時(shí)間：2023-05-31 09:12:24
開篇：寫作不僅是一種記錄，更是一種創(chuàng)造，它讓我們能夠捕捉那些稍縱即逝的靈感，將它們永久地定格在紙上。下面是小編精心整理的12篇電流和電路，希望這些內(nèi)容能成為您創(chuàng)作過程中的良師益友，陪伴您不斷探索和進(jìn)步。
知識(shí)和技能
l知道電源和用電器
l從能量轉(zhuǎn)化的角度認(rèn)識(shí)電源和用電器的作用
過程與方法
l觀察簡單的電路，嘗試用開關(guān)控制一個(gè)用電器的工作
l嘗試用符號(hào)來表示電路中的元件，繪制最簡單的電路圖
情感、態(tài)度與價(jià)值觀
l通過連接電路的活動(dòng)，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，使學(xué)生樂于動(dòng)腦筋找出新的連接電路的方法。
教學(xué)重點(diǎn)
認(rèn)識(shí)電流、電路，會(huì)畫簡單的電路圖
教學(xué)難點(diǎn)
從能量轉(zhuǎn)化的角度認(rèn)識(shí)電源和用電器的作用
教學(xué)器材
分組：小燈泡、小電動(dòng)機(jī)各一個(gè)、一個(gè)開關(guān)、兩節(jié)電池（帶電池盒）、
一些導(dǎo)線、發(fā)光二極管
演示：各種電源
板書設(shè)計(jì)
第五章第一節(jié)電流和電路
注意：不能把電池的兩端直接連在一起！
1．用導(dǎo)線將電源、用電器和開關(guān)連接起來就組成了電路。
2．只有電路閉合時(shí)，電路中才有電流。
3．電源是提供電能的裝置；用電器是消耗電能的裝置。
4．電流方向：正極用電器負(fù)極
教學(xué)過程
教學(xué)內(nèi)容和環(huán)節(jié)
教師指導(dǎo)活動(dòng)
學(xué)生主體活動(dòng)
教后感
引入課題
我們生活在電的世界里，也許你會(huì)感到它很神秘。為什么收音機(jī)通上電就能放出音樂？為什么電視機(jī)通上電就能看到影像？為什么電飯鍋通上電就能做熟米飯？為什么洗衣機(jī)通上電就能轉(zhuǎn)動(dòng)？
實(shí)際上，這些看似復(fù)雜的東西都是由最簡單的電路組合而成的，讓我們走進(jìn)這個(gè)世界看一看，試一試吧！
[板]第一章第一節(jié)電流和電路
想想做做
請(qǐng)大家看一看，你們的臺(tái)面有什么器材？你能否將這些器材連接，分別使小燈泡發(fā)光、電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)？看誰做得最快。
注意：任何情況下都不能把電池的兩端直接連在一起！否則會(huì)燒壞電池，甚至?xí)l(fā)生危險(xiǎn)。
學(xué)生閱讀P90的“要求”后連接電路，使小燈泡發(fā)光、電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)。
電流和電路
[問]為什么連接好電路，閉合開關(guān)，燈泡會(huì)亮、電機(jī)會(huì)轉(zhuǎn)動(dòng)？
[設(shè)問]電流是如何形成的呢？從微觀上來說，道理是這樣的，導(dǎo)線、燈絲，都是金屬做的，金屬里面有大量電子，其中有的可以自由移動(dòng)。平時(shí)它們運(yùn)動(dòng)的方向雜亂無章，可是接上電池之后，它們就受到了推動(dòng)力，出現(xiàn)了定向移動(dòng)，于是形成了電流。
[問]從宏觀上來說，剛才你們?cè)鯓幼霾拍苁篃襞莺碗姍C(jī)里有電流通過？
對(duì)，[板]1.用導(dǎo)線將電源、用電器和開關(guān)連接起來就組成了電路。
但在電路中，若開關(guān)是打開的，電路中是否有電流？
對(duì)，[板]2.只有電路閉合時(shí)，電路中才有電流。
在物理學(xué)中，經(jīng)常用圖來直觀地表示物理現(xiàn)象和過程，畫圖時(shí)如果把電池、電燈等物體原樣畫出來，非常麻煩，所以我們常用符號(hào)代表它們，這樣畫出來的就是電路圖。（圖5.1-2）
練習(xí)：
1．讀圖5.1-3，完成《一課一練》P44第2題
2．P92想想議議
答：因?yàn)橛须娏髁鬟^了燈泡和電機(jī)。
答：用導(dǎo)線將電源、用電器和開關(guān)連接起來就有了電流。
答：沒有，必須將開關(guān)合上，使電路閉合才能有電流。
學(xué)生完成練習(xí)題。
電源和用電器
在前面的實(shí)驗(yàn)中我們用電池對(duì)小燈泡提供電流，所以電池是一種電源，你知道的電池有多少種？
教師補(bǔ)充：（新型電池）
鋅銀電池、鋰電池、太陽電池、原子電池（圖5.1-5）、學(xué)生電源（小資料）
【問】在電路中，電源和用電器各是什么樣的裝置？
【實(shí)驗(yàn)】電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速隨電源電能的消耗而變慢。
練習(xí)：《物理套餐》P82第一題
學(xué)生列舉：
干電池、蓄電池
答：
【板】3.電源是提供電能的裝置；用電器是消耗電能的裝置。
導(dǎo)體和絕緣體
在日常生活中，大家經(jīng)常聽說過導(dǎo)體和絕緣體這兩個(gè)詞，什么是導(dǎo)體和絕緣體？常見的導(dǎo)體和絕緣體有哪些？請(qǐng)大家閱讀課本相關(guān)內(nèi)容并聯(lián)系實(shí)際進(jìn)行討論一下。然后完成練習(xí)：
《物理套餐》P833（4）、（5）
學(xué)生閱讀、討論后回答：
導(dǎo)體是指善于導(dǎo)電的物體；絕緣體是指不善于導(dǎo)電的物體。
學(xué)生完成練習(xí)。
電流的方向
前面說過電路中有了電流，用電器才能開始工作，電流就象水流、人流一樣，是有方向的。電流方向是怎樣的？請(qǐng)同學(xué)們?cè)谡n本上找一找。
回答得非常對(duì)。（圖5.1-8）
4.電流方向：正極用電器負(fù)極
對(duì)于燈泡來說，電流在燈絲中無論沿什么方向流動(dòng)，都能發(fā)光。但是有一種叫做半導(dǎo)體二極管的電子元件，電流只能從它的一端流向另一端，不能反向流動(dòng)。下面請(qǐng)大家通過實(shí)驗(yàn)判斷一下發(fā)光二極管允許電流從它的哪端流入，哪端流出。
學(xué)生閱讀、找出答案：電流沿著正極、用電器、負(fù)極的方向流動(dòng)。
學(xué)生實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)：二極管只能單向?qū)щ姟?/p>
動(dòng)手動(dòng)腦學(xué)物理
第1、2、3題
課堂完成
作業(yè)
【關(guān)鍵詞】電阻;電感;電容;交流電路;矢量分析
1.引言
基本電路及其應(yīng)用是一門比較抽象的工程學(xué)科，其概念和計(jì)算的掌握具有相當(dāng)?shù)碾y度。課程習(xí)題雖然千變?nèi)f化，但是對(duì)于實(shí)際電路的應(yīng)用缺乏系統(tǒng)的歸納和總結(jié)。因此，在學(xué)生的學(xué)習(xí)中往往出現(xiàn)概念與實(shí)際相互脫離的現(xiàn)象，造成解題的困難。針對(duì)這個(gè)問題，教師不僅要引導(dǎo)學(xué)生多做、多練，同時(shí)還必須授之以解題技巧，教會(huì)學(xué)生一系列分析問題、解決問題的方法，總結(jié)各種交流復(fù)雜電路的基本特點(diǎn)和解題方法。
2.交流電路
和直流電路不同，在交流電路中，電源電動(dòng)勢(shì)、電流和電壓的大小和方向都是周期性變化的。其中最常見的，也是應(yīng)用最為廣泛的是正弦交流電。以電流為例，電流強(qiáng)度隨時(shí)間變化的關(guān)系可用正弦函數(shù)（或余弦函數(shù)）來表示，通常表示為，其中是電流的幅度值，是交流電的角頻率，是初始接入相位。
電阻R、電感L和電容C是交流電路的三個(gè)基本元件，當(dāng)它們接到交流角頻率為的交流電路時(shí)，純電阻、純電感、純電容元件對(duì)交流電的阻抗分別為R、L和1/C。事實(shí)上，交流電路大多是電阻、電感和電容按一定方式組成的復(fù)雜電路。由于交流電壓、電流之間存在一定的相位差，這使得整個(gè)電路的阻抗、電壓、電流的計(jì)算就比較復(fù)雜。然而，借助于復(fù)數(shù)運(yùn)算或矢量圖法可以簡化這種計(jì)算，特別是矢量圖解法更具有簡明、直觀的特點(diǎn)。
3.矢量分析法的原則
在交流電路中，純電阻電路電壓與電流是同相位的;而純電感電路電流滯后電壓90度;純電容電路電流則超前電壓90度;電感性電路電壓超前電流（0～90）度;電容性電路電壓滯后電流（0～90）度，具體表示如圖1所示。矢量分析法就是用線段的長度表示交流量的有效值，用線段的方向表示交流量的初相位。如果交流電量是給定的三角函數(shù)，則轉(zhuǎn)換成矢量分析法的具體步驟是這樣的：第一步，選擇一個(gè)水平參考正方向;第二步，判斷正弦量的初相位，如果初相位是正（大于零）的角度，那么在水平參考正方向的起始端逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)初相位那么大的一個(gè)角度;反之，如果初相位是負(fù)（小于零）的角度，那么在水平參考正方向的起始端順時(shí)針旋轉(zhuǎn)初相位那么大的一個(gè)角度。第三步，在畫好的矢量上標(biāo)出正弦量的有效值。如果是頻率相同的正弦交流量，那么所有的量就可以畫在同一個(gè)矢量圖中。
圖1 基本電路矢量圖
4.電阻、電感和電容組合電路分析
電阻、電感和電容串聯(lián)后接在交流電路上，如圖2（a）所示，電路總電壓為U，總電流為I。矢量圖的畫法：以電路總電流為參考矢量（串聯(lián)電路中的電流相等且同向，故以此為參考比較方便易懂）畫出參考矢量I，電阻兩端電壓與參考矢量同向，電感兩端電壓比電流相位超前90度，則在參考矢量的基礎(chǔ)上逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)90度作出電感電壓矢量;同理，電容兩端電壓比電流相位滯后90度，則沿參考矢量方向順時(shí)針旋轉(zhuǎn)90度，作出電容電壓矢量，如圖2（b）所示。
圖2 純串聯(lián)電路
其中，矢量，那么合成總電壓U幅值為：
相位為：。當(dāng)，矢量落在區(qū)域①;當(dāng)，矢量落在區(qū)域②;當(dāng)，矢量落在區(qū)域③，分別表示在圖2（b）中。
電阻、電感和電容并聯(lián)后接在交流電路上，如圖3（a）所示，電路總電壓為U，總電流為I。矢量圖的畫法：以電路總電壓為參考矢量（并聯(lián)電路中的電壓相等且同向，故以此為參考比較方便易懂）作出參考矢量U，經(jīng)過電阻的電流與參考矢量同向，經(jīng)過電感的電流比電壓相位滯后90度，則在參考矢量的基礎(chǔ)上順時(shí)針旋轉(zhuǎn)90度作出電感電流矢量，同理，經(jīng)過電容的電流比電壓相位超前90度，則沿參考矢量方向逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)90度，作出電容電流矢量，如圖3（b）所示。
