功的计算公式:
功(W)等于力(F)跟物体在力的方向上通过的距离(s)的乘积。(功=力×距离),W=FS。
单位:
国际单位制中,力的单位是N,距离的单位是m,功的单位是N·m,它有一个专用名称叫做焦耳,简称焦,用符号J表示,1J=1N·m。
在利用该公式进行计算时的注意点:
(1)力与物体移动的距离在方向上必须一致;
(2)力与物体移动的距离必须对应于同一物体;
(3)力与物体移动的距离必须对应于同一段时间。
定义:(1)容易导电的物体叫做导体,例如:石墨、人体、大地以及酸、碱、盐的水溶液;
(2)不容易导电的物体叫做绝缘体,例如:橡胶、玻璃、塑料等;
(3)导体和绝缘体在一定条件下可以相互转化。
导体和绝缘体的比较:
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导体 |
绝缘体 |
导电能力 |
容易导电 |
不容易导电 |
原因 |
有大量的自由电荷 |
电荷几乎都被束缚在原子的范周内 |
常见材料 |
金属、人体、大地、石墨、酸碱盐的水溶液等 |
玻璃、橡胶、陶瓷、塑料、油等 |
用途 |
输电线等 |
电器外壳等 |
导体容易导电,绝缘体不容易导电的原因:
(1)导体容易导电是冈为导体中有大量的自由电荷,它们受原子核的束缚力很小,能够从导体的一个部分移到另一个部分;
(2)绝缘体中,电荷几乎都束缚在原子的范围之内,不能从绝缘体的一个部分移到另一个部分。
半导体: 半导体材料的导电能力介于导体和非导体之间,比导体差、比非导体强,具有一些特殊的物理性质,温度、光照、杂质等因素都对它的性能有很大影响。常见的半导体材料有硅、锗和砷化镓等。用半导体材料可以制造半导体二极管、二三极管和集成电路等多种半导体元件。
(1)半导体二极管具有单向导电性,即只允许电流由一个方向通过元件。
(2)半导体三极管可以用来放大电信号。
(3)应用:
①太阳能电池:当光照到某些半导体时,在半导体内会产生电流。太阳能电池是一种不用燃料、不污染环境、对人类健康无害的电源。
②条形码扫描仪:条形码扫描仪由发光二极管、光敏二极管等元件构成。当发光二极管照射条形码时,光敏二极管便测量被条形码反射回来的光,并将光信号变为电信号,电脑则依据获取的电信号进行分析、检测物品。条形码扫描仪广泛应用于商业、邮政、交通等领域:
③微处理器:微处理器集成了成千上万个半导体元件。
④机器人:机器人内有由大量半导体元件构成的电路.智能机器人将成为工业生产活动的好帮手。
超导体:
1.超导现象:某些物质在很低的温度下,电阻就变成了零,这就是超导现象。
2.应用:
(1)利用超导体的零电阻特性可实现远距离大功率输电。超导输电线可以无损耗地输送较大的电流,这意味着用细电线就可以输送大电流。
(2)超导磁悬浮现象,使人们可以用超导体来实现交通工具的“无摩擦”运行。
电压表的使用方法,读数方法:(下表)
项目 |
电压表 |
实物图 |
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符号 |
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接线柱 |
有三个接线柱,分别是“-”、“3”和“15”,“-”表示负接线柱,“3”和“15”是两个正接线柱 |
量程及分度值 |
0~3量程,分度值为0.1V;0~15V量程,分度值是0.5V |
使用方法 |
①电压表必须与被测用电器并联 ②要让电流从电压表的正接线柱流入,从负接线柱流出 ③所测电压不能超过电压表的量程,若不能估测被测电压的大小,可用试触法来试一下 ④绝对不允许不经过用电器直接把电流表接在电源的两极上,这样会烧坏电流表和电源 |
读数方法 |
① 根据导线连接的接线柱判定电压表使用的是哪个量程 ② 根据量程确定所对应的分度值 ③ 根据指针位置正确读取电压表的示数,若指针不指在整刻度要适当估读 ④ 记录数值时不要忘记写上单位 |
电压表的特点:
电压表内阻很大,接入电路后相当于开路。由于这个特点,电压表可以直接接到电源两端测量电源电压。如果电压表在使用过程中与用电器串联,电路就相当于开路了。
