登陆注册
12067300000002

第2章 常见电学基本概念

一、电和电荷

电是物体本身的一种性质,不是外界加给物体的。现代科学指出,物体是由大量原子组成的,原子是由带正电的原子核和带负电的电子组成的,电子在原子核周围高速旋转运动着。同一个原子中,正负电量相等。在正常情况下,物体的正负电量相等,物体呈中性,即显示不出是带正电或负电。而当物体受到摩擦作用、热的作用、化学作用以及其他一些作用时,会失去一部分电子后而带正电;或得到额外电子而带负电。

我们把物体、原子或电子等所带电量的最小单元叫做电荷,单位是库仑,用C表示。带正电的粒子叫正电荷(表示符号为“+”),带负电的粒子叫负电荷(表示符号为“-”)。但电荷本身并不是粒子,只是人们为了描述方便把它想象成粒子。

二、同性相吸和异性相斥

电荷周围有种特殊的物质,叫做电场。电场、磁场、引力场等等叫做“场”的物质,虽然和分子原子组成的实物不同,我们看不见摸不着,但它确实存在。由静止电荷产生的电场叫静电场,由变化的磁场产生的电场叫感应电场。

这个“场”能传递作用力,在和别的物质相互作用时能够表现出自己的特性。所以两个不直接接触的带电体,它们之间也有相互作用,表现为带有同种电荷的物体之间会互相排斥,带有异种电荷的物体之间会互相吸引。

三、静电感应

假设有个导体带有正电,把另一个不带电的导体逐渐靠近它但不接触它,在它的电场作用下,这个不带电导体的两端就会出现一种现象:接近带电导体的一端带负电荷,远离带电导体的一端带正电荷;而且正负电荷数量相等。这样,放入静电场中的导体,在电场力的作用下,它的自由电子重新分布,结果使导体两端出现正、负电荷,我们把这种现象叫做静电感应。

四、气体放电

自然界中最常见的气体放电现象就是雷电现象,为什么这么说雷电是放电现象呢?我们知道,春夏季节气流变化大,急剧上升的气流与云中的水滴或冰晶发生撞碰、摩擦,使云块带上电。在两块带相反电荷的云块之间,或带电的云与大地之间,就形成了很强的电场。这种电场发生放电现象时(即带电体的电荷消失而趋于中性),产生的明亮的电火花叫闪电,产生的巨大的响声叫雷声。云和大地之间电场的放电现象叫做落雷,能对人、畜、森林、建筑物等造成危害。

五、电磁感应

如果我们把导线切割磁力线就会处在变化不定、时多时少运动状态中,此时,导线中就会有电流产生的现象,这就是电磁感应现象。导线中所产生的电流,则叫做感生电流。发电机就是按照这个原理制成的。

麦克斯韦进一步指出了,变化着的磁场在其周围产生了电场,这个电场使导线中的自由电子受到了力的作用,就沿着导线运动起来,产生了感应电流。因此,电磁感应的本质是变化的磁场产生电场。

六、导体和绝缘体

物体的导电能力取决于自由电荷的多少,根据导电能力的大小,我们把物体分为导体和绝缘体。导体中有能够自由移动的电荷,而绝缘体中几乎没有自由移动的电荷。

在金属导体中,能够自由移动的电荷是电子,叫做“自由电子”;在酸、碱、盐的水溶液中,能够自由的电荷是正离子和负离子(离子是原子失去或获得电子后形成的带电粒子)。绝缘体中原子核对电子“管束”很严,电子被束缚得“死死的”,几乎不能自由移动。

当然,导体和绝缘体也没有绝对界限,绝缘体受潮后也会导电。导电性能介于导体和绝缘体之间的物体,叫做半导体。半导体的导电性能受光照、温度变化等影响很大,在“掺杂”时导电性能变化也很大,如在纯净的半导体中掺入少量的杂质,就能大大增加导电性。

