电磁测量第三章
法拉第电磁感应定律-课教案
法拉第电磁感应定律-优质课教案第一章：引言1.1 教学目标让学生了解法拉第电磁感应定律的背景和重要性。
激发学生对电磁感应现象的兴趣和好奇心。
1.2 教学内容介绍电磁感应现象的发现过程。
引出法拉第电磁感应定律的概念。
1.3 教学方法使用多媒体演示电磁感应现象的实验。
引导学生通过观察和思考，提出问题并寻找答案。
1.4 教学活动播放电磁感应现象的实验视频。
学生观察并描述实验现象。
教师引导学生思考电磁感应的原理和规律。
第二章：法拉第电磁感应定律的表述2.1 教学目标让学生理解法拉第电磁感应定律的表述和含义。
学会使用法拉第电磁感应定律进行简单的计算。
2.2 教学内容给出法拉第电磁感应定律的数学表述。
解释定律中的各个参数和物理意义。
2.3 教学方法使用示例和图示来解释法拉第电磁感应定律的表述。
引导学生通过公式推导和计算来加深理解。
2.4 教学活动教师讲解法拉第电磁感应定律的表述。
学生跟随教师的示例进行公式推导和计算。
学生进行小组讨论，互相解释定律的含义。
第三章：电磁感应实验3.1 教学目标让学生通过实验观察和测量电磁感应现象。
学会使用实验仪器和设备进行电磁感应实验。
3.2 教学内容介绍电磁感应实验的原理和步骤。
讲解实验仪器的使用和测量方法。
3.3 教学方法教师演示电磁感应实验的步骤和操作。
学生亲自动手进行实验，观察和测量电磁感应现象。
3.4 教学活动教师演示电磁感应实验。
学生分组进行实验，记录实验数据和观察结果。
第四章：电磁感应应用4.1 教学目标让学生了解电磁感应现象在生活中的应用。
培养学生的创新意识和解决问题的能力。
4.2 教学内容介绍电磁感应现象在电力、电机、传感器等方面的应用。
分析电磁感应现象在实际问题中的解决方案。
4.3 教学方法使用案例分析和实物展示来介绍电磁感应应用。
引导学生通过小组讨论和创意设计来提出应用方案。
4.4 教学活动教师介绍电磁感应现象在电力和电机等领域的应用。
学生进行小组讨论，提出电磁感应现象在生活中的应用方案。
电工仪表及测量——电磁系仪表
电磁系防干扰性能
➢ （２）无定位结构：即把测量机构的线圈分成二 部分且反向串联。当线圈通电时，两线圈产生的 磁场方向相反，但转矩却是相加的，见图。外磁 场对测量机构的影响是：一个线圈磁场被削弱， 另一个却被增强，两部分结构?完全对称，作用可 互相抵消一部分，所以不论仪表放置位置如何， 外磁场的影响总要被削弱，故名为无定位结构。
电磁系多量程电流表
电磁系多量程电流表
➢ 如将线圈分成四段绕制，通过四段的串联、并联和混联可 构成三个量限的电流表。设该线圈的线径允许流过的电流 为Ｉ，则通过串并联可得到Ｉ、２Ｉ和４Ｉ的量限；
➢ 此外，如配接内附电流互感器将各种被测电流变换成固定 线圈允许流过的电流，则构成多量程电磁系交流电流表。
第三章 电磁系仪表
➢ 电磁系仪表是测量交流电压与交流电流的最常用 一种仪表。它具有结构简单，过载能力强、造价 低廉以及交直流两用等一系列优点。在实验室和 工程仪表中应用十分广泛；
➢ 电磁系仪表的结构有吸引型、推斥型和吸引—推 斥型三种。结构如下图，固定线圈１和偏心装在 转轴的可动铁芯２、转轴上还装有指针３、阻尼 翼片４、游丝５；
➢电磁系仪表的磁场靠线圈产生，为了得到 一定的磁场强度，匝数应足够多。线径不 能用得很粗，否则重量太大。由于线径细 而匝数多，内阻因而较大，消耗功率较多， 测量时将带来一定的误差。
电磁系多量程电流表
➢ 当构成多量程电流表时，不宜采用分流器。因为 线圈内阻较大，对一定的电流分配关系，分流器 电阻也大，它的尺寸和功耗也要增大，这样做不 合理。为构成多量限电流表，通常是将固定线圈 分段绕制，采用线圈串并联结合的方法改变量程。 如图为双量限电流表；
➢ 当线圈通有电流时，产生磁场，偏心铁片被磁化， 而与固定线圈互相吸引，产生偏心力矩，而带动 指针偏转。在线圈通有交流电流的情况下，由于 两铁片的极性同时改变，所以仍然产生推斥力。
电磁学(赵凯华,陈熙谋第三版)第三章 习题解答
新概念物理教程・电磁学" 第三章 电磁感应 电磁场的相对论变换" 习题解答
" " ! ! ! " 如本题图所示， 一很长的直导线有交变电 流（ # $）% &# !"#!$， 它旁边有一长方形线圈 ’ ( ) *，长 为 +， 宽为 （ , !-） ，线圈和导线在同一平面内。 求： （ $ ）穿过回路 ’()* 的磁通量 "； （ % ）回路 ’ ( ) * 中的感应电动势 !" # # # # # &# % 解： （$） ( % !"#! $， %!. %!. , # # &# + # # &# + , !"# $， " " "% $. !"#! $ % ! %# - %!. %! ## + ! $" , & &’! $" %! " （ % ） " " ! %! ! %# # $$ %! -
与无关从而由正则方程相应的正则动量守恒新概念物理教程电磁学第三章电磁感应电磁场的相对论变换习题解答如果在一个参考系中则在任意其它参照系中也有如果在一个参考系中和
新概念物理教程・电磁学! 第三章 电磁感应 电磁场的相对论变换! 习题解答
