高压发电机定子和转子的绝缘标准是多少?6300的,功率1600千瓦。请帮忙告知,谢谢!

kuaidi.ping-jia.net  作者:佚名   更新日期:2024-06-30
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中考系列之物理总复习
第一章 机械能
1. 一个物体能够做功,这个物体就具有能(能量)。
2. 动能:物体由于运动而具有的能叫动能。
3. 运动物体的速度越大,质量越大,动能就越大。
4. 势能分为重力势能和弹性势能。
5. 重力势能:物体由于被举高而具有的能。
6. 物体质量越大,被举得越高,重力势能就越大。
7. 弹性势能:物体由于发生弹性形变而具的能。
8. 物体的弹性形变越大,它的弹性势能就越大。
9. 机械能:动能和势能的统称。 (机械能=动能+势能)单位是:焦耳
10. 动能和势能之间可以互相转化的。方式有: 动能 重力势能;动能 弹性势能。
11. 自然界中可供人类大量利用的机械能有风能和水能。

第二章 分子运动论初步知识
1. 分子运动论的内容是:(1)物质由分子组成;(2)一切物体的分子都永不停息地做无规则运动。(3)分子间存在相互作用的引力和斥力。
2. 扩散:不同物质相互接触,彼此进入对方现象。
3. 固体、液体压缩时分子间表现为斥力大于引力。 固体很难拉长是分子间表现为引力大于斥力。
4. 内能:物体内部所有分子做无规则运动的动能 和分子势能的总和叫内能。(内能也称热能)
5. 物体的内能与温度有关:物体的温度越高,分子运动速度越快,内能就越大。
6. 热运动:物体内部大量分子的无规则运动。
7. 改变物体的内能两种方法:做功和热传递,这两种方法对改变物体的内能是等效的。
8. 物体对外做功,物体的内能减小;外界对物体做功,物体的内能增大。
9. 物体吸收热量,当温度升高时,物体内能增大;物体放出热量,当温度降低时,物体内能减小。
10. 所有能量的单位都是:焦耳。
11. 热量(Q):在热传递过程中,传递能量的多少叫热量。(物体含有多少热量的说法是错误的)
12. 比热(C):单位质量的某种物质温度升高(或降低)1℃,吸收(或放出)的热量叫做这种物质的比热。 (物理意义就类似这样回答)
13. 比热是物质的一种属性,它不随物质的体积、质量、形状、位置、温度的改变而改变,只要物质相同,比热就相同。
14. 比热的单位是:焦耳/(千克?℃),读作:焦耳每千克摄氏度。
15. 水的比热是:C=4.2×103焦耳/(千克?℃),它表示的物理意义是:每千克的水当温度升高(或降低)1℃时,吸收(或放出)的热量是4.2×103焦耳。
16. 热量的计算:
① Q吸 =cm(t-t0)=cm△t升 (Q吸是吸收热量,单位是焦耳;c 是物体比热,单位是:焦/(千克?℃);m是质量;t0 是初始温度;t 是后来的温度。
② Q放 =cm(t0-t)=cm△t降
③ Q吸 = Q放 ( ※ 关系式 )
17. 能量守恒定律:能量既不会消灭,也不会创生,它只会从一种形式转化为其他形式,或者从一个物体转移到另一个物体,而在转化和转移过程中,能量的总量保持不变。

第三章 内能的利用 热机
1. 燃烧值(q ):1千克某种燃料完全燃烧放出的热量,叫燃烧值。单位是:焦耳/千克。
2. 燃料燃烧放出热量计算:Q放 =qm;(Q放 是热量,单位是:焦耳;q是燃烧值,单位是:焦/千克;m 是质量,单位是:千克。
3. 利用内能可以加热,也可以做功。
4. 内燃机可分为汽油机和柴油机,它们一个工作循环由吸气、压缩、做功和排气四个冲程。一个工作循环中对外做功1次,活塞往复2次,曲轴转2周。
5. 热机的效率:用来做有用功的那部分能量和燃料完全燃烧放出的能量之比,叫热机的效率。的热机的效率是热机性能的一个重要指标
6. 在热机的各种损失中,废气带走的能量最多,设法利用废气的能量,是提高燃料利用率的重要措施。