圖3 純并聯(lián)電路
圖4 混聯(lián)電路1
其中，矢量，那么合成總電流I幅值為：，相位為：。當(dāng)，矢量落在區(qū)域①;當(dāng)，矢量落在區(qū)域②;當(dāng)，矢量落在區(qū)域③，分別表示在圖3（b）中。
當(dāng)電阻與電感串聯(lián)再與電容并聯(lián)時(shí)，如圖4（a）所示，設(shè)電路總電壓為U，總電流為I。矢量圖畫法為：選擇總電壓為參考矢量，電容電壓與其同向，電流超前90度;由于電阻和電感串聯(lián)，流經(jīng)二者的電流整體表現(xiàn)為滯后電壓矢量（0～90）度的一個(gè)角度，如圖4（b）所示。
此時(shí)假設(shè)的垂直分量為，水平分量為，，合成總電流為：，合成電流相位為：。當(dāng)，矢量落在區(qū)域①;當(dāng)，矢量落在區(qū)域②;當(dāng)，矢量落在區(qū)域③，分別表示在圖4（b）中。
當(dāng)電容與電感串聯(lián)再與電阻并聯(lián)時(shí)，如圖5（a）所示，設(shè)電路總電壓為U，總電流為I。矢量圖畫法為：選擇總電壓為參考矢量，電阻電壓與其同向，電流也與其同向;由于電容和電感串聯(lián)，流經(jīng)二者的電流整體表現(xiàn)為與電壓方向（-90～90）度的一個(gè)角度，如圖5（b）所示。
圖5 混聯(lián)電路2
此時(shí)，假設(shè)流經(jīng)電感和電容支路的電流為，合成總電流滿足平行四邊形法則，如圖5（b）所示。如果的相位屬于（0～90）度則合成電流矢量落在區(qū)域①;當(dāng)?shù)南辔粸?度時(shí)，矢量落在區(qū)域②;當(dāng)?shù)南辔粚儆冢?90～0）度，矢量落在區(qū)域③，分別表示在圖5（b）中。
當(dāng)電容與電阻串聯(lián)再與電感并聯(lián)時(shí)，如圖6（a）所示，設(shè)電路總電壓為U，總電流為I。矢量圖畫法為：選擇總電壓為參考矢量，電感電壓與其同向，電流滯后90度;由于電阻和電容串聯(lián)，流經(jīng)二者的電流整體表現(xiàn)為超前電壓方向（0～90）度的一個(gè)角度，如圖6（b）所示。
圖6 混聯(lián)電路3
此時(shí)假設(shè)矢量的垂直分量為，水平分量為，，合成總電流為：，合成電流相位為：。當(dāng)，矢量落在區(qū)域③;當(dāng)，矢量落在區(qū)域②;當(dāng)，矢量落在區(qū)域①，分別表示在圖6（b）中。
當(dāng)電容與電感并聯(lián)再與電阻串聯(lián)時(shí)，如圖7（a）所示，設(shè)電路總電壓為U，總電流為I，此時(shí)電感電壓和電容電壓相等。矢量圖畫法為：選擇電感電壓為參考矢量，電容電壓與其同向，電流各自滯后和超前90度，如圖7（b）所示。同理根據(jù)平行四邊形法則可以得到總電壓U和總電流I=IR的矢量，如圖7（b）所示。當(dāng)IC=IL時(shí)，I=IR=0，總電壓矢量U=UL=UC。
圖7 混聯(lián)電路4
當(dāng)電容與電阻并聯(lián)再與電感串聯(lián)時(shí)，如圖8（a）所示，設(shè)電路總電壓為U，總電流為I，此時(shí)電阻電壓和電容電壓相等。矢量圖畫法為：選擇電阻電壓為參考矢量，電阻電流與其同向，電容電壓與其同向、電流超前90度，電感電壓超前電流IL（即總電流I）90度，如圖8（b）所示。根據(jù)平行四邊形法則，合成的總電壓為矢量U。
圖8 混聯(lián)電路5
當(dāng)電感與電阻并聯(lián)再與電容串聯(lián)時(shí)，如圖9（a）所示，設(shè)電路總電壓為U，總電流為I，此時(shí)電阻電壓和電感電壓相等。矢量圖畫法為：選擇電阻電壓為參考矢量，電感電壓與其同向、電流滯后90度，從而求得電容電流（即總電流I），電容電壓滯后電流90度，如圖9（b）所示。根據(jù)平行四邊形法則，總電壓為矢量U。
圖9 混聯(lián)電路6
上述各個(gè)電路的矢量圖中，如總電壓和總電流同相位，則電路是阻性的;如總電壓超前總電流，則電路是感性的;如總電壓滯后總電流，則電路是容性的。
5.總結(jié)
交流電路與生產(chǎn)實(shí)踐和日常生活密切相關(guān)。在交流電路中，如何讓學(xué)生盡快掌握交流電路的概念和計(jì)算，從理論教學(xué)到實(shí)踐教學(xué)都十分重要。在交流電路的教學(xué)中，體會(huì)到一些可以提高學(xué)生學(xué)習(xí)交流電路的方法和技巧。對(duì)初涉交流電路的學(xué)生來說，與直流電路相比，交流電路更為復(fù)雜。直流電路中的歐姆定律、基爾霍夫定律，電功率等概念都可以用到交流電路中，不同的是直流電路中的物理量電流、電壓都是直流的量，計(jì)算較為簡單，然而交流電路的電流、電壓隨時(shí)間作周期性變化，計(jì)算較復(fù)雜。解決交流電路問題，要以數(shù)學(xué)、物理為基礎(chǔ)，如何使學(xué)生盡快從已掌握的直流電路的分析法，過渡到交流電路，在教學(xué)中我采取這樣的做法：用矢量圖分析交流電路，這比用復(fù)數(shù)運(yùn)算更為有效。而本文利用交流電路矢量分析方法對(duì)所有的電阻、電感、電容三種基本元器件的組合電路進(jìn)行全面矢量圖分析，對(duì)于學(xué)生更全面地掌握復(fù)雜交流電路的學(xué)習(xí)具有很好的幫助。
參考文獻(xiàn)
[1]周元興.電工與電子技術(shù)基礎(chǔ)（第三版）[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2010.
關(guān)鍵詞：大功率電源；浪涌電流；浪涌抑制
中圖分類號(hào)：TM344 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1007-9416（2017）02-0140-03
1 引言
大功率電源已經(jīng)成為一些工業(yè)設(shè)備例如電力和控制系統(tǒng)的關(guān)鍵部分。大功率電源由于輸入濾波電容較大（數(shù)千至數(shù)萬微法），會(huì)導(dǎo)致電源在啟動(dòng)瞬間形成數(shù)倍乃至數(shù)十倍于額定值的浪涌電流。浪涌電流過大會(huì)使大功率電源前端的空氣開關(guān)、繼電器、整流管等器件承受過大的工作流，嚴(yán)重時(shí)導(dǎo)致器件過早失效或壽命降低。近年來，由于大功率電源的應(yīng)用不斷增加，許多浪涌電流抑制技術(shù)和產(chǎn)品應(yīng)運(yùn)而生。基于浪涌抑制電路的技術(shù)發(fā)展，本文介紹了一種大功率電源浪涌電流抑制電路的設(shè)計(jì)，這種電路與傳統(tǒng)的浪涌抑制電路相比，浪涌電流大大減少，同時(shí)其所用元器件數(shù)量較少、控制簡單、功耗低、性能可靠。
2 浪涌電流的成因分析
圖1為傳統(tǒng)電源輸入端電路原理圖。
電路啟動(dòng)瞬間，電容C1開始充電，由于電容充電初期內(nèi)阻很低，導(dǎo)致電流迅速增加，形成浪涌電流，浪涌電流最大值可通過公式（1）近似估算：
（1）
其中
k：整流系數(shù)；
Uin：交流輸入電壓；
f：整流后的脈動(dòng)電壓頻率（單相按100Hz計(jì)算，三相按300Hz計(jì)算）；
R：線路電阻；
C：電容容量；
L：電感感量。
由上式可以看出，浪涌電流If與輸入電壓Uin和電容容量C成正比，與線路電阻R及電感L成反比。由于大功率電源通常使用的初級(jí)濾波電容容量較大（通常幾千微法至幾萬微法）而線路電阻因?yàn)槭褂幂^粗的導(dǎo)線而較低（通常幾十到幾百毫歐），因此電源啟動(dòng)時(shí)會(huì)形成較大的浪涌電流。以下是20kW大功率電源產(chǎn)品（輸入380V，初級(jí)濾波電容5000uF）浪涌電流實(shí)測值（使用500A電流傳感器進(jìn)行測試，峰值電壓25.2V，換算成電流約為300A，持續(xù)時(shí)間4-6ms）：
從圖2可以看出最大浪涌電流已經(jīng)突破200A，而該電源每相額定電流值僅為30A，浪涌電流約為額定值的7倍，在這種情況下工作，大功率電源前端的器件必須留有充足的余量，同時(shí)由于器件頻繁在開機(jī)瞬間受到大電流沖擊，容易導(dǎo)致器件壽命下降。
3 傳統(tǒng)浪涌抑制電路的做法
根據(jù)上述浪涌電流成因的分析，傳統(tǒng)浪涌電流抑制電流有2種做法。
3.1 增加負(fù)溫度系數(shù)的熱敏電阻限制啟動(dòng)時(shí)的浪涌電流
圖3是利用NTC電阻限制浪涌電流的經(jīng)典電路（NTC加在交流側(cè)或直流側(cè)均可）。
負(fù)溫度系數(shù)熱敏電阻NTC是一種熱敏器件，常溫下電阻較大，利用自身的高阻特性抑制浪涌電流，通電后由于自身損耗產(chǎn)生熱量，其阻值也隨之降低，因此在正常工作狀態(tài)下的功耗也會(huì)隨之降低。
該方法優(yōu)點(diǎn)為電路非常簡單，只需串入一只NTC電阻即可。缺點(diǎn)為：1）由于NTC為熱敏器件，因此在關(guān)機(jī)后立即再次啟動(dòng)電源，由于NTC已經(jīng)處于高溫狀態(tài)，會(huì)導(dǎo)致NTC失去浪涌電流抑制效果。2）由于NTC為串聯(lián)在回路中的電阻，因此在大功率場合下（幾十安至幾百安），即使NTC電阻阻值下降到幾十毫歐級(jí)別，造成的功率損耗依然十分巨大。同時(shí)導(dǎo)致電源內(nèi)部發(fā)熱，影響其它器件壽命。因此該方法一般僅適用于小功率場合（功率小于10kW），并需要在控制端增加延時(shí)啟動(dòng)電路。
3.2 增加電感限制啟動(dòng)時(shí)的浪涌電流
圖4是利用電感限制浪涌電流的經(jīng)典電路。
由公式（1）可以看出浪涌電流與線路電阻R及電感L成反比，增加電阻R或者電感L都可以有效降低浪涌電流。但通常在線路中增加電阻阻值會(huì)帶來極大的能量損耗和熱耗，因此可以通過增加電感L對(duì)浪涌電流進(jìn)行抑制。
電感是一種磁性器件，可以將電能轉(zhuǎn)化為磁能進(jìn)行存儲(chǔ)，同時(shí)具有抑制電流突變的作用，通電之后，電感可以在一定程度抑制電容產(chǎn)生的浪涌電流。該方法缺點(diǎn)如下：
1）電感感量與線圈匝數(shù)的平方成正比，在獲得較大的感量的同時(shí)線圈匝數(shù)也必須相應(yīng)提高，在大功率電路中，由于電流較大，所選用的鐵心和銅線體積也較大，在實(shí)際電路中由于體積有限因此很難將感量做到很大，通常僅能維持在幾百微亨至幾毫亨，對(duì)限制浪涌電流而言作用十分有限。
2）電感作為元器件串聯(lián)在回路中，產(chǎn)生銅損和鐵損形成發(fā)熱。
4 新型浪涌抑制電路運(yùn)行和計(jì)算
