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2013-2014最新版人教版九年级物理知识要点

发布时间:2014-02-08 09:46:10  

初四物理各章节知识要点目录

第十三章 内能???????????????????第2页

第十四章 内能的利用????????????????第4页

第十五章 电流与电路????????????????第8页

第十六章 电压 电阻????????????????第15页

第十七章 欧姆定律?????????????????第18页

第十八章 电功率??????????????????第21页

第十九章 生活用电?????????????????第27页

第二十章 电与磁??????????????????第30页

第二十一章 信息的传递???????????????第35页

第二十二章 能源与可持续发展????????????第39页

第十三章 内能

第一节 分子热运动

1、扩散现象: 定义:不同物质在相互接触时,彼此进入对方的现象。 扩散现象说明:①一切物质的分子都在不停地做无规则的运动;②分子之间有间隙。 固体、液体、气体都可以发生扩散现象,只是扩散的快慢不同,气体间扩散速度最快,固体间扩散速度最慢。

汽化、升华等物态变化过程也属于扩散现象。 扩散速度与温度有关,温度越高,分子无规则运动越剧烈,扩散越快。

由于分子的运动跟温度有关,所以这种无规则运动叫做分子的热运动。

2、分子间的作用力:

分子间相互作用的引力和斥力是同时存在的。

(1)当分子间距离等于r0(r0=10-10m)时,分子间引力和斥力相等,合力为0,对外不显力;

(2)当分子间距离减小,小于r0时,分子间引力和斥力都增大,但斥力增大得更快,斥力大

于引力,分子间作用力表现为斥力;

(3)当分子间距离增大,大于r0时,分子间引力和斥力都减小,但斥力减小得更快,引力大

于斥力,分子间作用力表现为引力;

(4)当分子间距离继续增大,分子间作用力继续减小,当分子间距离大于10 r0时,分子间

作用力就变得十分微弱,可以忽略了。

3、分子动理论的内容:

(1)、物质是由分子组成的;

(2)、一切物质的分子都在不停地做无规则的运动;

(3)、分子之间同时存在引力和斥力

第二节 内能

1、内能: 定义:物体内部所有分子热运动的动能与分子势能的总和,叫做物体的内能。 内能的单位:焦耳(J)。

内能具有不可测量性。

2、影响物体内能大小的因素:(一般情况下主要考查前两条) ①温度:在物体的质量、材料、状态相同时,物体的温度升高,内能增大,温度降低,内 2

能减小;反之,物体的内能增大,温度却不一定升高(例如晶体在熔化的过程中要不断吸热,内能增大,而温度却保持不变),内能减小,温度也不一定降低(例如晶体在凝固的过程中要不断放热,内能减小,而温度却保持不变)。 ②质量:在物体的温度、材料、状态相同时,物体的质量越大,物体的内能越大。 ③材料:在温度、质量和状态相同时,物体的材料不同,物体的内能可能不同。 ④存在状态:在物体的温度、材料质量相同时,物体存在的状态不同时,物体的内能也可

能不同。

由以上4点不难得出结论:温度高的物体,它的内能不一定大。(如一滴热油和一盆凉水)

3、改变物体内能的方法:和 ①做功:

做功可以改变内能: 对物体做功,物体内能会增加(如:迅速拍击引火仪、钻木取火、锤打铁钉、弯折铁丝、搓手,将机械能转化为内能)。 物体对外做功,物体内能会减少(如蒸汽顶橡皮塞实验,将内能转化为机械能)。 做功改变内能的实质:内能和其他形式的能(主要是机械能)的相互转化的过程。 如果仅通过做功改变内能,可以用做功多少度量内能的改变大小。

②热传递:

定义:热传递是热量从高温物体传到低温物体或从同一物体的高温部分传到低温部分的过程。

(有温差时才会发生热传递) 热量:在热传递过程中,传递内能的多少叫做热量。热量的单位是焦耳。(热量是变化量,只

能说“吸收热量”或“放出热量”,不能说“含”、“有”热量。“传递温度”的说法也是错的。) 热传递过程中,高温物体放出热量,温度降低,内能减少;低温物体吸收热量,温度升高,

内能增加;

注意:

(1)在热传递过程中,是内能在物体间的转移,能的形式并未发生改变;

(2)在热传递过程中,若不计能量损失,则高温物体放出的热量等于低温物体吸收的热量;

(3)因为在热传递过程中传递的是能量而不是温度,所以在热传递过程中,高温物体降低的

温度不一定等于低温物体升高的温度;

(4)热传递的条件:存在温度差。如果没有温度差,就不会发生热传递。

4、易考点:

(1)、物体的温度升高,内能一定增大;物体的内能增大,温度却不一定升高。(如晶体熔化 3

时吸收热量,内能增大,温度却不升高)

(2)、物体含有的是内能,不是热量。只有在热传递过程中传递的内能才能叫做热量。

(3)、对着手哈气和搓手都是增大手的内能,但哈气是通过热传递的方式,搓手是通过做功。

(4)、0℃的物体也有内能。任何物体在任何情况下都有内能,从分子动理论和内能定义不难

解释。

(5)、温度高的物体,它的内能不一定大。(如一滴热油和一盆凉水)

第三节 比热容

1、比热容:简称“比热”★

定义:单位质量的某种物质温度升高(或降低)1℃时吸收(或放出)的热量。

比热容用符号c表示,它的单位是焦每千克摄氏度,符号是J/(kg·℃) 注意括号 比热容是表示物体吸热或放热能力的物理量。

物理意义:水的比热容应该记住,c水=4.2×103,物理意义为:(或降低)1℃,吸收(或放出)的热量为4.2×103。 比热容是物质的一种特性,比热容的大小与物体的种类、状态有关,与质量、体积、温度、密度、吸热放热、形状等无关。 水常用来调节气温、取暖、作冷却剂、散热,是因为水的比热容大。

比较比热容的方法:

①质量相同,升高温度相同,比较吸收热量多少(加热时间):吸收热量多,比热容大。 ②质量相同,吸收热量(加热时间)相同,比较升高温度:温度升高慢,比热容大。

2、热量的计算公式:★★★

Q———热量————焦耳(J);

c———比热容———焦耳每千克摄氏度(J/(kg·℃));

m———质量————千克(kg);

t0———初温————摄氏度(℃)

t ———末温————摄氏度(℃);

?t——变化的温度—摄氏度(℃)

Q吸Q吸①温度升高时用:Q吸=cm(t-t0) c m= m(t-t0)c(t-t0)

Q吸Q吸t=cm+ t0 t0=t- cm

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Q放Q放②温度降低时用:Q放=cm(t0-t) c= m= m(t0-t)c(t0-t)

