㈠ 高中物理中,哪些物理量是絕對的(質量),哪些又是相對的呢(v)如電流強度呢,E=BL(V) 啊。謝!
這情況是動生電動勢
s的變化是金屬棒運動產生的,所以只有金屬棒產生電動勢,其他的沒有運動,所以沒有!
用法拉利電磁感應定律推出,說明法拉利電磁感應定律是普適合的。
對於動生電動勢的計算最好用公式E=BLV
㈡ 電路基本物理量
基本物理量有:
1、電流,電荷有規則的定向運動形成電流,電流強度是在電場的作用下單位時間內通過某一導體截面的電量;
2、電壓,電場中任意兩點的電位差,在數值上等於電場力把單位正電荷從某點移到另一點所做的功;
3、電位,電位在物理學中稱為電勢,是表示電場中某點的性質的物理量,表明正電荷位於該點時,所具有電位能的大小;
4、電動勢,電動勢表示電源的性質的物理量,電動勢在數值上等於非電場力把單位正電荷從電源的低電位端經電源內部移到高電位端所做的功。
一、電路基本物理量和元件
電流:電荷的定向移動形成電流。
電壓:從數學角度看,電壓是電場強度沿兩點之間連線對路徑的線積分。由於靜電場是保守場,故此積分與路徑無關。從能量的角度來看,電壓是把單位正電荷從一點移動到另一點時電場力做的功。
功率:瞬時功率等於電壓和電流的乘積, p(t)=u(t)\times i(t) 。當電壓、電流為周期量時,瞬時功率可以分解為兩部分:
p(t)=UIcos\varphi [1+cos2\omega t]-UIsin\varphi sin2\omega t
式中第一項在一個周期上的積分恆為非負值,表示負載消耗的功率,稱為有功功率(平均功率), P=UIcos\varphi 。
第二項在一個周期上的積分為零,其瞬時值表示電源和儲能元件交換能量的功率,將其最大值稱為無功功率, Q=UIsin\varphi 。
可以用一個復數將有功功率和無功功率統一起來。定義復功率為 S^*=UI^*=P+\mathrm{j}Q 。
當 2\omega t=\frac{3\pi }{2} 時, p(t) 達到最大值 2UI(=\sqrt 2U\times \sqrt 2I) ,亦即電源需要提供給負載的最大功率瞬時值,用電壓、電流的有效值表示,稱為視在功率(容量), S=UI 。視在功率也是復功率的模。
功率因數: \lambda =\frac{P}{S} ,表示有功占容量的比例。
電阻:將電壓與電流的比值定義為電阻。 R=\frac{U}{I}
在一定溫度下,若R保持不變, 則稱為線性電阻。
電阻元件是把電能轉換成其他形式能的元件。
線性電阻電流與電壓成正比的原因在於,根據經典的金屬導電理論,導體中自由電子的漂移速度正比於導體中的電場,即
J=\gamma E
將上式積分,並定義 R=\frac{l}{\gamma S} ,從而得到
u=iR
電感:將電流產生的磁鏈與該電流的比值定義為電感。 L=\frac{\Psi }{i}
這樣定義是因為在沒有鐵磁物質存在時,磁鏈與電流成正比。因此將比例系數定義為電感,反映了電流產生磁通和磁場能量的儲存。
電容:設有兩個帶等量異號電荷的導體,將導體上電荷和兩導體間的電壓的比值定義為兩導體間的電容。 C=\frac{q}{u}
電容反映了電荷產生電場和電場能量的儲存。
相量:相量是一個復數,它的模是正弦量的有效值,它的輻角是正弦量的初相。(適用於正弦穩態)
阻抗:一個埠的端電壓相量和電流相量的比值定義為該埠的阻抗, Z=\frac{\dot U}{\dot I} 。阻抗的代數形式為 Z=R+\mathrm{j}X ,其中R為電阻分量,X為電抗分量。
導納:阻抗的倒數稱為導納。
二、電路定律及定理
基爾霍夫定律:
KCL:在集總電路中,對任意結點,流出結點電流的代數和為零。
KVL:在集總電路中,對任意迴路,沿迴路電壓降落的代數和為零。
疊加定理:在線性電阻電路中,各處電壓或電流等於各個電源單獨作用時該處電壓或電流的疊加。
齊性定理:在線性電路中,當所有激勵同時變化K倍時,響應也同樣變化K倍。
替代定理:若一埠電壓(電流)為u(i),則可以用一個電壓為u(電流為i)的電壓源(電流源)等效替代該埠。
戴維寧定理:一埠可以用電壓源和電阻的串聯組合等效替代,電壓源的電壓等於埠的開路電壓,電阻等於埠內全部獨立電源置零後的的輸入電阻。
諾頓定理:一埠可以用電流源和電阻的並聯組合等效替代,電流源的電流等於埠的短路電流,電阻等於埠內全部獨立電源置零後的的輸入電阻。
特勒根定理:對於兩個拓撲結構相同的電路,有 \sum_{k=1}^{n}{u_k i_k^*}=0 , \sum_{k=1}^{n}{u_k^* i_k}=0 (擬功率定理)
互易定理:對於只有一個激勵的線性電路,激勵和響應互換位置後,其比值保持不變。
最大功率傳輸定理:設電源的等效阻抗 Z_{eq}=R_{eq}+jX_{eq} ,則當 R=R_{eq},X=-X_{eq} 時,負載功率取得最大值。
三、電路分析計算中的概念及方法
迴路電流法:取定參考方向,列l=b-n+1個KVL方程,求解各迴路的電流。
注意:當電路中存在無伴電流源時,可將電流源兩端電壓設為變數列入方程。
結點電壓法:取定參考結點,列n-1個KCL方程,求解各結點的電壓。
注意:當電路中存在無伴電壓源時,可將電壓源電流設為變數列入方程。
虛短:理想運放的同相端和反相端的電壓相等。
虛斷:流入理想運放的同相端和反相端的電流為零。
換路定則:在動態電路中,換路前後電感的磁鏈和電流不發生突變,電容的電荷和電壓不發生突變。
動態電路的響應:動態電路的全響應=零輸入響應+零狀態響應=自由分量+強制分量=穩態分量+瞬態分量
階躍響應、沖激響應:激勵為單位階躍函數(沖激函數)的零狀態響應。
時間常數:RL電路的時間常數為 \tau =\frac{L}{R} ,反映了過渡過程的進展速度。(RC電路同理)
一階電路的三要素法:初始值、特解和時間常數稱為一階電路全響應的三要素。知道了這三個要素,就可根據公式直接寫出一階電路的全響應。
二階電路的響應:分為過阻尼、臨界阻尼和欠阻尼三種情形。其判別式 \Delta =R-2\sqrt \frac{L}{C}
耦合因數:耦合電感的耦合因數 k=\frac{M}{\sqrt{ L_1L_2}}
理想變壓器的理想化條件:無損耗、全耦合,L1/L2為定值
諧振:外施激勵頻率與電路固有頻率相等的情況稱為諧振。諧振時,電路阻抗為純電阻,電抗電壓為零( U_L,U_C 互為相反數),電壓與電流同相,電路只消耗有功功率。