七、电源

电源是指由非电能转换成电能的装置,即把其他形式的能转换成电能的装置叫做电源。发电机能把机械能转换成电能,干电池能把化学能转换成电能。发电机、干电池等叫做电源。通过变压器和整流器,把交流电变成直流电的装置叫做整流电源。能提供信号的电子设备叫做信号源。晶体三极管能把前面送来的信号加以放大,又把放大了的信号传送到后面的电路中去。晶体三极管对后面的电路来说,也可以看做是信号源。整流电源、信号源有时也叫做电源。

八、电流

我们把电荷按照一定的方向进行移动叫做电流,或者说形成了电流。摩擦起电产生静电,它形成的电流只能存在一瞬间。电池、发电机产生的电流则可以持续不断。电流也有方向,习惯上把正电荷定向移动方向规定为电流的方向。但实际上在金属导体中的电流方向跟自由电子移动的方向恰恰相反。

产生电流必须具备两个条件:1、导体内要有可以移动的自由电荷;2、导体内要维持一个电场。电流又分为直流和交流两种:电流的大小和方向都不随时间变化的叫做直流;电流的大小和方向随时间变化的叫做交流。电流的单位是安(A),也常用毫安(mA)、微安(μA)做单位。1A=1000mA,1mA=1000μA。

电流可以用电流表测量。测量的时候,把电流表串联在电路中,要选择电流表指针接近满偏转的量程。这样可以防止电流过大而损坏电流表。

九、电压

你知道是什么力量使电荷流动吗?众所周知,“水往低处流”,原因是高处与低处的水位不同,水压不同,水压使水流动。和水流一样,电流也往“低”处流,在电源的正极上有多余的正电荷,负极上有多余的负电荷,这种电位高低的差别,就使电路中出现了电压。电压就是电荷定向移动、形成电流的原因。换句话说,电压是使电荷流动的力量。

物理中说的电压,是指电场或电路中两点之间的电位差,电压是衡量电场做功能力大小的物理量。用字母U表示。其单位是伏(V),也常用毫伏(mV)、微伏(μV)做单位。1V=1000mV,1mV=1000μV。电压可以用电压表测量。测量的时候,把电压表并联在电路上,要选择电压表指针接近满偏转的量程。如果电路上的电压大小估计不出来,要先用大的量程,粗略测量后再用合适的量程。这样可以防止由于电压过大而损坏电压表。

十、电动势

电源内部推动电荷移动的作用力称为电源力,而电源力将单位正电荷从电源负极经电源内部移动到正极所做的功,叫做电源的电动势。电动势是反映电源把其他形式的能转换成电能的本领的物理量。电动势使电源两端产生电压。在电路中,电动势常用ε表示。电动势的单位和电压的单位相同,也是伏,但其方向与电压的方向相反,是由电源的负极指向正极的,即由低电位指向高电位。电源的电动势可以用电压表测量。

测量的时候,电源不要接到电路中去,用电压表测量电源两端的电压,所得的电压值就可以看作等于电源的电动势。如果电源接在电路中,用电压表测得的电源两端的电压就会小于电源的电动势。这是因为电源有内电阻。在闭合的电路中,电流通过内电阻r有内电压降,通过外电阻R有外电压降。电源的电动势δ等于内电压Ur和外电压UR之和,即ε=Ur+UR。严格来说,即使电源不接入电路,用电压表测量电源两端电压,电压表成了外电路,测得的电压也小于电动势。但是,由于电压表的内电阻很大,电源的内电阻很小,内电压可以忽略。因此,电压表测得的电源两端的电压是可以看作等于电源电动势的。

干电池用旧了,用电压表测量电池两端的电压,有时候依然比较高,但是接入电路后却不能使负载(收音机、录音机等)正常工作。这种情况是因为电池的内电阻变大了,甚至比负载的电阻还大,但是依然比电压表的内电阻小。用电压表测量电池两端电压的时候,电池内电阻分得的内电压还不大,所以电压表测得的电压依然比较高。但是电池接入电路后,电池内电阻分得的内电压增大,负载电阻分得的电压就减小,因此不能使负载正常工作。为了判断旧电池能不能用,应该在有负载的时候测量电池两端的电压。有些性能较差的稳压电源,有负载和没有负载两种情况下测得的电源两端的电压相差较大,也是因为电源的内电阻较大造成的。

