区别交变电流的四值并正确应用

交变电流涉及4个值，即最大值、瞬时值、有效值、平均值．在有关交变电流的计算中，一定要区分相关概念，应用时掌握其要领。     

用示波器测：定交流电最大值与有效值的关系

中学物理实验中,让交流电和直流电分别通过同一个灯泡,如果两次灯泡发光的亮度相同,说明灯泡在相同的时间内产生的热量相同,则直流电的数值就是交流电的有效值.用示波器测出灯泡两端的交流电压的最大值和直流电压值,并计算出它们的比值,从而确定交流电最大值与有效值的关系.     

两方法让学生理解交流电最大值和有效值的关系

在学习正弦交流电的有效值的概念时,我们很多时候会强调交流电的有效值是根据电流的热效应来定义的,即让交流与恒定电流分别通过大小相同的电阻,如果在交流的一个周期内它们产生的热量相等,我们就把恒定电流的电流（电压）叫做这个交流电的电流（电压）有效值。而在具体举例时,我们往往还会让学生知道正弦交流的最大值是有效值的2倍。但为什么是2倍呢？     

“交流电有效值”概念教学

人教版高中物理教材<选修3-2>模块中"描述交变电流的物理量"一节介绍了交变电流的峰值、瞬时值、平均值和有效值,还给出了周期和频率的概念.一直以来该节课的教学是平淡无奇.实际上,教师在后续教学中发现,学生经常会将平均值和有效值混淆,在求交变电流的电荷和发热量时经常出错,究其原因,还是学生在有效值的学习中留下了疑点,没有将这个教学难点有效地突破.     

浅谈电流的有效值与平均值的区别

1有效值与平均值的区别 1.1有效值的定义 什么是有效值呢?它是指某一交流电通过电阻时,在一个周期的时间内所产生的热量和某一直流电通过同一电阻且在相同的时间内所产生的热量相等,那么这个直流电的量值就叫做该交流电的有效值.     

具有不同临界电流的Bi2223/Ag多芯超导带材的自场损耗和交流电流电压特性

对具有不同临界电流的Ｂｉ２２２３／Ａｇ多芯超导材的交流电流电压特性进行了测量和评价,当传输电流的有效值Ｉｎｎｓ小于临界电流Ｉｃ时,交流电压的大小与传输电流的频率成正比;但Ｉｎｎｓ接近临界电流时,不同频率所对应的交流电压的大小之间的差别减小了,所有的曲线都汇聚成一条曲线,传输电流的频率分别为４０Ｈｚ,６０Ｈｚ,８０Ｈｚ,２００Ｈｚ及３００Ｈｚ时,我们测量了交变传输电流在Ｂｉ２２２３／Ａｇ带材中产生的自场损耗。结果表明当传输电流的频率较低时,实验结果与基于Ｂｅａｎ模型的Ｎｏｒｒｉｓ方程预期的结果一致;另外,实验结果表明存在一个电流Ｉ′,它的值小于任何一个样品的临界电流,本实验中Ｉ′的值是１０安培,在传输相同大小的电流Ｉｎｎ且Ｉｎｎｓ〈Ｉ′时,Ｂｏｉ２２２３／Ａｇ带材的交流损耗与它的临界电流成正比;但当Ｉｎｎｓ〉Ｉ′     

交流电有效值与交流电表示数的关系

通过交流电流表和交流电压表读出的数值,是交流电的有效值;而交流电的有效值是根据电流的热效应来规定的.但实际上交流电表工作的原理并不是依据电流的热效应.那么交流电表刻度盘上的数值是如何标度的呢?现以中学常用的磁电式电表中的整流式电表为例进行讨论.     

