尼古拉特斯拉发明交流电的故事

尼古拉特斯拉的发明、研究成果和作品

Thomas Commerford Martin

前言

如今的电力问题主要就是电力如何传输比较经济和照明方式的彻底改变。对于电气发明界的很多工人和有想法的人来说，那些很熟悉的仪器和设备看起来却是多么的笨重和浪费，并且因此受到很大的局限。他们相信现阶段的法则必被打破，供电面积应该扩大，顾客的装置应该是很便宜和很简单的。过去成绩斐然，昭示着未来定会取得更大的成果。

本书记录了在电气领域我们的先驱尼古拉特斯拉所做的工作，他被世界公认为当代最重要的探索者和发明人之一。对于他的研究和发现的重要性的强调，我们无以复加。伟大的创意和真正的发明通过固有的价值为它们赢得了一席之地。我们确信，特斯拉正在为我们指引一条路，将引导电气科学多年的发展。因此作者尽力把一切带着特斯拉天才印记的，并且值得保留的东西收集到一起。本书的价值除了展示他的发明之外，对于展示他的思想境界或许也会有所帮助。学会如何运用有活力、有创新的头脑，将会得到精神上的收获。

鉴于最近大众对于特斯拉的作品兴趣渐长，本书包含了他10年的成果。其中包括他的演讲、各类文章和研讨记录，并且对他已知的发明做了注解，尤其是那些涉及多相电动机和高压、高频电流所产生的效应的发明。我们将会看

闪电的主人-尼古拉 特斯拉

当提到电能，你会想起爱迪生；当提到无线电，你会想起马可尼。但他们身后却隐藏着一位被公众遗忘的，一位梦想着为全世界提供无限能源输送的电力学天才。他的名字是：闪电大师——尼古拉·特斯拉（Nikola Tesla） 本节目由PBS频道独家播映，感谢各位观众对本频道的支持。谢谢 !（PBS频道真的很不错的哟，做个广告：）“人类最重要的进步，仰赖于科技发明，而发明创新的终极目的，是完成对物质世界的掌控，驾驭自然的力量，使之符合人类的需求。”—— 特斯拉语录 1919 这是关于一位现代普罗米修斯的故事，是他的工作使电力改变了整个世界。是尼古拉·特斯拉的交流电系统，使人们最终掌控了难以驾驭的尼亚加拉大瀑布，并使电能被方便地传输到全美以及世界各地；是他最早获得了无线电通信的专利技术，正是这项技术使我们拥有了今天的广播电视。他惊人的知识遗产遍布了诸多领域：遥控技术、霓虹灯、X射线、导弹、甚至是“星球大战计划”。 然而，这位不容忽视的天才却有意的被历史遗忘了。“特斯拉是位真天才，第一流的。同时他在技术领域堪称预言帝。”（加州理工大学 副校长）“他不单单能预见，还能造出它们。”（物理学教授 David L. Goods

闪电的主人-尼古拉 特斯拉

当提到电能，你会想起爱迪生；当提到无线电，你会想起马可尼。但他们身后却隐藏着一位被公众遗忘的，一位梦想着为全世界提供无限能源输送的电力学天才。他的名字是：闪电大师——尼古拉·特斯拉（Nikola Tesla） 本节目由PBS频道独家播映，感谢各位观众对本频道的支持。谢谢 !（PBS频道真的很不错的哟，做个广告：）“人类最重要的进步，仰赖于科技发明，而发明创新的终极目的，是完成对物质世界的掌控，驾驭自然的力量，使之符合人类的需求。”—— 特斯拉语录 1919 这是关于一位现代普罗米修斯的故事，是他的工作使电力改变了整个世界。是尼古拉·特斯拉的交流电系统，使人们最终掌控了难以驾驭的尼亚加拉大瀑布，并使电能被方便地传输到全美以及世界各地；是他最早获得了无线电通信的专利技术，正是这项技术使我们拥有了今天的广播电视。他惊人的知识遗产遍布了诸多领域：遥控技术、霓虹灯、X射线、导弹、甚至是“星球大战计划”。 然而，这位不容忽视的天才却有意的被历史遗忘了。“特斯拉是位真天才，第一流的。同时他在技术领域堪称预言帝。”（加州理工大学 副校长）“他不单单能预见，还能造出它们。”（物理学教授 David L. Goods

