气体放电物理
①玻璃放电管既可以用作电源电路的保护,也可以用作信号电路的保护;既可以用作共模保护,也可以用作差模保护。但只能用在浪涌电流不大于3kA的地方。
②直流击穿电压VS的选择:直流击穿电压VS的最小值应大于可能出现的最高电源峰值电压或最高信号电压。
③在有可能出现续流的地方(如电源电路)使用时,必须串联限流电阻或自恢复保险丝,防止玻璃放电管击穿后长时间导通而损坏。
❷ 气体放电的高频放电
与微波放电
通常,如果放电管电极的电极性改变,放电的方向也改变。但这仅是在频率很低的情况下才如此。如50赫市电点燃荧光灯时就是这样。但当频率提高时,放电来不及熄灭,因而呈现为稳定放电的形式:正辉柱位于两电极中间,正辉柱两边均有法拉第暗区,然后是两个负辉区紧邻两个电极。这就是高频放电。高频放电中,带电粒子来回运动,损失的速度很慢,因此无需r过程也能维持放电,故可将电极移至管壳之外,仅借助电场就可在管内引起放电。若将通有高频电流的线圈套在管外,借助交变电磁场的作用也能激起高频放电。
频率在几百兆赫至几百吉赫的高频放电,属于微波气体放电。依据微波放电原理制成的天线开关管,广泛应用在雷达工程中。高频放电离子源,是核物理、等离子体化学的重要研究工具。微波放电线光谱辐射源、连续光谱辐射源等,应用于物理学、化学的研究工作中。在近代微电子技术中,利用高频溅射的方法可避免静电荷的影响。在可控核聚变研究中,微波放电可用作初始等离子体源,微波放电还可作为介质,用以研究波的传播、转化、吸收、等离子体稳定性、扩散、紊流等过程。
❸ 高中物理~课本上的思考讨论,汤姆孙的气体放电管测阴极射线速度的表达式,请问我的方法对吗我在网上没
我觉得没有问题:
1、由同时加电场和磁场时不偏转可知,电场力和洛伦兹力相等,解出入射速度v;
2、只有磁场时,洛伦兹力提供向心力。(洛伦兹力不做功速度的大小不会发生变化)由1求出的入射速度代入可以得到荷质比。
❹ 气体放电的暗放电
暗放电主要是非自持放电(但自持放电的某些区域中有暗放电存在)。关于暗放电的理论是英国物理学家J.S.汤生于1903年提出的,故这种放电也称为汤生放电。 汤生根据上述物理描述,推导出抵达阳极的电子数目nu为
式中n0为阴极发射的电子数;d为阴极阳极间距离;α为汤生第一电离系数。
上式表明,电子数目随距离d指数增长。在一些光电器件中,特意充入一些惰性气体,使光电阴极发射的电子在气体中进行繁流,以得到光电流的放大,提高器件的灵敏度。 放电中产生的正离子最后都抵达阴极。正离子轰击阴极表面时,使阴极产生电子发射;这种离子轰击产生的次级电子发射,称为r过程。r过程使放电出现新的特点,这就是:r过程产生的次级电子也能参加繁流。如果同一时间内,由于r过程产生的电子数,恰好等于飞抵阳极的电子数,放电就能自行维持而不依赖于外界电离源,这时就转化为自持放电。
气体的着火电压取决于一系列因素。1889年,L.C.帕邢发现,对于平行平板电极系统,在其他条件相同时,着火电压是气体压力p与电极距离d乘积的函数,通称为巴邢定律。图3表示一些气体的着火电压与pd值的关系。由图可见,着火电压有一最低值。在最低值右边(右支),着火电压随pd的增大而提高,在其左边(左支),则随pd的减小而提高。在高电压设备中,各电极间的距离须足够大(即d值应足够大),有时还充以高压强(即取大的p值)的绝缘气体,以提高设备的耐压,就是利用右支的特性。反之,在真空电容器一类器件中,常将其内部抽至良好的真空(即达到小的p值),以提高其耐压,这是利用左支的特性。
❺ 求气体放电方面相关资料,原理、现象、形式、影响因素及伴随的效应等。
干燥气体通常是良好的绝缘体,但当气体中存在自由带电粒子时,它就变为电的导体。这时如在气体中安置两个电极并加上电压,气体在强电场作用下,少量初始带电粒子与气体原子(或分子)相互碰撞,当碰撞能量足够大时,会使束缚电子脱离气体原子而成为自由电子。逸出电子后的原子成为正离子,使气体中的带电粒子增殖,这时有电流通过气体,这个现象称为气体放电。
