电阻(热电阻)

电阻(热电阻)（精选12篇）

电阻(热电阻) 篇1

1 Sierpinski电阻网络的简化思路

对Sierpinski电阻网络等效电阻计算式的推导,可以使学生对分数维概念有一个很好的感性认识。但文献多是利用电路的串、并联知识,和Δ-Y等效变换来分析[1,2],其过程如图一所示。

其目的是将图一(a)变为图一(c),但是其中间步骤的物理思想不够明确直观。

仔细观察图Sierpinski电阻网络的生长过程(图二所示),很容易发现,只要能让第一次生长的图形变为原始图形三角形,就很容易求出其等效电阻。而让其变回三角形,只需要去除结点a、b和c。

去除这三个结点,我们需要考究一个问题就是如何将一个由5个结点组成的星形网络变为一网形网络(去除中心结点)。

2 多节点星形-网形变换

参照文献[3]关于Y-△变换的求解方法,我们对于5个节点的星形网络求解如下:

对于网形连接电路,电阻中电流为

对于星形连接电路,根据KCL和KVL得出其端子电压电流关系方程为:

由于不论U1 2、U1 3等电压为何值,两个等效电路对应的端子电流均相等,故上式与(1)式中对应电压前面的系数应该对应的相等,于是可以得到:

(2)式即为5节点星形-网形变换公式。从式中可以看出,与0点相连的结点在变换后两两之间都有电阻。

对于图二(b)的网络,我们利用(2)式依次去除abc三个节点(变换中产生并联部分直接求解),即可将其变回原始图二(a)。

对于文献[4]提到的n级嵌套的三角形电阻网络,用本文的方法也是非常方便的。

3 结论

等效电阻计算的要点就是减少电路的节点数,抓住这一点,就能让解决问题的思路得到简化。本文的方法用于文献[1,2,4]的问题处理,都会使思路更加直观。

参考文献

[1]过祥龙,张毓麟.Sierpinski电阻网络等效电阻的研究.大学物理.1997,16(4):8-10

[2]郭慧丽.Sierpinski变形电阻网络等效阻值的研究.甘肃高师学报.2001,6(2):27-28

[3]邱关源.电路(第四版).北京:高等教育出版社.1999:36-37

[4]李建新.一类n级嵌套的三角形电阻网络的研究,安阳工学院学报.2005,13:58-60

电阻(热电阻) 篇2

烟考„2008‟5号

关于2008年市直机关事业单位和 中央省属驻烟单位考核工作的通知

市直各部门、直属事业单位，中央、省属驻烟单位：

为做好市直机关、事业单位工作人员考核和中央、省属驻烟单位考评工作，根据《公务员考核规定（试行）》、《事业单位工作人员考核暂行规定》、《山东省公务员考核实施办法（试行）》和市委、市政府《2008年目标管理考核意见》的规定，现将有关问题通知如下：

一、市直部门的考核

考核对象为年初确定的80个部门和单位，考核内容包括业务工作目标、公共责任目标、社会评价情况、创新创优目标和八项重要工作完成情况。

业务工作目标（110分），包括日常工作（100分）、重要工作事项（5分）和争取政策资金情况（5分）。其中，日常工作由各考核组依据部门《目标管理责任书》完成情况，征求分管市领导意见后，考核计分；重要工作事项由市委办、市府办按分工考核计分，完成的每项加0.5分，未完成的每项扣0.5分，加分不超过5分，凡重复的项目，按最高分加分或扣分，不重复计分；争取政策资金情况由市考核办、发改委、财政局等部门评估认定，按好、较好、一般三个层次，分别加5分、3分、1分。

公共责任目标（100分），由市纪委等部门按照《关于印发市直机关公共责任目标考核内容和评分标准的通知》（烟考„2008‟1号）负责考核并计分。具体分工是：市委组织部、市直机关工委负责考核党的建设目标，由市委组织部提供分数；市委宣传部、市直机关工委负责考核精神文明建设目标，由市委宣传部提供分数；市纪委、监察局负责考核廉政建设目标并提供分数；市纪委、监察局、机关建设办公室、行政行为投诉中心、行政审批中心负责考核机关效能建设目标，由市纪委提供分数；市委政法委、信访局负责考核稳定工作目标，分别提供分数；市法制办负责考核依法行政目标并提供分数。各部门要根据考核规定和日常掌握的情况，实事求是地计分，确定为满分的部门数不得超过考核部门总数的30%。对减分的事项，要附书面说明。

社会评价情况（100分），由机关建设办公室依据万人评机关评议结果，同时参考面对面、广播热线、互联网三条渠道听取— 2 —

市民意见等方面情况予以计分。

工作创新创优目标（5分），内获省部级以上综合性表彰的加2分；机关工作创新前20名的项目，根据情况分别按3分、2分、1分计入部门考核总分。

八项重要工作，由市考核办和各牵头部门按分工考核计分。年内被通报批评的，每通报批评一次在考核总分中扣2分。今年对市直部门的考核，增加领导评议内容，由市级领导、法检两长、县市区党政主要领导，对列入考核范围的80个市直部门工作情况进行评议，并按照分类和限额推荐先进集体，评议结果加权处理后，按权重（满分为5分）计入部门考核得分。

按照考核分类，业务工作目标、公共责任目标、社会评价情况三项考核，分别赋予不同的权重。经济管理部门、政法部门、城建部门，三项考核的权重分别为70%、20%、10%；党群人大政协部门、政务综合社会发展部门，三项考核的权重分别为65%、20%、15%。赋予权重后的三项考核得分与领导评议得分、工作创新创优目标得分、八项重要工作考核得分、其它加减分之和，为部门综合得分。

二、市直机关工作人员的考核

考核内容包括德、能、勤、绩、廉五个方面，重点考核工作实绩。考核方法和程序，按《山东省公务员考核实施办法（试行）》等有关规定进行。部门领导班子成员由考核组考核，其他人员由部门考核，领导班子成员要写出述职报告，工作人员要进行个人

总结，并在规定范围内述职和民主评议。

部门领导班子成员的考核等次，由考核组根据民主评议等情况，按下达的优秀限额，征求分管市领导意见，提出初步意见，按管理权限审定。其他人员，由部门按下达的优秀限额确定等次，报市考核办审核。工作人员考核结果与部门考核结果对应确定，评为先进集体的部门，领导班子成员和其他人员的优秀比例分别为30%、20%；不是先进集体的，优秀比例为15%，领导班子成员一般不予奖励表彰；每一类排位后10%的，优秀比例不超过10%，其主要负责人不能确定为优秀等次。凡被通报批评的部门，其主要负责人、分管领导和直接责任人不能确定为优秀等次。

非领导成员公务员的考核奖励，按中组部、人事部《公务员考核规定（试行）》和《公务员奖励规定（试行）》进行，被确定为优秀等次的，当年给予嘉奖；连续三年被确定为优秀等次的，记三等功。部门领导成员的奖励，由市考核领导小组提出初步意见，提交市委常委会研究确定。

批准参照公务员法管理单位中，除工勤人员以外工作人员的考核，按照机关工作人员考核的办法进行。

三、事业单位工作人员的考核

事业单位工作人员的考核工作，按烟人„1996‟147号、烟人„2001‟132号文件进行。其中，县级领导干部由主管部门组织进行民主评议（改任非领导职务的可不参加评议），并提出考核等次初步意见（优秀比例不超过县级干部总数的15%），报— 4 —

市考核办，按管理权限审定。其他人员考核等次由主管部门审定，其中优秀等次人员，按工作人员总数的15%左右确定，并注意掌握好各职务层次、职称层次中不同人员所占的比例。

对考核优秀且成绩突出的工作人员，可视情奖励，种类为嘉奖和记三等功，数量不超过参加考核人数的15%，其中记三等功的不超过3%。主管部门要报送《事业单位奖励计划审批表》，经市考核办核准后，由主管部门表彰。对确定为不合格和实行告诫的人员，要按有关规定进行惩戒。

四、中央、省属驻烟单位和银行机构的考评

对中央、省属驻烟单位，主要考评相关单位对全市经济和社会发展的贡献和服务质量，具体包括工作业绩、工作流程、办事效率和服务满意度等方面情况。各单位填写《中央、省属驻烟单位工作完成情况报告表》，由市级领导、县市区、市直相关部门和部分企事业单位主要领导进行评议，按加权法计算评议对象的综合得分。

对银行机构的考评，由市考核办、金融办根据市委、市政府《关于加快金融业发展的意见》和《烟台市银行经营和管理机构支持地方经济社会发展考核奖励办法》组织考评。五、八项重要工作的考核

城市经济等八项重要工作，由市考核办和各牵头部门按《烟台市2008八项重要工作考核办法》的规定，分级负责、分层考核。各牵头部门由市考核办负责考核，各县市区由市考核办

会同牵头部门负责考核，各责任单位由牵头部门负责考核，按考核结果推荐先进集体和先进个人。完成任务成绩突出的牵头部门和综合得分前5名的县市区获综合奖，每项工作得分前3名的县市区和前10%的责任单位（重点项目含承担任务的法人单位）获单项奖。表彰“八项重要工作先进个人”80名，每项重要工作各10名。

六、“一票否决”事项的考核

市计生委、综治办、环保局、安监局、农业局、经贸委等部门，要分别做好计划生育、社会治安综合治理、环境保护、安全生产、减轻农民负担、节能减排等“一票否决”事项的考核，六部门要提交书面考核报告，提供被否决单位名单及原因。

七、时间安排

市直机关、事业单位的考核和中央、省属驻烟单位的考评工作从12月10日开始，2009年1月20日前结束。

市直各部门要在12月20日前将部门总结（一式二份）、受省部级以上综合表彰情况、争取政策资金情况报市考核办。

中央、省属驻烟单位要在12月15日前将单位工作完成情况报告表（一式二份，同时报电子文档，电子邮箱：rsjkhb@163.com）报市考核办。

市委办、人大办、市府办、政协办、经贸委、国资委、民营经济局等部门，请于12月16日到市考核办领取评议票，并于12月23日前将评议票收齐后返给考核办。

公共责任目标、社会评价情况、重要工作事项、“一票否决”事项考核情况，请于12月30日前报市考核办。

银行机构考评结果、八项重要工作考核结果和各牵头部门的自评报告，请于2009年1月15日前报市考核办。

2009年2月上旬，各部门、各单位要将机关、事业单位工作人员考核、奖励汇总情况报市考核办。考核需要报送的相关表格和填表说明，从“烟台人事编制信息网”中“目标管理考核”栏目下载，所有上报材料一律书面打印并加盖单位公章。

