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九年级物理
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编辑于2022-07-25 13:07:06- 初三物理
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九年级物理全书知识框架图 ——学霸笔记——
第十三章 内能
分子热运动
分子动理论
物质由分子组成
一切物体的分子都在不停地做无规则运动
分子间存在相互作用的引力和压力
扩散
不同的物质在互相接触时彼此进入对方现象（非重力等外界因素影响）
扩散现象说明
分子在不停地做无规则的运动
分子之间有回隙
决定扩散现象快慢的因素
气体、液体、固体均能发生扩散现象
扩散快慢与温度有关。温度越高，扩散越快
分子的热运动
由于分子的运动跟温度有关，所以把分子的无规则运动叫做分子的热运动
温度越高，分子的热运动越剧烈
分子间的作用力
分子之间既有引力又有压力
分子间的作用力，固体最大，液体其次，气体最小
当分子间距离过大时，分子的作用力十分微弱，忽略不计
内能
内能
定义：构成物体的所有分子，其热运动的动能和分子势能的总和，叫做物体的内能
单位：焦耳（J）
内能大小与温度的关系
一切物体在任何情况下都有内能
在物体的质量，材料、状态相同时，温度越高物体内能越大
内能的改变
热传递
方向
热量从高温物体向低温物体传递或从同一物体的高温部分向低温部分传递
条件
有温度差
热传递传递的是内能（热量）而不是温度
热传递过程中，物体吸收热量，内能增加；放出热量，内能减少
物体内能改变，温度不一定发生变化
做功
对物体做功，物体内能会增加，物体对外做功，物体内能会减少
做功改变内能的实质是内能和其他形式的能的相互转化
做功与热传递改变物体的内能是等效的
热传递的实质：能量的转移
做功的实质：能量的转化
热量
热传递过程中，传递的能量的多少叫热量，热量的单位是焦耳。它是过程量
内能与机械能
内能是微观的，机械能是宏观的
有机械能的物体一定有内能，有内能的物体不一定有机械能
比热容
比热容
定义：一定质量的某种物质，在温度升高时吸收的热量与它的质量和升高的温度乘积之比
比热容是物质的一种特性，大小与物质的种类、状态有关，与质量、体积、温度、密度、形状等无关
定义式
C=Q/mΔt
单位：J/(kg·℃)
物理意义
表示物体吸热或放热的能力的强弱
相同质量的物体吸收相同的热量，升温少的吸热能力强
相同质量的物体升高相同的温度，用时长的吸热能力强
水的比热容：4.2x10³J/(kg·℃)
表示：1kg的水温度升高（或降低）1℃吸收（或放出）的热量为4.2x10³J
在受太阳照射条件相同时，白天沿海地区比内陆地区温度升高的慢，夜晚沿海地区温度降低也少
一天之中，沿海地区温度变化小，内陆地区温度变化大
热量的计算公式
Q吸=cm(t-t₀)（或Q吸=cmΔt）
Q放=cm(t₀-t)（或Q放=cmΔt）
第十四章 内能的利用
热机
热机
把内能转化为机械能的机器叫热机
内燃机
冲程：活塞在汽缸内往复运动时，从汽缸的一端运动到另一端的过程，叫做一个冲程
工作过程
内燃机的每一个工作循环分为四个阶段：吸气冲程、压缩冲程、做功冲程、排气冲程
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，而做功冲程是内燃机中唯一对外做功的冲程，是由内能转化为机械能。另外压缩冲程将机械能转化为内能
汽油机和柴油机的不同处
汽油机
气缸顶火花塞；点燃式；效率较低；吸入空气和汽油混合
柴油机
气缸顶喷油嘴；压燃式；效率较高；吸入空气
飞轮每转动两次，做一次功，完成四个冲程
热机的效率
燃料的热值
定义：某种燃料完全燃烧放出的热量与的其质量之比，叫做这种燃料的热值。用符号q表示
定义式：q=Q/m
单位：J/kg
每立方米酒精的热值是3.0×10⁷J/kg，表示1kg酒精完全燃烧放出的热量是3.0×10⁷J
关于热值
对于热值的概念，热值是一个理想值
它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、体积等均无关
热机的效率
定义：热机工作时，用来做有用功的那部分能量，与燃料完全燃烧放出的能量之比叫做热机的效率
ŋ=Q有/Q总×100%
Q有为做有用功的能量
Q总为燃料完全燃烧释放的能量
提高热机效率的主要途径
改善燃烧环境，使燃料尽可能完全燃烧，提高燃料的燃烧效率
尽量减小各种热散失
减小各部件间的摩擦以减小因克服摩擦做功而消耗的能量
充分利用废气带走的能量，从而提高燃料的利用率
能量的转化和守恒
内能的利用
利用内能直接加热物体
利用内能来做功
能量守恒定律
能量既不会凭空道灭，也不会凭空产生，它只会从一种形式转化为其它形式，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
“第一类永动机”永远不可能实现，因为它违背了能量守恒定律
第十五章 电流和电路
两种电荷
摩擦起电
摩擦过的物体具有吸引轻小物体的现象叫摩擦起电
在摩擦起电的过程中只能转移带负电荷的电子
摩擦起电的两个物体将带上等量异种电荷
由同种物质组成的两物体摩擦不会起电
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
两种电荷
用丝绸摩擦过的玻璃棒带的电荷叫正电荷
用毛皮摩擦过的橡胶棒带的电荷叫负电荷
电荷间的相互作用
同中电荷相互排斥，异种电荷相互吸引
验电器
用途：用来检验物体是否带电
原理：利用同种电荷相互排斥
导体和绝缘体
导体
容易导电的物体叫导体
金属
人体
盐水溶液
导电原因
导体内部有大量的自由电荷
绝缘体
不容易导电的物体叫绝缘体
玻璃
陶瓷
塑料
不易导电原因
绝缘体内部几乎没有自由电荷
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。绝缘体不能导电但能带电
电流和电路
电流
电流的形成
电荷的定向移动形成电流
任何电荷的定向移动都会形成电流
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
在电源的外部，电流从电源正极经用电器流向负极；在电源内部，电流的方向是从电源的负极流向正极
电路
基本组成
电源，导线，开关和用电器
电源
定义
能提供持续电流（或电压）的装置
功能
把其他形式的能转化为电能
干电池是把化学能转化为电能
发电机则由机械能转化为电能
电路中有持续电流的条件
有电源
电路闭合
电路的三种状态
通路
接通的电路叫通路
开路（断路）
断开的电路叫开路（断路）
短路
直接把导线接在电源两极上的电路叫短路，绝对不允许
电路图
用元件符号表示电路连接的图叫电路图

串联和并联
串联
把元件逐个顺次连接起来叫串联
任意处断开，电路中都没有电流
特点
只需一个开关
各个用电器不能独立工作（相互影响）
电流路径有且只有一条
并联
把元件并列地连接起来叫并联
电流在分支前和合并后所经过的路径叫做干路；分流后到合并前所经过的路径叫做支路
各条支路之间互不影响
特点
开关可以不止一个
各个用电器能独立工作（相互不影响）
电流路径不止一条
判断串联、并联的常用方法
分流法
观察电路中的电流从电源正极出来经过用电器回到负极的过程中，是否有分支