與傳統(tǒng)浪涌電流抑制電路相比，圖5所示的新型浪涌電流抑制電路在整流之后增加一只電阻和輔助開關(guān)即可達(dá)到抑制浪涌電流的作用。
電路工作原理如下：主開關(guān)為K1，輔助開關(guān)為K2，限流電阻為R1，電路啟動(dòng)時(shí)打開主開關(guān)K1，此時(shí)電路進(jìn)入預(yù)充電模式，由于限流電阻R1的存在，電容C1產(chǎn)生的浪涌電流大大減少。待電容C1充入部分電量后，輔助開關(guān)K2打開，此時(shí)電路進(jìn)入正常工作模式，將限流電阻R1短路，由于電容C1中已充入部分電量，接入主電路后，同時(shí)啟動(dòng)后，限流電阻通過輔助開關(guān)K2短路，并不串聯(lián)在主回路當(dāng)中，減少了限流電阻的發(fā)熱。
上述電路關(guān)鍵參數(shù)的選取：
1）輔助開關(guān)打開時(shí)間T。輔助開關(guān)打開越晚，電容C1通過電阻R1的充電就越充分，主回路正常啟動(dòng)時(shí)的浪涌電流就越小。通過RC電路充電計(jì)算公式可以得出3-5RC后電容幾乎充滿電，2RC時(shí)即可沖到85%以上。
因此在條件允許的情況下，盡可能將K2打開時(shí)間控制在大于2倍RC以上。
2）輔助開關(guān)的電流容量。采用浪涌抑制電路后，輔助開關(guān)的電流容量只需要滿足主回路額定工作要求即可。
3）限流電阻R1的選取。電路最大浪涌電流取決于直流端電壓Vd和限流電阻R1的大小，Imax=Ud/R1，電阻R1的選取只需滿足Imax小于額定工作電流即可。
5 試驗(yàn)結(jié)果
試驗(yàn)以20kW大功率電源作為試驗(yàn)平臺(tái)，初級(jí)濾波電容C1=5000uF，限流電阻R1=4.7kΩ/50W，輔助開關(guān)延遲打開時(shí)間為1min，采用浪涌抑制電路后輸入電流如圖6所示，可看出無論是浪涌電流的峰值還是持續(xù)時(shí)間均得到了減小。通過試驗(yàn)驗(yàn)證了該拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的合理性。
6 結(jié)論
本文對(duì)大功率電源中浪涌電流的成因及經(jīng)典浪涌電流抑制電路的優(yōu)缺點(diǎn)進(jìn)行了分析，提出了新型浪涌電流抑制電路的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)并對(duì)關(guān)鍵的工作參數(shù)進(jìn)行了解析。所運(yùn)用的元器件較少，損耗低，在大功率電源設(shè)備中應(yīng)用前景廣泛。
參考文獻(xiàn)
考試形式主要還是書面筆試，在復(fù)習(xí)中離不開做一定數(shù)量的練習(xí)。做練習(xí)（作業(yè)、試卷）本身就是學(xué)習(xí)活動(dòng)中的一種實(shí)踐。那么你們知道關(guān)于九年級(jí)上冊(cè)物理復(fù)習(xí)資料內(nèi)容還有哪些呢?下面是小編為大家準(zhǔn)備關(guān)于九年級(jí)上冊(cè)物理復(fù)習(xí)資料，歡迎參閱。
九年級(jí)上冊(cè)物理復(fù)習(xí)資料章一
（一）電荷
1、用摩擦的方法使物體帶電，叫摩擦起電。
2、帶電體都具有能吸引輕小物體的性質(zhì)。
3、被絲綢摩擦過的玻璃棒上帶的電荷，叫正電荷；被毛皮摩擦過的橡膠棒上帶的電荷，叫負(fù)電荷。
4、同種電荷互相排斥，異種電荷互相吸引。
5、電荷量：是指電荷的多少，單位：庫侖，簡稱庫，符號(hào)C。
6、原子是由原子核和電子組成的，原子核帶正電、核外電子帶負(fù)電。
7、元電荷：最小的電荷叫元電荷，用符號(hào)e表示，e=1.6×C.
8、容易導(dǎo)電的物體，叫導(dǎo)體；不容易導(dǎo)電的物體，叫絕緣體；金屬導(dǎo)電靠的是自由電子。
9、常見的導(dǎo)體：金屬、大地、人體、石墨、酸堿鹽的水溶液。
10、常見的絕緣體；橡膠、玻璃、陶瓷、塑料、油。
11、驗(yàn)電器是實(shí)驗(yàn)室用來檢驗(yàn)物體是否帶電的儀器，是根據(jù)同種電荷相互排斥的道理制成的。
（二）、電流和電路
1、電流是電荷的定向移動(dòng)形成的。
2、把正電荷定向移動(dòng)的方向規(guī)定為電流的方向；在實(shí)際電路中，電流的方向總是：電源的正極→用電器→電源負(fù)極。
3、電路的基本構(gòu)成：電源、開關(guān)、導(dǎo)線、用電器。
4、電路中產(chǎn)生持續(xù)電流的必要條件：（1）電路中必須有電源；（2）電路必須是通路。
5、電路的基本連接方式是串聯(lián)和并聯(lián)；電路的三種狀態(tài)是通路、斷路和短路。
（三）、電流的強(qiáng)弱
1、電流的強(qiáng)弱：就是電流的大小，用電流表示，符號(hào)是I，單位是安培，單位符號(hào)是A。
2、電流表的使用規(guī)則：（1）將電流表串聯(lián)在被測電路中；（2）要求電流正進(jìn)負(fù)出；（3）被測電流不能超過電流表的測量值；（4）絕不允許將電流表直接接在電源的兩極上。
四、串、并聯(lián)電路
1、把電路元件逐個(gè)順次首尾相連組成的電路叫串聯(lián)電路。
2、串聯(lián)電路的特點(diǎn)：（1）電流只有一條路徑，無干路、支路之分；（2）通過一個(gè)用電器的電流，一定通過另一個(gè)用電器；（3）用電器之間的工作情況相互影響，通則都通，斷則都斷；（4）電路中只需一個(gè)開關(guān)，即可控制整個(gè)電路。
3、串聯(lián)電路中電流的規(guī)律：在串聯(lián)電路中，各處的電流相等。公式：I==
4、把電路元件并列地首首相連、尾尾相連組成的電路叫并聯(lián)電路。
5、并聯(lián)電路的特點(diǎn)：（1）電流有兩條或兩條以上路徑，有干路、支路之分；（2）每條支路都可與電源形成一個(gè)通路；（3）各支路中的用電器工作情況互不影響，一條支路斷開，其他支路仍可工作；（4）干路上的開關(guān)控制整個(gè)電路，支路上的開關(guān)只能控制它所在的該支路。
6、并聯(lián)電路中電流的規(guī)律：在并聯(lián)電路中，干路中的電流等于各支路中的電流之和。公式：I=+。
九年級(jí)上冊(cè)物理復(fù)習(xí)資料章二
（一）電壓
1、電壓
（1）電路中提供電壓的裝置是電源。
（2）電壓的作用是使電路中的自由電荷發(fā)生定向移動(dòng)形成電流。
（3）電壓用字母U表示。電壓的單位是伏特，簡稱伏，符號(hào)是V。
（4）一節(jié)干電池兩端的電壓是1.5V，一個(gè)鉛蓄電池的電壓是2V，家庭照明電路的電壓是220V，對(duì)人體的安全電壓是不高于36V。
2、電壓的測量
（1）電壓表是測量導(dǎo)體或電路兩端電壓儀表，電路中的符號(hào)。
（2）電壓表的使用規(guī)則：①使用前注意觀察：接線柱、量程、分度值、校“0”；
②電壓表應(yīng)該并聯(lián)在被測電路的兩端；（否則電流會(huì)很大，此時(shí)測的是電源電壓）；
③電壓表正接線柱應(yīng)與靠近電源正極的一端相連，負(fù)接線柱應(yīng)與靠近電源負(fù)極的一端相連；（即電流從電壓表的“+”接線柱流入，從“-”接線柱流出，否則指針會(huì)反偏）；
④不允許被測電路兩端的電壓超過電壓表的測量值。（用較大量程試觸，否則指針可能打彎）；
⑤讀數(shù)時(shí)看清接線柱（量程）、明確分度值、看清指針位置。
3、串聯(lián)電池組的電壓等于各節(jié)電池的電壓之和。
4、串聯(lián)電路兩端的總電壓等于各部分電路兩端電壓之和；并聯(lián)電路中各支路兩端的電壓相等。
5、把電壓比作水壓→類比法。
6、電壓表與電流表使用方法的相同點(diǎn)：電流表或電壓表的電流都要從“+”接線柱流入，從“-”接線柱流出；被測的電流或電壓都不要超過電流表或電壓表的測量值。
7、電壓表與電流表使用方法的不同點(diǎn)：電流表與被測部分串聯(lián)，電壓表與被測部分并聯(lián)；電流表不允許直接接到電源的兩極上，而電壓表能直接接到電源的兩極上。
（二）電阻（R）
1、導(dǎo)體對(duì)電流礙作用叫電阻，任何導(dǎo)體都有電阻，電阻是導(dǎo)體本身的一種性質(zhì)。
2、電阻用字母R表示，電阻的國際單位是歐姆，簡稱歐，符號(hào)Ω；常用單位：兆歐（MΩ）、千歐（KΩ）；1MΩ=1×KΩ，1KΩ=1×Ω。
3、導(dǎo)體兩端的電壓相同時(shí)，通過導(dǎo)體的電流越小，導(dǎo)體的電阻大，或電壓相同時(shí)，燈泡越暗，電阻大。（轉(zhuǎn)換法）
4、決定導(dǎo)體電阻大小的因素有材料、長度、橫截面積、溫度。
5、長度和橫截面積相同的不同材料的導(dǎo)體電阻一般不同。
6、材料和橫截面積相同的導(dǎo)體，長度越長，電阻越大。
7、材料和長度相同的導(dǎo)體，橫截面積越小，電阻越大
8、大多數(shù)金屬的電阻隨溫度的升高而增大；大多數(shù)非金屬的電阻隨溫度的升高而減小。
9、導(dǎo)體的電阻很小，絕緣體的電阻很大；導(dǎo)電能力介于導(dǎo)體和絕緣體之間的物體叫做半導(dǎo)體，如：硅和鍺。
10、某些導(dǎo)體在溫度很低的情況下電阻就變成了零，這就是超導(dǎo)現(xiàn)象。
（三）、變阻器
1、滑動(dòng)變阻器能改變電路中的電流、控制某電路兩端的電壓、分擔(dān)電壓保護(hù)電路。
2、滑動(dòng)變阻器的原理是通過改變連入電路中電阻絲的長度來改變電阻。
3、滑動(dòng)變阻器使用規(guī)則：?串聯(lián)在電路中；?不能使通過它的電流超過銘牌上所標(biāo)的電流；?連接時(shí)，所使用的接線柱要“一上一下”。④閉合開關(guān)前，滑動(dòng)變阻器的滑片要置于阻值處。
4、規(guī)格的物理意義：“50Ω，1.5A”表示滑動(dòng)變阻器的阻值變化范圍為0——50Ω，允許通過的電流是1.5A。
5、使用口訣：一上一下接線柱，阻值變化觀下柱，滑片靠近阻值小，滑片遠(yuǎn)離阻值大。
6、電阻箱的優(yōu)點(diǎn)：能顯示電阻箱連入電阻大小的變阻器；
7、電阻箱的原理：與滑動(dòng)變阻器的原理相同；
8、電阻箱的讀數(shù)方法：每個(gè)旋盤所指示的數(shù)字乘以相應(yīng)的倍數(shù)的總和。
十七章、歐姆定律安全用電
（一）探究電阻上的電流跟兩端電壓的關(guān)系
1、電阻一定時(shí)，導(dǎo)體中的電流跟導(dǎo)體兩端的電壓成正比。即R一定時(shí)，︰=︰。
2、電壓不變時(shí)，導(dǎo)體中的電流跟導(dǎo)體的電阻成反比。即電壓不變時(shí)︰=︰。
3、若電壓表、電流表的指針反偏，則是電壓表、電流表的正負(fù)接線柱反了；
4、若電壓表、電流表的指針偏轉(zhuǎn)很小，則電壓表、電流表的量程選大了，若電壓表、電流表的指針偏轉(zhuǎn)到最右邊，則電壓表、電流表的量程選小了。
