二、电学板块
2.1 电路基础与电荷概念
摩擦起电：用摩擦的方法使物体带电。
电荷的种类：自然界只有两种电荷——正电荷和负电荷。同种电荷相互排斥，异种电荷相互吸引。
电荷量：电荷的多少叫做电荷量，简称电荷。单位是库仑（C）。
验电器：用来检验物体是否带电的仪器，原理是同种电荷相互排斥。
电流的形成：电荷的定向移动形成电流。
电流的方向：规定正电荷定向移动的方向为电流的方向。在金属导体中，电流的方向与自由电子定向移动的方向相反。
电流的单位：安培（A），常用单位还有毫安（mA）、微安（μA），1A = 1000mA = 1000000μA。
电流表：测量电流的仪器。使用规则：
- 串联在电路中
- 电流从正接线柱流入，从负接线柱流出
- 被测电流不能超过电流表的量程
- 绝对不允许不经过用电器直接把电流表连到电源两极上
电压的定义：电压是使电路中形成电流的原因。电源是提供电压的装置。
电压的单位：伏特（V），常用单位还有千伏（kV）、毫伏（mV），1kV = 1000V，1V = 1000mV。
常见电压值：
- 一节干电池：1.5V
- 家庭电路：220V
- 对人体安全电压：不高于36V
电压表：测量电压的仪器。使用规则：
- 并联在电路中
- 电流从正接线柱流入，从负接线柱流出
- 被测电压不能超过电压表的量程
电阻的定义：导体对电流的阻碍作用。
电阻的性质：电阻是导体本身的一种性质，与导体的材料、长度、横截面积和温度有关。
电阻的单位：欧姆（Ω），常用单位还有千欧（kΩ）、兆欧（MΩ）。
变阻器：通过改变接入电路中电阻线的长度来改变电阻的仪器。
滑动变阻器的铭牌：例如"50Ω 2A"表示最大阻值为50Ω，允许通过的最大电流为2A。
滑动变阻器的连接：一上一下，移动滑片，改变接入电路的电阻线长度。
典型例子：
- 用丝绸摩擦过的玻璃棒带正电，用毛皮摩擦过的橡胶棒带负电
- 金属导线中的电流是自由电子定向移动形成的
- 手电筒中的电流约为0.3A
- 家庭电路中的电压是220V
- 灯丝的电阻随温度升高而增大
2.2 欧姆定律及其应用
欧姆定律的内容：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。
欧姆定律的公式：I = U/R
- I：电流
- U：电压
- R：电阻
变形公式：
- U = IR
- R = U/I
注意事项：R = U/I不能说电阻与电压成正比，与电流成反比。电阻是导体本身的性质，与电压和电流无关。
典型例子：
- 某电阻两端电压为6V，通过的电流为0.3A，电阻R = 6V/0.3A = 20Ω
- 电阻为10Ω的导体，通过0.5A电流时，两端电压U = 10Ω × 0.5A = 5V
- 电压为12V的电源接在24Ω的电阻上，电流I = 12V/24Ω = 0.5A
2.3 串并联电路的特点
2.3.1 串联电路的特点
电流规律：I = I1 = I2 = ... = In，各处电流相等
电压规律：U = U1 + U2 + ... + Un，总电压等于各部分电压之和
电阻规律：R = R1 + R2 + ... + Rn，总电阻等于各电阻之和
分压规律：U1/U2 = R1/R2，电压与电阻成正比
功率分配：P1/P2 = R1/R2，功率与电阻成正比
2.3.2 并联电路的特点
电流规律：I = I1 + I2 + ... + In，干路电流等于各支路电流之和
电压规律：U = U1 = U2 = ... = Un，各支路两端电压相等
电阻规律：1/R = 1/R1 + 1/R2 + ... + 1/Rn，或R = R1R2/(R1 + R2)（两个电阻并联）
分流规律：I1/I2 = R2/R1，电流与电阻成反比
两个电阻并联的特殊公式：R总 = R1R2/(R1 + R2)
n个相同电阻并联：R总 = R0/n
典型例子：
- 节日小彩灯串联，一个坏了全部熄灭
- 家中的电灯、电视机等并联，互不影响
- 两个20Ω电阻串联，总电阻40Ω；并联总电阻10Ω
- 电阻R1=3Ω和R2=6Ω并联，总电阻R= (3×6)/(3+6)=2Ω
- 串联电路中，电阻大的分得电压多；并联电路中，电阻大的分得电流少
2.4 电功与电功率
电功的定义：电流所做的功叫做电功。电流做功的过程，实际上就是电能转化为其他形式能的过程。
电功的计算公式：W = UIt
- W：电功
- U：电压
- I：电流
- t：时间
电功的单位：焦耳（J），常用单位还有千瓦时（kW·h），1kW·h = 3.6×10^6J 。
对于纯电阻电路的电功公式：W = I²Rt = U²t/R
电功率的定义：电功率表示电流做功的快慢，是单位时间内电流所做的功。
电功率的计算公式：
- 基本公式：P = W/t
- 常用公式：P = UI
- 对于纯电阻电路：P = I²R = U²/R
电功率的单位：瓦特（W），常用单位还有千瓦（kW），1kW = 1000W。
额定功率与实际功率：
- 额定功率：用电器在额定电压下的功率
- 实际功率：用电器在实际电压下的功率
典型例子：
- 一盏"220V 40W"的电灯，正常工作1小时消耗电能：W = 0.04kW × 1h = 0.04kW·h
- 电水壶的功率为1500W，正常工作2分钟消耗电能：W = 1500W × 120s = 180000J
- 电阻为10Ω的电热器，通过2A电流，功率P = (2A)² × 10Ω = 40W
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