电流与电压范文精选

类比法是指将相似的物理现象之间作比喻，由此及彼，将抽象的物理概念、规律形象化，以加深对概念、规律的理解和把握.类比得到的结论不一定正确，因此要确认其结论的正确性，还必须经过实验论证.例如，我们学习分子动能的时候与物体的动能进行类比；学习功率时，将功率和速度进行类比；原子结构与太阳系进行类比等，它们之间有相似之处，但规律不完全相同.

电压和电流是初中电学中两重要的概念，但它们既看不见又摸不着，对于初中学生来说比较抽象，怎样用“类比法”突破这个难点呢？

我们先看看电流的概念如何建立：放学后，同学们一起沿着学校门前的街道回家，这就形成了一股“人流”；如果骑自行车回家，形成一股“车流”；长江、黄河中的水日夜东流，形成“水流”；与此类似，导体中的电荷向一定方向流动，就会形成“电流”.

那怎样判断电流的存在呢？与“力”类似，导体中有电流时，常会产生一些特有的现象，称为电流的效应.人们就是根据电流的效应来判断电流的存在，并进行测量的.电流有三大效应：（1）电流的热效应即导体通电时发热的现象，电炉、电灯等电热器就是利用电流的热效应工作的.（2）电流的化学效应即导电溶液中有电流通过时发生化学反应的现象.工业上常用电流的化学效应提炼铝和铜，进行电解、电镀等.（3）电流的磁效应即通电导体的周围存在着磁场.电话、电风扇等就是利用这一原理工作的.

再看看电流强度的概念如何建立：

一江水比一盆水的水多，水的多少叫水量.带电体使验电器箔片张开的角度不同，张角越大，表明带电体带的电荷越多，即带电体所带的电荷也是有多少之分的.物理学中把电荷的多少叫电量，单位是库仑，这是为了纪念法国科学家库仑而命名的.

在汛期，长江水在河道某一横截面上每秒流过的水量多，流速快，称为流量大；在枯水期，每秒流过的水量少，流速慢，称为流量小，流量表示了水流的强弱.

与此类似，我们取导体的一个横截面，电荷做定向运动时就有部分电荷通过这一横截面，如在相等的时间内通过导体横截面的电量越多，电流也就越强.我们把1秒内通过导体横截面的电量叫电流强度，简称电流.注意，此处“电流”指电流的强弱，而非上面所说的“电流”概念.电压相同的情况下，通过100W灯泡比通过15W灯泡的电流要强，其含义是：1秒内通过100W灯泡钨丝横截面的电量比通过15W灯泡钨丝横截面的电量多，也就是通过100W灯泡钨丝的电流强度比通过15W灯泡钨丝的大.

[摘要] 本文针对高中生对“直流电动机的电压、电流与功率”这类题目出错率较高，没有真真理解欧姆定律的适用条件，笔者结合自己的教学实际，来谈谈直流电动机的电压、电流与功率这三个物理量的具体意义及它们的相互关系。

[关键词] 直流电动机 电压 电流 功率

直流电动机的电压、电流与功率问题，一直是高中物理“电功与电功率”这节内容教学中的难点。因为电动机电路属于非纯电阻电路，欧姆定律并不适用，而学生往往没真真理解欧姆定律的使用条件，常常也用欧姆定律来解直流电动机的电压、电流与功率问题，导致这类题目错误率很高。接下来笔者结合自己的实践经验来谈谈对这部分内容的教学体会。

一、直流电动机的电压与电流

直流电动机是根据通电线圈在磁场中转动的原理制成的，其线圈的等效电路如图1所示（即可等效为一个定值电阻

与一个无阻值的理想线圈串联而成）。当给电动机通上电，线圈在磁场中转动时，线圈导线切割磁感线，这样在线圈中就会产生感应电动势。根据楞次定律可知，产生的感应电动势的方向与使线圈转动的电流方向相反，故称为反电动势ε。电动机线圈转动的越快，说明线圈的导线切割磁感线越快，所以反电动势ε就越大。又因为线圈本身具有直流电阻（等效为图1中的定值电阻R），因此加在电动机两端的电压应分为两部分：其一用来平衡反电动势ε；其二为线圈直流电阻上损失的电压U΄。

即有：U = ε + U΄；①

由于直流电动机的电流Ι（即电动机的工作电流）就是流过电动机线圈电阻的电流。

《中学物理》2011年第4期刊登《浅谈变压器电压与电流的关系》文章（称原文一）、2011年第12期刊登《哪一种解法正确》文章（称原文二）、2012年第10期刊登《再谈“哪一种解法正确”》文章（称原文三）.这些文章都对理想变压器原、副线圈的电压、电流之间的相位关系进行分析，并解答一道变压器应用题.但各文章中最后得到的结论误差大，并推导出一些错误的结论，为什么三篇文章都会出错？究其原因有六点： 一认为理想变压器的变比公式不是严格成立的；二认为原线圈的电压不是超前电流90°；三认为原、副线圈的电压反相（或同相）；四认为原、副线圈的电流反相；五认为副线圈的电动势与电压反相；六认为理想变压器空载时副线圈的电流等于零，从而认为副线圈的电流与负载电流相等.下面通过理论分析及公式推导，证明上述六点是不正确的.