5、無論怎樣移動(dòng)滑動(dòng)變阻器的滑片，電流都不變，若此時(shí)的電流較大，則是滑動(dòng)變阻器的兩個(gè)接線柱都接在了金屬桿上，若此時(shí)的電流很小，則是歡動(dòng)變阻器的兩個(gè)接線柱都接在了電阻絲上。
（二）歐姆定律
1、歐姆定律的內(nèi)容：導(dǎo)體中的電流，跟導(dǎo)體兩端的電壓成正比，跟導(dǎo)體的電阻成反比；數(shù)學(xué)表達(dá)示：I=U/R；
2、使用歐姆定律時(shí)應(yīng)注意同時(shí)性和同體性；
3、“同體性”指公式中的I、U、R必須是同一電路或同一電阻或是整個(gè)電路的三個(gè)物理量；
4、“同時(shí)性”是指公式中的I、U、R必須是同一時(shí)刻的值；
5、使用公式時(shí)I、U、R都必須用國際單位，即，I——安培，U——電壓，R——歐姆；
6、I=U/R，變形為U=IR，R=U/I；
7、R=U/I表示一段導(dǎo)體兩端的電壓跟這段導(dǎo)體中的電流之比等于這個(gè)導(dǎo)體的電阻，它是電阻的計(jì)算式，不是電阻的決定式。
8、電路計(jì)算時(shí)應(yīng)做到“兩步三查”。兩步是指畫圖標(biāo)量（書寫已知條件、求解的問題）和列式求解（①寫出計(jì)算公式，②帶數(shù)字和單位，③計(jì)算出結(jié)果）。三查是指查物理公式、查下標(biāo)、查單位。
9、電阻的串聯(lián)實(shí)際上是增加了電阻的長度，因此串聯(lián)電阻的總電阻比任何一個(gè)分電阻的阻值都大；
10、串聯(lián)電路的總電阻等于各串聯(lián)電阻之和，公式是R=+；
11、n個(gè)阻值相同的電阻串聯(lián)后的總電阻=nR
12、串聯(lián)電路中，導(dǎo)體兩端的電壓與導(dǎo)體電阻成正比，即：:=︰
13、電阻的并聯(lián)實(shí)際上是增加了電阻的橫截面積，因此并聯(lián)電路的總電阻比任何一個(gè)分電阻的阻值都小。
14、并聯(lián)電路的總電阻的倒數(shù)等于各并聯(lián)電阻的倒數(shù)之和。公式是1/R=1/+1/；
15、n個(gè)相同的電阻R并聯(lián)，總電阻=1/n。
16、并聯(lián)電路中，電流與電阻成反比，即︰=︰。
17、串聯(lián)、并聯(lián)電路的電流、電壓、電阻關(guān)系的口訣：串流并壓各相等，串壓并流總之和，串聯(lián)電阻總之和，并聯(lián)電阻合倒和。
（三）測量小燈泡的電阻
1、伏安法測電阻的實(shí)驗(yàn)原理：R=U/I；
2、操作時(shí)的注意事項(xiàng)：①電流表、電壓表的量程要選擇適當(dāng)；②連接電路時(shí)開關(guān)應(yīng)處于斷開狀態(tài)；③閉合開關(guān)前，應(yīng)使滑動(dòng)變阻器連入電路的電阻；
3、測量的物理量：用電壓表測出電壓，用電流表測出電流代入公式R=U/I計(jì)算出電阻值；
4、滑動(dòng)變阻器的作用：改變連入電路的阻值，從而改變電流和電壓，以達(dá)到多測幾次的目的。
5、該實(shí)驗(yàn)中至少要測三組數(shù)據(jù)，是為了求電阻的平均值，以減小誤差。
6、在該實(shí)驗(yàn)中閉合開關(guān)時(shí)，燈泡不亮，電流表無示數(shù)，電壓表有明顯的示數(shù)，則出現(xiàn)的故障是燈泡斷路（即燈絲斷了、接燈泡的導(dǎo)線斷了或接線柱松動(dòng)、接觸不良）。
7、在該實(shí)驗(yàn)中移動(dòng)滑片時(shí)，電流表和電壓表的示數(shù)變化不一致，則是電壓表并聯(lián)在了滑動(dòng)變阻器的兩端。
（四）歐姆定律和安全用電
1、人體的電阻一定，根據(jù)歐姆定律，電壓越高，通過的電流越大；
2、只有不高于36V的電壓才是安全的；
3、不能用濕手觸摸電器，或扳開關(guān)；
4、斷路：由于導(dǎo)線斷了、用電器損壞、開關(guān)斷開或接觸不良造成電路中沒有電流的現(xiàn)象。
5、短路：電源的兩端或用電器兩端被導(dǎo)線直接連接起來的電路，發(fā)生短路時(shí)會(huì)燒壞電源或電流表，也有可能發(fā)生火災(zāi)。
6、雷電產(chǎn)生是帶正負(fù)電的云層靠近時(shí)產(chǎn)生劇烈的放電現(xiàn)象；
【關(guān)鍵詞】電學(xué)；故障；判別
初級(jí)中學(xué)電學(xué)教學(xué)是教學(xué)的重點(diǎn)，電學(xué)故障的判別和處理既是教學(xué)重點(diǎn)，又是教學(xué)難點(diǎn)。但是，抓住電路故障常見的只有短路和斷路這兩種情況，在電學(xué)學(xué)習(xí)的過程中注意基本知識(shí)和基本能力的培養(yǎng)、訓(xùn)練，可以突破這一教學(xué)難點(diǎn)。下面就談?wù)勎业淖龇ǎ└魑煌屎屯瑢W(xué)們參考，也希望提出改進(jìn)意見。
在學(xué)習(xí)人民教育出版社2013版九年級(jí)物理第十五章第二節(jié)《電流和電路》時(shí)，應(yīng)介紹電路由電源、開關(guān)、用電器和導(dǎo)線組成，其中電源的作用是提供電能，開關(guān)的作用是控制電路的通斷，導(dǎo)線的作用是輸送電能，用電器是消耗電能的裝置。在設(shè)計(jì)電路時(shí)，要先根據(jù)要求畫出電路圖，檢測無誤后再按照電路圖連接、敷設(shè)電路。電路有三種狀態(tài)，通路、斷路、短路，要特別說明短路現(xiàn)象發(fā)生時(shí)，電流不通過被短路的用電器，被短路的用電器不工作（演示教材39頁圖15.2
―7，學(xué)生用電學(xué)線路實(shí)驗(yàn)板和器材分組實(shí)驗(yàn)，效果更好。提示：做短路實(shí)驗(yàn)時(shí)，一定要迅速，盡快切斷電路，保護(hù)實(shí)驗(yàn)器材）；如果電路電源短路，電路電流就會(huì)迅速增大，熱量急劇增加，甚至引起火災(zāi)，損壞電源，所以，短路電路的判別要清楚，處理要及時(shí)。而斷路是某處斷開的電路，當(dāng)電路斷路時(shí)，電路中電流的路徑斷開，用電器沒有電流通過，用電器不工作（電路斷路，可能是用電器損壞，也可能是燈座有問題，還可能是接觸不良，或者是導(dǎo)線某處斷開。可將上面實(shí)驗(yàn)中的小燈泡旋出一些，使之接觸不良或者將小燈泡取出制造斷路，觀察現(xiàn)象）。
學(xué)習(xí)第十五章第四節(jié)《電流的測量》時(shí)，掌握電流表的使用規(guī)則基礎(chǔ)上，練習(xí)用電流表測量電流，并反思：將電流表接入電路和將電流表從電路中取出的方法。由此說明，初中物理中，可以認(rèn)為電流表接入電路，只是測量電路中的電流值，對(duì)原電路沒有影響。
學(xué)習(xí)第十五章第五節(jié)《串、并聯(lián)電路中電流的規(guī)律》，探究串聯(lián)電路的電流規(guī)律時(shí)，應(yīng)用規(guī)格不同的兩個(gè)小燈泡實(shí)驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)：雖然串聯(lián)電路中各處的電流相等，但兩燈泡的發(fā)光亮度不同，甚至其中一個(gè)感覺不到發(fā)光（可利用電學(xué)線路實(shí)驗(yàn)板進(jìn)行實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證）。這時(shí)應(yīng)結(jié)合《練習(xí)冊(cè)》52頁第4題給學(xué)生分析、解釋，雖然我們認(rèn)為兩燈泡明亮程度不同，但都有電流通過且電流相等，只是其中某只燈泡的額定電流大，流過的實(shí)際電流小，它發(fā)光暗淡甚至我們感覺不到它發(fā)光。 利用電學(xué)線路實(shí)驗(yàn)板，演示兩燈泡組成的串聯(lián)電路中，當(dāng)電路斷路和部分短路時(shí)觀察發(fā)生的現(xiàn)象，增強(qiáng)學(xué)生的感性認(rèn)識(shí)，為電學(xué)故障的判斷做好鋪墊，降低教學(xué)的難度。
學(xué)習(xí)第十六章第一節(jié)《電壓》時(shí)，學(xué)生掌握電壓表的使用規(guī)則后，練習(xí)用電壓表測量電壓。 特別是教材58頁圖16.1―5的實(shí)驗(yàn)，應(yīng)演示后進(jìn)行分組探究并得出結(jié)論：在只有一個(gè)用電器的電路中，用電器兩端的電壓與電源兩端的電壓相等。同時(shí)反思：將電壓表接入電路和將電壓表從電路中取出的方法。由此可以認(rèn)為電壓表接入電路，只是測量電路兩端的電壓值，對(duì)原電路沒有影響。結(jié)合《練習(xí)冊(cè)》68頁第10題，設(shè)置兩個(gè)小燈泡組成的串聯(lián)電路，測量開關(guān)斷開、閉合兩種情況下Uab 、Ubc、Ucd、Ude、 Uae的電壓，反復(fù)猜想、測量并進(jìn)行反思，形成感性知識(shí)，為電路故障的判斷做準(zhǔn)備。
學(xué)習(xí)第十六章第三節(jié)《電阻》時(shí)，反思電流表和電壓表的使用方法，練習(xí)用電流表測量電路中的電流和用電壓表測量電路兩端的電壓。通過將電流表、電壓表接入電路和從電路取出，可以認(rèn)為：電流表的電阻很小，相當(dāng)于電阻無窮小，去掉電流表可用導(dǎo)線代換；電壓表電阻很大，相當(dāng)于電阻無窮大，去掉電壓表可視為該部分電路斷路。
在掌握這些基本技能和基本方法后，反復(fù)練習(xí)、實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證、反思《練習(xí)冊(cè)》下表中的作業(yè)，對(duì)初中物理常見電學(xué)故障的分析、判別定會(huì)有方法的掌握，能力的提高，同學(xué)們一定會(huì)有所感悟。
【參考文獻(xiàn)】
摘要：電流模式信號(hào)處理電路技術(shù)近年來迅速興起并取得很大進(jìn)展，不僅完善和發(fā)展了模擬電子電路的基本理論，而且開始在現(xiàn)代電子電路中獲得實(shí)際應(yīng)用。本文在介紹第二代電流傳輸器CC2特性的基礎(chǔ)上，對(duì)若干CC2應(yīng)用電路進(jìn)行了詳細(xì)分析。
關(guān)鍵詞：電流模電路；電流傳輸器；CC2；零子（Nullator）；任意子（Norator）；有源濾波器
中圖分類號(hào)：TM133 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A
