三、电
(一)电的生成与利用
电是一种自然现象,是一种能量。
电流:带电粒子的移动,通常以安培为度量单位,符号为A,1安培=1000毫安(mA),1毫安=1000微安(μA)。
电流形成的原因:因为有电压(电势差)的存在,所以产生了电力场强,使电路中的自由电荷受到电场力的作用而产生定向移动,从而形成了电路中的电流。
通常情况下2000mV以上才能被感觉;36V以上的电压即可对人体构成危害。
交流电在家庭电路中有着广泛的使用,有220V的电压,属于危险电压。
直流电则一般被广泛使用于手机等电池之中,如普通电池(1.5V)、锂电池、蓄电池等。
电路,指电流(I)流过的回路,又称导电回路。一般由电源(V)、负载(R)、导线(电线)、开关(K)等元器件组成。电流I的大小计算公式:I=U/R。
通路:电路导通叫做通路。只有通路,电路中才有电流通过。
断路:电路某一处断开叫做断路或者开路。
短路:情形一——电路中电源正负极间没有负载而是直接接通,这种情况是决不允许的,因为电源的短路会导致电源、用电器、电流表被烧坏。情形二——某个元件的两端直接接通,此时电流从直接接通处流经而不会经过该元件,这种情况叫做该元件短路。
富兰克林通过1752年著名的风筝实验“捕捉天电”,证明天空的闪电和地面上的电是一回事——被雨水湿透了的风筝的金属线变成了导体,把空中闪电的电荷引到手指与钥匙之间——后富兰克林制造出了世界上第一个避雷针。
1799年,意大利科学家伏特以含食盐水的湿抹布,夹在银和锌的圆形板中间,堆积成圆柱状,制造出世界上最早的电池——伏特电池。
奥斯特发现如果电路中有电流通过,它附近的普通罗盘的磁针就会发生偏移。法拉第从中得到启发,认为假如磁铁固定,线圈就可能会运动。1821年,法拉第成功地发明了一种简单的装置:在装置内,只要有电流通过线路,线路就会绕着一块磁铁不停地转动。法拉第发明的是第一台电动机。
1831年,法拉第制出了世界上第一台发电机:一块磁铁穿过一个闭合线路时,线路内就会有电流产生,这个效应叫电磁感应。【电磁感应定律是法拉第的伟大贡献】
1866年,德国人西门子(Siemens)制成世界上第一台工业用发电机。
(二)电的传播
导体,是善于导电的物体,即是能够让电流通过的材料;不善于导电的物体叫绝缘体。(并不是能导电的物体叫导体,不能导电的物体叫绝缘体,这是一般人常犯的错误)
导体依其导电性还能够细分为超导体、导体、半导体。在科学及工程领域常用利用欧姆来定义某一材料的导电程度。
电流I大小计算公式为I=U/R,电功率的计算公式为P=IU,为减小电能在传输过程中的损耗,又要确保总功率不变时,就需要降低电阻“R”或提高电压“U”。
几种导体材料在20摄氏度时的电阻率:银1.6×10-8;铜1.7×10-8;铝2.9×10-8——铜的性价比最好,所以一般电线采用铜线。
超导,是指某些物质在一定温度条件下(一般为较低温度)电阻降为零的性质。低于某一温度出现超导电性的物质称为超导体。
电力系统中1000kV及以上的交流电压等级为特高压供电,通常只作大电力长距离输电线之用,因为可以减少输电过程中的能量散失。
如小鸟两只脚站在同一条电线上面,则其两脚的电压相等(没有电位差)——小鸟站在1万伏特的高压电线上,小鸟的左脚是1万伏特,右脚也是1万伏特,所以1万伏特-1万伏特=0伏特,电压是0伏特,电流当然也是0安培→不会触电。
如一只大鸟一只脚碰到了地线,另一只碰到了火线→触电(220V-0V=220V)。
【例题】(安徽2012年)
下列国际单位制对应不正确的一组是()。
A.功率——瓦特
B.电流——伏特
C.电阻——欧姆
D.频率——赫兹
【参考解析】B。电流的国际单位是安培。