! ! ! ! " " 一横截面积为 # $ "# !"" 的空心螺绕环， 每厘米长度上绕有 $# 匝， 环外绕有 $ 匝的副线圆， 副线圈与电流计串联， 构成一个电阻为 % $ " " # 今使螺绕环中的电流每秒减少 "# #， 求副线圈中的感应电动 ! 的闭合回路。 势 ! 和感应电流。 $! $( ! ! 解： ! ! ! ! ! $ & # $ "# ’ ( #， ! % ! $!) $!) "# ’ # $* $* $!$ + & + ’ " (& + (# !) + $# + (# " + "# + (# !& + （!"# ） % $ ( " ’ + (# !’ % $ ( " ’ "% ； ! ( " ’ + (# !’ ! ! ! ! ! ! ($ $ # $ * " ’ + (# !& # $ # " *’ "#" % "" #
《电学基础》第三章 磁路及电磁器件
下面，在理想情况下（暂不计其他能量损耗），讨论 变压器的电压变换、电流变换及阻抗变换。
（1） 电压变换
（2） 电流变换 （3） 阻抗变换
（4） 变压器的频率特性
（5） 变压器的损耗与效率
二、特殊变压器
1．自耦变压器 图3-2-3所示的是一种自耦 变压器，其结构特点是二次绕 组是一次绕组的一部分，一次、 二次绕组电压之比和电流之比 是 U1/U2=N1/N2=K I1/I2=N1/N2=1/K
●操作规范：在使用电流互感器时，二次绕组电路是不允许断开的， 这点和普通变压器不一样。
●进一步：变压器绕组是有极性的，在连接时应充分注意。 如图3-2-7（a）所示电流从1端和3端流入（或流出）时，产生的磁 通的方向相同，两个绕组中的感应电动势的极性也相同，l和3两端称为 同极性端，标以记号“●”。当然，2和4两端也是同极性端。
此外，使用电流互感器也是为了使测量仪表与高压电路隔开，以保证 人身与设备的安全。 电流互感器的接线图及其符号如图3-2-5所示。一次绕组的匝数很少 （只有一匝或几匝），它串联在被测电路中。二次绕组的匝数较多，它与 电流表或其他仪表及继电器的电流线圈相连接。利用电流互感器可将大电 流变换成小电流。通常电流互感器二次绕组的额定电流都规定为5A或1A。 ●提示：测流钳是电流互感器的一种变形。它的铁心如同一个钳子， 用弹簧压紧。测量时将钳压开而引入被测导线。这时该导线就是一次绕组， 二次绕组绕在铁心上并与电流表接通。利用测流钳可以随时随地测量线路 中的电流，不必像普通电流互感器那样必须固定在一处或者在测量时要断 开电路而将一次绕组串接进去。测流钳的原理图见图3-2-6。
3．电磁力在汽车上的应用 如图3-1-6所示，为汽车上装用的动磁式电流表的结构图，黄铜 导电板固定在绝缘底板上。
电工仪表与电气测量 第三章 交流电流表和交流电压表
便携式电磁系电流表扩大电流量程时，为什
么不能采用并联分流电阻的方法？
第三章 交流电流、电压的测量 本节小结
电磁系电流表一般由电磁系测量机构组成。电磁系电 流表扩大量程一般都采用将固定线圈分成两段，然后利用
分段线圈的串、并联来实现。
便携式电磁系电压表一般都做成多量程的，并且多采 用共用式分压电路。
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量机构。
第三章 交流电流、电压的测量
§3-1电磁系测量机构 §3-2整流系测量机构
§3-3交流电流表和交流电压表
第三章 交流电流、电压的测量
§3-4测量用互感器
§3-5交流电流和电压的测量 §3-6钳形电流表
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第三章 交流电流、电压的测量
§3-1 电磁系测量机构
1．掌握电磁系测量机构的结构。 2．掌握电磁系测量机构的工作原理。 3．熟悉电磁系测量机构的技术特性。
第三章 交流电流、电压的测量
电磁系仪表的优点之一是可以交直流两
用，为什么平时我们测量直流电时都选用磁
电系仪表而不选用电磁系仪表？
第三章 交流电流、电压的测量
本节小结
由磁电系测量机构和整流器组成的仪表称为整流系仪
表。整流系交流电压表就是在整流系仪表的基础上串联分
压电阻而成的。
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第三章 交流电流、电压的测量
第三章 交流电流、电压的测量
电压互感器的符号
电压互感器接线图
第三章 交流电流、电压的测量
电压互感器一次侧额定电压U1N与二次侧额定 电压U2N之比，称为电压互感器的额定变压比，用 KTV表示，即 U1N K TV U 2N
KTV一般都标在电压互感器的铭牌上。测量 时可根据电压表的指示值U2，计算出一次侧被 测电压U1的大小，即 U1＝KTV ×U2
第三章-磁粉检测设备
.
.
设备的命名方法
根据国家专业标准ZBN70001的规定，磁粉探伤机应按以 下方式命名：
C X X —— X
↓↓ ↓
↓
1 23
4
第1部分——C，代表磁粉探伤机；
第2部分——字母，代表磁粉探伤机的磁化方式；
第3部分——字母，代表磁粉探伤机的结构形式；
图3-5 紫外线灯构造
光所需要的波长。
.
.