電流模式信號(hào)處理電路技術(shù)是近年來模擬VLSI技術(shù)取得重要進(jìn)展的領(lǐng)域之一，也是當(dāng)今國際上的前沿課題，它的誕生和發(fā)展向傳統(tǒng)的電壓模式信號(hào)處理電路提出了強(qiáng)有力的挑戰(zhàn)。以電流為參數(shù)的電流模電路與電壓模電路相比，具有高頻特性好，線性范圍大，動(dòng)態(tài)范圍寬，功率損耗小，電路結(jié)構(gòu)簡單，適于低電壓工作等優(yōu)點(diǎn)，自1989年將“電流模式信號(hào)處理”專題列入IEEE電路與系統(tǒng)國際會(huì)議的議題之后，關(guān)于電流模電路的研究迅速興起，成為模擬信號(hào)處理的重點(diǎn)研究方向之一，它不僅完善和發(fā)展了模擬電子電路的基本理論，而且開始在現(xiàn)代電子電路中獲得實(shí)際應(yīng)用。例如，某種電流傳輸器和電流模放大器已在先鋒和馬蘭士的多款功放中被采用。為適應(yīng)現(xiàn)代電子技術(shù)的發(fā)展，高校的電子技術(shù)課程的教學(xué)內(nèi)容也應(yīng)作出相應(yīng)的調(diào)整與擴(kuò)充，適當(dāng)引進(jìn)和介紹電流模電路的研究及應(yīng)用新成果。這樣不僅有利于學(xué)生對(duì)基礎(chǔ)理論知識(shí)的掌握，增加學(xué)習(xí)興趣，更有利于學(xué)生開拓視野、更新知識(shí)，從而實(shí)現(xiàn)專業(yè)基礎(chǔ)課程的教學(xué)與科技發(fā)展同步。為此本文擬對(duì)電流模電路的重要器件第二代電流傳輸器CC2的若干應(yīng)用電路進(jìn)行介紹和分析。
1 第二代電流傳輸器CC2簡介
電流傳輸器是電流模模擬信號(hào)處理領(lǐng)域中很重要的部件之一。第一代電流傳輸器是由加拿大多倫多大學(xué)的K.C.Smith和A.Sedra于1968年提出來的，簡稱CC1（Current Conveyor1）。他們于1970年又提出第二代電流傳輸器CC2。其后至今，人們先后提出各類電流模元件。分別為：第三代電流傳輸器CC3，電壓差動(dòng)電流傳輸器DVCC（Differential Voltage Current Conveyor），差動(dòng)電流傳輸器DDCC（Differential difference Current Conveyor），雙輸出端第二代電流傳輸器DO-CC2，多輸出端第三代電流傳輸器MO-CC3等。
CC2為第二代電流傳輸器（Current Conveyor 2）的英文縮寫，其特性可用矩陣表示：
本節(jié)課要突出的重點(diǎn)是串聯(lián)電路的電流、電壓和電阻的三個(gè)特點(diǎn)和串聯(lián)電路的分壓作用。方法是為了突出重點(diǎn)，首先設(shè)計(jì)學(xué)生活動(dòng)，讓學(xué)生們?cè)趯?shí)驗(yàn)探究的過程中記錄數(shù)據(jù)、分析數(shù)據(jù)、歸納得出結(jié)論。
本節(jié)課要突破的另一個(gè)難點(diǎn)是總電阻（等效電阻）的概念、串聯(lián)電路電阻關(guān)系的實(shí)驗(yàn)測定和理論推導(dǎo)。方法是引導(dǎo)學(xué)生思考，然后實(shí)驗(yàn)探究，通過電流值的比較找到等效電阻。原來的教學(xué)流程是各環(huán)節(jié)活動(dòng)安排（見圖1）。
一、活動(dòng)1：探究串聯(lián)電路中電流和電壓的規(guī)律
（1）猜測：在圖2所示電路中，通過A、B、C各點(diǎn)的電流之間可能有怎樣的大小關(guān)系？AB、BC、AC兩點(diǎn)之間的電壓可能有怎樣的大小關(guān)系？
（2）按電路圖連接電路，用電流表測量電路中通過A、B、C三點(diǎn)的電流，并填入表1。
由此可以得出初步結(jié)論：________________________________________。
（3）用電壓表測出電路中AB、BC、AC兩點(diǎn)之間的電壓，并填入表2。
由此可以得出初步結(jié)論：________________________________________。
二、活動(dòng)2：尋找5歐和10歐兩個(gè)串聯(lián)電阻的等效電阻
思考：尋找一個(gè)新的電阻替代原來電路中的R1和R2，使得在電源電壓保持不變的條件下，電路中的電流與原來串聯(lián)電路中的電流相等。（見表3）
實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：________________________________________________。
三、活動(dòng)3：探究串聯(lián)電路與電阻的關(guān)系
例題1：甲、乙兩個(gè)導(dǎo)體的阻值分別為R1=10歐、R2=20歐，串聯(lián)在電壓為3伏的電源上，求兩個(gè)導(dǎo)體兩端的電壓U1和U2。
該教學(xué)設(shè)計(jì)也是在充分考慮到教材、課程標(biāo)準(zhǔn)和學(xué)生的學(xué)情等方面的因素，經(jīng)過一次試講后成形的。在正式上課的過程中自己覺得時(shí)間有點(diǎn)緊張，給予學(xué)生思考交流的時(shí)間、空間不夠，評(píng)委老師對(duì)此的指導(dǎo)意見是：
（1）教學(xué)過程有點(diǎn)頭重腳輕的感覺，等效電阻的實(shí)驗(yàn)探究老師的指導(dǎo)不夠，對(duì)于等效的意義解釋不夠清楚。
（2）教學(xué)內(nèi)容有點(diǎn)多，教材處理方面可以靈活，比如電流和電壓的特點(diǎn)探究放在課前，這樣就能更充分地探究串聯(lián)電路的等效電阻和推導(dǎo)分壓作用。
后來我對(duì)自己的教學(xué)流程做了改進(jìn)，直接用小彩燈做實(shí)驗(yàn)并有意破壞其中一個(gè)燈，對(duì)比前后的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，判斷小燈的連接方式，結(jié)合前面電路學(xué)習(xí)時(shí)測量的電流和電壓數(shù)據(jù)直接歸納出電流和電壓的規(guī)律，“請(qǐng)同學(xué)們根據(jù)我們前面學(xué)習(xí)的電阻大小與導(dǎo)體長度的關(guān)系猜想一下串聯(lián)電路中電阻的特點(diǎn)”，一個(gè)提問直接過渡到學(xué)生對(duì)電阻的探究，提出猜測，實(shí)驗(yàn)探究，記錄數(shù)據(jù)。然后各小組交流數(shù)據(jù)，分析歸納，采取等效替代的方法實(shí)驗(yàn)探究得出電阻的規(guī)律。通過例題鞏固串聯(lián)電路的特點(diǎn)，引出電阻大的導(dǎo)體兩端電壓多，利用歐姆定律和串聯(lián)電路中電流規(guī)律推導(dǎo)電壓的分配規(guī)律。（見圖3）
改進(jìn)后的各個(gè)環(huán)節(jié)活動(dòng)安排：
活動(dòng)1： 小組交流電路學(xué)習(xí)時(shí)測量的電流和電壓數(shù)據(jù)直接歸納出電流和電壓的規(guī)律。
活動(dòng)2：尋找5歐和10歐兩個(gè)串聯(lián)電阻的等效電阻。（見圖4和表4）
思考：尋找一個(gè)新的電阻替代原來電路中的R1和R2，使得在電源電壓保持不變的條件下，電路中的電流與原來串聯(lián)電路中的電流相等。
實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：________________________________________________。
活動(dòng)3：練一練。
例題2：甲、乙兩個(gè)導(dǎo)體的阻值分別為R1=10歐、R2=20歐，串聯(lián)在電壓為3伏的電源上，求通過兩個(gè)導(dǎo)體的電流和兩端的電壓U1和U2。
“大家發(fā)現(xiàn)哪個(gè)電阻兩端的電壓分得多？”通過計(jì)算分析得出猜想“串聯(lián)電路中導(dǎo)體電阻越大，兩端分得電壓越多”，利用歐姆定律和串聯(lián)電路中電流規(guī)律推導(dǎo)串聯(lián)電路的分壓作用。
引言
在以往的有源功率因數(shù)校正電路拓?fù)渲校粋€(gè)帶乘法器的控制芯片不可避免。為了降低成本，一種電流箝位（ClampedCurrentBoost,CCB）的控制方法可以簡化電路。在這種電路中，每半個(gè)周期中開關(guān)電流峰值被箝位至一個(gè)參考值。輸入電流的波形跟隨輸入電壓，?樣就可以得到理想的THD。由于它不需要乘法器來提供一個(gè)電流參考值，而可以利用任何一種峰值電流控制的芯片（如UC3843）來完成這個(gè)功能，從而大大降低了成本，簡化了電路。
但是，以往提出的箝位電流模式電路，在低輸入電壓時(shí)工作在斷續(xù)電流DCM，在高輸入電壓時(shí)工作在連續(xù)電流模式CCM。而CCM的工作方式存在兩個(gè)缺點(diǎn)：一是電路中的續(xù)流二極管的反向恢復(fù)，這降低了電路的效率；二是電路中的電感值比較大，這給提高電路的功率密度帶來了困難。
本文提出了一種在通用的整個(gè)輸入電壓范圍內(nèi)工作在DCM的CCBPFC電路。該電路消除了二極管的反向恢復(fù)問題，從而提高了電路的工作效率；同時(shí)，由于工作在電流斷續(xù)模式，電感量減小，這樣就可以減小電感的體積，提高功率密度。
本文給出了該電路拓?fù)涞臄?shù)學(xué)分析并且給出了一個(gè)100W的電路實(shí)驗(yàn)結(jié)果。
1 理論分析
電路原理圖如圖1所示。在進(jìn)行分析之前，假設(shè)以下條件成立：
——所有的元器件都是理想的；
——變換器工作在穩(wěn)態(tài)時(shí)，開關(guān)頻率?大于交流母線的頻率，從而可以認(rèn)為在一個(gè)開關(guān)周期內(nèi)，輸入電壓是恒定的；
——輸入電壓是理想的正弦波vac=
Vmsin(ωLt)，其中ωL為交流母線的頻率；
——參考電壓在一段時(shí)間內(nèi)是一個(gè)恒定值Vref；
——輸出電壓是恒定的。
為了便于分析，使得計(jì)算的結(jié)果與具體的電路參數(shù)無關(guān)，我們采用標(biāo)幺值，即令
Vb=Vo；
Ib=Vo/Rt(Rt=2L/Ts，Ts為開關(guān)周期)；
則輸入的電壓峰值為：
Vm=Vm/Vb （1）
與傳統(tǒng)的CCBPFC電路不同，在整個(gè)母線電壓輸入周期內(nèi)，該電路工作在電流斷續(xù)模式。在每半個(gè)周期內(nèi)，有兩種電流斷續(xù)工作模式。如圖1所示，在開關(guān)周期開始階段，Boost電路中的開關(guān)管處于開通的狀態(tài)，電感中的電流iL從零開始增加。在采樣電壓（RiiL）達(dá)到參考電壓（Vref）和斜率補(bǔ)償電壓（VR）的和,或者達(dá)到最大占空比時(shí)，開關(guān)管關(guān)斷，電感電流線性減小（如圖2）。這兩種工作模式分別定義為DCM2和DCM1。
對(duì)一個(gè)周期內(nèi)電感電流求平均值，可以得到兩種DCM工作模式下的電流歸一化后的表達(dá)式分別為：
式中：Kr為電流模式斜率補(bǔ)償深度系數(shù)。
DCM1和DCM2的邊界條件為：
式中：斜率補(bǔ)償Mc=IR/(DmaxTs)，IR為斜率補(bǔ)償電流。
因此，可以得出DCM1和DCM2兩種工作模式的邊界點(diǎn)為：