第四章 电路
1. 物体带电:物体有能够吸引轻小物体的性质,我们就说物体带了电。
2. 摩擦起电:用摩擦的方法使物体带电。
3. 自然界存在正、负两种电荷。同种电荷互相排斥,异种电荷互相吸引。
4. 正电荷:用绸子摩擦过的玻璃棒所带的电荷。
5. 负电荷:用毛皮摩擦过的橡胶棒所带的电荷。 ( 玻正橡负 )
6. 电量(Q):电荷的多少叫电量。(单位:库仑)。
7. 1个电子所带的电量是:1.6×10 -19库仑。
8. 中和:等量的异种电荷放在一起互相抵消的现象叫做中和。(中和后物体不带电)。
9. 验电器:是检验物体是否带电的仪器,它是根据同种电荷互相排斥的原理制成的。
10. 检验物体是否带电的方法:法一、是看它能否吸引轻小物体,如能则带电;法二、是利用验电器,用物体接触验电器的金属球,如果金属箔张开则带电。
11. 判断物体带电性质(带什么电)的方法:把物体靠近(不要接触)已知带正电的轻质小球或验电器金属球,如果排斥(张开)则带正电,如果吸引(张角减小)则带负电。(如果靠近带负电物体时,情况恰好相反)
12. 物体由分子组成,分子由原子组成,原子由原子核和核外电子组成,原子核又由中子和质子组成。质子带正电,电子带负电,通常情况下质子和电子带有等量的异种电荷,则原子对外不显电性(中性)。
13. 摩擦起电的原因:在摩擦过程中,电子会从一个物体转移到另一物体,得到电子的物体因有多余的电子带上负电荷,失去电子的物体因缺少电子而带上等量的正电荷。
14. 电流的形成:电荷的定向移动形成电流。(任何电荷的定向移动都会形成电流)。
15. 电流的方向:把正电荷定向移动的方向规定为电流方向。(而负电荷定向移动的方向和正电荷移动的方向相反,即与电流方向相反)。
16. 电源:能提供持续电流(或电压)的装置。
17. 电源是把其他形式的能转化为电能。如干电池是把化学能转化为电能。发电机则由机械能转化为电能。
18. 有持续电流的条件:必须有电源和电路闭合。
19. 导体:容易导电的物体叫导体。如:金属,人体,大地,酸、碱、盐的水溶液等。
20. 绝缘体:不容易导电的物体叫绝缘体。如:橡胶,玻璃,陶瓷,塑料,油,纯水等。
21. 导体和绝缘体的主要区别是:导体内有大量自由移动的电荷,而绝缘体内几乎没有自由移动的电荷,但导体和绝缘体是没有绝对的界限,在一定条件下可以互相转化。
22. 金属导电靠的是自由电子,它移动的方向与金属导体中的电流方向相反。
23. 电路组成:由电源、导线、开关和用电器组成。
24. 电路有三种状态:(1)通路:接通的电路叫通路;(2)开路:断开的电路叫开路;(3)短路:直接把导线接在电源两极上的电路叫短路。
25. 电路图:用符号表示电路连接的图叫电路图。
26. 串联:把元件逐个顺序连接起来,叫串联。(电路中任意一处断开,电路中都没有电流通过)
27. 并联:把元件并列地连接起来,叫并联。(并联电路中各个支路是互不影响的)

第五章 电流强度
1. 电流的大小用电流强度(简称电流)表示。电流强度等于1秒钟内通过导体横截面的电量。
2. 定义式:I=Q/t ,式中I是电流、单位是:安;Q是电量、单位:库仑;t是通电时间、单位是:秒。
3. 电流I的单位是:国际单位是:安培(A);常用单位是:毫安(mA)、微安(μA)。1安培=103毫安=106微安。
4. 测量电流的仪表是:电流表,它的使用规则是:①电流表要串联在电路中;②接线柱的接法要正确,使电流从“+”接线柱入,从“-”接线柱出;③被测电流不要超过电流表的量程;④绝对不允许不经过用电器而把电流表连到电源的两极上。
5. 实验室中常用的电流表有两个量程:①0~0.6安,每小格表示的电流值是0.02安;②0~3安,每小格表示的电流值是0.1安。

六章 电压
1. 电压(U):电压是使电路中形成电流的原因,电源是提供电压的装置。
2. 电压U的单位是:国际单位是:伏特(V);常用单位是:千伏(KV)、毫伏(mV)、微伏(μV)。1千伏=103伏=106毫伏=109微伏。
3. 测量电压的仪表是:电压表,它的使用规则是:①电压表要并联在电路中;②接线柱的接法要正确,使电流从“+”接线柱入,从“-”接线柱出;③被测电压不要超过电压表的量程;
4. 实验室中常用的电压表有两个量程:①0~3伏,每小格表示的电压值是0.1伏;②0~15伏,每小格表示的电压值是0.5伏。
5. 熟记的电压值:
① 1节干电池的电压1.5伏;②1节铅蓄电池电压是2伏;③家庭照明电压为220伏;
④安全电压是:不高于36伏;⑤工业电压380伏。

第七章 电阻
1. 电阻(R):表示导体对电流的阻碍作用。(导体如果对电流的阻碍作用越大,那么电阻就越大,而通过导体的电流就越小)。
2. 电阻(R)的单位:国际单位:欧姆(Ω);常用的单位有:兆欧(MΩ)、千欧(KΩ)。 1兆欧=103千欧; 1千欧=103欧。
3. 决定电阻大小的因素:导体的电阻是导体本身的一种性质,它的大小决定于导体的:材料、长度、横截面积和温度。(电阻与加在导体两端的电压和通过的电流无关)
4. 变阻器:(滑动变阻器和变阻箱)
(1)滑动变阻器:
① 原理:改变电阻线在电路中的长度来改变电阻的。
② 作用:通过改变接入电路中的电阻来改变电路中的电流和电压。
③ 铭牌:如一个滑动变阻器标有“50Ω2A”表示的意义是:最大阻值是50Ω,允许通过的最大电流是2A。
④ 正确使用:A应串联在电路中使用;B接线要“一上一下”;C通电前应把阻值调至最大的地方。
(2)变阻箱:是能够表示出电阻值的变阻器。
第八章 欧姆定律
1. 欧姆定律:导体中的电流,跟导体两端的电压成正比,跟导体的电阻成反比。
2. 公式:I=U/R 式中单位:I→安(A);U→伏(V);R→欧(Ω)。1安=1伏/欧。
3. 公式的理解:①公式中的I、U和R必须是在同一段电路中;②I、U和R中已知任意的两个量就可求另一个量;③计算时单位要统一。
4. 欧姆定律的应用:
① 同一个电阻,阻值不变,与电流和电压无关 但加在这个电阻两端的电压增大时,通过的电流也增大。(R=U/I)
② 当电压不变时,电阻越大,则通过的电流就越小。(I=U/R)
③ 当电流一定时,电阻越大,则电阻两端的电压就越大。(U=IR)
5. 电阻的串联有以下几个特点:(指R1,R2串联)
①电流:I=I1=I2(串联电路中各处的电流相等)
②电压:U=U1+U2(总电压等于各处电压之和)
④ 电阻:R=R1+R2(总电阻等于各电阻之和)如果n个阻值相同的电阻串联,则有R总=nR
⑤ 分压作用:U1:U2=R1:R2 ;
⑥ 比例关系:电流:I1∶I2=1∶1
6. 电阻的并联有以下几个特点:(指R1,R2并联)
①电流:I=I1+I2(干路电流等于各支路电流之和)
②电压:U=U1=U2(干路电压等于各支路电压)
③电阻: (总电阻的倒数等于各并联电阻的倒数和)1/R=1/R1+1/R2。 如果n个阻值相同的电阻并联,则有R总= R/n
④分流作用:I1:I2=R2:R1;
⑤比例关系:电压:U1∶U2=1∶1