例在做“练习使用电压表”实验时,小华把电压表接在了如图所示的电路中,小灯泡的规格为“1.2v 1.5w”,电池的电压为1.5V。闭合开关S后,小灯泡__(填“发光”或“不发光”),电压表的示数为__V。
解析:从图中可以看出,电压表与灯泡串联了,由于电压表的电阻很大,所以通过灯泡的电流很小,可以认为是零,所以灯泡不会亮,根据串联电路的分压规律,电源电压基本上都分在了电压表两端,所以电压表的示数为电源电压。
答案:不发光、1.5
去源法判断电压表测哪部分电路的电压:
去源法是指在分析电路中电压表测的是哪个部分电路两端的电压时,可先将电源去掉,然后进行分析的方法使用“去源法”时应注意,在去掉电源(即电源处断开)后,电压表与哪个部分电路组成回路,则电压表测的就是那部分电路两端的电压。
例1:存图所示的电路中,闭合开关S,电压表是测量L1两端电压的正确电路是( )
解析:去掉电源后,会发现A、B、C中电压表均与L2构成回路;D中电压表与L1、L2均构成回路。
答案:D
点拨:所谓“构成回路”是指电压表与其他用电器之间有导线(包括开关)相连,没有断开之处。
电压表的试触: 在预先不能确定电压表应选择的量程时,应该采用“试触”的方法,即在合上开关时仅轻轻接触一下就断开,而不是一下子将开关合到底且长时间不断开。试触时,先选用较大的量程。
“试触”的方法在电学实验中很重要,要掌握这种方法。在试触时还町以根据电压表指针的方向变化,判断哪端是电池的正极,哪端是电池的负极。将电压表与失去电极标识的电源两极相连,然后迅速试触。如果电压表指针正向偏转,说明与“+”接线柱相连的电极为正极,与“-”接线柱相连的电极为负极。如果电压表指针反向偏转,说明与电压表的“+”接线柱相连的电极为负极,与电压表的“-”接线柱相连的电极为正极。
判断未知电表的方法: 对电路中未知电表的判定是个难点,下面介绍几种常用的方法。
1.短路法
电流表和电压表是测量仪表,将它们接入电路中对电路结构不产生影响。电流表内阻很小,相当于一根导线;电压表内阻很大,相当于开路。因此可将要填电表的地方换成一根导线,若电路出现短路,则所要填的表应是电压表;若电路并未出现短路,则所要填的表应是电流表。
2.去表法
假设把电表从电路中去除,分析电路是否因此而受到影响。若其他元件不能正常工作,则电表一定是串联在电路中,应是电流表;若其他元件不受影响,则电表一定是并联在电路中,应是电压表。
3.分析法
对于连接方式已确定的电路,可以先观察电路的连接情况,再考虑电表的连接法则,即电流表应串联在电路中,电压表应并联在电路中,最后进行综合判断。
例1如图所示电路中,a、b、c是电压表或电流表,其中( )
A.a、b为电流表,c为电压表
B.a为电压表,b、c为电流表
C.a为电流表,b、c为电压表
D.c为电流表,a、b为电压表
解析:在a、b、c三处分别换上一根导线,则在a处灯泡L1发生短路,所以a应为电压表,b、c处电路未出现短路,所以b、c处为电流表。
答案:B
由电压表示数判断电路故障:
电路出现故障,一般有两种情况:
(1)发生短路
(2)发生断路。
两种情况,电压表的示数都有可能是零或接近电源电压
故障 |
电压表示数 |
出现故障的位置 |
出现故障的原因 |
用电器工作情况 |
电路图 |
短路 |
零 |
与电压表并联的用电器发生短路 |
导线两端电压为零 |
部分用电器工作 |
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短路 |
电压表的示数 接近电源电压 |
与电压表并联的用电器以外的用电器发生短路 |
电源电压全部加在与电压表并联的用电器两端 |
部分用电器工作 |
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断路 |
零 |
与电压表并联的用电器以外的用电器发生断路 |
电压表的接线柱 (至少有一个)没有与电源接通 |
用电器不工作 |
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断路 |
电压表的示数 接近电源电压 |
与电压表并联的用电器发生断路 |
电压表、用电器与电源直接构成了一个通路 |
用电器不工作 |
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