第十三章 內(nèi)能
13.1內(nèi)能
一、物質(zhì)的構(gòu)成
常見的物質(zhì)是由極其微小的的粒子——分子、原子構(gòu)成。
通常用10-10m為單位來量度分子。用電子顯微鏡觀察分子、原子。
二、分子熱運(yùn)動
1.擴(kuò)散現(xiàn)象(宏觀):
定義:不同物質(zhì)在相互接觸時,彼此進(jìn)入對方的現(xiàn)象。
實(shí)質(zhì):擴(kuò)散現(xiàn)象說明:①一切物質(zhì)的分子都在不停地做無規(guī)則的運(yùn)動;②分子之間有間隙。
范圍:固體、液體、氣體都可以發(fā)生擴(kuò)散現(xiàn)象,只是擴(kuò)散的快慢不同,氣體間擴(kuò)散速度最快,固體間擴(kuò)散速度最慢。汽化、升華等物態(tài)變化過程也屬于擴(kuò)散現(xiàn)象。
影響因素:擴(kuò)散速度與溫度有關(guān),溫度越高,分子無規(guī)則運(yùn)動越劇烈,擴(kuò)散越快。
2.熱運(yùn)動:由于分子的運(yùn)動跟溫度有關(guān),所以這種無規(guī)則運(yùn)動叫做分子的熱運(yùn)動。
3.分子熱運(yùn)動和機(jī)械運(yùn)動的判斷
①肉眼看不到的、微觀粒子運(yùn)動、自發(fā)運(yùn)動→分子運(yùn)動(擴(kuò)散現(xiàn)象)
②肉眼看得到的、宏觀物體的運(yùn)動、施加外力→機(jī)械運(yùn)動
三、分子間的作用力
1.特點(diǎn):分子之間存在相互作用的引力和斥力。(同時存在)
2.大小:分子間的作用力與分子間的距離有關(guān),固體被壓縮時,分子之間的作用里表現(xiàn)為斥力;固體被壓縮時分子之間的作用力表現(xiàn)為引力。
3.固體、液體、氣體的微觀模型
四、分子動理論
常見的物質(zhì)是由大量的分子、原子構(gòu)成的,物質(zhì)內(nèi)的分子在不停地做熱運(yùn)動,分子之間存在引力和斥力。
13.2內(nèi)能
一、內(nèi)能
1.定義:構(gòu)成物體的所有分子,其熱運(yùn)動的動能與分子勢能的總合叫做物體的內(nèi)能。
2.產(chǎn)生的原因
①分子動能:分子在不停地做熱運(yùn)動②分子勢能:分子間存在相互作用力
3.單位:內(nèi)能的單位是焦耳,符號是J
4.與機(jī)械能的區(qū)別:
①一切物體在任何情況下都具有內(nèi)能,而有的物體可能不具有機(jī)械能。
②機(jī)械能與整個物體的機(jī)械運(yùn)動情況有關(guān),而內(nèi)能與物體內(nèi)部分子的熱運(yùn)動和分子之間的相互作用情況有關(guān)
5.影響內(nèi)能的因素:
①物體的溫度 ②質(zhì)量(分子的個數(shù))③存在的狀態(tài)
二、物體內(nèi)能的改變
改變物體內(nèi)能的方法:做功和熱傳遞。
1.熱傳遞
(1)熱量
①定義:在熱傳遞過程中,傳遞能量的多少叫熱量。
②單位:焦耳,符號為:J
(2)規(guī)律
①高溫物體放出熱量,其內(nèi)能減少 ?、诘蜏匚矬w吸收熱量,其內(nèi)能增加
(3)熱傳遞改變內(nèi)能的實(shí)質(zhì):內(nèi)能在不同物體之間的熱傳遞(轉(zhuǎn)移)
2.做功
(1)物體對外界做功,物體的內(nèi)能減少
(2)外界對物體做功,物體的內(nèi)能增加
(3)做功改變內(nèi)能的實(shí)質(zhì):內(nèi)能與其他形式的能量之間的相互轉(zhuǎn)化。
做功與熱傳遞在改變物體內(nèi)能上是等效的。
3.判斷內(nèi)能改變的方法:
做功: ①形式:壓縮、彎折、摩擦、膨脹等?、趯?shí)質(zhì):能量轉(zhuǎn)化:能量的形式發(fā)生改變
熱傳遞:①形式:傳導(dǎo)、對流、輻射等 ②實(shí)質(zhì):能量轉(zhuǎn)移:能量形式不變
13.3比熱容
一、比熱容
①定義:一定質(zhì)量的某種物質(zhì),在溫度升高時吸收的熱量與它的質(zhì)量和升高的溫度乘積之比。
②單位:J/kg ·℃,焦每千克攝氏度
③性質(zhì):它反映物質(zhì)自身的一種性質(zhì),不同物質(zhì)的比熱容一般不同。比熱容的大小與物體的種類、狀態(tài)有關(guān),與質(zhì)量、體積、溫度、密度、吸熱放熱、形狀等無關(guān)。
④比較比熱容的方法:
質(zhì)量相同,升高溫度相同,比較吸收熱量多少(加熱時間):吸收熱量多,比熱容大。
質(zhì)量相同,吸收熱量(加熱時間)相同,比較升高溫度:溫度升高慢,比熱容大。
⑤水的比熱容c水=4.2╳103J/(kg·℃)
其物理意義:1kg的水溫度升高(或降低)1℃,吸收(或放出)的熱量為4.2╳103J。
水常用來調(diào)節(jié)氣溫、取暖、作冷卻劑、散熱,是因?yàn)樗谋葻崛荽蟆?/p>