ωLt=arcsin[(Iref/Dmax-IRM)/2Vm]
式中：為斜率補(bǔ)償電流峰值。
由前所述，可以得到每半個(gè)周期的平均電流歸一化暫態(tài)值：
由上面的分析可以得到每半個(gè)工頻周期，在不同輸入電壓下，輸入電流的的波形如圖3所示。
Boost電感值必須保證在整個(gè)周期內(nèi)，電路工作在DCM模式。
在最小輸入電壓下的電流峰值為：
式中：Po為輸出功率;
η為最低效率;Vin,rms,min為最低的輸入電壓幅值。
所以，電感值由式（7）決定。
(Vinpmin/L)DlminTs≥2Iinp （7）
式中：Vinpmin為最小輸入電壓峰值；
Dlmin為在最小輸入電壓時(shí)的最小占空比，即
Dlmin=(Vo－Vinpmin)/Vo （8）
輸出電容必須滿足式（9）。
Co≥Po/(2πflineVoΔVo) （9）
標(biāo)幺化的功率因數(shù)可以由式（10）獲得。
PF=Pin/(VinrmsIinrms) （10）
式中：
那么,
2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果
設(shè)定以下工作條件：
Vm=127～311V；fline=50Hz；Vo=380V；
Po=100W；η=0.92；fs=77kHz；Dmax=0.95。
參數(shù)設(shè)定為：
L=370μH；Kr=0.22；C=68μF，選用68μF/
400V鋁電解電容。
電路圖如圖4所示。
獲得的電路波形如圖5所示，由圖5可以看出，實(shí)驗(yàn)結(jié)果符合理論分析。
表1為實(shí)驗(yàn)獲得的PF和THD與Vin,rms關(guān)系。由表1可以看出，該電路符合IEC-3-2的標(biāo)準(zhǔn)。
該電路在滿負(fù)載(Vo=380V，Io=0.263A)下的效率測試如圖6所示。
表1 PF，THD與輸入電壓關(guān)系表
Vin/V
90
120
220
265
PF
0.997
0.994
0.961
0.911
THD/％
5.6
12.1
17.2
32
一、滑動(dòng)變阻器的原理及作用
滑動(dòng)變阻器是用電阻率較大的電阻線制成的。它是靠改變連入電路的電阻線長度逐漸改變連入的電阻，從而達(dá)到改變電路的電流及用電器兩端電壓的作用。
二、滑動(dòng)變阻器的接法
實(shí)驗(yàn)室常用的滑動(dòng)變阻器有四個(gè)接線柱。其結(jié)構(gòu)圖如圖1所示，若將A、B兩接線柱接入電路，則電阻為O，相當(dāng)于一段導(dǎo)線；若將C、D兩接線柱接入電路，則電阻最大且不能變化。要想使滑動(dòng)變阻器接入電路后阻值變化，只能用“對(duì)角線接法”(即把A、D兩端或B、C兩端接入電路)，而不能用“全上(或下)接法”(即把A、B或C、D兩端接入電路)。
圖1
三、滑片P移動(dòng)滑動(dòng)變阻器阻值的變化
滑動(dòng)變阻器的“對(duì)角線接法”和“同端上、下法”都要求“一上一下”兩接線柱。因此可采用“遠(yuǎn)離下接線柱，接入電阻增大；靠近下接線柱，接入電阻減小”的方法判斷變阻器接入電路電阻的變化。如當(dāng)接A、C兩接線柱時(shí)，滑片P向右移，遠(yuǎn)離C接線柱，變阻器接入電路的有效電阻增大；反之減小。
四、滑動(dòng)變阻器使用要求
1、弄清規(guī)格：使用變阻器前首先觀察它的銘牌，明確它的最大電阻值和允許通過的最大電流值：使用時(shí)不要使電路中的電流超過它的規(guī)定值，否則會(huì)燒壞變阻器。如某滑動(dòng)變阻器的銘牌上標(biāo)有“20Ω ，2．5A”，它分別表示該滑動(dòng)變阻器接入電路中的最大阻值為20Ω，允許通過的最大電流為2．5A。
2、要把滑動(dòng)變阻器正確接入電路，絕不能“全上”或“全下”接法。
3、使用前應(yīng)將滑片調(diào)至阻值最大處，即遠(yuǎn)離下接線柱的位置。
掌握了以上幾個(gè)知識(shí)點(diǎn)，就能正確的利用滑動(dòng)變阻器解決有關(guān)問題。
圖2
例1圖2中，A、B、C、D所示的為滑動(dòng)變阻器的結(jié)構(gòu)和連入電路情況示意圖，當(dāng)滑片向右滑動(dòng)時(shí)，連入電路的電阻變小的為（）
解析要使滑片向右滑動(dòng)時(shí)連入電路的電阻變小，必須使電流只流過變阻器右端的電阻絲。A圖中電流恰好符合要求；B圖中電流流過整個(gè)電阻絲，不能改變電阻；C圖連接變阻器左端的電阻絲，向右移動(dòng)滑片使電阻增大；D圖電流不通過電阻絲。所以，當(dāng)滑片向右滑動(dòng)時(shí)，連入電路的電阻變小的只有A圖。
例2如果將圖三中滑動(dòng)變阻器的C、D兩接線柱接在電路中的MN間，為使電流表讀數(shù)變小，問觸頭P應(yīng)該（）
圖3
A、向左滑動(dòng) B、向右滑動(dòng)
一、開關(guān)開與合構(gòu)成的動(dòng)態(tài)電路
例1 （江蘇省常州市）
如圖1所示的電路，電源電壓不變，開關(guān)S閉合后，當(dāng)S1由斷開變?yōu)殚]合時(shí)，則（ ）
(A) A1示數(shù)變大，A2示數(shù)不變
(B) A1示數(shù)變大，A2示數(shù)變大
(C) A1示數(shù)不變，A2示數(shù)不 變
(D) A1示數(shù)不變，A2示數(shù)變小
解析：由電路圖可知，兩電阻并聯(lián)，開關(guān)S控制干路，開關(guān)S1控制電阻R1所在支路，電流表A1測干路電流，電流表A2測通過電阻R2的電流；并聯(lián)電路各支路獨(dú)立工作、互不影響，S1由斷開變?yōu)殚]合時(shí)，通過支路R2的電流不變，即電流A2示數(shù)不變；又并聯(lián)電路中干路電流等于各支流電流之和，干路電流變大，即電流A1的示數(shù)變大．故選(A)．
例2 （2013年山東省日照市）
如圖2所示的電路中，電源電壓不變，電阻R1的阻值為20 Ω．當(dāng)斷開開關(guān)S1和S2，閉合開關(guān)S3時(shí)，電流表的示數(shù)為0.50 A；當(dāng)斷開開關(guān)S2，閉合開關(guān)S1、S3時(shí)，電流表的示數(shù)為0.90 A．求：
（1）電阻R2的阻值．
（2）斷開開關(guān)S1和S3，閉合開關(guān)S2時(shí)，加在電阻R1兩端的電壓．
解析：（1）當(dāng)斷開開關(guān)S1和S2，閉合開關(guān)S3時(shí)，R2斷路，電路中只有電阻R1，電流表測通過R1的電流，可由U=IR計(jì)算出電源電壓．當(dāng)斷開開關(guān)S2，閉合開關(guān)S1和S3時(shí)，電阻R1和R2并聯(lián)，電流表測干路總電流，可求出通過電阻R2的電流，再用R=U/I計(jì)算出R2的阻值．
（2）斷開開關(guān)S1和S3，閉合開關(guān)S2時(shí)，電阻R1和R2串聯(lián)，可由I=U/R計(jì)算出電路中的電流，再由U=IR計(jì)算出電阻R1兩端的電壓．
解答過程如下：
（1）當(dāng)S1和S2斷開，S3閉合時(shí)，R2斷路，I1=0.50 A
電源電壓U=I1R1=0.50 A×20 Ω=10 V
當(dāng)S2斷開，S1和S3閉合時(shí)，R1和R2并聯(lián)
通過R2的電流I2=I-I1=0.90 A-0.50 A=0.40 A
R2=U/I2=10 V/0.40 A=25 Ω．
（2）當(dāng)S1、S3斷開，S2閉合時(shí)，R1和R2串聯(lián)，
電流中電流I=I1=I2=U/(R1+R2)，
R1的電壓U1=I1R1=UR1/(R1+R2)=10 V×20Ω/(20 Ω+25 Ω)=4.4 V．
答：（1）電阻R2的阻值為25 Ω．
（2）斷開開關(guān)S1和S3，閉合開關(guān)S2時(shí)，加在電阻R1兩端的電壓為4.4 V．
剖析：解答本類題目時(shí)應(yīng)當(dāng)分清電路的性質(zhì)，看電路的結(jié)構(gòu)是串聯(lián)還是并聯(lián)，弄清電路中接入的電表所測量的量，明確開關(guān)閉合或斷開時(shí)電路結(jié)構(gòu)是否發(fā)生變化，發(fā)生何種變化，是串聯(lián)變成了并聯(lián)，還是串聯(lián)變成了并聯(lián)，并深入挖掘出解題所需的隱含條件，在確定了這些問題后，解題便是易如反掌．
二、滑片滑動(dòng)構(gòu)成的動(dòng)態(tài)電路
例3 （遼寧省營口市）
如圖3所示的電路中，電源兩端的電壓保持不變，閉合開關(guān)S，將滑動(dòng)變阻器的滑片P向右移，下列說法中正確的是（ ）
(A) 電流表A的示數(shù)變小
(B) 電壓表V1的示數(shù)不變
(C) 電壓表V2的示數(shù)變大
(D) 電壓表V1與電壓表V2的示數(shù)之和保持不變
解析：閉合開關(guān)S后，滑動(dòng)變阻器R2與電阻R1串聯(lián)，電流表測量電路中的電流，電壓表V1測量R1兩端的電壓，電壓表V2測量R2兩端的電壓；將滑片P向右移時(shí)，接入電路中的電阻變大，電路中的總電阻變大，由I=U/R知電路中的電流變小，即電流表的示數(shù)變小，故(A)正確；電阻R1兩端的電壓變小，即電壓表V1的示數(shù)變小，故(B)不正確；又總電壓不變，則R2兩端的電壓變大，即電壓表V2的示 數(shù)變大，故(C)正確；又電壓表V1與電壓表V2的示數(shù)之和等于電源電壓，且電源電壓不變，則電壓表V1與電壓表V2的示數(shù)之和保持不變，故(D)正確．本題正確答案為(A)、(C)、(D)．
例4 （貴州省遵義市）
如圖4所示，電路中電源電壓和燈L的電阻保持不變，定值電阻R=20 Ω，燈L標(biāo)有“8 V， 6.4 W”字樣，電流表用0～0.6 A量程，電壓表用0～15 V量程．
（1）燈泡L的電阻為多少？
（2）開關(guān)S1閉合，S2、S3斷開時(shí)，電壓表的示數(shù)為6 V，電源電壓為多少？
（3）將滑動(dòng)變阻器的滑片移到b端，閉合開關(guān)S1、S2、S3時(shí)，電流表的示數(shù)為0.6 A，滑動(dòng)變阻器的最大電阻為多少？
（4）當(dāng)開關(guān)S2閉合，S1、S3斷開，在確保電路安全的情況下，當(dāng)電路消耗的功率最大時(shí)，滑動(dòng)變阻器消耗的功率是多少？
解析：（1）讀題后知燈泡的額定電壓和額定功率，由P=UI求出額定電流，據(jù)歐姆定律求出電阻；
（2）開關(guān)S1閉合，S2、S3斷開時(shí)，R與L串聯(lián)，電壓表測R兩端的電壓，據(jù)歐姆定律和串聯(lián)電路的電壓特點(diǎn)求出電源電壓；
（3）將滑動(dòng)變阻器的滑片移到b端，閉合開關(guān)S1、S2、S3時(shí)，R與變阻器的最大值Rab并聯(lián)，據(jù)并聯(lián)電路的特點(diǎn)和歐姆定律求出通過R的電流和通過變阻器的電流，從而求出變阻器的最大阻值.