第九章 电功和电功率
1. 电功(W):电流所做的功叫电功,
2. 电功的单位:国际单位:焦耳。常用单位有:度(千瓦时),1度=1千瓦时=3.6×106焦耳。
3. 测量电功的工具:电能表(电度表)
4. 电功计算公式:W=UIt(式中单位W→焦(J);U→伏(V);I→安(A);t→秒)。
5. 利用W=UIt计算电功时注意:①式中的W.U.I和t是在同一段电路;②计算时单位要统一;③已知任意的三个量都可以求出第四个量。
6. 计算电功还可用以下公式:W=I2Rt ;W=Pt;W=UQ(Q是电量);
7. 电功率(P):电流在单位时间内做的功。单位有:瓦特(国际);常用单位有:千瓦
8. 计算电功率公式: (式中单位P→瓦(w);W→焦;t→秒;U→伏(V); I→安(A)
9. 利用 计算时单位要统一,①如果W用焦、t用秒,则P的单位是瓦;②如果W用千瓦时、t用小时,则P的单位是千瓦。
10.计算电功率还可用右公式:P=I2R和P=U2/R
11.额定电压(U0):用电器正常工作的电压。
12.额定功率(P0):用电器在额定电压下的功率。
13.实际电压(U):实际加在用电器两端的电压。
14.实际功率(P):用电器在实际电压下的功率。
当U > U0时,则P > P0 ;灯很亮,易烧坏。
当U < U0时,则P < P0 ;灯很暗,
当U = U0时,则P = P0 ;正常发光。
(同一个电阻或灯炮,接在不同的电压下使用,如:当实际电压是额定电压的一半时,则实际功率就是额定功率的1/4。例“220V100W”是表示额定电压是220伏,额定功率是100瓦的灯泡如果接在110伏的电路中,则实际功率是25瓦。)
15.焦耳定律:电流通过导体产生的热量跟电流
的二次方成正比,跟导体的电阻成正比,跟
通电时间成正比。
16.焦耳定律公式:Q=I2Rt ,(式中单位Q→焦;
I→安(A);R→欧(Ω);t→秒。)
17.当电流通过导体做的功(电功)全部用来产生热
量(电热),则有W=Q,可用电功公式来计算Q。
(如电热器,电阻就是这样的。)

第十章 生活用电
1. 家庭电路由:进户线→电能表→总开关→保险盒→用电器。
2. 两根进户线是火线和零线,它们之间的电压是220伏,可用测电笔来判别。如果测电笔中氖管发光,则所测的是火线,不发光的是零线。
3. 所有家用电器和插座都是并联的。而开关则要与它所控制的用电器串联。
4. 保险丝:是用电阻率大,熔点低的铅锑合金制成。它的作用是当电路中有过大的电流时,保险产生较多的热量,使它的温度达到熔点,从而熔断,自动切断电路,起到保险的作用。

5. 引起电路中电流过大的原因有两个:一是电路发生短路;二是用电器总功率过大。
6. 安全用电的原则是:①不接触低压带电体;②不靠近高压带电体。
7. 在安装电路时,要把电能表接在干路上,保险丝应接在火线上(一根已足够);控制开关也要装在火线上,螺丝口灯座的螺旋套也要接在火线上。

第十一章 电和磁(一)
1. 磁性:物体吸引铁、镍、钴等物质的性质。
2. 磁体:具有磁性的物体叫磁体。它有指向性:指南北。
3. 磁极:磁体上磁性最强的部分叫磁极。
①. 任何磁体都有两个磁极,一个是北极(N极);另一个是南极(S极)
②. 磁极间的作用:同名磁极互相排斥,异名磁极互相吸引。
4. 磁化:使原来没有磁性的物体带上磁性的过程。
5. 磁体周围存在着磁场,磁极间的相互作用就是通过磁场发生的。
6. 磁场的基本性质:对入其中的磁体产生磁力的作用。
7. 磁场的方向:在磁场中的某一点,小磁针静止时北极所指的方向就是该点的磁场方向。
8. 磁感线:描述磁场的强弱和方向而假想的曲线。磁体周围的磁感线是从它北极出来,回到南极。(磁感线是不存在的,用虚线表示,且不相交)
9. 磁场中某点的磁场方向、磁感线方向、小磁针静止时北极指的方向相同。
10.地磁的北极在地理位置的南极附近;而地磁的
南极则在地理位置的北极附近。(地磁的南北极
与地理的南北极并不重合,它们的交角称磁偏
角,这是我国学者:沈括最早记述这一现象。)
11.奥斯特实验证明:通电导线周围存在磁场。
12.安培定则:用右手握螺线管,让四指弯向螺线
管中电流方向,则大拇指所指的那端就是螺线管的北极(N极)。
13.安培定则的易记易用:入线见,手正握;入线不见,手反握。大拇指指的一端是北极(N极)。
(注意:入的电流方向应由下至上放置)如
14.通电螺线管的性质:①通过电流越大,磁性越强;②线圈匝数越多,磁性越强;③插入软铁芯,磁性大大增强;④通电螺线管的极性可用电流方向来改变。
15.电磁铁:内部带有铁芯的螺线管就构成电磁铁。
16.电磁铁的特点:①磁性的有无可由电流的通断来控制;②磁性的强弱可由改变电流大小和线圈的匝数来调节;③磁极可由电流方向来改变。
17.电磁继电器:实质上是一个利用电磁铁来控制的开关。它的作用可实现远距离操作,利用低电压、弱电流来控制高电压、强电流。还可实现自动控制。
18.电话基本原理:振动→强弱变化电流→振动。