Q放Q放 t0=cm+ t t=t0- cm

③只给出温度变化量时用:Q=cm△t c=QQQ m= △t=c m m△tc△t

审题时注意“升高(降低)到10℃”还是“升高(降低)了10℃”,前者的“10℃”是末温(t),后面的“10℃”是温度的变化量(△t)。★★

由公式Q=cm△t可知:物体吸收或放出热量的多少是由物体的比热容、质量和温度变化量这三个因素决定的。

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第十四章 内能的利用

第一节:热机

1、热机: 定义:热机是利用内能来做功,把内能转化为机械能的机器。

热机的种类:蒸汽机、内燃机(汽油机和柴油机)、汽轮机、喷气发动机等

2、内燃机:

(1)、定义:燃料直接在发动机汽缸内燃烧产生动力的热机,叫做内燃机。

(2)、分类:内燃机分为汽油机和柴油机两大类

(3)、冲程:内燃机活塞在汽缸内往复运动时,从气缸的一端运动到另一端的过程,叫做一

个冲程。

(4)、四冲程内燃机包括四个冲程:吸气冲程、压缩冲程、做功冲程、排气冲程。(先后顺序

不能变)

在单缸四冲程内燃机中,吸气、压缩、做功、排气四个冲程为一个工作循环,每1个工作循

环4个冲程,曲轴转2周,活塞上下往复2次,做1次功。

在这四个冲程中只有做功冲程是燃气对活塞做功,而其它三个冲程(吸气冲程、压缩冲程和排

气冲程)是依靠飞轮的惯性来完成的。 压缩冲程将机械能转化为内能。 做功冲程是由内能转化为机械能。

①汽油机工作过程:

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吸气冲程:进气门打开,排气门关闭,活塞向下运动,汽油和空气的混合物进入汽缸 压缩冲程:进气门和排气门都关闭,活塞向上运动,燃料混合物被压缩

做功冲程:在压缩冲程结束时,火花塞产生电火花,使燃料猛烈燃烧,产生高温高压的气体。气体推动活塞向下运动,带动曲轴转动,对外做功。

排气冲程:进气门关闭,排气门打开,活塞向上运动,把废气排出汽缸

②柴油机工作过程:

吸气冲程:进气门打开,排气门关闭,活塞向下运动,空气进入汽缸

压缩冲程:进气门和排气门都关闭,活塞向上运动,空气被压缩

做功冲程:在压缩冲程结束时,喷油嘴向汽缸内喷入柴油,使燃料猛烈燃烧,产生高温高压的气体。气体推动活塞向下运动,带动曲轴转动,对外做功。

排气冲程:进气门关闭,排气门打开,活塞向上运动,把废气排出汽缸

3、汽油机和柴油机的比较:

①汽油机的气缸顶部是;

柴油机的气缸顶部是。

②汽油机吸气冲程吸入气缸的是汽油和空气的混合物;

柴油机吸气冲程吸入气缸的是空气。

③汽油机做功冲程的点火方式是点燃式;

柴油机做功冲程的点火方式是压燃式。 ④柴油机比汽油及效率高,比较经济,但笨重,常用于轮船、火车、载重卡车等。

⑤汽油机和柴油机在运转之前都要靠外力辅助启动,转动过程中,吸气、压缩、排气三个冲程都要靠飞轮的机械能辅助完成。

4、热值 燃料燃烧,使燃料的化学能转化为内能。

定义:1kg某种燃料完全燃烧放出的热量,叫做这种燃料的热值。用符号“q”表示。 单位:固体燃料的热值的单位是焦耳每千克(J/kg)、气体燃料的热值的单位是焦耳每立方米(J/m3)。 热值是燃料本身的一种特性,只与燃料的种类有关,与燃料的形态、质量、体积、是否完全燃烧等无关。

公式:

①定义式q=

QQ 变形式 m= Q=qm m q7

Q—放出的热量—焦耳(J);q—热值—焦耳每千克(J/kg);m—燃料质量—千克(kg)

QQ ②定义式q= V 变形式 V= q Q=qV

Q—放出的热量—焦耳(J);q—热值—焦耳每立方米(J/m3);V—燃料体积—立方米(m3)。

q酒精=3.0×107J/kg,它的物理意义是:7。

q煤气=3.9×107J/m3,它的物理意义是:1m3煤气完全燃烧放出的热量是3.9×107

第二节:热机效率

影响燃料有效利用的因素:一是燃料很难完全燃烧,二是燃料燃烧放出的热量散失很多,只有一小部分被有效利用。

有效利用燃料的一些方法:把煤磨成粉末状、用空气吹进炉膛(提高燃烧的完全程度);以较强的气流,将煤粉在炉膛里吹起来燃烧(减少烟气带走的热量)。 热机的效率:热机用来做有用功的那部分能量和完全燃烧放出的能量之比叫做热机的效率。 热机的效率是热机性能的一个重要标志,与热机的功率无关。 定义式:η?Q有用Q有用 变形式 Q总= Q有用=η Q总 ★ ★ ηQ总

由于热机在工作过程中总有能量损失,所以热机的效率总小于1。★

热机能量损失的主要途径:废气内能、散热损失、摩擦损失。

提高热机效率的途径:① 使燃料充分燃烧,尽量减小各种热量损失;② 机件间保持良好的润滑,减小摩擦。③在热机的各种能量损失中,废气带走的能量最多,设法利用废气的能量,是提高燃料利用率的重要措施。

常见热机的效率:蒸汽机6%~15%、汽油机20%~30%、柴油机30%~45%

内燃机的效率比蒸汽机高,柴油机的效率比汽油机高。

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第十五章 电流与电路

第一节 电荷 摩擦起电

1、电荷: 带电体:物体有了吸引轻小物体的性质,我们就说是物体带了电(荷)。这样的物体叫做带电体。

自然界只有两种电荷—被丝绸摩擦过的玻璃棒带的电荷是正电荷(+);被毛皮摩擦过的橡胶棒上带的电荷叫做负电荷(-)。 电荷间的相互作用规律:同种电荷互相排斥,异种电荷互相吸引。

带电体既能吸引不带电的轻小物体,又能吸引带异种电荷的带电体。 电荷:电荷的多少叫做电荷量,简称电荷,符号是Q。电荷的单位是库仑(C)。

2、检验物体带电的方法:

①使用验电器。

验电器的构造:金属球、金属杆、金属箔。 验电器的原理:同种电荷相互排斥。

从验电器张角的大小,可以判断所带电荷的多少。张开角度大,所带的电荷多。但验电器不能检验带电体带的是正电荷还是负电荷。

②利用电荷间的相互作用,靠近已知带正电或负电的物体,通过吸引或排斥来判断。 ③利用带电体能吸引轻小物体的性质。(只能检验物体是否带电,不能检验带何种电荷)

3、使物体带电的方法:

(1)摩擦起电:

定义:用摩擦的方法使物体带电。

背景:

宇宙是由物质组成的,物质是由分子组成的,分子是由原子组成的,原子是由位于中心的原子核和核外的电子组成的,原子核的质量比电子的大得多,几乎集中了原子的全部质量,原子核带正电,电子带负电,电子在原子核的吸引下,绕核高速运动。原子核又是由质子和中子组成的,其中质子带正电,中子不带电。 在各种带电微粒中,电子电荷量的大小是最小的,人们把最小电荷叫做元电荷,通常用符号e表示。任何带电体所带电荷都是e的整数倍。e=1.6×10-19

在通常情况下,原子核所带的正电荷与核外所有电子总共带的负电荷在数量上相等,整个原子呈中性,也就是原子对外不显带电的性质。

摩擦起电的原因:由于不同物质原子核束缚电子的本领不同。两个物体相互摩擦时,原 9

子核束缚电子的本领弱的物体,要失去电子,因缺少电子而带正电,原子核束缚电子的本领强的物体,要得到电子,因为有了多余电子而带等量的负电。

注意:

①在摩擦起电的过程中只能转移带负电荷的电子;

②摩擦起电的两个物体将带上等量异种电荷;

③由同种物质组成的两物体摩擦不会起电;(因为它们的原子核对核外电子吸引能力一样,不能造成电子转移) ④摩擦起电的实质:摩擦起电并不是创造电荷,只是电荷从一个物体转移到另一个物体,使正负电荷分开,但电荷总量守恒。

能量转化:机械能→电能

(2)接触带电:物体和带电体接触带了电。(接触带电后的两个物体将带上同种电荷)

(3)感应带电:由于带电体的作用,使带电体附近的物体带电。

4、中和:放在一起的等量异种电荷完全抵消的现象。

如果物体所带正、负电量不等,也会发生中和现象。这时,带电量多的物体先用部分电荷和带电量少的物体中和,剩余的电荷可使两物体带同种电荷。

中和不是意味着等量正负电荷被消灭,实际上电荷总量保持不变,只是等量的正负电荷使物体整体显不出电性。

5、导体和绝缘体: 容易导电的物体叫做导体;不容易导电的物体叫做绝缘体。(注意:是“不容易导电”,不是“不能导电”) 常见的导体:金属、石墨、人体、大地、湿润的物体、含杂质的水、酸碱盐的水溶液等。 常见的绝缘体:橡胶、玻璃、塑料、油、陶瓷、纯水、干燥的空气等。 导体容易导电的原因:导体中有大量的自由电荷(既可能是正电荷也可能是负电荷),它们可以脱离原子核的束缚,而在导体内部自由移动。

绝缘体不容易导电的原因:在绝缘体中电荷几乎都被束缚在原子范围内,不能自由移动。(绝缘体中有电荷,只是绝大多数电荷不能自由移动) 金属导体容易导电靠的是自由电子;酸碱盐的水溶液容易导电靠的是正负离子。 导体和绝缘体之间并没有绝对的界限,在一定条件下可相互转化。一定条件下,绝缘体也可变为导体。如:把玻璃加热到炽热状态就变成了导体;湿木头晾干就变成了绝缘体。

绝缘体不能导电但能带电。

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第二节 电流和电路

1、电流

(1)电流的形成:电荷在导体中“定向移动”形成电流。(有些选择题的错误选项中会说“电

荷的移动”形成电流)

(2)电流的方向:把正电荷移动的方向规定为电流的方向。电流的方向与负电荷、电子的移

动方向相反。

(3)在电源外部,电流的方向是从电源的正极流向负极;在电源内部,电流的方向是从电源

的负极流向正极。

3 电源:能够提供电能、电压的装置,叫做电源。

干电池、蓄电池供电时,化学能转化为电能,充电时电能转化成化学能;发电机发电时,机械能转化为电能。

持续电流形成的条件:① 必须有电源; ② 电路必须闭合(通路)。(只有两个条件都满足时,才能有持续电流。)

开关:控制电路的通断。

用电器:消耗电能,将电能转化为其他形式能的装置。

导线—传导电流,输送电能。

4、电路的三种状态:

通路—接通的电路叫通路,此时电路中有电流通过,电路是闭合的。

开路(断路)—断开的电路叫断路,此时电路不闭合,电路中无电流。

短路—不经过用电器而直接用导线把电源正、负极连在一起,电路中会有很大的电流,可能把电源烧坏,或使导线的绝缘皮燃烧引起火灾,这是绝对不允许的。用电器两端直接用导线连接起来的情况也属于短路(此时电流将直接通过导线而不会通过用电器,用电器不会工作)。

5、电路图:

常用电路元件的符号:

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第三节 串联和并联

1、串联电路:

把电路元件逐个顺次连接起了就组成了串联电路。(如同串佛珠)

特点:①电流只有一条路径,无干路、支路之分;

②各用电器之间互相影响,用电器同时工作,同时停止工作;

③只需一个开关就能控制整个电路,开关的控制作用与它的位置无关。

2、并联电路:

把电路元件并列地连接起来就组成了并联电路。(元件的一端连在一起,另一端也连在一起)

区分是串联电路还是并联电路很简单:看电路图中有无“点”,无点的是串联电路,有点的是并联电路。

电源正极到电流分叉点的那部分电路以及电流汇合点到电源负极之间的那部分电路都叫做干路;分叉点和会合点之间的每一条电路叫做支路。

特点:

①电流两条或两条以上的路径,有干路、支路之分;

②各支路独立工作,互不影响。当某一支路为开路时,其它支路仍可与电源构成通路; ③干路的控制作用与它的位置有关。要控制整个电路就在干路安装开关,要控制哪条支路,就在哪条支路安装开关。(反之,哪条支路有开关,开关就控制哪条支路)

第四节 电流的强弱

1、电流:

电流是表示电流强弱的物理量,用符号I表示。电流的单位为安培,简称安,符号A。比安培小的单位还有毫安(mA)和微安(μA),1A=103 mA 1mA=103μA 1A=106μA 电流等于1s内通过导体横截面的电荷量。

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公式:I?Q有用Q t = I Q = I t t

注意:所有的公式中在代入数据时都应是国际单位,计算后得到的结果才是国际单位 其中I表示电流,单位为安培(A); Q表示电荷,单位为库仑(C);

2、电流表:

测量电流的仪表叫电流表。符号为○A,其内阻很小,可看做零,

* 部分电流表的三个接线柱分别是“+”、“0.6”和“3”。这时“0.6”和“3”是

负接线柱,电流要从“+”流入,再从“0.6”或“3”流出。

3、正确使用电流表的规则:

(1)电流表必须和被测的用电器串联。

串联电路的电流相等,被测用电器和电流表串联时,通过用电器的电流和通过电流表的电流大小相等,读出电流表的示数就知道了被测用电器中的电流。另外,如果电流表与用电器并联,不但测不出流经此用电器的电流,还有可能因为电流表直接连到电源的两极上使电流过大而烧坏电流表。

