热控基础知识电工学基础知识.docx

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热控基础知识电工学基础知识

电工学基础知识

1.为什么一般绝缘材料的绝缘电阻随着温度的升高而减小，而金属导体的电阻却随着温度升高而增加?

答：

一般绝缘材料可认为是一个电阻系数很大的导电体，其导电性质是离子性的，而金属导体的导电性质是自由电子性的。

在离子性导电中，代表电流流动的电荷是附在分子上的，它不能脱离分子而移动。

当绝缘材料中存在一部分从结晶晶格中分离出来的原子离子时，则绝缘材料具有一定的导电能力。

当温度升高时，材料中原子、分子的活动增加，产生离子的数量也增加，所以导电能力增强，绝缘电阻就降低了。

而在自由电子性导电的金属导体中，其所具有的自由电子数量是固定不变的，而且不受温度的影响。

当温度升高时，材料中的原子、分子活动力增强，自由电子移动时与分子的碰撞的可能性增加，因此所受的阻力很大，所以，金属导体当温度升高时电阻增加。

2.什么叫静电感应？

答：

一个不带电的物体，如果靠近带电物体，虽然没有接触，但不带电物体上也会出现电荷。

这是什么原因呢？

我们知道，所有物质所带的正电荷与负电荷数量刚好相等，这样正负电荷恰好中和，所以就不呈现电性。

当一个不带电物体靠近带电物体时，如果带电物体所带的是负电荷，它和正电荷是相吸的，而和负电荷是相斥的，这时靠近带电物体的一面带正电，而另外一面就带负电。

如果把带电物体取走，不带电物体的正负电荷又中和了，仍不带电，这种现象称静电感应。

3.什么叫静电屏蔽？

答：

导体在外界电场的作用下，会产生静电感应现象，如果用一个金属罩把导体罩住，则导体便不会产生静电感应现象。

这种隔断静电感应的作用，叫做静电屏蔽。

利用静电屏蔽，可使某些电子仪器免受外电场的干扰。

另外，利用静电屏蔽的原理制成的均压服，能够使人在超高压的电场中安全地进行带电作业。

4.尖端放电的工作原理是什么？

答：

如把导体放到电场中，由于静电感应的结果，在导体中会出现感应电荷。

感应电荷在导体表面的分布情况决定于导体表面的形状，导体表面弯曲（凸出面）程度愈大的地方，所聚集的电荷就愈多；比较平坦的地方电荷聚集的就少。

在导体尖端的地方由于电荷密集，电场很强，在一定的条件下就可导致空气击穿而发生“尖端放电”现象。

如变电所和高大建筑物所安装的避雷针，就是利用尖端放电的原理而设置的。

5.什么是热电效应?

答：

将两根不同金属导线的两端分别连接起来，组成一闭合回路，一端加热，另一端冷却，导线中将产生电流。

另外，在一段均匀导线上如果有温度差存在时，也会有电动势产生，这些现象称为热电效应。

热电效应是可逆的，单位时间内的发热量Q与电流强度成正比，并且与两端金属的性质有关。

工业上用来测量高温的热电偶，就是利用热电效应原理制成的。

6.什么是光电效应？

答：

光照射在某些物体上，使它释放出电子的作用称光电效应。

从晶体和半导体中释放出的电子，使其导电性增大，称内光电效应；所放出的电子脱离了物体，称外光电效应，而用电子冲击物质使它发光的现象，称为反光电效应。

太阳能电池、光电管、光敏电阻等，就是利用光电效应而制成的。

7.什么是电流的热效应?

它有何利弊?

答：

当电流通过电阻时，要消耗能量而产生热量，这种现象称电流的热效应。

如常用的电炉、白织灯、电烙铁、电烘箱等都是沿用电流的热效应而制成的电器。

但电流的热效应也带来了很大的麻烦，在电机、变压器、电力线路等设备中，电流通过绕组或导线所产生的热量限制了设备的利用率。

同时对系统的安全运行，也是一种不利因素。

8.为什么直流不能通过电容器而交流电能通过电容器？

答：

因为电容器的电流与电容器两端电压的变化率成正比。

直流电路中，当电路充电过程结束后，电容两端的电压与电源的直流电压相等，不再变化，即电压的变化率为零，则电流也为零。

交流电路中，由于电压的变化率不为零，则电流也不为零。

所以说电容器能隔直通交。

9.什么是“左手定则”?

