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文档简介

1、2【实验结论】串联电路两端的总电压等于各部分电路两端电压之和。并联电路中,各支路两端的电压相等。【提示】使用不同规格的灯泡是为了避免偶然性。第三节 电阻1. 电阻:导体对电流的阻碍作用叫电阻。符号是R,单位是欧姆(欧,)1M103k106常见导体的电阻率从小到大排列,分别是:银、铜、铝、钨、铁、锰铜合金、镍铬合金等。2. 电阻的决定式:导体的电阻是导体本身的一种性质。它的大小决定于导体的材料(电阻率)、长度(L)和横截面积(S)。导体越长,电阻越大;导线横截面积越小,电阻越大。3. 探究“决定电阻大小的因素”实验时,必须注意控制变量。l 实验原理:用串联在电路中小灯泡亮度的变化来研究导体电阻的

2、变化(也可以在电压不变的情况下,通过电流的变化来研究导体电阻的变化)。l 实验方法:控制变量法。所以定论“电阻的大小与哪一个因素的关系”时必须指明“相同条件”。l 结论:导体的电阻是导体本身的一种性质,它的大小决定于导体的材料、长度和横截面积,还与温度有关。l 有很多实验都是用控制变量法来完成的,所以必须熟练掌握控制变量法,并且在练习时加以注意。4. 电阻的计算公式:R电阻欧姆();U电压伏特(V);I电流安培(A)。5. 关于电阻的注意事项:l 导体不同,电阻也一般不同。l 导体的电阻与导体的温度有关。对大多数导体来说,温度越高,电阻越大。l 电阻是导体阻碍电流作用的性质,是导体本身的一种性

3、质。与导体两端有无电压、电压大小、是否有电流通过以及电流大小等均无关。l 只表示电压、电流和电阻的数值关系,没有物理意义。6. 电阻的分类:定值电阻()、变阻器()第四节 变阻器1. 滑动变阻器:原理:通过改变接入电路中电阻线的长度改变电阻,从而改变电路中的电流。作用:改变电流、调节电压和保护用电器。某滑动变阻器标有“50 1A”的字样,表明该滑动变阻器的最大阻值为50,允许通过的最大电流为1A。2. 使用滑动变阻器的注意事项(见右图):l 接线时必须遵循“一上一下”的原则。如果选用A、B两个接线柱,相当于接入一段导线;如果选用C、D两个接线柱,相当于接入一段定值电阻。这两种错误的接法都会使滑

4、动变阻器失去作用。l A和B相当于同一个接线柱。即选用AC、BC或AD、BD是等效的。l 选用C接线柱时,滑片P向左移动,滑动变阻器的电阻值将减小;选用D接线柱时,滑片P向左移动,滑动变阻器的电阻值将增大。(滑片距离下侧已经接线的接线柱越远,连入电路中的电阻越大)l 每个变阻器都标有规定的最大电阻和允许通过的最大电流,使用时不能超过它的最大值。3. 应用:电位器4. 注意:l 滑动变阻器的铭牌,告诉了我们滑片放在两端及中点时,变阻器连入电路的电阻。l 分析因变阻器滑片的变化引起的动态电路问题,关键搞清哪段电阻丝连入电路,再分析滑片的滑动导致变阻器的阻值如何变化。l 在给滑动变阻器选电阻线的时候

5、,应该选择电阻较大的材料(镍铬合金)。l 滑动变阻器的优缺点:能够逐渐改变连入电路的电阻,但不能表示连入电路的阻值。电阻箱的优缺点:能够表示连入电路的阻值,但不能连续改变连入电路的电阻。5. 电阻箱的读数方法:各旋盘对应的指示点()的示数乘面板上标记的倍数,然后加在一起,就是接入电路的阻值。第十七章 欧姆定律第一节 电流与电压和电阻的关系1. 探究电阻上的电流跟两端电压的关系【实验器材】阻值不同的两个定值电阻、电流表、电压表、滑动变阻器、电源、开关、导线【电路图】见右图【实验表格】电阻R/电压U/V电流I/A【实验结论】当电阻一定时,导体中的电流跟导体两端的电压成正比。【注意事项】滑动变阻器的

6、作用:改变电阻两端的电压;保护电路。2. 探究电压导体两端电压不变时,电流与电阻值的关系【实验器材】阻值不同的两个定值电阻、电流表、电压表、滑动变阻器、电源、开关、导线【电路图】见右上图【实验表格】电压U/V电阻R/电流I/A【实验结论】当电压一定时,导体的电流跟导体的电阻成反比。【注意事项】滑动变阻器的作用:使电阻两端的电压保持不变。3. 这两个实验都采用控制变量法。4. 分析实验数据寻找数据间的关系,从中找出物理量间的关系,这是探究物理规律的常用方法。第二节 欧姆定律1. 欧姆定律内容:导体中的电流,跟导体两端的电压成正比,跟导体的电阻成反比。公式:U电压伏特(V);R电阻欧姆();I电流

7、安培(A)2. 使用欧姆定律的注意事项:l 同体性:公式中的I、U、R应是同一段电路或同一导体的。为了便于区别,应该加上同一种角标。l 同时性:公式中的I、U、R应是同一时刻、同一导体所对应的数值。l 欧姆定律普遍适用于纯电阻电路中。对于电动机(转动的线圈)和超导体来说,欧姆定律不成立。3. 电阻的串联和并联电路规律的比较串联电路并联电路电流特点串联电路中各处电流相等并联电路的总电流等于各支路电流之和电压特点串联电路两端的总电压等于各部分电路两端电压之和并联电路中,各支路两端的电压相等电阻特点串联电路的总电阻,等于各串联电阻之和并联电阻中总电阻的倒数,等于各并联电路的倒数之和分配特点串联电路中