（4）當(dāng)開關(guān)S2閉合，S1、S3斷開，變阻器與燈泡L串聯(lián)，據(jù)燈泡的額定電流和電流表的量程確定電路中的最大電流，此時(shí)電路消耗的功率最大，依據(jù)歐姆定律，利用P=UI求出變阻器消耗的功率．
解：
（1）燈泡的額定電流IL額=PL額 UL額=
6.4 W 8 V=0.8 A，
燈泡的電阻RL=
UL額 IL額=
8 V 0.8 A=10 Ω；
【關(guān)鍵詞】模塊 繼電器陣列 程控放大 單片機(jī)軟件 儀器
1 概述
三相交流控制模塊大量用于三相電機(jī)正反轉(zhuǎn)控制；現(xiàn)在國內(nèi)生產(chǎn)廠家眾多，但生產(chǎn)制造和設(shè)計(jì)水平參差不齊，關(guān)鍵參數(shù)測試依靠各種簡易工裝逐個(gè)項(xiàng)目單獨(dú)測試，測試過程測試工裝切換頻繁，效率低下，有些廠家甚至部分關(guān)鍵參數(shù)沒有測試或降低標(biāo)準(zhǔn)測試；本文作者常年從事設(shè)計(jì)各種繼電器參數(shù)測試和分析儀器，包括各種交流型和直流型固態(tài)繼電器，本論文研究的目標(biāo)是設(shè)計(jì)一種使用方便、功能齊全、測試項(xiàng)目可選的智能三相交流模塊綜合參數(shù)測試儀，特別是包括過零型產(chǎn)品的時(shí)間參數(shù)測試，儀器提供計(jì)算機(jī)接口，方便生產(chǎn)單位采集和分析數(shù)據(jù)；為三相交流控制模塊提供可靠的參數(shù)檢測技術(shù)。
2 設(shè)計(jì)方案
三相交流控制模塊種類很多，不同產(chǎn)品可以參數(shù)測試需求不完全一樣。但主要功能參數(shù)變化不大，可以分為輸入?yún)?shù)部分、輸出參數(shù)部分。
輸入?yún)?shù)部分有：額定電壓/電流、反向電壓/電流、接通電壓/電流、關(guān)斷電壓/電流、輸入電壓降/電流、輸入發(fā)光管狀態(tài)。
輸出參數(shù)部分有：輸出交流壓降、輸出交流漏電流、輸出直流漏電流、輸出接通時(shí)間、輸出關(guān)斷時(shí)間、輸出缺相控制功能測試、輸出糾相控制功能測試儀器由人機(jī)交互部分、控制部分、繼電器陣列部分、測試部分、通訊部分組成。儀器將用單片機(jī)為控制核心，系統(tǒng)有單片機(jī)控制按人機(jī)交互部分得到的用戶需要控制繼電器陣列依次使能測試部分電路，采集并輸出測試結(jié)果。
3 硬件設(shè)計(jì)
3.1 控制電路與人機(jī)交互系統(tǒng)設(shè)計(jì)
由于CYGNAL僅提供貼片TQFP-100封裝的F020，當(dāng)小批量生產(chǎn)儀器的時(shí)候，控制電路集中做成模塊，可以解決手工焊接難題，控制模塊還可以移植使用，這樣可以提高開發(fā)效率，又可以降低開發(fā)成本。控制電路由顯示接口、鍵盤接口、LED接口、總線接口、電源電路和復(fù)位電路組成。
3.2 測試電路設(shè)計(jì)
測試電路是整個(gè)硬件電路設(shè)計(jì)的核心。測試電路各個(gè)功能電路設(shè)計(jì)成各自獨(dú)立的單元，各自獨(dú)立調(diào)零和獨(dú)立調(diào)整放大系數(shù)，這樣軟件設(shè)計(jì)就相對(duì)簡單，精度也比較高。當(dāng)然壓降采集和漏電流采集電路可以考慮復(fù)用，當(dāng)測試電路復(fù)用時(shí)硬件電路設(shè)計(jì)會(huì)相對(duì)簡單一些，但必須使用軟件調(diào)零和調(diào)整放大系數(shù)，軟件設(shè)計(jì)相對(duì)復(fù)雜很多，對(duì)使用者的要求更高一些。本系統(tǒng)使用各個(gè)測試功能各自獨(dú)立測試電路。
3.2.1 驅(qū)動(dòng)電壓比例放大電路
比例放大電路可以采樣如圖1形式。
如圖1示U3比較器比較反饋信號(hào)Dot1與來自單片機(jī)模擬電壓信號(hào)DAC2，當(dāng)DAC2電壓大于Dot1電壓，U3輸出正電壓驅(qū)動(dòng)Q21導(dǎo)通，進(jìn)而引起Q22導(dǎo)通，促使輸出Vout電壓升高，當(dāng)輸出Vout電壓升高則反饋電壓Dot1升高，最后使得Dot1與DAC2電壓動(dòng)態(tài)一致；單片機(jī)通過調(diào)整DAC2來調(diào)整輸出Vout電壓的大小，選擇適當(dāng)?shù)腝22和Q21可以將功率放大到系統(tǒng)的要求；當(dāng)然如果項(xiàng)目需要的驅(qū)動(dòng)電壓范圍比較廣，為提高電壓精度則可以將反饋?zhàn)鞒啥嗦罚敵鲭妷悍謾n控制。
當(dāng)然圖1電路中R59可以考慮放在Q22的B極和Q21的C極之間，這樣在計(jì)算功率匹配和防錯(cuò)方面有很大的優(yōu)勢(shì)。當(dāng)電路異常或輸出異常時(shí)適當(dāng)?shù)腞59可以阻斷電路輸出故障，保證Q21及其前端電路不受影響。
3.2.2 高壓脈沖發(fā)生電路與直流漏電流采集電路
高壓脈沖發(fā)生電路與直流漏電流采集電路都屬于輸出直流測試種類，高壓脈沖發(fā)生電路為全橋式驅(qū)動(dòng)電路，控制高壓管Q6、Q8、Q3、Q4的導(dǎo)通狀態(tài)便可實(shí)現(xiàn)高壓正反加載，實(shí)現(xiàn)高壓脈沖的發(fā)生。當(dāng)然全橋也用于輸出直流高壓漏電流正反向測試；直流采集通過MOS管Q5實(shí)現(xiàn)分檔采集通過全橋的電流，通過R29和R27將電流信號(hào)轉(zhuǎn)成電壓經(jīng)過R64傳遞給單片機(jī)。如圖2。
3.2.3 高壓發(fā)生電路
高壓發(fā)生電路由一個(gè)比例放大電路和兩個(gè)可控固定電壓組成，單片機(jī)通過控制固定電壓與比例放大電路電壓的疊加實(shí)現(xiàn)電壓大范圍的控制，從而實(shí)現(xiàn)高壓的發(fā)生。
3.2.4 驅(qū)動(dòng)恒流電路與電流采樣電路
由于三相交流產(chǎn)品有部分型號(hào)輸入驅(qū)動(dòng)是電流形式，因此儀器設(shè)計(jì)包括驅(qū)動(dòng)恒流電路以適應(yīng)該類產(chǎn)品的需求。對(duì)于恒流型產(chǎn)品，儀器直接讀取輸出電壓剔除恒流部分的壓降即得產(chǎn)品的輸入壓降。對(duì)于電壓型產(chǎn)品，驅(qū)動(dòng)恒流部分不生效，電流采樣部分生效并用于輸入電流測試。
恒流電路通過反饋采樣回路如圖3示；單片機(jī)通過選擇導(dǎo)通MOS管Q4；R36和可調(diào)電阻R78將電流轉(zhuǎn)成電壓并反饋給U8，實(shí)現(xiàn)單片機(jī)通過調(diào)整DAC1的大小進(jìn)而調(diào)整通過R36和R78的電流。
圖3運(yùn)算放大器U9與Q3和Q5組成電流采樣電路；單片機(jī)可以通過選通Q3或Q5使得R35或R37有效，這樣U9通過R39得到的Icase信號(hào)就是電流信號(hào)；運(yùn)放U9通過改變R41、R40、R80、R81的比例關(guān)系實(shí)現(xiàn)電流小信號(hào)放大并傳遞給單片機(jī)，實(shí)現(xiàn)電流讀取。
3.2.5 壓降采集電路與交流漏電流采集電路
交流電壓信號(hào)可以采樣標(biāo)準(zhǔn)模塊測試也可以自行設(shè)計(jì)交流電壓測試電路。交流信號(hào)的測試的精度影響因素比較多，部分測試模式其測試結(jié)果與波形和頻率有關(guān)系，為避免測試結(jié)果爭議，筆者傾向于使用市場上現(xiàn)有的交流模塊，這樣方便計(jì)量和分析。交流漏電流采集電路通過功率電阻將電流信號(hào)轉(zhuǎn)成電壓信號(hào)，其與壓降采樣電路如下圖示通過繼電器選擇并由P3接口接至交流測試模塊實(shí)現(xiàn)交流壓降和交流漏電流的測試。
3.3 繼電器陣列電路以及其他電路設(shè)計(jì)
繼電器陣列實(shí)現(xiàn)三相三線或三相四線測試接口，繼電器選型必須以大間隙為標(biāo)準(zhǔn)，其次選擇線圈與觸點(diǎn)機(jī)構(gòu)耐壓大的產(chǎn)品。當(dāng)然系統(tǒng)設(shè)計(jì)成多板模式，特別是CPU板，獨(dú)立的CPU板供電系統(tǒng)并且進(jìn)行總線隔離處理將有助于提高系統(tǒng)抗干擾性能。
串口通信可以使用標(biāo)準(zhǔn)RS232；單片機(jī)內(nèi)帶串口控制器，通信電路僅需一片232電平轉(zhuǎn)換芯片就可以實(shí)現(xiàn)；當(dāng)然如果需要多機(jī)遠(yuǎn)距離通信，可以考慮使用485。本系統(tǒng)使用標(biāo)準(zhǔn)RS232；串口通信技術(shù)介紹的書籍很多，這里不詳細(xì)介紹。
4 軟件設(shè)計(jì)
軟件采樣模塊化程序結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，最大程度實(shí)現(xiàn)軟件復(fù)用和優(yōu)化；系統(tǒng)由初始化程序、測試程序、設(shè)置程序、校準(zhǔn)程序、通信程序和主控制程序組成。
4.1 初始化程序
