜内的电器可按下述原则布置:
l)体积大或较重的电器应置于控制柜下方.
2)发热元件安装在柜的上方,并将发热元件与感温元件隔开.
3)强电弱电应分开,弱电部分应加屏蔽隔离,以防强电及外界的干扰.
4)电器的布置应考虑整齐,美观,对称.
5)电器元器件间应留有一定间距,以利布线,接线,维修和调整操作.
6)接线座的布置:用于相邻柜间连接用的接线座应布置在柜的两侧;用于与柜外电气
元件连接的接线座应布置在柜的下部,且不得低于200mrn.
一般通过实物排列来确定各电器元件的位置,进而绘制出控制柜的电器布置图.布置图
是根据电器元件的外形尺寸按比例绘制,并标明各元件间距尺寸,同时还要标明进出线的数
量和导线规格,选择适当的接线端子板和接插件并在其上标明接线号.
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字数己满.后文待发

㈢ 电场装置： 怎么样设计一个装置，在一定的空间内产生稳定电场

电磁学计算方法的比较

胡来平，刘占军

（重庆邮电学院光电工程学院 重庆 400065）

摘 要：介绍了电磁学计算方法的研究进展和状态，对几种富有代表性的算法做了介绍，并比较了各自的优势和不足，包括矩量法、有限元法、时域有限差分方法以及复射线方法等。
关键词：矩量法；有限元法；时域有限差分方法；复射线方法
1 引 言
1864年Maxwell在前人的理论（高斯定律、安培定律、法拉第定律和自由磁极不存在）和实验的基础上建立了统一的电磁场理论，并用数学模型揭示了自然界一切宏观电磁现象所遵循的普遍规律，这就是著名的Maxwell方程。在11种可分离变量坐标系求解Maxwell方程组或者其退化形式，最后得到解析解。这种方法可以得到问题的准确解，而且效率也比较高，但是适用范围太窄，只能求解具有规则边界的简单问题。对于不规则形状或者任意形状边界则需要比较高的数学技巧，甚至无法求得解析解。20世纪60年代以来，随着电子计算机技术的发展，一些电磁场的数值计算方法发展起来，并得到广泛地应用，相对于经典电磁理论而言，数值方法受边界形状的约束大为减少，可以解决各种类型的复杂问题。但各种数值计算方法都有优缺点，一个复杂的问题往往难以依靠一种单一方法解决，常需要将多种方法结合起来，互相取长补短，因此混和方法日益受到人们的重视。
本文综述了国内外计算电磁学的发展状况，对常用的电磁计算方法做了分类。
2 电磁场数值方法的分类
电磁学问题的数值求解方法可分为时域和频域2大类。频域技术主要有矩量法、有限差分方法等，频域技术发展得比较早，也比较成熟。时域法主要有时域差分技术。时域法的引入是基于计算效率的考虑，某些问题在时域中讨论起来计算量要小。例如求解目标对冲激脉冲的早期响应时，频域法必须在很大的带宽内进行多次采样计算，然后做傅里叶反变换才能求得解答，计算精度受到采样点的影响。若有非线性部分随时间变化，采用时域法更加直接。另外还有一些高频方法，如GTD，UTD和射线理论。
从求解方程的形式看，可以分为积分方程法（IE）和微分方程法（DE）。IE和DE相比，有如下特点：IE法的求解区域维数比DE法少一维，误差限于求解区域的边界，故精度高；IE法适合求无限域问题，DE法此时会遇到网格截断问题；IE法产生的矩阵是满的，阶数小，DE法所产生的是稀疏矩阵，但阶数大；IE法难以处理非均匀、非线性和时变媒质问题，DE法可直接用于这类问题〔1〕。
3 几种典型方法的介绍
有限元方法是在20世纪40年代被提出，在50年代用于飞机设计。后来这种方法得到发展并被非常广泛地应用于结构分析问题中。目前，作为广泛应用于工程和数学问题的一种通用方法，有限元法已非常著名。
有限元法是以变分原理为基础的一种数值计算方法。其定解问题为：

应用变分原理，把所要求解的边值问题转化为相应的变分问题，利用对区域D的剖分、插值，离散化变分问题为普通多元函数的极值问题，进而得到一组多元的代数方程组，求解代数方程组就可以得到所求边值问题的数值解。一般要经过如下步骤：
①给出与待求边值问题相应的泛函及其变分问题。
②剖分场域D，并选出相应的插值函数。
③将变分问题离散化为一种多元函数的极值问题，得到如下一组代数方程组：

其中：Kij为系数（刚度）矩阵；Xi为离散点的插值。
④选择合适的代数解法解式（2），即可得到待求边值问题的数值解Xi（i＝1，2，…，N）
（2）矩量法
很多电磁场问题的分析都归结为这样一个算子方程〔2〕：
L（f）＝g（3）其中：L是线性算子，f是未知的场或其他响应，g是已知的源或激励。
在通常的情况下，这个方程是矢量方程（二维或三维的）。如果f能有方程解出，则是一个精确的解析解，大多数情况下，不能得到f的解析形式，只能通过数值方法进行预估。令f在L的定义域内被展开为某基函数系f1，f2，f3，…，fn的线性组合：