气体放电有多种多样的形式。主要的形式有辉光放电、电弧放电、电晕放电、火花放电、介质阻挡放电等。
辉光放电
低压气体中显示辉光的气体放电(空气中的电子大概在1000对/cm3,由于高压放电现象在低气压状态下会产生辉光现象)现象,即是稀薄气体中的自激导电现象。在置有板状电极的玻璃管内充入低压(约几毫米汞柱)气体或蒸气,当两极间电压较高(约1000伏)时,稀薄气体中的残余正离子在电场中加速,有足够的动能轰击阴极,产生二次电子,经簇射过程产生更多的带电粒子,使气体导电。辉光放电的特征是电流强度较小(约几毫安),温度不高,故电管内有特殊的亮区和暗区,呈现瑰丽的发光现象。
辉光放电时,在放电管两极电场的作用下,电子和正离子分别向阳极、阴极运动,并堆积在两极附近形成空间电荷区。因正离子的漂移速度远小于电子,故正离子空间电荷区的电荷密度比电子空间电荷区大得多,使得整个极间电压几乎全部集中在阴极附近的狭窄区域内。这是辉光放电的显著特征,而且在正常辉光放电时,两极间电压不随电流变化。
在阴极附近,二次电子发射产生的电子在较短距离内尚未得到足够的能使气体分子电离或激发的动能,所以紧接阴极的区域不发光。而在阴极辉区,电子已获得足够的能量碰撞气体分子,使之电离或激发发光。其余暗区和辉区的形成也主要取决于电子到达该区的动能以及气体的压强(电子与气体分子的非弹性碰撞会失去动能)。
1.2.2电弧放电
两个电极在一定电压下由气态带电粒子,如电子或离子,维持导电的现象。激发试样产生光谱。电弧放电主要发射原子谱线,是发射光谱分析常用的激发光源。通常分为直流电弧放电和交流电弧放电两种。 气体放电中最强烈的一种自持放电。当电源提供较大功率的电能时,若极间电压不高(约几十伏),两极间气体或金属蒸气中可持续通过较强的电流(几安至几十安),并发出强烈的光辉,产生高温(几千至上万度),这就是电弧放电。电弧是一种常见的热等离子体。 电弧放电最显著的外观特征是明亮的弧光柱和电极斑点。电弧的重要特点是电流增大时,极间电压下降,弧柱电位梯度也低,每厘米长电弧电压降通常不过几百伏,有时在1伏以下。弧柱的电流密度很高,每平方厘米可达几千安,极斑上的电流密度更高。 电弧放电可分为 3个区域:阴极区、弧柱和阳极区。其导电的机理是:阴极依靠场致电子发射和热电子发射效应发射电子;弧柱依靠其中粒子热运动相互碰撞产生自由电子及正离子,呈现导电性,这种电离过程称为热电离;阳极起收集电子等作用,对电弧过程影响常较小。在弧柱中,与热电离作用相反,电子与正离子会因复合而成为中性粒子或扩散到弧柱外,这一现象称为去电离。在稳定电弧放电中,电离速度与去电离速度相同,形成电离平衡。此时弧柱中的平衡状态可用萨哈公式描述。 能量平衡是描述电弧放电现象的又一重要定律。能量的产生是电弧的焦耳热,能量的发散则通过辐射、对流和传导三种途径。改变散热条件可使电弧参数改变,并影响放电的稳定性。 电弧通常可分为长弧和短弧两类。长弧中弧柱起重要作用。短弧长度在几毫米以下,阴极区和阳极区起主要作用。 根据电弧所处的介质不同又分为气中电弧和真空电弧两种。液体(油或水)中的电弧实际在气泡中放电,也属于气中电弧。真空电弧实际是在稀薄的电极材料蒸气中放电。这二种电弧的特性有较大差别。 电弧是一束高温电离气体, 在外力作用下, 如气流,外界磁场甚至电弧本身产生的磁场作用下会迅速移动(每秒可达几百米),拉长、卷曲形成十分复杂的形状。电弧在电极上的孳生点也会快速移动或跳动。 在电力系统中,开关分断电路时会出现电弧放电。由于电弧弧柱的电位梯度小,如大气中几百安以上电弧电位梯度只有15伏/厘米左右。在大气中开关分断100千伏5安电路时,电弧长度超过7米。电流再大,电弧长度可达30米。因此要求高压开关能够迅速地在很小的封闭容器内使电弧熄灭,为此,专门设计出各种各样的灭弧室。灭弧室的基本类型有:①采用六氟化硫、真空和油等介质;②采用气吹、磁吹等方式快速从电弧中导出能量;③迅速拉长电弧等。直流电弧要比交流电弧难以熄灭。1.2.3电晕放电