有分支，则电路为并联
没有分支，则电路为串联
断路法
将电路中的任意一个用电器去掉后，观察其他用电器是否能继续工作
能继续工作，则电路为并联
不能继续工作，则电路为串联
电路工作特点法
观察电路中的各个用电器能否独立工作
独立工作（相互不影响），则电路为并联
不能独立工作（相互影响），则电路为串联
备注
如果电路中连接有电压表和电流表，则先把电压表所在的位置看作断路，把电流表所在的位置看作纯导线，然后再判断用电器之间的连接方式
电流的测量
电流
国际单位：安培（A）
常用单位：毫安（mA），微安（μA）
1A=10³mA=10⁶μA
电流表
测量电流的仪表，内阻很小，可看作0，可看作导线
使用规则
串联在电路中
电流要从“+”接线柱入，从“－”接线柱
被测电流不要超过电流表的量程
绝对不允许不经过用电器而把电流表连到电源的两极上
实验室中常用的电流表有两个量程
0~0.6A，每小格表示的电流值是0.02A
0~3A，每小格表示的电流值是0.1A
注意点：要测量谁的电流，则电流表就与谁串联；反之，电流表与谁串联，则表示测量谁的电流
串、并联电路中电流的规律
串联电路中各处的电流相等
并联电路的干路总电流等于各支路电流之和
第十六章 电压、电阻
电压（V）
电源是提供电压的装置；电压是使电路中形成电流的原因，有电压不一定有电流，但有电流则一定有电压
单位
国际单位：伏特（V）
常用单位：千伏（KV），毫伏（mV）
1KV=10³V=10⁶mV
测量仪表
电压表
使用规则
并联在电路中
电流要从“+”接线柱入，从“－”接线柱
被测电压不要超过电压表的量程
电压表可以直接接在电源两极
实验室中常用的电压表有两个量程
0~3V，每小格表示的电流值是0.1V
0~15V，每小格表示的电流值是0.5V
注意点：要测量谁的电压，则电压表就与谁并联；反之，电压表与谁并联，则表示测量谁的电压
常见的电压值
1节干电池的电压是1.5V
1节铅蓄电池电压是2V
家庭照明电压为220V
人体的安全电压是：不高于36V
工业电压是380V
串、并联电路中电压的规律
在串联电路中，总电压等于各部分电压之和
并联电路中，各支路两端的电压相等（各支路两端的电压与电源电压相等）
电阻（R）
定义
表示导体对电流的阻碍作用
导体如果对电流的阻碍作用越大，则电阻就越大，而通过导体的电流就越小
单位
国际单位：欧姆（Ω）
常用单位：兆欧（MΩ），千欧（KΩ）
1MΩ=10³KΩ=10⁶Ω
电阻是导体本身的一种基本性质
决定电阻大小的因素
材料，长度，横截面积和温度
电阻（R）与它两端的电压（U）和通过它的电流（1）无关
变阻器
滑动变阻器
定义
连入电路中的阻值大小可以改变的器件
原理
滑动滑片（P）改变电阻线连入电路中的长度来改变连入电路中的阻值
注：没改变它自身的总阻值
作用
保护电路
通过改变接入电路中的电阻来改变电路中的电流或者各个电阻之间的电压分配关系
铭牌
如一个滑动变阻器标有“50Ω 2A”表示的意义是：最大阻值是50Ω，允许通过的最大电流是2A
正确使用
串联在被控制电路中使用（即要控制谁则与谁串联；反之，与谁串联则表示控制谁的电流）
接线柱要“一上一下”
闭合开关前应把滑片调至阻值最大的位置
电阻箱
作用和滑动变阻器相同
原理与滑动变阻器不相同
使用方法
连接方式与滑动变阻器相同
连入电路的阻值大小=刻度盘指针所指数字×对应倍数之和
第十七章 欧姆定律
电流与电压和电阻的关系
当电阻一定时，导体中的电流跟导体两端的电压成正比
当电压一定时，导体的电流跟导体的电阻成反比
欧姆定律
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
此结论绝对不能倒过来说
公式
I=U/R
公式中的I、U、R必须对于同一导体（同一段电路）的同一过程（即要满足“同一性”），才能代入公式中计算
I、U和R中已知任意的两个量就可求另一个量
计算时单位要统一
应用
同一电阻的阻值不变，与电流和电压无关，其电流随电压增大而增大（R=U/I只是R的确定式，而不是决定式）
当电压不变时，电阻越大，则通过的电流就越小（I=U/R）
当电流一定时，电阻越大，则电阻两端的电压就越大（U=IR）
电阻的测量
方法：伏安法
用电压表和电流表分别测出电路中某一导体两端的电压和通过的电流就可以根据欧姆定律算出这个导体的电阻，这种用电压表和电流表测电阻的方法叫伏安法
原理
R=U/I
滑动变阻器的作用
改变电阻两端的电压（分压），同时又保护电路（限流）
结果分析
测量结果偏小
有部分电流通过电压表，电流表的示数大于实际通过电阻中的电流
测试误差偏大
通电时间过长，引起电阻温度升高，导致阻值变大
测电阻时，多测是为了取平均值，减小误差；多次试验是为了找规律
欧姆定律在串、并联电路中的应用
电阻串联的特点（指R1、R2串联，串得越多，总电阻越大）
电流：I=I₁=I₂（串联电路中各处的电流相等）
电压：U=U₁+U₂（串联电路中总电压等于各部分电路电压之和）
电阻：R=R₁+R₂（串联电路中总电阻等于各串联电阻之和）；如果n个等值电阻（R）串联，则有R总=nR
总电阻比任何一个分电阻都大，其原因是电阻串联相当于增加了导体的长度
实际意义：用多个小电阻串联起来代替大电阻
分压作用
U₁/U₂=R₁/R₂（阻值越大的电阻分得电压越多，反之分得电压越少）
比例关系
在串联电路中，电流对各部分电路（用电器）所做的功、产生的热量、做功的功率与其电阻成正比
W₁/W₂=Q₁/Q₂=P₁/P₂=R₁/R₂
U₁/U₂=R₁/R₂
电阻并联的特点（指R1，R2并联，并得越多，总电阻越小）
电流：I=I₁+I₂（干路电流等于各支路电流之和）
电压：U=U₁=U₂（干路电压等于各支路电压）
电阻：1/R=1/R₁+1/R₂（总电阻的倒数等于各支路电阻的倒数之和）；如果n个等值（R）电阻并联，则有R总=R/n
总电阻比任何一个分电阻都小，其原因是电阻并联相当于增加了导体的横截面积
实际意义：用多个大电阻并联起来代替小电阻
变形式R=R₁·R₂/(R₁+R₂）此变形式只适用于两个电阻并联的情况，多于两个电阻并联则不适用
分流作用
I₁/I₂=R₁/R₂（阻值越大的电阻分得电流越少，反之分得电流越多）
比例关系
在并联电路中，电流对各部分电路（用电器）所做的功、产生的热量、做功的功率与其电阻成反比
W₁/W₂=Q₁/Q₂=P₁/P₂=R₂/R₁
I₁/I₂=R₂/R₁
第十八章 电功率
电能、电功（W）
定义
电流对用电器做的功（电能转化成其他形式能的多少）叫电功
电动就是电能
单位
国际单位：焦耳（J）
常用单位：度（千瓦时）KW·h
1度=1千瓦时=3.6×10⁶J
测量工具
电能表（电度表）
电功公式
W=Pt=UIt
单位
W→焦（J）；U→伏（V）；I→安（A）；t→秒（s）
W、U、I、t必须对于同一导体（同一段电路）的同一过程，才能代入公式计算，即要满足“同一性”
计算时单位要统一
已知任意的三个量都可以求出第四个量
其他公式
W=I²Rt（多用于串联电路）
W=U²t/R（多用于并联电路）
电功率（P）
定义
表示电流做功的快慢
单位
国际单位：瓦特（W）
常用单位：千瓦（KW）
计算公式
P=W/t=UI
单位
P→瓦（W）；W→焦（J）；t→秒（s）；U→伏（V）；I→安（A）
计算时单位要统一
W用焦（J），t用秒（s），则P的单位是瓦（W）
