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什麽是短路?什麽是斷路?什麽是電容?什麽是守恒和能量守恒?

短路

1) 短路就是電源未經過負載而直接由導線接通成閉合回路。(通常這是壹種嚴重而應該盡可能避免電路的故障,會導致電路因電流過大而燒毀並發生火災。)

2) 在混聯電路中,用導線或開關直接將某電路元件或負載的兩端連接起來。(這是因需要並不會導致因電流過大而發生燒毀現象的安全連接,是壹種局部或部分的短路。如用幾十只小燈泡串聯而成的節日小彩燈,為了延長它的使用壽命,當其中某只燈絲斷開而損壞後,其內部的特別結構會自動將其兩端連接而使其他小燈泡正常工作。)

短路在物理學的解釋

電力系統在運行中 ,相與相之間或相與地(或中性線)之間發生非正常連接(即短路)時而流過非常大的電流。其電流值遠大於額定電流 ,並 取決於短 路點距電源的電氣距離。例如,在發電機端發生短路時,流過發電機的短路電流最大瞬時值可達額定電流的10~15倍。大容量電力系統中,短路電流可達數萬安。這會對電力系統的正常運行造成嚴重影響和後果。

三相系統中發生的短路有 4 種基本類型:三相短路,兩相短路,單相對地短路和兩相對地短路。其中,除三相短路時,三相回路依舊對稱,因而又稱對稱短路外,其余三類均屬不對稱短路。在中性點接地的電力網絡中,以壹相對地的短路故障最多,約占全部故障的90%。在中性點非直接接地的電力網絡中,短路故障主要是各種相間短路。

發生短路時,電力系統從正常的穩定狀態過渡到短路的穩定狀態,壹般需3~5秒。在這壹暫態過程中,短路電流的變化很復雜。它有多種分量,其計算需采用電子計算機。在短路後約半個周波(0.01秒)時將出現短路電流的最大瞬時值,稱為沖擊電流。它會產生很大的電動力,其大小可用來校驗電工設備在發生短路時機械應力的動穩定性。短路電流的分析、計算是電力系統分析的重要內容之壹。它為電力系統的規劃設計和運行中選擇電工設備、整定繼電保護、分析事故提供了有效手段。

電氣線路上,由於種種原因相接或相碰,產生電流忽然增大的現象稱短路。相線之間相碰叫相同短路;相線與地線、與接地導體或與大地直接相碰叫對地短路。在短路電流忽然增大時,其瞬間放熱量很大,大大超過線路正常工作時的發熱量,不僅能使絕緣燒毀,而且能使金屬熔化,引起可燃物燃燒發生火災。 造成短路的主要原因有:1、線路老化,絕緣破壞而造成短路;2、電源過電壓,造成絕緣擊穿;3、小動物(如蛇、野兔、貓等)跨接在裸線上;4、人為的多種亂拉亂接造成;5、室外架空線的線路松弛,大風作用下碰撞;6、線路安裝過低與各種運輸物品或金屬物品相碰造成短路

斷路:電路斷開

電容

電容是表征電容器容納電荷的本領的物理量。我們把電容器的兩極板間的電勢差增加1伏所需的電量,叫做電容器的電容。

電容的符號是C。在國際單位制裏,電容的單位是法拉,簡稱法,符號是F。壹個電容器,如果帶1庫的電量時兩級間的電勢差是1伏,這個電容器的電容就是1法。

電容的公式是:C=Q/U 但電容的大小不是由Q或U決定的,即:C=εS/4πkd 。ε是壹個常數,與電介質的性質有關。k則是靜電力常量

電容器的電勢能計算公式:E=CU^2/2

很多電子產品中,電容器都是必不可少的電子元器件,它在電子設備中充當整流器的平滑濾波、電源和退耦、交流信號的旁路、交直流電路的交流耦合等。由於電容器的類型和結構種類比較多,因此,使用者不僅需要了解各類電容器的性能指標和壹般特性,而且還必須了解在給定用途下各種元件的優缺點、機械或環境的限制條件等。本文介紹電容器的主要參數及應用,可供讀者選擇電容器種類時用。

1、標稱電容量(CR):電容器產品標出的電容量值。

雲母和陶瓷介質電容器的電容量較低(大約在5000pF以下);紙、塑料和壹些陶瓷介質形式的電容量居中(大約在0005μF10μF);通常電解電容器的容量較大。這是壹個粗略的分類法。

2、類別溫度範圍:電容器設計所確定的能連續工作的環境溫度範圍,該範圍取決於它相應類別的溫度極限值,如上限類別溫度、下限類別溫度、額定溫度(可以連續施加額定電壓的最高環境溫度)等。

3、額定電壓(UR):在下限類別溫度和額定溫度之間的任壹溫度下,可以連續施加在電容器上的最大直流電壓或最大交流電壓的有效值或脈沖電壓的峰值。

電容器應用在高壓場合時,必須註意電暈的影響。電暈是由於在介質/電極層之間存在空隙而產生的,它除了可以產生損壞設備的寄生信號外,還會導致電容器介質擊穿。在交流或脈動條件下,電暈特別容易發生。對於所有的電容器,在使用中應保證直流電壓與交流峰值電壓之和不的超過直流電壓額定值。