8、,电压的分配与电阻成正比并联电路中,电流的分配与电阻成反比功率特点串联电路和并联电路的总功率,都等于各部分电路功率之和l 在做电学计算题之前,要做好电路分析,分析有关各元件的物理量之间的关系。l 在电路分析、计算时,串联要抓住电流相等这一特点;并联要抓住电压相等这一特点。l 若有n个相同的电阻R0串联,则总电阻为;若有n个相同的电阻R0并联,则总电阻为。l 电阻串联相当于增加了导体的长度,所以总电阻比其中任何一个电阻都大,串联得越多总电阻越大;电阻并联相当于增加了导体的横截面积,所以并联总电阻比每一个并联分电阻都小,并联得越多总电阻越小。l 电路(串联、并联)中某个电阻阻值增大,则总电阻随着增

9、大;某个电阻阻值减小,则总电阻随着减小。l 常用的串、并联电路中的物理量与电阻的比例关系有(以两个电路串、并联为例,其中P为电功率,W为电功,Q为电热)串联时:并联时:第三节 电阻的测量1. 伏安法测量小灯泡的电阻【实验目的】证明灯丝电阻与温度有关。【实验器材】小灯泡、电流表、电压表、滑动变阻器、电源、开关、导线。【实验步骤】 画出电路图(见右图)。 按电路图连接实物,开关S应断开,将滑动变阻器滑片P移到阻值最大端。 检查无误后闭合开关,移动滑片(眼睛看着电压表),分别记录三组电压、电流的对应值。 断开开关。根据,计算出每次的电阻值R1、R2、R3,并求出电阻的平均值。【实验表格】次数电压/V

10、电流/A电阻/123【实验结论】灯丝的电阻与温度有关。温度越高,灯丝电阻越大。【注意事项】 接通电源后先通过变阻器把电压调到小灯泡的额定电压,然后从该电压开始依次降低。 滑动变阻器的作用:改变电阻两端的电压;保护电路。 实验最后不能求电阻的平均值,因为:灯丝的电阻与温度有关。2. 伏安法测电阻【原理】【实验器材】待测电阻、电流表、电压表、滑动变阻器、电源、开关、导线。【实验步骤】 画出电路图(见右图)。 按电路图连接实物,开关S应断开,将滑动变阻器滑片P移到阻值最大端。 检查无误后闭合开关,移动滑片(眼睛看着电压表),分别记录三组电压、电流的对应值。 断开开关。根据,计算出每次的电阻值R1、R

11、2、R3,并求出电阻的平均值。【实验表格】次数电压/V电流/A电阻/123【注意事项】 多次测量平均值的目的:减小误差。 滑动变阻器的作用:改变电阻两端的电压;保护电路。3. 实验电路连接的常见错误:l 电流表(电压表)的“”“”接线柱接错了。l 电流表(电压表)的量程选大/小了。l 滑动变阻器的接线柱接错了(同时接在上/下接线柱)。l 电流表没有与被测用电器串联(如并联);电压表没有与被测用电器并联(如串联或与其他用电器并联)l 连接电路时开关没有断开。4. 测量未知电阻阻值的其他方法:l 用两个电压表、一个阻值已知的定值电阻、一个电源、一个开关和若干导线,不用电流表(电路串联):在这种情况

12、下,可利用“串联电路中电压与电阻成正比”求出电阻。l 用一个电压表、一个阻值已知的定值电阻、一个电源、一个开关和若干导线,不用电流表(电路串联):由于只有一个电压表,我们就只能先利用短路测量电源电压,然后测量其中一个定值电阻两端的电压,利用“串联电路的总电压等于各部分电路两端电压之和”求出另外一个定值电阻两端的电压,最后利用“串联电路中电压与电阻成正比”求出电阻。l 用两个电流表、一个阻值已知的定值电阻、一个电源、一个开关和若干导线,不用电压表(电路并联):在这种情况下,可利用“并联电路中,通过各支路的电流与其电阻成反比”求出电阻。l 用一个电流表、一个阻值已知的定值电阻、一个电源、一个开关和

13、若干导线,不用电压表(电路并联):由于只有一个电流表,我们就只能先利用断路测量其中一个支路的电流,然后测量电路的总电流,利用“并联电路的总电流等于通过各支路的电流之和”求出通过另外一个定值电阻的电流,最后利用“并联电路中,通过各支路的电流与其电阻成反比”求出电阻。l 用一个电流表、一个阻值已知的定值电阻、一个电源、一个开关和若干导线,不用电压表(电路串联):先将未知的电阻短路,利用UIR求出电源电压。然后再将未知的电阻连入电路,利用总电压相等,求出总电阻。利用“串联电路的总电阻等于各部分电路的电阻之和”求出未知电阻的阻值。如果阻值已知的定值电阻被换成滑动变阻器,方法也是相同的。l 使用电流表(