W用千瓦时（KW·h），t用小时（h），则P的单位是千瓦（KW）
公式中各物理量必须满足“同一性”才能代入公式计算
其他公式
P=I²R（多用于串联电路）
P=I²/R（多用于并联电路）
电和热
定义
电流通过导体时电能转化成热的现象叫电流的热效应
利用电来加热的用电器叫电热器
概念
额定电压
用电器正常工作的电压。另有：额定电流
额定功率
用电器在额定电压下的功率
实际电压
实际加在用电器两端的电压。另有：实际电流
实际功率
用电器在实际电压下的功率
P=I²R
在电流相同的条件下，电能转化成热时的功率跟导体的电阻成正比
用电器消耗的实际功率随加在它两端的实际电压而改变。实际电压升高，实际功率增大；反之则减小
当U实> U额时，则P实> P额；（灯很亮，将缩短灯泡寿命，且易烧坏）
当U实<U额时，则P实<P额；（灯很暗）
当U实=U额时，则P实=P额；（正常发光）
电流热效应的应用
电炉、电热水器、电热毯等
测量小灯泡的电功率
测量小灯泡电功率的电路图与测电阻的电路图一样。
进行测量时，一般要分别测量小灯泡过暗、正常发光、过亮时三次的电功率，但不能用求平均值的方法计算电功率，只能用小灯泡正常发光时的电功率
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
计算公式
Q=I²Rt
单位
Q→焦（J）；I→安（A）；R→欧（Ω）；t→秒（s）
当电流通过导体做的功（电功）全部用来产生热量（电热），则有：Q=W，可用电功计算公式来计算电热（如热水器，电热毯等纯电阻用电器），即有 Q=W= Pt=UIt=U²t/R（只适用于纯电阻电路）
补充结论
在串联电路中，电流对各部分电路（用电器）所做的功、产生的热量、做功的功率与其电阻成正比W₁/W₂=Q₁/Q₂=P₁/P₂=R₁/R₂ U₁/U₂=R₁/R₂
在并联电路中，电流对各部分电路（用电器）所做的功、产生的热量、做功的功率与其电阻成反比W₁/W₂=Q₁/Q₂=P₁/P₂=R₁/R₂ I₁/I₂=R₂/R₁
额定电压相等的用电器
额定电压相等的用电器（灯泡），额定功率越大的其电阻越小；额定功率越小的其电阻越大
当用电器串联在电路中时，额定功率越大，它消耗的实际功率越小（灯泡较暗）；额定功率越小，它消耗的实际功率越大（灯泡较亮）
当用电器并联在电路中时，额定功率越大，它消耗的实际功率越大（灯泡较亮）；额定功率越小，它消耗的实际功率越小（灯泡较暗）
同一用电器接在不同电压的电路中时，它消耗的实际功率大小跟它两端的实际电压的平方成正比，即P₁/P₂=(U₁/U₂)²
两个不同规格的电灯（其它用电器）串联时，应让额定电流小的电灯（用电器）正常工作；当它们并联时，应让额定电压小的电灯（用电器）正常工作
两个电阻（假设R₁＞R₂）
串联接入电路
R₁消耗的实际功率大于R₂消耗的实际功率，即P₁＞P₂
并联接入电路
R₁消耗的实际功率小于R₂消耗的实际功率，即P₁＜P₂
第十九章 生活用电
家庭电路
组成部分
进户线、电能表、总开关、保险装置、用电器、插座、灯座、开关
电路的连接
各种用电器是并联接入电路的，插座与灯座是并联的，控制各用电器工作的开关与电器是串联的
电路各部分的作用
进户线（火线）和零线
给用户提供家庭电压的线路，分为火线和零线
火线和零线之间有220V的电压
试电笔
用途：用来辨别火线和零线
使用方法
使用时，手指按住笔卡，用笔尖接触被测的导线（手指千万不能碰到笔尖）
如果氖管发光，表示接触的是火线；如果氖管不发光，表示接触的是零线
电能表
用途：测量用户消耗的电能（电功）的仪表
安装：安装在家庭电路的干路上
原因：这样才能测出全部家用电器消耗的电能
总开关（闸刀开关）
作用：控制整个电路的通断，以便检测电路更换设备
安装：家庭电路的干路上。在熔断器前，安装是“静（触点）在上”
保险丝（熔断器）：对电路起保护作用
插座
作用：连接家用电器，给可移动家用电器供电
种类：二孔插座、三孔插座
安装：并联在家庭电路中
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
用电器（电灯）、开关
白炽灯是利用电流的热效应进行工作的
灯泡的种类：螺丝口灯泡的螺旋接灯头的螺旋套，进而接零线；灯泡尾部的金属柱接灯头的弹簧片，再通过开关接火线。原因：防止维修触电
开关和用电器串联，控制用电器，如果开关短路用电器会一直工作开关不能控制，但不会烧干路上的保险丝
家庭电路中电流过大的原因
原因
用电器总功率过大
发生短路
保险丝
作用：当过大的电流通过时，保险丝产生较多的热量使它的温度达到熔点，于是保险丝断，自动切断电路，起到保护电路的作用
材料：保险丝是由电阻率太、熔点较低的铅锑合金制成
保险原理：电流的热效应
连接：与所保护的电路串联，且一般只接在火线上
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
规格：越粗额定电流越大
家庭电路保险丝烧断的原因：发生短路、用电器总功率过大、选择了额定电流过小的保险丝
注意：不能用铁丝、铜丝、铝丝等代替保险丝
安全用电
安全电压：对人体安全的电压应该不高于36V
两种类型的触电
触电事故
一定强度的电流通过人体所引起的伤害
危险性：与电流的大小、通电时间的长短等因素有关
家庭电路触电的两种形式
单线触电
双线触电
家庭电路触电的事故
都是由于人体直接或间接跟火线接触造成的并与地线或零线构成通
触电的急救
如果发生了触电，要立即切断电源
必要时对触电者进行人工呼吸，同时尽快通知医务人员抢救
安全用电的原则
接触低压带电体；不靠近高压带电体
更换灯泡、搬动电器前应断开电源开关
不弄湿用电器，不损坏绝缘层
保险装置、插座、导线、家用电器等达到使用寿命应及时更换
注意防雷
重电是自然界一种剧烈的放电现象，对人来说是非常危险的，所以在有雷电现象时，不要站在大树或其它较高的导电物体下，也不能站到高处
为了防止雷电对人们的危害，发明了避雷针，让雷电通过金属导体进入大地，从而保证人或建筑物的安全
第二十章 电与磁
磁现象、磁场
磁现象
磁性：物体吸引铁、镍、钻等物质的性质
磁体：具有磁性的物体叫磁体。它有指向性：指南北
磁极：磁体上磁性最强的部分叫磁极
任何磁体都有两个磁极，一个是北极（N极）；另一个是南极（S极）
磁极间的相互作用规律：同名磁极互相排斥，异名磁极互相吸引
磁化：使原来没有磁性的物体带上磁性的过程
方式：与磁体接触；与磁体摩擦；通电
有些物体在磁化后磁性能长期保存，叫永磁体（如钢）
有些物体在磁化后磁性在短时间内就会消失，叫软磁体（如软铁）
磁场
磁体周围存在着磁场，磁极间的相互作用就是通过磁场发生的
磁场的基本性质：对放入其中的磁体产生磁力的作用
磁场的方向：在磁场中的某一点，小磁针静止时北极所指的方向就是该点的磁场方向
磁感线：描述磁场的强弱和方向而假想的曲线。磁体周围的磁感线是从它北极出来，回到直极（磁感线是不存在的，用虚线表示，且不相交）
磁场中某点的磁场方向、磁感线方向、小磁针静止时北极指的方向相同
地磁场
定义：地球也是一个磁体，周围也存在着磁场，叫地磁场
磁针指南北是因为受到地磁场的作用
地磁南极与地理北极、地磁北极与地理南极并不完全重合，中间有一个夹角，叫做磁偏角，是由我国宋代学者沈括首先发现的
电生磁
奥斯特实验
证明：通电导线周围存在磁场
磁场的方向与电流的方向有关
电流的磁效应