二、熱量的計(jì)算
1、熱量的計(jì)算:Q=cmΔt。
式中,Δt叫做溫度的變化量。它等于熱傳遞過程中末溫度與初溫度之差。
注意:①物體溫度升高到(或降低到)與溫度升高了(或降低了)的意義是不相同的。比如:水溫度從lO℃升高到30℃,溫度的變化量是Δt= =30℃-lO℃=2O℃,物體溫度升高了20℃,溫度的變化量Δt =20℃。②熱量Q不能理解為物體在末溫度時的熱量與初溫度時的熱量之差。因?yàn)橛?jì)算物體在某一溫度下所具有的熱量是沒有意義的。正確的理解是熱量Q是末溫度時的物體的內(nèi)能與初溫度時物體的內(nèi)能之差。
2、常用計(jì)算公式:溫度升高時用:Q吸=Cm(t-t0)
溫度降低時用:Q放=Cm(t0-t)
第十四章 內(nèi)能的利用
14.1 熱機(jī)
一、熱機(jī)
1.定義:利用內(nèi)能做功的機(jī)械。
2.種類:蒸汽機(jī)、內(nèi)燃機(jī)、汽輪機(jī)、噴氣發(fā)動機(jī)等。
3.內(nèi)燃機(jī):燃料直接在發(fā)動機(jī)汽缸內(nèi)燃燒產(chǎn)生動力的的熱機(jī),叫做內(nèi)燃機(jī),主要分為汽油機(jī)和柴油機(jī)。
二、汽油機(jī)
1.構(gòu)造:進(jìn)氣門、排氣門、火花塞、活塞、汽缸、曲軸、連桿等。
2.能量轉(zhuǎn)化
①壓縮沖程將機(jī)械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能。 ②做功沖程是由內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能。
3.汽油機(jī)工作過程:
吸氣沖程:進(jìn)氣門打開,排氣門關(guān)閉,活塞向下運(yùn)動,汽油和空氣的混合物進(jìn)人汽缸。
壓縮沖程:進(jìn)氣門和排氣門都關(guān)閉,活塞向上運(yùn)動,燃料混合物被壓縮。
做功沖程:在壓縮沖程結(jié)東時,火花塞產(chǎn)生電火花,使燃料猛烈燃燒,產(chǎn)生高溫高壓的氣體。高溫高壓的氣體推動活塞向下運(yùn)動,帶動曲軸轉(zhuǎn)動,對外做功。
排氣沖程:進(jìn)氣門關(guān)閉,排氣門打開,活塞向上運(yùn)動,把廢氣排出氣缸。
三、柴油機(jī)
1.構(gòu)造主要特點(diǎn):柴油機(jī)的構(gòu)造與汽油機(jī)相似,但柴油機(jī)汽缸頂部沒有火花塞,而有一個噴油嘴。
2.柴油機(jī)工作過程
3.工作特點(diǎn):柴油機(jī)的工作過程也分為吸氣、壓縮、做功、排氣四個沖程。在吸氣過程里吸進(jìn)汽缸內(nèi)的只有空氣。
柴油機(jī)、汽油機(jī)構(gòu)造及工作過程比較
14.2 熱機(jī)的效率
一、燃燒的價(jià)值
1.定義:把某種燃料完全燃燒放出的熱量與其質(zhì)量之比,叫做這種燃料的燃值。
2.意義:燃值在數(shù)值上等于1kg某種燃料完全燃燒放出的熱量。
3.單位:焦每千克,符號J/kg;對于某些氣體燃料,熱值的單位是焦每立方米,符號是J/m3
4.熱值是燃料本身的一種特性,只與燃料的種類與狀況有關(guān),與燃料的形態(tài)、質(zhì)量、體積、是否完全燃燒等無關(guān)。
5、公式:Q=mq(q為熱值)。
若燃料是氣體燃料,一定體積V的燃料完全燃燒,所放出的熱量為:Q=qV
6、酒精的熱值是3.0×107J/kg,它表示:1kg酒精完全燃燒放出的熱量是3.0×107J。
煤氣的熱值是3.9×107J/m3,它表示:1m3煤氣完全燃燒放出的熱量是3.9×107J。
二、熱機(jī)的效率
1.定義:用來做有用功的那部分熱量,與燃料完全燃燒釋放的熱量之比,叫做熱機(jī)的效率。
2、公式:
3、熱機(jī)的能量流圖:如右圖所示是熱機(jī)的能量流圖。
由圖可見,真正能轉(zhuǎn)變?yōu)閷ν庾龅挠杏霉Φ哪芰恐皇侨剂先紵龝r所釋放能量的一部分。
4.提高熱機(jī)效率的途徑:
①使燃料充分燃燒②減少機(jī)械摩擦損失③減少機(jī)械散熱和廢氣帶走的熱量
14.3 能量的轉(zhuǎn)化和守恒
一、能量的轉(zhuǎn)化
在一定條件下,各種形式的能量是可以相互轉(zhuǎn)化的,如摩擦生熱,機(jī)械能轉(zhuǎn)化為熱能。
二、能量守恒定律
1.內(nèi)容:能量既不會憑空消滅,也不會憑空產(chǎn)生,它只會從一種形式轉(zhuǎn)化為其他形式,或者從一個物體轉(zhuǎn)移到其他物體,而在轉(zhuǎn)化和轉(zhuǎn)移的過程中,能量的總量保持不變。這就是能量守恒定律。
2.理解:
①能量守恒定律是自然界最普遍、最重要的基本定律之一,所有能量轉(zhuǎn)化的過程,都服從能量守恒定律。