其中：an是展开系数，fn为展开函数或基函数。
对于精确解式（2）通畅是无限项之和，且形成一个基函数的完备集，对近似解，将式 （2）带入式（1），再应用算子L的线性，便可以得到：

m＝1，2，3，…
此方程组可写成矩阵形式f，以解出f。矩量法就是这样一种将算子方程转化为矩阵方程的一种离散方法。
在电磁散射问题中，散射体的特征尺度与波长之比是一个很重要的参数。他决定了具体应用矩量法的途径。如果目标特征尺度可以与波长比较，则可以采用一般的矩量法；如果目标很大而特征尺度又包括了一个很大的范围，那么就需要选择一个合适的离散方式和离散基函数。受计算机内存和计算速度影响，有些二维和三维问题用矩量法求解是非常困难的，因为计算的存储量通常与N2或者N3成正比（N为离散点数），而且离散后出现病态矩阵也是一个难以解决的问题。这时需要较高的数学技巧，如采用小波展开，选取合适的小波基函数来降维等〔3〕。
（3）时域有限差分方法
时域有限差分（FDTD）是电磁场的一种时域计算方法。传统上电磁场的计算主要是在频域上进行的，这些年以来，时域计算方法也越来越受到重视。他已在很多方面显示出独特的优越性，尤其是在解决有关非均匀介质、任意形状和复杂结构的散射体以及辐射系统的电磁问题中更加突出。FDTD法直接求解依赖时间变量的麦克斯韦旋度方程，利用二阶精度的中心差分近似把旋度方程中的微分算符直接转换为差分形式，这样达到在一定体积内和一段时间上对连续电磁场的数据取样压缩。电场和磁场分量在空间被交叉放置，这样保证在介质边界处切向场分量的连续条件自然得到满足。在笛卡儿坐标系电场和磁场分量在网格单元中的位置是每一磁场分量由4个电场分量包围着，反之亦然。
这种电磁场的空间放置方法符合法拉第定律和安培定律的自然几何结构。因此FDTD算法是计算机在数据存储空间中对连续的实际电磁波的传播过程在时间进程上进行数字模拟。而在每一个网格点上各场分量的新值均仅依赖于该点在同一时间步的值及在该点周围邻近点其他场前半个时间步的值。这正是电磁场的感应原理。这些关系构成FDTD法的基本算式，通过逐个时间步对模拟区域各网格点的计算，在执行到适当的时间步数后，即可获得所需要的结果。
在上述算法中，时间增量Δt和空间增量Δx，Δy和Δz不是相互独立的，他们的取值必须满足一定的关系，以避免数值不稳定。这种不稳定表现为在解显式 差分方程时随着时间步的继续计算结果也将无限制的67增加。为了保证数值稳定性必须满足数值稳定条件：