紫外线：其实质是电磁波，波谱位于X射线和可见光 之间。紫外线可分为三种范围:
第一种波长320—400nm的紫外线称为UV-A，或称为 黑光紫外线或长波紫外线。适于荧光磁粉探伤。
第二种波长280—320nm的紫外线称为UV-B，或称为 中波紫外线或红斑紫外线。 UV-B能使皮肤变红，引 起晒斑和雪盲，故不能用于磁粉探伤。
400-760nm的可见光下观察磁痕。可见光是目视可见 的光，即七种颜色的光。 ➢ 7、退磁装置 :不妨碍使用要. 求。
3.3 磁粉检测辅助器材
（1）光源 磁粉检测观察照明装置有可见光光源和紫外
线光源。 1）可见光光源 自然光，白炽灯，日光灯。只要满足白光照度
即可。一般应大于等于1000Lx，最低也得500Lx。 光照度:单位面积上接受到的光通量。符号E。
常用仪器有：ST-85型，量程是0-1999×102lx，
分辨：0.1lx。
ST-80（C）型，量程是0—1.999×105 lx，分
辨：0.1lx。
2、黑光辐照计：测量波长320—400nm，中心波长 365nm的黑光辐照度。常用仪器为UV-A，量程是0— 199.9 mw/cm2 ，分辨：0.1mw/cm2。
《电磁学》赵凯华陈熙谋No3chapter答案
第三章 稳 恒 电 流§3.1 电流的稳恒条件和导电规律思考题：1、 电流是电荷的流动，在电流密度j ≠0的地方，电荷的体密度ρ是否可能等于0？ 答：可能。
在导体中，电流密度j ≠0的地方虽然有电荷流动，但只要能保证该处单位体积内的正、负电荷数值相等（即无净余电荷），就保证了电荷的体密度ρ＝０。
在稳恒电流情况下，可以做到这一点，条件是导体要均匀，即电导率为一恒量。
2、 关系式U=IR 是否适用于非线性电阻？答：对于非线性电阻，当加在它两端的电位差Ｕ改变时，它的电阻Ｒ要随着Ｕ的改变而变化，不是一个常量，其Ｕ－Ｉ曲线不是直线，欧姆定律不适用。
但是仍可以定义导体的电阻为Ｒ＝Ｕ／Ｉ。
由此，对非线性电阻来说，仍可得到Ｕ＝ＩＲ的关系，这里Ｒ不是常量，所以它不是欧姆定律表达式的形式的变换。
对于非线性电阻，Ｕ、Ｉ、Ｒ三个量是瞬时对应关系。
3、 焦耳定律可写成P=I 2R 和P=U 2/R 两种形式，从前者看热功率P 正比于R ，从后式看热功率反比于R ，究竟哪种说法对？答：两种说法都对，只是各自的条件不同。
前式是在Ｉ一定的条件下成立，如串联电路中各电阻上的热功率与阻值Ｒ成正比；后式是在电压Ｕ一定的条件下成立，如并联电路中各电阻上的热功率与Ｒ成反比。
因此两式并不矛盾。
4、 两个电炉，其标称功率分别为W 1、W 2，已知W 1>W 2，哪个电炉的电阻大？ 答：设电炉的额定电压相同，在Ｕ一定时，Ｗ与Ｒ成反比。
已知W 1>W 2，所以Ｒ1<R 2，5、 电流从铜球顶上一点流进去，从相对的一点流出来，铜球各部分产生的焦耳热的情况是否相同？答：沿电流方向，铜球的截面积不同，因此铜球内电流分布是不均匀的。
各点的热功率密度p=j 2/σ不相等。
6、 在电学实验室中为了避免通过某仪器的电流过大，常在电路中串接一个限流的保护电阻。
附图中保护电阻的接法是否正确？是否应把仪器和保护电阻的位置对调？ 答：可以用图示的方法联接。
高中物理第三章《第4节-通电导线在磁场中受到的力》新人教版选修
[解析] 当开关K接通时，根据安培定则知电磁铁附近磁感 线的分布如图所示，由左手定则知通电直导线此时左端受力指 向纸内，右端受力指向纸外，故导线将转动，转到与磁感线接 近垂直时，整个导线受到的磁场力将竖直向下，故悬线张力变 大，选项D正确．
[答案] D
考点三 磁电式电流表 磁电式电流表的灵敏度较高，那么其原理是什么呢？
左手定则应用的两个要点 (1)安培力的方向既垂直于电流的方向，又垂直于磁场的方 向，所以应用左手定则时，必须使大拇指指向与四指指向和磁场 方向均垂直． (2)由于电流方向和磁场方向不一定垂直，所以磁场方向不一 定垂直穿入手掌，可能与四指方向成某一夹角．但四指一定要指 向电流方向．
[变式训练] 如图所示，导线 ABC 为垂直折线，其中电流 为 I，AB＝BC＝L，导线所在的平面与匀强磁场垂直，匀强磁场 的磁感应强度为 B，求导线 ABC 所受安培力的大小和方向．
把整段导线分为多段电流元，先用 左手定则判断每段电流元受力的方 电流元法 向，然后判断整段导线所受合力的 方向，从而确定导线的运动方向 环形电流可等效成小磁针，通电螺 等效法 线管可以等效成条形磁铁或多个环 形电流，反过来也成立
通过转动通电导线到某个便于分析的特殊 特殊位置法 位置，然后判断其所受安培力的方向，从
(3)形象记忆左手定则和安培定则的不同用途：“力”字最 后一笔是向左写的，用左手判断安培力的方向，电流的磁场中的 “电”字最后一笔是向右写的，用右手判断电流的磁场方向．简 称“左力右电”．
2. 安培力的大小 (1)当 B 与 I 垂直时，F＝BIL；当 B 与 I 成 θ 角时，F＝BILsinθ， θ 是 B 与 I 的夹角． (2)B 对放入的通电导线来说是外磁场的磁感应强度． (3)导线 L 所处的磁场应为匀强磁场；在非匀强磁场中，公 式 F＝BILsinθ 仅适用于很短的通电导线(我们可以把这样的直 线电流称为直线电流元)．
第三章过程检测技术误差及压力测量