②不需要動力就能源源不斷地對外做功的機(jī)器叫做永動機(jī);根據(jù)能量守恒定律可知這種機(jī)器是不可能制成的。
3.與機(jī)械能守恒定律的區(qū)別
①能量守恒定律的成立不需要任何條件。
②機(jī)械能的守恒是有條件的——沒有能量損失或額外的能量補(bǔ)充。
第十五章 電流與電路
15.1 兩種電荷
一、兩種電荷
1.摩擦起電
(1)定義:用摩擦的方法使物體帶電,叫做摩擦起電。
(2)帶電體的性質(zhì):帶電體能夠吸引輕小物體。
2.兩種電荷
(1)正電荷:被絲綢摩擦過的玻璃棒帶的電荷是正電荷(+)
(2)負(fù)電荷:被毛皮摩擦過的橡膠棒上帶的電荷叫做負(fù)電荷(-)
(3)電荷間的相互作用:同種電荷互相排斥,異種電荷互相吸引。
(4)電荷量:
①定義:電荷的多少叫做電荷量,簡稱電荷
②電荷的單位是庫侖,簡稱庫,符號是C。
3.驗(yàn)電器:
(1)作用:檢驗(yàn)物體是否帶電
(2)原理:同種電荷互相排斥
(3)使用:用被檢驗(yàn)物體接觸驗(yàn)電器的金屬球,若金屬箔張開,說明物體帶電。
二、原子及其結(jié)構(gòu)
1.原子的結(jié)構(gòu)
(1)結(jié)構(gòu):原子的中心是原子核,在其周圍有一定數(shù)量的電子。
(2)電中性:原子核帶正電,在通常情況下,原子核所帶的正電荷和所有電子所帶的負(fù)電荷在數(shù)量上相等,原子整體不顯電性,物體對外也不顯電性。
2.摩擦起電的實(shí)質(zhì):摩擦起電并不是創(chuàng)造了電荷,只是電荷從一個物體轉(zhuǎn)移到另一個物體,使正、負(fù)電荷分開。
1.導(dǎo)體和絕緣體之間并沒有絕對的界限,在一定條件下可相互轉(zhuǎn)化。一定條件下,絕緣體也可變?yōu)閷?dǎo)體。
2.絕緣體不能導(dǎo)電但能帶電。
15.2 電流和電路
一、電流
1.定義:電荷的定向移動形成電流。
2.方向:把正電荷定向移動的方向規(guī)定為電流方向,則負(fù)電荷定向移動的方向與電流方向相反。
3.閉合電路中的電流方向:當(dāng)電池、導(dǎo)線、小燈泡組成的回路閉合時,在電源外部,電流的方向是從電源正極經(jīng)過用電器流向負(fù)極的。
二、電路的組成
1.電路的基本組成部分:電源、用電器、導(dǎo)線、開關(guān)
2.各組成部分的作用
(1)電源:提供電能的裝置。
(2)用電器:消耗電能的裝置。
(3)開關(guān):控制電路的通斷。
(4)導(dǎo)線:將電路的其他組成部分連接起來。
3.電流存在的條件:只有電路閉合時,電路中才有電流。
三、電路圖
1.用符號表示電路連接的圖,叫做電路圖。
四、通路 斷路 斷路
1.通路:正常接通的電路,即用電器能夠工作的電路。
2.斷路:電路中某處被切斷的電路。
3.短路:直接用導(dǎo)線將電源的正、負(fù)極連接起來。
15.3 串聯(lián)和并聯(lián)
一、串聯(lián)和并聯(lián)
1.串聯(lián):用電器依次相連,然后接到電路中,這些用電器是串聯(lián)。
2.并聯(lián):用電器的兩端分別連在一起,然后接到電路中,這些用電器是并聯(lián)。并聯(lián)電路中用電器共用的那部分電路叫干路,單獨(dú)使用的那部分電路叫支路。
二、連接串聯(lián)電路和并聯(lián)電路
1.連接電路的要求:連接電路后要檢查電路連接無誤,然后閉合開關(guān)。
2.開關(guān)的作用
(1)串聯(lián)電路:在串聯(lián)電路中,開關(guān)可以控制所有電器,開關(guān)位置的改變不影響它對電器的控制作用。
(2)并聯(lián)電路:在并聯(lián)電路中,干路開關(guān)可以控制所有電器,支路開關(guān)只能控制其所在之路的用電器。3.用電器工作時是否相互影響
(1)串聯(lián)電路中,各用電器相互影響。
(2)并聯(lián)電路中,各用電器互不影響。
三、生活中的電路
1.常見的并聯(lián)電路:家庭中的用電器;馬路上的路燈;電吹風(fēng)中的電動機(jī)和電熱絲。
2.常見的串聯(lián)電路:節(jié)日裝飾用的小彩燈(有些則是串聯(lián)和并聯(lián)組合而成的)。
15.4 電流的測量
一、電流
1.物理意義:表示電流強(qiáng)弱的物理量。
2.符號:I
3.單位:安培,簡稱安,符號是A,比安培小的單位還有毫安(mA)和微安(μA)
換算關(guān)系:1A=103 mA 1mA=103μA 1A=106μA
二、電流的測量
1.測量工具:電流表。
2.電流表的量程
(1)0 ~ 0.6A,分度值為0.02A。
(2)0~3A,分度值為0.1A。
3.電流表的連接
(1)必須將電流表和被測的用電器串聯(lián)。
(2)必須讓電流從紅色(或:標(biāo)示“+”號)的接線柱流進(jìn),再從黑色(或:標(biāo)示“-”號)的接線柱流出.