系統(tǒng)為能夠?yàn)槲磥砥渌麅x器能復(fù)用本項(xiàng)目的程序，可以將ADC子程序、DAC子程序、延時(shí)1毫秒子程序、延時(shí)0.1毫秒子程序、漢字顯示子程序、數(shù)字顯示子程序、讀鍵盤子程序、FLASH讀寫子程序打包，方便系統(tǒng)程序調(diào)用。
4.2 設(shè)置程序
由于需要設(shè)置的參數(shù)眾多，本系統(tǒng)也使用模塊化設(shè)計(jì)。對(duì)于需要進(jìn)行數(shù)量值設(shè)置的程序統(tǒng)一使用子程序模式，先期可以編寫大量例如setdata99、setdata999、setdata9999樣式的參數(shù)設(shè)置函數(shù)，這樣直接調(diào)用該函數(shù)可以有效地避開設(shè)置程序的微小差別，使設(shè)置程序不至于冗長。本系統(tǒng)提供參數(shù)設(shè)置和組數(shù)設(shè)置，組數(shù)設(shè)置無需密碼，適用于一般操作員工使用，參數(shù)設(shè)置需要授權(quán)并輸入密碼，保證參數(shù)設(shè)置的正確性。
4.3 主控程序和通信程序
在模塊化設(shè)計(jì)中主控程序比較簡單，儀器初始化結(jié)束后進(jìn)入主控程序；主控程序由一個(gè)永循環(huán)等待程序組成，在循環(huán)等待中定時(shí)讀取鍵盤和串口的指令并按指令調(diào)用其他程序。
通信程序由一個(gè)中斷和一個(gè)中斷處理子程序組成，其可以訪問測試結(jié)果存儲(chǔ)的內(nèi)存也可訪問設(shè)置程序存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)；通信程序需要定義通信協(xié)議，本儀器設(shè)計(jì)使用類似PLC通信命令的格式。如表1。
通信交互發(fā)起權(quán)在PC或其他控制器，儀器僅有被動(dòng)響應(yīng)功能，當(dāng)然儀器可以接受測試指令并上傳數(shù)據(jù)，也可接受點(diǎn)檢指令返回點(diǎn)檢結(jié)果或接受并存從PC來的設(shè)置數(shù)據(jù)；由于需要設(shè)置數(shù)據(jù)比較多，使用PC設(shè)置數(shù)據(jù)是一個(gè)很好的功能。增加地址位為未來一對(duì)多通信提前預(yù)留。
4.4 測試程序與校準(zhǔn)程序
一般情況下開發(fā)順序是先編寫校準(zhǔn)程序，再編寫測試程序。但在編寫校準(zhǔn)程序和測試程序時(shí)候盡可能使兩者的程序一致，當(dāng)然做成可復(fù)用的子程序最好。否則測試程序和校準(zhǔn)程序中必須連同延時(shí)時(shí)間一致才能保證校準(zhǔn)結(jié)果適用于測試結(jié)果的判斷，特別是在交流參數(shù)的測試和時(shí)間參數(shù)的測試中。
校準(zhǔn)程序在使用軟校準(zhǔn)時(shí)應(yīng)當(dāng)設(shè)置二級(jí)密碼，軟校準(zhǔn)應(yīng)該有授權(quán)才能更改，保證儀器的正常使用，校準(zhǔn)程序使用全中文提示并在使用手冊(cè)上載明校準(zhǔn)條件，特別是交流參數(shù)校準(zhǔn)，必須確認(rèn)標(biāo)準(zhǔn)器件測試方法與交流測試模塊一致。
部分產(chǎn)品對(duì)驅(qū)動(dòng)輸入的余電非常敏感，因此設(shè)計(jì)測試順序非常重要，本系統(tǒng)的測試順序如下：
（1）正向輸入短路測試。
（2）正向輸入反極性測試。
（3）正向關(guān)斷電壓測試/關(guān)斷電流測試。
（4）正向?qū)妷簻y試/導(dǎo)通電流測試。
（5）正向輸入電流測試。
（6）正向斷開時(shí)間1、2、3通道測試。
（7）正向閉合時(shí)間1、2、3通道測試。
（8）反向輸入短路測試。
（9）反向輸入反極性。
（10）反向關(guān)斷電壓測試。
（11）反向?qū)妷簻y試。
（12）反向輸入電流測試。
（13）反向斷開時(shí)間1、2、3通道測試。
（14）反向閉合時(shí)間1、2、3通道測試。
（15）正向漏電流測試通道1測試。
（16）正向壓降測試通道1測試。
（17）正向漏電流測試通道2測試。
（18）正向壓降測試通道2測試。
（19）正向漏電流測試通道3測試。
（20）正向壓降測試通道3測試。
（21）反向壓降測試通道1測試。
（22）反向漏電流測試通道2測試。
（23）反向壓降測試通道2測試。
（24）反向漏電流測試通道3測試。
（25）反向壓降測試通道3測試。
（26）糾相功能測試。
（27）發(fā)光管測試測試。
（28）接口L1阻斷漏電流測試。
（29）接口L2阻斷漏電流測試。
（30）接口L3阻斷漏電流測試。
（31）接口U阻斷漏電流測試。
（32）接口V阻斷漏電流測試。
（33）接口W阻斷漏電流測試。
本項(xiàng)目當(dāng)有阻斷不良，其他五頭依次斷開并測試不良端口。
（34）缺相保護(hù)測試L1通道。
（35）缺相保護(hù)測試L2通道。
（36）缺相保護(hù)測試L3通道。
注：有直通通道該直通通道取消阻斷漏電流和交流漏電流）。
5 小結(jié)
本儀器已經(jīng)小批量制作生產(chǎn)，并用于公司的生產(chǎn)。其實(shí)現(xiàn)高精度、低價(jià)格、多功能、高效率的設(shè)計(jì)目標(biāo)。本設(shè)計(jì)中所以使用元器件均為市場常見產(chǎn)品，價(jià)格低廉易購，本設(shè)計(jì)電路亦然可以應(yīng)用于繼電器類型的儀器的設(shè)計(jì)。
參考文獻(xiàn)
[1]潘琢金，施國君編著.C8051Fxxx高速SOC單片機(jī)原理及應(yīng)用[M].北京：北京航空航天大學(xué)出版社，2002（01）.
[2]馬忠梅，籍順心，張凱，馬巖編著.單片機(jī)的C語言應(yīng)用程序設(shè)計(jì)[M].北京：北京航空航天大學(xué)出版社，2001（07）.
一、主要物理量
研究閉合電路，主要物理量有E、r、R、I、U，前兩個(gè)是常量，后三個(gè)是變量。
■
閉合電路歐姆定律的表達(dá)形式有：
①E=U外+U內(nèi)
②I=■（I、R間關(guān)系）
③U=E-Ir（U、I間關(guān)系）
④U=■E（U、R間關(guān)系）
從③式看出：當(dāng)外電路斷開時(shí)（I？搖=？搖0），路端電壓等于電動(dòng)勢(shì)。而這時(shí)用電壓表去測量時(shí)，讀數(shù)卻應(yīng)該略小于電動(dòng)勢(shì)（有微弱電流）。當(dāng)外電路短路時(shí)（R？搖=？搖0，因而U？搖=？搖0）電流最大為Im=E/r（一般不允許出現(xiàn)這種情況，會(huì)把電源燒壞）。
二、電源的功率和效率
1.功率 ①電源的功率（電源的總功率）PE=EI ②電源的輸出功率P出=UI ③電源內(nèi)部消耗的功率Pr=I2r？搖
2.電源的效率 η=■=■=■（最后一個(gè)等號(hào)只適用于純電阻電路）
電源的輸出功率P=■=■?■≤■，可見電源輸出功率隨外電阻變化的圖線如圖所示，而當(dāng)內(nèi)外電阻相等時(shí)，電源的輸出功率最大，為Pm=■。
三、變化電路的討論
閉合電路中只要有一只電阻的阻值發(fā)生變化，就會(huì)影響整個(gè)電路，使總電路和每一部分的電流、電壓都發(fā)生變化。以右圖電路為例：設(shè)R1增大，總電阻一定增大；由I=■，I一定減小；由U=E-Ir，U一定增大；因此U4、I4一定增大；由I3=I-I4，I3、U3一定減小；由U2=U-U3，U2、I2一定增大；由I1=I3-I2，I1一定減小。總結(jié)規(guī)律如下：
①總電路上R增大時(shí)總電流I減小，路端電壓U增大；②變化電阻本身和總電路變化規(guī)律相同；③和變化電阻有串聯(lián)關(guān)系（通過變化電阻的電流也通過該電阻）的看電流（即總電流減小時(shí)，該電阻的電流、電壓都減小）；④和變化電阻有并聯(lián)關(guān)系的（通過變化電阻的電流不通過該電阻）看電壓（即路端電壓增大時(shí)，該電阻的電流、電壓都增大）。
四、閉合電路的U-I圖像
右圖中a為電源的U-I圖像；b為外電阻的U-I圖像；兩者的交點(diǎn)坐標(biāo)表示該電阻接入電路時(shí)電路的總電流和路端電壓；該點(diǎn)和原點(diǎn)之間的矩形的面積表示輸出功率；a的斜率的絕對(duì)值表示內(nèi)阻大小；？搖b的斜率的絕對(duì)值表示外電阻的大小；當(dāng)兩個(gè)斜率相等時(shí)（即內(nèi)、外電阻相等時(shí)圖中矩形面積最大，即輸出功率最大（可以看出當(dāng)時(shí)路端電壓是電動(dòng)勢(shì)的一半，電流是最大電流的一半）。
五、滑動(dòng)變阻器的兩種特殊接法
在電路圖中，滑動(dòng)變阻器有兩種接法要特別引起重視：
（1）右圖電路中，當(dāng)滑動(dòng)變阻器的滑動(dòng)觸頭P從a端滑向b端的過程中，到達(dá)中點(diǎn)位置時(shí)外電阻最大，總電流最小。所以電流表A的示數(shù)先減小后增大；可以證明：A1的示數(shù)一直減小，而A2的示數(shù)一直增大。