1理想变压器电流变比公式的推导

理想变压器的电流变比公式在一些《电磁学》教材中的推导是不够严谨的，由于这一原因，原文三设法推导出结论：“理想变压器的电流变比公式不是严格成立的”但在推导过程中存在不少的问题，造成结论不正确，下面笔者重新推导电流变比公式.

但原文三运用了（15）式去推导，很多《电磁学》教材中也出现了（14）、（15）式的错误写法，这样推导出的结果必然是错误的，如果推导出原线圈的电压与电流同相，但实际上是相差90°了.

6理想变压器空载电流的分析

理想变压器空载时，副线圈也具有电动势，而具有电动势就需要有即时（或曾经）的“非静电力”移动电荷做功，所以理想变压器空载时，原、副线圈中各有一固定值的电流，叫空载电流或励磁电流.这一问题在《中学物理》2012年第2期刊登周孝明老师的《“只要”和“只有”相同吗》文章中也有类似论述，文章论述了“导体回路不闭合同样能产生感应电流”，所以副线圈电流大于负载电流.并且理想变压器空载时，电流变比公式也是严格成立的.

但各种杂志刊登的有关文章以及各有关教材中，都没有注意到变压器的空载电流，认为副线圈的电流与负载电流相等，采用了副线圈电流与负载电阻的积去表示负载电压，造成求出应用题的结果与串联在原线圈的电阻无关，所以很多文章最后得到的结论误差大，而作者就把有误差的原因推给理想变压器的电压电流变比公式，并设法解释公式不是严格成立的.像原文二认为理想变压器的电压变比公式不是严格成立的，原文三认为电流变比公式不是严格成立的.其实出现误差的真正原因是认为变压器空载时，副线圈电流等于零.既然空载时原线圈有励磁电流，则说明空载时原线圈的总感抗不是趋于∞，励磁电流不趋于零，如果空载时副线圈电流等于零，这样原线圈有输入功率，副线圈没有功率，这时变压器的转换效率不是100%，它也不是理想变压器，它的电压电流变比公式必然不是严格成立的，计算得到的结果也必然有误差.利用上述（12）式可以求I1与Un1和总感抗的关系，根椐相位关系和有关公式，原文二应用题可以得到结果如下：

可见，解答变压器应用题及讨论变压器的相关问题时，必须遵循上述的六点客观规律，否则推导出来的结论就会有错误，计算的结果就会有误差.

摘要：随着交直流输电工程的应用，远距离、跨区域输电已经实现，特高压建设的速度加快。文章将首先对国家大力建设特高压电网的原因进行分析，然后介绍特高压和超高压的概念，对特高压输电以及超高压输电进行对比。

关键词：特高压输电；超高压输电；交直流输电

中图分类号： TF351 文献标识码： A 文章编号：

现阶段，我国的电网骨干架实行的是500kV的交流、±500kV的直流，电力输送的能力以及电力输送的规模受到限制。从我国的实际情况考虑，负荷受端电网比较密集，开辟新的输电线路存在较大的难度，负荷受端电流短路的情况比较突出，实行长距离送电会产生较大的电力损耗。笔者将主要对特高压输电以及超高压输电进行对比，分析两者存在的差异，以便作为参考。

一、分析国家大力建设特高压电网的原因

近几年来，我国电源发展的速度比较快，但是电网的建设相对落后，输电能力有待加强，电源的发展和电网的发展不协调。在当前情况下，500kV跨区同步的电网之间的联系较为薄弱，输电的能力受到一定的限制，大型电网不能发挥出它的优越性，跨区域的电网对电力的补偿明显不够，现有的电网在远距离和大容量输电方面存在不足，需要引入特高压电网进行输电。

二、特高压和超高压的概念

根据电压的不同，交流输电电压主要分为三种：第一，高压；第二，超高压；第三，特高压。超高压简称EHV，国际上定义的电压范围是330 kV～1000 kV，特高压简称UHV，电压为1000 kV，特高压直流简称UH-VDC，电压为±600 kV以上。

新课标增加了“了解串、并联电路电流和电压的特点”的内容，虽属“了解”水平，但要求更加明确.了解串联分压、并联分流的作用，可以为电学后续内容的学习奠定基础.同时本内容属于电学的基础知识，中考中经常涉及，我们必须学好它，才能解决电学有关计算等较复杂的问题.