二○○八年十二月九日

主题词：目标

考核

通知 烟台市目标管理考核领导小组办公室

电阻(热电阻) 篇3

关键词：控温仪表；温度传感元件；热电阻；温度补偿；环境温度 文献标识码：A

中图分类号：TP216 文章编号：1009-2374（2015）18-0085-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2015.18.044

控温仪表是一种控制温度的智能温度控制仪表，它采用了全数字化集成设计，具有多重PID调节、输出功率限幅曲线编程、实时数据查询等功能。控温仪表主要是通过温度传感器对环境温度自动进行采样、及时监控，当环境温度比控制设定值高时就会控制电路启动。

1 控温仪的简介

1.1 控温仪表的组成与工作原理

控温仪表对于许多工程都有着极大的作用，而下面将简单介绍控温仪表的组成。该系统主要是由恒温箱系统以及压力测量系统两大部分组成的，而恒温箱也包括许多部分。恒温系统包括电热系统、制冷系统、恒温工作区域、温度精密控制系统、冷热量混合交换机循环系统、保温系统、观察窗系统等，其中主要的就是制冷系统。它主要的作用就是降温，采用的是制冷量两档可调的复叠式机械制冷系统，还有主要的就是温度控制系统。温度系统包括电热温度控制部分和制冷温度控制部分。而对于压力测量系统来说，既然是压力测量，就必须有压力测量标准系统和被测压力仪表系统。除此之外，还有精密压力源、压力管路以及相关的压力阀门等。整个控温仪表的工作原理相对复杂些，其主要是根据热电阻的热效应，它是电阻测量温度的主要原因，会随着温度的变化而变化，因此只要测量出电阻就可以直接看出温度的变化。

1.2 控温仪表发生故障的原因

控溫仪表有的时候会出现故障，而导致其出现故障的原因有很多。有时候仪表各个系统的错误就会导致整个控温仪表的错误，有的时候利用曲线分析温控仪表会出现问题从而导致整个数据错误。记录曲线就是在控温仪表的工作过程中会记录温度变化的曲线。但是有的时候记录曲线出现问题，从而导致曲线变为直线变化甚至没有任何的变化，还有就是仪表所显示的温度不合理。一般来说，测温仪的上区升温要比其下区升温慢得多，但是由于一系列故障会导致结果恰恰相反。还有许多的突发情况导致控温仪表发生故障。比如控温仪的指针突然不动了，就会使测出的温度不准确，出现误差。有的控温仪表是有一定温度限制的，如果所测量的事物的温度高出或者低于控温仪表的范围的话，控温仪的指针就不能达到其真实的温度，甚至会烧坏热电阻丝。热电阻温度也会产生误差。一般热电阻是线性的，这样测量的温度更加准确，但是如果测量的温度值不在规定范围内就会出现非线性的问题，这样测量得就不够精确。在控温仪的工作工程中，热电阻的引线一直会处于被测温度的环境之中，从而导致其受到的波动较大，最终精确度出现问题，严重影响了控温仪表的工作与精确度。

1.3 热电阻的主要种类

控温仪表的主要部分就是热电阻。热电阻的质量决定了控温仪表的精密度。热电阻分为很多类：普通型热电阻，即通过热电阻组织的变化来直接测量温度的变化；铠装热电阻，它主要就是由感温元件、引线、不锈钢套管等组合而成的坚实体，体积更小，性能更好；断面热电阻，主要是由特殊处理的电阻丝缠绕制成，然后贴在温度计的端面，能够快速地测量出被测事物端面的实际真实温度；隔爆型热电阻，它的接线盒非常特殊，把其外壳内部爆炸性混合气体因受到火花或电弧等影响而发生的爆炸局限在接线盒内，生产现场不会引超爆炸。

2 对控温仪表的温度补偿

2.1 如何防治控温仪表的故障

对于控温仪表的故障一定要及时修护，以保证其正常运行。最主要的就是加强控温仪表的修护。对于控温仪表，要对其进行定期修护。对于记录曲线的故障，要检查其参数是否有误差，如果没有的话，再继续检查控温仪表的系统，直到找到出现问题的原因。对于仪表显示温度的异常问题，工作人员首先要检查上区控温仪，检测是否是由于上区仪表故障导致升温变快；如果上区一切正常，那么一定是由于下区控温仪升温太慢造成的，需要对测量下区温度的热电偶进行检查，可能是由于热电偶在使用时未加保护套管，直接使用其热电偶芯子以致使热电偶在接近根部处与电阻炉电源接线柱保护罩相碰，造成短路。除此之外，在购买控温仪表的方面要做好监督与质量的检测。要杜绝企业为了追求利益而向机器厂购买质量不好的控温仪表，这样既浪费了资源，还可能在工作过程中出现危险。

2.2 弥补仪表的温度趋向

如果控温仪表的温度传感热电阻是非线性的话，就会对控温仪表的精确度产生非常严重的影响，因此，相关工作人员要尽量弥补控温仪表的温度趋向。如果热电阻是非线性的，绘制的图样就是曲线，但是可以通过制热电阻温度采样的区间的割线来近似代替电阻与温度的曲线，如果要追求更高的精确度的话可以采用以下办法：可以在桥路中对非线性的热电阻进行非线性补偿。计算供给测量桥路的直流稳压电源大多是在5～6V的电压条件下工作，但是实际上的工作电压由于一系列原因不一定是5V的，这样的话就需要在实际的测量过程中尽量弥补控温仪表温度传感元件的热电阻温度，对于桥路进行调整以保证仪表在测量过程中的电阻与放大器输出的电压在规定的范围内，从而减小误差，弥补控温仪表的温度趋向。这种方法虽然比较复杂，但是改正后大大地提高了控温仪表的精确度。除此之外，还可以使用改进型使用有源电桥，这样的话也可以弥补控温仪表传感元件热电阻温度，减少测量误差。

2.3 加强专业工作人员的素质

由于技术人员的专业水平有所差异，因此，控温仪表在操作时会出现许多突发问题。因此，相关部门要多引进一些专业素质强的工作人员，相关企业应该注重人才的培养和引进。还有就是现在的控温仪表也会涉及到计算机技术和一些网络技术等高级的技术，使它更向信息化发展，相关企业还应该培养一些专门型人才，使人才利用率更高，建立高素质、高专业的人才团队来减少控温仪表在使用过程中所产生的问题。

3 结语

现在发现的控温仪表的传感元件的温度补偿方面的问题就有许多原因，但是在相关人员的研究下也都有了解决办法，相信在以后人们会对控温仪表的传感元件的温度补偿方面有更好的方法进行完善。

参考文献

[1] 王妍萍，曲冬辉，高勇.纺丝机高频加热器温度控制系统的设计与开发[J].北京服装学院学报（自然科学版），2013，（3）.

[2] 刘朝华，戴怡，石秀敏，杨雪翠.西门子840D数控系统温度误差补偿的研究与应用[J].机床与液压，2014，（9）.

[3] 许斌.控温仪表温度传感元件热电阻温度的补偿[J].数字技术与应用，2014，（4）.

作者简介：范玲（1973-），女，黑龙江依安人，东北轻合金有限责任公司工程师，研究方向：仪表。

压敏电阻和热敏电阻的应用 篇4

压敏电阻属于半导体元件, 其阻值表现为和压力呈现一定的非线性关系。未通过电压之前, 其表现出具有非常高的阻值。而如果通过电压, 则马上将电压限制在特定的值。压敏电阻具有较低的阻抗突变值, 热敏电阻也属于半导体元件, 并且对于温度拥有非常的敏感性。一般情况下, 热敏电阻会随着温度值的不断增加, 表现出电阻值不断增加的特性。且当温度大于某一值时, 其阻值会出现急剧的增加。把压敏电阻与热敏电阻一起应用在电路中, 通过压敏电阻在电压超出范围后所形成的热量, 使得热敏电阻可以快速的反应。通过热敏电阻的阻值改变, 来改变电路中的电压以及电流大小, 从而实现保护压敏电阻的目的。两者一起构成了一个具有保护功能的电路。

1 热敏电阻在温度变送器中的应用

变送器是把物流测量的数据或者是一般的信号转化成标准的电信号并且可以以通讯协议方式输出的一种装置。而温度变送器则是将相应的温度信号转换成了电信号, 并和相应的二次仪表相连接而显示出所得到的数据信息。在温度变送器所连接的二次仪表中电能表是极为重要的设备, 其为温度变送器工作提供所需的能源, 保障测量数据的精准性。在实际运行过程中, 电能表经常出现荷载不稳定问题, 导致内部电流过大, 从而严重的影响到电能表的正常运行。而将热敏电阻以串联的形式连入负载回路里, 如果电路正常工作, 那经过热敏电阻中的电流无法使热敏电阻自身的温度增加至居里温度值, 此时热敏电阻的阻值很小。如果负载电路发生故障或者出现电压过大情况, 流经热敏电阻的电流会增加, 而所产生的热量也相应增多, 从而使热敏电阻快速的进入高阻抗状态, 把负载电路断开。如果负载回路的故障被消除, 热敏电阻回到之前的低阻值状态, 使负载回路接通。这样就确保了系统的工作电流得以有效控制, 保障了装置运行的安全性。

在温度变送器中, 测温组件是最为核心的, 该结构中同样有热敏电阻以及压敏电阻的应用。热敏电阻用于变送器中测温组件的电路图如图1所示。

其中, PT100代表的是热敏电阻, R1代表的是引线电阻。在热敏电阻接入电路时, 采用的是三线制接入的方法。采用这种电路连接方法使热敏电阻的阻值不会受到R1电阻的影响, 从而避免了引线电阻给热敏电阻的运行带来误差。电阻R4是为了增加A处、B处以及C处的电位大小, 从而使其可以达到A/D芯片要求的相应输入电压值。电路中R3与R4阻值总和为3 kΩ, 这样保证流经热敏电阻电流可以处于0.4 m A左右的范围, 从而减少了热敏电阻由于自身所发出的热量对测温工作带来的影响。测温组件整个电路的电压输入是相关跟随器提供的, 并且电压跟随器是由拥有掉电模式放大器所组合而成的, 其作用是可以使温度监测工作停止时也停止向测温组件提供电压, 这样能够有效的使系统的能耗量减少。并且, 由于电压的供应是依靠电池来完成的, 这样也可以使电池的使用周期得以有效延长。另外, 拥有掉电模式能够对电路中存在的一些误差有效的补偿, 更加的提升测温组件的精准度。

