研究性学习结题报告--电工学的应用.docVIP

高一6班 研究性学习小组成员： 组长：李心宇 组员：孔令师 梁宇 郑源礼 2010年6月26日  PAGE \* MERGEFORMAT 6 研究性学习结题报告 电工学的应用 【研究背景】 电工学是研究电磁现象在工程中应用的技术科学，它包括电磁能量和信息在产生、传输、控制、应用这一全过程中所涉及到的各种手段和活动，其内容包括：电路和磁路理论、电磁测量、电机与继电接触控制，安全用电、模拟电子电路、数字电路、自动控制系统等。对现代生产生活有重大的贡献。 【研究目的】 了解电工学的基础知识，探讨电工学在生产生活中的应用以及有关技术的应用价值及发展前景，初步认识有关电器设备的基本原理。 【研究方法】 查阅有关书籍资料，请教教师及相关技术人员，观察有关电气设备结构，并尝试动手进行实验。 【研究焦点】 电能的提供与传输； 安全用电； 自动控制装置； 生活中的用电器原理； 新型导电材料及电工学未来展望。 【研究意义】 感受电工学在生产生活中的广泛应用，以及现代科学技术带给社会的伟大进步，增进自身科学素养，培养研究精神。 【研究内容及过程】 电能的提供与传输： 电能是现代工业社会的一种二次能源，它是一种较清洁的能源，是由水能（水力发电）、内能（俗称热能、火力发电）、原子能（原子能发电）、风能（风力发电）、化学能（电池）及光能（光伏电池、太阳能电池）等通过一定的条件转化而来的。发电机是提供电能的最常见设备，其主要原理是电磁感应。虽然发电机有多种多样，但其主要部件是基本一致的，即由定子和转子两个基本部分组成。下面绘制了发电机的基本结构图： 显极式同步发电机的示意图 隐极式同步发电机的示意图 除了发电，电能的输送也是决定电能有效利用率的一大重要因素。目前高压电线的材料一般是铜（不排除其它导电性更加优良的合金），虽然其电阻率与其它金属相比较小，但是如果按常规的输电方法进行电能的输送，电能在电线上的耗损就比较大。因为发电机的输出功率是恒定的，由焦耳定律（Q=I2Rt）可知，电线中的电流越大???在输电过程中电能由于电线电阻而导致的损耗就越大，而且还会因此造成实际电压过低，用电器不能正常工作的现象。因此，必须通过变压器先升高电压使电流减少（P=UI），通过高压输电的方法在高压线路上传输电能，才能保证电能的长途输送。而且送电距离越远，要求输电线电压就越高。目前我国国家标准中规定输电线的额定电压为35，110，220，330，500，750kV等。 安全用电： 尽管电能在现代生活中有着不可取代的神圣地位，但是由于许多人对其的了解程度不够，造成的危险事故时有发生。总的来说，安全用电由一句话的原则：不靠近高压带电体，不接触低压带电体。 由于不慎触及带电体，产生触电事故，会使人体受到不同程度的伤害。根据性质可分为电击和电伤两种。电击是指电流通过人体，使内部器官组织受到损伤。电伤是指在电弧作用下或熔断丝熔断时，对人体外部的伤害，如烧伤、金属溅伤等。而这又会因为人体电阻、电流通过时间、电流大小及频率的不同，对人体造成的伤害程度也会不同。需要注意的是，人体的安全电压是36V以内，50Hz的交流电对人体造成的危害最大。 那么，该怎样安全用电，防止由电带来的意外伤害呢？这还要遵守一些安全用电原则： 1.照明开关为何必须接在火线上； 2.塑料绝缘导线为什么严禁直接埋在墙内； 3.一定要使用漏电保护开关； 4.金属外壳的用电器要接地线； 5.不要用湿手接触带电设备，不要用湿布擦抹带电设备。 6.检修电器要站在绝缘地板上，且要切断开关； 7.谨慎使用大功率用电器，不能乱接电路。 8.及时关闭用电器电源，防止待机状态出现危险意外等。 另外，在遇见有人触电时要赶紧切断电源，并用绝缘工具及时使触电者与漏电点分开。对于电能的使用，安全用电永远是重要的必修课题。 自动控制装置： 自动控制是指在没有人直接参与的情况下，利用外加的设备或装置，使机器、设备或生产过程的某个工作状态或参数自动地按照预定的规律运行。在电工学中，自动控制设备多种多样，所涉及的原理和技术也各不相同。在这里，主要研究一种最简单的自动控制装置——电磁继电器。它通常应用于自动控制电路中，它实际上是用较小的电流.较低的电压去控制较大电流.较高的电压的一种“自动开关”。故在电路中起着自动调节、安全保护、转换电路等作用。如图是一种简单的电磁继电器结构示意图： 从图中可以知道，电动机所属的电路是高压工作电路。如果工作人员接近此电路去直接操控电动机的工作情况，则不符合上面安全用电中的“不靠近高压带电体”的原则，容易发生触电事故，因此要通过一