电是一个很神奇的东西,它充满了我们的世界,在任何地方都能见到它,就比如在电子产品中的电路板、冬天比较干燥的时候会产生静电……
在干燥的天气里,当我们用笔去摩擦自己的头发,并且慢慢的接触一些纸屑的时候,就会发现那些纸屑竟然吸附到了笔上,这就是电,通常来讲,叫做摩擦起电。
这里产生的电就叫作电荷,电荷一般分为两种,一种是正电荷,另一种是负电荷,如何区分呢?就比如用丝绸摩擦过的玻璃棒带的电荷就是正电荷,用毛皮摩擦过的橡胶棒带的电荷就是负电荷。同种电荷互相排斥,异种电荷互相吸引。
当带电的物体和其他的物体接触的时候,就会失去电荷,可以用实验去验证。用橡胶棒连接,验电器AB金属箔的张角没有变化,用金属棒连接的时候,验电器a的金属箔张开的角度减小臂的金属箔由闭合变为张开。也就是说,验电器b带了电那么一部分电荷,就通过金属棒从a转到了b,电荷发生了移动。
这就说明金属是可以导电的,可以导电的就叫做导体,有的不容易导电的就叫做绝缘体。而在金属中,部分电子可以脱离原子核的束缚,在金属内部自由移动,这种电子就叫做自由电子。
在我们的生活中,常常就会看到电路,在一个电路中,通常具备的条件就是要有电流通过,假如没有电流通过,那么,最后的用电器就会没有任何反应。我们可以做一个简单的电路,分别有着电池、开关、导线、灯泡。在连接它们的时候,开关要断开,防止电流通过,出现事故。当然,只有电路闭合时,电路中才有电流。
电路中也会出现漏洞,一般情况下,假如最后的用电器没有反应,那么肯定就是有两种情况,一种是断路,另一种是短路。当然,如果电路是接通的,但是用电器两端被导线直接连通,这种情况就叫做该用电器被短接,和短路的性质差不多。
用一个电源,两个小灯泡,一个开关和一些导线组成电路,想要让两个小灯泡都发光,有两种接法,分别是串联和并联。串联就是直接用导线将两个小灯泡联在一起。而并联中两个用电器共用的那个部分的电路叫做干路,单独使用的那部分的电路叫做支路。
在串联电路中,开关可以控制所有用电器,开关位置的改变并不影响它对用电器的控制作用。在并联电路中,干路开关可以控制所有用电器支路开关,只能控制其所在支路的用电器。
小灯泡发光是因为有电流持续流过小灯泡,同一个小灯泡,接在不同的电路中,明暗程度也就不同,这是因为流过小灯泡的电流的强弱不同。为了更好的测量,我们就用到了电流表,可以将电流表串联在电路中,不断的去改变电流表的位置,看一看电流表上的示数是否会变化。最终就会发现,在串联电路中,电流是处处相等的。在并联电路中,支路上的电流的总和是干路上的电流。
当我们发现了各电路中的电流有何区别时,我们就要去探究电压的区别。通过做实验可得知,在串联电路中,总电压等于各个用电器的电压之和。在并联电路中,电压处处相等。
电阻也是这样的,在串联电路中,各个用电器的电阻的和等于总电阻。在并联电路中,总电阻分之一等于一分别除以每个电阻的和。
电路中最重要的其实就是电阻电流以及电压,那么他们三个之间到底有着怎样的关系呢?这就是我们经常提到的欧姆定律,也就是I=U:R。
而电能的利用无处不在,每个家庭中都会用到电,通常读表的时候就会说这个月用了多少多少度的电,这里的度其实就是千瓦时。当电路两端的电压为U,电路中的电流为I,通电时间为t时,电工W就是W=UIt。而作为表示电流做功快慢的物理量,电功率等于电功与时间之比,也就是P=W:t。
当许多电器连接电源之后,都会有热现象产生,电流通过导体时,电能转化成内能,这种现象叫做电流的热效应。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,这就是焦耳定律,Q=I的平方Rt。
这些都建立在了我们的实际生活中,家庭电路是最常见,最基本的实用电路。有两根进户线、电能表、总开关、保险装置、用电器、导线等组成,输电线进户后,首先接到电能表上,电能表用来显示所消耗的电能,接下来是全户用电的总开关,当家庭电路需要修理时,必须断开总开关,这时室内全部电路与外面的书输电线分离,可以保证施工人员的安全。总开关的后面是保险装置,熔丝是简易保险装置,装在保险盒内,当电流过大的时候,熔丝就会融化,自动切断电路,对用电器起到保护作用。而现在,新建居民楼电路中的保险装置一般采用空气开关,空气开关安装在电能表后,当电路中的电流过大的时候,空气开关自动断开,切断电路,俗称跳闸。
在进户的两条输电线中,一条叫做火线,另一条叫做零线,零线在入户之前和大地相连。想要知道哪条线是火线,哪条线是零线,我们可以用试电笔来判断。当测的是火线的时候,电流经过笔,再经过人体以及大地流到零线和电源构成闭合电路,那么氖管就会发亮。如果连接的是零线,那么就不会发电。
家用电器的总功率对家庭电的影响会发生火灾,有的还会引起线路故障,其实就是因为用电器的总功率过大,也就导致了电流过大,最后出现故障。还有一个就是短路,这也很容易造成危险。
人体其实也是导电的,当人体成为闭合电路的一部分时,就会有电流通过。就比如人的两只手,分别握着火线和零线,那么就会发生危险。还有一种情况就是一个手握着火线,这就是低压触电。而高压输电线路的电压高达几万伏甚至几十万伏,即使不触碰,也会有危险,当人们靠的很近的时候,就会容易产生电弧触电。
尽管电学的出现为人类的生活带来了很多的方便,但是它也有弊处,所以还是在我们的生活中要尽量的远离高压线,以及正确用电,这才能为我们的生活带来福祉的同时也带来一定的保障。