2 压敏电阻在压力变送器中的应用

通常我们所用到的压力变送器包含测压装置、测量电流以及过程连接装置等三个部分。压力变送器是装置所测量得到的气体、液体等压力数据转化为相应的电信号, 并输送至相应的二次装置, 以完成对系统的监控和调节。由于压力传感器是测量不同部位的实际压力情况, 其通常安装于管道外部, 并且热力站中压力变送器运行的环境条件相对恶劣, 通常避免不了会遭遇雷电感应, 也会经常性的出现过电压的问题。例如, 在相对空旷的平地中, 热力站压力传感器就容易被作为带电云层泄电的一个通道, 而因此遭遇雷击问题。在压力传感器中要是单纯的采用阻值相对大的压敏电阻元件, 那将会由于残压降偏高而影响到后级电路的保护作用, 要是单纯使用阻值相对小的压敏电阻元件, 将导致压敏电阻被较为频繁的启动, 可能会使压敏电阻在较短时间内被损坏而无法使用, 维护工作相对困难, 且运行成本也较大。因此, 按照热敏电阻与压敏电阻所具有的耦合作用, 制成了复合型的热敏电阻, 以用于压力传感器的过压保护中。其是将两个热敏电阻分别串联至压敏电阻两侧, 而形成复合型热敏电阻。这样的组合形式使得复合型热敏电阻的热容量有所提升, 同时也为过压保护装置在电路中并联应用提供了一定的技术支撑。

目前, 应用于压力变送器中的压力电阻大多数为压力陶瓷电阻。压力陶瓷电阻拥有非常好的电气及机械性能, 可以被应用在多个领域中当作测量介质。

其整个组件由压敏芯片、信号数据处理元件和机械构件组合而成。其中陶瓷芯片属于弹性元件, 通过厚膜技术将厚膜电阻烧结于相应的陶瓷膜片之上, 构成所需的压敏电阻元件。当进行测量时, 外界的压力会作用在压敏电阻的膜片之上, 导致陶瓷出现一定的位移, 而陶瓷的位移又使电阻值产生一定的改变, 并且位移的大小所引起阻值改变和外界的作用压力呈现线性相关, 从而使元件能够测量出相应的压力信号。所得到的信号再经过补偿与放大, 并转换为标准信号, 这样就能够将标准信号输入至仪表中, 从而完成了对运行工况的实时监测。陶瓷压敏电阻应用于压力变送器中, 其是通过高品质的陶瓷元件生产而得, 流程简便, 可用于工业化生产, 并且电路更加的集成化, 使元件生产成本得以降低, 能够显著地降低整个设备的成本投入。另外, 陶瓷拥有非常优良的抗腐蚀性能, 用于供热系统中可以抵抗多种腐蚀介质的侵蚀。

3 结语

热敏电阻和压敏电阻均具有各自的特性。压敏电阻的响应周期非常短, 并且抗雷击的性能优良。因此, 压敏电阻和热敏电阻在变送器的应用中通常将热敏电阻安放在外线侧, 而将压敏电阻安放在内线一侧。如果出现电路短路的情况后, 压敏电阻就会被通电而接地, 从而使变送器的电位减小至零, 使得变送器装置被有效的保护。但是在压敏电阻和热敏电阻的实际应用中还需要注意以下问题:

1) 电阻的阻值和温度或者压力呈现出了非常显著的非线性关系;

2) 电阻元件不具备较强的一致性, 所以元件的互换性能相对也较差;

3) 电阻元件容易受到环境的侵蚀而老化, 不具备较强的环境稳定性。

所以, 我们在实际的使用过程中, 一定要结合不同电阻元件的特性, 科学选用适宜的电阻元件, 以使变送器的性能可以得到更有效的发挥。

参考文献

[1]屈安山.热敏电阻传感器在电动机过负荷保护中的应用[J].科技创新与应用, 2016 (7) :80-81.

[2]李祥超, 陈璞阳, 徐乐, 等.温度保险丝与Zn O压敏电阻串联使用中的性能分析[J].电瓷避雷器, 2016 (2) :94-99.

电压电阻(教案) 篇5

一、电压数值及换算

例题、一节新干电池的电压是（）A．1.5 V B．15 V C．36 V D.220 V 解析：一节新干电池（5号或7号）的电压为1.5 V，选项A正确；人体安全电压为不高于36V，家庭电路电压为220V。本题答案A。

小贴士：常见的电压值：（1）一节干电池、电子手表用氧化银电池、小计算器用银锌电池两极间的电压均为：1.5V；（2）一个铅蓄电池的电压为2V；（3）手机电池电压：3.6V；（4）人体安全电压：≤36V；（5）海洋生物电鳐的自卫电压：200V；（6）家庭电路：220V；（7）无轨电车电源电压：550～600V；（8）发生闪电的云层间电压：10kV以上。例题

二、海洋中有一种会放电的鱼叫电鳐，它放电时最高电压可高达200V，即为_____kV，游近电鳐的鱼会被电死或电晕，因为海水是________。

解析：200V=0.2kV，电鳐放电自卫，其实利用了海水是一种导体的性质。答案：0.2；导体

一、电压表的读数

3典型例题

一、如图1是某次测电压时指针的位置。如果使用的是“+”和“3”两个接线柱，则被测电压是V；如果使用的是“+”和“15”两个接线柱，则被测电压是V。

图3

解析:要正确读出电压表示数，首先要看清所选电压表量程，弄清分度值，最后根据指针所指位置读出示数。答案：1.7v 8.5v

三、电压表使用规则

典型例题

一、如图2所示的电路中，当开关S闭合时，电压表测的是()

图2 A．灯L2两端电压B．电源的电压

C．灯Ll两端的电压 D．灯L2和电源两端的电压

解析: 判断电压表测量哪个用电器两端的电压，可以去掉电源，看一看电压表能与哪一部分电路或用电器构成一个闭合回路，电压表就测量哪个用电器两端的电压（电流表和开关 寄语：古之立大事者，不惟有超世之才，亦必有坚韧不拔之志。① 东南教育用心做教育，给孩子以改变未来力量

可视为导线，电压表视为断路）。答案：C 小贴士：判断有电压表的电路，可以分为两步，首先把电压表拿下去，因为电压表相当于开路，来看用电器是怎么连接的，然后把电源去掉，看电压表与那个用电器构成回路，电压表就测量那个用电器两端的电压，这样就容易判断电路连接问题了。

典型例题

二、某同学在做电学实验时，不慎将电压表和电流表的位置对换，连接成右图所示电路。若开关闭合，其后果是

A．电压表不会烧坏，电流表可能烧坏B．两表不会被烧坏 C．电压表不会被烧坏，但无示数D．两表会被烧坏

解析：电压表串联在电路中，且电流表与电阻并联，而电流表相当于一根导线，将电源的正负极直接连接在了一起，即电路形成电源短路，故电压表不会烧坏，而电流表和电源将都被损坏． 答案：A 小贴士：在分析电路过程中，电压表相当于开路，电流表相当于一根导线。

典型例题

三、根据左图所示的实物电路，在虚方框内画出对应的电路图．

答案.如图所示

解析：从正极开始，依次连接灯泡、电流表、开关，回到负极，电压表并联在灯泡两端，如上图所示。

点评：本题考查根据实物图画电路图，关键是知道实物图中各个用电器的连接情况，根据实物图画电路图是整个初中物理的重点也是难点．

② 寄语：古之立大事者，不惟有超世之才，亦必有坚韧不拔之志。东南教育用心做教育，给孩子以改变未来力量

第二节 串、并联电路中的电压规律

一、串并联电路电压规律

典型例题

一、在如图1所示的电路中，当开关S闭合后，电压表示数为6V；当开关S断开时，电压表示数为4V，则此时灯L1和L2两端的电压分别为（）

A．6V 4V B.4V 6V C.2V 4V D.4V 2V 解析：首先判断电压表在两种情况下各测量哪个用电器两端的电压，再根据串联电路的电压特点做出答案。由图可知，S闭合时电压表测电源电压为6V，S断开时测L1两端的电压为4V；L1和L2串联在电路中，它们的电压和等于电源电压，故L2的电压为2V。答案： D 典型例题

二、如图2所示，是小宝同学做探究实验时的电路图，电路中的两只相同的电压表选用了不同的量程，测量时，两只电压表的指针恰好指在同一位置处，电压表V1和V2的示数之比是，选择0～15V量程的电压表是。

图1

解析：电压表有两个量程0～3V和0～15V，这两个量程共用一个刻度盘，所以它们的最小分度值的比是1∶5，如果选用不同的量程测量时，它们的指针恰好指在同一位置处，那么它们的示数之比应该是1∶5；根据题中电路图，电阻R1和R2串联在电源两端，电压表V1测量电阻R1两端的电压，电压表V2测量电源电压，所以电压表V2的读数应该大于电压表V1，所以选择0～15V量程的电压表是V2。答案：1∶5；V2

二、电路故障问题

典型例题

一、如图所示电路，当开关S闭合后，L1、L2均能发光，电流表、电压表均有示数。过一会儿，灯都不发光，电流表、电压表的示数均为零，可能发生的故障是（）

A．L1灯丝断了 B．L1短路 C．L2灯丝断了 D．L2短路

寄语：古之立大事者，不惟有超世之才，亦必有坚韧不拔之志。③ 东南教育用心做教育，给孩子以改变未来力量

解析：原来电灯和电表工作正常，突然间灯熄灭，电表示数为零，说明发生了断路，选项BD错误；若L2短路，灯L1应该还在发光，并且电流表示数变大，选项D错误；若L1短路，没有电流流过两只灯泡和两个电表，所以灯灭，电表示数为零，选项A正确。答案：A 典型例题

二、如图所示电路，电源电压保持不变，三只电表均完好．开关S闭 合后，发现只有两个电表的指针发生偏转，若电路中只有一个灯泡出现了故障，则可能是（）

A．电压表V1示数为零，灯L1断路 B．电压表V1示数为零，灯L1短路 C．电流表A示数为零，灯L2断路 D．电流表A示数为零，灯L2短路

解析：本考考查电路故障分析。在题目中电源电压保持不变，三只电表均完好．开关S闭合后，发现只有两个电表的指针发生偏转，若电路中只有一个灯泡出现了故障，此时应该是电压表V1示数为零，灯L1短路。答案：B 小贴士：在串联电路中出现故障，电压表的示数为0，则故障可能是内短外断；电压表的示数接近电源电压，则故障是内断外短。内外指的是电压表的测量范围。

二、探究串并联电路中的电压规律

典型例题

一、为了探究并联电路中干路的电流与支路的电流有什么关系，小明同学选择的实验器材是：3节干电池串联作电源、两个标为2.5 V字样的小灯泡、一只电流表、一个开关、导线若干。他的实验设想是：首先将实验器材连成图3所示的电路，然后用电流表选择恰当的量程分别测出A、B、C三点的电流，分析这一次测量中三点电流的数据，就得出干路与支路的电流的关系。