引用 误 差:
δ=△max/ （x上 －x 下）=0.5%
三仪表的性能指标
1.精确度: 是衡量仪表准确程度的一个品质指标。数值上等于在规 定的正常情况下，仪表所允许的引用误差。
允
max x上 x下
100 %
k%
精确等级：将仪表允许的引用误差±号及%号去掉，和国家规 定的 精度等级比较后，确定仪表的精度等级 国家规定的精确度等级有：
。求出：
允
max x上 x下
100 %
k%
去掉%和±并与国家精度等级相比，取相等或高档的精度等级。
例3：
② 或判断现有的仪表精度等级是否满足工艺要求： 即仪表的量程N和精度等级都已知，判断仪表是否满足工艺要求。
先算出仪表的： △允max=N×δ% 再测出仪表的： △测max=X指－X0 再 比 较： △测max ≤ △允max 合格
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前言
●检测仪表：用来检测生产过程中工艺参数的技术工具。 ●感 传 器：将生产工艺参数转换为一定的便于传送的 信号（如气信号或电信号）的仪表。 ●变 送 器：当传感器的输出信号为单元组合仪表中规 定的标准信号时，如：气压信号（0.02～0.1MPa或电 压、电流信号（0～10mA或4～20mA） ，称为变送器
指
0
的 仪表的读数（标准表的指
示 值）
2 相对误差：某一点的绝对误 差与标准表在这一点的指示值 x0之比。
y x x0 100 %
x0
x0
3 引用误差：将绝对误差折合成仪表测量范围（量程范围）的百分 数
max 100 %
x上 x下
x上 ——仪表的测量上限 x下——仪表的测量下限
N——仪表的量程（x上－x下）
电磁学笔记(全)
电磁学笔记（全）第一章 静电场库仑定律物理定律建立的一般过程观察现象； 提出问题； 猜测答案； 设计实验测量；归纳寻找关系、发现规律；形成定理、定律（常常需要引进新的物理量或模型，找出新的内容，正确表述）； 考察成立条件、适用范围、精度、理论地位及现代含义等 。
库仑定律的表述： (p5)在真空中，两个静止的点电荷q1和q2之间的相互作用力大小和q1 与q2的乘积成正比，和它们之间的距离r 平方成反比；作用力的方向沿着他们的联线，同号电荷相斥，异号电荷相吸。
电场强度电荷q 所受的力的大小为：场强 E = F/q场强叠加原理：点电荷组：连续带电体：的电量大小、正负有关激发的电场有关q Q r Qq F 与与2041πε=∑=iiE ∧⎰⎰⎰==r rdq d d 2041,πε受的力的方向一致方向：与单位正电荷所小场中受到的电场力的大大小：单位正电荷在电E高斯定理任意曲面：高斯定理：环路定理电荷间的作用力是有心力 —— 环路定理在任何电场中移动试探电荷时，电场力所做的功除了与电场本身有关外，只与试探电荷的大小及其起点、终点有关，与移动电荷所走过的路径无关 静电场力沿任意闭合回路做功恒等于零两点之间电势差可表为两点电势值之差静电场中的导体导体：导体中存在着大量的自由电子 电子数密度很大，约为1022个/cm3d EdS d S E ⋅==θcos Φ的通量通过d ∑⎰⎰=⋅=Φ内S iSE qS d E 01ε⎰⎰⋅=ΦSE Sd E 020204141επεπεqdS r qdS r qEdS S d E SS SS E ====⋅=⎰⎰⎰⎰⎰⎰⎰⎰Φ)()(Q U P U l d E l d E l d E U QPQ PPQ -=⋅+⋅=⋅=⎰⎰⎰∞∞静电平衡条件电容和电容器第二章 恒磁场奥斯特实验奥斯特实验表明：长直载流导线与之平行放置的磁针受力偏转——电流的磁效应 磁针是在水平面内偏转的——横向力突破了非接触物体之间只存在有心力的观念——拓宽了作用力的类型毕奥—萨筏尔定律B-S 定律：电流元对磁极的作用力的表达式：由实验证实电流元对磁极的作用力是横向力整个电流对磁极的作用是这些电流元对磁极横向力的叠加由对称性，上述折线实验结果中，折线的一支对磁极的作用力的贡献是H 折的一半'0E E E +=内 0导体储能能力与q、U无关关与导体的形状、介质有⎪⎩⎪⎨⎧⎭⎬⎫=Uq C ⎰⎰∑∑==iS e ii n i i i e dSU U Q W σ2121构成的平面B 成反比与r 成正比与B 2r l d d Idl r l d I d ,sin )(413110⊥⨯=，、θπμ2tanαr I k H =折k k 21=磁感应强度B ：电场E 定量描述电场分布 磁场B 定量描述磁场分布 引入试探电流元安培环路定理表述：磁感应强度沿任何闭合环路L 的线积分，等于穿过这环路所有电流强度的代数和的0倍磁高斯定理 磁矢势,)ˆ(12212122112r r l d l d I I kF d ∧⨯⨯=⎰∧⨯⨯=112212122102)ˆ(4L r r l d l d I I F d πμ⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎣⎡⨯⨯=⎰∧112212110222)ˆ(4L r r l d I l d I F d πμ22l d I 11l d I ⎰∑=⋅L L I l d B 内0μ∑-=内L I II 212rIB I I R r πμ2,,0==>∑内∑==<20222,,R Ir B r R I I R r πμππ内磁场的“高斯定理” 磁矢势 ：磁通量任意磁场，磁通量定义为 ：磁感应线的特点：环绕电流的无头无尾的闭合线或伸向无穷远：磁高斯定理 ：通过磁场中任一闭合曲面S 的总磁通量恒等于零 证明：单个电流元Idl 的磁感应线：以dl 方向为轴线的一系列同心圆，圆周上B 处处相等；考察任一磁感应管(正截面为)，取任意闭合曲面S ，磁感应管穿入S 一次，穿出一次。