14、或电压表)、一个电阻箱、一个电压、一个开关盒若干导线:可以先把定制电阻单独连入电路,测量定值电阻的一个物理量(电流或电压)。把电阻箱单独连入电路,并使电阻箱对应的物理量等于定值电阻对应的物理量。读出电阻箱连入电路的阻值即可。但这种方法只能粗略地测量定值电阻阻值。测量电阻的原理一般只有两个:一个是,另一个是利用其他物理量与电阻的关系。大家应该熟练掌握等效替代法,而不是背实验步骤和表达式(所以提纲也不会给出步骤和表达式)。第四节 欧姆定律和安全用电1. 电压越高越危险:由欧姆定律可知,人体的电阻R一定,加在人体身上的电压越大,通过人体的电流就越大。电流大到一定程度,人就会发生危险。所以电压越高越危

15、险。2. 安全用电的原则:不接触低压(小于1000V)带电体,不靠近高压(大于1000V)带电体。3. 人们把正常接通的电路,即用电器能够工作的电路叫做通路。电路的两种主要故障是短路和断路。4. 雷电:雷电是大气中一种剧烈的放电现象。l 当云层和大地之间的放电如果通过人体,能够立即致人死亡,如果通过树木、建筑物,巨大的热量和空气的振动都会使它们受到严重的破坏。l 高大建筑等的顶端都安装用来防雷的避雷针。5. 小鸟站在高压线上不会被电死的原因:加在小鸟两脚之间的电压很小。第十八章 电功率第一节 电能 电功1. 电功:电流所做的功叫电功。l 电功的符号是W,单位是焦耳(焦,J)。电功的常用单位是度

16、,即千瓦时(kWh)。l 1kWh3.6106J2. 电流做功的过程,实际上就是电能转化为其他形式能的过程。3. 电流在某段电路上所做的功,等于电功率与通电时间的乘积,还等于这段电路两端的电压与电路中的电流以及通电时间的乘积。l 电功的计算公式为:4. 电能表:测量电功的仪表是电能表(也叫电度表)。下图是一种电能表的表盘。l 表盘上的数字表示已经消耗的电能,单位是千瓦时,该数的前四位是整数,第五位是小数部分,即1234.5kWh。l “220V”表示这个电能表应该在220V的电路中使用。l “10(20A)”表示这个电能表的标定电流为10A,额定最大电流为20A。l “50Hz”表示这个电能表

17、在50Hz的交流电中使用;l “600revs/kWh”表示接在这个电能表上的用电器,每消耗1千瓦时的电能,电能表上的表盘转过600转。l 根据转盘转数计算电能或根据电能计算转盘转数时,可以列比例式:列出的比例式类似于 l 用电能表月底的读数减去月初的读数,就表示这个月所消耗的电能。第二节 电功率1. 电功率:电流在1秒内所做的功叫电功率。l 电功率符号是P,单位是瓦特(瓦,W),常用单位为千瓦(kW)。l 1kW103W2. 电功率的物理意义:表示消耗电能的快慢。3. 电功率的定义式:第一种单位:P电功率瓦特(W);W电功焦耳(J);t通电时间秒(s)。第二种单位:P电功率千瓦(kW);W电

18、功千瓦时(kWh);t通电时间小时(h)。4. 电功率的计算式:P电功率瓦特(W);U电压伏特(V);t电流安培(A)。5. 家用电器的电功率(估计数值):1000W:空调、微波炉、电炉、电热水器;800W:吸尘器;500W:电吹风机、电熨斗、洗衣机;200W:电视机、电子计算机;100W:电冰箱、电扇。低于1W:手电筒、计算器、电子表。6. 有关电功、电功率的公式及其适用范围:电功电功率公式的适用范围普遍适用普遍适用只适用于纯电阻电路(只含电阻的电路)只适用于纯电阻电路7. 用电器的额定功率和实际功率l 额定电压:用电器正常工作时的电压叫额定电压。l 额定功率:用电器在额定电压下的功率叫额定

19、功率。l 额定电流:用电器在正常工作时的电流叫额定电流。l 用电器实际工作时的三种情况:用电器不能正常工作。(如果是灯泡,则表现为灯光发暗,灯丝发红)用电器不能正常工作,有可能烧坏。(如果是灯泡,则表现为灯光极亮、刺眼、发白或迅速烧断灯丝)用电器正常工作。l 电灯泡上的“PZ220 25”表示额定电压是220V,额定功率是25W。l 有些地区电压不稳定,使用稳压器可以获得较为稳定的电压。l 额定电压相同,额定功率不同的灯泡,灯丝越粗,功率越大。将这两个灯泡串联,额定功率大的,实际功率小;将这两个灯泡并联,额定功率大的,实际功率大。8. 串并联电路P实与R大小的关系项目串联电路并联电路P实与R的

20、关系串联电路中电阻越大的用电器消耗的电功率越大并联电路中电阻越小的用电器消耗的电功率越大灯泡发光亮度实际电压大的P实越大,因此实际电压大的灯泡较亮通过电流大的P实越大,因此通过电流大的灯泡较亮电阻大的P实越大,因此电阻大的灯泡较亮电阻小的P实越大,因此电阻小的灯泡较亮串接上滑动变阻器的小灯泡,变阻器阻值增大时分压也大,小灯泡实际电压减小,小灯泡发光较暗并接上滑动变阻器的电灯,由于并联电路中各部分互不干扰,所以通过小灯泡所在支路的电流不变,小灯泡发光情况不变第三节 测量小灯泡的电功率1. 伏安法测小灯泡的功率【实验目的】探究小灯泡的发光情况与小灯泡实际功率的关系。【实验原理】【实验器材】小灯泡、