(3)必須正確選擇電流表的量程。
(4)不允許把電流表直接連到電源的兩極。
4.電流表的讀數(shù)
(1)明確所選電流表的量程。
(2)確定電流表的分度值,即表盤的一個小格代表電流的大小。
(3)接通電路后,根據(jù)指針的位置進(jìn)行讀數(shù)。
15.5 串、并聯(lián)電路中電流的規(guī)律
一、串聯(lián)電路的電流規(guī)律
1.實(shí)驗(yàn)電路圖如圖所示。
2.設(shè)計(jì)并進(jìn)行實(shí)驗(yàn):用電流表分別測出A、B、C三點(diǎn)的電流;換上另外兩個規(guī)格不同的小燈泡,再次測量各點(diǎn)的電流;分析實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)并得出結(jié)論。
3.實(shí)驗(yàn)結(jié)論:串聯(lián)電路中的電流處處相等。
二、并聯(lián)電路的電流規(guī)律
1.實(shí)驗(yàn)電路圖如圖所示:
2.設(shè)計(jì)并進(jìn)行實(shí)驗(yàn):用電流表分別測出A、B、C三點(diǎn)的電流;換上另外兩個規(guī)格不同的小燈泡,再次測量各點(diǎn)的電流;分析實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)并得出結(jié)論。
3.實(shí)驗(yàn)結(jié)論:并聯(lián)電路干路中的電流等于各支路中的電流之和。
判斷串聯(lián)、并聯(lián)電路的方法:
第十六章 電壓 電阻
16.1 電壓
一、電壓
1.作用:要讓一段電路中有電流,它的兩端就要有電壓。電源的作用就是給用電器兩端提供電壓。
2.符號:U
3.單位:伏特,簡稱伏,符號是V;常用單位還有千伏、毫伏;換算關(guān)系是:1Kv=103V,1mV=10-3V
補(bǔ)充:電壓的作用是使自由電荷定向移動形成電流。得到持續(xù)電流的條件:①有電源提供電壓②電路是通路。
二、電壓的測量
1.工具:電壓表。
2.電壓表的連接
(1)電壓表應(yīng)該跟被測用電器并聯(lián)。
(2)電壓表標(biāo)有“-”的接線柱連接在靠近電源的負(fù)極,另一個接線柱連接在靠近電源的正極。
(3)要正確選用電壓表的量程。在預(yù)先不知道被測電壓的大小時,為了保護(hù)電壓表,應(yīng)優(yōu)先選用大量程。
3.電壓表的度數(shù)
(1)明確所選電壓表的量程。
(2)確定電壓表的分度值,即表盤的一個小格代表電壓的大小。
(3)接通電路后,根據(jù)指針的位置進(jìn)行度數(shù)。
4.用電壓表測量電壓:在只有一個用電器的電路中,用電器兩端的電壓與電源兩端的電壓相等。
16.2 串、并連電路中電壓的規(guī)律
一、串聯(lián)電路的電壓規(guī)律
1.實(shí)驗(yàn)電路圖如圖所示
2.設(shè)計(jì)并進(jìn)行實(shí)驗(yàn):用電壓表分別測出A與B、B與C、A與C之間的電壓;再換上另外兩個規(guī)格不同的小燈泡,再次測量A與B、B與C、A與C之間的電壓;分析數(shù)據(jù)并得出結(jié)論。
3.實(shí)驗(yàn)結(jié)論:串聯(lián)電路中,電源兩端電壓等于各用電器兩端電壓之和。
4.串聯(lián)電池組兩端的電壓等于每節(jié)電池兩端電壓之和。
二、并聯(lián)電路的電壓規(guī)律
1.實(shí)驗(yàn)電路圖如圖所示
2.設(shè)計(jì)并進(jìn)行試驗(yàn):用電壓表分別測出小燈泡L1、L2兩端的電壓及電源兩端電壓;換上另外兩個規(guī)格不同的小燈泡,再次測量小燈泡L1、L2兩端的電壓及電源兩端電壓;分析實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)并得出結(jié)論。
3.實(shí)驗(yàn)結(jié)論:并聯(lián)電路中電源兩端電壓與各支路用電器兩端電壓相等。
16.3 電阻
一、電阻
1.意義:在物理學(xué)中,電阻表示導(dǎo)體對電流阻礙作用的大小。
2.符號:R
3.單位:歐姆,簡稱歐,符號是Ω;常用單位還有千歐、兆歐;換算關(guān)系是1kΩ= 103Ω,1MΩ=106Ω
4.電阻器:也叫做定值電阻,簡稱電阻,在電路圖中用符號“ ”表示。
二、影響電阻大小的因素
1.實(shí)驗(yàn)方法:控制變量法與轉(zhuǎn)化法。
2.實(shí)驗(yàn)結(jié)論;導(dǎo)體的電阻是導(dǎo)體本身的一種性質(zhì),它的大小與導(dǎo)體的電阻的大小與導(dǎo)體的材料、長度、橫截面積、溫度有關(guān),與電壓、電流的大小無關(guān)。
補(bǔ)充:導(dǎo)線被拉長,改變了兩個因素:長度變大,橫截面積變小,因此電阻變大。
導(dǎo)線對折,改變了兩個因素:長度變短、橫截面積變大,因此電阻變小。
三、半導(dǎo)體和超導(dǎo)現(xiàn)象
1.半導(dǎo)體
(1)概念:導(dǎo)電性能介于導(dǎo)體與絕緣體之間,如鍺、硅等材料,常常稱作半導(dǎo)體。
(2)應(yīng)用:利用半導(dǎo)體制作二極管、三極管。
2.超導(dǎo)現(xiàn)象
(1)概念:某些物質(zhì)在很低的溫度時,電阻就變成0,這就是超導(dǎo)現(xiàn)象。