人教版高中物理选修3-1课件：第三章课题研究霍尔效应及两种常见的电磁仪器(共18张PPT)
人教版高中物理选修3-1课件：第三章 课题研 究霍尔 效应及 两种常 见的电 磁仪器 (共18 张PPT)
磁流体发电机
磁流体发电机 的上极板
V
人教版高中物理选修3-1课件：第三章 课题研 究霍尔 效应及 两种常 见的电 磁仪器 (共18 张PPT)
等离子体束射入磁场
磁流体发电机 的下极板
人教版高中物理选修3-1课件：第三章 课题研 究霍尔 效应及 两种常 见的电 磁仪器 (共18 张PPT)
人教版高中物理选修3-1课件：第三章 课题研 究霍尔 效应及 两种常 见的电 磁仪器 (共18 张PPT)
人教版高中物理选修3-1课件：第三章 课题研 究霍尔 效应及 两种常 见的电 磁仪器 (共18 张PPT)
分解动作
v
再先用进进下直 以入入向至后磁磁上q保场场下E此解持区区方=时得动的q的向vqv态离离偏B＝U时平子子转/Ud结衡沿在 形/=（束原洛成qBv，来伦附dB的）,兹加方力电向作场流过
ff
负电荷向电流反方 向移动，故受向下 的洛伦兹力
f
长方体导体的 下表面
人教版高中物理选修3-1课件：第三章 课题研 究霍尔 效应及 两种常 见的电 磁仪器 (共18 张PPT)
微观解释
v
v
v
上、下表面就出现
横向电势差
v
v
v
人教版高中物理选修3-1课件：第三章 课题研 究霍尔 效应及 两种常 见的电 磁仪器 (共18 张PPT)
磁流体发电机
人教版高中物理选修3-1课件：第三章 课题研 究霍尔 效应及 两种常 见的电 磁仪器 (共18 张PPT)
等离子体束射入磁场
人教版高中物理选修3-1课件：第三章 课题研 究霍尔 效应及 两种常 见的电 磁仪器 (共18 张PPT)
电磁场课件-第三章微带传输线
在微带线中，导波速度受到介质和导 体材料的影响，不同材料的微带线具 有不同的导波速度。
传播常数与衰减
传播常数
传播常数是描述电磁波在传输线中传播特性的参数，包括相位常数和衰减常数。
衰减
在微带线中，电磁波会因为介质和导体材料的损耗而发生衰减，衰减的大小与传输线的长度和频率有 关。
04 微带线的传输模式
降低介质损耗的方法包括选择低损耗的介质材料、降低介质温度和减小电场强度 等。
色散特性
色散是指不同频率的信号在传输过程中具有不同的相速度和 群速度的现象。在微带线中，色散主要与介质的介电常数和 电导率等因素有关。
了解色散特性对于设计高性能的微带线系统和避免信号失真 非常重要。通过优化微带线的结构和参数，可以减小色散效 应，提高信号传输质量。
03 微带传输线的电气特性
电场分布
电场分布特点
在微带线中，电场主要分布在导体和介质之间，而导体内部 电场强度较小。
电场分布与传输模式
电场的分布与传输模式有关，例如在准TEM模式下，电场主 要分布在导体两侧，而在其他模式下，电场分布可能更加复 杂。
阻抗与导波速度
阻抗计算
微带线的阻抗可以通过其几何尺寸和 介质参数计算得出，阻抗值与传输线 的特性阻抗有关。
微带线的宽度通常在几毫米到几十毫 米之间，根据传输信号的频率和介质 基片的电气性能来选择合适的宽度。
厚度
微带线的厚度通常在几微米到几百微 米之间，较薄的介质基片可以减小线 路的介质损耗，提高传输效率。
介质基片
种类
常用的介质基片有氧化铝、陶瓷、聚四氟乙烯等，根据应用场景和性能要求选 择合适的介质基片。
响。
应用场景
01
02
03
第三章 时间频率计量
3.1 概述
一、基本概念 时间是一个基本的物理量，单位是秒（s）。 在单位时间内周期运动重复、循环、振动的 次数称为频率，单位是赫兹（Hz）。 时间间隔是连续流逝的时间中两个瞬时之间 的间隔，可用时间坐标轴上的线段来表示。 作为线段中任何一点的瞬间称为时刻。 时标是能给各个事件赋予时刻的时间参考标 尺的简称。
二、时标的沿革 （1）世界时 以地球的自转运动为基础。 时间单位是平太阳秒，等于一个平太阳日的 1/86400。 （2）历书时 以地球绕太阳的公转运动周期为基础。 时间单位是历书秒，它是从1899年12月31 日12时起始的回归年的1/31556925.9747。
（3）国际原子时 时间单位是原子秒，等于铯-133原子基态的 两个超精细能级之间跃迁所对应的辐射的 9192631770个周期的持续时间。 国际原子时与世界时之差，正以每年大约1s 的速度不断扩大。 （4）协调世界时 其时刻尽量和世界时一致，时间间隔秒与原 子秒保持严格一致。通过增减一整秒（闰秒） 的办法进行协调。
所以测量低频时不宜采用直接测频方法，宜采用测 周期的方法，再换算成被测信号的频率，从而提高 测量的精确度
fc/fc=5*10-9
由右图知： fx一定时，闸门 时间越大，测量 精确度越高； T 一定时， fx越 大，测量精确度 越高；但以标准 频率误差为极限