21、电压表、电流表、滑动变阻器、电源、开关、导线。【实验步骤】 画出电路图(见右图); 按电路图连接实物。注意开关断开,滑动变阻器的滑片移到阻值最大端。 检查无误后,试触,无异常后闭合开关。移动滑片,使小灯泡在额定电压下发光,然后使小灯泡两端的电压约为额定电压的1.2倍,接下来使小灯泡两端的电压小于额定电压,每次都要观察小灯泡的亮度,测出小灯泡的功率。 根据分别算出小灯泡的额定功率、电压为额定电压的1.2倍时的实际功率、电压低于额定电压时的实际功率。【实验表格】次数电压/V电流/A电功率/W发光情况123【实验结论】灯泡的亮度由实际功率决定。灯泡的实际功率越大,灯泡越亮。【注意事项】滑动变阻器的作

22、用:改变小灯泡两端的电压、保护电路。第四节 焦耳定律1. 探究电流的热效应【实验器材】(如下图)烧瓶(三个烧瓶中放入等量的煤油)、温度计、铜丝、镍铬合金丝、电源。【实验步骤】(1) 如下图中的左图,在两瓶中分别浸泡铜丝、镍铬合金丝。 将两瓶中的金属丝串联起来接到电源上。 通电一段时间后,比较两瓶中煤油的温度变化。(2)在通电时间相同的情况下,分别给一个烧瓶中的镍铬合金丝通入大小不同的电流(下图中的右图),观察什么情况下产生的热量多。【实验结论】(1)在电流、通电时间相同的情况下,电阻越大,产生的热量越多。(2)在通电时间一定、电阻相同的情况下,通过电流大时,镍镉合金丝产生的热量多。2. 焦耳定

23、律:电流通过导体产生的热量跟电流的二次方成正比,跟导体的电阻成正比,跟通电时间成正比。Q热量焦耳(J);I电流安培(A);R电阻欧姆();t通电时间秒(s)3. 有关焦耳定律的注意事项l Q不与I成正比,而是与I2成正比。往公式里代数时要注意电流的代入:QI2Rt(1A)225s10Jl 对于纯电阻电路,电流做功消耗的电能全部转化为内能(QW),这时以下公式均成立l 对于非纯电阻电路,电能除了转化为内能,还要转化为其他形式的能量。求Q时只能用QI2Rt。4. 利用电热的例子:热水器、电饭锅、电熨斗、电热孵化器等。防止电热的例子:电视机外壳的散热窗;计算机内的散热风扇、电动机外壳的散热片等。5.

24、 串并联电路中电功、电功率、电热与电阻的关系物理量串联并联电功电功率电热比例关系在串联电路中,电压分配、电功、电功率、电热都与电阻成正比在并联电路中,电流分配、电功、电功率、电热都与电阻成反比四、电路计算l 当遇到带有电路的题时,首先要识别电路,画出等效电路图(如果能够直接分析,就没有必要浪费时间画出等效电路图)。识别电路、电路分析包括以下内容:n 认清用电器(电阻)的连接关系:是串联还是并联(目前我们很少研究混联电路);n 认清电路是“通路”、“断路”还是“断路”;n 认清各个开关分别控制哪个用电器或哪部分电路;n 认清滑动变阻器的滑片P移动时将如何改变接入电路中电阻的大小,从而改变电路电流

25、的。(有时,滑动变阻器相当于一端导线或定值电阻,但与滑动变阻器连接的电表会让我们“闹心”,这时最好画等效电路图进行分析)n 认清电流表、电压表测量的是哪个用电器或哪部分电路的电流、电压。可以把电表两端沿着导线(或跨过开关、电流表)移动,以方便分析。l 定性分析的策略电路定性分析的特点是:没有定量计算,只有定性分析,在电源电压和定值电阻不变的情况下,经过移动滑动变阻器的滑片或开关的连通或断开从而改变了电路的结构,使电路的总电阻、总电流、分电压、分电流及分功率等物理量发生了变化。定性分析的思维顺序:n “先看总电阻”(用串、并联特点)当滑动变阻器的滑片向左(右)滑动或开关断开(闭合)时,由串、并联

26、特点可以推出如下结论:当电路(串、并)中的任何一个电阻变大(小)时,电路的总电阻将变大(小);串联电路中,越串,总电阻越大;并联电路中,越并,总电阻越小。n “再看总电流”(用欧姆定律,电源电压不变)n “串联看分电压”先用欧姆定律看定值电阻的电压,再用串联特点看另一电阻的分电压。n “并联看分电流”先用欧姆定律看定值电阻的电流,再用串联特点看另一电阻的分电流。n “最后看功率”(用功率公式)l 实在难以分析的时候,可以根据题意假设一些用电器(一段电路)的电阻、电流以及它们两端的电压。l 解计算题时,要注意第二、三部分中公式和规律的运用。l 解计算题时,设未知数的技巧是,选电路图中固定不变的量

27、做未知数,选所求的物理量做未知数。第十九章 生活用电第一节 家庭电路1. 家庭电路的组成:家庭电路由进户线、电能表、闸刀开关、保险盒、开关、电灯、插座、导线等组成。2. 家庭电路中各部分电路及作用:l 进户线进户线有两条,一条是火线,一条是零线。火线与零线之间的电压是220V。正常情况下,零线之间和地线之间的电压为0V。l 电能表(见第一节)n 用途:测量用户消耗的电能(电功)的仪表。n 安装:电能表安装在家庭电路的干路上,这样才能测出全部家用电器消耗的电能。l 闸刀开关(空气开关)n 作用:控制整个电路的通断,以便检测电路更换设备。n 安装:闸刀开关安装在家庭电路的干路上,空气开关的静触点接