被埋没的天才以及神的代言人——尼古拉特斯拉

被埋没的天才以及神的代言人——尼古拉特斯拉

我们来认识认识这位堪称“神的代言人”的科学家： 尼古拉·特斯拉

在中国，几乎没有人不知道爱因斯坦、爱 迪生，但是有一位科学家——尼古拉· 特斯拉的 成就却几乎是以上两位科学家的总和，并且他 的成就在过去的100 年里悄悄的改变着人类历 史的进程，并可能在不久的将来彻底改变人类 世界，改变人类的认知，颠覆我们所知道的物 理理论甚至人类历史，也可能成为某个国家改 变世界的工具……

被埋没的天才以及神的代言人——尼古拉特斯拉

科学界普遍认为，人类有史以来的两个旷 世奇才，一个是列奥纳多· 芬奇)另一 达· 个就是尼古拉· 特斯拉。

我们了解他仅限于中学物理电以他名字而命名的磁感应强度单位： Tesla。 尼古拉·特斯拉(Nikola Tesla 1856-1943)是人类历史上最伟大的科 学家(没有之一)。在科学和工程学领域取得了大约一千项发明，而当今世 界的科学发明体系仍然建立在特斯拉留下的遗产之上，他精通八种以上的語 言， 至少能閱讀十一種文字，他的科学作超前了同期水平300年，甚至1000 年以上，他的专利和

目 录

第1章 交流电机PLC控制工艺流程分析 .............................................................. 1

1.1交流电机PLC控制过程描述 ......................................................................... 1 1.2交流电机PLC控制过程工艺分析 ................................................................ 1 第2章 交流电机PLC控制系统总体方案设计 ...................................................... 5

2.1系统硬件组成................................................................................................... 5 2.2控制方法分析.......................................................

考点5 交流电

考点5.1 交变电流的产生和描述

1.交变电流

定义：大小和方向都随时间做周期性变化的电流. 2.交变电流的产生

(1)线圈绕垂直于磁场方向的轴匀速转动. (2)两个特殊位置的特点：

ΔΦ

①线圈平面与中性面重合时，S⊥B，Φ最大，＝0，e＝0，i＝0，电流方向将发生改变.

ΔtΔΦ

②线圈平面与中性面垂直时，S∥B，Φ＝0，最大，e最大，i最大，电流方向不改变.

Δt(3)电流方向的改变：线圈通过中性面时，电流方向发生改变，一个周期内线圈两次通过中性面，因此电流的方向改变两次. (4)交变电动势的最大值Em＝nBSω.

3.交变电流的变化规律(线圈在中性面位置开始计时)

规律 函数表达式 物理量 磁通量 Φ＝Φmcosωt＝BScosωt 电动势 e＝Emsinωt＝nBSωsinωt 电压 u＝Umsinωt＝REmsin ωt R＋r图象 电流 1.

i＝Imsinωt＝Emsin ωt R＋r 关于线圈在匀强磁场中转动产生的交变电

流，下列说法中正确的是( C )

- 1 -

A．线圈每经过中性面一次，感应电流方向改变一次，感应电动势方向不变 B．线圈每转动一周，感应电流方向就改变一次

C．线圈平面每经过中性面一

第3章 试题库

一、填空题（建议较易填空每空0.5分，较难填空每空1分）

1、正弦交流电的三要素是指正弦量的 、 和 。

2、反映正弦交流电振荡幅度的量是它的 ；反映正弦量随时间变化快慢程度的量是它的 ；确定正弦量计时始位置的是它的 。

3、已知一正弦量i?7.07sin(314t?30?)A，则该正弦电流的最大值是 A；有效值是 A；角频率是 rad/s；频率是 Hz；周期是 s；随时间的变化进程相位是 ；初相是 ；合 弧度。