通电导线的周围存在与电流的方向有关的磁场，这种现象叫做电流的磁效应
螺线管
把导线绕在圆筒上，做成螺线管，也叫线圈，在通电情况下会产生磁场
通电螺线管的磁场相当于条形磁体的磁场，通电螺线管的两端相当于条形磁体的两个磁极
两端的极性跟电流方向有关，电流方向与磁极间的关系可由安培定则来判断
安培定则
用右手握螺线管，让四指弯向螺线管中电流方向，则大拇指所指的那端就是螺线管的北极（N极）
电磁铁、电磁继电器
电磁铁
定义：内部插入铁芯的通电螺线管
工作原理：电流的磁效应，通电螺线管插入铁芯后磁场大大增强
电磁铁磁场的强弱与电流的强弱、线圈的匝数、铁芯的有无有关
电磁铁的特点
磁性的有无可由电流的通断来控制
磁性的强弱可由改变电流大小和线圈的匝数来调节
磁极可由电流方回来改变
电磁继电器
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。实质上它就是利用电磁铁来控制工作电路的一种开关
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两部分组成
扬声器
扬声器是把电信号转化成声信号的一种装置
主要由固定的永久磁体、线圈和锥形纸盆构成
电动机
磁场对电流的作用
通电导线在磁场中要受到磁力的作用
通电导体在磁场中受力方向：跟电流方向和磁感线方向有关
基本构造
由定子和转子两部分构成
能够转动的部分叫转子；固定不动的部分叫定子
工作原理
根据通电线圈在磁场中受力转动工作的
能量转化
把电能转化成机械能
换向器的作用
每当线圈刚转过平衡位置时，自动改变线圈中电流的方向
磁生电
电磁感应现象
在1831年由英国物理学家法拉第首先发现了利用磁场产生电流的条件和规律
当闭合电路的一部分导体在磁场中做切割磁感线运动时，导体中就会产生电流。这个现象叫电磁感应现象，产生的电流叫感应电流
产生感应电流条件
闭合电路的一部分导体在磁场中必须做切割磁感线运动
影响感应电流方向的因素
与导体做切割磁感线运动的方向和磁感线的方向有关
发电机
原理：发电机是利用电磁感应的原理制成的
结构：由定子和转子两部分构成
能量转化：把机械能转化成电能
交流电：周期性改变方向的电流叫交变电流，简称交流
频率：在交变电流中，电流每秒内周期性变化的次数叫做频率我国电网以交变电流供电，频率是50Hz
第二十一章 信息的传递
现代顺风耳——电话
基本组成
话筒
将声信号转变为音频电信号
听筒
将音频电信号转变为声信号
基本原理
声音振动→变化的电流→声音的振动
电话交换机
减少电话线数量和提高线路利用率
通过电磁继电器进行接线
种类
按信号输出方式
有线电话
无线电话
按信号类型
模拟电话
模拟信号在传输过程中会丢失信息，而且抗干扰能力不强，保密性也很差，信号衰减厉害
数字电话
数字信号在传输过种中，抗干扰能力强，保密性好
电磁波的海洋
产生条件
导线中迅速变化的电流会在周围的空间产生电磁波
传播
不需要介质，光也是电磁波的一种
电磁波在真空中的速度是：3×10⁸m/s
波速=波长×频率，c=λf
应用
微波炉
原理：用电磁波来加热
特点：含水量高的食品在微波炉中温度上升快
不能用金属制造的容器，金属容器会阻挡电磁波
雷达
微波的反射
广播、电视和移动通信
无线电广播的发射由广播电台完成
发射部分主要由话筒、载波发生器、调制器、放大器和发射天线组成
接收部分主要由接收天线、调谐器、解调器和扬声器组成
电视信号的发射和接收
与无线电广播基本相同，只是发射部分多了摄像机，接收部分多了显像管
移动电话
既是无线电的发射装置，又是无线电的接收装置
特点
体积小，发射功率不大，天线简单，灵敏度不高，需要基站台转发信号
几个名词
音频信号：声音变成的电信号，它的频率跟声音的频率相同
视频信号：由图像变成的信号，它的频率在几赫到几兆赫之间
射频信号：一种频率很高的电流信号，在空间激发电磁波的能力较强
频道：不同的频率范围
越来越宽的信息之路
无线电波的频率越高，相同时间内传输的信息就越多
微波通信：微波是一类频率很高的电磁波，传播路径近似直线，需要中继站
卫星通信：利用卫星做中继站的微波通信方式
光纤通信：利用频率更高的光波进行信息传递，光纤通信中用激光作载体
网络通信：把计算机联在一起，可以进行网络通信
应用
话筒
作用：把声音信号变成电信号
碳粒话筒是靠改变电阻使电流相应改变
动圈式话筒是电磁感应产生随声音变化的电流
信号
模拟信号
电流信号模仿着声音信号的“一举一动”，信号电流的频率、振幅和变化情况和声音的频率振幅变化情况完全一样
数字信号
用不同的符号组合表示信号，数字信号不容易失真，易用计算机处理
电磁波的很多特点和光一样，其实光也是一种电磁波
金属可以屏蔽电磁波
总结
知能提升
电磁波
频率：1s内出现的波峰或波谷数叫频率
波长：相邻的两个波峰或波谷之间的距离叫波长
波长越长，频率越低；波长越短，频率越高
不同频率的电磁波波速相同，等于光速，实际上光也是一种电磁波
激光的特点
平行度好、亮度高、颜色纯
光纤通信中只能用激光
注意点
模拟信号主要特征：模仿
模拟信号在传输和放大中，信号电流的波会改变，即失真
数字信号主要特征：用符号表示信号
现在常用的数字信号通常只有两种不同的状态，可用1和0表示，形式简单，可以方便计算机加工处理
第二十二章 能源与可持续发展
能源
定义
凡是能为人类提供能量的物质资源，都可以叫做能源
分类
一次能源和
二次能源
一次能源
可以直接从自然界获取的能源
主要包括柴草、煤，石油，天然气，风能，太阳能，地热能，核能等
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
* 如电力、蒸汽、焦炭、煤气等
可再生能源和
不可生能源
可再生能源
在自然界可以不断再生并有规律地得到补充的能源
* 如太阳能、生物质能、风能、海洋能、地热能等
不可再生能源
经过千百万年形成的、不可能在短期内从自然界得到补充的能源
* 如煤炭、石油、天然气、核燃料等
生物能源
由生命物质提供的能量称为生物质能
化石能源
在地下的动植物经过漫长的地质年代形成的如煤，天然气等
三次能源革命
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：可控核能利用
核能
核能
原子核分裂或聚合时释放的巨大能量叫做核能
裂变
用中子轰击较大原子核，使其分裂成两个中等大小的原子核并释放出巨大能量的现像叫做裂变
应用：原子弹、核电站
链式反应
原子核发生裂变时，裂变自行持续下去的现象叫做链式反应
聚变
质量很小的原子核在超高温下结合成新的原子核，释放出更大的核能叫做聚变，也称为热核反应
应用：氢弹、太阳
优缺点
优点：造洁、无污染、产生能量巨大
缺点：直可能带来放射性污染
太阳能
太阳的结构
太阳核心、辐射层、对流层和太阳大气
优缺点
优点
太阳能十分巨大
能长久供应
分布广阔、获取方便、无需挖掘、开采和运输
安全、无污染
缺点
辐射功率分散、不稳定
目前转换效率还较低
受天气限制
利用方式
光热转换——太阳灶、太阳能热水器
光电转换——太阳能电池
光化转换——绿色植物
能源与可持续发展
能量转移和转化的方向性
能量的转移和转化都是有立向性的，能量的利用是有条件的，也是有代价的，并不是什么能量都可利用
能源消耗时对环境的影响
空气污染
产生废物
有害物质
水土流失及沙漠化
节约能源减小污染的途径
改进开发技术，减少环境污染物
限制过量开发一些污染严重的资源