(2)“+”“-”接线柱的接法要正确,必须使电流从“+”接线柱流进电流表,从“-”接线柱流出

来。否则电流表的指针会反向偏转。

(3)被测电流不能超过电流表量程。若不能预先估计待测电流的大小时,应选用最大量程进

行试触。

若被测电流超过电流表的量程将使指针转出刻度范围把指针打弯或把电流表烧坏。在试触时就选择大量程,试触过程中若指针偏转超过最大值则应立即断开,换更大量程的电流表;如果读数小于0.6A,应选择0.6A进行测量,因为这样会更准确。

(4)绝对不允许不经过用电器而把电流表直接连到电源的两极上。否则将烧坏电流表。 使用电流表前,如果指针不指零,可调整中央调零螺旋使指针调零,简称“调零”。

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4、电流表大量程和小量程的优缺点:

(因为小量程测的比较准确)

第五节 串、并联电路的电流规律

串联电路中各处的电流相等。即:I

并联电路的干路总电流等于各支路电流之和。即:I = I

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第十六章 电压 电阻

第一节 电压

1、电压:

电压能使电路中自由电荷定向移动形成电流,电源是提供电压的装置。

电压的符号是U,单位为伏特(伏,V)。比伏特大的有千伏(kV),比伏

特小的有毫伏(mV),1 kV=103 36 要在一段电路中产生电流,它的两端一定要有电压。

2、电压表:

测量电路两端电压的仪表叫电压表,符号为○V,由于其电阻很大, 电压表的示数:

倍。

* 部分电流表的三个接线柱是“+”、“3”和“15”。这时“3”和“15”是负接线柱。

正确使用电压表的规则:

(1)电压表必须和被测的用电器并联。

(2)“+”“-”接线柱的接法要正确,必须使电流从“+”接线柱流进电压表,从“-”接线柱流出

来。否则电压表的指针会反向偏转。

(3)被测电压不能超过电压表量程。不能预先估计待测电压的大小时,应选用最大量程试触。

若被测电压超过电压表的量程将使指针转出刻度范围把指针打弯或把电压表烧坏。若指针偏转超过最大值则应断开开关检查;如果指针偏转幅度太小(小于3V),会影响读数的准确性,应选用小量程档。

(4)电压表的两个接线柱可以直接连到电源的两极上,此时测得的是电源的电压值。 使用电表前,如果指针不指零,可调整中央调零螺旋使指针调零。

常见的电压★★:家庭电路电压————220V 对人体安全的电压—不高于36V 一节干电池的电压—— 每节铅蓄电池电压——3、电池组电压特点:

①串联电池组的电压等于每节电池电压之和;★

②并联电池组的电压跟每节电池的电压相等。

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第二节 串、并联电路电压的规律 串联电路两端的总电压等于各部分电路两端电压之和。 U=U1+U2+…+Un 并联电路中,各支路两端的电压相等,且都等于电源电压。U=U1=U2=…=Un

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,简称为欧,符号是Ω,比欧姆大的单位还有兆欧(MΩ)和千欧(kΩ)。1MΩ=103,36

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。

在电子技术中,要经常用到具有一定电阻值的元件—电阻器,也叫做定值电阻,简称电阻,在电路图中用表示。

2、阻率ρ)、长度(L)和横截面积(S),还与温度有关。与导体是否连入电路、是否通电,及它的电流、电压等因素无关。

而且:(1)导体材料不同,在长度和横截面积相同时,电阻也一般不同;

(2)在材料和横截面积相同时,导体越长,电阻越大;

(3)在材料和长度相同时,导体的横截面积越小,电阻越大;

(4)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。只有

极少数导体电阻随温度的升高而减小。(例如玻璃)

L2、由电阻公式R=ρS 可知:(了解即可)

(1)将粗细均匀的导体均匀拉长n倍,则电阻变为原来的n2倍;★

1(2)将粗细均匀的导体折成等长的n段并在一起使用,则电阻变为原来的 n倍。★

第四节 变阻器

1、滑动变阻器: 电路符号: 变阻器应与被控制的用电器“串联”。 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和电压,有时还起到保护电路的作用。

铭牌:例如某滑动变阻器标有“50Ω 1A”的字样,表明该滑动变阻器的最大阻值为50Ω,允许通过的最大电流为1A。

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使用滑动变阻器的注意事项(见右图):

(1)接线时必须遵循“一上一下”的原则。

(2)如果选择“全上”( 如图中的A、B两个接线柱),则滑动变

阻器的阻值接近于0,相当于接入一段导线,所以A、B相当于同一个

接线柱;

(3)如果选择“全下”(如图中的C、D两个接线柱),则滑动变阻器的阻值将是最大值且不能改变,相当于接入一段定值电阻。

上述(2)、(3)两种错误的接法都会使滑动变阻器失去作用。

(4)当所选择的下方接线柱在哪一边,滑动变阻器接入电路的有效电阻就在哪一边。(例如:A和B相当于同一个接线柱。即选用AC、BC或AD、BD是等效的。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)

(5)为了保护电路,闭合开关前,应将滑片移到最大阻值的位置(下边接线柱的另一端)

2、电阻箱:电阻箱是一种能够表示连入电路的阻值的变阻器。

电阻箱的读数方法:各旋盘对应的指示点(Δ)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。

3、滑动变阻器与电阻箱的比较:

相同点:滑动变阻器和电阻箱都能起到改变电阻,从而改变电路中的电流和电压的作用。 不同点:(1)滑动变阻器有2种有效接法,电阻箱只有1种接法;

(2)电阻箱能直接读出连入电路的阻值,而滑动变阻器不能读数;

(3)滑动变阻器能够逐渐改变连入电路的电阻,而电阻箱不能连续改变连入电

路的电阻。

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第十七章 欧姆定律

第一节 电流与电压和电阻的关系

1、研究导体中的电流与导体两端的电压的关系时,应通过移动滑动变阻器的滑片,测出一

个定值电阻在不同电压下的电压值和电流值,结论是: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:

(1)根据控制变量法的要求,实验时必须使用定值电阻,不能使用小灯泡。因为小灯泡的

电阻会随着发光情况的不同而有所变化,不满足实验的要求,不能提供科学的数据,不能得出正确的结论。

(2)结论中不能说“导体两端的电压与导体中的电流成正比”,因为是电压的变化引起了电

流的变化,它们之间有因果关系,正确的表述为:“当电阻一定时,导体中的电流跟导体两端的电压成正比。”

2、研究导体中的电流与导体的电阻的关系时,应更换不同阻值的电阻,通过移动滑动变阻器的滑片,保持电阻两端的电压不变,是一个定值,测出电阻中的电流值,结论是:当电压一定时,导体的电流跟导体的电阻成反比。

注意:

(1)根据控制变量法的要求,实验时,更换阻值不同的电阻后,必须通过移动滑动变阻器

的滑片,保持电阻两端的电压不变。否则,不满足实验的要求,不能提供科学的数据,不能得出正确的结论。

(2)结论中不能说“导体的电阻与导体中的电流成正比”,因为是电阻的变化引起了电流的

变化,它们之间有因果关系,正确的表述为:“当电压一定时,导体中的电流跟导体的电阻成反比。”