其中：（对非均匀区域，应选c的最大值）〔4〕。
用差分方法对麦克斯韦方程的数值计算还会在网格中引起所模拟波模的色散，即在FDTD网格中数字波模的传播速度将随波长、在网格中的传播方向以及离散化的情况而改变。这种色散将导致非物理原因引起的脉冲波形的畸变、人为的各向异性及虚拟的绕射等，因此必须考虑数值色散问题。如果在模拟空间中采用大小不同的网格或包含不同的介质区域，这时网格尺寸与波长之比将是位置的函数，在不同网格或介质的交界面处将出现非物理的绕射和反射现象，对此也应该进行定量的研究，以保证正确估计FDTD算法的精度。在开放问题中电磁场将占据无限大空间，而由于计算机内存总是有限的，只能模拟有限空间，因此差分网格在某处必将截断，这就要求在网格截断处不引起波的明显反射，使对外传播的波就像在无限大空间中传播一样。这就是在截断处设置吸收边界条件，使传播到截断处的波被边界吸收而不产生反射，当然不可能达到完全没有反射，目前已创立的一些吸收边界条件可达到精度上的要求，如Mur所导出的吸收边界条件。
（4）复射线方法
复射线是用于求解波场传播和散射问题的一种高频近似方法。他根据几何光学理论和几何绕射理论的分析方法和计算公式，在解析延拓的复空间中求解复射线轨迹和场的振幅和相位，从而直接得出局部不均匀波（凋落波）的传播和散射规律〔5〕。复射线方法是包括复射线追踪、复射线近轴近似、复射线展开以及复绕射线等处理技术在内的一系列处理方法的统称。其共同特点在于：通过将射线参考点坐标延拓到复空间而建立了一个简单而统一的实空间中波束／射线束（Bundle ofrays）分析模型；通过费马原理及其延拓，由基于复射线追踪或复射线近轴近似的处理技术，构造了射线光学架构下有效的鞍点场描述方法等。例如，复射线追踪法将射线光学中使用的射线追踪方法和场强计算公式直接地解析延拓到复空间，利用延拓后的复费马原理进行复射线搜索，从而求出复射线轨迹和复射线场。这一方法的特点在于可以基于射线光学方法有效地描述空间中波束的传播，因此，提供了一类分析波束传播的简便方法。其不足之处是对每一个给定的观察点必须进行一次二维或四维的复射线轨迹搜索，这是一个十分花费时间的计算机迭代过程。
4 几种方法的比较和进展
将有限元法移植到电磁工程领域还是二十世纪六七十年代的事情，他比较新颖。有限元法的优点是适用于具有复杂边界形状或边界条件、含有复杂媒质的定解问题。这种方法的各个环节可以实现标准化，得到通用的计算程序，而且有较高的计算精度。但是这种方法的计算程序复杂冗长，由于他是区域性解法，分割的元素数和节点数较多，导致需要的初始数据复杂繁多，最终得到的方程组的元数很大，这使得计算时间长，而且对计算机本身的存储也提出了要求。对电磁学中的许多问题，有限元产生的是带状（如果适当地给节点编号的话）、稀疏阵（许多矩阵元素是0）。但是单独采用有限元法只能解决开域问题。用有限元法进行数值分析的第一步是对目标的离散，多年来人们一直在研究这个问题，试图找到一种有效、方便的离散方法，但由于电磁场领域的特殊性，这个问题一直没有得到很好的解决。问题的关键在于一方面对复杂的结构，一般的剖分方法难于适用；另一方面，由于剖分的疏密与最终所形成的系数矩阵的存贮量密切相关，因而人们采用了许多方法来减少存储量，如多重网格法，但这些方法的实现较为困难〔6〕。
网格剖分与加密是有限元方法发展的瓶颈之一，采用自适应网格剖分和加密技术相对来说可以较好地解决这一问题。自适应网格剖分根据对场量分布求解后的结果对网格进行增加剖分密度的调整，在网格密集区采用高阶插值函数，以进一步提高精度，在场域分布变化剧烈区域，进行多次加密。
这些年有限元方法的发展日益加快，与其他理论相结合方面也有了新的进展，并取得了相当应用范围的成果，如自适应网格剖分、三维场建模求解、耦合问题、开域问题、高磁性材料及具有磁滞饱和非线性特性介质的处理等，还包括一些尚处于探索阶段的工作，如拟问题、人工智能和专家系统在电磁装置优化设计中的应用、边基有限元法等，这些都使得有限元方法的发展有了质的飞跃。
矩量法将连续方程离散化为代数方程组，既适用于求解微分方程，又适用于求解积分方程。他的求解过程简单，求解步骤统一，应用起来比较方便。然而 77他需要一定的数学技巧，如离散化的程度、基函数与权函数的选取，矩阵求解过程等。另外必须指出的是，矩量法可以达到所需要的精确度，解析部分简单，可计算量很大，即使用高速大容量计算机，计算任务也很繁重。矩量法在天线分析和电磁场散射问题中有比较广泛地应用，已成功用于天线和天线阵的辐射、散射问题、微带和有耗结构分析、非均匀地球上的传播及人体中电磁吸收等。
FDTD用有限差分式替代时域麦克斯韦旋度方程中的微分式，得到关于场分量的有限差分式，针对不同的研究对象，可在不同的坐标系中建模，因而具有这几个优点，容易对复杂媒体建模，通过一次时域分析计算，借助傅里叶变换可以得到整个同带范围内的频率响应；能够实时在现场的空间分布，精确模拟各种辐射体和散射体的辐射特性和散射特性；计算时间短。但是FDTD分析方法由于受到计算机存储容量的限制，其网格空间不能无限制的增加，造成FDTD方法不能适用于较大尺寸，也不能适用于细薄结构的媒质。因为这种细薄结构的最小尺寸比FDTD网格尺寸小很多，若用网格拟和这类细薄结构只能减小网格尺寸，而这必然导致计算机存储容量的加大。因此需要将FDTD与其他技术相结合，目前这种技术正蓬勃发展，如时域积分方程／FDTD方法，FDTD／MOM等。FDTD的应用范围也很广阔，诸如手持机辐射、天线、不同建筑物结构室内的电磁干扰特性研究、微带线等〔7〕。
复射线技术具有物理模型简单、数学处理方便、计算效率高等特点，在复杂目标散射特性分析等应用领域中有重要的研究价值。典型的处理方式是首先将入射平面波离散化为一组波束指向平行的复源点场，通过特定目标情形下的射线追踪、场强计算和叠加各射线场的贡献，可以得到特定观察位置处散射场的高频渐进解。目前已运用复射线分析方法对飞行器天线和天线罩（雷达舱）、（加吸波涂层）翼身结合部和进气道以及涂层的金属平板、角形反射器等典型目标散射特性进行了成功的分析。尽管复射线技术的计算误差可以通过参数调整得到控制，但其本身是一种高频近似计算方法，由于入射波场的离散和只引入鞍点贡献，带来了不可避免的计算误差。总的来说复射线方法在目标电磁散射领域还是具有独特的优势，尤其是对复
杂目标的处理。
5 结 语
电磁学的数值计算方法远远不止以上所举，还有边界元素法、格林函数法等，在具体问题中，应该采用不同的方法，而不应拘泥于这些方法，还可以把这些方法加以综合应用，以达到最佳效果。
电磁学的数值计算是一门计算的艺术，他横跨了多个学科，是数学理论、电磁理论和计算机的有机结合。原则上讲，从直流到光的宽频带范围都属于他的研究范围。为了跟上世界科技发展的需要，应大力进行电磁场的并行计算方法的研究，不断拓广他的应用领域，如生物电磁学、复杂媒质中的电磁正问题和逆问题、医学应用、微波遥感应用、非线性电磁学中的混沌与分叉、微电子学和纳米电子学等。

参考文献

〔1〕 文舸一．计算电磁学的进展与展望〔J〕．电子学报，1995，23（10）：62-69.
〔2〕 刘圣民．电磁场的数值方法〔M〕．武汉：华中理工大学出版社，1991．
〔3〕 张成，郑宏兴．小波矩量法求解电磁场积分方程〔J〕．宁夏大学学报（自然科学版），2000，21（1）：76-79.
〔4〕 王长清．时域有限差分(FD-TD)法〔J〕．微波学报,1989,(4):8-18.
〔5〕 阮颖诤．复射线理论及其应用〔M〕．成都：电子工业出版社，1991．
〔6〕 方静，汪文秉．有限元法和矩量法结合分析背腔天线的辐射特性〔J〕．微波学报，2000，16(2):139-143.
〔7〕 杨永侠，王翠玲．电磁场的FDTD分析方法〔J〕．现代电子技术,2001,(11):73-74.
〔8〕 洪伟．计算电磁学研究进展〔J〕．东南大学学RB （自然科学版），2002，32（3）：335-339.
〔9〕 王长清，祝西里．电磁场计算中的时域有限差分法〔M〕．北京：北京大学出版社，1994．
〔10〕 楼仁海，符果行，袁敬闳．电磁理论〔M〕．成都：电子科技大学出版社，1996．
现代电子技术