请你分析说明小明同学这一实验方案中存在哪些不足，并提出相应的改进意见。

解析：本题重点考查如何使用电流表探究并联电路中的电流关系。在进行探究中，缺少起到保护和调节作用的滑动变阻器；在不使用滑动变阻器的情况下，电源电压要与小灯泡的额定电压相近，不要损坏小灯泡；为了使测量结果具有普遍性，应改变灯泡的规格，测量多组实验数据并进行分析得出结论。这道题是对新课标“参与科学探究活动，学习拟订简单的科学探究计划和实验方案”技能目标的落实。

④ 寄语：古之立大事者，不惟有超世之才，亦必有坚韧不拔之志。东南教育用心做教育，给孩子以改变未来力量

答案：该实验方案存在三点不足：（1）电源的电压与灯泡的额定电压不匹配；（2）只选择了一组规格相同的灯泡；（3）只根据一次测量数据得出结论不恰当。改进措施：（1）选用2节干电池串联做电源或者增加一个滑动变阻器；（2）应选用多组不同的灯泡做实验；（3）应分析多次测量的实验数据得出结论。

第三节 电阻

一、电阻

典型例题

一、下列说法中正确的是（）A．导体中没有电流通过时，电阻为零

B．导体中通过的电流越大，其对电流的阻碍作用越大，电阻越大 C．导体中通过的电流越小，其对电流的阻碍作用越大，电阻越小 D．导体的电阻跟导体中有无电流和电流的大小无关

解析：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。与外加电压的高低、通过电流的大小都没有关系。答案：D 小贴士：正确认识电阻是导体本身的性质是解决这一类问题的关键。

二、影响电阻大小的因素

典型例题一、一根镍铬合金丝两端电压一定，将镍铬合金丝对折后接入原电路中，其电阻将，通过的电流将

。（选填“变大”、“变小”或“不变”）

解析：镍铬合金丝的阻值与其长度和横截面积有关，横截面积一定时，金属丝越长阻值越大，长度一定时，横截面积越小，阻值越大。将镍铬合金丝对折后接入原电路中，其长度变短，横截面积变大，阻值变小，而金属丝两端电压不变，电阻变小，通过的电流将变大。答案：变小；变大

点评：本题考查了决定导体阻值大小的因素即材料、长度和横截面积（温度一定）。典型例题

二、将一根粗细均匀的镍铬合金丝截成长短不同的两段，不考虑温度对电阻的影响，则R长____R短；若将它们并联接入电路中，则U长_____U短。（以上均选填“>”、“=”或“<”）

解析：此题考查电阻、并联电路及其相关知识点。由电阻定律可知，R长>R短；若将它们并联接入电路中，根据并联电路规律，则U长=U短。答案：>；= 典型例题

三、如图所示是四根高压输电线上的一个装置，利用这个装置将四根导线并联起来，相当于增大了导线的，从而减小了导线的，以达到减少输电线上电能损失的目的．

寄语：古之立大事者，不惟有超世之才，亦必有坚韧不拔之志。⑤ 东南教育用心做教育，给孩子以改变未来力量

解析：四根导线并联在一起，等效成一根导线，相对于其中的任何一根导线，其横截面积变大了，导体的电阻大小与导体的横截面积有关，在其他因素不变的情况下，其电阻的大小与导体的横截面积成反比．所以横截面积增大，导体的电阻减小。答案.横截面积；电阻

小贴士：导体的电阻大小有四个因素有关：材料；长度；横截面积；温度．研究导体的电阻变化时，要用到控制变量法，在此题中，通过四根导线的并联，改变了导体的横截面积．从而改变了导体的电阻值．

典型例题

四、质量相等的铜丝和铝丝，它们的横截面积相等，则二者电阻大小比较()A.铜丝电阻较大 B.铝丝电阻较大 C.铜丝和铝丝电阻可能一样大 D.无法判断谁的电阻较大

解析：因为铜的密度大于铝的密度，故质量相同时铜的体积小于铝的体积，而它们的横截面积又相等，所以铜丝较短，同时铜的电阻率较小，因此铜丝电阻较小。答案：B

三、半导体和超导体

典型例题

一、有一种材料，它的导电性介于导体和绝缘体之间，这种材料称为 材料，电脑的微处理器就是由成千上万个这种材料制成的元件组成；某些材料在特定温度下，电阻接近于零，这种材料物理学上称之为 材料，此处的特定温度通常（选填“很高”、“接近常温”或“很低”）．

解析：根据导电性的不同，材料可分为导体、半导体、绝缘体三大类，容易导电的物体叫导体，不容易导电的物体叫绝缘体，导电性能介于导体与绝缘体之间的叫半导体。当导体的温度降至某一低温时，它的电阻接近于零，这种材料称之为超导材料。答案：半导体，超导，很低

点评：本题考查了半导体材料和超导材料的定义，属于基础性知识，注意区分．

第四节 变阻器

一、变阻器的原理：

典型例题

一、下列关于电阻的说法正确的是（）

A．滑动变阻器是通过改变连入电路中电阻线的横截面积的大小来改变电阻的 B．长度和横截面积均相同的铜导线和保险丝，在同一温度下，保险丝的电阻大 C．一切导体的电阻都随着温度的升高而增大 D．当导体中电流为零时，导体的电阻也为零

解析：滑动变阻器是通过改变连入电路中电阻线的长度来改变电阻的，是长度而不是横截面积，故A错误；保险丝是根据电流的热效应，当电路中电流过大时熔断自己来保护电路的，这说明保险丝比铜的电阻率大，故B正确；钨丝、铁丝的电阻随温度的升高而增大，铅芯、玻璃、半导体的电阻随温度的升高而减小，故C错误；导体的电阻受材料、长度、横截面积、温度影响，不受外界的电流、电压影响，故D错误． 答案、B

⑥ 寄语：古之立大事者，不惟有超世之才，亦必有坚韧不拔之志。东南教育用心做教育，给孩子以改变未来力量

二、变阻器的接线方法

典型例题

一、如图1所示，当滑片向左滑动时，连入电路的电阻变小的是()

解析：当滑片向左滑动时，要使变阻器连入电路的电阻变小，就要使变阻器连入电路的线圈变短。从图中可看出，当滑片向左滑动时，线圈的左半部分变短，因此必须将变阻器的下方左边接线柱接入电路。答案：C 典型例题

二、如图2所示，闭合开关S后，要使滑动变阻器的滑片向右移动时灯泡变暗，应把F点与滑动变阻器的点用导线连接起来。

解析：灯泡变暗，说明通过灯泡的电流变小，则变阻器接入电路的电阻就要变大。滑片向右移动时，左半部分线圈电阻变大，故应将左半部分线圈接入电路。答案：A 典型例题

三、(1)实验室中有一铭牌上标有“20 Ω 2 A”字样的滑动变阻器，如图甲所示。若要把它其中的两个接线柱连接到电路中去，共有________种接法；“20 Ω”指的是________接线柱间的电阻值，“2 A”指的是__________________________________。(2)除了(1)中的滑动变阻器外，现再给电源、小灯泡、开关各一个，导线若干，请在图乙中用笔画线代替导线连接电路，要求滑动变阻器的滑片向右移灯泡变暗。

(3)如果你还想知道电路中电流值的改变情况，需在电路中再________联一个电流表，并增加________根导线。

解析：(1)若要把滑动变阻器其中的两个接线柱连接到电路中，共有3种接法：A、C，B、C和A、B；“20 Ω”指的是滑动变阻器的最大阻值，此时接入电路的接线柱是A、B；“2 A”指滑动变阻器允许通过的最大电流值为2 A；(2)要求滑动变阻器的滑片向右移动时灯泡变暗，即滑动变阻器连入电路中的电阻变大，故导线应接在滑动变阻器左端的两个接线柱上。(3)电流表是测量电路中电流的仪表，电流表要串联在电路中，要知道电路中电流值的改变情况，需在电路中再串联一个电流表。

寄语：古之立大事者，不惟有超世之才，亦必有坚韧不拔之志。⑦ 东南教育用心做教育，给孩子以改变未来力量

答案：(1)4 A、B 滑动变阻器允许通过的最大电流值为2 A(2)连线如图所示

(3)串 一

典型例题

四、小红在做“用滑动变阻器改变电流”的实验时，连好如图所示的电路，将滑动变阻器的滑片滑到最大阻值处，闭合开关S，发现小灯泡L不亮。接下来，以下做法最合理的是()。

A．观察电流表的示数是否为零，判断电路是否断路 B．断开开关S，更换额定功率更大的灯泡重新实验 C．断开开关S，增加电池的个数重新实验 D．断开开关S，拆掉导线重新连接电路

解析：由于在电路中滑动变阻器滑到最大值，电路中电流可能较小，使小灯泡中电流太小，而不能发光，所以这时只要观察电流表示数是否为零就能判断电路是否断路，如果电流表示数不为零，只要移动变阻器连入电路的滑片，使滑动变阻器连入电路的电阻减小，电路中电流就会增大。答案：A 典型例题

五、当将滑动变阻器的滑片P向右移动时。图5中的哪一种连接方法可使变阻器连入电路部分的电阻增大（）

图5 解析本题考查滑动变阻器的使用方法。在A、C、D三图中，各有一段导线分别连接在滑动变阻器的金属棒和电阻线圈上，符合“一上一下”的接入原则，都能在电路中起到调节作用。C、D两图中变阻器滑片右边电阻线圈连入电路，在滑片向右移动时，变阻器连入电路部分电阻减小，故不选。图B中，两段导线都接在线圈上，无论滑片怎样移动，均不能使滑动变阻器起到调节作用，为错误的连入，故不选。这道题是对新课标“具有初步的实验操作技能，会使用简单的实验仪器和测量工具”目标的落实。答案：A

《电阻》的探究教学设计 篇6

关键词：电阻；电阻定律；科学探究；学情分析

中图分类号：G633.7 文献标识码：A文章编号：1003-6148(2008)2(S)-0018-3

新课程标准指出：“高中阶段的物理课程要给学生提供必要的科学探究机会，让学生通过自己的思维、动手、查阅文献等，体验探究过程的曲折和乐趣，发展科学探究的能力，增强对科学探究的理解。高中阶段尤其要注重科学探究的质量”［1］。虽然新课改实施以来，广大教师对科学探究的理解正在逐步加深，但对在物理教学实践如何提高科学探究的质量，仍然是需要进一步深入研究的问题。本文《电阻》的教学设计为例，对高中物理教学实践中提高科学探究质量的策略做一探讨。