一、串、并联电路中的电流特点

1.探究串联电路中的电流

把用电器逐个顺次连接起来组成的电路叫串联电路.它的基本特征是整个电路只有一条回路，没有“分支点”.电流的方向是，电流从电源的正极流出，通过用电器流回电源的负极.那么在串联电路中各处的电流大小有怎样的关系呢？请同学们猜想：

（1）串联电路中电流通过用电器后可能越来越小；

（2）串联电路中电流通过用电器后可能越来越大；

（3）串联电路中电流大小通过用电器后可能不变.

如何设计和进行实验验证呢？

在高考物理实验考查中，电阻的测量是重点考查内容，也是热点考查内容。而电流表、电压表内阻的测量，是电阻测量在特殊情况下的应用，也是常考的内容。电压表、电流表内阻的测量与一般电阻的测量不同，自有它的特殊性及规律性，它们不仅是被测量的对象，同时又是测量工具。在测量条件变化时，测量电路也可有较多的变化，可以较灵活地考查考生对电路的理解和设计电路的能力，值得我们下大力气去研究。

一、电压表内阻的测量

【例1】 电压表V量程为0~3V，内阻3～3．5kΩ，现要求测其内电阻RV，实验室提供下列器材：

待测电压表V；电流表A1(量程100μA，内阻2kΩ)；电流表A2(量程1mA，内阻100Ω)；电流表A3，(量程10mA，内阻40Ω)；滑动变阻器R(最大阻值50Ω)，电源E（电动势4V)，开关、导线。

(1)所提供的电流表中，应该选用 (填字母代号)；

(2)为了尽量减少误差，要求测量多组数据，画出符合要求的电路图。

图1

分析：电流表应选A2，因为它与V表的满偏电流最接近；测量电路如图1，若电压表、电流表的读数分别为U、I，则电压表内阻RV=U/I。图1中，A2表也可用一个与待测电压表满偏电流差不多的内阻已知的电压表（如量程5V，内阻5kΩ）代替，不过此时电源的电动势也要相应的调大些，以保证电表指针的偏角较大。因为指针的偏角越小，测量的系统误差越大。

摘 要：随着经济的发展和科学技术水平的提高，人们的生活水平也在不断的提高，各类新型的用电设备在提高生活水平的同时也提高了对于供电系统的要求。本文从各类输电方式出发，对低压直流供电、柔性直流输电、超高压直流输电进行分析，包括他们的结构及其相应的故障类型和保护控制方法，旨在为相关的从业人员提供参考意见。

关键词：低压直流供电；柔性直流输电；超高压直流输电；

1、低压直流供电

1、1低压直流供电系统结构

为了能够满足电力系统的要求，即在孤岛和接入电网的状态下正常运行、连续供电性、电压稳定行、可扩展性等，在符合现行规范标准的前提下，提出了低压直流供电系统的结构，如图1所示[1]。

直流供电系统结构中AC/DC装置是由两个电源型整流器通过并联方式构成的，这两个整流器都采用了脉宽调制的控制方法，并配备了绝缘栅双极型晶体管，调节电压并稳定在正常需求水平上，同时也能降低交流系统中谐波的流入，其目的是为了提高系统的可靠性，使系统能够在孤岛模式下进行工作。分布式发电设备通过电源型整流器来实现与直流系统的连接，这种方法比较简单，稳定性比较好，能够保证供电的连续性。

1、2低压直流供电系统的质量可靠性

电力的稳定性和质量是用户比较关注的重点，其中电能质量对敏感类负载的影响较大，可靠性对应急负载的影响较大，数据类和商业类的负载对于二者都有较高的要求。因此使用直流供电能够有效的提高电能质量，并能进一步的提高供电的可靠性，减低损耗，减少成本，提高经济效益。

摘 要： 电压源与电流源之间的等效变换在电路分析中经常会用到，合理地利用二者之间的变换可以简化电路计算，便于分析电路。反之，不正确使用二者之间的等效变换，会导致计算错误，电路分析进入误区，本文针对电路分析中经常出现的错误进行剖析，期望对电路学习爱好者有所帮助。