㈣ 物理电学小制作

简单电动机的装置构造很简单（如下左图）：两个曲别针做支架、一节电池、一小块磁铁和一段铜丝绕成的线圈。将线圈放到支架上，电路就接通了，线圈欢快地转动起来（如下右图）。

做一个电动机就这么简单！最让人叫绝的是其中■换向器的省略。如果没有换向器，通以直流电的线圈在相邻的两个半周对称位置受到的力矩总是反向的，那么线圈就不能连续地转动。

但这个电动机用的方法是■使线圈只是在半个周期里通电，■另半周期里断电。实现的■方法是将线圈一端的引线上的绝缘漆全部刮掉，■另一端只刮掉了半个侧面。实验方法简单得出奇，却漂亮得令人叫绝。

㈤ 求利用数字电路和模拟电路如何设计自动照明装置

请把自动照明装置的具体功能要求说清楚，你是要理论控制，还是要图纸表现，请说清楚。

㈥ 什么是综合硬件系统设计，（计算机的一门课程），计算机专业的请进

本课程是计算机科学与技术专业的一门重要实训课程，要求学生在实训过程中，运用硬件类相关知识，进行电子电路、特别是数字电路的分析和设计，以培养学生综合能力和素质为目标，训练学生进行硬件系统设计的基本功。

课程内容体系结构：
《硬件系统设计》实验课程从电子设计自动化工具入手，让学生了解和掌握硬件系统设计的基本流程。课程主要内容包括：编辑电路与元件、仪表使用及仿真分析、VHDL使用及报告、创建数字逻辑电路、全加器及其应用、译码器及其应用、触发器及其应用、基于Multisim的单片机开发、半加器及其应用以及三八译码器设计等。
教学内容组织方式与目的：
实验课程教学内容主要包括两个方面：（1）基于Multisim的模拟电路和数字电路分析与设计，含实训项目8个；（2）基于Maxplus2的数字电路分析与设计，含实训项目4个。
课程重点在于数字电路设计流程及时序仿真分析，难点在于暂态电路仿真、HDL语言程序设计以及单片机开发。设计内容更加全面丰富，有利于学生系统掌握硬件系统设计方法。

在硬件系统设计过程中，经常能够联系到以往大学物理、数字逻辑电路、计算机组成原理以及汇编语言等课程的知识，让我们充分认识到硬件系统的设计是一个复杂的、艰难的但也很有趣的系统工程。

㈦ 根据已具备的氧化还原反应知识和电学，利用提供的实验用品，设计一套电池装置。

利用活泼金属与酸反应生成氢气的反应来设计 原电池
正极：铜
负极：镁
电解质溶液：柠檬汁
导线，金属夹 ，手电筒用小灯泡（或发光二级管），500ml烧杯

把柠檬汁放入烧杯中，将镁条和铜片分别以金属夹与导线相连接，导线用金属夹与发光二级管相连，再把铜片放入烧杯，将镁条放入烧杯中的液体里，注意金属面平行，，二极管会发光，，

㈧ 学会电学，能不能设计机器设备啊

学会电学，能设计机器设备，不过还需要学很多其他方面的知识。

㈨ 学会电学能发明设计什么东西

这个光学电是发明不出很实用的东西，更偏向于生产很多很重要的东西，想发明很实用的东西的话可以学很多传感器，各种组合设计加上电路的设计就可以做出各种智能的东西，不过需要电学知识作为基础去保证整个设计能够稳定使用

㈩ 学好物理（电学）

一、物体带电
1、概念：物体具有吸引轻小物质的性质，即带了电，或者说带了电荷。
2、使物体带电的方法：
（1）摩擦起电：两种不同的物质相互摩擦，使物体带电；
（2）接触带电：原来不带电的物体与带电体接触可带电。

二、两种电荷
自然界只有两种电荷：
（1）丝绸与玻璃棒摩擦所带电荷是正电荷用 + 表示；
（2）毛皮与橡胶棒摩擦所带电荷是负电荷用 - 表示。

三、电荷间的相互作用
1、同种电荷互相排斥。 2、异种电荷互相吸引。

四、检验物体是否带电的方法
1、根据带电体具有的性质和电荷间相互作用来判断。
2、验电器：
（1）作用：是实验室常用的一种检验物体是否带电的仪器。
（2）构造：金属球、金属杆、金属箔、封闭罩。
（3）原理：双金属箔片、同性相斥。

五、电荷量
1、概念：电荷的多少叫电荷量，用符号Q表示。
2、单位：国际单位是库仑，简称库，用符号C表示。

六、原子核结构 用电子论解释电现象
1、概念：原子是由位于中心的原子核和核外高速运转的电子所组成，原子核的半径是原子半径的十万分之一，原子核几乎集中了原子的全部质量，带正电。
2、基本电荷：
（1）一个电子所带电荷量为1.6×10-19库，称作基本电荷，用符号e表示。
（2）任何带电体所带电荷量都是e的整数倍，所以e可以作为电荷量的单位。
3、中性状态：通常情况下原子核所带正电荷＝核外电子所带负电荷，正负电荷对外作用相互抵消，对外不显电性，由原子组成的物体也呈中性。
4、中和现象：等量异种电荷相遇，对外作用相互抵消呈中性的现象。
5、摩擦起电：
（1）原因：不同物质的原子核束缚电子的本领不同，摩擦时本领弱的容易失去电子带正电，本领强的得到电子带负电。
（2）实质：是电子发生了转移（并未创造电荷）。
七、电流
1、概念：电荷的定向移动形成电流。
2、维持电路中有持续电流的条件：
（1）有电源； （2）电路闭合。
3、电流方向：人们规定正电荷定向移动的方向为电流的方向，按这个规定，电流是从电源的正极出发，流向电源的负极。在金属导体中实际作定向移动的是自由电子，其运动方向与规定的电流方向相反。在酸、碱、盐水溶液中，正负电荷（离子）作方向相反的定向移动。