大量开发一些清洁无污染的可再生能源
人类未来的理想能源
必须足够丰富，可以保证长期使用
必须足够便宜，可以保证多数人用得起
相关技术必须成熟，可以保证大规模使用
必须足够安全、清洁，可以保证不会严重影响环境
第十三章 内能
分子热运动
分子动理论
物质由分子组成
一切物体的分子都在不停地做无规则运动
分子间存在相互作用的引力和压力
扩散
不同的物质在互相接触时彼此进入对方现象（非重力等外界因素影响）
扩散现象说明
分子在不停地做无规则的运动
分子之间有回隙
决定扩散现象快慢的因素
气体、液体、固体均能发生扩散现象
扩散快慢与温度有关。温度越高，扩散越快
分子的热运动
由于分子的运动跟温度有关，所以把分子的无规则运动叫做分子的热运动
温度越高，分子的热运动越剧烈
分子间的作用力
分子之间既有引力又有压力
分子间的作用力，固体最大，液体其次，气体最小
当分子间距离过大时，分子的作用力十分微弱，忽略不计
内能
内能
定义：构成物体的所有分子，其热运动的动能和分子势能的总和，叫做物体的内能
单位：焦耳（J）
内能大小与温度的关系
一切物体在任何情况下都有内能
在物体的质量，材料、状态相同时，温度越高物体内能越大
内能的改变
热传递
方向
热量从高温物体向低温物体传递或从同一物体的高温部分向低温部分传递
条件
有温度差
热传递传递的是内能（热量）而不是温度
热传递过程中，物体吸收热量，内能增加；放出热量，内能减少
物体内能改变，温度不一定发生变化
做功
对物体做功，物体内能会增加，物体对外做功，物体内能会减少
做功改变内能的实质是内能和其他形式的能的相互转化
做功与热传递改变物体的内能是等效的
热传递的实质：能量的转移
做功的实质：能量的转化
热量
热传递过程中，传递的能量的多少叫热量，热量的单位是焦耳。它是过程量
内能与机械能
内能是微观的，机械能是宏观的
有机械能的物体一定有内能，有内能的物体不一定有机械能
比热容
比热容
定义：一定质量的某种物质，在温度升高时吸收的热量与它的质量和升高的温度乘积之比
比热容是物质的一种特性，大小与物质的种类、状态有关，与质量、体积、温度、密度、形状等无关
定义式
C=Q/mΔt
单位：J/(kg·℃)
物理意义
表示物体吸热或放热的能力的强弱
相同质量的物体吸收相同的热量，升温少的吸热能力强
相同质量的物体升高相同的温度，用时长的吸热能力强
水的比热容：4.2x10³J/(kg·℃)
表示：1kg的水温度升高（或降低）1℃吸收（或放出）的热量为4.2x10³J
在受太阳照射条件相同时，白天沿海地区比内陆地区温度升高的慢，夜晚沿海地区温度降低也少
一天之中，沿海地区温度变化小，内陆地区温度变化大
热量的计算公式
Q吸=cm(t-t₀)（或Q吸=cmΔt）
Q放=cm(t₀-t)（或Q放=cmΔt）
第十四章 内能的利用
热机
热机
把内能转化为机械能的机器叫热机
内燃机
冲程：活塞在汽缸内往复运动时，从汽缸的一端运动到另一端的过程，叫做一个冲程
工作过程
内燃机的每一个工作循环分为四个阶段：吸气冲程、压缩冲程、做功冲程、排气冲程
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，而做功冲程是内燃机中唯一对外做功的冲程，是由内能转化为机械能。另外压缩冲程将机械能转化为内能
汽油机和柴油机的不同处
汽油机
气缸顶火花塞；点燃式；效率较低；吸入空气和汽油混合
柴油机
气缸顶喷油嘴；压燃式；效率较高；吸入空气
飞轮每转动两次，做一次功，完成四个冲程
热机的效率
燃料的热值
定义：某种燃料完全燃烧放出的热量与的其质量之比，叫做这种燃料的热值。用符号q表示
定义式：q=Q/m
单位：J/kg
每立方米酒精的热值是3.0×10⁷J/kg，表示1kg酒精完全燃烧放出的热量是3.0×10⁷J
关于热值
对于热值的概念，热值是一个理想值
它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、体积等均无关
热机的效率
定义：热机工作时，用来做有用功的那部分能量，与燃料完全燃烧放出的能量之比叫做热机的效率
ŋ=Q有/Q总×100%
Q有为做有用功的能量
Q总为燃料完全燃烧释放的能量
提高热机效率的主要途径
改善燃烧环境，使燃料尽可能完全燃烧，提高燃料的燃烧效率
尽量减小各种热散失
减小各部件间的摩擦以减小因克服摩擦做功而消耗的能量
充分利用废气带走的能量，从而提高燃料的利用率
能量的转化和守恒
内能的利用
利用内能直接加热物体
利用内能来做功
能量守恒定律
能量既不会凭空道灭，也不会凭空产生，它只会从一种形式转化为其它形式，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
“第一类永动机”永远不可能实现，因为它违背了能量守恒定律
第十五章 电流和电路
两种电荷
摩擦起电
摩擦过的物体具有吸引轻小物体的现象叫摩擦起电
在摩擦起电的过程中只能转移带负电荷的电子
摩擦起电的两个物体将带上等量异种电荷
由同种物质组成的两物体摩擦不会起电
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
两种电荷
用丝绸摩擦过的玻璃棒带的电荷叫正电荷
用毛皮摩擦过的橡胶棒带的电荷叫负电荷
电荷间的相互作用
同中电荷相互排斥，异种电荷相互吸引
验电器
用途：用来检验物体是否带电
原理：利用同种电荷相互排斥
导体和绝缘体
导体
容易导电的物体叫导体
金属
人体
盐水溶液
导电原因
导体内部有大量的自由电荷
绝缘体
不容易导电的物体叫绝缘体
玻璃
陶瓷
塑料
不易导电原因
绝缘体内部几乎没有自由电荷
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。绝缘体不能导电但能带电
电流和电路
电流
电流的形成
电荷的定向移动形成电流
任何电荷的定向移动都会形成电流
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
在电源的外部，电流从电源正极经用电器流向负极；在电源内部，电流的方向是从电源的负极流向正极
电路
基本组成
电源，导线，开关和用电器
电源
定义
能提供持续电流（或电压）的装置
功能
把其他形式的能转化为电能
干电池是把化学能转化为电能
发电机则由机械能转化为电能
电路中有持续电流的条件
有电源
电路闭合
电路的三种状态
通路
接通的电路叫通路
开路（断路）
断开的电路叫开路（断路）
短路
直接把导线接在电源两极上的电路叫短路，绝对不允许
电路图
用元件符号表示电路连接的图叫电路图

串联和并联
串联
把元件逐个顺次连接起来叫串联
任意处断开，电路中都没有电流
特点
只需一个开关
各个用电器不能独立工作（相互影响）
电流路径有且只有一条
并联
把元件并列地连接起来叫并联
电流在分支前和合并后所经过的路径叫做干路；分流后到合并前所经过的路径叫做支路
各条支路之间互不影响
特点
开关可以不止一个
各个用电器能独立工作（相互不影响）
电流路径不止一条
判断串联、并联的常用方法
分流法
观察电路中的电流从电源正极出来经过用电器回到负极的过程中，是否有分支
有分支，则电路为并联
没有分支，则电路为串联
断路法
将电路中的任意一个用电器去掉后，观察其他用电器是否能继续工作
能继续工作，则电路为并联
不能继续工作，则电路为串联
电路工作特点法