第十二章 电和磁(二)
1. 电磁感应:闭合电路的一部分导体在磁场中做切割磁感线运动时,导体中就产生电流,这种现象叫电磁感应,产生的电流叫感应电流。
2. 产生感生电流的条件:①电路必须闭合;②只是电路的一部分导体在磁场中;③这部分导体做切割磁感线运动。
3. 感生电流的方向:跟导体运动方向和磁感线方向有关。(右手定则)
4. 电磁感应现象中是机械能转化为电能。
5. 发电机的原理是根据电磁感应现象制成的。交流发电机主要由定子和转子。
6. 高压输电的原理:保持输出功率不变,提高输电电压,同时减小电流,从而减小电能的损失。
7. 磁场对电流的作用:通电导线在磁场中要受到磁力的作用。是由电能转化为机械能。应用是制成电动机。
8. 通电导体在磁场中受力方向:跟电流方向和磁感线方向有关。(左手定则)
9. 直流电动机原理:是利用通电线圈在磁场里受力转动的原理制成的。
10.交流电:周期性改变电流方向的电流。
11.直流电:电流方向不改变的电流。

实 验
一.伏安法测电阻
1. 实验原理:R=U/I
2. 实验中滑动变阻器的作用一是用来保护电路,二是改变被测电阻两端的电压。(多次测量求平均值,减少误差)
实验之前应把滑动变阻器调至阻值最大处。

二.测小灯泡的电功率
1.实验原理:P=UI
2.实验中滑动变阻器的作用一是用来保护电路,二是改变被测电阻两端的电压。(多次测量求平均值,减少误差)。
实验之前应把滑动变阻器调至阻值最大处
⒈力F:力是物体对物体的作用。物体间力的作用总是相互的。
力的单位:牛顿(N)。测量力的仪器:测力器;实验室使用弹簧秤。
力的作用效果:使物体发生形变或使物体的运动状态发生改变。
物体运动状态改变是指物体的速度大小或运动方向改变。
⒉力的三要素:力的大小、方向、作用点叫做力的三要素。
力的图示,要作标度;力的示意图,不作标度。
⒊重力G:由于地球吸引而使物体受到的力。方向:竖直向下。
重力和质量关系:G=mg m=G/g
g=9.8牛/千克。读法:9.8牛每千克,表示质量为1千克物体所受重力为9.8牛。
重心:重力的作用点叫做物体的重心。规则物体的重心在物体的几何中心。
⒋二力平衡条件:作用在同一物体;两力大小相等,方向相反;作用在一直线上。
物体在二力平衡下,可以静止,也可以作匀速直线运动。
物体的平衡状态是指物体处于静止或匀速直线运动状态。处于平衡状态的物体所受外力的合力为零。
⒌同一直线二力合成:方向相同:合力F=F1+F2 ;合力方向与F1、F2方向相同;
方向相反:合力F=F1-F2,合力方向与大的力方向相同。
⒍相同条件下,滚动摩擦力比滑动摩擦力小得多。
滑动摩擦力与正压力,接触面材料性质和粗糙程度有关。【滑动摩擦、滚动摩擦、静摩擦】
7.牛顿第一定律也称为惯性定律其内容是:一切物体在不受外力作用时,总保持静止或匀速直线运动状态。 惯性:物体具有保持原来的静止或匀速直线运动状态的性质叫做惯性。
五、压强
⒈压强P:物体单位面积上受到的压力叫做压强。
压力F:垂直作用在物体表面上的力,单位:牛(N)。
压力产生的效果用压强大小表示,跟压力大小、受力面积大小有关。
压强单位:牛/米2;专门名称:帕斯卡(Pa)
公式: F=PS 【S:受力面积,两物体接触的公共部分;单位:米2。】
改变压强大小方法:①减小压力或增大受力面积,可以减小压强;②增大压力或减小受力面积,可以增大压强。
⒉液体内部压强:【测量液体内部压强:使用液体压强计(U型管压强计)。】
产生原因:由于液体有重力,对容器底产生压强;由于液体流动性,对器壁产生压强。
规律:①同一深度处,各个方向上压强大小相等②深度越大,压强也越大③不同液体同一深度处,液体密度大的,压强也大。 [深度h,液面到液体某点的竖直高度。]
公式:P=ρgh h:单位:米; ρ:千克/米3; g=9.8牛/千克。
⒊大气压强:大气受到重力作用产生压强,证明大气压存在且很大的是马德堡半球实验,测定大气压强数值的是托里拆利(意大利科学家)。托里拆利管倾斜后,水银柱高度不变,长度变长。
1个标准大气压=76厘米水银柱高=1.01×105帕=10.336米水柱高
测定大气压的仪器:气压计(水银气压计、盒式气压计)。
大气压强随高度变化规律:海拔越高,气压越小,即随高度增加而减小,沸点也降低。
六、浮力
1.浮力及产生原因:浸在液体(或气体)中的物体受到液体(或气体)对它向上托的力叫浮力。方向:竖直向上;原因:液体对物体的上、下压力差。
2.阿基米德原理:浸在液体里的物体受到向上的浮力,浮力大小等于物体排开液体所受重力。
即F浮=G液排=ρ液gV排。 (V排表示物体排开液体的体积)
3.浮力计算公式:F浮=G-T=ρ液gV排=F上、下压力差
4.当物体漂浮时:F浮=G物 且 ρ物<ρ液 当物体悬浮时:F浮=G物 且 ρ物=ρ液
当物体上浮时:F浮>G物 且 ρ物ρ液