第二节 欧姆定律

1、欧姆定律

(1)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。(德国物理学家欧姆)实际上就是将电流与电压、电阻的关系归纳在了一起。

UU(2)公式: I = R R=I U=IR

I—电流—安培(A);U—电压—伏特(V);R—电阻—欧姆(Ω)

使用欧姆定律时需注意: 18

跟导体中的电流成反比。因为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、横截面积和温度,其大小跟导体的电流和电压无关。人们只能是利用这一公式来测量计算导体的电阻而已。

2、电阻的串联和并联电路规律的比较★★★

总电阻随着减小。

19

第三节 电阻的测量

伏安法测量小灯泡的电阻

U

【实验原理】测出电阻两端的电压和通过电阻的电流,运用R=I计算出电阻的阻值 【实验器材】电源、开关、导线、电阻、电流表、电压表、滑动变阻器。 【实验电路】

【实验步骤】

(1

(2)检查无误后闭合开关,适当移动滑片的位置,记录电压表和电流表的示数。 (3)移动滑动变阻器滑片P的位置,多测几组电压和电流值并记录。 U

(4)运用公式R=I计算出电阻的阻值,并求出电阻的平均值。 【实验表格】

(1)接通电源前应将开关处于断开状态,将滑动变阻器的阻值调到最大; (2)连好电路后要通过试触的方法选择电压表和电流表的量程; (3)滑动变阻器的作用:保护电路;改变电阻两端的电压和通过的电流。

20

第十八章 电功率

第一节 电能 电功

1、电功: 定义:电流所做的功叫电功。电功的符号是W

单位:焦耳(焦,J)。电功的常用单位是度,即千瓦时(kW·h)。

1度=1kW·h=1000W×3600s=3.6×106J

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。

WWW2、公式:(1)W=UIt U=It I= U t t = U I ★★★

WWW(2)W=I2Rt I2= Rt I? R= I t t = IR Rt

U2WRU2 tWR2(3)W=Rt U= t U? R =W U t

WW(4) W=Pt P=t t=P

公式中的物理量:★★★

W—电能—焦耳(J) U—电压—伏特(V) I—电流—安培(A)

t—时间—秒(s) R—电阻—欧姆(Ω) Q—电荷量—库仑(C)

P—功率—瓦特(W)

3、电能表:

测量电能的仪表是电能表(也叫电度表)。下图是一种电能表的表盘。

表盘上的数字表示已经消耗的电能,单位是千瓦时,计数器的最

后一位是小数,即1234.5 kW·h。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。

“220 V”表示这个电能表的额定电压是220V,应该在220V的电路

中使用。

“10(20 A)”

“50 Hz”表示这个电能表在50 Hz的交流电中使用;

“600 revs/kW·h”表盘转过600转。★★

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:★★

如:一个电能表表盘上标有1500revs/kW·h,灯泡工作一段时间后表盘转了300revs,求

21

灯泡消耗的电能是多少?

300revs转数 W==0.2 kW·h=7.2×105J 1500revs/kW·h1500revs/kW·h

再如:某家庭电路工作一段时间后消耗的电能为10 kW·h,观察电能表表盘,上面标有

“600 revs/kW·h”字样,请问表盘转过了多少转?

转数=消耗的电能×600 revs/kW·h n=10 kW·h×600 revs/kW·h=6000 revs

试试看:小明家的电冰箱铭牌如下表,小明控制只有冰箱工作,观察冰箱从启动到停止工作用

了6min,电能表转盘转了18圈。则该冰箱启动1次耗电 J, 一天内共启动 次, 一天实际工作 h, 每消耗1度电,电能表转盘转 圈

4、串并联电路电功特点:

(1)在串联电路和并联电路中,电流所做的总功等于各用电器电功之和;

(2)串联电路中,各用电器的电功与其电阻成正比,即;W1U1ItU1R1 ???W2U2ItU2R2

(3)并联电路中,各用电器的电功与其电阻成反比,即

间相同)。

第二节 电功率

1、电功率:★★★★

定义:电流在1秒内所做的功叫电功率。

意义:表示消耗电能的快慢。

符号:P W1UI1tI1R2(各支路通电时???W2UI2tI2R1

单位:瓦特(瓦,W),常用单位为千瓦(kW),1kW=103W

WW电功率的定义式:P=t W=Pt t=P

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—电功—千瓦时(kW·h); t—通电时间—小时(h)

22

PP电功率的计算式:P=UI U=I I=U

PP= I2R I2= R I?PP R= I R

U2U22P=R U= PR U?PR R =P

P—电功率—瓦特(W); U—电压—伏特(V);

I—电流—安培(A); R—电阻—欧姆(Ω)。

2、串并联电路电功率特点:

(1)在串联电路和并联电路中,总功率等于各用电器电功率之和;

(2)串联电路中,各用电器的电功率与其电阻成正比,即:P1U1IU1R1 ???P2U2IU2R2

P1UI1I1R2 ???P2UI2I2R1(3)并联电路中,各用电器的电功率与其电阻成反比,即:

3、用电器的额定功率和实际功率 额定电压:用电器正常工作时的电压叫额定电压。 额定功率:用电器在额定电压下的功率叫额定功率。 额定电流:用电器在正常工作时的电流叫额定电流。

用电器实际工作时的三种情况:

(1)U实<U额 P实<P额—用电器不能正常工作。(如果是灯泡,表现为灯光发暗,灯丝发红);

(2)U实>U额 P实>P额—用电器不能正常工作,有可能烧坏。(如果是灯泡,表现为灯光极

亮、刺眼、发白或迅速烧断灯丝);

(3)U实=U额 P实=P额—用电器正常工作。

电灯泡上的“PZ220 25”表示额定电压是220V,额定功率是25W。

注意:

U2

(1)题目给出额定电压U额和额定功率P额,我们可以运用R?求出用电器的电阻,P

也可以运用I?P求出用电器的额定电流P额。相对而言,求出的R用处多些。我们一定要形U

成条件反射,即:看到类似“PZ220 25”就想到可以求用电器的电阻R和额定电流P额 ★★ 灯泡的亮度是由它的实际电功率决定的,与额定电压和额定功率无关。★

如:

1、有甲、乙两盏电灯,甲灯上标有“36V 60W”,乙灯上标有“220V 60W”,当它们分别在其 23

额定电压下工作发光时,其亮度是一样亮的。

2、标有“220V 25W”、“110V 25W”、“36V 25W”字样的三只电灯,各自在额定电压下发光,则:( )

A、“220V 25W”的灯最亮 B、“110V 25W” 的灯最亮 C、“36V 25W” 的灯最亮 D、三只电灯的亮度相同 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。

如:将标有“6V 3W”和“6V 2W”的甲、乙两只灯泡串联起来,接在电压为6V的电源

两端,接通电路后,以下说法正确的是:( )