八、电源
1、电源是能够提供持续电流的装置。
2、从能量角度看，电源是将其他形式的能转化为电能的装置。
3、干电池的正极是碳棒（聚集正电荷），负极是锌皮（聚集负电荷）。
4、干电池是通过化学反应的方法使正负电荷分离。

九、导体、绝缘体
1、容易导电的物体叫导体，如金属、石墨、人体、大地和酸、碱、盐的水溶液等。
2、不容易导电的物体叫绝缘体，如橡胶、玻璃、陶瓷、塑料、油、纯水等。
3、导体容易导电的原因：在导体中存在着大量的可以自由移动的电荷。
4、导体与绝缘体的差异：
（1）在于自由电荷的多少、有无；
（2）两者之间没有严格的界限，在一定条件下绝缘体可以转化。

十、电路
1、电路：由电源、用电器、开关、导线等元件组成的电流路径。
2、用电器：也叫负载，是利用电流来工作的设备，是将电能转化成其他形式能的装置。
3、导线：连接各电路元件的导体，是电流的通道，可以输送电能。
4、开关：控制电流通断。
5、通路：电路闭合，处处连通，电路中有电流。
6、开路：因电路某一处断开，而使电路中没有电流（除开关外是故障）。
7、短路：电流未经过用电器而直接回到电源的现象（相当于电路缩短）。
8、短路的危害：可以烧坏电源，损坏电路设备引起火灾。

十一、电路图
1、电路图：用规定符号表示电路连接情况的图。
2、画电路图应注意：元件位置安排要适当，分布要均匀，元件不要画在拐角处，整个电路最好呈长方形，有棱有角，电路横平竖直。

十二、串联电路
1、概念：把电路元件逐个顺次连接起来。
2、特点：
（1）通过一个元件的电流也通过另一个元件，电流只有一条路径；
（2）电路中任意一处开路，电器都不能工作，所以只须一个开关控制。

十三、并联电路
1、概念：把电路元件并列连接起来（并列元件两端才有公共端）。
2、特点：
（1）干路电流在分支处，分成两条（或多条）支路；
（2）各元件可以独立工作，互不干扰；
（3）干路开关控制整个电路，支路开关只控制本支路。

十四、电流
1、概念：1秒钟内通过导体横截面的电荷量叫电流，用符号I表示。
2、单位：电流的国际单位是安培，简称安，用符号A表示。
3、表达式：I=Q/t=库/秒=安，即一秒钟内通过导体横截面的电荷量是1库，则导体中的电流就是1安。
4、其它常用单位：毫安（mA）、微安（μA）。
5、换算关系：1A＝103mA，1mA＝103μA，1A＝106μA
6、电流大小的宏观表现：对同一个灯泡：亮度越大，温度越高，即电流的效应越大，说明通过灯泡的电流越大。
7、测量电流大小的仪表，表盘上标有识别符号：A安培表.

十五、电流表
1、怎样正确读电流表示数：确认你所使用的电流表量程，根据量程确认每个大格和每个小格所表示的电流值，读数进视线要垂直表面。
2、正确使用电流表的规则：
（1）电流表必须要串联在被测电路中；
（2）必须使电流从电流表的"+"接线柱进入，从"-"接线柱流出；
（3）被测电流不要超过电流表的量程，在不能预知估计被测电流大小时，要先用最大量程，并且试触，根据情况改用小量程或换更大量程的电流表；
（4）绝对不允许不经过用电器而把电流表接到电源两极。

十六、电压
1、概念：电源在工作中不断地使正极聚集正电荷，负极聚集负电荷，要电源正负极间就产生电压。电压用符号U表示。
2、电压是使电路中形成电流的原因，电源是提供电压的装置。
3、单位：电压的国际单位是伏特，简称伏，用符号V表示。
4、其他常用单位：千伏（KV）、毫伏（mV），微伏（μV）。
5、换算关系：1千伏＝1000V，1伏＝103，1 mV＝103μV
6、不同的电流可以在电路两端产生大小不同的电压。
7、常用电压值：干电池1.5V，蓄电池2V，生活用电220V，对人体的安全电压不超过36V。

十七、电压表
1、电压表是测量电压大小的仪表。
2、识别电压表的符号，表盘上标V是伏特表。
3、怎样正确读伏特表示数（同安培表两具确认，一个垂直）
（1）正确使用伏特表的规则：
①电压表要并联在被测电路的两端；
②必须使电流从电压表的"+"接线柱进入，从"-"接线柱流出；
③被测电压不要超过电压表的量程，在不能预知估计被测电压大小时，要先用最大量程，并且试触，根据情况改用小量程或换更大量程的电压表；
④电压表可以直接接到电源的正负极上，测出的电压是电源电压。