28、电源线。l 保险盒(见第五节)n 电路符号:n 连接:与所保护的电路串联,且一般只接在火线上。n 选择:保险丝的额定电流等于或稍大于家庭电路的最大工作电流。n 保险丝规格:保险丝越粗,额定电流越大。n 注意事项:不能用较粗的保险丝或铁丝、铜丝、铝丝等代替标准的保险丝。因为铜丝的电阻小,产生的热量少,铜的熔点高,不易熔断。l 插座n 作用:连接家用电器,给可移动家用电器供电。n 种类:常见的插座有二孔插座(下图左)和三孔插座(下图右)。n 安装:并联在家庭电路中,具体接线情况见右图。n 把三脚插头插在三孔插座里,在把用电部分连入电路的同时,也把用电器的金属外壳与大地连接起来,防止了外壳带电引起的

29、触电事故。l 用电器(电灯)和开关n 白炽灯的工作原理:白炽灯是利用电流的热效应进行工作的。n 灯泡长期使用会变暗,原因是:灯丝升华变细电阻变小,实际功率变小;升华后的金属钨凝华在玻璃内壁上降低了灯泡的透明度。n 开关和用电器串联,开关控制用电器。如果开关短路,用电器会一直工作,但开关不能控制。3. 为防止漏电对人造成伤害,在家庭电路的总开关处要安装漏电保护器。4. 连接家庭电路的注意事项:l 家庭电路中各用电器是并联的。l 插座的连接要遵循“左零右火”的规则。l 开关必须串联在火线中,成“火线开关用电器零线”的连接方式。l 与灯泡的灯座螺丝口相接的必须是零线。l 火线上必须接有保险丝,保险丝

30、不能用铁丝、铜丝代替。(现在保险丝已被空气开关代替。)l 三线插头中的地线与用电器的金属外壳相连,插座上相应的导线和室外的大地相连。这样做可以防止外壳带电给人造成伤害。l 虽然地线和零线正常情况下之间没有电压,但绝不能将地线和零线接通,否则易造成触电事故。5. 试电笔:用试电笔可以辨别火线和零线。使用时笔尖接触被测的导线,手必须接触笔尾的金属体。l 用试电笔测火线时氖管会发光;测零线时不会发光,因为零线内没有电压。l 测电笔接触火线时,如果观察不到氖管发光,你认为产生这种现象的原因可能是:测电笔氖管已坏;手没有接触笔尾金属体;火线断路。l 某次检修电路时,发现灯泡不亮,火线、零线都能使测电笔发

31、光,可能的原因是:火线完好,零线处有断路,被测段零线通过用电器和火线构成通路。6. 家庭电路中触电的原因:一是人体接触了火线和大地(单线触电),二是人体接触了火线和零线(双线触电)。第二节 家庭电路中电流过大的原因安全用电1. 家庭电路中电流过大的原因: 发生短路; 接入电路中的总功率过大。2. 这两个原因都可以使保险丝熔断。此外,如果保险丝的额定电流过小,也容易烧坏。3. 保险丝:保险丝是用铅锑合金制作的,电阻比较大,熔点比较低。4. 保险丝的作用:当电流过大时,保险丝由于温度升高而熔断,切断电路,起到保护的作用。5. 不能用铜丝、铁丝代替保险丝。6. 新建的楼房的保险装置不是保险丝,而是空

32、气开关。当电流过大时,开关中的电磁铁起作用,使开关断开,切断电路。7. 在家庭电路中,导线相互连接处往往比别处更容易发热,加速老化,甚至引起火灾。这是为什么?因为导线互相连接处接触面积小,所以电阻大。在串联电路中通电时间相同,由焦耳定律可知,导线互相连接处产生的热量多,温度高,所以那里容易发热,加速老化,甚至引起火灾。8. 灯泡的灯丝烧断了,把断了的灯丝搭在一起,灯泡会更亮。为什么?因为灯丝烧断之后再搭在一起,灯丝的长度缩短,所以灯丝电阻变小。由可知,灯泡电压不变,灯泡的实际功率增大,所以灯泡会更亮。第二十章 电与磁第一节 磁现象 磁场1. 磁性:物体能够吸引钢铁、钴、镍一类物质的性质叫磁性。

33、2. 磁体:具有磁性的物体,叫做磁体。磁体具有吸铁性和指向性。3. 磁体的指向性:可以在水平面内自由转动的条形磁体或磁针,静止后总是一个磁极指南(叫南极,用S表示),另一个磁极指北(叫北极,用N表示)。4. 磁极:磁体上磁性最强的部分叫磁极。磁体两端的磁性最强,中间的磁性最弱。无论磁体被摔碎成几块,每一块都有两个磁极。5. 磁极间的相互作用:异名磁极互相吸引,同名磁极互相排斥。6. 磁化:磁性材料在磁体或电流的作用下会获得磁性,这种现象叫做磁化。高温和剧烈震动可以使这些物体的磁性消失。钢和软铁的磁化:软铁被磁化后,磁性容易消失,称为软磁材料。钢被磁化后,磁性能长期保持,称为硬磁性材料。所以制造