观察电路中的各个用电器能否独立工作
独立工作（相互不影响），则电路为并联
不能独立工作（相互影响），则电路为串联
备注
如果电路中连接有电压表和电流表，则先把电压表所在的位置看作断路，把电流表所在的位置看作纯导线，然后再判断用电器之间的连接方式
电流的测量
电流
国际单位：安培（A）
常用单位：毫安（mA），微安（μA）
1A=10³mA=10⁶μA
电流表
测量电流的仪表，内阻很小，可看作0，可看作导线
使用规则
串联在电路中
电流要从“+”接线柱入，从“－”接线柱
被测电流不要超过电流表的量程
绝对不允许不经过用电器而把电流表连到电源的两极上
实验室中常用的电流表有两个量程
0~0.6A，每小格表示的电流值是0.02A
0~3A，每小格表示的电流值是0.1A
注意点：要测量谁的电流，则电流表就与谁串联；反之，电流表与谁串联，则表示测量谁的电流
串、并联电路中电流的规律
串联电路中各处的电流相等
并联电路的干路总电流等于各支路电流之和
第十六章 电压、电阻
电压（V）
电源是提供电压的装置；电压是使电路中形成电流的原因，有电压不一定有电流，但有电流则一定有电压
单位
国际单位：伏特（V）
常用单位：千伏（KV），毫伏（mV）
1KV=10³V=10⁶mV
测量仪表
电压表
使用规则
并联在电路中
电流要从“+”接线柱入，从“－”接线柱
被测电压不要超过电压表的量程
电压表可以直接接在电源两极
实验室中常用的电压表有两个量程
0~3V，每小格表示的电流值是0.1V
0~15V，每小格表示的电流值是0.5V
注意点：要测量谁的电压，则电压表就与谁并联；反之，电压表与谁并联，则表示测量谁的电压
常见的电压值
1节干电池的电压是1.5V
1节铅蓄电池电压是2V
家庭照明电压为220V
人体的安全电压是：不高于36V
工业电压是380V
串、并联电路中电压的规律
在串联电路中，总电压等于各部分电压之和
并联电路中，各支路两端的电压相等（各支路两端的电压与电源电压相等）
电阻（R）
定义
表示导体对电流的阻碍作用
导体如果对电流的阻碍作用越大，则电阻就越大，而通过导体的电流就越小
单位
国际单位：欧姆（Ω）
常用单位：兆欧（MΩ），千欧（KΩ）
1MΩ=10³KΩ=10⁶Ω
电阻是导体本身的一种基本性质
决定电阻大小的因素
材料，长度，横截面积和温度
电阻（R）与它两端的电压（U）和通过它的电流（1）无关
变阻器
滑动变阻器
定义
连入电路中的阻值大小可以改变的器件
原理
滑动滑片（P）改变电阻线连入电路中的长度来改变连入电路中的阻值
注：没改变它自身的总阻值
作用
保护电路
通过改变接入电路中的电阻来改变电路中的电流或者各个电阻之间的电压分配关系
铭牌
如一个滑动变阻器标有“50Ω 2A”表示的意义是：最大阻值是50Ω，允许通过的最大电流是2A
正确使用
串联在被控制电路中使用（即要控制谁则与谁串联；反之，与谁串联则表示控制谁的电流）
接线柱要“一上一下”
闭合开关前应把滑片调至阻值最大的位置
电阻箱
作用和滑动变阻器相同
原理与滑动变阻器不相同
使用方法
连接方式与滑动变阻器相同
连入电路的阻值大小=刻度盘指针所指数字×对应倍数之和
第十七章 欧姆定律
电流与电压和电阻的关系
当电阻一定时，导体中的电流跟导体两端的电压成正比
当电压一定时，导体的电流跟导体的电阻成反比
欧姆定律
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
此结论绝对不能倒过来说
公式
I=U/R
公式中的I、U、R必须对于同一导体（同一段电路）的同一过程（即要满足“同一性”），才能代入公式中计算
I、U和R中已知任意的两个量就可求另一个量
计算时单位要统一
应用
同一电阻的阻值不变，与电流和电压无关，其电流随电压增大而增大（R=U/I只是R的确定式，而不是决定式）
当电压不变时，电阻越大，则通过的电流就越小（I=U/R）
当电流一定时，电阻越大，则电阻两端的电压就越大（U=IR）
电阻的测量
方法：伏安法
用电压表和电流表分别测出电路中某一导体两端的电压和通过的电流就可以根据欧姆定律算出这个导体的电阻，这种用电压表和电流表测电阻的方法叫伏安法
原理
R=U/I
滑动变阻器的作用
改变电阻两端的电压（分压），同时又保护电路（限流）
结果分析
测量结果偏小
有部分电流通过电压表，电流表的示数大于实际通过电阻中的电流
测试误差偏大
通电时间过长，引起电阻温度升高，导致阻值变大
测电阻时，多测是为了取平均值，减小误差；多次试验是为了找规律
欧姆定律在串、并联电路中的应用
电阻串联的特点（指R1、R2串联，串得越多，总电阻越大）
电流：I=I₁=I₂（串联电路中各处的电流相等）
电压：U=U₁+U₂（串联电路中总电压等于各部分电路电压之和）
电阻：R=R₁+R₂（串联电路中总电阻等于各串联电阻之和）；如果n个等值电阻（R）串联，则有R总=nR
总电阻比任何一个分电阻都大，其原因是电阻串联相当于增加了导体的长度
实际意义：用多个小电阻串联起来代替大电阻
分压作用
U₁/U₂=R₁/R₂（阻值越大的电阻分得电压越多，反之分得电压越少）
比例关系
在串联电路中，电流对各部分电路（用电器）所做的功、产生的热量、做功的功率与其电阻成正比
W₁/W₂=Q₁/Q₂=P₁/P₂=R₁/R₂
U₁/U₂=R₁/R₂
电阻并联的特点（指R1，R2并联，并得越多，总电阻越小）
电流：I=I₁+I₂（干路电流等于各支路电流之和）
电压：U=U₁=U₂（干路电压等于各支路电压）
电阻：1/R=1/R₁+1/R₂（总电阻的倒数等于各支路电阻的倒数之和）；如果n个等值（R）电阻并联，则有R总=R/n
总电阻比任何一个分电阻都小，其原因是电阻并联相当于增加了导体的横截面积
实际意义：用多个大电阻并联起来代替小电阻
变形式R=R₁·R₂/(R₁+R₂）此变形式只适用于两个电阻并联的情况，多于两个电阻并联则不适用
分流作用
I₁/I₂=R₁/R₂（阻值越大的电阻分得电流越少，反之分得电流越多）
比例关系
在并联电路中，电流对各部分电路（用电器）所做的功、产生的热量、做功的功率与其电阻成反比
W₁/W₂=Q₁/Q₂=P₁/P₂=R₂/R₁
I₁/I₂=R₂/R₁
第十八章 电功率
电能、电功（W）
定义
电流对用电器做的功（电能转化成其他形式能的多少）叫电功
电动就是电能
单位
国际单位：焦耳（J）
常用单位：度（千瓦时）KW·h
1度=1千瓦时=3.6×10⁶J
测量工具
电能表（电度表）
电功公式
W=Pt=UIt
单位
W→焦（J）；U→伏（V）；I→安（A）；t→秒（s）
W、U、I、t必须对于同一导体（同一段电路）的同一过程，才能代入公式计算，即要满足“同一性”
计算时单位要统一
已知任意的三个量都可以求出第四个量
其他公式
W=I²Rt（多用于串联电路）
W=U²t/R（多用于并联电路）
电功率（P）
定义
表示电流做功的快慢
单位
国际单位：瓦特（W）
常用单位：千瓦（KW）
计算公式
P=W/t=UI
单位
P→瓦（W）；W→焦（J）；t→秒（s）；U→伏（V）；I→安（A）
计算时单位要统一
W用焦（J），t用秒（s），则P的单位是瓦（W）
W用千瓦时（KW·h），t用小时（h），则P的单位是千瓦（KW）
公式中各物理量必须满足“同一性”才能代入公式计算
其他公式
P=I²R（多用于串联电路）
P=I²/R（多用于并联电路）
电和热
定义