十八、实验准备工作的注意事项
1、实验前必须认真阅读教材、实验册，完成预习题，明确实验目的、原理。
2、进实验室要严格遵守实验纪律、按实验组名单各就各位，不准大声喧哗。严禁乱拿其他组器材，实验时要严格遵守实验注意事项，按实验操作规程和实验步骤进行，要求人人动手、动脑不旁观，有问题可举手报告。
3、连接电路前必须画出实验电路图，并标出仪表接线柱"+"、"-"。
4、按电路图连接电路时开关必须断开，对复杂电路应先连接串联电路，再连接并联电路，导线头要拧紧，学生电源的电压必须按要求取规定值，经检无误，方能通电，如自己无把握应举手让老师帮助检查。
5、实验一定按事先拟定的步骤进行，仔细读数，实事求是地记录数据，并通过对数据分析填写实验结论。
6、实验完毕，要检查器材，整理复原，经老师检查后方能离开。

十九、实验结论
1、串联电路中各处的电流强度相等：I＝I1＝I2
2、并联电路中干路的电流等于各支路的电流之和：I＝I1＋I2
3、串联电池组的总电压等于单节电池的电压之和：U串＝U1＝U2
4、并联电池组的电压等于单节电池的电压：U并＝U1＝U2
5、串联电路的总电压等于各部分电路两端电压之和：U＝U1＋U2
6、并联电路里各支路两端的电压相等，并且总电压等于各支路两端的

一、电阻
1、概念：导体对电流阻碍作用的大小叫电阻，用字母R表示。
2、国际单位：欧姆、简称欧，用符号Ω表示。
3、量度方法：如果导体两端的电压是1伏，通过的电流是1安培，这段导体的电阻就是1欧姆。
4、常用单位及换算：千欧（KΩ），兆欧（MΩ），1 MΩ＝103 KΩ＝106Ω。

二、决定电阻大小的因素
1、与导体的材料有关，不同材料的导体，导电性能不同（银、铜、铝、钨、铁）
2、与导体的长度有关，导体越长电阻越大；与导体横截面积有关，导体的横截面越小电阻越大，所以导体的电阻大小是由导体本身性质决定的。
3、导体的电阻还与温度有关，金属导体的电阻随温度升高而增大。
4、绝缘体在一定条件下（温度、湿度等）可以转化成导体。
5、比较不同导体电阻大小可根据材料、长度、横截面积三者的异同分析得出。

三、电阻种类
1、定值电阻：有确定阻值的定值，在电路中的符号：
2、可变电阻：
（1）阻值可以在一定范围内根据要求改变的电阻。
（2）种类：
①滑动变阻器，在电路中的符号。
②电阻箱：通过几个旋纽滑动臂改变串联在电路中的电阻线长度来改变电阻，可以直接读出电阻值的大小。

四、滑动变阻器
1、作用：通过电阻的变化，调节电路中的电流和电压。
2、原理：靠改变电阻线在电路中的长度，来改变电阻值。
3、使用：有ac、ad、bc、bd四种接法如图，应确认最大阻值和允许通过的最大电流，每次接到电路内，用前应将阻值调到最大。

五、欧姆定律
1、在电阻一定的情况下，导体中的电流跟这段导体两端的电压成正比：I∝U
2、在电压不变的情况下，导体中的电流跟导体的电阻成反比：I∝1/R
3、定律：导体中的电流，跟导体两端电压成正比，跟导体的电阻成反比。
4、公式：I＝U/R，公式中均为国际单位。
5、应注意的问题：
（1）定律反映的是同一导体的I、U、R三者的关系；
（2）同一导体也可以是指串、并联电路的总电阻；
（3）U＝I·R是导体两端电压的量度式；
（4）R＝U/I是导体电阻的量度式，电阻是由导体本身因素决定的，与U、I的大小无关（可与ρ＝m/v类化），对确定的导体，U、I的比值不变，即U∝I，这一点也是伏安法测电阻的原理。
6、在实验中应注意：
（1）电流表的电阻很小，一般RA＜0.1Ω，所以必须串联在有用电器的电路中；
（2）电压表的电阻很大，一般RV＞3KΩ，所以必须并联在待测用电器（电阻）或电源的两端；
（3）在分析电路时根据（1）、（2）两点：电流表可看作直导线，○V可看作断路；
（4）滑动变阻器在电路中的作用是调节RX两端的电压；
（5）连接电路时，开关要断开，R要置于电阻最大位置，先连接串联元件检查无误，再在RX两端并联电压表。

六、串联电路的特点
1、电路中各处电流相等：I1＝I2＝I3＝I；
2、串联电路两端总电压等于各部分电路两端的电压之和：U＝U1＋U2＋U3；
3、串联电路的总电阻，等于各串联电阻之和，R＝R1＋R2＋R3，若是n个相同的电阻R′串联，则R＝n R′，串联时相当于导体长度增大。
4、因为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，即此值不变，所以在串联电路中，每个消耗的功率与电阻成正比P∝R。

七、并联电路的特点
1、并联电路中的总电流等于各支路中的电流之和。
2、并联电路中各支路两端的电压相等U＝U1＝U2＝U3。
3、并联电路的总电阻的倒数，等于各并联电阻的倒数之和，1/R＝1/R1＋1/R2＋1/R3，若是n个相同的电阻并联，则R＝R′/n，n个电阻并联后的总电阻比其中任何一个电阻都小（相当于横截面积增大）。
4、因为U－I1R1－I2R2＝I3R3，所以U一定时I∝1/R，即在并联电路中每个电阻才有分流作用，各支路分到的电流大小与电阻成反比，电阻越大，分到的电流越小。
5、因为P＝U2/R，所以U2＝P1R1＝P2R2＝P3R3，即电压一定时P∝1/R，在并联电路中，每个电阻消耗的功率与电阻成反比，电阻越大，分到的功率越小。