34、永磁体使用钢,制造电磁铁的铁芯使用软铁。7. 物体是否具有磁性的判断方法: 根据磁体的吸铁性判断。 根据磁体的指向性判断。 根据磁体相互作用规律判断。 根据磁极的磁性最强判断。1. 磁场:磁体周围的空间存在着磁场。磁场看不见、摸不着,我们可以根据它所产生的作用来认识它,这里使用的就是转换法。2. 磁场的基本性质:磁场对放入其中的磁体产生磁力的作用。磁体间的相互作用就是通过磁场而发生的。3. 磁场的方向:把小磁针静止时北极所指的方向定位那点磁场的方向。4. 磁感线:在磁场中画一些有方向的曲线,任何一点的曲线方向都跟放在该店的磁针北极所指的方向一致。这样的曲线叫做磁感线。磁感线上某点的切线方向,就

35、是该点的磁场方向。5. 对磁感线的认识:l 在磁体外部,磁感线都是从磁体的N极出发,回到S极。在磁体内部正好相反。l 磁感线布满磁体周围整个空间,磁感线的疏密表示磁性强弱。l 磁感线是假想的闭合曲线,磁感线不是真实存在的(磁场是真实存在的),磁感线不交叉、不重合,磁感线要画成虚线。l 用磁感线描述磁场、用光线描述光的传播的方法是模型法。l 磁感线立体分布在磁体周围。6. 磁极受力:在磁场中的某点,北极所受磁力的方向跟该点的磁场方向一致,南极所受磁力的方向跟该点的磁场方向相反。7. 典型的磁感线: 8. 磁场的分类:地磁场、电流的磁场(第三节)9. 地磁场:地球本身是一个巨大的磁体,在地球周围的

36、空间存在着磁场,叫做地磁场。l 地磁场的磁感线从地磁北极出发到地磁南极。l 小磁针能够指南北是因为受到了地磁场的作用。l 我国宋代的沈括首先发现:地理的两极和地磁的两极并不重合,地磁北极在地理南极附近,地磁南极在地理北极附近。第二节 电生磁1. 最早发现电流磁效应的科学家是丹麦物理学家奥斯特。2. 奥斯特实验:如下图所示,将一根导线平行地拉在静止的小磁针的上方(乙图),观察导线通电时(甲图)小磁针是否偏转,改变电流方向(丙图),再观察一次。对比甲图、乙图,可以说明通电导线的周围有磁场;对比甲图、丙图,可以说明磁场的方向跟电流的方向有关。3. 通电螺线管的磁场:通电螺线管外部的磁场方向与条形磁体

37、的磁场相似。磁极可用安培定则来判断。4. 安培定则:用右手握螺线管,让四指指向螺线管中电流的方向,则大拇指所指的那端就是螺线管的N极。螺线管的极性只与电流方向有关,与线圈绕法无关。5. 安培定则的应用:判断通电螺线管的磁极、根据磁极判断电流方向、根据磁极和电流方向判断线圈绕法。6. 典型图:第三节 电磁铁 电磁继电器 扬声器1. 电磁铁:插有铁芯的通电螺线管,在有电流通过时有磁性,没有电流时失去磁性,这种磁体就是电磁铁。2. 电磁铁的工作原理:电流的磁效应、磁化3. 影响电磁铁(通电螺线管)磁性强弱的因素:线圈匝数、电流大小、(是否插入铁芯)。电磁铁的电流越大,它的磁性越强;外形相同的螺线管,

38、电流大小相同时,线圈匝数越多,它的磁性越强。4. 电磁铁的应用:电磁起重机、电磁继电器、空气开关、磁悬浮列车、电话等。磁悬浮列车利用了“同名磁极互相排斥”的原理。5. 电磁铁与永久磁体相比,所具有的优点有: 可以改变电流的大小以改变磁性的强弱; 可以改变电流方向以改变磁极; 可以通过控制电流的有无来控制磁性的有无。1. 继电器:继电器是利用低电压、弱电流电路的通断,来间接地控制高电压、强电流电路的装置。2. 电磁继电器:电磁继电器是利用电磁铁来控制工作电路的一种开关。3. 电磁继电器的结构:电磁继电器由电磁铁、衔铁、簧片、触点组成,其工作电路由低压控制电路和高压工作电路组成。有了电磁继电器,人

39、们就可以安全方便地操纵大型机械了。4. 扬声器和话筒的能量转换:前者是将电能转化成声能的装置,后者是将声能转化成电能的装置。5. 扬声器的工作原理:线圈通过如图9.5-4所示电流时,受到磁体吸引而向左运动;当线圈通过的电流的方向相反时,受到磁体排斥而向右运动。交流电方向周期性改变,线圈带动纸盆不断振动,产生声音。6. 水位自动报警器的工作原理:如下图,当水位未达到金属块A时,电磁铁断路,不具有磁性。绿灯与电源接通,红灯断开。此时绿灯亮,红灯不亮。当水位达到金属块A时,电磁铁通路,具有磁性。红灯与电源接通,绿灯断开。此时红灯亮,绿灯不亮。w W w .x K b 1.c o M7. 电铃的工作原

40、理:如右上图。通电时,电磁铁有电流通过,具有磁性,吸引小锤下方的弹性片,使小锤打击电铃发出声音;同时电路断开,电磁铁失去磁性,小锤被弹回,电路闭合。这样不断重复,电铃便发出连续击打声了。第四节 电动机1. 探究“磁场对通电导线的作用”:如图所示,把一根直导体AB放在蹄形磁体的磁场里,并与电源、开关、滑线变阻器组成一闭合电路。【实验步骤】 合上开关,接通电路,导体AB中产生由A向B流动的电流,这时导体AB向左运动起来。 将电源上的正、负极接线对换,合上开关,导体AB中产生由B向A流动的电流,这时导体AB向右运动起来。 将蹄形磁体的磁极上下翻转,导体AB的运动方向也发生变化。【实验结论】 通电导体

