电力基础知识

静电学的展望与发展

泰奥弗拉斯先生在公元前321年观察到,琥珀的力量吸引吸管,干燥的树叶,在它被羊毛布摩擦后。这是对电的第一次观察,也是第一次有记录的实验。

后来在公元前1600年,吉尔伯特博士发现这种吸引力可以在琥珀之外的许多其他物质中激发。他被认为是电学的奠基人。

奥托·格里克先生在1674年发明了第一台电机。他把一个硫磺球固定在一个纺锤上,用一个手柄转动它。用手指或手压球会产生摩擦力。这台机器首先通过声音产生电火花。这使科学创造奇迹,开创了一门新科学。在这个实验中,我们还观察到被激发并带电的球在短时间内会被同一物体排斥。

艾萨克·牛顿爵士在1675年做了一个和奥托·格里克先生做的一样的实验,只是做了一些改动。牛顿爵士用的是一个玻璃地球仪,这个地球仪产生半英寸的火花,手指放在上面就能感觉到。

后来,斯蒂芬·格雷先生在1720年进一步提出,电可以通过电线或湿线在相当远的距离内从机器传送到人体。

1733年,杜菲先生进一步进行了实验,发现如果把尸体放在由玻璃棒组成的支架上,如果玻璃棒保持干燥,就可以使尸体兴奋。在实验中还确定了由玻璃激发的电和由树脂、丝绸等激发的电有两种。

1736年,温克勒教授改进了牛顿的实验。他没有用手指或手去擦玻璃球,而是用披着丝绸的马毛。1738年,Boze教授发现保持一根金属管可以收集这种电流。还发现,如果这种金属导体上有锋利的边缘或尖点,电流就会消失。

格雷博士用不同种类的物质做了几次实验,发现有些物体具有导电能力,而有些则没有。

在所有的实验中,电机的发现是通过这些科学家的观察、改进和创新发展完成的,他们各自或共同努力。但是产生的电力数量很少。发明伟大的莱顿罐的几位科学研究人员做出了努力。经过一段时间的改进和发展,这导致了一个伟大的产品称为“电池”。

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静电

静电学是研究静止电荷的学科。

回顾古代著名科学家所做的或尝试过的上述实验,在玻璃、毛毡或其他材料的帮助下产生了一个或多个火花。在所有这些情况下,电子的运动都是造成这种现象的原因。根据这种基本静电行为,整个过程就是电子从一个物体移动到另一个物体,从而给这些物体充电。其中一个物体带正电(缺少电子),另一个带负电(电子过多)。

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电体的性质

回想Dufay先生的实验,两根玻璃棒固定在木架上,如图所示,上面有一个横木。

1.电体的性质

从横杆的中心用一根丝线将线条悬挂起来,这样线条就能像指南针一样在水平面上自由移动。还需要一块丝绸手帕来激发玻璃棒。实验必须在一个温暖干燥的房间里进行。

现在,用手帕轻轻擦擦玻璃棒(如果两个人拿着两块手帕做实验会更好),把一块放在搅拌过的地方,另一块放在金属丝条摩擦过的一端。可以观察到,如果两个玻璃棒被拿走,会发生强烈的排斥,如果一个玻璃棒被拿走,会发生吸引。

因此,可以得出结论,相似的电相排斥,不同的电相吸引。因此有两种电:(+)和(-)电,玻璃的电将是+ve电。加入等量的玻璃,电流为零。这类似于+和-的代数和,等于零。用羽毛代替金属丝条也可以进行同样的实验。羽毛会被树枝吸引。

就像上面的实验一样,如果玻璃棒的一端通电,它会保持相当长的时间保持另一端不通电。同样,如果金属棒的一端通电,它将沿着棒的长度分布,如果另一端接地,它就消失了。

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金箔验电器

这是用来检测和确定通电情况的最古老的仪器。

金箔验电器

图片资源链接:upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/b/b3/Gold_leaf_electroscope_1869.png

如图所示,两片金叶将被悬挂(固定在一边),并附着在一根金属棒上,该金属棒通过放置在玻璃罩上的孔固定在一块黄铜板上。当一个带电体被放在这个板上时,一部分电流会通过金叶,使它们相互排斥。这是电荷的单位。这是一种非常灵敏的仪器,用来检测少量的电流。

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静电感应

当一个带电的物体被放在另一个物体附近而它们之间没有任何物理接触时,第二个物体就会通电。电荷在另一个物体上存在,直到带电物体靠近它,但一旦带电物体退出,第二物体上的电荷就会消失。这被称为感应电气化。举个例子,如果我们双手摩擦放在上面的金箔验电器上,金箔就会被排斥,但是一旦我们把手从金箔验电器的盘子上拿开,金箔就会回到正常的位置。

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法拉第的冰桶实验

一个带电的球体被放置在一个中空的圆柱体中,这个圆柱体位于验电器的平板上。金叶子散开,直到球体处于触摸的位置;球一被取出,叶子就会保持原来的位置。

这表明

  • 通过感应会产生相等和相反的电荷。
  • 电荷不能驻留在空心圆筒内。

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电作用力定律

两个通电物体之间的引力或斥力与它们之间距离的平方成反比,当物体的大小与它们之间的距离相比非常小时。

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电场和电势:

电场是一种空间区域,其中电荷被电场的力激活。

电荷的基本单位是库仑。

像重力和磁场一样,电场强度是用作用在单位正电荷上的力来衡量的。

电场强度定义为作用于一库仑正电荷在该点上的力。电场的方向将是正电荷运动的方向。

击穿场强是导致绝缘子击穿的场强。空气击穿场强为3 × 106限制导体最大电势的伏特/米。超过这个点就会发生电晕放电。

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电位差

这与自然势能类似。在引力场中受重力作用的物体将被赋予势能。同样地,在电场中,当电荷与施加在它上的力相反运动时,可以得到电势能。

伏特被定义为两点之间的电位差,当一库仑的正电荷从一点移动到另一点时,做了1焦耳的功。

当一个电荷q以一伏的电位差移动时,电能的变化量是W

W = qV

一点的电势被定义为从无穷远处移动或带一单位正电荷到该点所做的功。

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电路

电路是一个封闭的路径,它允许电子连续地通过。如果电路坏了,那么电流就不能通过它。电路中断路的位置不是问题。电路中任何地方的断路都能阻止电流通过电路。

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电压和电流

电流是电荷的流动速率。库仑是MKS系统中电荷的实用单位测量方法。一个单位的电荷携带6.28 x1018电子。所以,每秒1库仑的电荷转移速率叫做“安培”。

电流I = Q/t

Q是电荷,单位是库仑,

T是时间,单位是秒。

如果电子流不稳定或不均匀运动,这个安培可以写成

瞬时电流I =平均电荷变化率(库仑)= dq/dt

同样的,电流的净电荷Q =∫idt也就是电流的积分。

示例1:

4000库仑的电荷经过电路中的P点,持续半小时。平均电流是多少?

I = Q/t = 4000/1800 = 2.2库仑/秒;时间= 30分钟= 30×60 = 1800秒

示例2:

在电路中观察到的电流为100mA。5分钟转移了多少电荷?

Q = I x t = (100/1000) x (5 x 60) = 30库仑

示例3:

铜的典型值为

N = 8.5 x 10283

E = 1.6 x 10-19年C

I = 10安培

一个= 1062

电荷的速度

v = I /路透班加罗尔。E = 10 / (106X 8.5 X 1028X 1.6 X 10-19年) = 7.3 x 103米/秒

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电压:

必须注意的是,将能量引入系统需要一个能量源。这种能量作用于载流子,产生电流。其中一些来源是电池、发电机、燃料电池和太阳能电池。这意味着一个源将有能力产生电动势(emf)。电动势被定义为能量的来源,它可以传递能量,使电荷通过该来源形成电路。电动势的单位是伏特。

Vab= w / q

在哪里

Vaba点和b点之间的电位差是伏特吗

Q =从a移动到b的电量,单位为库仑

W =电荷从a移动到b时的能级差。

能量的单位是焦耳。所以,1焦耳的能量需要移动1库仑的电荷来获得1伏特的电压。

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电阻

在电路中,无论所连接的能量来源是什么,电子都将流过产生电流的电路元件。电路元件主要由固体构成,电子会流过它们。固体将包含不同结构的原子,当电子通过这些元素时;它们会与原子和分子发生碰撞。由于原子提供的阻力,这些碰撞会影响电子的流动。这种电阻因材料与材料的不同而不同,电子的流动取决于电路中材料的特性。因此,电阻是特定材料的特性,它阻止电子的流动。以电子对抗特性为主要特性的器件称为“电阻”。电阻器的符号如下。

3.电阻

电阻的单位是欧姆,用字母“Ω”表示

在特定的电线或材料上,1欧姆的电阻是指当一安培电流流过它1秒时,它产生0.24卡路里的热量。

欧姆定律:

1827年,科学家乔治·西蒙·欧姆(George Simon Ohm)观察到流经金属导体的直流电(dc)随施加在导体上的电压直接变化。这就是所谓的欧姆定律。根据法律

电流I =[电压(V)/电阻(R)],单位为安培(A)。

因此

电阻R = (V/I)欧姆

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导:

材料的电导与该材料的电阻特性相反。它的数学形式是电导是电阻的倒数。电导的符号是G,等于1/R。

电导单位为siemen,记为“℧”。

如果将1伏特的电压加到导体上,如果1安培的电流在一秒钟内流过导体,则该材料或导线的电导为1mho。

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实际电路中的电压和电流

任何实用的电流源都有内阻。根据源产生的来源不同,这种内阻也不同。例如,在发电机中,内阻是铜绕组的电阻。实际上,它是无法被移除的。当电源(E)处于空闲状态时,电压源两端之间的电位差与电源输出电流(V)时的电位差永远不匹配。这是内阻的结果,这些电位差的差称为损失伏特(E - V)。显然,这是内阻的电压降(E - V = Ir)。

4.实际电路中的电压和电流

例子:

如果电池内阻为1欧姆,则计算

a)电阻R上的电压3.

b)通过R的电流1,

C)按以下电路损失的电压。

5.例子

索尔:

R的合成电阻1,R2将Ro

Ro= (R1x R2) / (R1+ R2= 2/3欧姆

总电阻= Ro+ R3.+电池内阻= 2/3 + 1(1/3)+ 1 = 3欧姆。

电池电流= 6/3 = 2安培

a)电阻R上的电压3.= 2 × 1(1/3) = 2(2/3) V

b)通过R的电压o= 2 × 2/3 = 4/3 = 1(1/3) V,

电流通过R1R = V /1= (4/3)/2 =2/3 a

c)损失电压= I × r = 2 × 1 = 2v

最后通过交叉检验:E = Vr+ VR1+ VR3= 2 + 1(1/3) +2(2/3) = 6v。

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接下来是电气安全提示

一个回应

  1. 谢谢你的帖子。我认为纠正这些自相矛盾的说法对你有好处:

    泰奥弗拉斯先生在公元前321年观察到,琥珀的力量吸引吸管,干燥的树叶,在它被羊毛布摩擦后。这是对电的第一次观察,也是第一次有记录的实验。

    后来在公元前1600年,吉尔伯特博士发现这种吸引力可以在琥珀之外的许多其他物质中激发。他被认为是电学的奠基人。

    吉尔伯特博士是怎么知道900多年前T先生的观察结果的?

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