关键词： 电压源 电流源 等效变换 基尔霍夫定律

1.引言

电源在电路中的作用都是提供能量的，对于负载而言，电源是提供电压或者电流的。电压源和电流源是两种常见的电源，电压源为外电路提供稳定的电压，电流源为外电路提供恒定的电流。理想的电压源对外电路提供恒定不变的电压，其内电阻作为零处理；理想的电流源对外电路提供恒定不变的电流，其内阻认为无穷大。实际电源都是包含内阻的，在电路分析中，二者可以等效变换，使电路分析更为简单方便。等效变换的前提是二者的内阻要相等。但使用等效变换时，要正确合理地使用，否则得到的分析结果是错误的。电路中常说的等效变换只针对外电路，这里所说的外电路是指除去电源以外的电路，不包含电源本身。

2.案例

以图1为例说明如何正确使用电源之间的等效变换。在该例中，如果要求出流经6Ω电阻的电流，应用基尔霍夫电压定律可以求出，如果应用电流源和电压源之间的等效变换也可以求得，不妨该题应用电流源与电压源等效变换的方法来求。

方法一：将40V电压源变换成电流源，再将电流源变换成电压源，得到如图2所示电路：

根据基尔霍夫电压定律求得I==-1.5A。

【摘要】二次回路接线复杂多变，由于现场条件限制，无法进行加压模拟实验，一旦接线出现错误，会出现电压互感器不能正确反映系统运行电压，甚至可能导致高压保险熔断、烧毁互感器等严重后果。本文探讨目前电流与电压二次回路中存在的各类典型问题，提出电流与电压二次回路接线检查的方法，以确保确保了接线正确性。

【关键字】电流与电压,二次回路,电压回路,方法

中图分类号：O361.4文献标识码：A 文章编号：

一、引言

设备大修、改造或因为交流回路技改工作完成后，都要对电流互感器二次回路接线和电压回路相序进行检查核对，确保极性相序正确，从而保证继电保护装置的安全可靠运行。

二、电流与电压二次回路接线检查方法

（一）机组电压回路定相检查

1. 利用系统倒送电方式进行电压回路定相试验

数千米长的电缆线路具有大电容，例如10km长的110kV交联聚乙烯(XLPE)绝缘电缆，按其截面积的不同，电容可达2～3μF。如果在系统的频率(50Hz)下用交流电压进行现场试验，就需要很大的无功功率。如上所述的电缆，在160kV(2.5u0)下进行交流电压试验，则可能需要高达20MVA的试验功率。常规的交流电压试验设备(运行频率50Hz)的缺点在于其单位试验功率的重量较大，达100～200N/kVA，试验设备的运输很不经济，而且需要在现场提供相当大的电源。

众所周知，油浸纸绝缘电力电缆的现场试验一般都采用直流电压。试验时可以同时测量泄漏电流，由泄漏电流的变化或者泄漏电流与试验电压的关系，可用以判断绝缘状况。数十年对油浸纸绝缘电力电缆采用直流耐压试验的实践，已证明其作为现场定期预防性试验项目能得出满意的试验结果，这也就是充油和压气电缆用直流电压进行现场试验的理由。这个试验方法也同样用于高压XLPE绝缘电缆，它似乎是唯一可行的方法。

1XLPE绝缘电缆线路用直流耐压试验的缺点

高压XLPE电缆线路的运行试验表明，现场采用直流耐压试验不能有效地检出有缺陷的XLPE绝缘电缆及附件。各国运行经验发现通过直流耐压试验的XLPE绝缘电缆及附件在投入运行后有击穿故障发生。

为此，CIGREWG21-09工作组(高压挤包绝缘电缆试验)于1984年向世界各国电缆制造商和电力公司调查，并组织进行模拟结构样品试验，进一步确认高压XLPE绝缘电缆采用直流耐压试验是不恰当的，其存在以下明显的缺点：

a)直流电压下绝缘电场分布与交流电压下电场分布不同，前者按电阻率分布，而后者按介电系数分布，尤其在电缆终端和接头等高压电缆附件中，直流电场强度的分布与交流电场强度分布完全不同。这往往造成交流工作电压下有缺陷部位在直流耐压的现场试验时不会击穿而被检出，或者在交流工作电压下绝不会产生问题的部位，而在直流耐压现场试验时发生击穿。

b)XLPE自身的固有场强高，要用很高的直流试验电压甚至严重损伤电缆才能检出。例如，20kVXLPE电缆绝缘的50%处有金属尖端，结果却在10U0的直流电压下才能使其击穿。再者，在接头内有金属尖端或密封电缆头周围有严重的缺陷，即使用12U0～16U0直流电压试验也不可能检出。

c)由于XLPE的高绝缘电阻和相应的空间电荷效应，尚不能排除在直流电压下会造成XLPE电缆绝缘非故意的预先损伤。直流耐压试验时形成的空间电荷，可造成电缆在投入交流工作电压运行时击穿，或附件界面因积聚电荷而沿界面滑闪。