T=0.1s
五、外差法扩大频率测量范围
一、时间基准的产生 频率是每秒内信号变化的次数。要准确测量频率必须 首先要确定一个准确的时间间隔。一般选用高稳定度 石英晶体谐振器来产生时间基准。 设石英晶体振荡器产生的 脉冲周期为T0，经过一系 列分频后可得到基准标准 的时基，如10ms, 0.1s, 1s, 10s等。如图所示，T＝ N0T0，N0是时基T内含有 晶振本身振荡周期的整数 倍数。
第三章瞬变电磁法
（2）边长为 2l 的正方形回线轴上的一次场的垂直分量为：
H 1 ( z ) = H 1 (0) 2 (1 + z 2 / l 2 )( 2 + z 2 / l 2 )
1 2
= H 1 (0) f ( z / l )
(3 .1 .2 )
（3）对于回线场的主剖面（位于边长为 2l 的正方形回线平面内，通过回线中心， 并平行回线一边的测线）上的一次场的垂直分量为：
5 2
Iµ 0 2 b 4 20π π ρ 2 t
3 5 2
(3.1.10)
τ0≤0.01 即早期，τ0≥3 即晚期，两者之间的中期没有简单的表达式。
（2）中心回线 在单匝圆形回线中部，场近于均匀的部分，用接收线圈进行观测，其垂直分量响 应为：
εI =
3IAR f I (τ 0 ) σa3
− 14τ 1 + 6π 0 −e 6τ 0 πτ 0
§3.2 野外工作方法
3.2.1 常用装置类型及功能 常用装置类型及功能
瞬变电磁法用于找矿勘查能够较准确地确定地质体的倾向、埋深、走向等。野外 工作装置形式繁多，并是电磁法中唯一能进行同点发射—接收的方法。根据勘查任务 的不同可非常灵活地选用装置，常用的装置组合有以下几种（图 3.2.1） 。
Tx (w) Rx Tx Rx
Tx
RxLeabharlann (w) 1中 中 回 实 中 中
2重 重 回 实 中 中
3 偶 偶 -偶 偶 中 中
A (L) Rx (w) Rx B (w) Tx 4大 大 大 中 中
图 3.2.1 TEM 常用测量装置 常用测量装置
T
Rx
(w)
Tx 5 反 偶 大 -回 实 中 中
高中物理人教版(新课程标准)选修1-1 第三章—电磁感应
选修1-1 第三章电磁感应一、单选题1．（2分）如图所示，电源的电动势为E、内阻为r，L1、L2为两个相同的灯泡，线圈L的直流电阻不计，与灯泡L1连接的是一只理想二极管D.下列说法中正确的是（）A．闭合开关S稳定后L1、L2亮度相同B．断开S的瞬间，L2会逐渐熄灭C．断开S的瞬间，L1中电流方向向左D．断开S的瞬间，a点的电势比b点高2．（2分）如图所示电路中，R1、R2是两个阻值相等的定值电阻，L是一个自感系数很大，直流电阻为零的理想线圈，设A、B两点电势分别为φA、φB，下列分析正确的是()A．开关S闭合瞬间φA>φBB．开关S闭合后，电路达到稳定时φA<φBC．当开关S从闭合状态断开瞬间φA>φBD．只要线圈中有电流通过，φA就不可能等于φB3．（2分）发电的基本原理之一是电磁感应，发现电磁感应现象的科学家是() A．安培B．赫兹C．法拉第D．麦克斯韦4．（2分）对于变压器来说，下列说法中正确的是（）A．变压器是利用互感现象制成的B．变压器可以改变各种电源的电压C．变压器可以改变交变电流的频率D．理想变压器副线圈的输出功率一定小于原线圈的输入功率5．（2分）图是一正弦式交变电流的电压图象．从图象可知电压的最大值和周期分别为（）A．20V，0.01s B．20√2V，0.01s C．20V，0.02s D．20√2V，0.02s 6．（2分）如图所示，环形导线中通有顺时针方向的电流I，则该环形导线中心处的磁场方向为（）A．水平向右B．水平向左C．垂直于纸面向里D．垂直于纸面向外7．（2分）小型交流发电机中，矩形金属线圈在匀强磁场中匀速运动，产生的感应电动势与时间呈正弦函数关系，如图所示．此线圈与一个R=10Ω的电阻构成闭合电路．不计电路的其他电阻，下列说法正确的是（）A．交变电流的周期为0.125s B．交变电流的频率为8HzC．交变电流的有效值为√2A D．交变电流的最大值为4A8．（2分）一台理想变压器从20kV的线路中降压并提供400A的负载电流.已知两个线圈的匝数比是50：1，则变压器的原线圈电流、输出电压及输出功率分别是（）A．400A，20kV，8×103kW B．400A，400V，8×103kWC．8A，20kV，160kW D．8A，400V，160kW9．（2分）如图所示，理想变压器原、副线圈的匝数比为k，输出端接有一交流电动机，此电动机线圈的电阻为R。
cl-3
3 4cos t 15 cos 3t 45
k p 10
求功率表的读数。
例2：若电动系功率表两个线圈的电流分别为：
i1 5 2 cos t 15 i2 4
A 2 cos t 45 A
功率表偏转80格。当电流为以下数值时，功率表 偏转多少格？
有共A、共B、共C三种接法，指两个功率表的 电压线圈的低电位端都接在A/B/C线。
功率表取线电流和线电压。所取线电流是除公 共线外的其余两个线电流，电压线圈的高电位端 与电流线圈等电位。
P P1 P2
两表法对负载无特殊要求，即负载对称、不对称 均可。
若为对称负载：