气体介质在不均匀电场中的局部自持放电。最常见的一种气体放电形式。在曲率半径很小的尖端电极附近,由于局部电场强度超过气体的电离场强,使气体发生电离和激励 ,因而出现电晕放电。发生电晕时在电极周围可以看到光亮 ,并伴有咝咝声。电晕放电可以是相对稳定的放电形式,也可以是不均匀电场间隙击穿过程中的早期发展阶段。 电晕放电的形成机制因尖端电极的极性不同而有区别,这主要是由于电晕放电时空间电荷的积累和分布状况不同所造成的。在直流电压作用下,负极性电晕或正极性电晕均在尖端电极附近聚集起空间电荷。在负极性电晕中,当电子引起碰撞电离后,电子被驱往远离尖端电极的空间,并形成负离子,在靠近电极表面则聚集起正离子。电场继续加强时 ,正离子被吸进电极,此时出现一脉冲电晕电流,负离子则扩散到间隙空间。此后又重复开始下一个电离及带电粒子运动过程。如此循环,以致出现许多脉冲形式的电晕电流。电晕电流这一现象是 G.W. 特里切尔于1938年发现的 ,称为特里切尔脉冲。若电压继续升高,电晕电流的脉冲频率增加、幅值增大,转变为负辉光放电。电压再升高,出现负流注放电,因其形状又称羽状放电或称刷状放电。当负流注放电得以继续发展到对面电极时,即导致火花放电,使整个间隙击穿 。正极性电晕在尖端电极附近也分布着正离子,但不断被推斥向间隙空间,而电子则被吸进电极,同样形成重复脉冲式电晕电流。电压继续升高时,出现流注放电,并可导致间隙击穿。 工频交流电晕在正、负半周内其放电过程与直流正、负电晕基本相同。工频电晕电流与电压同相,反映出电晕功率损耗。工程应用中还常以外施电压与电晕电荷量的关系表示电晕特性,称为电晕的伏库特性。 架空输电线路导线电晕起始电场强度Es可由皮克公式计算: (千伏/厘米) 式中δ为空气相对密度,m为绞线系数,R为导线半径(厘米)。当δ=1、m=0.5、R=0.9厘米时,Es=19.7千伏/厘米。实际上,导线表面状况如损伤、雨滴、附着物等,都会使电晕放电易于发生。1.2.4火花放电
当高压电源的功率不太大时,高电压电极间的气体被击穿,出现闪光和爆裂声的气体放电现象。在通常气压下,当在曲率不太大的冷电极间加高电压时,若电源供给的功率不太大,就会出现火花放电,火花放电时,碰撞电离并不发生在电极间的整个区域内,只是沿着狭窄曲折的发光通道进行,并伴随爆裂声。由于气体击穿后突然由绝缘变为良导体,电流猛增,而电源功率不够,因此电压下降,放电暂时熄灭,待电压恢复再次放电。所以火花放电具有间隙性。雷电就是自然界中大规模的火花放电。
1.2.5介质阻挡放电
介质阻挡放电是有绝缘介质插入放电空间的一种非平衡态气体放电又称介质阻挡电晕放电或无声放电。介质阻挡放电能够在高气压和很宽的频率范围内工作,通常的工作气压为10~10。电源频率可从50Hz至1MHz。电极结构的设计形式多种多样。在两个放电电极之间充满某种工作气体,并将其中一个或两个电极用绝缘介质覆盖,也可以将介质直接悬挂在放电空间或采用颗粒状的介质填充其中,当两电极间施加足够高的交流电压时,电极间的气体会被击穿而产生放电,即产生了介质阻挡放电。
气体放电的影响因素:
1)所加电压的幅值及波形,如直流电压、交流电压、脉冲电压(模拟雷闪)等。
2)通过电流的大小,如计数管中的电流(微安级),冲击大电流(兆安级)。 3)所加电压的频率,如直流电压、工频电压等。
4)气体的压力,从10-4帕的真空直至几兆帕的高气压。不同气压下,气体击穿的物理过程各异。
5)电极形状,它决定电场的分布,众而影响带电粒子的运动。
6)容器与电极材料,高气压与高真空的气体击穿会受电极材料及表面状态的影响。
7)气体的性质,如负电性气体可以提高气体的击穿电压。依气体压力、施加电压、电极形状、电源频率的不同。
❻ 物理学史。。。我看到资料上说1890年开始汤姆孙花了50年研究气体放电现象!!!可是1913年波尔的的模型...