电流通过导体时电能转化成热的现象叫电流的热效应
利用电来加热的用电器叫电热器
概念
额定电压
用电器正常工作的电压。另有：额定电流
额定功率
用电器在额定电压下的功率
实际电压
实际加在用电器两端的电压。另有：实际电流
实际功率
用电器在实际电压下的功率
P=I²R
在电流相同的条件下，电能转化成热时的功率跟导体的电阻成正比
用电器消耗的实际功率随加在它两端的实际电压而改变。实际电压升高，实际功率增大；反之则减小
当U实> U额时，则P实> P额；（灯很亮，将缩短灯泡寿命，且易烧坏）
当U实<U额时，则P实<P额；（灯很暗）
当U实=U额时，则P实=P额；（正常发光）
电流热效应的应用
电炉、电热水器、电热毯等
测量小灯泡的电功率
测量小灯泡电功率的电路图与测电阻的电路图一样。
进行测量时，一般要分别测量小灯泡过暗、正常发光、过亮时三次的电功率，但不能用求平均值的方法计算电功率，只能用小灯泡正常发光时的电功率
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
计算公式
Q=I²Rt
单位
Q→焦（J）；I→安（A）；R→欧（Ω）；t→秒（s）
当电流通过导体做的功（电功）全部用来产生热量（电热），则有：Q=W，可用电功计算公式来计算电热（如热水器，电热毯等纯电阻用电器），即有 Q=W= Pt=UIt=U²t/R（只适用于纯电阻电路）
补充结论
在串联电路中，电流对各部分电路（用电器）所做的功、产生的热量、做功的功率与其电阻成正比W₁/W₂=Q₁/Q₂=P₁/P₂=R₁/R₂ U₁/U₂=R₁/R₂
在并联电路中，电流对各部分电路（用电器）所做的功、产生的热量、做功的功率与其电阻成反比W₁/W₂=Q₁/Q₂=P₁/P₂=R₁/R₂ I₁/I₂=R₂/R₁
额定电压相等的用电器
额定电压相等的用电器（灯泡），额定功率越大的其电阻越小；额定功率越小的其电阻越大
当用电器串联在电路中时，额定功率越大，它消耗的实际功率越小（灯泡较暗）；额定功率越小，它消耗的实际功率越大（灯泡较亮）
当用电器并联在电路中时，额定功率越大，它消耗的实际功率越大（灯泡较亮）；额定功率越小，它消耗的实际功率越小（灯泡较暗）
同一用电器接在不同电压的电路中时，它消耗的实际功率大小跟它两端的实际电压的平方成正比，即P₁/P₂=(U₁/U₂)²
两个不同规格的电灯（其它用电器）串联时，应让额定电流小的电灯（用电器）正常工作；当它们并联时，应让额定电压小的电灯（用电器）正常工作
两个电阻（假设R₁＞R₂）
串联接入电路
R₁消耗的实际功率大于R₂消耗的实际功率，即P₁＞P₂
并联接入电路
R₁消耗的实际功率小于R₂消耗的实际功率，即P₁＜P₂
第十九章 生活用电
家庭电路
组成部分
进户线、电能表、总开关、保险装置、用电器、插座、灯座、开关
电路的连接
各种用电器是并联接入电路的，插座与灯座是并联的，控制各用电器工作的开关与电器是串联的
电路各部分的作用
进户线（火线）和零线
给用户提供家庭电压的线路，分为火线和零线
火线和零线之间有220V的电压
试电笔
用途：用来辨别火线和零线
使用方法
使用时，手指按住笔卡，用笔尖接触被测的导线（手指千万不能碰到笔尖）
如果氖管发光，表示接触的是火线；如果氖管不发光，表示接触的是零线
电能表
用途：测量用户消耗的电能（电功）的仪表
安装：安装在家庭电路的干路上
原因：这样才能测出全部家用电器消耗的电能
总开关（闸刀开关）
作用：控制整个电路的通断，以便检测电路更换设备
安装：家庭电路的干路上。在熔断器前，安装是“静（触点）在上”
保险丝（熔断器）：对电路起保护作用
插座
作用：连接家用电器，给可移动家用电器供电
种类：二孔插座、三孔插座
安装：并联在家庭电路中
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
用电器（电灯）、开关
白炽灯是利用电流的热效应进行工作的
灯泡的种类：螺丝口灯泡的螺旋接灯头的螺旋套，进而接零线；灯泡尾部的金属柱接灯头的弹簧片，再通过开关接火线。原因：防止维修触电
开关和用电器串联，控制用电器，如果开关短路用电器会一直工作开关不能控制，但不会烧干路上的保险丝
家庭电路中电流过大的原因
原因
用电器总功率过大
发生短路
保险丝
作用：当过大的电流通过时，保险丝产生较多的热量使它的温度达到熔点，于是保险丝断，自动切断电路，起到保护电路的作用
材料：保险丝是由电阻率太、熔点较低的铅锑合金制成
保险原理：电流的热效应
连接：与所保护的电路串联，且一般只接在火线上
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
规格：越粗额定电流越大
家庭电路保险丝烧断的原因：发生短路、用电器总功率过大、选择了额定电流过小的保险丝
注意：不能用铁丝、铜丝、铝丝等代替保险丝
安全用电
安全电压：对人体安全的电压应该不高于36V
两种类型的触电
触电事故
一定强度的电流通过人体所引起的伤害
危险性：与电流的大小、通电时间的长短等因素有关
家庭电路触电的两种形式
单线触电
双线触电
家庭电路触电的事故
都是由于人体直接或间接跟火线接触造成的并与地线或零线构成通
触电的急救
如果发生了触电，要立即切断电源
必要时对触电者进行人工呼吸，同时尽快通知医务人员抢救
安全用电的原则
接触低压带电体；不靠近高压带电体
更换灯泡、搬动电器前应断开电源开关
不弄湿用电器，不损坏绝缘层
保险装置、插座、导线、家用电器等达到使用寿命应及时更换
注意防雷
重电是自然界一种剧烈的放电现象，对人来说是非常危险的，所以在有雷电现象时，不要站在大树或其它较高的导电物体下，也不能站到高处
为了防止雷电对人们的危害，发明了避雷针，让雷电通过金属导体进入大地，从而保证人或建筑物的安全
第二十章 电与磁
磁现象、磁场
磁现象
磁性：物体吸引铁、镍、钻等物质的性质
磁体：具有磁性的物体叫磁体。它有指向性：指南北
磁极：磁体上磁性最强的部分叫磁极
任何磁体都有两个磁极，一个是北极（N极）；另一个是南极（S极）
磁极间的相互作用规律：同名磁极互相排斥，异名磁极互相吸引
磁化：使原来没有磁性的物体带上磁性的过程
方式：与磁体接触；与磁体摩擦；通电
有些物体在磁化后磁性能长期保存，叫永磁体（如钢）
有些物体在磁化后磁性在短时间内就会消失，叫软磁体（如软铁）
磁场
磁体周围存在着磁场，磁极间的相互作用就是通过磁场发生的
磁场的基本性质：对放入其中的磁体产生磁力的作用
磁场的方向：在磁场中的某一点，小磁针静止时北极所指的方向就是该点的磁场方向
磁感线：描述磁场的强弱和方向而假想的曲线。磁体周围的磁感线是从它北极出来，回到直极（磁感线是不存在的，用虚线表示，且不相交）
磁场中某点的磁场方向、磁感线方向、小磁针静止时北极指的方向相同
地磁场
定义：地球也是一个磁体，周围也存在着磁场，叫地磁场
磁针指南北是因为受到地磁场的作用
地磁南极与地理北极、地磁北极与地理南极并不完全重合，中间有一个夹角，叫做磁偏角，是由我国宋代学者沈括首先发现的
电生磁
奥斯特实验
证明：通电导线周围存在磁场
磁场的方向与电流的方向有关
电流的磁效应
通电导线的周围存在与电流的方向有关的磁场，这种现象叫做电流的磁效应
螺线管
把导线绕在圆筒上，做成螺线管，也叫线圈，在通电情况下会产生磁场
通电螺线管的磁场相当于条形磁体的磁场，通电螺线管的两端相当于条形磁体的两个磁极