什么是“右手定则”?

分别说明它们的用途。

答：

“左手定则”又叫电动机定则，用它来确定载流导体在磁场中的受力方向。

左手定则规定：

伸平左手使姆指与四指垂直，手心向着磁场的N极，四指的方向与导体中电流的方向一致，姆指所指的方向即为导体在磁场中受力的方向。

“右手定则”又叫发电机定则，用它来确定在磁场中运动的导体感应电动势的方向。

右手定则规定：

伸平右手使姆指与四指垂直，手心向着磁场的N极，姆指的方向与导体运动的方向一致，四指所指的方向即为导体中感应电流的方向（感应电动势的方向与感应电流的方向相同）。

在生产实践中，左、右手定则的应用是较为广泛的。

例如，发电机的感应电动势方向是用右手定则确定的；电动机的旋转方向是用左手定则来确定的；我们还用这些定则来分析一些电路中的电磁感应现象。

10.什么叫自感现象、自感电动势和自感?

什么叫互感现象、互感电动势和互感?

答：

由于通过闭合回路（或线圈）自身的电流变化，引起穿过它本身的磁通量跟着发生变化，而产生感应电动势的现象，叫做自感现象。

相应的感应电动势称为自感电动势。

穿过闭合回路（或线圈）的磁通与产生此磁通的电流之间的比值，叫做回路（或线圈）的自感系数，简称自感，通常以字母L来表示，单位为亨利，或简称亨。

当两个闭合回路（或线圈）相互靠近，其中一个回路（或线圈）中的电流变化，引起穿过另一个回路（或线圈）所包围的磁通量跟着变化，刚在该另一回路（或线圈）中产生感应电动势的现象，叫做互感现象。

相应的感应电动势称为互感电动势。

由第一个回路（或线圈）的电流所产生而与第二个回路（或线圈）相链的磁通，同该电流的比值，叫做第一个回路〔或线圈）对第二个回路（或线圈）的互感系数，简称互感，通常以字母M表示，单位为亨利，或简称亨。

11.什么叫集肤效应？

答：

当交流电通过导线时，导线截面上各处电流分布不均匀，中心处电流密度小，而越靠近表面电流密度越大，这种电流分布不均匀的现象称为集肤效应（也称趋肤效应）。

12.什么叫涡流？

涡流的产生有哪些危害？

答：

当交流电流通过导线时，在导线周围会产生交变的磁场。

交变磁场中的整块导体的内部会产生感应电流，由于这种感应电流在整块导体内部自成闭合回路，很象水的旋涡，所以称做涡流。

涡流不但会白白损耗电能，使用电设备效率降低，而且会造成用电器（如变压器铁芯）发热，严重时将影响设备正常运行。

13.常用的电阻器阻值标示方法有哪些？

各是怎样表示的？

答：

常用的电阻器阻值标示方法有：

⑴直标法：

用数字和单位符号在电阻器表面标出阻值，其允许误差直接用百分数表示，若电阻上未注偏差，则均为±20%。

⑵文字符号法：

用阿拉伯数字和文字符号两者有规律的组合来表示标称阻值，其允许偏差也用文字符号表示。

符号前面的数字表示整数阻值，后面的数字依次表示第一位小数阻值和第二位小数阻值。

表示允许误差的文字符号对应如下：

文字符号--允许偏差：

D--±0.5%、F--±1%、G--±2%、J--±5%、K--±10%、M--±20%

⑶、数码法：

在电阻器上用三位数码表示标称值的标志方法。

数码从左到右，第一、二位为有效值，第三位为指数，即零的个数，单位为欧。

偏差通常采用文字符号表示。

⑷、色标法：

用不同颜色的带或点在电阻器表面标出标称阻值和允许偏差。

国外电阻大部分采用色标法。

黑--0、棕--1、红--2、橙--3、黄--4、绿--5、蓝--6、紫--7、灰--8、白--9、金--±5%、银--±10%、无色--±20%

当电阻为四环时，最后一环必为金色或银色，前两位为有效数字，第三位为乘方数，第四位为偏差。

当电阻为五环时，最后一环与前面四环距离较大。

前三位为有效数字，第四位为乘方数，第五位为偏差。

14.常用的电容器容量标示方法有哪些？

答：

常用的电容器容量标示方法有：

⑴直标法

用数字和单位符号直接标出。

如01uF表示0.01微法，有些电容用“R”表示小数点，如R56表示0.56微法。

⑵文字符号法

用数字和文字符号有规律的组合来表示容量。

如p10表示0.1pF,1p0表示1pF,6P8表示6.8pF,2u2表示2.2uF.