汤姆孙正是通过对气体电传导性的研究,测出了电子的荷质比,发现了电子。从1890年到1940年去世,汤姆孙专攻这一领域,取得了惊人的成就。后期他提拔了卢瑟福(玻尔和查克威克的导师)。就像普朗克一生研究热力学一样
❼ 气体放电的辉光放电
简介
低压气体在着火之后一般都产生辉光放电。若电极是安装在玻璃管内,在气体压力约为 100帕且所加电压适中时,放电就呈现出明暗相间的 8个区域(图4)。图中下方的曲线表示光强的分布,按从阴极到阳极的顺序分为7个区。
①阿斯顿暗区:它是阴极前面的很薄的一层暗区,是F.W.阿斯顿于1968年在实验中发现的。在本区中,电子刚刚离开阴极,飞行距离尚短,从电场得到的能量不足以激发气体原子,因此没有发光。
②阴极辉区:紧接于阿斯顿暗区,由于电子通过阿斯顿暗区后已具有足以激发原子的能量,在本区造成激发而形成的区域,当激发态原子恢复为基态时就发光。
③阴极暗区:又称克鲁克斯暗区。抵达本区域的电子,能量较高,有利于电离而不利于激发,因此发光微弱。
④负辉区:紧邻阴极暗区,且与阴极暗区有明显的分界。在分界线上发光最强,后逐渐变弱,并转入暗区,即后述的法拉第暗区。负辉区中的电子能量较为分散,既富于低能量的电子也富于高能量的电子。
⑤法拉第暗区:负辉区到正柱区的过渡区域。在本区中,电子能量很低,不发生激发或电离,因此是暗区。
⑥正辉柱区:与法拉第暗区有明显的边界,是电子在法拉第暗区中受到加速,具备了激发和电离的能力后在本区中激发电离原子形成的,因发光明亮故又称正辉柱。正辉柱区中电子、离子浓度很高(约1015~1016个/米3),且两者的浓度相等,因此称为等离子体。正柱区具有良好的导电性能;但它对放电的自持来说,不是必要的区域。在短的放电管中,正柱区甚至消失;在长的放电管中,它几乎可以充满整个管子。正柱区中轴向电场强度很小,因此迁移运动很弱,扩散运动(即乱向运动)占优势。
⑦阳极辉区和阳极暗区:只有在阳极支取的电流大于等离子区能正常提供的电流时才出现。它们在放电中不是典型的区域。辉光放电各区域中最早被利用的是正柱区。正柱区的发光和长度可无限延伸的性质被利用于制作霓虹灯。作为指示用的氖管、数字显示管,以及一些保护用的放电管,也是利用辉光放电。在气体激光器中,毛细管放电的正柱区是获得激光的基本条件。近代微电子技术中的等离子体涂覆、等离子体刻蚀,也是利用辉光放电过程。从正柱区的研究发展起来的等离子体物理,对核聚变、等离子体推进、电磁流体发电等尖端科学技术有重要意义。辉光放电中的负辉区,由于电子能量分布比正柱区的为宽,如今被成功地用于制作白光激光器。 辉光放电中,如果整个阴极已布满辉光,再增大支取的电流,则出现异常辉光放电(图1中 BE段)。此时阴极位降很大,且位降区的宽度减小。阴极位降大和电流密度大,会导致阴极材料的溅射。在放电器件中,溅射的吸气作用降低器件内气体压强并改变其气体成分,而溅射形成的导电膜则降低电极间绝缘。阴极溅射现象也可用作材料涂覆的一种手段,这就是溅射镀膜。
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电荷 电荷也叫电,是物质的一种属性。
①电荷只有正、负两种。与丝绸摩擦过的玻璃棒所带电荷相同的电荷叫正电荷;而与毛皮摩擦过的橡胶棒所带电荷相同的电荷叫负电荷。
②同种电荷互相排斥,异种电荷互相吸引。
③带电体具有吸引轻小物体的性质
④电荷的多少称为电量。
⑤验电器:用来检验物体是否带电的仪器,是依据同种电荷相互排斥的原理工作的。
2、导体和绝缘体 容易导电的物体叫导体,金属、人体、大地、酸碱盐的水溶液等都是是常见的导体。不容易导电的物体叫绝缘体,橡胶、塑料、玻璃、陶瓷等是常见的绝缘体。
理解:导体和绝缘体的划分并不是绝对的,当条件改变时绝缘体也能变成导体,例如在常温下是很好的绝缘体的玻璃在高温下就变成了导体。又如常态下,气体中可以自由移动的带电微粒(自由电子和正、负离子)极少,因此气体是很好的绝缘体,但在很强的电场力作用下,或者当温度升高到一定程度的时候,由于气体的电离而产生气体放电,这时气体由绝缘体转化为导体。所以,导体和绝缘体没有绝对界限。在条件改变时,绝缘体和导体之间可以相互转化。
3、电路 将用电器、电源、开关用导线连接起来的电流通路
电路的三种状态:处处连通的电路叫通路也叫闭合电路,此时有电流通过;断开的电路叫断路也叫开路,此时电路中没有电流;用导线把电源两极直接连起来的电路叫短路。
4、电路连接方式 串联电路、并联电路是电路连接的基本方式。