4、正弦量的 值等于它的瞬时值的平方在一个周期内的平均值的 ，所以 值又称为方均根值。也可以说，交流电的 值等于与其 相同的直流电的数值。

5、两个 正弦量之间的相位之差称为相位差， 频率的正弦量之间不存在相位差的概念。

6、实际应用的电表交流指示值和我们实验的交流测量值，都是交流电的

课题：知道正弦交流电的基本常识

一、教学目标

1、了解正弦交流电的产生。

2、理解正弦量解析式、波形图、三要素、有效值、相位、相位差的概念。 3、掌握正弦量的周期、频率、角频率的关系掌握同频率正弦量的相位比较。

二、教学重点、难点分析

重点：

1、分析交流电产生的物理过程。使同学了解线圈在磁场中旋转一周的时间内，电流的大小及方向是怎样变化的。

2、掌握正弦量的周期、频率、角频率的关系，掌握同频率正弦量的相位比较。

3、交流电有效值的概念。

三、教学方法

讲授法 难点：

1、交流电的有效值。

五、课时计划：2课时 六、教学过程

Ⅰ.知识回顾

提问：什么条件下会产生感应电流？根据电磁感应的知识，设计一个发电

机模型。

学生设计：让矩形线框在匀强磁场中匀速转动。 II.新课

一、交流电的基本概论

1、交流电:大小和方向随时间作周期性变化的电压或电流统称交流电 2、正弦交流电：随时间作正弦规律变化的交流电称为正弦交流电。 3、正弦交流电的瞬时值

e＝Esin(ωt＋φ.) u＝Usin(ωt＋φ.) i＝Isin(ωt＋φ.)

二、正弦交流电的周期、频率和角频率

如图2所示，为交流电发电机产生交流电的过程及其对应

交流电机的调压调速

交流电机的调压调速

2008-9-19

交流电机的调压调速

交流电机的调压调速

浙江大学电气工程学院一、交流电机的调压调速

—交流电机调速理论与方法—

3 pU12 r '2/ S T= 2π f1[(r1+ r '2/ S ) 2+ ( x1+ x '2 ) 2]

普通异步电机机械特性

高转子电阻异步电机机械特性

相控技术：通断控制：

应用较多

谐波多

要求：α应大于φ,宽脉冲

每次接通均为重合闸，大电流冲击2

2008-9-19

交流电机的调压调速

交流电机的调压调速

浙江大学电气工程学院适合拖风机、水泵类负载负载转矩：电机转矩：

—交流电机调速理论与方法—

TL∞n 2∞(1 S ) 2I 2 2 R2 T∞ S

I 2∞(1 S ) S/ R2

调压调速系统应加负反馈

“—”

TL’: TL↑→n↓→ufn↓→ TL’’: TL↓→n↑→ufn↑→2008-9-19

Δ U↑→Uk↑→α↓→U1↑ΔU↑→Uk↓→α↑→U1↓“+”3

交流电机的调压调速

交流电机的调压调速

浙江大学电气工程学院

—交流电机调速理论与方法—

轻载调压节能“大马拉小车”:

轻载，i↓→ pcu↓ U不变→ pFe基本不变轻载时降压： U↓→ pFe↓→η↑,cosφ↑

η↓,cosφ↓

4 200

实验14 交流电桥的原理和设计

交流电桥是一种比较式仪器，在电测技术中占有重要地位。它主要用于测量交流等效电阻及其时间常数；电容及其介质损耗；自感及其线圈品质因数和互感等电参数的精密测量，也可用于非电量变换为相应电量参数的精密测量。

常用的交流电桥分为阻抗比电桥和变压器电桥两大类。习惯上一般称阻抗比电桥为交流电桥。本实验中交流电桥指的是阻抗比电桥。交流电桥的线路虽然和直流单电桥线路具有同样的结构形式，但因为它的四个臂是阻抗，所以它的平衡条件、线路的组成以及实现平衡的调整过程都比直流电桥复杂。 【目的与要求】

1．掌握交流电桥的平衡条件和测量原理。 2．设计实际测量用的交流电桥。 3．验证交流电桥的平衡条件。 【交流电桥的原理】

图14-1是交流电桥的原理线路。它与直流单电桥原理相似。在交流电桥中，四个桥臂一般是由交流电路元件如电阻、电感、电容组成；电桥的电源通常是正弦交流电源；交流平衡指示仪的种类很多，适用于不同频率范围。频率为200Hz以下时可采用谐振式检流计；音频范围内可采用耳机作为平衡指示器；音频或更高的频率时也可采用电子指零仪器；也有用电子示波器或交流毫伏表作为平衡指示器的。本实验采用高灵敏度的电子放大式指零仪，有足够的灵敏度。指示