电容、电感、交流电阻的概念及其单位的复现

出处:按学科分类—工业技术 企业管理出版社《计量专业工程师手册》第327页(2869字)

电容、电感、交流电阻是交流阻抗计量中最常接触到的三种阻抗量。

电容的概念来源于带电导体上的电位与电荷之间的关系。实验证实,两个带电电极之间的电位差如为U,导体上的感生电荷为Q,则两者之间成立正比关系:

Q=CU (6.4-1)

比例系数C称为电极之间的电容,它与电压或电荷无关,仅取决于电极的几何位形。

实际计量工作中测量的不是电容量本身,而是电容处于交流电路中时的容抗,

即 ZC=1/ωC (6.4-2)

ω为交流电的角频率。

电感的概念则是来源于线圈中的电流与线圈交链的磁通之间的关系。如线圈电流为I,线圈磁链为Ψ,两者之间亦成线性关系:

Ψ=LI (6.4-3)

比例系数L即称为电感(自感),实际计量工作中测量的是电感的感抗,即

ZL=ωL (6.4-4)

交流电阻与用欧姆定律定义的直流电阻不完全一致,因为电阻元件在交流条件下使用时,由于分布电容和分布电感的影响,正弦交流电流与电阻元件上的交流电压并不完全成正比,两者之间有一相位差。也就是电压与电流之间的比例系数并不是实常数而是个复常数Z,

U=ZI=(R+jωτ)I (6.4-5)

交流电阻就定义为复常数Z的实部R,虚部ωτ中的τ则称为交流电阻的时间常数。

现代计量中交流阻抗的单位量值采用本章6.3.1节中所介绍的计算电容法复现。

由计算电容复现出电容的单位量值后,电感单位量值可以用平衡方程为

ω2LC=1 (6.4-6)

的“谐振电桥”导出;交流电阻单位量值则可以用平衡方程为

ωRC=1 (6.4-7)

的直角电桥导出。由于角频率ω可以测量到很高的准确度,所以由式(6.4-6)和(6.4-7)导出的电感和交流电阻单位量值亦可达到很高的准确度。

【参考文献】:

[1]国家技术监督局发布,GB3100~3102-93量和单位国家标准,中国标准出版社,1994年12月。

[2]王江主编,现代计量测试技术(第18章电磁计量技术),中国计量出版社,1990年12月。

[3]程守洙、江之永主编,普通物理学第二册,人民教育出版社,1979年2月。

[4]俞大光编,电工基础,人民教育出版社,1958年9月。

[5]Г.И.阿塔别柯夫,线性电路理论,人民教育出版社,1963年12月。

[6]C.A.狄苏尔、葛守仁,电路基本理论,人民教育出版社,1979年1月。

[7]乔蔚川、刘瑞珉、沈平子,The Absolute Measurement of the Ampere by Means of NMR,IEEE Trans.Instrum.Meas.,vol.IM-29,No.4,Dec.,1980.

[9]张钟华等,NIM用计算电容测定的量子化霍尔电阻的SI值(英文),计量学报,第16卷,第1期,1995年1月。

[10]刘瑞珉、刘恒基、金惕若等,NIM对γ′p及2e/h的SI值的最新测定结果(英文),计量学报,Vol.16,No.3,1995年7月。

[11]B.P.Kibble。I.A.Robinson and J.H.Belliss,A Realization of the SI Watt by the NPL MovingCoil Balance,CCE Documents 88-16,1988.

[12]P.T.Olsen。R.E.Elmquist,E.R.Williams,G.R.Jones and V.E.Bower,A Measurement of the NBS Electrical Watt in SI Units,CCE Documents 88-37,1988.

[13]Report of the 18th Meeting of CCE,1988.

[14]B.P.Kibble,I.A.Robinson and J.H.Belliss,The New NPL Moving Coil Balance-A Progress Report,CCE Documents 92-61,1992.

[15]唐统一、张钟华、张叔涵主编,近代电磁测量,中国计量出版社,1992年8月。

[16]袁楠、沈平子编,电磁量的单位制和单位的复现与传递,机械工业出版社,1986年4月。

[17]阮永顺、迈淑琴、王晓超编着,交流电桥检定与测试技术,中国计量出版社,1991年5月。

[18]唐佐梁、梁德正等,电能计量手册,河南科学技术出版社,1990年12月。

[19]K.J.Lentner.A Current Comparator System to Establish the Unite of Electrical Energy at 60 Hz,IEEE Trans.Instr.Meas.Vol.23,No.4,p.334-336,Dec.,1974.

[20]ю.B.阿法拉谢耶夫等着[苏],张伦译,磁场参数测量器具,科学出版社,1983。

[21]p.Φ.阿克纳叶夫、Л.И.留必莫夫、A.M.巴纳休克-米罗维齐着,李绍贵,王登安译,电磁量计量器具的检定,中国计量出版社,1992年5月。

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