两端的极性跟电流方向有关，电流方向与磁极间的关系可由安培定则来判断
安培定则
用右手握螺线管，让四指弯向螺线管中电流方向，则大拇指所指的那端就是螺线管的北极（N极）
电磁铁、电磁继电器
电磁铁
定义：内部插入铁芯的通电螺线管
工作原理：电流的磁效应，通电螺线管插入铁芯后磁场大大增强
电磁铁磁场的强弱与电流的强弱、线圈的匝数、铁芯的有无有关
电磁铁的特点
磁性的有无可由电流的通断来控制
磁性的强弱可由改变电流大小和线圈的匝数来调节
磁极可由电流方回来改变
电磁继电器
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。实质上它就是利用电磁铁来控制工作电路的一种开关
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两部分组成
扬声器
扬声器是把电信号转化成声信号的一种装置
主要由固定的永久磁体、线圈和锥形纸盆构成
电动机
磁场对电流的作用
通电导线在磁场中要受到磁力的作用
通电导体在磁场中受力方向：跟电流方向和磁感线方向有关
基本构造
由定子和转子两部分构成
能够转动的部分叫转子；固定不动的部分叫定子
工作原理
根据通电线圈在磁场中受力转动工作的
能量转化
把电能转化成机械能
换向器的作用
每当线圈刚转过平衡位置时，自动改变线圈中电流的方向
磁生电
电磁感应现象
在1831年由英国物理学家法拉第首先发现了利用磁场产生电流的条件和规律
当闭合电路的一部分导体在磁场中做切割磁感线运动时，导体中就会产生电流。这个现象叫电磁感应现象，产生的电流叫感应电流
产生感应电流条件
闭合电路的一部分导体在磁场中必须做切割磁感线运动
影响感应电流方向的因素
与导体做切割磁感线运动的方向和磁感线的方向有关
发电机
原理：发电机是利用电磁感应的原理制成的
结构：由定子和转子两部分构成
能量转化：把机械能转化成电能
交流电：周期性改变方向的电流叫交变电流，简称交流
频率：在交变电流中，电流每秒内周期性变化的次数叫做频率我国电网以交变电流供电，频率是50Hz
第二十一章 信息的传递
现代顺风耳——电话
基本组成
话筒
将声信号转变为音频电信号
听筒
将音频电信号转变为声信号
基本原理
声音振动→变化的电流→声音的振动
电话交换机
减少电话线数量和提高线路利用率
通过电磁继电器进行接线
种类
按信号输出方式
有线电话
无线电话
按信号类型
模拟电话
模拟信号在传输过程中会丢失信息，而且抗干扰能力不强，保密性也很差，信号衰减厉害
数字电话
数字信号在传输过种中，抗干扰能力强，保密性好
电磁波的海洋
产生条件
导线中迅速变化的电流会在周围的空间产生电磁波
传播
不需要介质，光也是电磁波的一种
电磁波在真空中的速度是：3×10⁸m/s
波速=波长×频率，c=λf
应用
微波炉
原理：用电磁波来加热
特点：含水量高的食品在微波炉中温度上升快
不能用金属制造的容器，金属容器会阻挡电磁波
雷达
微波的反射
广播、电视和移动通信
无线电广播的发射由广播电台完成
发射部分主要由话筒、载波发生器、调制器、放大器和发射天线组成
接收部分主要由接收天线、调谐器、解调器和扬声器组成
电视信号的发射和接收
与无线电广播基本相同，只是发射部分多了摄像机，接收部分多了显像管
移动电话
既是无线电的发射装置，又是无线电的接收装置
特点
体积小，发射功率不大，天线简单，灵敏度不高，需要基站台转发信号
几个名词
音频信号：声音变成的电信号，它的频率跟声音的频率相同
视频信号：由图像变成的信号，它的频率在几赫到几兆赫之间
射频信号：一种频率很高的电流信号，在空间激发电磁波的能力较强
频道：不同的频率范围
越来越宽的信息之路
无线电波的频率越高，相同时间内传输的信息就越多
微波通信：微波是一类频率很高的电磁波，传播路径近似直线，需要中继站
卫星通信：利用卫星做中继站的微波通信方式
光纤通信：利用频率更高的光波进行信息传递，光纤通信中用激光作载体
网络通信：把计算机联在一起，可以进行网络通信
应用
话筒
作用：把声音信号变成电信号
碳粒话筒是靠改变电阻使电流相应改变
动圈式话筒是电磁感应产生随声音变化的电流
信号
模拟信号
电流信号模仿着声音信号的“一举一动”，信号电流的频率、振幅和变化情况和声音的频率振幅变化情况完全一样
数字信号
用不同的符号组合表示信号，数字信号不容易失真，易用计算机处理
电磁波的很多特点和光一样，其实光也是一种电磁波
金属可以屏蔽电磁波
总结
知能提升
电磁波
频率：1s内出现的波峰或波谷数叫频率
波长：相邻的两个波峰或波谷之间的距离叫波长
波长越长，频率越低；波长越短，频率越高
不同频率的电磁波波速相同，等于光速，实际上光也是一种电磁波
激光的特点
平行度好、亮度高、颜色纯
光纤通信中只能用激光
注意点
模拟信号主要特征：模仿
模拟信号在传输和放大中，信号电流的波会改变，即失真
数字信号主要特征：用符号表示信号
现在常用的数字信号通常只有两种不同的状态，可用1和0表示，形式简单，可以方便计算机加工处理
第二十二章 能源与可持续发展
能源
定义
凡是能为人类提供能量的物质资源，都可以叫做能源
分类
一次能源和
二次能源
一次能源
可以直接从自然界获取的能源
主要包括柴草、煤，石油，天然气，风能，太阳能，地热能，核能等
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
* 如电力、蒸汽、焦炭、煤气等
可再生能源和
不可生能源
可再生能源
在自然界可以不断再生并有规律地得到补充的能源
* 如太阳能、生物质能、风能、海洋能、地热能等
不可再生能源
经过千百万年形成的、不可能在短期内从自然界得到补充的能源
* 如煤炭、石油、天然气、核燃料等
生物能源
由生命物质提供的能量称为生物质能
化石能源
在地下的动植物经过漫长的地质年代形成的如煤，天然气等
三次能源革命
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：可控核能利用
核能
核能
原子核分裂或聚合时释放的巨大能量叫做核能
裂变
用中子轰击较大原子核，使其分裂成两个中等大小的原子核并释放出巨大能量的现像叫做裂变
应用：原子弹、核电站
链式反应
原子核发生裂变时，裂变自行持续下去的现象叫做链式反应
聚变
质量很小的原子核在超高温下结合成新的原子核，释放出更大的核能叫做聚变，也称为热核反应
应用：氢弹、太阳
优缺点
优点：造洁、无污染、产生能量巨大
缺点：直可能带来放射性污染
太阳能
太阳的结构
太阳核心、辐射层、对流层和太阳大气
优缺点
优点
太阳能十分巨大
能长久供应
分布广阔、获取方便、无需挖掘、开采和运输
安全、无污染
缺点
辐射功率分散、不稳定
目前转换效率还较低
受天气限制
利用方式
光热转换——太阳灶、太阳能热水器
光电转换——太阳能电池
光化转换——绿色植物
能源与可持续发展
能量转移和转化的方向性
能量的转移和转化都是有立向性的，能量的利用是有条件的，也是有代价的，并不是什么能量都可利用
能源消耗时对环境的影响
空气污染
产生废物
有害物质
水土流失及沙漠化
节约能源减小污染的途径
改进开发技术，减少环境污染物
限制过量开发一些污染严重的资源
大量开发一些清洁无污染的可再生能源
人类未来的理想能源
必须足够丰富，可以保证长期使用
必须足够便宜，可以保证多数人用得起
相关技术必须成熟，可以保证大规模使用
必须足够安全、清洁，可以保证不会严重影响环境