41、在磁场里受到力的作用。 通电导体在磁场里受力的方向,跟电流方向和磁感线方向有关。2. 磁场对电流的作用:实验表明,通电导体在磁场中要受到磁场对电流的力而运动。3. 力的方向跟电流方向和磁感线(磁场)方向有关。电流方向或磁感线方向变得相反时,力的方向变得相反;电流方向和磁感线方向都变得相反时,力的方向不变。4. 电动机:电动机是将电能转化为机械能的装置。l 工作原理:通电线圈在磁场中受力转动。l 能量转换:电能转化为机械能。O |ml 分类:交流电动机、直流电动机(直流电动机有换向器)l 换向器的作用:在线圈刚越过平衡位置时自动改变电流方向,使线圈持续运动下去。l 组成:电动机主要由转子和定子组

42、成。l 在直流电动机,当线圈位于平衡位置时,线圈内没有电流,线圈不受力的作用。l 直流电动机的线圈内都是交流电。l 电动机的优点:构造简单、控制方便、体积小、效率高、功率可以改变、污染小等。5. 欧姆定律适用于未转动的电动机的线圈。电动机转动时,只有和成立。第五节 磁生电1. 电磁感应的探究实验:如图,在两段磁体的磁场中放置一根导线,导线的两端跟电流表连接。【实验步骤、现象】 当导体AB顺着磁感线上下运动或静止不动时,电流表指针不偏转,说明电路中没有电流。 当导线AB水平向左运动时,电流表指针向右偏转,表明电路中产生了电流,电流方向是从B到A。 当导线AB水平向右运动时,电流表指针向左偏转,表

43、明电路中产生了电流,电流方向是从A到B。 当导线AB水平向左运动时,但先将磁铁的磁极位置对调,电流方向是从A到B。【实验结论】 产生感应电流的条件:闭合电路的一部分导体在磁场中做切割磁感线运动。 导体中感应电流的方向,跟导体的运动方向和磁感线方向有关。【注意事项】 该电路没有电源。 本实验中的能量转化:机械能转化为电能。2. 1831年,英国物理学家法拉第发现了电磁感应现象。3. 电磁感应:闭合电路的一部分导体在磁场中做切割磁感线运动时,导体中就产生电流,这种现象叫做电磁感应,产生的电流叫做感应电流。4. 导体中感应电流的方向,跟导体的运动方向和磁感线方向有关。5. 发电机:发电机是将机械能转

44、化为电能的装置。l 原理:电磁感应现象l 能量转化:机械能转化为电能。l 发电机由转子和定子组成。l 直流发电机中有换向器。l 在直流发电机中,当线圈位于平衡位置时,线圈内没有电流。6. 交变电流:在交变电流中,电流在每秒内周期性变化的次数叫做频率,单位是Hz。我国电网的交流电,频率是50Hz,周期是0.02s,电流在每秒内产生的周期性变化的次数是50次。无论是直流发电机还是交流发电机,线圈内都是交流电。7. 录音的原理是电流的磁效应(电能转化为声能)和磁化,放音的原理是电磁感应现象(声能转化为电能)。第二十一章 信息的传递第一节 现代顺风耳电话1. 1876年,美国的贝尔发明了电话。2. 最

45、简单的电话由话筒和听筒组成。话筒相当于变阻器,听筒相当于扬声器。3. 为了提高线路的利用率,人们发明了电话交换机,一般电话之间都是通过电话交换机来完成的。早期的电话交换机是手工操作的。1891年出现了利用电磁继电器接线的自动电话交换机。现在的程控电话交换机利用了电子计算机技术。4. “占线”现象包括: 对方的话机在使用; 一般是打长途电话时,两台交换机之间有太多的用户要通话。5. 电话分模拟和数字两种。使用模拟信号的通信方式叫做模拟通信,使用数字信号的通信方式叫做数字通信。模拟信号缺点:模拟信号在长距离运输和多次加工、放大的过程中,信号电流的波形会改变,从而使信号丢失一些信息,表现为声音、图像

46、的失真,严重时会使通信中断。数字信号优点: 形式简单,数字信号只包括两种状态,抗干扰能力强; 可以通过不同编码进行加密。6. 现代的电话全部采用数字信号进行传输和处理,但在交换机和用户家中一两千米的距离上,还在使用模拟信号。第二节 电磁波的海洋1. 导线中电流的迅速变化会在空间激起电磁波。2. 光是一种电磁波。真空中电磁波传播的速度c是宇宙间物质运动的最快速度。3. 真空中电磁波的波速为c,它等于波长和频率f的乘积:cf其中c3105km/s3108m/s,的单位是米,f的单位是赫兹。w W w .x K b 1.c o M4. 将电磁波按照波长由小到大顺序排序,分别是:射线、X射线、紫外线、

47、可见光、红外线、微波、短波、中波和长波。5. 雷达的天线能发射和接收电磁波。电磁波需要用天线来发射和接收。6. 在微波炉中,食物的分子在微波的作用下剧烈振动,使得内能增加,温度升高。第三节 广播、电视和移动通信1. 无线电广播信号的发射由广播电台完成。话筒把声音信号转换成电信号,用调制器把音频电信号加载到高频电流上,再通过天线发射出去。信号的接收由收音机的天线完成,通过转动收音机调谐器的旋钮,可以选择特定频率的信号,经过放大,送到扬声器里。扬声器把音频电信号转换成声音。2. 图像信号的工作过程:摄像机把图像变成电信号,发射机把电信号加载到高频电流上,再通过天线发射出去。电视机的接收天线接收这样