A、 两只小灯泡都不能正常工作,甲灯比乙灯亮 B、两只小灯泡都能正常发光 C、两只小灯泡的总功率小于2W D、通过乙灯的电流较大,所以乙灯较亮 串并联电路P实与R大小的关系

24

第三节 测量小灯泡的电功率

伏安法测小灯泡的功率

【实验原理】P=UI

【实验器材】电源、开关、导线、小灯泡、电压表、电流表、滑动变阻器。

【实验电路图】

【实验步骤】

(1)按电路图连接实物。

(2)检查无误后,闭合开关。移动滑片,使小灯泡在额定电压下发光,观察小灯泡的亮

度,并记下电压表和电流表的示数,代入公式P=UI计算出小灯泡的额定功率。

(3)调节滑动变阻断器,使小灯泡两端的电压约为额定电压的1.2倍,观察小灯泡的亮

度,并记下电压表和电流表的示数,代入公式P=UI计算出小灯泡此时的实际功率。

(4)调节滑动变阻断器,使小灯泡两端的电压小于额定电压,观察小灯泡的亮度,并记

下电压表和电流表的示数,代入公式P=UI计算出小灯泡此时的实际功率。

【实验表格】

(1)接通电源前应将开关处于断开状态,将滑动变阻器的阻值调到最大;

(2)连好电路后要通过试触的方法选择电压表和电流表的量程;

(3)滑动变阻器的作用:保护电路;改变电阻两端的电压和通过的电流;

(4)不需要计算电功率的平均值。

第四节 焦耳定律及其应用

电流通过导体时电能转化成内能的现象叫做电流的热效应。

焦耳定律: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。(英国物理学家焦耳)

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定义式:Q=I2Rt I2= Q I?RtQQQ R= t = ★★ I t IRRt

QQQ导出式:(1)Q=UIt U=It I = U t t = U I

U2QRQRU2 tQRQR(2)Q=Rt U= t U? U = t R =Q t =U t

QQ(3)Q=Pt P=t t=P

Q—热量—焦耳(J); I—电流—安培(A);

R—电阻—欧姆(Ω); t—通电时间—秒(s);

P—电功率—瓦特(W); U—电压—伏特(V)。

有关焦耳定律的注意事项:对于纯电阻电路,电流做功消耗的电能全部转化为内能(Q

U2=W),这时以下公式均成立Q=UIt Q=R t Q=Pt;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Q=I2Rt。★★

如:

1、电风扇、电烙铁和电动机上都标有“220V 60W”的字样,它们都在额定电压下工作相同时

间,比较三个用电器产生的热量是( )

A.电烙铁最多 B.电风扇最多 C.电动机最多 D.一样多

2、将规格都是“220V 180W”的一台电冰箱、一台电风扇和一床电热毯,分别接入同一家

庭电路中,若通电时间相同,则下列说法正确的是:

A、电冰箱产生的热量最多 B、电风扇产生的热量最多

C、电热毯产生的热量最多 D、三者产生的热量一样多 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。 串并联电路电功特点:

(1)在串联电路和并联电路中,电流产生的总热量等于部分电热之和;

QR(2)串联电路中,各部分电路的热量与其电阻成正比,即Q=R; 22

Q1R2(3)并联电路中,各部分电路的热量与其电阻成反比,即Q=R (各支路通电时间都21

相同)。

26

第十九章:生活用电

第一节:家庭电路: 家庭电路的组成:家庭电路由进户线、电能表、闸刀开关、保险丝、开关、电灯、插座、导线等组成。

家庭电路中各部分电路及作用:

1、进户线:进户线有两条,一条是端线,也叫火线,一条是零线。火线与零线之间的电压是

220V。火线与地面间的电压为220V。正常情况下,零线之间和地线之间的电压为0V。

2、电能表: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。

3、闸刀开关:闸刀开关安装在家庭电路的干路上,控制整个电路的通断。

4、保险丝:电路符号: (电阻符号为,注意区别) 材料:保险丝是由电阻率大、熔点低的铅锑合金制成的。(原因:保险丝电阻较大,使得电能转化为热的功率比较大,保险丝温度易升高,达到熔点后就自动熔断。)

保险丝规格:保险丝越粗,额定电流越大。

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。

连接:保险丝应串联在家庭电路的干路上,且一般只接在火线上。

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。

电能表、闸刀开关和保险丝是按照顺序依次连接在家庭电路干路上的。

5、插座 口诀:左零右火上接地★

27

种类:常见的插座有二孔插座(下图左)和三孔插座(下图右)。

安装: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触电事故。(万一用电器的外壳和电源火线之间的绝缘损坏,使外壳带电,电流就会流入大地,不致对人造成伤害。)

6、用电器(电灯)和开关:

家庭电路中各用电器是并联的。★ 开关和用电器串联,开关必须串联在火线中。

灯泡顶端接开关,与灯泡的灯座螺丝口相接的必须是零线。

7金属体。用试电笔测火线时氖管会发光;测零线时不会发光。

8、家庭电路中触电的原因:一是站在地上的人触到火线(单线触电),二是站在绝缘体上的

人同时接触到火线和零线(双线触电)。

9人脱离电源。发生火灾时,要首先切断电源,决不能带电泼水救火。

第二节:家庭电路中电流过大的原因

家庭电路中电流过大的原因:(1)发生短路;(2)电路中的总功率过大。★

这两个原因都可以使保险丝熔断。此外,如果保险丝太细(额定电流过小),也容易烧坏。 电路计算

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:

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); 认清电路是“通路”、“断路”还是“短路”;

认清各个开关分别控制哪个用电器或哪部分电路;

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

28

“闹心”,这时最好画等效电路图进行分析)

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。

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:

“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。★★

“再看总电流”(用欧姆定律,电源电压不变)

“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。 “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。 “最后看功率”(用功率公式)

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。

解计算题时,要注意第二、三部分中公式和规律的运用。

解计算题时,设未知数的技巧是,选电路图中固定不变的量做未知数,选所求的物理量做未

知数。

第三节 安全用电 电压越高越危险:由欧姆定律I?U可知,人体的电阻R一定,加在人体身上的电压越R

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。所以电压越高越危险,实验证明,只有“不高于36V的电压才是安全的”。★★

高压触电的两种方式:高压电弧触电、跨步电压触电。

安全用电的原则:不接触低压带电体,不靠近高压带电体。★★(低于1000V的电压叫低压,高于1000V的电压叫高压)

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。★

29

第二十章 电与磁

第一节 磁现象 磁场

1、磁现象: 磁性:物体能够吸引铁、钴、镍一类物质的性质叫磁性。 磁体:具有磁性的物体,叫做磁体。

磁体的分类:

(1)形状:条形磁体、蹄形磁体、针形磁体;

(2)来源:天然磁体(磁铁矿石)、人造磁体;