理解:识别电路的基本方法是电流法,即当电流通过电路上各元件时不出现分流现象,这几个元件的连接关系是串联,若出现分流现象,则分别在几个分流支路上的元件之间的连接关系是并联。
5、电路图 用符号表示电路连接情况的图形。
十五、电流 电压 电阻 欧姆定律
1、电流的产生:由于电荷的定向移动形成电流。
电流的方向:①正电荷定向移动的方向为电流的方向
理解:在金属导体中形成的电流是带电的自由电子的定向移动,因此金属中的电流方向跟自由电子定向移动的方向相反。而在导电溶液中形成的电流是由带正、负电荷的离子定向移动所形成的,因此导电溶液中的电流方向跟正离子定向移动的方向相同,而跟负离子定向移动的方向相反。
②电路中电流是从电源的正极出发,流经用电器、开关、导线等流回电源的负极的。
电流的三效应:热效应、磁效应和化学效应,其中热效应和磁效应必然发生。
2、电流强度:表示电流大小的物理量,简称电流。
①定义:每秒通过导体任一横截面的电荷叫电流强度,简称电流。I=Q/t
②单位:安(A)常用单位有毫安(mA)微安(μA)
它们之间的换算:1A=103 mA=106μA
③测量:电流表
要测量某部分电路中的电流强度,必须把安培表串联在这部分电路里。在把安培表串联到电路里的时候,必须使电流从“+”接线柱流进安培表,并且从“-”接线柱流出来。
在测量前后先估算一下电流强度的大小,然后再将量程合适的安培表接入电路。在闭合电键时,先必须试着触接电键,若安培表的指针急骤摆动并超过满刻度,则必须换用更大量程的安培表。
使用安培表时,绝对不允许经过用电器而将安培表的两个接线柱直接连在电源的两极上,以防过大电流通过安培表将表烧坏。因为安培表的电阻很小,所以千万不能把安培表并联在用电器两端或电源两极上,否则将造成短路烧毁安培表。
读数时,一定要先看清相应的量程及该量程的最小刻度值,再读出指针所示数值。
3、串联电路电流的特点:串联电路中各处的电流相等。I=I1=I2
并联电路电流的特点:并联电路干路中的电流等于各支路中的电流之和I=I1+I2
4、电压是形成电流的原因,电源是提供电压的装置
5、①电压的单位:伏特,简称伏,符号是V。
常用单位有:兆伏(MV)千伏(KV)毫伏(mV)微伏(μV)
它们之间的换算:1MV=103KV 1KV=103V 1V=103 mV 1mV=103μV
②一些常见电压值:一节干电池 1.5伏 一节铅蓄电池 2伏 人体的安全电压 不高于36伏 照明电路的电压 220伏 动力电路的电压 380伏
③测量:电压表
要测量某部分电路或用电器两端电压时,必须把伏特表跟这部分电路或用电器并联,并且必须把伏特表的“+”接线柱接在电路流入电流的那端。
每个伏特表都有一定的测量范围即量程,使用时必须注意所测的电压不得超出伏特表的量程。如若被测的那部分电路或用电器的电压数值估计的不够准,可在闭合电键时采取试触的方法,如果发现电压表的指针很快地摆动并超出最大量程范围,则必须选用更大量程的电压表才能进行测量。在用伏特表测量电压之前,先要仔细观察所用的伏特表,看看它有几个量程,各是多少,并弄清刻度盘上每一个格的数值。
6、串联电路电压的特点:串联电路的总电压等于各部分电压之和。U=U1+U2
并联电路电压的特点:并联电路各支路两端的电压相等。U=U1=U2
7、电阻:电阻是导体本身的一种性质,是表示导体对电流阻碍作用大小的物理量。与导体两端的电压及通过导体的电流都无关。
电阻的单位:欧姆,简称欧,代表符号Ω。
常用单位有:兆欧(MΩ) 千欧(KΩ) 它们的换算:1MΩ=106Ω 1KΩ=103Ω
8、决定电阻大小的因素:导体的电阻跟它的长度有关,跟横截面积有关,跟组成导体的材料有关,还跟导体的温度有关。
9、滑动变阻器:通过改变接入电路导线长度改变电阻值的仪器。
接法:一上一下 作用:改变电路中的电流
铭牌含义:“100Ω 2A”表示 最大阻值为100Ω 允许通过的最大电流为2A
注意点:滑动变阻器在接入电路时,应把滑片P移到变阻器电阻值最大的位置,从而限制电路中电流的大小,以保护电路。
10、变阻箱:通过改变接入电路定值电阻个数和阻值改变电阻大小的仪器。变阻箱有旋钮式和插入式两种。它们都是由一组阻值不同的电阻线装配而成的。调节变阻箱上的旋钮或拔出铜塞,可以不连续地改变电阻的大小,它可以直接读出电阻的数值。
11、欧姆定律
内容:一段导体中的电流,跟这段导体两端的电压成正比,跟这段导体的电阻成反比。公式:I=U/R
12、电阻的串联:串联电路的总电阻,等于各串联电阻之和。R总=R1+R2
13、电阻的并联:并联电路的总电阻的倒数,等于各并联电阻的倒数之和。1/R总=1/R1+1/R2