复习
要抓基础和重点
语文靠的就是平时的积累`多看些意林类的正版杂志``错字相当少```背诵要有技巧``抓重点来背`几百年不考一次的``基本上大致有印象我就过了``
我最好的就是语文`所以没什么说的``就是积累``多看文章``背文章3遍-5遍就可以 记得没把握的要默写一下
数学就是脑筋的灵活`加上平时做题的积累``做题要注意它的思路和方式``一种题型摸透了``这类题就都不愁了``建议在基础把握扎实的基础上多多的做题.
英语我不好``但基本上就一个字...背...
历史和政治关键也是背`但是要灵活的去背``这就看你对他们的兴趣了``其实很多事件间都是有关联的``历史书每学期我都看10遍左右``考试时候就算蒙都能蒙对..关键是理解记忆.不要死记`那样容易混.
初中的化学其实也是一个记忆的过程``很多也是需要背的.如果不能理解`就死记硬背.但是不可取,关键是在你背的时候要彻底的理解它的内容和意义,再做题加以适当的理解,这样会更深刻``也更容易理解.切忌只背,不做题.那样不会学以致用.
物理`公式背诵是必须的,但是我觉得,题做的多了,很自然就背诵下来了.物理和数学一样`做题关键要注重过程,不要为结果而做题,要为过程而做题,哪里该用什么公式,自己要有数. 刻意培养一下自己解题的思路和风格`有助于你提高解题速度和准确率.和化学一样,切忌以为背完公式就OK了.不做题``看到题以后空有满脑子的公式却不知道该用哪个,即使用对了,也不一定是最简洁的,反而会浪费大量的时间.

C

假设超导体内有一个电流,那么超导体两端的电压为0,这完全符合欧姆定律。无论超导体内的电流有多大,超导体两端的电压差始终为0,也就不存在你所顾虑的在超导体两端加一个电压,造成电流无限大的情况了。
在超导体中产生电流,必须使用外部设备,比如通过引线将电流导入超导体,或者通过在超导线圈上加变化的磁场。对于方式1,引线和电源本身是有内阻的,所以电流不可能无穷大。对于第二种方式,磁场的变化率也不可能无穷大,所以不存在电流无穷大的情况。

高中物理教材第二册(必修加选修)在介绍超导(p129)时,有这么一段话:“超导体电阻几乎为零,如果用超导体材料制成一个闭合线圈,在这个线圈里一旦激发出电流,不需要电源,电流就可以持续几十天之久而不减小.....”对于喜欢钻研的学生来说,这些话会让他们产生诸多疑惑:首先,线圈该加上一个怎样的电源?拿走电源时如果需断开电路,电路中不可能有电流的,更谈不上持续问题了;其次,无论多小的电压(电动势)加到电阻为零的用电器上时,由欧姆定律I=U/R知,产生的电流将是无穷大。但这可能吗?最后,没有电压(电动势)而有电流,这让人无法理解,书上不是说产生电流的条件是在导体的两端保持电压么?

要回答这些问题,必须综合运用电流、电磁感应甚至电磁波的知识。我们不妨在学完高中物理全部电学知识后,再加以说明。

大家都知道,若将金属环放在变化磁场中,则环内将产生感应电流,对于正常金属来说,当磁场去掉后,环内电流很快衰减为零,而对于超导环,情况却完全不同,下图为著名的持续电流实验。

将一超导圆环放在磁场中并冷却到临界温度以下,突然撤去磁场,则在超导坏中产生感生电流。实验发现,此电流可以持续存在,观察几年也未发现电流有明显变化。对此现象的解释是:由于线圈磁通量的变化,在环中产生感应电动势。尽管回路的电阻为零,但由于线圈的自感,在电流增大的同时,伴生的反电动势阻碍了电流的进一步无限地增大。这就说明了超导线圈中的电流可以很大却不能无限大。

设线圈的自感系数为L,环中原来的磁通量为Φ。,开始时环中无电流。在磁通量变化的过程中,由基尔霍夫定律:

-dΦ/dt = L di/dt

两边积分,得 -L I = Φ + c (c为任意常数)

由初始条件:Φ=Φ。时 I = 0 ,c = -Φ。

所以 I = (Φ。-Φ)/L

即超导环中电流与磁通量变化成正比,与自感系数成反比。一旦线圈重新处于一恒定的磁场而磁通量不再变化,电流将稳定在某一值上而不再变化。

如何理解上面的结论呢?从能量转换和守恒的角度看,环中电流对应一定的能量。只有此形式能量向其他形式能量转换,电流才会减少。由于电阻为零,线圈的热功率为零,故不存在热损耗而使电流减小。那么,是否还有其它形式的能量损耗呢,例如电磁辐射?根据麦克斯韦理论,电磁波的能流密度S (Pointing矢量)=E×H ,E、H分别电场强度和磁场强度。稳恒电流激发恒定磁场但恒定磁场不再激发出电场,即 E=0 ,S=0 ,线圈也不辐射电磁波。超导线圈将由于稳定的能量而保持稳定的电流。