P U l I l cos(30 ) 1
二、单相交流功率的测量
1、用间接法测量交流功率 三表法测量：U、I、P 计算：Q、S 2、电动系功率表可以测量交流功率。
三、三相功率的测量
熟练掌握各种测量方法及其接线。
第二节
电动系功率表
GB/T 7676.5-1998
直接作用模拟指示电测量仪表及其附件 第3部分：功率表和无功功：功率表经互感器接入电路
补充2：数字法测功率的方法
1、直流：分压分流；交流：用互感器。将电 压电流降低。
2、A/D。
3、FFT或可直接计算功率的芯片。 4、若FFT，取基波计算功率。
例1：
若电动系功率表两个线圈的电流分别为：
i1 2 5cos t 15 3cos 3t 15 i2
电动系功率表的原理与使用方法。 单相/三相，有功/无功的测量方法以及测量时 的电路连线。
第一节
功率的测量方法
一、直流功率的测量
4第三章粗大误差
计算结果
测量电阻的极限误差
t0.05 9 s 0.14 0.2
10 故该电阻的测量结果为
101.3 0.2
总结
（1）大样本情形（n＞50），用3σ准则最简单方 便；30＜n＜50情形，用Grubbs准则效果较好；
3 n 30 情形，用Grubbs准则适用于剔除单个
异常值，用Dixon准则适用于剔除多个异常值。
三、判别粗大误差应注意的几个问题
（五）全部测量数据的否定
➢ 若在有限次的测量列中，出现两个以上异 常值时，通常可认为整个测量结果是在不 正常的条件下得到的，对此应改进完善测 量方法，重新进行有效测量。
欢迎进入下一章的学习： 《非等精度测量》
二、增加测量次数，继续观察
如果在测量过程中，发现可疑测量值又 不能充分肯定它是异常值时，可以在维 持等精密度测量条件的前提下，多增加 一些测量次数。根据随机误差的对称性， 以后的测量很可能出现与上述结果绝对 值相近仅符号相反的另一测量值，此时 它们对测量结果的影响便会彼此近于抵 消。
三、用统计方法进行判别
在测量完毕后，还不能确定可疑测量 值是否为含有粗大误差的异常值时， 可按照依据统计学方法导出的粗大误 差判别准则进行判别、确定。
四、保留不剔，确保安全
利用上述三种原则还不能充分肯定 的可疑值，为保险起见，一般以不 剔除为好。
第三节 粗大误差的统计判别方法
一、统计方法的基本思想
给定一个显著性水平，按一定分布确定一个 临界值，凡超过这个界限的误差，就认为它 不属于随机误差的范畴，而是粗大误差，该 数据应予以剔除.
xn xn2 xn x3
与
r22
x3 x1 xn2 x1
n 14 ~ 30
判断准则：
第三章 微波信号频率及波长测量
m
1 m Ts fs
而在开放期间通过闸门的未知频率脉冲个数为n，则
因此
mTs nTx
Tx m Ts 或 n
fx
n fs m
则fx=nHz。
如取闸门开放时间
1s
计数法
在8位二进制计数器中，例如显示数字为：12345678（计数值n），即选中闸门开放时间为 =1S时，利用
有源法--外差法
fx 混频器 fs 外差振 荡器
低频 放大器
零差法： 测差法： 谐波零拍法：
差频输出
fd f x fs
f d 0, f x f s f d
mf x nf s 0, fx n fs m
标准频率源 将外来未知信号fx与本机的外差振荡器的准确已知频率fs一同加于混频 器，取差频fd=fx-fs。如果fs能够连续变化，则精确调节fs使fd=0，便知道fs=fx， 这个方法称“零差法” 或“零拍法”。
氢原子频率标准
有源谐振器，通常称氢脉泽（原子受 激发射器）。受激产生频率为 1.420405751GHz，功率为10-12W，Q值 极高为2×109。有极高的频率稳定度和 谱线纯度。
特点：
频率可以通过精确计算得到； 准确度数量级为10-12； 长稳：10-13/年，短稳5×10-13/S； 谱线纯度高，噪声特性优于铯频标； 可成为一级频率标准的候选者。
时基相对误差±1/（闸门时间秒数×被测频率（赫兹））
由此可见，在测量低频时，将增加测量误差。一个改进的方法是测周期，即倒数式方案。此方案是将频标
和待测fx位置互换。
计数法
该图中，由于一次计数为2个ns， 因此误差为±2ns，及10-9的数 量级。
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第二节 用电磁系仪表直接测量
一、电磁系仪表结构 分为吸引式和排斥式
吸引式电磁系仪表的结构 1.指针 2.阻尼翼片 3.偏心铁片
4.固定线圈 5.游丝 6.转轴
排斥式电磁系仪表的结构 1.游丝 2.阻尼翼片 3.动铁心
4.静铁心 5.固定线圈
电磁系测量机构的磁场是由电流产生的，磁场较弱。 结构上应有良好的磁屏蔽。
KIav
刻度：交流正弦量的有效值
Iav
1 T
T
idt
0
对一正弦 全波整流后 即
半波整流
i 2Isi nt
1T
IavT0
2Isi ntd t0.9I
I 1.11Iav
刻度特性：
I 2.22Iav
全波：0.9刻1，1 刻1.11
半波：0.9刻2，1刻2.22
三、整流式电流表
构成：整流电路、分流电阻和磁电系表头。
设计:参照磁电系电流表，将表头灵敏度乘以波形 因数作为整流式电流表的表头灵敏度
全波： 半波：
Ig' 1.11Ig Ig' 2.22Ig