趋肤效应的一种解释

福里斯、季莫列娃的《普通物理学》对趋肤效应的解释是不正确的.如图1所示:i表示通过导体的交变电流.ib表示如图所示的闭合回路里的感应电流.图1中所表示的是交变电流i正在增长时的情况.结果,在导体中心处i和ib这两个电流方向相反,电流被减弱.在导体表面处两个电流方向相同,电流得到加强.表面处的电流大于中心处的电流. 按照这种解释,则当导体中的交变电流i衰减时,导体中心处的电流将得到加强,而表面处的电流将被减弱.这样,在交变电流的一个全周期内,无论在导体的表面或中心,电流加强和减弱的机会均等,效果相同,也就无所谓趋肤了.可见福里斯…     

多层导体超导电缆的交流输电特性

在完成设计和制造我国第一组并网运行的超导电缆系统的工作中,我们对不同结构的超导电缆短样样品的交流载流特性进行了系统的研究,内容包括层电流均流特性、电缆失超特性、失超恢复特性、电缆载流能力和抗短路冲击能力等.结果表明,对多层螺旋导体结构的超导电缆,影响其输运电流在各导体层分布的主要因素是邻近效应.由于其零电阻特性,在相同的结构中,超导体表现出比常规导体大得多的临近效应.显著的邻近效应使多层导体结构的超导电缆的均流问题变得更加复杂.此类超导电缆有很强的抗短路电流冲击能力,能够承受高于额定电流20倍以上的短路电流,并且有很好的超导性能恢复能力.由于交流超导电缆的电压与电流相位差对电阻的变化非常敏感,所以可以被用作判断失超的预警参数用来避免热溃式失超的发生.     

交变电流有效值与平均值的困惑与思考

在"交变电流"一章的有效值和平均值教学中,教师反复强调有关功和能的计算要用有效值,而计算穿过某一截面的电荷量要用平均值.很大一部分学生仍不能理解为什么这样做.学生在学习过程中也只是在大脑里记住了,并没有真正的理解,过一段时间再次做这类题型时又是张冠李戴,错误率相当高,究其原因是学生在心里不明白为什么二者不一样,在计算电荷量时为什么不能用有效值?下面笔者就从题目入手来从分析它们的本质区别.     

高温超导体临界电流的测量

本文报道高温超导体临界电流测量若干问题的研究.电磁测量和数值模拟指出,对于高温超导体,电输运法测量的临界电流可能与电流扫描速度有关,快速扫描,特别是脉冲法测量的临界电流将偏小;磁滞回线法测量的临界电流与磁场扫描速度有关,快速磁场扫描测量时临界电流的判据较大;交流磁化率法测量的临界电流与交流频率有关,使用高频测量时临界电流的判据较大.这些特征和临界态模型的预言不同,都与高温超导体的特征有关.     

外场因素对高温超导堆叠带材交流损耗的影响

REBCO高温超导带材在传输电流时会产生交流损耗,从而影响超导设备的稳定运行。基于麦克斯韦方程组,结合超导体的非线性E-J关系,使用H方法推导求解超导体交流损耗的数值计算公式,利用COMSOL Multiphysics有限元仿真软件建立二维轴对称模型并进行计算。结果表明,在通入交变电流后,超导带材由于抗磁性会出现部分零磁通区域,随着传输电流幅值、磁通蠕变系数、频率及环境温度的增大,磁通穿透深度逐渐增大,零磁通区域逐渐减小,传输电流主要分布于带材两端。增大传输电流幅值、磁通蠕变系数以及环境温度中任一变量,交流损耗随之增大,而交流损耗随频率的增大而减小。合理选取超导带材参数可有效降低交流损耗,保障超导设备安全运行。     

再论交流电压真有效值的测量

一、引言《物理实验》1989年第6期刊发了拙文“浅谈交流电压真有效值的测最”。对于交流电压、电流真有效值(True rms)的测量,近二十多年来一直是电测领域内引人注目的研究课题。此次再论,似乎是老调重弹,其实不然。     

电感和电容对交流电的影响的实验设计

观察和实验是学生认识物理现象、获得有关感性认识的源泉,是学生学习物理知识、掌握科学方法的基础,同时也是研究和学习物理的重要手段.在高中物理"电感和电容对交变电流的影响"一节中,课本上设计的演示实验不能区别对于电感、电容对交变电流的具体影响;特别是在论述当交变电流的频率发生变化时,课本只是进行了理论上的阐述,没有相对应的实验演示来说明.这使学生在学习过程中缺乏感性认识,对这些规律基本上以记忆为主,缺乏深入的理解,教学效果不理想.我们在教学中摸索出一套演示实验,取材方便、操作简单、现象明显,能够有效地给学生答疑解惑,增加学生学习物理的兴趣.     