电压并不是电流的必要条件,它只是在电阻中维持电流才是必须的。例如电磁振荡中,振荡电流最大时线圈电压也是为零。

应该指出的是,超导体只有在直流情况下才有零电阻现象,若电流随时间变化,将会有功率耗散。

超导线圈在电压为零或很小的情况下能保持强大的电流,这为我们储存电能提供了十分诱人的前景。据测算,如能在高温超导上取得突破,从而采用大规模的超导材料储存电能,我国电能将能节约1/3以上 ,这还不包括在输电环节上由于采用超导技术而节约的电能呢。

2.先看一个实验
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要实现超导体现象的条件之一是温度达到临界温度,在某种低温环境下,超导体的电阻率几乎为零,在磁场发生变化时,在超导体中产生电流,这个电流因超导体的电阻率为零而几乎不会减弱,从而能稳定下来。所以产生电流后不需要继续改变磁通量来继续产生新的感应电流。

奇妙的超导现象



电,在现代工农业生产、国防建设、科学研究和日常生活中,是须臾不可离开的。它是人类征服自然、改造自然的重要工具。发电厂把发出的电能通过导线输送到各个地方。电在导线中流动会受到阻碍作用,人们把导体阻碍电流的性质叫做电阻。电流克服电阻需要消耗能量,这部分能量以发热的形式,白白地损失掉了,有时热还会影响到电气设备中的元件以及周围的精密器械。如果没有电阻,那该多好啊!



低温下的奇迹



1911年的一天,荷兰莱顿大学的物理实验室里,昂尼斯教授正在专心致志地研究水银的低温性能。他先将水银冷却到—40℃,液体水银便凝固成一条水银线;然后,再在水银线中通以电流,并一步一步地降低水银的温度,当温度降低到—269.03℃,也就是绝对温度4.12K时,奇迹出现了:水银的电阻突然消失了。这意味着,电流在零电阻的导线中可以畅通无阻,不再消耗能量,如果电路是闭合的,电流就可以永无休止地流动下去。有人做过这样的实验:将一个铅环冷却到绝对温度7.25K以下,用磁铁在铅环中感应生成几百安培的电流。从1954年3月16日开始,在和外界隔绝的情况下,一直到1956年9月5日,铅环中的电流数值没有变化,仍在不停地循环流动。

人们把这种零电阻现象称为超导现象。凡具有超导性的物质称为超导体或超导材料。无论哪一种超导体,只有当温度降到一定数值时,才会发生超导现象。这个从正常电阻转变为零电阻的温度称为超导临界温度。由于昂尼斯在超导方面的卓越贡献,他获得了1913年的诺贝尔物理学奖。

此后,人们陆续发现近30种单质和几千种合金及化合物都具有超导现象,而且超导临界温度的纪录不断地被打破。例如,1975年,有人发现铌三锗的超导临界温度为23.2K。1986年,又有人发现钡镧铜氧化物的超导临界温度为30K,这个现象引起了科学家对氧化物高温超导陶瓷的高度重视。1986年12月,中国科学院的赵忠贤研究组获得了起始转变温度为48.6K的锶镧铜氧化物。1987年2月,美籍华裔科学家、美国休斯敦大学的朱经武教授获得了起始转变温度为90K的高温超导陶瓷。1987年3月,中国科学院公布了起始转变温度为93K的8种钡钇铜氧化物。1988年,中国科学院发现了超导临界温度为120K的钛钡钙铜氧化物。这些成就显示了我国高温超导材料的研究已经名列世界前茅。

为什么超导体在临界温度以下会具有零电阻特性呢?我们知道,在常温下金属导体的原子因失去外层电子成为正离子。正离子按规则排列在晶格的结点上,作微小的振动。摆脱了束缚的自由电子无序地充满在正离子周围,形成所谓“电子云”。导体在一定电压作用下,自由电子作定向运动就成为电流。自由电子在运动中受到的阻碍称为电阻。随着温度不断地下降,降至超导临界温度以下时,自由电子将不再完全无序地“单独行动”。由于晶格的振动作用,每两个电子必须“手挽手”地结合成“电子对”,温度愈低,结成的电子对愈多,电子对的结合愈牢固,不同电子对之间相互的作用力愈弱。在电压的作用下,这种有秩序的电子对按一定方向畅通无阻地流动起来。当温度升高后,电子对因受热运动的影响而遭到破坏,重新失去了超导性。这是目前许多科学家对超导现象作出的解释,他们把这种有秩序的电子对在超导体中特殊的运动状态,作为引起超导性的根本原因。但是,科学永无止境,高温超导体的发现又进一步引起人们不断去深入探索超导的奥秘。



电流畅通无阻



超导现象的最直接、最诱人的应用是用超导体制造输电电缆。因为超导体的主要特性是零电阻,因而允许在较小截面的电缆上输送较大的电流,而且基本上不发热和不损耗能量。据估计,我国目前约有15%的电能损耗在输电线路上,每年损失的电能达到900多亿千瓦时。如果改用超导体输电,就能大大节约电能,缓解日益严重的能源紧张。

要进行超导输电,首先必须选择好制造电缆的超导体,其次要保证电缆处于超导临界温度以下的低温。为此,每条超导电缆必须放在对热量和电都能绝缘的冷却管里,管里盛放冷却介质,如液态氦等。冷却介质经过冷却泵站进行循环使用,这样便使整条输电线路都在超导状态下运行。这样的超导输电电缆比普通的地下电缆容量大25倍,可以传输几万安培的电流,电能消耗仅为所输送电能的万分之几。

自从发现高温超导陶瓷后,特别是1987年全世界掀起了“超导热”以后,人们把注意力转向高温超导陶瓷的研究和应用。研究实践表明,陶瓷超导体同样具有实用意义,预计在50年左右的时间内,有可能制备出工作在77K(—196.15℃)的温度下、临界电流密度超过每平方厘米10万安的实用化线材、缆材或带材。