(2)應(yīng)用:在發(fā)電場發(fā)電、輸送電能等方面若能采用超導(dǎo)材料,可以大大降低由于電阻引起的電能消耗。用超導(dǎo)材料制造電子元件,可以實(shí)現(xiàn)電子設(shè)備的微型化。
16.4 變阻器
一、滑動變阻器
1.構(gòu)造:電阻絲、金屬桿,滑片,接線柱,絕緣管。
2.原理:通過改變接入電路中的電阻絲長度來改變電阻。
3.使用方法:
(1)與用電器串聯(lián)。
(2)接線柱要“一上一下”。
(3)使用前將滑片調(diào)到阻值最大處。
二、變阻器的應(yīng)用
1.滑動變阻器一般只在實(shí)驗(yàn)室中用。
2.電位器也是一種變阻器,有機(jī)械式電位器和數(shù)字電位器。機(jī)械式電位器主要應(yīng)用在家用電器上,如可調(diào)亮度的電燈、可調(diào)溫度的電熱毯、電飯鍋,等等;數(shù)字電位器主要應(yīng)用在自動檢測與控制、智能儀器儀表、消費(fèi)類電子產(chǎn)品等重要領(lǐng)域。
第十七章 歐姆定律
17.1 電流與電壓和電阻的關(guān)系
一、電流與電壓的關(guān)系
1.實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì):本實(shí)驗(yàn)室采用控制變量法來探究的,實(shí)驗(yàn)中應(yīng)保持電阻不變,用滑動變阻器改變電路中的電流和電阻兩端的電壓?;瑒幼冏杵鞯淖饔檬牵焊淖兌ㄖ惦娮鑳啥穗妷骸?/p>
2.實(shí)驗(yàn)結(jié)論:在電阻一定的情況下,通過導(dǎo)體的電流與導(dǎo)體兩端的電壓成正比。
二、電流與電阻的關(guān)系
1.實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì):本實(shí)驗(yàn)中應(yīng)保持電阻兩端的電壓不變?;瑒幼冏杵鞯淖饔檬牵孩俦Wo(hù)電路②保證電阻兩端的電壓不變(大則大調(diào),小則小調(diào))。
2.實(shí)驗(yàn)結(jié)論:在導(dǎo)體兩端的電壓一定時,通過導(dǎo)體的電流與導(dǎo)體的電阻成反比。
實(shí)驗(yàn)電路圖:
17.2 歐姆定律
一、歐姆定律
1.內(nèi)容:導(dǎo)體中的電流跟導(dǎo)體兩端的電壓成正比,跟導(dǎo)體的電阻成反比。
各單位物理量:I ---A U---V R---Ω
二、實(shí)驗(yàn)中減小誤差的方法
1.為了減小誤差,實(shí)際測量中通常通過滑動變阻器來改變電阻兩端的電壓。多次測量電壓和電流的值,根據(jù)每次測得的值計(jì)算電阻,最后求出電阻的平均值。測量小燈泡的電阻不需求平均值,多次測量的目的是:探尋普遍規(guī)律。
三、實(shí)驗(yàn)中應(yīng)注意的問題
1.滑動變阻器常用來改變電流及電壓的值,在閉合開關(guān)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)前,應(yīng)將滑動變阻器的滑片移動到滑動變阻器連入電路電阻最大的位置。
2.電壓表和電流表要注意選擇適當(dāng)?shù)牧砍獭?/p>
其他測量方法和伏安法的比較:
17.4 歐姆定律在串、并聯(lián)電路中的應(yīng)用
一、歐姆定律在串聯(lián)電路中的應(yīng)用
1.串聯(lián)電路中通過某個電阻的電流或串聯(lián)電路的電流,等于電源兩端的電壓除以各分電阻之和。
第十八章 電功率
18.1 電能 電功
一、電能
1.利用電能的實(shí)質(zhì):電能的利用,就是將電能轉(zhuǎn)化為其他形式的能過程。
2.單位:千瓦時(俗稱“度”),符號是kW·h.千瓦時與焦耳之間的換算關(guān)系1kW·h=3.6×106J
二、電能的計(jì)量——電能表
1.作用:電能表用來計(jì)量用電器在一段時間內(nèi)消耗的能。
2.參數(shù)的含義
(1)220V——電能表應(yīng)該在220V的電路中使用。
(2)10(20)A——表示這個電能表的標(biāo)定電流為10A,額定最大電流為20A。電能表工作時的電流不應(yīng)超過額定最大電流。
(3)1000revs/(kW?h)——表示接在這個電能表上的用電器,每消耗1kW?h的電能,電能表上的轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)過1000轉(zhuǎn)。
3.讀數(shù)方法:電能表前后兩次示數(shù)之差就是用電器在這段時間內(nèi)消耗的電能。
三、電功
1.消耗的電能與電功的關(guān)系:消耗電能的過程就是電流做功的過程,也就是電能轉(zhuǎn)化為其他形式的能的過程。
2.電功的計(jì)算
(1)影響電功大小的因素:電流做功的多少跟電流的大小、電壓的高低、通電時間的長短都有關(guān)系。加在用電器上的電壓越高、通過的電流越大、通電時間越長,電流做功越多。
(2)計(jì)算公式:W=Pt
18.2 電功率
一、電功率
1.電功率的物理意義:在物理學(xué)中,用電功率表示電流做工的快慢,電功率用P表示。
2.電功率的單位:瓦(W)、千瓦(kW)、毫瓦(mW),換算關(guān)系如下:1kW=103W; 1W=103mw.