14、串联分压,分压与电阻成正比;并联分流,分流与电阻成反比。
【方法介绍】
识别串联电路与并联电路的方法
(1)元件连接法 分析电路中电路元件的连接方法,逐个顺次连接的是串联电路,并列接在两点间的是并联电路。
(2)电流路径法 从电源正极开始,沿电流的方向分析电流的路径,直到电源的负极。如果只有一条回路,则是串联;如果电流路径有若干条分支,则是并联电路。
(3)元件消除法 若去掉电路中的某个元件时,出现开路的话则是串联;若去掉电路中的某个元件后,其他元件仍能正常工作则是并联。
十六、电功 电能 生活用电
1、电功:电流做的功叫电功。电流做功的过程是电能转化为其它形式能的过程。
计算式:W=UIt=Pt=t=I2Rt=UQ(其中W=t=I2Rt只适用于纯电阻电路)
单位:焦耳(J) 常用单位千瓦时(KWh) 1KWh=3.6×106J
测量:电能表(测家庭电路中用电器消耗电能多少的仪表)
接法:①串联在家庭电路的干路中②“1、3”进“2、4”出;“1、2”火“3、4”零
参数:“220V 10A(20A)”表示该电能表应该在220V的电路中使用;电能表的额定电流为10A,在短时间内电流不能超过20A;电路中用电器的总功率不能超过2200W;“50Hz”表示电能表应在交流电频率为50Hz的电路中使用;“3000R/KWh”表示工作电路每消耗1KWh的电能,电能表的表盘转动3000转。
电能表间接测量电功率的计算式:P=×3.6×106(W)
2、电功率:电功率是电流在单位时间内做的功。等于电流与电压的乘积。电功率的单位是瓦。计算式:P=W/t=UI==I2R(其中P==I2R只适用于纯电阻电路)
3、额定功率与实际功率的区别与联系:额定功率是由用电器本身所决定的,实际功率是由实际电路所决定的。联系:P实=()2P额,可理解为用电器两端的电压变为原来的1/n时,功率就变为原来功率的1/n2。
4、小灯泡的明暗是由灯泡的实际功率决定的。
5、焦耳定律:电流通过导体产生的热量Q跟电流I的平方成正比,跟导体的电阻R成正比,跟通电的时间t成正。计算式:Q=I2Rt=UIt=t(其中Q=UIt=t只适用于纯电阻电路)
6、电热器:主要部件是发热体,是由电阻较大、熔点较高的材料制成的。其原理是电流的热效应。
7、家庭电路:由电源线、电能表、开关、保险丝、用电器、插座等元件组成。
①家庭电路的进户线相当于家庭电路的电源,由两根线组成,一根是火线,一根是零线,火线与零线之间有220V的电压。
②开关及保险丝必须与电路的火线相连。开关接在火线上,当拉开开关切断电路时,电路上各部分都脱离了火线,这样人体碰到这些部分就不会触电,检修电路也比较方便。能使整个电路更安全。
③电灯的开关应该接在火线和灯座(或灯头)之间,利用测电笔可以检查开关安装是否正确。拧下灯泡,将开关闭合,把测电笔笔尖分别触灯座两接线柱,其中有一个氖管发光,再将开关断开,再用测电笔分别触两接线柱,如果两个都不发光,说明开关安装正确;如果仍有一个发光,说明开关接在零线和灯座之间,应予以纠正。
④一般照明电路里使用的保险丝由电阻率比较大而熔点较低的铅锑合金制成。在电路中的电流超过保险丝熔断电流时,保险丝立即熔断,使电路断开,从而保护用电器,避免引起火灾。
选用保险丝的原则,应该使用它的额定电流稍大于或等于电路的正常工作电流。
在照明电路中如果用铜丝代替保险丝,当电流超过额定电流时,铜丝不会熔断,起不到保险的作用。
8、触电:一定强度的电流通过人体时所引起的伤害事故。
9、安全用电常识:不接触电压高于36伏的带电体,不靠近高压带电体。明插座的安装应高于地面1.8m,电风扇、洗衣机等家用电器应接地
电学知识总结
一, 电路
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:从电源正极流向负极.
电源:能提供持续电流(或电压)的装置.
电源是把其他形式的能转化为电能.如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.
有持续电流的条件:必须有电源和电路闭合.
导体:容易导电的物体叫导体.如:金属,人体,大地,盐水溶液等.
绝缘体:不容易导电的物体叫绝缘体.如:玻璃,陶瓷,塑料,油,纯水等.
电路组成:由电源,导线,开关和用电器组成.
路有三种状态:(1)通路:接通的电路叫通路;(2)开路:断开的电路叫开路;(3)短路:直接把导线接在电源两极上的电路叫短路.
电路图:用符号表示电路连接的图叫电路图.