(3)保持磁性的时间长短:硬磁体(永磁体)、软磁体。 磁极:磁体上磁性最强的部分叫磁极。磁极在磁体的两端。磁体两端的磁性最强,中间的磁

性最弱。

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)。

无论磁体被摔碎成几块,每一块都有两个磁极。

磁极间的相互作用:同名磁极互相排斥,异名磁极互相吸引。(若两个物体互相吸引,则有两种可能:

(1)一个物体有磁性,另一个物体无磁性,但含有钢铁、钴、镍一类物质;

(2)两个物体都有磁性,且异名磁极相对。) 磁化:一些物体在磁体或电流的作用下会获得磁性,这种现象叫做磁化。

钢和软铁都能被磁化:软铁被磁化后,磁性很容易消失,称为软磁性材料;钢被磁化后,磁

性能长期保持,称为硬磁性材料。所以钢是制造永磁体的好材料。

2、磁场:

磁场:磁体周围的空间存在着磁场,磁场是一种看不见摸不着但真实存在的物质,在磁体的

周围。 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。 磁场的方向:把可以自由旋转的小磁针静止时北极所指的方向定为那点磁场的方向。

磁场中的不同位置,一般说磁场方向不同,但有一定的规律,可以借助于“磁感线”来表示。 磁感线:在磁场中画一些有方向的曲线,任何一点的切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。

30

对磁感线的认识:

(1)磁感线是在磁场中的一些假想曲线,本身并不存在,作图时用虚线表示;

(2)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。

(4)磁感线的疏密可以反应磁场的强弱,磁性越强的地方,磁感线越密,磁性越弱的地方,磁感线越稀;

(5)磁感线在空间内不可能相交。因为如果相交,交点处磁场的方向就表示有两个,这与事

实相违背,所以不能相交。

典型的磁感线:直的,弯曲的,闭合的,不闭合的

3、地磁场: 地磁场:地球本身是一个巨大的磁体,在地球周围的空间存在着磁场,叫做地磁场。 地磁场的北极在地理南极附近;地磁场的南极在地理北极附近。

地理的两极和地磁的两极并不重合,磁针所指的南北方向与地理的南北极方向稍有偏离(地磁偏角),世界上最早记述这一现象的人是我国宋代的学者沈括。(《梦溪笔谈》)

小磁针能够指南北是因为受到了地磁场的作用。

第二节 电生磁

1、奥斯特实验: 最早发现电流磁效应的科学家是丹麦物理学家奥斯特。

奥斯特实验:

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。

2、 通电螺线管的磁场:

通电螺线管外部的磁场方向和条形磁体的磁场一样。通电螺线管的两端相当于条形磁体的两 31

个极,通电螺线管两端的极性跟螺线管中电流的方向有关。

3、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。★★★

第三节 电磁铁 电磁继电器

1、 电磁铁:

定义:插有铁芯的通电螺线管。

特点:

(1)电磁铁的磁性有无可由通断电控制,通电有磁性,断电无磁性;

(2)电磁铁磁极极性可由电流方向控制;

(3)影响电磁铁磁性强弱的因素:电流大小、线圈匝数;电磁铁的电流越大,它的磁性越强;

电流一定时,外形相同的电磁铁,线圈匝数越多,它的磁性越强。

2、 电磁继电器: 电磁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。 电磁继电器是利用电磁铁来控制工作电路的一种开关。

电磁继电器的结构:电磁继电器由电磁铁、衔铁、弹簧、动触点和静触点组成,其工作电路由低压控制电路和高压工作电路组成。

扬声器: 扬声器是将电信号转化成声信号的装置,它由固定的永久磁体、线圈和锥形纸盆构成。 扬声器的工作原理:线圈通过如图下所示电流时,受到磁体吸引而向左运动;当线圈通过方

向相反的电流时,受到磁体排斥而向右运动。由于通过线圈的电流是交

变电流,它的方向不断变化,线圈就不断地来回振动,带动纸盆也来回

振动,于是扬声器就发出了声音。

32

第四节 电动机

1、磁场对通电导线的作用:

(1)通电导体在磁场里受到力的作用。力的方向跟磁感线方向垂直,跟电流方向垂直;

(2)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。(当电流方向或磁感线

方向两者中的一个发生改变时,力的方向也随之改变;当电流方向和磁感线方向两者同时都发生改变时,力的方向不变。)

(3)当通电导线与磁感线垂直时,磁场对通电导线的力最大;当通电导线与磁感线平行时,

磁场对通电导线没有力的作用。

(4)通电导体在磁场里受到力的大小,跟电流的大小和磁场的强弱有关。电流越大,磁场越

强,导体受到的力越大。

2、电动机: 原理:电动机是根据通电线圈在磁场中因受力而发生转动的原理制成的,是将电能转化为机械能的装置。

结构:电动机是由转子和定子两部分组成的。 换向器的作用是每当线圈刚转过平衡位置时,能自动改变线圈中电流的方向,使线圈连续转动。(平衡位置就是线圈的平面与磁感线垂直时,这时线圈受到的磁场力是一对平衡力) 改变电动机转动方向的方法:改变电流方向(交换电压接线)或改变磁感线方向(对调磁极)。 提高电动机转速的方法:增加线圈匝数、增加磁体磁性、增大电流。

第五节 磁生电

1、 电磁感应现象:

英国物理学家法拉第发现了电磁感应现象。(也可以记为“磁生电”现象)

内容: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。

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。(当导体运动方向或磁感线方

向两者中的一个发生改变时,感应电流的方向也随之改变;当导体运动方向和磁感线方向两者同时都发生改变时,力的方向不变。)

2、发电机:

原理:发电机是根据电磁感应现象制成的,是将机械能转化为电能的装置。

结构:发电机是由定子和转子两部分组成的。 方向不变的电流,通常叫做直流电。(DC)

33

电流方向周期性变化的电流叫做交变电流,简称交流电。(AC)

在交变电流中,电流在每秒内周期性变化的次数叫做频率,频率的单位是赫兹,简称赫,符号为Hz。

我国供生产和生活用的交流电,电压是220V,频率是50Hz,周期是0.02s,即1s内有50个周期,交流电的方向每周期改变2次,所以50Hz的交流电电流方向1s内改变100次。

34

第二十一章 信息的传递

第一节:现代顺风耳—电话

1、电话——1876年美国发明家

(1)基本结构:主要由话筒和听筒组成。

(2)工作原理:话筒把声信号变成变化的电流,电流沿着导线把信息传到远方,在另一端,

电流使听筒的膜片振动,携带信息的电流又变成了声音。(话筒把声信号转化为电信号;听筒把电信号转化为声信号)

2

3、模拟通信和数字通信 模拟信号:声音转换成信号电流时,信号电流的频率、振幅变化的情况跟声音的频率、振幅

变化的情况完全一样,“模仿”着声信号的“一举一动”,这种电流传递的信号叫做模拟信号,使用模拟信号的通信方式叫做模拟通信。 数字信号:用不同符号的不同组合表示的信号叫做数学信号,使用数学信号的通信方式叫做数字通信。 模拟信号容易失真;数字信号抗干扰能力强,便于加工处理,可以加密。 在电话与交换机之间一般传递模拟信号,在交换机之间传递数字信号。