二、“千瓦時”的來歷
1千瓦時可以看做電功率為1kW的用電器使用1h所消耗的電能。
三、額定電壓額定功率
1.定義
(1)用電器正常工作時的電壓叫做額定電壓。
(2)用電器在額定電壓下工作時的電功率叫做額定功率
2.額定電壓、額定功率、實(shí)際電壓、實(shí)際功率之間的關(guān)系
(1)若用電器的實(shí)際電壓U實(shí)等于額定電壓U額,則用電器的實(shí)際功率P實(shí)等于其額定功率P額,用電器正常工作。
(2)若用電器的實(shí)際電壓U實(shí)大于額定電壓U額,則用電器的實(shí)際功率P實(shí)大于其額定功率P額,用電器不能正常工作,長期使用,可能會損壞用電器。(如果是燈泡,則表現(xiàn)為燈光極亮、刺眼、發(fā)白或迅速燒斷燈絲)
(3)若用電器的實(shí)際電壓U實(shí)小于額定電壓U額, 則用電器的實(shí)際功率P實(shí)小于其額定功率P額,用電器不能正常工作。(如果是燈泡,則表現(xiàn)為燈光發(fā)暗,燈絲發(fā)紅)
四、電功率的測量
電功率的測量可以使用專用的功率表,也可以測量出用電器兩端的電壓和通過用電器的電流,由電功率公式P=UI計(jì)算得到用電器實(shí)際的電功率。
18.3 測量小燈泡的電功率
一、用電流表和電壓表測量小燈泡的電功率
1.實(shí)驗(yàn)原理與方法
根據(jù)電功率的計(jì)算公式P=UI用電壓表和電流表分別測出小燈泡兩端的電壓和通過的電流,就可以求出小燈泡的實(shí)際功率,這種測量小燈泡電功率的方法也可簡稱為“伏安法”
2.實(shí)驗(yàn)器材
電源、電流表、電壓表、小燈泡(額定電壓為2.5V)、開關(guān)、導(dǎo)線若干。
3.實(shí)驗(yàn)電路圖:
4.實(shí)驗(yàn)結(jié)論
(1)當(dāng)小燈泡兩端的電壓等于額定電壓時,小燈泡的實(shí)際功率等于額定功率,小燈泡正常發(fā)光。
(2)當(dāng)小燈泡兩端的電壓低于額定電壓時,小燈泡的實(shí)際功率小于額定功率,小燈泡發(fā)光較暗。
(3)當(dāng)小燈泡兩端的電壓約為額定電壓的1.2倍時,小燈泡的實(shí)際功率大于額定功率,小燈泡發(fā)光較亮。
補(bǔ)充:①燈泡的亮度是由其所消耗的實(shí)際電功率決定的,與額定電壓和額定功率無關(guān)。額定電壓相同,額定功率不同的燈泡,燈絲越粗,功率越大。
二、用電能表測量用電器的電功率
第十九章 生活用電
19.1 家庭電路
一、家庭電路的組成
組成家庭電路的各個部分按順序依次是進(jìn)戶線、電能表、總開關(guān)、保險(xiǎn)裝置、用電器、導(dǎo)線等。
二、火線和零線
1.兩條進(jìn)戶線:進(jìn)戶的兩條輸電線中,一條叫做端線俗稱火線,另一條叫做零線。零線在入戶之前已經(jīng)和大地相連.火線和零線之間有220V的電壓,火線和大地之間也有220V的電壓.正常情況下,零線和大地在戶外已經(jīng)接通,所以零線與大地之間的電壓為0V。
2.試電筆
(1)作用:判斷零線和火線
(2)構(gòu)造:金屬筆尖、電阻、氛管、彈簧、金屬筆卡等。
(3)使用方法:用金屬筆尖接觸被測導(dǎo)線,手指按住金屬筆卡,如果被測導(dǎo)線是火線,則氛管發(fā)光,如果被測導(dǎo)線是零線,則氛管不發(fā)光。
三、三線插頭和漏電保護(hù)器
1.三線插頭的連接方法:三線插頭中標(biāo)有“L”字樣的接火線;標(biāo)有“N”字樣的接零線;標(biāo)有“E”字樣的接地線。(左零右火上接地)
2.地線的作用:地線使用電器的金屬外殼與大地相連,萬一用電器的外殼和電源火線之間的絕緣損壞,使外殼帶電,電流就會流入大地,不致對人造成傷害。
3.漏電保護(hù)器的作用:當(dāng)電流經(jīng)過人體流入大地時會迅速切斷電流,對人身起到保護(hù)作用。
4.用電器(電燈)和開關(guān):
①家庭電路中各用電器是并聯(lián)的②開關(guān)和用電器串聯(lián),開關(guān)必須串聯(lián)在火線中③與燈泡的燈座螺絲口相接的必須是零線④開關(guān)要接在燈泡與火線之間,斷開開關(guān),切斷火線,觸及燈泡是更安全。