十一、电路

电流所通过的路径称为电路。其最基本的电路由电源、负载和导线、开关等组件组成。电路的工作状态可分为三种:

(1)通路状态,即电路中构成闭合回路,电流能顺利地流过;

(2)开路状态,回路中某处被切断了,此时相应电路中没有电流通过;

(3)短路状态,电路中某一部分连接起来,使电源两端直接相通。此时电源负载为零,会出现很大的短路电流,极易烧毁电源。

十二、负载

通常把电能转换成其他形式能量的装置叫做负载。如电动机能把电能转换成机械能,电阻能把电能转换成热能,电灯泡能把电能转换成热能和光能,扬声器能把电能转换成声能。电动机、电阻、电灯泡、扬声器等都叫做负载。晶体三极管对于前面的信号源来说,也可以看做是负载。

同类推荐
  • 必听的数学之谜

    必听的数学之谜

    为了培养中小学生对数学的兴趣,使同学们能够早日迈入数学的殿堂,我们特地编写了这套'中小学生数学爱好培养'丛书,本套丛书根据具体内涵进行相应归类排列,有数学趣闻、数学密码、数学之谜、数学智力,以及数学游戏、数学闯关等内容,并配有相应的答案,具有很强的趣味性、实用性、可读性和知识性,是中小学生培养数学爱好的配套系列读物。
  • 大学语文同步练习

    大学语文同步练习

    本书根据全国高等教育自学考试指定教材( 公共课程) 《大学语文( 本科) 》编写, 栏目有单项选择题、多项选择题、词语解释题、简析题, 书后附有答案。在简析题的练习中, 对同一题干进行多角度的提问, 旨在强化使用者对每篇课文的熟悉程度, 目的在于提高使用者的考试通过率。
  • 茅盾散文

    茅盾散文

    茅盾的散文反映时代,同时也超越时代, 他的早斯散文多篇幅短小,以一小片人生的剪片来象征时代的苦闷。他用文字对社会生活进行素描写生,对生活的体察细致入微,散文速写下的富于时代特征的社会生活场景丰富多样。
  • 语文新课标课外必读第一辑:雷锋的故事
  • 青春思绪

    青春思绪

    《最适合青少年的哲理美文:青春思绪》所选文章打破了纯文学界限,不仅精选了中外著名作家的有关名篇,也精选了哲学家、成功家、思想家、政治家以及科学家等著名人士的哲理美文,这些文章都具有深刻的思想内涵和丰富的人生体验,那闪光的语言,精辟睿智,鞭辟入里,简直是句句经典,字字珠玑,闪耀着智慧的光芒和精神的力量,具有很强的哲理性和启迪性。
热门推荐
  • 轩辕传

    轩辕传

    张醉侠原本是有着大侠梦的好青年,一日忽然听养大自己的姑姑说自己其实是木迟峰这个一代名门大侠的转世,从此走到哪里都被人奉为上宾,还直接白捡了云剑门的掌门当,可这些人眼里装着的都是木迟峰,而‘张醉侠’三个字直接被人忽视,眼看张醉侠再无出头之日,从此便恨上了木迟峰,干起了离家出走的事情。娘子被前世宿敌的弟弟杀了?杀妻仇人打不过,没关系君子报仇十年不晚,功夫不行就苦练,大可先寻娘子的转世,结果娘子没找着,木迟峰的旧情人云紫心跑出纠缠不休,满嘴念的都是“木师兄,杀了轩辕绝替师门报仇,木师兄~”听着就心烦。最后云紫心当真还找来了自己上辈子的仇人,貌似这仇人还与自己的亡妻有所关联。
  • 一妃遮天