V1
V2
R
例:半波整流式电流表 附加电阻计算(略)
R1
R2
R3
i1
i2
i3
半波整流式电流表
四、整流式电压表
构成：整流电路、分压电阻和磁电系表头。
例:半波整流式电压表 附加电阻计算(略)
整流式仪表的 表盘符号
一、整流电路
1.半波整流电路
原理：二极管V1的单项导电性 V2作用：反向保护整流管V1
Rm:平衡负载，
Ig Rg V1
u
其值与Rg接近 i
V2
Rm
t
i
u 半波整流电路
t 电路中的电流波形
2.全波整流电路
原理：二极管的单项导电性,全桥整流电路
V1、V2、V3、V4均为整流管
V1
V2
u
交流电 压
i
t
V4
V3
u 全波整流电路
i
脉动直
t
流
全波整流电路中的电流波形
正半周， V1、V3导通， V2、V4截止 负半周， V2、V4导通， V1、V3截止
流过表头电流是一脉动直流电流
二、整流式仪表工作原理
整流式仪表：整流电路加上测量电路（分流或分压）
流过表头的电流：脉动的直流电流
表头可动部分惯性作用，指针反映电流平均值
改进措施:为了改善刻度的非线性，在结构上采用特殊形状的
铁心，使dL/d的变化呈某种非线性，补偿标尺刻度的平方关
系，标尺在10%~100%之间基本均匀。
磁电系仪表的基本量测量为电流有效值的平方
思考：整流式仪表刻度均匀吗？如何计算读数？（与电磁系比较）
３.阻尼力矩
产生：由空气阻尼器和电磁阻尼器产生阻尼力矩
V1
R1
R2
R3
V2 R
u1
u2
u3
整流式仪表可用来测量交流电参量还可以制成万 用表，用来测电压、电流、电阻
万用表实物图
例题
例：全波和半波整流式电压表测量图示电压u,求读数分 别为多少？
解：基本量测量：整流后的平均值
读数：整流后的平均值与波形因数乘积
先求Uav
u(V)
0 10 20 30
如正负半周波形对称读数是否相同？
测量的正弦量存在高次谐波会怎样？
五、技术特性
灵敏度高，其采用磁电式表头
准确度低，整流元件不理想
适于测正弦量，非正弦量产生误差
修正测矩形波、三角波、其他周期波形时仪表读
数
例： u(V)
计算图中电压平均之 后乘以波形因数即为
整流式仪表读数
0
wt
适用频率范围，10kHz以下 最小量程单独用一标尺，整流元件不理想造成
电压表读数 全波： 半波：
读数公式 全波： 半波：
U 1 .1 U a 1 v1 .1 2 1 0 2.2 V 2 U ' 2 .2U a 2 ' v2 .2 1 2 5 3.3 V 3
U
1.11Uav
1.11 1 T
T 0
u dt
U
2.22U av
2.22 1 T
T 0
u dt
思考：
电流方向改变时，转矩的方向不变，电磁式仪表测量机构 可以交、直流两用，测量交流时用交流有效值直接刻度的。
电磁系仪表读数为有效值 三、电磁系电流表
I 1 T i2dt T0
原理：磁电系测量机构指针随电流有效值平方偏转 特点：由于电磁式仪表的游丝不通过电流，测量机构本身能 测量较大的电流。因此电磁式电流表的量程越大，它的固定 线圈的导线就越粗，匝数就越少，总的磁通势基本不变。
二、工作原理
１.转动力矩
由能量平衡，铁片偏转做的机 械功等于磁场能量的变化量
Fd ldW
F为铁片受到的电磁力，R为铁片最大半径, d为偏转角的变化量
为铁片的偏转距离：
dlR d
有效值计算
W为线圈中储存的磁场能量：W
1 Li 2 2
I
瞬时转动力矩m为：
平均转动力矩M为：
1 T i 2 dt
T0
mFR Fd dl1 2i2dL /d
单量程电压表：在固定线圈上 串联 附加电阻构成的 电压表中的电流
注：L是线圈的电感，R是串联附加电阻， r 是线圈电阻，ω是被测电压频率，U是被测 电压有效值
本章主要内容
用整流式仪表直接测量 用电磁系仪表直接测量 用电动系仪表直接测量 用静电系仪表测量电压 用交流电位差计测量电压 测量用互感器 交流电压和电流的间接测量
第一节 用整流式仪表直接测量
磁电系电流表加整流装置可构成测量交流的整流式仪表。
磁电系 测量机构
+
整流电路
整流式 电流/电压表
量程：多量程电磁式电流表将固定线圈的绕组分段缠绕，利 其中两个或两个以上的绕组的串、并联组合来改变量程。绕 组并联时量程是串联时量程的2倍，无论选用哪个电流量限 仪表内产生的总的安匝数都是一定的。
四段串联 量程为I
绕组串联
接线 端子
绕组并联
两两并联再串联 量程为2I
四段并联 量程为4I
四、电磁系电压表
M 1Tm d 1T t(1i2d/L d)d tK2
T0
T0 2
平均转动力矩M总是与通过线圈的电流有效值平方成正比
２.反作用力矩
产生：由游丝产生 M W
当驱动力矩和反抗力矩平衡时， M=M ，
即：
KI2 W
K0I2
指针偏转特点: 偏转角度与电流有效值的平方成正比
刻度特点: 按有效值标刻度，因此刻度不均匀。
t(ms)
Uav
1 T
T
udt
0
3V 0 u 1V 0
t0,10 t1,0 20
全波： 半波：
U a v T 1 0 T u d 2 t 1 0 0 10 3 d 0 t 1 20 0 1 d 0 t 2 V 0 U a ' vT 1 0 T u d t 2 1 0 0 10 3d 0 t 1 20 0 0 d t1 V 5