串联:把元件逐个顺序连接起来,叫串联.(任意处断开,电流都会消失)
并联:把元件并列地连接起来,叫并联.(各个支路是互不影响的)
二, 电流
国际单位:安培(A);常用:毫安(mA),微安( A),1安培=103毫安=106微安.
测量电流的仪表是:电流表,它的使用规则是:①电流表要串联在电路中;②电流要从"+"接线柱入,从"-"接线柱出;③被测电流不要超过电流表的量程;④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:①0~0.6安,每小格表示的电流值是0.02安;②0~3安,每小格表示的电流值是0.1安.
三, 电压
电压(U):电压是使电路中形成电流的原因,电源是提供电压的装置.
国际单位:伏特(V);常用:千伏(KV),毫伏(mV).1千伏=103伏=106毫伏.
测量电压的仪表是:电压表,使用规则:①电压表要并联在电路中;②电流要从"+"接线柱入,从"-"接线柱出;③被测电压不要超过电压表的量程;
实验室常用电压表有两个量程:①0~3伏,每小格表示的电压值是0.1伏;
②0~15伏,每小格表示的电压值是0.5伏.
熟记的电压值:①1节干电池的电压1.5伏;②1节铅蓄电池电压是2伏;③家庭照明电压为220伏;④安全电压是:不高于36伏;⑤工业电压380伏.
四, 电阻
电阻(R):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,那么电阻就越大,而通过导体的电流就越小).
国际单位:欧姆(Ω);常用:兆欧(MΩ),千欧(KΩ);1兆欧=103千欧;
1千欧=103欧.
决定电阻大小的因素:材料,长度,横截面积和温度(R与它的U和I无关).
滑动变阻器:
原理:改变电阻线在电路中的长度来改变电阻的.
作用:通过改变接入电路中的电阻来改变电路中的电流和电压.
铭牌:如一个滑动变阻器标有"50Ω2A"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:a,应串联在电路中使用;b,接线要"一上一下";c,通电前应把阻值调至最大的地方.
五, 欧姆定律
欧姆定律: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.
公式: 式中单位:I→安(A);U→伏(V);R→欧(Ω).
公式的理解:①公式中的I,U和R必须是在同一段电路中;②I,U和R中已知任意的两个量就可求另一个量;③计算时单位要统一.
欧姆定律的应用:
①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)
②当电压不变时,电阻越大,则通过的电流就越小.(I=U/R)
③当电流一定时,电阻越大,则电阻两端的电压就越大.(U=IR)
电阻的串联有以下几个特点:(指R1,R2串联,串得越多,电阻越大)
①电流:I=I1=I2(串联电路中各处的电流相等)
②电压:U=U1+U2(总电压等于各处电压之和)
③ 电阻:R=R1+R2(总电阻等于各电阻之和)如果n个等值电阻串联,则有R总=nR
④ 分压作用:=;计算U1,U2,可用:;
⑤ 比例关系:电流:I1:I2=1:1 (Q是热量)
电阻的并联有以下几个特点:(指R1,R2并联,并得越多,电阻越小)
①电流:I=I1+I2(干路电流等于各支路电流之和)
②电压:U=U1=U2(干路电压等于各支路电压)
③电阻:(总电阻的倒数等于各电阻的倒数和)如果n个等值电阻并联,则有R总=R
⑤比例关系:电压:U1:U2=1:1 ,(Q是热量)
六, 电功和电功率
1. 电功(W):电能转化成其他形式能的多少叫电功,
2.功的国际单位:焦耳.常用:度(千瓦时),1度=1千瓦时=3.6×106焦耳.
3.测量电功的工具:电能表
4.电功公式:W=Pt=UIt(式中单位W→焦(J);U→伏(V);I→安(A);t→秒).
利用W=UIt计算时注意:①式中的W.U.I和t是在同一段电路;②计算时单位要统一;③已知任意的三个量都可以求出第四个量.还有公式:=I2Rt
电功率(P):表示电流做功的快慢.国际单位:瓦特(W);常用:千瓦
公式:式中单位P→瓦(w);W→焦;t→秒;U→伏(V),I→安(A)
利用计算时单位要统一,①如果W用焦,t用秒,则P的单位是瓦;②如果W用千瓦时,t用小时,则P的单位是千瓦.
10.计算电功率还可用右公式:P=I2R和P=U2/R
11.额定电压(U0):用电器正常工作的电压.另有:额定电流
12.额定功率(P0):用电器在额定电压下的功率.
13.实际电压(U):实际加在用电器两端的电压.另有:实际电流
14.实际功率(P):用电器在实际电压下的功率.
当U > U0时,则P > P0 ;灯很亮,易烧坏.
当U < U0时,则P < P0 ;灯很暗,
当U = U0时,则P = P0 ;正常发光.