⑶色标法

用色环或色点表示电容器的主要参数。

电容器的色标法与电阻相同。

电容器偏差标志符号：

+100%-0--H、+100%-10%--R、+50%-10%--T、+30%-10%--Q、+50%-20%--S、+80%-20%--Z。

15.电路的基本物理量有哪些？

答：

（1）电流：

电荷有规则的定向运动形成电流。

电流强度是在电场的作用下单位时间内通过某一导体截面的电量。

⑵电压：

电场中任意两点的电位差，就是这两点之间的电压。

在数值上等于电场力把单位正电荷从某点移到另一点所做的功。

⑶电位：

电位在物理学中称为电势，是表示电场中某点的性质的物理量，表明正电荷位于该点时，所具有电位能的大小。

⑷电动势：

电动势表示电源性质的物理量

电动势在数值上等于非电场力（局外力）把单位正电荷从电源的低电位端经电源内部移到高电位端所做的功。

16.什么是电路的有载工作状态、开路与短路？

答：

⑴电路的有载工作状态：

电源和负载接通，电路中有电流，有能量的转换。

⑵开路〔空载状态〕：

电源没有和外电路接通，电源的输出电流等于零，没有能量输出。

⑶短路：

电源两端直接短接，电能全部被电源内阻消耗。

电路各状态的特征见表2—1：

表2—1电路状态特征表

负载电压U

负载电流I

输出功率P

备注

有载工作状态

U=IR=E－IR0

P=UI=PE－I2R0

电源电压E、功率PE、

内阻R0、电流IS；

负载电阻R、电压U、

电流I、功率P。

开路

Ｕ=E

I=0

PE=0

短路

Ｕ=0

PE=IS2R0

17.短路的原因是什么？

有什么危害？

生产中能否利用短路？

答：

短路的原因：

⑴接线错误；⑵绝缘损坏；⑶操作错误；⑷机械损伤所致。

短路的危害：

由于短路时电流不经过负载，只在电源内部流动，内部电阻很小，因而电流很大，强大的电流会产生很大的热效应和机械效应，使电源或电路受到损坏，或引起火灾。

短路的利用：

电焊机利用短路产生大电流在焊条与工件间引弧进行焊接；电动机起动时电流很大，可将并联在电流表上的开关关上，将电表短路，电动机起动电流不通过电流表，对电表起保护作用，起动完毕将该开关断开。

18.如何理解额定值与实际值的关系？

答：

各种电气设备的电压、电流及功率等都有一个限额，这些限额分别称为电气设备的额定电压、额定电流和额定功率。

额定值是制造厂对产品的使用规定：

按照额定值来使用是最经济合理和完全可靠的，并且能保证电气设备有一定的使用寿命。

长期超过额定值工作，即实际使用值长期高于额定值，将使设备损坏。

相反，实际使用值长期低于额定值工作，则使设备不能充分利用。

所以为了完全充分发挥设备能力，又保证设备安全运行，一般应在设备额定值下工作。

由于设备的额定值不一定等于实际值，只有当设备工作在额定状态下，它才有额定功率。

19.什么叫交流电？

什么是正弦交流电？

正弦量的三要素是什么？

答：

交流电：

大小和方向会随时间作周期性变化的电流称为交流电。

正弦交流电：

电流大小和方向随时间按正弦波作周期性往复变化称为正弦交流电。

正弦量的三要素是最大值、角频率（或频率）和初相位表示。

20.什么是交流电的最大值、瞬时值和有效值?

答：

幅值反映了正弦量在整个变化过程中所能达到的最大值，用大写字母并际有下标m（例如，Im，Um，Em）表示。

瞬时值就是任一时刻的正弦量的值，用小写字母i、u、ε表示。

交流电的有效值就是与它热效应相等的直流电的值。

用大写宇母I、U、E表示。

21.什么是周期、频率和角频率？

答：

周期、频率、角频率都是反映正弦量对时间变化快慢的物理量

周期T：

正弦量变化一次所需的时间。

单位为秒。

频率ƒ：

每秒内变化的次数，单位为周/秒，或称赫兹，简称赫。

它是周期的倒数，即

角频率ω：

相角在每秒中变化的角度以弧度数来表示时，单