19.2 家庭電路中電流過大的原因
一、家庭電路中電流過大的原因及危害
1.原因:用電器的總功率過大和發(fā)生短路是家庭電路中電流過大的兩個原因。
2.危害:引起線路故障,甚至引起火災(zāi)。
二、保險(xiǎn)絲
1.材料:用鉛銻合金制成,不能用銅絲或鐵絲代替保險(xiǎn)絲。
2.特點(diǎn):電阻比較大、熔點(diǎn)比較低。
3.作用
二、常見的觸電事故
1.觸電:當(dāng)人體成為閉合電路的一部分時,通過人體的電流達(dá)到一定大小,就會發(fā)生觸電事故。
2.觸電形式
(1)低壓觸電的兩種方式:人體接觸火線、大地觸電和人體接觸火線、零線觸電。
(2)高壓觸電的兩種方式高壓電弧觸電和高壓跨步電線觸電。
3.發(fā)生觸電時的處理方法:發(fā)生觸電事故時,要立即切斷電源,千萬不要用手去拉觸電的人;必要時應(yīng)該對觸電者進(jìn)行搶救,同時盡快通知醫(yī)務(wù)人員搶救。
三、安全用電原則
1.不接觸低壓帶電體,不靠近高壓帶電體。
2.更換燈泡、搬動電器前應(yīng)斷開電源開關(guān)。
3.不弄濕用電器,不損壞絕緣層。
4.保險(xiǎn)裝置、插座、導(dǎo)線、家用電器等達(dá)到使用壽命應(yīng)及時更換。
四、注意防雷
1.雷電:大氣中一種劇烈的放電現(xiàn)象。
2.防雷設(shè)施
(1)避雷針:高大建筑物的頂端都有針狀的金屬物,通過很粗的金屬線與大地相連。
(2)高壓輸電線最上面的兩條導(dǎo)線是用來防雷的。
第二十章 電與磁
20.1 磁現(xiàn)象 磁場
一、磁現(xiàn)象
1.磁性:物體能吸引鐵、鈷、鎳等物質(zhì)的性質(zhì)。(吸鐵性)
2.磁體:具有磁性的物體。
3.磁極:磁體上磁性最強(qiáng)的兩個部位。每個磁體有兩個磁極,把磁體懸掛起來使其自由轉(zhuǎn)動,一段會指北,叫做北極,用N表示;另一端會指南,叫做南極,用S表示。(指向性)
4.磁極間的相互作用的規(guī)律:同名磁極相互排斥、異名磁極相互吸引。
5.磁化:鐵、鈷、鎳等物質(zhì)在磁體或電流的作用下會獲得磁性的過程。
二、磁場
1.磁場:磁體周圍的一種看不見、摸不著的特殊物質(zhì),能使磁針偏轉(zhuǎn)。磁極間的相互作用和磁化現(xiàn)象,都是通過磁體周圍的磁場發(fā)生的。
2.磁場的性質(zhì):對放入其中的磁體產(chǎn)生磁力的作用。
3.磁場的方向:物理學(xué)中規(guī)定,小磁針在磁場中靜止時北極所指的方向即為該點(diǎn)的磁場方向。
對磁感線的認(rèn)識:
①磁感線是在磁場中的一些假想曲線,本身并不存在,作圖時用虛線表示;
②在磁體外部,磁感線都是從磁體的N極出發(fā),回到S極。在磁體內(nèi)部正好相反。
③磁感線的疏密可以反應(yīng)磁場的強(qiáng)弱,磁性越強(qiáng) 的地方,磁感線越密,磁性越弱的地方,磁感線越??;
④磁感線在空間內(nèi)不可能相交。
⑤磁感線描述磁場方向和強(qiáng)弱。
三、地磁場
地球是一個巨大的磁體,地球周圍的磁場叫地磁場。地磁的北極在地理北極附近,地磁的南極則在地理南極附近.地理的南北極方向與地磁的南北極方向并不重合,世界上最早記述這一現(xiàn)象的人是我國宋代學(xué)者沈括,這個發(fā)現(xiàn)比西方早了400多年。
20.2 電生磁
一、電流的磁效應(yīng)
1.奧斯特的發(fā)現(xiàn):1820年,丹麥物理學(xué)家奧斯特通過大量實(shí)驗(yàn)證實(shí)了電流的周圍存在磁場,首先建立了電與磁之間的聯(lián)系。
奧斯特實(shí)驗(yàn):
對比甲圖、乙圖,可以說明:通電導(dǎo)線的周圍有磁場;
對比甲圖、丙圖,可以說明:磁場的方向跟電流的方向有關(guān)。
2.電流的磁效應(yīng):通電導(dǎo)線周圍存在與電流方向有關(guān)的磁場。
二、通電螺線管的磁場
1.螺線管:將導(dǎo)線在圓柱形空心筒上沿一定方向纏繞成一個螺紋狀的線圈。
2.通電螺線管的磁場:通電螺線管周圍的磁場與條形磁鐵周圍的磁場很相似,其兩端的極性與螺線管中的電流方向有關(guān)。
三、安培定則