    一妃遮天

    小清新。角色比较鲜明。女主男主都是淡定货,但是动起手来就是天雷阵阵。==。
  • 大冒险

    大冒险

    爱读古今历史,更爱书写历史;喜欢埋头苦练,更喜欢奋勇杀敌。别以为我是傻逼,别嘲笑我的努力。我叫程鹏,普普通通,没有重生,也没有幸运账号。我用历经无数战场未尝一败的事实证明,勤奋无敌,老子天下第一!
  • 修真之亡灵大法师

    修真之亡灵大法师

    【起点第三编辑组签约作品】因为接引仙官的失误,把九人一起度第一次天劫,当成是一人度九劫的飞升者,因而把天鸣引渡到仙界.且看一个能把仙兽尸体炮制成度劫兽的仙人,如何立足于仙界.亡灵修真书友群:61883024欢迎加入.
  • 唐朝攻略

    唐朝攻略

    [起点第四编辑组签约作品]————————————————————穿越文,看一代风流奇人纵横武周李唐,奇谋诡略,拨乱反正,官运亨通,赏花品美。————————————————————书友群6:118405574(申请时请填写起点用户名)书友群:57461684(请VIP书友,申请时请提供起点用户名)思雨俱乐部:起点12032————————————————————
  • 妾如瓶中花

    妾如瓶中花

    妖孽,人人得而诛之。但是这一只妖孽,有人恨有人爱。恨她的人分分钟希望她去死,爱她的人……分分钟想去死。妖孽是什么?妖孽就是一种让人见不到的时候怅然若失,见到的时候怅然欲死的存在。但是比妖孽更可怕的存在就是——比妖孽还可怕的人!反正,妖孽凌柒罂在遇到黑面男黎维汀之后,整个人慢慢从一只妖退化成了一个女人,唉,这种耻辱,人神共愤啊!于是,一只傲娇的妖和一只傲娇的……黑脸男,展开了一场驯服与反驯服的游戏……
  • 穿越之超强农家女

    穿越之超强农家女

    满脸麻子,胖的如猪的叶晓菡,几经贩卖最后因为偷吃一个包子差点被打死。再次醒来,身体灵魂被21世纪绝顶医术高手附身。面对一贫如洗的家庭,她带着一家人脱贫致富。岂料这一向对她宠爱无度,不怨她穷丑的山里汉子一点都不简单。
  • 近身保镖3

    近身保镖3

    康宁是《燕京都市报》的一名娱乐记者,前段时间加班加点的写稿子,一直都忽略了女朋友的感受。好不容易今天有一天的休息时间,就被拉出来陪着女朋友逛街……
  • 毒妃狠绝色

    毒妃狠绝色

    杜家嫡女,嫁入燕王府为妃。十月怀胎,一朝产子,却被害身死。七年结发夫妻,敌不过美人两滴泪。只落得断手剜目,母子同赴黄泉!重生于十年前最重要的那个夜晚。她才终于明白,前世所有天灾皆是人祸!杀人偿命,欠债还钱!杜蘅对天发誓,要以牙还牙,以眼还眼!前世承受的所有苦痛折磨,必将百倍千倍还之!所有欺辱她之人,必将踏于脚下,誓死诛之!庶母心机深,老太太脾气大,庶姐庶妹个个不是省油的灯。头上有婆婆,背后有小姑,丫环都成加强连了。她步步筹谋,在后宅,在深宫,在前朝。斗庶母,斗姐妹,斗大伯小叔,斗妯娌小姑,斗宫妃权臣……后宫三千,深宅五百,大院子鸡飞狗跳,众女子各领风骚!PS:简介无能者飘过,大家看正文。。。推荐姐妹酒微醺新文:《重生狠角色——傲凰》,精彩不容错过。http://novel.hongxiu.com/a/673194/
  • 梨涡少年易烊烊

    梨涡少年易烊烊

    第一次在学校见到他的时候,阳光似乎很刺眼,也或许是他自带的光芒,闪得让人看不清。还记得他说他喜欢暗一点的地方,因为闪光灯令他厌倦。-------高雅萱原本是想提醒她让她离我远点,怎么到最后却把自己的心搭进去了呢。对不起,我们还是分开吧。--------易烊千玺