八、电功
1、电流做的功叫电功，用字母W表示，电流做功的过程，就是电能转变为其它形式能的过程（内能、光能、机械能），电流做多少功就有多少电能转化。
2、计算电功的公式：W＝UIT＝I2Rt＝U2/R·t，公式中均为国际单位。
3、电功的国际单位：焦耳，1焦＝1伏安秒
4、测量电功的仪表：电能表，可测量用电器消耗的电能。
5、每月用电荷量（度）＝月底读数－月初读数

九、电功率
1、概念：电流在单位时间内做的功叫电功率，是描述电流做功快慢的物理量。
2、计算公式：P＝W/t＝UIt/t＝UI＝I2R＝U2/R，式中均为国际单位。
3、国际单位：瓦特、简称瓦，用符号W表示，1瓦＝1伏安。
4、其他实用单位：千瓦（KW）、马力、1KW＝1000W＝1.36马力、1马力＝735瓦。
5、由P＝W/t得计算电功的另一公式W＝P·t，若P＝1KW，t＝1小时，则W＝1千瓦时。
6、学生实验：测定灯泡的功率，电路与伏安法测电阻相似，只是Rx换成灯泡。

十、额定功率
1、用电器正常工作时的电压叫额定电压。
2、用电器在额定电压下的功率叫额定功率。
3、由额定电压和额定功率可算出电器正常工作电流和电器的电阻值。
4、电器的铭牌和说明书上所给的数据均为额定值。
5、电器工作时实际加的电压叫实际电压。
6、用电器在实际电压下的功率叫实际功率：P实＝U实·I实＝I2实·R＝U2实/R
7、每个用电器的额定功率只有一个，而实际功率有许多个，电压不同，实际功率就不同，实际值和额定值的关系为：
（1）U实＝U额时、P实＝P额，用电器处于正常工作状态；
（2）U实＜U额时、P实＜P额，用电器不能正常工作；
（3）U实＞U额时、P实＞P额，用电器寿命减短，且容易烧坏。

十一、焦耳定律
1、定律：电流通过导体产生的热量，跟电流的平方成正比，跟导体的电阻成正比，跟通电时间成正比，公式：Q＝I2Rt（焦耳）
2、电流通过导体做功，若电能全部转化为内能则W＝Q＝I2Rt＝UIt＝(U2/R)·t
3、串联电路中I一定，R越大单位时间内产生的热量越多。
4、并联电路中，U一定，R越小，I越大（I是平方倍增大）单位时间内产生的热量越多，如220V，100W，25W的灯，电阻分别为484Ω，1936Ω，串联时25W的灯放出热量多，并联时100瓦的灯产生的热量多。

十二、电热
1、电热器是用电来加热的设备，如电炉、电烙铁、电熨斗、电饭锅、电烤箱。
2、电热器的主要组成部分是发热体。
3、发热体是由电阻率大、熔点高的电阻丝绕在绝缘材料上做成的。
4、电热的优点：清洁卫生无污染、热效率高、温度容易控制调节。

十三;、家庭电路
1、家庭电路组成：（按顺序）电能表，总开关、保险盒、插座、开关、用电器。
2、家庭电路连接方法：各盏灯、用电器、插座之间为并联关系；开关与灯是串联，保险再串联在干线的火线上。
3、家庭电路的主要部分：
（1）与大地有220伏电压的叫火线，与大地没有电压的叫零线。
（2）电能表的作用：铭牌、最大功率、最大电流连接位置。
（3）保险丝的作用：当电路中电流增大超过线路设计的允许值前，能自动切断电路起到保护作用。
（4）保险丝的材料选择：电阻率大、熔点低（铝锑合金）。
（5）插座用于可移动的用电器供电，对于三孔插座，其中两孔分别接火线和零线，插座的另一孔接地。
（6）测电笔：是辨别火线和零线的工具，由金属笔尖、电阻、氖管、弹簧、笔尾金属体构成，使用时手接触笔尾金属体，金属笔尖接触电线，如氖光发光、表叫接触的是火线。
4、家庭电路中电流过大的原因：
（1）短路、电路总电阻很小，人站在地上触摸火线；
（2）用电器总功率过大。

十四、安全用电
1、触电：人体是导体，人体触及带电体时，有电流通过人体，即谓触电。
2、安全电压：实践证明小于36伏的电压是安全电压。
3、低压（高于36伏）触电的两种形式：
（1）单线触电，人站在地上触摸火线；
（2）双线触电，人体同时接触火线、零线。
4、生活中特别警惕的是：本来是绝缘的物体导了电，本来不该带电的物体带了电。
5、高压（1万伏以上）触电的两种形式：
（1）高压电弧触电；
（2）跨步电压触电。
6、为了安全不要接触低压带电体，不要靠近高压带电体。
7、生活中应防止：绝缘部分损坏，保持绝缘部分干燥，不用湿手板开关，不在电线上凉衣服，架设电视天线注意不要触及天线。
8、为了安全用电、有金属外壳的家用电器一定要接地；°高大建筑物上室外天线一定要有避雷装置。
9、当发生触电事故时切断电源或用绝缘物拨开电线迅速使触电人脱离电源，发生火灾时，要首选切断电源，不能带电泼水救火。