4、損耗角正切(tgδ):在規定頻率的正弦電壓下,電容器的損耗功率除以電容器的無功功率。

這裏需要解釋壹下,在實際應用中,電容器並不是壹個純電容,其內部還有等效電阻,它的簡化等效電路如下圖所示。圖中C為電容器的實際電容量,Rs是電容器的串聯等效電阻,Rp是介質的絕緣電阻,Ro是介質的吸收等效電阻。對於電子設備來說,要求Rs愈小愈好,也就是說要求損耗功率小,其與電容的功率的夾角δ要小。

這個關系用下式來表達: tgδ=Rs/Xc=2πf×c×Rs 因此,在應用當中應註意選擇這個參數,避免自身發熱過大,以減少設備的失效性。

5、電容器的溫度特性:通常是以20℃基準溫度的電容量與有關溫度的電容量的百分比表示。

補充:

1、電容在電路中壹般用“C”加數字表示(如C13表示編號為13的電容)。電容是由兩片金屬膜緊靠,中間用絕緣材料隔開而組成的元件。電容的特性主要是隔直流通交流。

電容容量的大小就是表示能貯存電能的大小,電容對交流信號的阻礙作用稱為容抗,它與交流信號的頻率和電容量有關。

容抗XC=1/2πf c (f表示交流信號的頻率,C表示電容容量)電話機中常用電容的種類有電解電容、瓷片電容、貼片電容、獨石電容、鉭電容和滌綸電容等。

2、識別方法:電容的識別方法與電阻的識別方法基本相同,分直標法、色標法和數標法3種。電容的基本單位用法拉(F)表示,其它單位還有:毫法(mF)、微法(μF)/mju:/、納法(nF)、皮法(pF)。其中:1法拉=1000毫法(mF),1毫法=1000微法(μF),1微法=1000納法(nF),1納法=1000皮法(pF)

容量大的電容其容量值在電容上直接標明,如10 μF/16V

容量小的電容其容量值在電容上用字母表示或數字表示

字母表示法:1m=1000 μF 1P2=1.2PF 1n=1000PF

數字表示法:壹般用三位數字表示容量大小,前兩位表示有效數字,第三位數字是倍率。

如:102表示10×102PF=1000PF 224表示22×104PF=0.22 μF

3、電容容量誤差表

符 號 F G J K L M

允許誤差 ±1% ±2% ±5% ±10% ±15% ±20%

如:壹瓷片電容為104J表示容量為0. 1 μF、誤差為±5%。

6使用壽命:電容器的使用壽命隨溫度的增加而減小。主要原因是溫度加速化學反應而使介質隨時間退化。

7絕緣電阻:由於溫升引起電子活動增加,因此溫度升高將使絕緣電阻降低。

電容器包括固定電容器和可變電容器兩大類,其中固定電容器又可根據所使用的介質材料分為雲母電容器、陶瓷電容器、紙/塑料薄膜電容器、電解電容器和玻璃釉電容器等;可變電容器也可以是玻璃、空氣或陶瓷介質結構。以下附表列出了常見電容器的字母符號。

電容分類介紹

名稱:聚酯(滌綸)電容(CL)

符號:

電容量:40p--4μ

額定電壓:63--630V

主要特點:小體積,大容量,耐熱耐濕,穩定性差

應用:對穩定性和損耗要求不高的低頻電路

名稱:聚苯乙烯電容(CB)

符號:

電容量:10p--1μ

額定電壓:100V--30KV

主要特點:穩定,低損耗,體積較大

應用:對穩定性和損耗要求較高的電路

名稱:聚丙烯電容(CBB)

符號:

電容量:1000p--10μ

額定電壓:63--2000V

主要特點:性能與聚苯相似但體積小,穩定性略差

應用:代替大部分聚苯或雲母電容,用於要求較高的電路

名稱:雲母電容(CY)

符號:

電容量:10p--0。1μ

額定電壓:100V--7kV

主要特點:高穩定性,高可靠性,溫度系數小

應用:高頻振蕩,脈沖等要求較高的電路

名稱:高頻瓷介電容(CC)

符號:

電容量:1--6800p

額定電壓:63--500V

主要特點:高頻損耗小,穩定性好

應用:高頻電路

名稱:低頻瓷介電容(CT)

符號:

電容量:10p--4。7μ

額定電壓:50V--100V

主要特點:體積小,價廉,損耗大,穩定性差

應用:要求不高的低頻電路

名稱:玻璃釉電容(CI)

符號:

電容量:10p--0。1μ

額定電壓:63--400V

主要特點:穩定性較好,損耗小,耐高溫(200度)

應用:脈沖、耦合、旁路等電路

名稱:鋁電解電容

符號:

電容量:0。47--10000μ

額定電壓:6。3--450V

主要特點:體積小,容量大,損耗大,漏電大

應用:電源濾波,低頻耦合,去耦,旁路等

名稱:鉭電解電容(CA)鈮電解電容(CN)

符號:

電容量:0。1--1000μ

額定電壓:6。3--125V

主要特點:損耗、漏電小於鋁電解電容

應用:在要求高的電路中代替鋁電解電容

名稱:空氣介質可變電容器

符號:

可變電容量:100--1500p

主要特點:損耗小,效率高;可根據要求制成直線式、直線波長式、直線頻率式及對數式等

應用:電子儀器,廣播電視設備等

名稱:薄膜介質可變電容器

符號:

可變電容量:15--550p

主要特點:體積小,重量輕;損耗比空氣介質的大

應用:通訊,廣播接收機等

名稱:薄膜介質微調電容器

符號:

可變電容量:1--29p

主要特點:損耗較大,體積小

應用:收錄機,電子儀器等電路作電路補償

名稱:陶瓷介質微調電容器

符號:

可變電容量:0。3--22p

主要特點:損耗較小,體積較小

應用:精密調諧的高頻振蕩回路

名稱:獨石電容

最大的缺點是溫度系數很高,做振蕩器的穩漂讓人受不了,我們做的壹個555振蕩器,電容剛好在7805旁邊,開機後,用示波器看頻率,眼看著就慢慢變化,後來換成滌綸電容就好多了.

獨石電容的特點:

電容量大、體積小、可靠性高、電容量穩定,耐高溫耐濕性好等。

應用範圍:

廣泛應用於電子精密儀器。各種小型電子設備作諧振、耦合、濾波、旁路。

容量範圍:

0.5PF--1ΜF

耐壓:二倍額定電壓。

裏面說獨石又叫多層瓷介電容,分兩種類型,1型性能挺好,但容量小,壹般小於0。2U,另壹種叫II型,容量大,但性能壹般。

就溫漂而言:

獨石為正溫糸數+130左右,CBB為負溫系數-230,用適當比例並聯使用,可使溫漂降到很小.

就價格而言:

鉭,鈮電容最貴,獨石,CBB較便宜,瓷片最低,但有種高頻零溫漂黑點瓷片稍貴.雲母電容Q值較高,也稍貴.

能量守恒

能量在量方面的變化,遵循自然界最普遍、最基本的規律,即能量守恒定律。

能量守恒定律是在5個國家、由各種不同職業的10余位科學家從不同側面各自獨立發現的。其中邁爾、焦耳、亥姆霍茲是主要貢獻者。邁爾是德國醫生,從新陳代謝的研究中得出,1842年,邁爾發表了題為《論無機界的力》的論文,進壹步表達了物理化學過程中能量守恒的思想。焦耳是英國物理學家,1843年,他鉆研並測定了熱能和機械功之間的當量關系。1847年,他做了迄今認為確定熱功當量的最好實驗。此後不斷改進實驗方法,直到1878年還有測量結果的報告,精確的實驗結果為能量守恒定律的確立,提供了無可置疑的實驗證據。亥姆霍茲是德國物理學家、生理學家,於1847年出版了《論力的守恒》壹書,給出了對不同形式的能的數學表示式,並研究了它們之間相互轉化的情況,從而這部著作成了能量守恒定律論證方面影響較大的壹篇歷史性文獻。該定律發現的過程中,除了上述3位外,還有法國卡諾、德國莫爾、法國塞甘、瑞士赫斯、德國霍耳茲曼、英國格羅夫、丹麥柯耳丁以及法國伊倫,都曾獨立地發表過有關能量守恒方面的論文,對能量守恒定律的發現作出了貢獻。

能量守恒定律指出:“自然界的壹切物質都具有能量,能量既不能創造也不能消滅,而只能從壹種形式轉換成另壹種形式,從壹個物體傳遞到另壹個物體,在能量轉換和傳遞過程中能量的總量恒定不變”。

能源在壹定條件下可以轉換成人們所需要的各種形式的能量。例如,煤燃燒後放出熱量,可以用來取暖;可以用來生產蒸汽,推動蒸汽機轉換為機械能,推動汽輪發電機轉變為電能。電能又可以通過電動機、電燈或其它用電器轉換為機械能、光能或熱能等。又如太陽能,可以通過聚熱氣加熱水,也可以產生蒸汽用以發電;還可以通過太陽能電池直接將太陽能轉換為電能。當然,這些轉換都遵循能量守恒定律。

在英文中,能量守恒被稱為:Energy Conservation

能量守恒的具體表達形式

保守力學系統:在只有保守力做功的情況下,系統能量表現為機械能(動能和位能),能量守恒具體表達為機械能守恒定律。

熱力學系統:能量表達為內能,熱量和功,能量守恒的表達形式是熱力學第壹定律。

相對論性力學:在相對論裏,質量和能量可以相互轉變。計及質量改變帶來能量變化,能量守恒定律依然成立。歷史上也稱這種情況下的能量守恒定律為質能守恒定律。