超导体还可用于制造超导通信电缆。人们对通信电缆的主要要求是信号传递准确、迅速,容量大,重量轻,超导通信电缆正好能满足上述要求。因为超导通信电缆的电阻接近于零,允许用较小截面的电缆进行话路更多的通信,这样就可以降低超导通信电缆的自重,节约超导体材料,更主要的是超导通信电缆基本上没有信号的衰减,不论距离远近,接收方都能准确无误地收到发出方发出的信号,所以在线路上不必增设中间放大器,就能进行远距离通信。

用超导体制造雷达天线、导航天线、通信天线和电视天线,可使天线的损耗电阻减小几个数量级,而天线辐射效率可增加几百倍或更多;还可减少各种干扰信号,使天线发射和接收信号的能力大大提高。尤其重要的是,这将改变传统天线庞大、笨重的外观,做到小型化、轻型化,以满足军事上或其他的特殊需要。



超导发电机



将超导体做成线圈,由于它的零电阻特性,故可在截面较小的线圈导线中,通以大电流,形成很强的磁场,这就是超导磁体。超导磁体的磁场强度可达15~20万高斯,重量却不超过数十千克,而用普通导线绕制成的电磁体要产生10万高斯的磁场已经非常困难。磁场强度为5万高斯的常规电磁体重达20吨,而达到同样的磁场强度,超导磁体的重量还不到1千克。超导磁体的另一个优点就是不产生热量,不消耗电能,只要通入一次电流就可以经久不息地流动下去,不需要再补充电能。超导磁体唯一需要的能量就是把环境温度维持在超导临界温度以下的能量。例如,美国造出一台10万高斯的常规电磁体,耗电达1600千瓦,每分钟还要用4500升水冷却,而日本制造的一台17.5万高斯的超导磁体,总共耗电才15千瓦,其中包括13千瓦的冷却消耗。

超导磁体正成功地应用在制造超导发电机上。超导发电机的构造与常规的同步发电机大致相同,一般都由定子和转子两部分组成。所不同的是,超导发电机的定子线圈和转子线圈都是用超导体制成的。转子一般由水轮机、汽轮机、内燃机等发动机带动。当直流电通入超导转子线圈后,由于转子线圈处于零电阻状态,故电流很大,从而形成一个很强的旋转磁场。超导定子线圈在这个转动的磁场中不断切割磁力线,产生电压,输出功率极大的电能。常规的发电机最大输出功率很少超过150万千瓦,原因是转子线圈产生的磁场强度有限,而定子线圈中电流过大会导致严重发热,影响发电机正常工作。超导发电机比常规发电机提高输出功率20倍以上,可超过2000万千瓦。

此外,超导发电机还能减少能量消耗,节约原材料和降低成本。例如,一台6000千瓦的常规发电机重370吨,同样功率的超导发电机仅重40吨,可以降低成本50%左右。

超导磁体还能制造磁流体发电机。所谓磁流体发电,是将火力发电产生的高温气体变成等离子气体,再高速喷入发电通道,使发电通道中的磁力线受到切割,在等离子气体中产生感应电动势,把气体离子推向发电通道两侧的电极,在外回路中产生电流,热能就这样直接转化为电能。磁流体发电机如用超导磁体来产生发电通道中的强磁场,与常规发电机联合使用,可把热效率从20%~40%提高到50%~60%,节省1/4~1/3的燃料。此外,它还具有重量轻、体积小、启动快、不污染空气等优点。



空中列车



我们先来做一个有趣的实验:在一个铅环上放一个铅球,把它们的温度降低到超导临界温度(7.2K)以下,变成超导体。通过磁感应,使铅环中产生电流,这时铅球像着了魔似地飘然升起,当到达一定高度后便悬浮在铅环上方不动了。这是怎么回事呢?原来,铅环里通了电流,就在周围产生了磁场,磁场在铅球表面感应出一股电流,这股电流产生的磁场与铅环本身产生的磁场方向相反,使铅球受到向上的斥力,这斥力与铅球的重力平衡,铅球便悬浮在铅环的上方。超导体的这种排斥外界磁力线,使自身变成磁力线无法通过的物体的性质,称为完全抗磁性。人们正是利用超导体的完全抗磁性,研制成功了高速超导磁悬浮列车。

1966年,美国首先提出制造超导磁悬浮列车的设想。此后,美国自己,以及英国、日本、德国、瑞典等国家都进行了开发和研制。目前日本、德国的超导磁悬浮列车已投入运行,车速高达500千米/小时。乘坐这种超导磁悬浮列车,从上海到北京,只需要2小时48分钟。

那么,这种列车是怎样悬浮起来的呢?原来,在每节车厢的底部都安装了超导磁体,在列车行进的路面上埋有许多由闭合的矩形铝环组成的铝轨,在超导磁体的线圈中通入电流就会产生很强的磁场。列车开动后,超导磁体相对于铝环运动,在铝环里感应出一股很大的电流,并相应形成极强的磁场。铝环产生的磁场与车上超导磁体的磁场方向相反,相互排斥。也就是说,超导体的完全抗磁性,使车上的超导磁体受到地面铝环的向上托力。当车速大于每小时150千米时,托力大于列车自重,就使列车浮起,车速愈高,托力愈大。当列车停下时,由于铝环中没有感应电流,也就不能产生磁场,所以在开车启动和减速停车时有一段时间仍需用车轮在轨道上运行。

列车悬浮在空中飞奔,还存在空气的阻力。所以有人设想:让列车在抽成真空的隧道里行进,这样将能大幅度地提高车速。到那时,人类的高速飞行将由高空转入地下。

超导材料还可以用于制造威力无比的快速激光炮、具有人工智能的电子计算机、能明察秋毫的电子显微镜、先进医疗器械核磁共振诊断摄象机等等。也许,上述应用还远非超导材料的最重要应用。人们正开拓思路,扩大视野,不断学习和研究,促使超导技术向前发展。