15.同一个电阻,接在不同的电压下使用,则有;如:当实际电压是额定电压的一半时,则实际功率就是额定功率的1/4.例"220V100W"如果接在110伏的电路中,则实际功率是25瓦.)
16.热功率:导体的热功率跟电流的二次方成正比,跟导体的电阻成正比.
17.P热公式:P=I2Rt ,(式中单位P→瓦(W);I→安(A);R→欧(Ω);t→秒.)
18.当电流通过导体做的功(电功)全部用来产生热量(电热),则有:热功率=电功率,可用电功率公式来计算热功率.(如电热器,电阻就是这样的.)
七,生活用电
家庭电路由:进户线(火线和零线)→电能表→总开关→保险盒→用电器.
所有家用电器和插座都是并联的.而用电器要与它的开关串联接火线.
保险丝:是用电阻率大,熔点低的铅锑合金制成.它的作用是当电路中有过大的电流时,它升温达到熔点而熔断,自动切断电路,起到保险的作用.
引起电路电流过大的两个原因:一是电路发生短路;二是用电器总功率过大.
安全用电的原则是:①不接触低压带电体;②不靠近高压带电体.
八,电和磁
磁性:物体吸引铁,镍,钴等物质的性质.
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)
磁极间的作用: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.
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:对入其中的磁体产生磁力的作用.
磁场的方向: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,方向的假想曲线.不存在且不相交,北出南进.
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.
10.地磁的北极在地理位置的南极附近;而地磁的南极则在地理的北极附近.但并不重合,它们的交角称磁偏角,我国学者沈括最早记述这一现象.
11.奥斯特实验证明:通电导线周围存在磁场.
12.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).
13.通电螺线管的性质:①通过电流越大,磁性越强;②线圈匝数越多,磁性越强;③插入软铁芯,磁性大大增强;④通电螺线管的极性可用电流方向来改变.
14.电磁铁:内部带有铁芯的螺线管就构成电磁铁.
15.电磁铁的特点:①磁性的有无可由电流的通断来控制;②磁性的强弱可由改变电流大小和线圈的匝数来调节;③磁极可由电流方向来改变.
16.电磁继电器:实质上是一个利用电磁铁来控制的开关.它的作用可实现远距离操作,利用低电压,弱电流来控制高电压,强电流.还可实现自动控制.
17.电话基本原理:振动→强弱变化电流→振动.
18.电磁感应:闭合电路的一部分导体在磁场中做切割磁感线运动时,导体中就产生电流,这种现象叫电磁感应,产生的电流叫感应电流.应用:发电机
感应电流的条件:①电路必须闭合;②只是电路的一部分导体在磁场中;③这部分导体做切割磁感线运动.
感应电流的方向:跟导体运动方向和磁感线方向有关.
发电机的原理:电磁感应现象.结构:定子和转子.它将机械能转化为电能.
磁场对电流的作用:通电导线在磁场中要受到磁力的作用.是由电能转化为机械能.应用:电动机.
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.
电动机原理:是利用通电线圈在磁场里受力转动的原理制成的.
换向器:实现交流电和直流电之间的互换.
交流电:周期性改变电流方向的电流.
直流电:电流方向不改变的电流.
实验
一.伏安法测电阻
实验原理:(实验器材,电路图如右图)注意:实验之前应把滑动变阻器调至阻值最大处
实验中滑动变阻器的作用是改变被测电阻两端的电压.
二.测小灯泡的电功率——实验原理:P=UI
❾ 汤姆生用气体放电现象如何发现的电子
1 人们在封入稀薄空气的玻璃管两端,加上几百伏以上的电压,观察到放电现象 2 到1855年德国玻璃工人盖斯勒发明了水银空气泵,才创制出真空度较高的盖斯勒发光管。1859年德国学者普留卡用盖斯勒管做实验时,发现在阳极方面的玻璃上出现了荧光,当时他猜想可能有一种神奇的东西从阳极发出来,打在管壁上。这种东西受磁场作用,路径会发生弯曲。后来,他的学生希特洛夫在两个电极中间放个小物体,发现盖斯勒管放电时,在阳极方面的玻璃上呈现出这个物体的阴影。1876年科学界确认了这项发现,称阴极发出的东西为“阴极射线”。
3 英国物理学家约翰·汤姆生经过大量实验后,确认“阴极射线”是带负电的,并测量出射线中粒子的荷质比。实验表明,不论射线管中充以何种气体,电极用哪种金属材料制成,所得射线中粒子的荷质比都相同。由此汤姆生认为阴极射线中带负电的粒子存在于任何元素之中,是一切物质中共有的粒子,并把这种粒子称为“电子”。1909年美国物理学家密立根用油滴实验,测得电子的电荷值为1.6×10-19库仑,证实了汤姆生关于电子性质的预言。
❿ 大学物理实验“气体放电中等离子体的研究”实验,如何写实验分析
认真看看实验课本,这么多的内容怎么说!