安培定則(螺線管的極性與電流方向的關(guān)系):用右手握住螺線管,讓四指指向螺線管中電流的方向,則拇指所指的那端就是螺線管的N極。
20.3 電磁鐵 電磁繼電器
一、電磁鐵
1.構(gòu)造:電磁鐵是一個帶有鐵芯的螺線管。
2原理:當(dāng)電流通過線管時,鐵芯就會被電流的磁場磁化成磁鐵,使螺線管有磁性;當(dāng)沒有電流時,它們的磁性就會立即消失。
二、電磁鐵的磁性
1.影響電磁鐵磁性強(qiáng)弱的因素:電磁鐵磁性的強(qiáng)弱與電流的大小,線圈匝數(shù)的多少和有無電芯有關(guān)。線圈的匝數(shù)一定時,通過電磁鐵的電流越大,電磁鐵的磁性就越強(qiáng);當(dāng)電流一定時,電磁鐵線圈的匝數(shù)越多,磁性就越強(qiáng)。
2.應(yīng)用:電磁鐵在生產(chǎn)、生活中的應(yīng)用十分廣泛。電磁起重機(jī)、自動控制裝置、電鈴、磁浮列車等都用到了電磁鐵。
三、電磁繼電器
1.結(jié)構(gòu)和工作電路(如圖所示)
電磁繼電器是由A電磁鐵、B銜鐵、C彈簧、D觸點(diǎn)組成。其工作電路有高壓控制電路和低壓控制電路兩部分組成。
2.實(shí)質(zhì):利用電磁鐵來控制工作電路的一種開關(guān)。
3.工作原理:電磁鐵通電時,電磁鐵就有磁性,吸引鐵,使動、靜觸點(diǎn)接觸,使高壓工作電路接通,電動機(jī)開始工作;電磁鐵斷電時失去磁性,彈簧把鐵拉起來,切斷高壓工作電路,電動機(jī)停止工作。
4.作用
(1)實(shí)現(xiàn)利用低電壓、弱電流電路的通斷來間接地控制高電壓、強(qiáng)電流電路的通斷
(2)實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離操作和多種形式的自動控制
20.4 電動機(jī)
一、磁場對通電導(dǎo)線的作用
1.通電導(dǎo)線在磁場中要受到力的作用,力的方向跟電流的方向和磁感線的方向都有關(guān)系,當(dāng)電流的方向或者磁感線的方向變得相反時,通電導(dǎo)線受力的方向也變得相反。
2.使通電線圈持續(xù)轉(zhuǎn)動的方法:當(dāng)線圈剛轉(zhuǎn)過平衡位置時,立即改變線圈中的電路方向,由于受力方向改變,線圈就可以按原來的方向繼續(xù)轉(zhuǎn)動。
二、直流電動機(jī)
1.基本構(gòu)造:能夠轉(zhuǎn)動的線圈(即轉(zhuǎn)子)和固定不動的磁體(即定子)。
2.通電線圈在磁場中受到力會發(fā)生轉(zhuǎn)動,轉(zhuǎn)到線圈平面和磁感線垂直的位置時,通電線圈兩組對應(yīng)邊受力大小相等,方向相反,并且作用在同一直線上,互相平衡,這一位置叫做線圈的平衡位置。
3.換向器的作用:每當(dāng)線圈剛轉(zhuǎn)過平衡位置時,自動改變線圈中的電流方向,使線圈沿原來的方向繼續(xù)轉(zhuǎn)動下去。
4.工作原理:電動機(jī)是根據(jù)通電線圈在磁場中受力轉(zhuǎn)動的原理制成的。電動機(jī)在工作過程中將電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能。
20.5 磁生電
一、電磁感應(yīng)現(xiàn)象
1.閉合電路的一部分導(dǎo)體在磁場中做切割磁感線運(yùn)動時,導(dǎo)體中就產(chǎn)生電流。這種由于導(dǎo)線在磁場中運(yùn)動而產(chǎn)生電磁感應(yīng),產(chǎn)生的電流叫做感應(yīng)電流。
2.影響感應(yīng)電流方向的因素:導(dǎo)體的運(yùn)動方向、磁場方向。
二、發(fā)電機(jī)
1.構(gòu)造:主要由轉(zhuǎn)子和定子兩部分組成。
2.原理:根據(jù)電磁感應(yīng)現(xiàn)象制成的;工作時把機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能
3.交流電
(1)定義:發(fā)電機(jī)產(chǎn)生大小和方向周期性變化的電流。
(2)交變電流的頻率在數(shù)值上等于電流在每秒內(nèi)周期性變化的次數(shù)。我國電網(wǎng)以交流供電頻率為50Hz。