1 教材分析

“电阻”是新课标高中物理3-1的第三章《恒定电流》的第二节内容。按新课程标准，在高中物理选修3系列教材（山东科学技术出版社2007年出版，以下简称司南版）中，与电磁学有关的二级主题有7个，其中与电路有关的二级主题有“电路”、“交变电流”和“传感器”，司南版3-1教材中的“电阻”一节是与“电路”相关的重要内容，让学生经历科学探究过程，体验探究乐趣，并且与生产生活联系密切，是学生必须掌握的的重要内容。

“电阻定律”是“电阻”一节中的一个基本定律，在学习本节课之前，课程安排了历史的回顾和电流等内容，而在后面，焦耳定律、闭合电路的欧姆定律、电路和逻辑电路的基本原理的学习中又必须以电阻定律为基础。因此，电阻定律在整个高中知识体系中占有重要地位。

由于探究决定导体电阻大小的因素的实验，实验器材简单，电路不复杂，实验方案简单易行，实验容易成功，所以可以让学生参与探究的全过程。只要教师对学生提出的猜想、实验设计思路等不加限制，充分发挥学生的能动性，让学生通过自主学习与交流合作，分析、处理实验信息，得出电阻定律，就能达到既加深学生对“电阻率”和“电阻”概念的理解，又能达到提高学生科学探究能力的目的。在“电阻”一节的教学中，还要让学生进一步学习和运用控制变量法。总之，本节应突出学生参与实验探究的全过程，这对培养学生的学习方法、提高解决实际问题的能力具有重要的意义。

2 学情分析

在学习“电阻”这节内容时，高中生由于在初中时已定性研究了导体的电阻大小与它的长度、横截面积、材料种类之间的关系，所以感觉“似曾相识”，容易忽视电阻定律建立的过程，只记住结论。电阻率是学生学到的第一个由多个物理量直接导出的概念，对学生来说比较抽象，是教学的难点。

新课程标准倡导多种学习方式，其中科学探究是重要的一种学习方式，高二年级学生已具有初步的科学探究能力，因此本节适合他们进行科学探究。

3 教学目标

3.1 知识与技能

理解电阻定律及电阻率的物理意义，并知道电阻及电阻定律在生活中的应用。

3.2 过程与方法

(1)经历探究决定导体电阻大小因素的过程，进一步学习控制变量法。

(2)在对决定导体电阻大小的因素数据的处理过程中，培养和发展处理信息的能力和合作、交流的能力。

3.3 情感、态度与价值观

在成功探究影响导体电阻大小因素的过程中，体实验成功的喜悦。

4 器材及媒体准备

学生分组实验器材：电流表、电压表、滑动变阻器、电池组、电键、导线若干、锰铜合金、铁导线若干。

媒体：多媒体课件。

5 教学过程

5.1 创设情境，提出问题

【教学事件1】教师播放用flash编制的多媒体课件演示实验。引导学生思考、讨论电阻R的大小由什么决定呢？

【教学设计说明】根据新课程的精神，从创设的实验情境中，让学生发现感兴趣的问题，进而提出可供探究的问题，能够激发学生的学习兴趣。

5.2 猜想与假设

【教学事件2】教师进一步引导学生猜想，导体的电阻与导体横截面积、长度、材料和温度之间有怎样的定量关系？

留给学生思考时间，让学生之间进行讨论。由学生代表陈述“导体的电阻与几个因素的可能定量关系”的猜想。

学生可能的猜想1：导体的电阻可能与导体的长度成正比，二次方成正比，等。

学生可能的猜想2：导体电阻可能与横截面积成反比，也可能成正比。

学生可能的猜想3：导体的电阻随温度越高，电阻越大，也可能温度越高，电阻越低。

学生可能的猜想4：导体电阻可能与所制作的材料有关。

教师询问同学还有什么补充意见的吗?

【教学设计说明】猜想不是胡乱猜想，是根据已有知识和经验对物理实验可能出现结果的预测，引导学生养成有根据的进行科学猜想与假设的习惯。

5.3 制定计划，设计实验

【教学事件3】教师引导学生确定实验方法。教师引导学生回忆物体加速度与物体质量、物体受力的关系时，所用的方法，即控制变量法。本节课仍采用这种实验方法来研究。

【教学事件4】教师引导学生设计实验方案和实验表格。

【教学设计说明】“制定计划，设计实验”是科学探究过程中的重要环节，依据确定的探究课题和已有的条件，让学生经历设计影响电阻大小因素的方案和设计实验的过程，给学生创造锻炼机会。

5.4 进行实验，收集实验数据

【教学事件5】让学生仔细观察课桌上提供的实验器材，（电阻丝的材料,长度比,横截面积比用标签明确标注）如图2所示，利用它们能否达到实验的目的？如果感觉不能，还需要什么实验器材，可以提出。

【教学事件6】小组实验。实验可采取3-4人的小组实验。把决定导体电阻大小的因素探究实验分成四个小实验，因为时间的限制，各实验小组可以选择其中一个实验来研究，如果有时间再作其它实验，最后交流成果。

实验1：S、T、ρ不变，只探究电阻R与长度L之间的定量关系。

实验2：L、T、ρ不变，只探究电阻R与横截面积S之间的定量关系。

实验3：S、L、T不变，只探究电阻R与材料ρ之间的定量关系。

实验4：S、L、ρ不变，只探究电阻R与温度T之间的定量关系。

各实验小组按照实验步骤进行，仔细观测实验现象，并记录实详实验数据。

【教学设计说明】“进行实验，收集实验数据”是在教师的指导下，学生依据探究方案操作实验，实验数据是下一步进行科学分析的根据，因此指导学生在收集实验数据时，应该给学生提出“严谨、认真、仔细”的要求。

5.5 分析与论证

【教学事件7】小组内学生交流、评价和归纳，得出结论。在此过程中，教师给予及时指导。

【教学设计说明】 “分析与论证”能力是科学探究能力的重要组成部分，这个能力只能在学生经历“分析与论证”的过程中得到锻炼、养成。

【教学事件8】教师收集各实验的实验数据及结论并在大屏幕上展示，在教师的引导下，让学生自己由实验1、2、3总结出电阻定律并得出公式：R=ρL/S。

对实验4，得出电阻率单位并说明其物理意义。

综合4个实验，电阻定律应理解为：在温度一定的条件下，同种材料的导体，其电阻R与它的长度成正比，与它的横截面积S成反比、导体的电阻R与构成它的材料ρ有关。

引导学生仔细阅读课后电阻率表，加深对电阻率概念的理解。

【教学事件9】利用学生身边的实例，介绍电阻及电阻定律在生活、生产中的应用，加深电阻、电阻定律的理解。使学生体会到物理就在自己身边。

【教学设计说明】在物理教学中，经过科学抽象得出结论后，应该引导学生在运用所学知识解决实际问题的过程中，加深对所学知识的理解。

5．6 反思探究过程，评估得到的结论

【教学事件10】引导学生评估全班得到的结论的适应范围，对本小组的探究过程进行反思。

【教学设计说明】探究结论的适应范围与探究过程的条件有关，应该引导学生养成在探究后对探究结论和过程进行评估与反思的良好习惯。

5．7 课堂小结，巩固提高

（1）知识总结：电阻定律、电阻率。

（2）方法总结：控制变量法；科学研究的一般程序：提出问题——科学猜想——实验探究——分析论证——交流——评估。

【教学设计说明】对本课的知识进行系统的总结，帮助学生记忆和复习，构建自己的良好知识结构。

6 板书设计

电阻定律

副板书1.电阻定律（1）内容：……（2）表达式：R=ρL/S2.电阻率（1）物理意义：………（2）单位：Ω·m（3）金属导体的电阻率随温度升高而增大。3.身边的电阻例如：…………副板书

【教学设计说明】 板书设计是教学中不可缺少的部分，它不仅是一种教学手段，更是一门教学艺术，是备课、授课中的一个重要环节。 

注：牛英申，山东曲阜师范大学工物理工程学院教育硕士。

参考文献:

［1］普通高中物理课程标准.中华人民共和国教育部制定.2003年

(栏目编辑黄懋恩)

电阻(热电阻) 篇7

冲击高电压的测量方法有很多种, 比较常用的是冲击分压器测量系统。冲击分压器可分为电阻分压器, 电容分压器和阻容分压器[1]。本文所考虑的分压器是冲击电阻分压器, 它由屏蔽电极, 高压臂和低压臂组成, 其中高低压臂均为电阻臂。冲击电阻分压器与稳态电压下的分压器基本原理相似, 但由于有动态特性的要求, 它应尽可能做成接近是无感的。现有高压臂通常用优质电阻丝以无感绕法绕制于圆形绝缘骨架上。常用的无感绕法有双线双层反向绕法;双线单层反向绕法和单线单层反向绕法。分压器的寄生电容会和分压器阻抗元件的剩余电感构成高频振荡回路, 导致输出波形畸变[2], 减小剩余电感可缓解输出波形畸变, 使响应时间变短[3,4,5]。因此探讨分压器高压臂电阻丝的绕法, 减小电感是有意义的。

本文计算了相同条件下三种无感绕法的电感值, 分析了不同骨架形状和骨架周长对于电感值的影响。本文在计算过程中运用了有限元仿真软件。有限元算法是解决有限域电磁场问题的一种有效方法, 由于有限元方法有通用性强、易于处理复杂分块均匀介质, 且能同时求取电容及电感等优点, 在电磁场数值计算方法中独树一帜[6,7]。

1 高压臂设计

1.1 电阻丝绕法

图1 (a) 所表示的是双线双层反向绕法的结构, 在绝缘筒上以螺旋间绕第一层 (内层) , 包扎绝缘层后再以反方向螺旋间绕第二层 (外层) , 包扎绝缘层后浸渍绝缘漆制成。其值可按下式计算[8]:

式中a1和a2———内层和外层绕组的半径, 厘米;l———绕组的长度, 厘米;W———单层绕组的匝数;δ———两层电阻丝的中心距离, δ=a2-a1。

图1 (b) 所示的是双线单层反向绕法结构。在绝缘筒或绝缘板上用两根电阻丝以相反方向螺旋间绕。与双层绕法相比较, 由于没有绝缘层, 单层绕法具有较小的剩余电感。双线单层反向绕法的剩余电感计算公式如下[8]:

式中ρ———电阻率, 微欧·厘米;K'———系数, 机绕取1.0, 手绕取1.3。T'可根据电阻丝的直径d和电阻率ρ以及匝距a查出[8]。

图1 (c) 表示单线单层反向绕法的结构。在绝缘筒或绝缘板上用一根电阻丝以相反方向来回间绕。这种绕法的剩余电感虽然稍微大一些, 但绝缘强度比较高。剩余电感可按下式计算[8]:

式中n———环的个数;l———环的长度, 厘米;d———环的宽度, 厘米;r0———电阻丝的半径, 厘米。

1.2 剩余电感

本文以300 k V冲击电阻分压器为算例, 设计过程中高压臂电阻值选取5 kΩ, 采用直径0.16 mm的卡玛电阻丝 (6J22型) 绕制, 电阻丝包绝缘层后直径为0.19 mm。电阻丝以三种绕法绕于周长为90 mm的圆形绝缘筒上。分别计算得出每种绕法的剩余电感如下:

计算结果中, 双线双层绕法的电感值是双线单层绕法的10.78倍, 单线单层绕法的电感值是双线单层绕法的1.97倍, 可见在用相同电阻丝绕制, 高压臂电阻相同的情况下, 双线单层绕法对于电感的降低最为明显。但是此绕法绝缘强度比另外两种绕法低, 实际可根据需要选择绕法。

2 骨架的影响

2.1 骨架形状的影响

本文以双线双层反向绕法为例, 讨论骨架形状对于剩余电感的影响, 分析的骨架为圆形和矩形。采用上文1.2节的算例, 已得出圆形骨架双线双层绕法的剩余电感为145.30μH。保持电阻丝特性和骨架周长不变的情况下分析矩形骨架。矩形骨架由于没有特定的计算公式, 因此通过软件仿真计算, 采用Infolytica公司的有限元仿真软件Magnet进行磁场分析。

保持骨架周长90 mm不变, 建立边长为22.5 mm的正方形骨架, 骨架外绕两层电阻丝, 通以不同方向的电流仿真读出电阻丝线圈的磁链, 除以电流, 得出周长90 mm的正方形骨架双线双层反向绕法的剩余电感为114.22μH, 比同周长相同绕法下的圆形骨架的剩余电感减小21.4%。

现令骨架周长不变, 改变矩形骨架的长和宽, 研究电阻丝电感值的变化, 其仿真结果如图2所示。

由图2可以看出, 在骨架周长不变的情况下, 随着矩形骨架短边宽的增加, 电感值增加, 其增长趋势逐渐变缓。当矩形骨架的短边宽等于长边宽, 即矩形骨架为正方形骨架 (本例中为22.5mm) 时, 电感值最大, 约为114.22μH, 小于同周长圆形骨架的电感。随着矩形骨架短边宽的减小, 电感迅速下降, 当短边宽为5mm时电感值为45.59μH, 为最大值的39.91%。

2.2 骨架不同周长的影响

现改变骨架的周长, 范围从70 mm至105 mm, 对圆形骨架的双线双层绕法进行仿真分析, 研究电感值变化, 在电阻值相同的情况下, 其结果见如图3。

从图3中可以看出, 电感值随着骨架周长的变化基本不变, 这是因为虽然骨架周长的增加使得电阻丝的总匝数略微变小, 但是磁通面积随之增加, 从而使得电感基本不变。实际仿真结果当周长为70 mm时, 电阻丝匝数为2 126, 电感值为148.52μH, 当周长为105 mm时, 电阻丝匝数为1 418, 电感值为148.09μH。

3 结束语

本文介绍了冲击电阻分压器电阻丝常用的三种无感绕法, 比较了相同条件下三种无感绕法的电感值, 分析了骨架形状和骨架周长对于电感值的影响, 结果表明:在电阻丝和骨架相同的情况下, 双线单层绕法的电感最小;对于双线双层反向绕法, 骨架周长相同时, 矩形骨架的电感小于圆形骨架的电感, 矩形骨架长宽比越接近1电感越大;对于圆形骨架, 电感值随着骨架周长的变化基本不变。在绕制高压臂电阻时, 可根据需要选择合适的绕法和骨架尺寸。

摘要：对于冲击电阻分压器, 在测量短脉冲时需要考虑剩余电感的影响。对冲击电阻分压器高压臂电阻的三种无感绕法进行介绍, 比较了相同条件下三种无感绕法的电感值, 分析了不同骨架形状和骨架周长对于电感值的影响。结果表明:在骨架相同的情况下, 双线单层绕法的电感最小;对于双线双层反向绕法, 骨架周长相同时, 矩形骨架的电感小于圆形骨架的电感, 矩形骨架长宽比越接近1电感越大;对于圆形骨架, 电感值随着骨架周长的变化基本不变。

关键词：冲击电阻分压器,剩余电感,高压臂,无感绕法,骨架

参考文献

改进立磨磨辊测温热电阻 篇8

MLS3626型生料立磨, 采用WZPK-335/PT100型铠装热电阻, 长度5 m, 直接插入磨辊中心轴承内1 m进行磨辊测温, 热电阻端子引出线由电缆通过磨壁测温孔引出。受磨辊上下移动及磨内负压和物料的双重磨损影响, 设备极易出现热电阻开路、短路和温度波动等故障, 导致立磨温度连锁跳停。参考2009年《水泥》杂志第9期《对立磨辊测温热电阻的改造》一文进行改进, 取得一定效果, 但使用2月左右, 问题复现, 严重影响生料立磨正常运行。

2. 改进

采用AFP氟塑料绝缘及护套铜丝屏蔽高温电缆替代原装普通电缆, 以适应磨内约150℃的温度。分别在3个磨辊热电阻安装处和磨内负压上风处制作防风扫隔离板, 将进入磨辊的线缆用软管穿入, 既防止风扫, 又防止磨内物料的冲刷。先用电缆可靠接入热电阻接线盒接线柱处, 然后使用环氧树脂将接线盒浇灌密封, 防止磨辊移动导致接线柱处接线接触不良或折断。

3. 效果

电阻(热电阻) 篇9

1概述

1.1评定依据

J J F1059.1-2012《测量不确定度评定与表示》技术规范

J J G622-1997《绝缘电阻表 (兆欧表) 》检定规程

1.2测量标准

ZX119-8型兆欧表检定装置

SHZ-D型恒转速源

1.3测量方法和测量过程

依据国家计量检定规程JJG622—1997《绝缘电阻表》 (兆欧表) 检定规程, 计量标准实验室环境温度 (23±5) ℃, 相对湿度小于80%;选用测量范围为0~211111.1110MΩ, 0~1999.9V-~5000V, 最大允许误差为±1.0%的ZX119-8型绝缘电阻表检定装置作为计量标准装置, 配套设备为SHZ-D型恒转速源, 转速范围: (100~199) 转/分, 最大允许误差为±1转/分, 选取量程为0~500MΩ准确度级别10级的ZC25B-3型绝缘电阻表为被检对象 (如图1) , 启动转速源, 调节标准装置高阻箱相关的十进读数盘, 记录被检绝缘电阻表 (兆欧表) 的指示值, 将得到的指示值减去标准装置高阻箱读数盘上的读数值得到被测绝缘电阻表 (兆欧表) 在该负载下的示值误差。

2数学模型

△R=Rx-Rs

式中:△R—被检绝缘电阻表 (兆欧表) 的示值误差;

Rx—被检绝缘电阻表 (兆欧表) 指示器标称值;

Rs—计量标准装置读数值。

3输入量的标准不确定度评定

3.1输入量Rx的标准不确定度uRx的评定

输入量Rx的标准不确定度uRx的来源主要是在重复性条件下由被测绝缘电阻表的测量结果引起的, 通过连续多次测量得到数列, 采用A类方法进行评定, 计量标准装置、检定员读数误差以及转速源导致的不确定度已包含在重复性条件下所得测量A类不确定度中, 对于ZC25B-3型绝缘电阻表, 因为在Ⅱ区段被测表线性较好, 所以选择100MΩ为测量点, 在相同条件下重复测量10次, 得到数据列表如下:

根据贝塞尔公式计算可得到单次试验标准偏差为:

进行3次测量, 得实验标准差分别为:

s2=0.95MΩ;s3=0.95MΩ

合并样本标准差:

则:u (Rx) =0.95MΩ

3.2输入量Rs的标准不确定度u (Rs) 的评定

输入量Rs的标准不确定度来源主要由计量标准装置ZX119-8、环境温度以及供电电压波动引入的标准不确定度u (Rs)

1) 计量标准装置ZX119-8引入的不确定度:采用B类方法评定。由于计量标准装置ZX119-8在100MΩ示值最大误差为:e=0.5%Rs=0.5MΩ, 半宽度α=0.5MΩ, 在区间内按均与分布考虑, 包含因子

2) 环境温度以及供电电压波动导致的不确定度u3:采用B类方法评定环境温度以及供电电压波动引起的误差合计为±0.1%, 按均匀分布考虑,

3.3标准不确定度u (Rs) 的评定

由于u21、u3彼此相互独立, 因此

4合成标准不确定度的评定

4.1将绝缘电阻表 (兆欧表) 检定的标准不确定度分量及自由度等汇总如下表

4.2合成不确定度的计算

由于不确定度分量uRx和u (Rs) 不相关, 且灵敏系数c1=1, c2=-1, 所以合成标准不确定度:

合成标准不确定度的有效自由度为

5扩展不确定度的评定

依据p=95%, ve ff=31, 查t分布表得到kp=t9531≈2.04, 则扩展不确定度为:U=t95 (31) uc=2.04×0.99=2.02ΜΩ, k=2。

6测量不确定度的报告与表示

绝缘电阻表ZC25B-3在100MΩ测量点时的示值误差测量结果的扩展不确定度为U95=2.02ΜΩ;ve ff=31;相对扩展不确定度:U95rel=2.02%;kp=2.04;ve ff=31。

7结语

本文对绝缘电阻表的测量结果的测量不确定度进行了评定, 采用国家质检总局统一发布的方法, 评定过程规范简洁, 易于理解。

摘要：本文依据JJF1059.1-2012《测量不确定度评定与表示技术规范》和JJG622-1997《绝缘电阻表 (兆欧表) 》检定规程, 论述以ZX119—8兆欧表检定装置为标准器, 检定指示类绝缘电阻表, 对其示值误差的测量不确定度进行评定, 并分析所需考虑的各种影响因素。

关键词：绝缘电阻表,测量不确定度,评定

参考文献

[1]JJG622-1997.绝缘电阻表 (兆欧表) .国家质量监督检验检疫总局, 1997.