第二节:电磁波的海洋

电磁波的产生:导线中电流的迅速变化会在周围空间激起电磁波。

电磁波可以在真空中传播,不需要任何介质。

电磁波在真空中的波速为85 ★★ 电磁波波速、波长λ和频率f的关系:

(1)波长:电流每振荡一个周期,电磁波向前传播的距离叫做波长,用λ表示,单位是。

相邻两个波峰之间的距离,或相邻两个波谷之间的距离都等于一个波长。

(2)频率:一秒内电流振荡的次数叫频率,用f表示,单位是赫兹(Hz),比赫兹(Hz)大

的还有千赫(kHz)、兆赫(MHz)。1 MHz=10336(3)波速:一秒内电磁波传播的距离,用c表示,单位是m/s。★

cc(4)波长、频率和波速的关系c=λf λ=f fλ ★★

(5)由于在真空中各种电磁波的波速是一定的,所以电磁波的波长λ与频率f成反比。 电磁波中用于广播、电视和移动电话的是频率为数百千赫至数百兆赫的那一部分,叫做 35

无线电波(无线电技术中使用的电磁波)。

无线电波特点:无线电波的波长从几毫米到几千米,通常根据波长或频率把无线电波分成几个波段,包括:长波、中波、短波、微波等,各个波段的无线电波有各自的传播方式和用途,如下表所示。(了解内容)

第三节:广播、电视和移动通信

电磁波是传递信息的载体。

无线电通信系统由发射装置和接收装置两大部分组成。 1、无线电广播信号的发射和接收:

无线电广播信号的发射由广播电台完成,信号的接受由收音机完成。 2、电视信号的发射与接收:

电视用电磁波传送图像信号和声音信号。电视信号的发射由电视台完成,接收由电视机完成。 3、移动电话:

移动电话由空间的电磁波来传递信息。 移动电话机既是无线发射台又是无线电接收台。

移动电话的体积很小,发射功率不大,它的天线也很简单,灵敏度不高,因此,它和其他用户的通话要靠较大的固定无线电台转移,这种固定的电台叫基地台。

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4、音频、视频、射频和频道:

由声音变成的电信号,它的频率跟声音相同,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,这种电流的频率更高,这种更高频率的电流教做射频电流。

不同的电视台使用不同的射频范围进行广播,以免互相干扰;这一个个不同的频率范围就叫做频道。

第四节:越来越宽的信息之路 信息理论表明,作为载体的无线电波,频率越高,在相同时间内传输的信息就越多。

1、微波通信

c微波的波长在10m~1mm之间,由f =λ 可知,频率在30 MHz~ 3×105MHz之间。 微波的性质更接近光波,大致沿直线传播,不能沿地球绕射,因此,必须每隔50km左右就建设一个微波中继站。★

2、卫星通信 通信卫星相当于微波通信的中继站。 通信卫星大多是相对地球“静止”的同步卫星,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,可以实现全球通信。★

3、光纤通信

光纤通信是光从光导纤维的一端射入,在内壁上多次反射,从另一端射出,这样就把它携带的信息传到了远方。 光导纤维是很细很细的玻璃丝,由内芯和外套两部分组成。 光纤通信传送的不是普通的光,而是一种频率单一、方向高度集中的激光,激光最早是在1960年由美国科学家梅曼发现的。 光纤通信的保密性强,不受外界条件的干扰,传播距离远,容量大(比短波、微波的“公路”宽出百万倍、千万倍)。

4、网络通信

目前使用最频繁的网络通信形式是电子邮件。★

例如:

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世界上最大的计算机网络,叫做因特网。★

计算机之间的联结,除了使用金属线外,还使用光缆、通信卫星等各种通信手段。 宽带网是指频率较高,能传输更多信息的网络。

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第二十二章 能源与可持续发展

第一节 能源家族

化石能源:煤、石油、天然气。 生物质能:由生命物质提供的能量称为生物质能,如:食物、柴薪等。所有生命物质中都含

有生物质能。 一次能源:可以从自然界直接获取的能源为一次能源。如煤、石油、天然气、风能、水能、潮汐能、太阳能、地热能、核能、柴薪等。

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。 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。如煤、石油、天然气、核能。 可再生能源:可以从自然界中源源不断地得到的能源,属于可再生能源。如水能、风能、太阳能、食物、柴薪、地热能、沼气、潮汐能等。

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。

注意:同一种能源按不同的分类标准会重复出现。

第二节:核能

1

核反应堆中的链式反应是可控的,原子弹的链式反应是不可控的。

核电站利用核能发电,目前核电站中进行的都是核裂变反应。

2

核能的优点和可能带来的问题:

(1)核能的优点:核能将是继石油、煤和天然气之后的主要能源。利用核能发电不仅可以节

省大量的煤、石油等能,而且用料省,运输方便。核电站运行时不会产生二氧化碳、二氧化硫和粉尘等对大气和环境污染的物质,核电是一种比较清洁的能源。

(2)利用核能可能带来的问题:如果出现核泄漏会造成严重的放射性环境污染。

第三节 太阳能

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。

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大部分太阳能以热和光的形式向四周辐射除去。

绿色植物的光合作用将太阳能转化为生物体的化学能。

我们今天使用的煤、石油、天然气等化石燃料,实际上是来自上亿年前地球所接收的太阳能。 直接利用太阳能的两种方式:

(1)利用集热器加热物质(热传递,太阳能转化为内能);

(2)用太阳能电池把太阳能转化为电能(太阳能转化为电能)。 太阳能具有取之不尽、用之不竭,清洁无污染等优点。

第四节 能量的转化和守恒

1、能源革命:

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。能源革命导致了人类文

明的跃进。 第一次能源革命:钻木取火; 第二次能源革命:蒸汽机的发明; 第三次能源革命:核能

2、能量的转化和转移具有。★

3、能量守恒定律:能量既不会凭空消灭,也不会凭空产生,它只会从一种形式转化为其他形

式,或者从一个物体转移到另一个物体,而在转化和转移的过程中,能量的总量保持不变。★★

第五节 能源与可持续发展

煤和石油燃烧时生成的主要污染物是粉尘和有害气体。

未来的理想能源必须满足以下四个条件:

(1)必须足够丰富,可以保证长期使用;

(2)必须足够便宜,可以保证多数人用得起;

(3)相关技术必须成熟,可以保证大规模使用;

(4)必须足够安全、清洁,可以保证不会严重影响环境。 解决能源紧张的途径:由于人类的生存和发展使得能源的消耗量持续增长,因此人类必须不断地开发和利用新能源,同时增强节能意识,不断提高能源的利用率,这是目前解决能源紧张的重要途径。

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