补1:电阻、电导、电抗纳基本概念

作者:钱汇娱乐 发布时间:2020-11-08 13:05

  补1:电阻、电导、电抗、电纳基本概念_物理_自然科学_专业资料。补 1 :电阻、电导、电抗、电纳的基本概念 一、电阻的基本概念: 电阻是构成电路的基本元件, 现分别从它的物理特性和电特性两种不同角度进行说明, 并且对电路 中的电阻进行简单分类。 1. 电

  补 1 :电阻、电导、电抗、电纳的基本概念 一、电阻的基本概念: 电阻是构成电路的基本元件, 现分别从它的物理特性和电特性两种不同角度进行说明, 并且对电路 中的电阻进行简单分类。 1. 电阻的物理特性: 导体两端电压固定时,导体中的电流与导体的粗细(截面积 S),导体的长短(长度 丨),导体的材 料(材质)有关,表示导体这一性质的物理量为导体的电阻,其数学表达为: 式中 R--导体电阻,其单位为欧姆(); R= ■- S 欧姆的意义表述为: 导体两端的电压为 1V 时,导体中的电流为 1A ,此导体的电阻即为 t√1 ; P--由导体的材料决定,称为电阻率,其单位为欧姆米( Ω ? m);电阻率的倒数 Y 称为电导率, 其单位为西门子每米(S/m )。1 另外,压力、光和热等一些物理因素对导体的电阻会有影响, 应变片、热敏电阻、光敏电阻。 21 其引起的效应得到广泛的应用。 此外,导体电阻与温度也有密切关系,通过实验我们可得出如下的普适公式: 11 例如: 式中 R--导体在 t0C 时的电阻;R0--导体在 O0C 时的电阻;:--电阻温度系数,由材料决定。 2. 电阻的电特性: 研究导电媒质中恒定电流场的一个重要问题是计算电极间的电阻 电压和 通过导体的电流成正比,其比值称为电阻: (或电导)。由欧姆定律知导体两端 31 缘电阻,在此假设电流分布对称: 计算单位长度的同轴电缆的绝 2~r 1 Γ 丁、 而这一公式也为我们计算各种导体的电阻提供了科学的方法。比如, 内外导体之间的电位差为: 1 Edr = .I 亠 dr = I bdr Jb 2 兀 r ; 二丄丨 nb a 2 式中 I--单位长度漏电流;--电流密度;E--电场强度。 如果我们引入热功当量还可以用焦耳定律来定义电阻:它等于热耗功率除以电流的二次方即 P R 2。如果把从焦耳热中的热耗散 I P 推广,使其包括从电功率经不可逆转而产生的其它形式的功率 就可得到各种相应的广义等效电阻。例如,导体通过交流电时,由于集肤效应造成交流电产生的热损耗 PaC ,故导体的有效电阻 RaC=P 带;在变压器电路的模型中,用铁损耗电阻 Ro 反映铁芯中的磁滞损耗 Phf 和涡流损耗 Ped 即 R 川 = l 2 Phf Ped o 同样,在输电线路中用电阻 R 来反映电力线路的发热效应,用电倒 G 来反映电晕损耗和泄漏损耗。 3. 电阻的分类: 遵从欧姆定律的电阻叫线性电阻;不遵从欧姆定律的电阻其伏安特性是一条曲线,这种电阻叫非线 L 其中非线性电阻又有电流控制型电阻和电压控制型电阻。 电流控制型电阻: 若电阻元件两端的电压是其电流的单值函数,这种电阻称为电流控制型电阻。可 用下列函数表示:u = f i 其典型的伏安特性如图(a)所示。某些充气二极管就具有这种伏安特性。 电压控制型电阻:若通过电阻元件的电流是其两端电压的单值函数, 这种电阻称为电压控制型电阻。 可用下列函数关系表示:i=gu 其典型的伏安特性如图(b)所示。隧道二极管就具有这种伏安特性 4L 、电导的基本概念: 图(b) 在《电路学》中电导被定义成电阻的倒数即 1J G ,其单位为西门子 S ,电导的引入使得电路 R 计算中电流表示方法具有了与电压的表示方法相同的形式。 而在电力系统的架空输电线路中,电导是反映泄漏电流和电晕所引起的有功损耗的一种参数,通常 线路绝缘良好,泄 漏损耗可忽略,因此架空输电线路的电导主要取决于电晕引起的有功损耗。电晕现象 就是架空线路带有高电压的情况下,当 导线表面的电场强度超过空气的击穿强度时,导线附近的空气游 离而产生局部放电的现象。电晕不仅增加网损,干扰附近的 无线电通信,而且还会使导线表面产生电腐 蚀而降低输电线路的寿命,因此应避免电晕现象的发生。增大导线半径是防止电 晕的有效方法。在一般 的电力系统系统计算中可以忽略电晕损耗,认为 g:0 3 三、电抗的基本概念: 对于电抗的解释在《电路学》和《电力系统》中是有所区别的。就《电路学》而言,基于对电路元 4 件本身的物理性质而定义电抗,它包括感抗和容抗两部分;而在《电力系统》中,是在《电路学》的基 础上基于输电线路所 产生的物理现象用电抗和电纳来描述,把输电线路所产生的磁场效应用电抗来描 述,把输电线路所产生的电场效应用电纳来 描述。在后面对电抗和电纳的数学形式我们将以《电路学》 中向量的形式来表述,希望同学们加以注意不要混淆。 在说明电抗的概念之前,我们应先了解一下电感和电容的基本概念: 1. 电感:在多回路系统中,回路的电感由两部分构成 - --自感和互感。 自感:由毕奥一萨伐尔定律可知,当回路的形状、大小、位置及周围磁介质不变时,回路中电流所 产生的磁场与电流成正比,即 T =Ll。L 为比例系数,称回路线圈的自感系数,简称自感,单位为亨 利 H。L 取决于线圈的形状、大小、位置、匝数和周围的磁介质及其分布,而与电流无关。 互感:由毕奥一萨伐尔定律知,当回路的几何形状,相对位置,周围介质的磁导率均不变,那么电 流 I1 的磁场穿过回路 I2 的全磁通 21 与 11 成正比。同样,电流 I2 的磁场穿过回路 11 的全磁通 12 与 12 成正比,即,- 2^ M21I1 -12 = M1212 其中 M21 和 M12 为比例系数,表示两个回路之间的互感系 数, 简称互感。显然,互感系数与两个耦合回路的形状、大 小、位置以及周围磁介质的磁导率有关。 5 互感的单位也为亨利( H )。 由此可得出在多回路系统中各个回路的磁链方程: ∣ ‘1 =L11 1 L12I2 = l Ln1 1 Ln2I2 LnnI 利用此磁链方程,结合《电磁场理论》可对三相架空输电线路的等效电感进行计算,具体计算过


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