电阻(热电阻) 篇10

1 测量方法概述

依据国家计量检定规程JJG622-1997《绝缘电阻表 (兆欧表) 检定规程》, 计量标准实验室环境温度18℃~22℃, 相对湿度30%~80%;选用测量范围为0.001~111111.101MΩ, 最大允许误差为±0.2%~±5.0%的ZX119-8型兆欧表检定装置作为计量标准装置, 被检对象选取量程为0~500MΩ、准确度级别10.0级的ZC25B-3型绝缘电阻表。采用直接比较法进行测量 (如图1) , 转动被检绝缘电阻表 (兆欧表) 手柄, 调节标准装置高阻箱相关的十进读数盘, 使被检绝缘电阻表 (兆欧表) 的指针对准刻度盘上数字标记的刻度线, 将得到的指示值与标准装置高阻箱读数盘上的读数值进行比较, 被检绝缘电阻表 (兆欧表) 示值减去标准装置高阻箱读数值可得被测绝缘电阻表 (兆欧表) 在该负载下的示值误差。

2 数学模型

△R=Rx-Rs式中:△R———被检绝缘电阻表的示值误差;Rx———被检绝缘电阻表指示器标称值;Rs———标准高阻箱读数值

3 输入量的标准不确定度评定

3.1 输入量Rx的标准不确定度u (Rx) 的评定

输入量Rx的标准不确定度u (Rx) 的来源主要是在重复性条件下由被测绝缘电阻表的测量不重复引起的, 采用A类方法进行评定, 通过连续测量得到测量列。计量标准装置高阻箱, 检定员读数误差导致的不确定度已包含在重复性条件下所得测量列的分散性中, 因此不再作分析。对ZC25B-3型绝缘电阻表, 选择1MΩ电阻值, 在相同条件下连续等精度测量10次 (每次测量需重新接线, 并预先将标准可调高阻箱置于零位) , 数据如表1

根据贝塞尔公式计算可得到单次实验标准差为:

实验测量次数为3次, 得实验标准差分别为:

3.2 输入量Rx的标准不确定度u (Rs) 的评定

输入量Rs的标准不确定度来源主要由标准装置高阻箱引入的标准不确定度u (Rs) , 采用B类方法评定。其值可由标准装置高阻箱的最大允许相对误差确定。ZX119-8型兆欧表检定装置量值由广东省计量科学研究院高压高阻测量仪计量基准传递, 广东省计量科学研究院出据的检定证书给出本装置的最大允许误差为±0.2%, 均属均匀分布, 覆盖因子k (Rs) 取, 则在测量1MΩ时其允许误差限为±0.002MΩ, 即半宽区间0.005 MΩ, 标准不确定度按下式计算为:

4 合成标准不确定度的评定

4.1 将以上标准不确定度分量及相应的自由度等汇成一览表 (表2)

4.2 合成不确定度的计算

由于u (Rx) 、和u (Rs) 测量不确定度分量互不相关, 所以合成标准不确定度可按下式得到:

合成标准不确定度的有效自由度为:

5 扩展不确定度的评定

取置信概率p=95%, Veff=27, 查t分布表, 并将有效自由度近似取整为25得到kp=t95 (25) =2.05。扩展不确定度为:

6 测量不确定度的报告与表示

量程为500MΩ、准确度级别10.0级的绝缘电阻表, 测量电阻值为1MΩ时的示值误差测量结果的扩展不确定度为U95=0.03ΜΩ;Veff=25。换算至相对扩展不确定度:U95 rel=3%;Veff=25

7 结语

本文测量不确定度评定与表示方法是采用目前国际通行的观点与方法, 用统一的准则对测量结果进行评定和表示, 对测量结果的处理与表示直观明确, 易于理解, 能够满足计量检定和校准工作的量值溯源。

摘要：本文依据JJF1059-1999《测量不确定度评定与表示》技术规范和JJG622-1997《绝缘电阻表 (兆欧表) 检定规程》, 论述以ZX119-8兆欧表检定装置为标准器, 检定直接作用模拟指示类绝缘电阻表对其示值误差测量不确定度的评定方法以及所需考虑的各种影响因素。

高中物理电学实验——电阻的测量 篇11

一、在测量电阻时的通常方法是“伏安法”

在用伏安法测量电阻时有分压电路和限流电路的选择、电流表内接和外接的选择、电流表和电压表量程的选择、滑动变阻器的选择以及电源的选择等问题。

（一）分压和限流电路的选择

看滑动变阻器的阻值与被测电阻值之间的关系。

1.若R变＜Rχ，通常选分压电路。

2.若R变＞Rχ通常选限流电路。

3.若R变～Rχ分压和限流电路均可，但最好选限流电路。

4.当变阻器的所有电阻都联入电路时，用电器的电压、电流都会超过额定值时应采用分压电路。

若题目中要求测量电路的电压从零开始或要求测多组数据，则要用分压电路。

（二）内外接电路的选择

判断方法主要有3种情况。

1.已知RA则选择内接法，因为内接法时有R测= R真+ RA所以此时没有系统误差，理论上可得到RA的真实值；同理已知RV时则采用外接法，因为外接法时有1/R测＝1/ R真+1/ RV所以这时也没有系统误差。我们在选用内外接法时应首先考虑此种方法。

2.比较法：若RV/Rχ＞Rχ/RA，则选用外接电路；若Rχ/RA＞RV/Rχ则用内接电路。也可用试触法选内外接电路。

3.试触法：如图我们分别把开关K与a,b接触，得到两组U,I数据，然后比较电压与电流的变化率（不是变化量）的大小关系，电压表变化率大，则说明电流表分压明显，则我们选择外接法，电流表率大则说明电压表分流明显，我们选择内接法。

■

我们在判断的时候应依次判断，因为第一种方法最为准确没有系统误差，第二种方法较为简便。当然具体采用哪种方法应根据题目中的具体情况而定。

（三） 电压表和电流表量程的选择

1.如果题目中给出用电器的额定功率（即隐含给出此用电器的额定电压和额定电流），这种情况要从保护被测用电器的角度出发，用电流表或电压表示数来控制用电器中的电流或用电器两端的电压。

2.如果题目中没有给出用电器的额定功率，则要从保护电流表和电压表的角度出发，要求测量的电流或电压的最大值不能超过电流表或电压表的量程。

3.在电流表和电压表的量程大于测量值的前提条件下，量程越接近测量最大值越好，即表盘刻度尽可能大范围利用，一定不能只利用其中的一小部分刻度。

（四）滑动变阻器的选择

在满足实验要求的条件下，要选用阻值比较小的变阻器（阻值越小，电阻的变化越平缓，不至于使测量电路中的电流或电压增加的非常突然，在调节时比较容易控制测量的物理量的变化，即调节方便）。一般情况下分压式电路，在保证安全的前提下，电阻阻值越小越好；而限流式接法一般要求变阻器的阻值为被测电阻的2—5倍为宜。

二、几种测电阻的方法

（一）伏安法

利用伏安法测量定值电阻的类型我们的课本及各类参考书中已有详细介绍此处不再赘述。这里我们介绍一下利用伏安法测量电表内阻的类型。

例：某电压表的内阻在 20k Ω～ 50k Ω之间，现要测量其内阻。实验室提供如下器材：

待测电压表 V （量程 3V ）

电流表 A 1 ( 量程 200 μ A)

电流表 A 2 ( 量程 50mA)

电流表 A 3 ( 量程 0.6A)

滑动变阻器 R （最大阻值 1 k Ω）

电源 E ( 电动势 4V)

开关、导线

1.所提供的电流表中，应______________

( 填字母代号 )。

2.为减小误差，要求多测几组数据，试画出试验原理图 。

探究：把“待测电压表 V ”看作一个能够说出自身两端电压的电阻，且该电阻可以显示自己的电压，无需另外测量。根据欧姆定律，我们只需测出其电流即可。器材也恰恰有电流表，从理论方面讲，问题可完全解决。电流表选哪块呢？由电压表的规格可算出其满偏电流不会超过 150 μ A ，从精确度和电表的安全角度考虑，应选量程 200 μ A 的 A1 。工作电路中的滑动变阻器应采用分压式。电路图如图所示。

（二）等效替代法

原理：将电键接到1处，读出电流表A2的数值，然后将电键接到2处，调节电阻箱R1使A2的数值回到原来值，此时R1的电阻 就等于A1的内阻。

例：为了测量一微安表头A的内阻，某同学设计了如图所示的电路。图中，A0是标准电流表，R0和RN分别是滑动变阻器和电阻箱，S和S1分别是单刀双掷开关和单刀开关，E是电池。完成下列实验步骤中的填空。

■

1.将S拨向接点1，接通S1，调节________，使待测表头指针偏转到适当位置，记下此时_____的读数I；

2.然后将S拨向接点2，调节________，使________，记下此时RN的读数；

3.多次重复上述过程，计算RN讀数的________,此即为待测微安表头内阻的测量值。

解析：以等效法测电流表电阻为背景考查电学实验的一般思路与方法，涉及闭合电路欧姆定律。（1）将S合向1，闭合S1，将Ro调至使Ao表指针偏转到接近满偏值的某值I，记下此示数。保持Ro不变；闭合S1将S合向2，调节RN使Ao表示数恢复到I。由于电源的电动势E、内阻r、Ro不变。因此，待测电流表的电阻等于RN。

答案：（1）Ro，Ao；（2）RN，电流表Ao的示数为I；（3）平均值。

■

(三)半偏法

1.测电流表的电阻。控制条件：如果满足Rg<

原理：在K打开的情况下，调节滑动变阻器使电流表的指针指在满偏的位置上。然后，闭合开关，并且调节电阻箱R1，使电流表的指针指在半偏的位置。电流表的电阻Rg和R1相等，读出R1即可知道电流表的电阻。

2.测电压表的电阻。控制条件：如果满足Rg>R0，电路中的电流就几乎只由R0决定。电压表的电阻对电流的影响几乎可以忽略。

原理：在K闭合的情况下，调节滑动变阻器使电压表的指针指在满偏的位置上。然后，打开开关，并且调节电阻箱R1，

使电压表的指针指在半偏的位置。电压表的电阻和R1相等，读出R1即可知道电压表的电阻。

例：2007年理综全国卷Ⅱ.22(2).

