《初中电学思维导图》
一、电路的基本概念
1. 电路的组成
- 电源：
- 定义：提供电能的装置。
- 作用：提供电压。
- 常见电源：干电池、蓄电池、发电机。
- 表示符号：长线为正极，短线为负极。
- 用电器：
- 定义：消耗电能的装置。
- 作用：将电能转化为其他形式的能（光能、热能、机械能等）。
- 常见用电器：灯泡、电动机、电热器。
- 表示符号：根据具体用电器而定。
- 开关：
- 定义：控制电路通断的装置。
- 作用：控制电路的连接和断开。
- 常见开关：闸刀开关、按钮开关、滑动变阻器。
- 表示符号：-○- (断开)，-●- (闭合)。
- 导线：
- 定义：连接电路各元件的导电物质。
- 作用：传输电流。
- 要求：电阻小，导电性好。
- 表示符号：直线。
2. 电路的三种状态
- 通路：
- 定义：电路连通，形成闭合回路，电路中有电流通过。
- 现象：用电器正常工作。
- 断路（开路）：
- 定义：电路中某处断开，形成断裂回路，电路中没有电流通过。
- 现象：用电器不工作。
- 原因：开关未闭合、导线断开、元件损坏等。
- 短路：
- 定义：电路中电流不经过用电器，直接形成回路。
- 现象：电路中的电流异常增大，可能烧坏电源或其他元件。
- 危害：容易引发火灾。
- 分类：电源短路、用电器短路。
3. 电路图
- 定义：用电路元件符号表示电路连接情况的图。
- 作用：清晰表示电路结构，便于分析和计算。
- 要求：元件符号规范、连接线要直、元件排列合理。
二、电流和电路
1. 电流
- 定义：电荷的定向移动形成电流。
- 方向：规定正电荷定向移动的方向为电流方向。
- 形成原因：导体两端存在电压。
- 大小：用电流强度表示，简称电流。
- 符号：I
- 单位：安培 (A)，常用单位：毫安 (mA)、微安 (μA)。 1A = 1000mA，1mA = 1000μA。
- 测量工具：电流表
- 使用方法：串联在电路中，电流从正接线柱流入，负接线柱流出。
- 注意事项：量程选择、绝对禁止不经用电器直接接在电源两端。
2. 电压
- 定义：使电路中形成电流的原因。
- 作用：是电路中产生电流的必要条件。
- 符号：U
- 单位：伏特 (V)，常用单位：千伏 (kV)、毫伏 (mV)。 1kV = 1000V，1V = 1000mV。
- 测量工具：电压表
- 使用方法：并联在电路中，电流从正接线柱流入，负接线柱流出。
- 注意事项：量程选择。
3. 电阻
- 定义：导体对电流的阻碍作用。
- 符号：R
- 单位：欧姆 (Ω)，常用单位：千欧 (kΩ)、兆欧 (MΩ)。 1kΩ = 1000Ω，1MΩ = 1000kΩ。
- 影响因素：
- 导体的材料：材料不同，电阻不同。
- 导体的长度：长度越长，电阻越大。
- 导体的横截面积：横截面积越大，电阻越小。
- 导体的温度：一般来说，金属导体的电阻随温度升高而增大。
- 特殊导体：
- 电阻器：提供特定电阻的元件。
- 滑动变阻器：可以改变接入电路的电阻，从而改变电路中的电流和电压。
- 原理：通过改变接入电路的电阻丝的长度来改变电阻。
- 接线方法：一上一下。
- 变阻箱：可以设定特定电阻值的电阻器。
三、欧姆定律
1. 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。
2. 公式
- I = U/R
3. 变形公式
- U = IR
- R = U/I
4. 应用
- 利用欧姆定律进行电路的分析和计算。
- 测定电阻的阻值。
- 滑动变阻器的应用。
四、电功率
1. 电功率
- 定义：表示电流做功快慢的物理量。
- 符号：P
- 单位：瓦特 (W)，常用单位：千瓦 (kW)。 1kW = 1000W。
- 公式：
- P = W/t (定义式)
- P = UI (常用公式)
- P = I²R (适用于纯电阻电路)
- P = U²/R (适用于纯电阻电路)
2. 电能
- 定义：电能是能够做功的能量。
- 符号：W
- 单位：焦耳 (J)，常用单位：千瓦时 (kW·h)，俗称“度”。 1kW·h = 3.6×10⁶J。
- 公式：
- W = Pt
- W = UIt
3. 焦耳定律
- 内容：电流通过导体产生的热量，跟电流的平方成正比，跟导体的电阻成正比，跟通电时间成正比。
- 公式：Q = I²Rt
4. 实际功率和额定功率
- 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。
- 灯泡亮度：由实际功率决定，实际功率越大，灯泡越亮。
五、电路的连接
1. 串联电路
- 定义：用电器逐个顺次连接的电路。
- 电流特点：电流处处相等，I = I₁ = I₂。
- 电压特点：总电压等于各部分电路电压之和，U = U₁ + U₂。
- 电阻特点：总电阻等于各电阻之和，R = R₁ + R₂。
- 分压原理：U₁/U₂ = R₁/R₂
2. 并联电路
- 定义：用电器并列连接的电路。
- 电流特点：干路电流等于各支路电流之和，I = I₁ + I₂。
- 电压特点：各支路两端的电压相等，U = U₁ = U₂。
- 电阻特点：总电阻的倒数等于各电阻倒数之和，1/R = 1/R₁ + 1/R₂。 简化公式：R = (R₁R₂)/(R₁+R₂)
- 分流原理：I₁/I₂ = R₂/R₁
3. 混合电路
- 定义：既有串联又有并联的电路。
- 分析方法：根据电路的连接方式，逐步分解为串联或并联电路进行分析和计算。
六、电与安全
1. 家庭电路
- 组成：进户线、电能表、总开关、保险装置、用电器、插座、控制开关等。
- 接线方式：火线和零线。
- 电压：220V。
- 插座：两孔插座（一个孔接火线，一个孔接零线）、三孔插座（一个孔接地线，另外两个孔分别接火线和零线）。
2. 安全用电
- 原则：不接触低压带电体，不靠近高压带电体。
- 触电类型：
- 单线触电：人站在地上，碰到火线。
- 双线触电：人同时接触火线和零线。
- 安全用电措施：
- 使用绝缘工具。
- 安装漏电保护器。
- 定期检查线路和电器。
- 湿手不接触电器。
3. 电路故障
- 短路：容易烧坏保险丝，引发火灾。
- 断路：用电器不工作。
- 故障判断：利用试电笔、电压表等工具进行判断。
七、电磁现象（简单了解）
1. 磁场
- 定义：磁体周围存在的特殊物质，能对放入其中的磁体产生力的作用。
- 磁感线：描述磁场方向的假想曲线。
2. 电流的磁效应
- 奥斯特实验：电流周围存在磁场。
- 电磁铁：带有铁芯的螺线管，磁性强弱与电流大小、线圈匝数有关。
- 电动机：利用通电导体在磁场中受力运动的原理制成。
3. 电磁感应
- 定义：闭合电路的一部分导体在磁场中做切割磁感线运动时，电路中产生感应电流的现象。
- 发电机：利用电磁感应原理制成。