十五、简单的磁现象
1、磁铁能吸引铁磁物质（铁、镍、钝）的性质叫磁性，具有磁性的物质叫磁体。
2、磁体上磁性最强的部分叫磁极，任何磁体只有两个磁极。
3、针状磁体可以指南北，指南的一端叫南极或S极，指北的一端叫北极或N极。
4、磁极间存在相互作用，同名磁极相互排斥，异名磁极相互吸引。
5、原来没有磁性的物体，获得磁性的过程叫磁化，铁和钢都能被磁化。 6、容易失去磁性的物体称为软磁体，不容易失去磁性的磁体叫硬磁体。

十六、磁场
1、概念：对磁体有力的作用的空间叫磁场。磁场是一种特殊物质，磁体周围空间存在磁场。
2、基本性质：它对放入其中的磁体，产生磁力作用，磁体的相互作用都是通过磁场发生的。
3、方向：在磁场中某一点，小磁针静止时，北极受力所指方向，或磁感线上某一点的切线方向（沿磁感线流向）就是该点的磁场方向。
4、地磁场：地球是一个巨大的磁体，它的周围空间存在着磁场，即地磁场。
5、地磁场的N极在地球南极附近，它的S极在地球北极附近。

十七、磁感线
1、概念：在磁体周围画一些曲线，曲线上任意一点的切线方向都与所放小磁针北极所指方向一致，这种有方向的曲线就叫磁感线。
2、作用：可以形象直观的描述磁场中各点磁场的方向和强弱。
3、磁感线的流向：磁体周围磁感线都是从磁体的北极出来，回到磁体南极。
4、要熟悉条形磁铁、马蹄形磁铁，周围的磁感线分布。（看书138页）

十八、电流的磁场
1、奥斯特实验说明通过导线和磁体一样周围也存在磁场。
2、通过螺线管外部的磁场和条形磁铁的磁场相似。

3、安培定则：
（1）作用：制定通电螺线管的极性与电流方向的关系。
（2）方法：用右手握住螺线管，让四指方向螺线管中电流的方向，则大拇指所指的那端就是螺线管的北极。

十九、电磁铁
1、概念：插入磁心（软磁体）的通电螺线管即电磁铁（螺线管插入铁心）磁性大大增强。
2、影响电磁铁磁性强弱的因素：
（1）电磁铁通电时获得磁性、断电时失去磁性；
（2）与电流的大小有关、电流越大磁性越强；

（3）在电流一定时外形相同的螺线管线圈匝数越多，磁性越强。
3、应用：电磁起重机、电铃、电极机、发电机、电动机、自动控制。

二十、电磁继电器
1、概念：电磁继电器实质上是一个由电磁铁控制的开关。
2、构造：电磁铁、衔铁、弹簧、动触点、静触点。
3、工作原理：用低电压电路中的开关控制电磁铁的磁性有关，从而控制衔铁与静触点的通断，由此控制工作电路中用电器的工作情况。
4、应用：
（1）利用低电压弱电流控制强电压、强电流；
（2）远距离操作；
（3）自动控制。

二十一、电话
1、基本组成：话筒、听筒。
2、基本原理：声音振动通过话筒转化成变化的电流，再通过听筒又转化为振动的声音。
3、话筒组成：金属盒、碳粒、膜片。
4、工作原理：说话引起话筒金属盒内碳粒忽紧忽松→电阻忽大忽小→电路中电流忽弱忽强。
5、听筒组成：永磁铁、螺线管、薄铁片。
6、工作原理：强弱按声音变化的电流引起电磁铁的磁铁的磁性忽强忽弱薄铁片受到的磁力忽大忽小，引起薄铁片的振动而发出和发话人相同的声音。

二十二、电磁感应
1、概念：闭合电路里的一部分导体在磁场中做切割磁感线运动导体中就产生电流，这种现象叫电磁感应，产生的电流叫感应电流。这种现象由英国物理学家法拉第通过实验发现。
2、感应电流的方向：跟导体运动方向和磁感线的方向有关。
3、能量转化：在电磁感应现象中，机械能转化成电能。

二十三、交流电
1、构造：转子、定子、铜环、电刷。
2、原理：电磁感应，在外力作用下线圈在磁场中运动，线圈中就产生周期性改变的电流即交流电，发电机是把机械能转化为电能的装置。
3、我国生产、生活中用的交流电的周期是0.02秒（发生一次周期性变化的时间）。
4、频率是50赫兹（每秒钟发生周期性变化的次数）即1秒钟内有50个周期。
5、交流电的方向每周期改变2次，即1秒钟内电流方向改变100次（交流电无正负）

二十四、磁场过电流的作用
1、通电导体在磁场中受到磁场的作用力。
2、受力方向跟电流方向有关，跟磁感线方向有关。
3、通电线圈在磁场中受力转动到平衡位置（线圈平面与磁感线垂直）静止。
4、通电导体在磁场中受力运动，实质上是磁场（永磁体）跟磁场作用的结果，在作用过程中电能转化为机械能。

二十五、直流电动机
1、构造：磁极、线圈、换向器、电刷。
2、原理：通电线圈在磁场受力。
3、换向器的作用：当线圈刚刚转平衡位置时，换向器能自动改变线圈中电流方向，从而改变线圈受力方向，使线圈连续转动。
4、优点：起动停止方便、构造简单、价格低、占地少、效率高、无污染。
5、应用：电车、电力机车、龙门刨床、轧钢机、起重机等。

二十六、电能
1、电能的优越性：
（1）电能的来源广泛，各种形式的能，容易转化为电能；
（2）电能便于远距离输送；
（3）使用起来方便，可以方便的转化成其他形式的能；
（4）效率高，无污染。
2、电能与其他形式能的转化：水力发电是水能转化为电能；火力发电是化学能转化为电能；风力发电是风能转为电能。