有一电流表，量程为1mA，内阻Rg约为100Ω。要求测量其内阻。可选用的器材有：

电阻箱R0，最大阻值为99999.9Ω；

滑动变阻器甲，最大阻值为10kΩ；

滑动变阻器乙，最大阻值为2kΩ；

电源E1，电动势约为2V，内阻不计；

电源E2，电动势约为6V，内阻不计；

开关2个，导线若干。

采用的测量电路图如图所示，

实验步骤如下：

（1）断开S1和S2，将R调到最大；

（2）合上S1，调节R使　　　　　满偏；

（3）合上S2，调节R1使　　　 　半偏，此时可认为　　　 　　的内阻Rg＝R1。试问：

①在上述可供选择的器材中，可变电阻R1应该选　　　　　；为了使测量尽量精确，可变电阻R应该选择　　　　　　　　；电源E应该选择　　　　。

②认为内阻Rg＝R1，此结果与的Rg真实值相比　　 。（填“偏大、偏小、相等”）

解：①根据半偏法的测量原理，R1必须选R0；由于电流表的满偏电流很小，要求R1的阻值很大，故R应选滑动变阻器甲，电源选择E2，误差较小。

②根据闭合电路的欧姆定律及电路特点可得：

Ig=■

I总=■

合上S1，调节R使电流表满偏

合上S2，调节R1使電流表半偏

故：I总＞Ig

所以，通过电阻箱的电流IR1：IR1＞IgR1=■<■=rg

用U表示电阻箱两端电压，即：rg＞R1

故认为内阻rg＝R1，此结果与 rg真实值相比偏小。

工程设计中热电阻的选型设计 篇12

热电阻是利用物质在温度变化时本身电阻值也随着发生变化的特性来测量温度的,热电阻的受热部分( 感温元件) 是用细金属均匀的绕在绝缘材料制成的骨架上,当测温介质中有温度阶梯存在时,所测得的温度是感温元件所在范围内介质层中的平均温度[1]。

目前由热电阻做成的温度测量仪表有多种多样,如防震热电阻、一体化温度变送器、双金属热电阻一体化温度计、避雷隔爆一体化型热电阻、表面热电阻、耐磨热电阻、多点热电阻等。选型设计时要根据实际工艺及安装条件进行考虑,下面就选型设计时需要考虑的一些主要参数进行介绍。

1工程设计中需要考虑的主要参数

1.1测量元件结构形式

热电阻按测量元件的结构形式,可分为装配式和铠装式两大类。由于装配式产品的内引线抗震性差,元件易受污染,所以损坏率高,稳定性不好,现在国内外很少采用; 铠装式结构是将镍丝、绝缘材料和金属保护管三者经拉制形成的坚固实体,再通过焊接电阻元件做成成品。它具有直径小、可变曲、 抗震动、安装方便和可靠性高等优点,是国内外目前广泛采用的技术。所以一般工程都选用铠装式。

1.2测量元件数量

是指一个温度测量仪表里面放置的感温元件数量,一般可分为单支型、双支型和多支型。化工工程测量一个点的温度时测温元件一般选用单支型; 用于重要的控制、联锁时,以及温度元件损坏不易更换情况( 如电机的轴承温度测量) ,则采用双支型温度元件。当需要测量分层介质或不同高度的各自温度时选多支型( 也叫多点温度计) 。

1.3标准分度号

热电阻感温元件材料可分为两大类:

1金属导体———铂、铜、镍等;

2半导体———锗、碳、热敏电阻等。

金属导体材料的电阻是目前工业上大量采用的。特别是铂热电阻,由于它的化学物理性能稳定且复现性好,能测较高的温度,已被广泛应用。铜热电阻与铂热电阻相比,其优点主要是铜电阻温度系数大,线性好,价格便宜,但测温范围较小,只适用于 - 50 ~ + 150 ℃ 。这两种热电阻都已经是国家的标准产品。

作为半导体材料的锗、碳等,因其性能不稳定,互换性较差,使应用受到限制。

工业热电阻 常见分度 号有: Pt100、Pt10、Cu50、Cu100等,其中最常用的是PT100。

1.4允许精度等级

铂热电阻Pt100、Pt10的精度等级可分为A级或B级,其中A级的允许偏差为: ± ( 0. 15 + 0. 002· | t | ) ℃ ,B级的允许偏差为: ± ( 0. 3 + 0. 005·| t| ) ℃ 。 | t |为温度的绝对值。

1.5测量元件引线形式

测量元件引线形式有二线制、三线制和四线制,如图1所示。

二线制就是热电阻两端各引出一根导线,这种测量方法简单,但是由于连接导线的电阻不能消除所以会造成测量误差, 用于短距离要求不高的场合,精度等级为A级的热电阻不适采用二线制接法。

热电阻三线制是在热电阻的根部的一端连接一根引线,另一端连接两根引线,这种方式通常与电桥配套使用,两个导线分别接在电桥的两个桥背上,另一根线接在电桥的电源上,消除了引线电阻的误差,这种方法一般工业中最常用。

热电阻四线制是在热电阻的根部两端各连接两根导线,其中两根引线为热电阻提供恒定电流I,把R转换成电压信号U, 另外两根导线测量热电阻上面的电压,由于电压测量仪器内阻很高,不分流,测到的电压就完全是热电阻两端的电压,电流I已知,通过欧姆定律算出电阻值再转换成温度。这种方法测量精度高,用作高精度测量用。

1.6仪表量程和变送器校验量程

热电阻PT100的测量范围为 - 200 ~ 600 ℃ 。单从量程考虑,只要工艺温度条件在此范围内,PT100都能测量。而变送器的校验量程则是规定了一个比工艺条件需要的温度范围略大的区间,此区间温度范围对应着4 ~ 20 m A标准输出信号。

一般工艺需要的最高测量值不大于变送器校验量程上限值90% ,正常测量值在变送器校验量程上限值的1 /2左右。

1.7外保护套管结构形式

当工艺过程存在高压、高流速或腐蚀性的情况,热电阻本身的保护管不能适用于这样的条件时,以及要求未装仪表前工艺管道或设备为密闭系统的场合,应采用温度计套管,以保证安全和正常操作。化工工程一般都要求温度计配用外保护套管。

对于中、低压介质宜选用无缝钢管式温度计套管; 对于高压介质场合,宜选用直形或锥形整体钻孔管式温度计套管; 对于被测介质流速较高或要求温度计套管有高强度的场合,应选用锥形整体钻孔式套管; 对于要求减小阻力或减小热响应时间的场合,可选用阶梯形温度计套管。

对于高压、高流速用途的温度计套管还要进行固有频率、 谐振频率计算及强度分析。

2热电阻和一体化温度变送器的优缺点分析

现场是采用热电阻还是带变送的一体化温度变送器好呢? 因为采用热电阻测温传感器测量时,应注意尽量减少连接导线长度变化而引起的电阻值误差。为此在连接动圈仪表测量时, 应在三根外接导线上都设置调整电阻,使每个外线路电阻保持5 Ω[2]。当连接电桥测量时,只需在二根连接导线上设置调整电阻且保持2 ~ 5 Ω。而一体化温度变送器信号抗干扰能力强, 传输距离远,且可直接输出4 ~ 20 m A( DC) + HART标准信号, 所以一般远传温度测量仪表多采用一体化温度变送器。

但是一体化温度变送器也有缺点,它受环境温度的影响较大,信号漂移非常严重,导致测量误差变化大,需要经常维护调校; 而热电阻这种最原始的测温元件,误差几乎是不变的, 没有太大的维护量[3]。所以:

( 1) 在温度检测点环境温度正常( 不大于60 Ω) 或安装位置不高( 不大于20 m) 的场合,宜选用一体化温度变送器。

( 2) 当被测介质温度较高或环境温度较高( 大于60 Ω) , 需慎用智能型一体化温度变送器,可通过使用分体式温度变送器或导轨式安装的温度变送器来满足所需的要求。

3典型的安装连接形式

热电阻在工艺管道或设备上的安装连接形式有许多种,如图2所示。

其中最为典型的安装形式是带螺纹连接头安装和带法兰套管安装。带螺纹连接头安装又可分为带直形连接头和带45°角连接头两种。一般管道上采用带直形连接头或带法兰套管式安装,设备上采用带法兰套管式安装。

热电阻采用带直形连接头式安装,直形连接头一般高度H = 120 mm,45°角连接头一般高度H = 150 mm; 热电阻采用带法兰套管式安装,法兰接管一般高度H = 150 mm。管道上焊直形连接头时,管道一般开口为 ￠ 24,管道上焊45°角连接头时,管道一般开口为 ￠ 30; 设备( 或管道) 上采用法兰接管时, 一般开口为 ￠ 40或 ￠ 50。

对于在小管上安装温度计时,管道上需要加扩大管[4]。一般如果管道尺寸小于4”,用于温度计测量的管段需扩径至4”, 而且扩大管段的长度不小于300 mm。

4插入深度的计算

温度计的插入深度有几种计算方法,首先要了解几个术语:

套管插入深度( U) ———温度计套管法兰以下或工艺连接螺纹基面以下的长度;

套管总长( S) ———温度计套管的两端之间的长度,一般S = U + 50;

温度传感器插入长度( l) ———温度传感器螺纹基面及以下的长度;

温度传感器总长( L) ———双金属及温度传感器两端之间的长度,一般L = l + 150。

一般采用套管插入深度( U) 作为温度计插入深度计算,如图3所示。

管道安装时,采用垂直安装或与管壁成45°角安装时,检测元件末端位于管子中间的1 /3区域内,最好位于正中间。但当管道很大时,则不需要受此限制,原则上保护管在管道内的长度为50 ~ 250 mm。故插入深度计算一般为: 管道直径的一半加上直形连接头( 一般为120 mm) 或法兰接管( 一般为150 mm) 的长度。

对大口径管道,插入深度过长,造成投资浪费,且易于损坏; 对小口径管道,由于插入深度不够所产生的测量误差可达20 ℃ 以上。

设备上安装时,一般可选择在设备内的长度为250 mm或400 mm。一般来说,插入深度越深,受外界环境温度的影响就越小,但当设备内有搅拌器或蒸汽加热管等其他器件时,要注意不能碰到或离的太近。

5结语

热电阻是化工工程设计中常用的温度远传测温仪表。选型设计中需要考虑的参数除了上面介绍的还有其他一些,比如工艺连接法兰标准、压力等级、仪表连接规格、保护管和外套管材质、接线盒的防爆等级和防护等级等等。本文把选型设计和安装中常碰到的一些常见和重、难点的问题做了一些介绍,对工程设计人员有一定的参考作用。

摘要：介绍了化工工程设计中热电阻选型时的主要参数如测量元件结构形式、测量元件数量、标准分度号、允许精度等级、测量元件结构形式、仪表量程和变送器校验量程、外保护套管结构形式等应该如何选取;比较了热电阻和一体化温度变送器各自的优缺点,选型时如何根据实际情况进行选择;给出热电阻的几种典型安装连接形式;最后详细介绍了保护套管插入深度的计算方法。对工程设计人员起到一定的参考作用。