高温超导的应用前景

高温超导体的巨大突破,以液态氮代替液态氦作超导制冷剂获得超导体,使超导技术走向大规模开发应用。

超导现象的最直接、最诱人的应用是用超导体制造输电电缆。因为超导体的主要特性是零电阻,因而较小截面的电缆上输送较大的电流,而且基本上不发热和不损耗能量。据估计,我国目前约有15%的电能损耗在输电线路上,每年损失的电能达到900多亿千瓦时。如果改用超导体输电,就能大大节约电能,缓解日益严重的能源紧张。

自从发现高温超导陶瓷后,特别是1987年全世界掀起了"超导热"以后,人们把注意力转向高温起导陶瓷的研究和应用。陶瓷超导体同样具有实用意义,预计在50年左右的时间内,有可能制备出工作在77K(-196.15。C)的温度下、临界电流密度超过每平方厘米10万安的实用化线材、缆材或带材。

超导体还可用于制造超导通信电缆。人们对通信电缆的主要要求是信号传递准确、迅速、容量大、重量轻,超导通信电缆正好能满足上述要求。

用超导体制造雷达天线、导航天线、通信天线和电视天线,可使天线的损耗减小几个数量级,而天线辐射效率可增加几百倍或更多。

下面主要介绍一下超导体发电机和空中列车:

将超导体做成线圈,由于它的零电阻特性,故可在截面较小的线圈中,通知以大电流,形成很强的磁场,这就是超导磁体。超导磁体的磁场强度大,重量轻,不产生热量,不消耗电能。例如,美国造出一台10万高斯的常规电磁体,耗电达1600千瓦,每分钟还要用 4500升水冷却,而日本制造的一台17.5万高斯的超导磁体,总共耗电才15千瓦,其中包括13千瓦的冷却消耗。而超导磁体正成功地应用在制造超导发电机上。超导磁体还能制造磁流体发电机。所谓磁流体发电,是将火力发电产生的高温气体变成等离子气体,再高速喷入发电通道,使发电通道中的磁力线受到切割,在等离子气体中产生感应电动势,把气体离子推向发电通道两侧的电极,在外回路中产生电流,热能就这样直接转化为电能。

超导现象中的迈斯纳效应使人们想到可以用超导体来实现交通车辆的无摩擦运行,这将会大大提高列车的速度和高安静性能。

1966年美国首先提出制造超导磁悬浮列车的设想。此后美国自己,以及英国、日本、德国、瑞典等国家都进行了开发和研制。超导列车是在车上安装强大的超导磁体,地上安装一系列金属环状线圈。当车辆行进时,车上的磁体在地上的线圈中感应起相反的磁极,使两者的斥力将车子浮出地面。目前日本、德国的超导磁悬浮列车已投入运行,车速高达500千米/小时。乘坐这种超导磁悬浮列车,从上海到北京,只需要2小时48分。

超导材料还可以用于制造威力无比的快速激光炮、具有人工智能的电子计算机、能明察秋毫的电子显微镜、先进医疗器械核磁共振诊断摄象机等。

1987年的全国高考物理试题中就有一道与超导有关的题:

如图所示,有一固定的超导体圆环,在其右侧放着一条形磁铁,此时圆环中没有电流,当把磁铁向右移动时,由于电磁感应,在超导体圆环中产生了一定的电流。





A.这电流的方向如图中箭头所示,磁铁移走后,这电流很快消失;

B.这电流的方向如图中箭头所示,磁铁移走后,这电流继续保持;

C.这电流的方向如图中箭头方向相反,磁铁移走后,这电流很快消失;

D.这电流的方向如图中箭头方向相反,磁铁移走后,这电流继续维持。

分析:当把磁铁向右移动时,由于电磁感应,根据愣次定律可判断在超导体圆环中产生了与图示箭头方向相反的电流;由于圆环为超导体,没有能量损耗,故磁铁移走后,电流继续维持。选D答案。

高中物理练习题中还有涉及到高温超导的习题:

2000年底,我国宣布已研制成功一辆高温超导磁悬浮高速列车的模型车,该车的车速已达到每小时500千米,可载5人。如图所示就是磁悬浮的原理。图中的A是圆柱形磁铁,B是用高温超导材料制成的超导圆环。将超导圆环B水平放在磁铁A上,它就能在磁力的作用下悬浮在磁铁A上方的空中。下列说法准确的是:





A.在B放入磁场的过程中,B中将产生感应电流;当稳定后,感应电流消失;

B. 在B放入磁场的过程中,B中将产生感应电流;当稳定后,感应电流仍存在;

C.如A的N极朝上,B中感应电流的方向如图所示;

D. 如A的N极朝上,B中感应电流的方向如图所示的相反。

分析:在B放入磁场的过程中,其磁通量发生变化,即产生感应电流,对超导回路来说,只要其中有电流,由于超导材料对电流无阻碍作用,那么该电流将一直稳定地保持。超导圆环B能悬浮在空中,肯定受到磁铁对它的斥力,即超导圆环B中感应电流产生的磁场方向朝下,如A的N极朝上,感应电流的方向应为如图所示相反。选答案B、D。



超导现象是否很神奇?!期盼着高温超导能早日得以实用。

电气设备的绝缘标准是每1v电压绝缘电阻大于1000欧姆。例如220v设备绝缘电阻大于220000欧姆(0.22兆欧)。

国标是F等级,买的时候问问是不是F级就行了,采纳吧

为什么不查看发电机上铭牌标示。或厂方随机手册。

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