48、的高频信号,通过电视机把图像信号取出、放大,由显像管还原成图像。3. 移动电话机即是无线电发射台又是无线电接收台,工作时用电磁波将信息发射到空中,并在空中捕获电磁波。它跟其他用户的通话要靠较大的固定无线电台(基地台)转接,基地台与电话交换机相连。4. 由声音变成的电信号,它的频率跟声音的频率相同,在几十赫到几千赫之间,叫做音频信号。由图像变成的电信号,它的频率在几赫到几兆赫之间,叫做视频信号。音频电流和视频电流在空间激发电磁波的能力都很差,需要把它们加载到具有更好的发射能力的电流上,才能发射到天空中,这种电流就是射频电流。第四节 越来越宽的信息之路1. 本节课提到了微波通信、卫星通信、光纤通信

49、和网络通信。2. 作为载体的无线电波,频率越高,相同时间内传输的信息越多。微波的波长在10m1mm之间,频率在30MHz3105MHz之间。一条微波线路可以同时开通几千、几万路电话。微波的性质更接近光波,大致沿直线传播。因此,必须每隔50km左右就要建设一个微波中继站。3. 在地球的周围均匀地配置3颗同步通信卫星,就覆盖了几乎全部地球表面。4. 1960年,美国科学家梅曼制成了世界上第一台红宝石激光器,它能产生频率单一、方向高度集中的激光。激光的优点:平行度好、单色度好、亮度高。5. 通信用的激光一般在光导纤维中传播。光导纤维是很细的玻璃丝。激光在里面多次反射。6. 目前人们经常使用的网络通信

50、形式是电子邮件。像“abc”,表示信箱属于一个叫“abc”的人,他的服务器名叫“”。“cn”表示中国,“com”表示商业网站,“edu”表示教育网。7. 世界上最大的计算机网络是因特网。第二十二章 能源与可持续发展第一节 能源1. 生物质能:由生命物质提供的能量称为生物质能。所有生命物质中都含有生物质能。2. 一次能源:可以从自然界直接获取的能源为一次能源。如风能、太阳能、地热能和核能。二次能源:无法从自然界直接获取,必须通过一次能源的消耗才能得到的能源称为二次能源。如电能。3. 不可再生能源:凡是越用越少,不能在短期内从自然界得到补充的能源,都属于不可再生能源。如化石能源、核能。可再生能源:

51、可以从自然界中源源不断地得到的能源,属于可再生能源。如水的动能、风能、太阳能、生物质能。4. 按使用开发的时间长短来分类,能源还可以分成常规能源和新能源。如化石能源、水能、风能等数常规能源,核能、太阳能、潮汐能、地热能属新能源。第二节 核能1. 核能:原子核在分裂和聚合的过程中,可以释放出惊人的能量,这就是核能。2. 核裂变w W w .x K b 1.c o Ml 裂变:用中子轰击比较大的铀核时,铀核变成两个中等大小的原子核,同时释放出巨大的能量,这个过程就是裂变。l 链式反应:在裂变过程中,会同时产生几个新的中子,这些中子又会轰击其他的原子核,这一过程不断进行下去,于是裂变能持续下去,并释

52、放更多的核能,这就是链式反应。l 应用:核反应堆、原子弹。l 核电站:核电站利用核能发电,它的核心设备是核反应堆。核反应堆中发生的链式反应,是可以控制的。l 原子弹爆炸时发生的链式反应是不加控制的。3. 核聚变l 聚变:如果将质量很小的原子核,如氘核和氚核,在超高温度下结合成新的原子核,会释放出更大的能能,这就是聚变。聚变又称热核反应。l 应用:氢弹(不加控制的核聚变)l 核聚变释放的能量更多,目前人类还无法控制核聚变。第三节 太阳能1. 在太阳的内部,氢原子核在超高温度条件下发生聚变,释放出巨大的核能。2. 大部分太阳能以热和光的形式向四周辐射除去。3. 我们今天使用的煤、石油、天然气等化石

53、燃料,实际上是来自上亿年前地球所接收的太阳能。4. 太阳能的利用: 利用集热器加热物质(太阳能转化为内能); 用太阳能电池把太阳能转化为电能(太阳能转化为电能)。5. 目前利用太阳能方面存在的困难: 分散,不便于集中使用; 功率变化较大,不稳定; 利用时转换效率太低。第四节 能源与可持续发展1. 人类历史上不断进行着能量转化技术的进步,就是所谓的能源革命。2. 能源革命的轨迹:利用天然能源(太阳能、风能、水能)钻木取火蒸汽机的发明利用电能利用核能等新能源。3. 能量的转化和转移具有方向性。1. 21世纪的能源趋势:由于世界人口的急剧增加和经济的不断发展,能源的消耗量持续增长,特别是近40年以来,能耗增长速度明显加快,而目前人类的主要能源仍是化石能源。2. 能源消耗对环境的影响:人类在能源革命的进程中给自己带来了便利,也给自己带来了麻烦,主要表现为大量燃烧化石能源,使得空气污染和“温室效应”加剧;一些欠发达国家过分依靠柴薪能源,加剧了水土流失和土地沙漠化。3. 未来的理想能源必

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