并二苯环纳米分子桥的电子传导特性

利用基于GreenFunction的Tight binding方法,对由平面苯分子环耦合成的二端子纳米分子桥进行了理论计算和数值模拟,得出了入射电子通过纳米分子桥传输到不对称端点的电子传输概率,揭示出传导电子与分子轨道共振时传输峰值的出现和电子传输振荡的物理机制.利用Fisher Lee关系式和电子流密度理论,在传输概率出现峰值的四个能量点E=±0.68和E=±1.38处计算了分子桥内的电子流分布,给出了这些能量点处环电流生成的物理解释和键电流的最大值,并且给出了分子内电流分布的图形模拟结果.     

也谈交流电压真有效值的测量

也谈交流电压真有效值的测量任维义（四川师范学院南充６３７００２）在电子测量技术和自动控制系统中，通常要对交流电压的正弦波、矩形波、三角波等各种波形的交变电压和在微弱信号中对噪声进行测量，尤其是在随机过程测量中，若能准确地测出各个窄频带内与被测波形无关...     

金属封装内冷型高温复合超导体电磁特性的有限元分析

基于工程化高温超导带材的内冷型复合超导体电磁特性受磁场各向异性影响较大,采用有限元方法分析了内冷型复合超导体的电磁特性。利用COMSOL Multiphysics建立了基于商品化高温超导带材的金属封装内冷型高温复合导体的有限元计算模型,并对其进行电磁仿真分析,得到了内冷型复合超导体的磁场分布,应用高温超导材料在磁场下的Jc-B曲线关系,获得内冷型复合导体在77K液氮温区下临界电流受磁场影响的变化规律。采用电场强度与电流密度进行面积分的方法,计算得到了不同频率、不同通流下内冷型复合导体的交流损耗情况,计算表明,相同频率下交流损耗随激励电流的增大而增大,相同激励电流条件下交流损耗与通流频率成正比关系。     

探究一种非正弦周期变化的电流和电压的有效值

通过对两个不同形式的电路问题进行分析, 得出相同形式的非正弦周期变化的电流和电压的瞬时值表 达式, 并对这种波动直流电用多种方法推导出有效值计算公式     

以学习者视角运用教材 以审视者视角打破局限——以新人教版交变电流的变化规律探究教学为例

交变电流的变化规律是教学中的难点,教材从发电机矩形线圈在匀强磁场中做切割磁感线运动角度进行理论探究,但却无法解释线圈形状不规则情况下交变电流的变化规律.以学习者视角运用教材,设置链式递进问题,帮助学生自主得出交变电流的表达式;以审视者视角打破教材局限,回归物理规律本源,结合导数知识,推导出发电机电动势的变化规律,以期培养学生推理论证、质疑创新的科学思维.     

YBCO带材交流损耗的数值仿真与分析

在有限元软件COMSOL Multiphysics中构造出了YBCO带材的数值仿真模型,并重点对YBCO带材的交流损耗进了数值模拟.模型中以单根无限长YBCO带材为计算对象,以H-formulation作为求解方法,并将带材的非线性特性(E~J特性)和各向异性特性(B~J特性)作为模型的理论基础加载到模型中.之后利用仿真模型计算出不同幅值的交变电流激励下带材的交流损耗.同时,文章对YBCO带材的交流损耗进行了相同激励条件下的测试实验和基于Norris公式的理论计算,并将三者进行对比,结果显示三组数组基本吻合,证明所构建的仿真模型在计算带材交流损耗方面的可行性.