2024年3月15日发(作者:内存条可以随便加吗)
ELECTRICITY电
I.
Electric power 电功率
能量从一种形式转化为另一种形式的速率可用功率(power)来表示。在物理学中,
用电功率(electric power)来表示消耗电能的快慢。电功率用P表示,它的单位是瓦特
(watt),简称瓦,符号是W。作为表示消耗能量快慢的物理量,一个用电器功率的大小
等于它在一秒(1s)内所消耗的电能。一只灯泡或一件电器使用的功率取决于两个因素:
电压和电流。可以用电压乘电流来计算电功率。
P=UI
II.
Voltage source电源
一个电路需要一种能维持电势差或电压的装置。电源(voltage source)是使一个电
路中产生电势差的装置。电池和发电机都是电源。有些电源的电压比其他电源高。(就像高
度差引起水流增大那样),电压增大,也会引起电流增大。
III. Conductor导体, Insulator绝缘体
电能自由通过的材料叫做导体(conductor)。金属都是导体。在金属导线中,一些电
子可以自由地在原子间移动,这些电子叫自由电子。电不能自由通过的材料叫做绝缘体
(insulator)。绝缘体中的电子被紧紧地束博在原子中,不能自由移动。
i.
semiconductor半导体
金属的导电性能好,非金属导电性能一般来说比较差。有一些元素,例如硅、锗,导
电性能介于金属和非金属之间,比金属差,比非金属强,常常称作半导体。除了导电性能
以外,半导体还有许多其他特性,例如温度、光照、杂质等外界因素都对它的性能有很大
影响。
ii.
Superconducting phenomenon超导现象
各种金属导体中,银的导电性能是最好的,但是还是有电阻存在。20世纪初,科学家
发现,某些物质在很低的温度时,如铝在-271.76℃以下,铅在-256.95℃以下,电阻就变
成了零。这是超导现象,用具有这种性能的材料可以做成超导材料。目前已经开发出一些
“高温”超导材料,它们在-173℃左右电阻就能降为零。
IV.
Resistance电阻
电荷通过一个电路时,必定通过电阻器。电阻器(resistor)阻碍电荷流动,就要消
耗电能。导体对电荷运动的阻碍作用,叫做电阻(resistance)。导体的电阻通常用字母R
表示,电阻的单位是欧姆(ohm),简称欧,符号是Ω。一种材料的电阻取决于该材料的
原子结构。一个电子移动时会撞到材料中的其他粒子。每一次碰撞,都使电子的一些能量
转化为热能或光能(可看到光)。碰撞越多,电子能量转化成其他能就越多。
V.
Electric charge电荷
所有的物质内部都含有原子,原子中带电荷(electric charge)的是电子和质子, 电
子带负电荷(-),质子带正电荷(+)。同种电荷相互排斥,异种电荷相互吸引。
VI.
Potential difference电势差/Voltage电压
就像水从高处流下一样,电子从电势高的地方流向电势低的地方,电路两点之间电势
的差值叫电势差(potential difference),电势差的单位是伏特(V)。电势差也叫电压
(voltage)。只要一段电路的两端存在电势差,或者说存在电压,电子就会沿着电路流动,
加在导体两端的电压越高,流过的电流就会越大。所以电压是形成电路中电流的原因,而
电源的作用就是给用电器两端提供电压。通常用字母U表示电压。
VII.
Electric current电流
电荷通过导线或其他导体时,就产生了电流。 电流(electric current)是电荷在导体
中的流动。单位时间内通过导线的电量就是电流的强度。因为电阻阻碍电荷的流动,电阻
越大,对于给定的电压而言电流就越小。电流的单位是安培(A),电流的大小告诉我们每
秒通过某一处电量的多少。通常用字母I表示电流。
i.
Ohm’s Law欧姆定律
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。用公式表示就是
I=U/R,所以U=RI、R=U/I(U-电压-伏特(V)R-电阻-欧姆(Ω)I-电流-安培(A))。
IIX
Electric circuit电路
电路是电荷能够流动的闭合通路。所有电器都有电路。所有电路具有相同的基本特征。
第一,有提供电能的电源。电源是电路工作的动力。第二,必须有用电器。第三,用导线
和开关连接。
i.
series circuit串联电路,parallel circuit并联电路
串联电路series circuit中所有元件逐个顺次加以连接。在串联电路中,电流只有一
条通路。连接一个串联电路很简单,但串联电路也有一些缺点。如果串联电路中的一只灯
泡烧坏了,这只灯泡就在电路中形成一个断点,电荷就没有其他路径可通过了。因此,一
盏灯熄灭了,其他所有的电灯也就都熄灭了。串联电路的另一缺点是随着电路中接入灯泡
的数目增多,总电阻会增大,电灯也就会变得越来越暗。串联电阻的总电阻的阻值比任何
一个分电阻的阻值都大。
在并联电路parallel circuit中,电路的不同部分在各自独立的分支上。在并联电路中,
电流有好几条路径可通过(每个灯泡都有自己的从电源一极到另一极的电路路径)。在并联
电路中增加一条支路,电阻就会减小,这是因为增加新的通路时,电流有更多的路径可通
过,因而总电阻就减小,电灯反倒会变得越来越亮。并联电路的总阻值比任何一个分阻值
都小。
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