《电磁思维导图初中》

1. 电荷与电流

1.1 电荷

• 概念: 电荷是构成物质的带电的基本粒子，分为正电荷和负电荷。
  • 正电荷：与玻璃棒摩擦后的丝绸带的电荷性质相同
  • 负电荷：与橡胶棒摩擦后的毛皮带的电荷性质相同
• 电荷量（q）: 表示电荷多少的物理量，单位：库仑 (C)。
  • 元电荷：最小的电荷量，e = 1.6×10⁻¹⁹ C (电子/质子所带电荷)
• 电荷守恒定律: 电荷既不能创造，也不能消灭，只能从一个物体转移到另一个物体，或者从物体的一部分转移到另一部分。在转移的过程中，电荷的总量保持不变。
• 带电现象:
  • 摩擦起电：不同物体相互摩擦，电子转移的现象。
  • 感应起电：导体靠近带电体时，电荷重新分布的现象。
• 验电器: 检测物体是否带电的仪器。利用同种电荷相互排斥的原理。

1.2 电流

• 概念: 电荷的定向移动形成电流。
  • 形成条件：有电压 (电源) 和 闭合的电路。
• 电流方向: 规定正电荷定向移动的方向为电流方向。
  • 电源外部：从电源正极流出，经过用电器，流回电源负极。
  • 电源内部：负极指向正极（非金属导体）。
• 电流强度（I）: 表示电流大小的物理量，单位：安培 (A)。
  • 定义式：I = Q/t (Q: 电荷量，t: 时间)
  • 常用单位：1A = 1000mA， 1mA = 1000μA
• 电流的测量: 用电流表
  • 使用规则：
    • 串联在电路中
    • 电流从"+"接线柱流入，从"-"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接在电源两端。
• 电路:
  • 通路：处处连通的电路。
  • 断路（开路）：某处断开的电路。
  • 短路：不经过用电器，直接将电源两极连接起来的电路。(危险)

2. 电压与电阻

2.1 电压

• 概念: 电压是形成电流的原因，是电路两端电势差的表现。
• 电压单位: 伏特 (V)。
  • 常用单位：1kV = 1000V， 1V = 1000mV
• 电压的测量: 用电压表
  • 使用规则：
    • 并联在电路中 (或用电器两端)
    • 电流从"+"接线柱流入，从"-"接线柱流出
    • 被测电压不能超过电压表的量程
• 电源: 提供电压的装置。
  • 作用：维持电路两端有一定的电压。
  • 常见电源：干电池、蓄电池、发电机等。

2.2 电阻

• 概念: 电阻是导体对电流的阻碍作用。
• 电阻单位: 欧姆 (Ω)。
  • 常用单位：1kΩ = 1000Ω， 1MΩ = 1000kΩ
• 影响电阻大小的因素:
  • 材料：不同的材料，电阻一般不同。
  • 长度：在材料、横截面积一定时，长度越长，电阻越大。
  • 横截面积：在材料、长度一定时，横截面积越大，电阻越小。
  • 温度：一般情况下，金属导体的电阻随温度升高而增大；半导体电阻随温度升高而减小。
• 滑动变阻器: 能够改变接入电路中电阻线的长度，从而改变接入电路中的电阻，进而改变电路中的电流和电压。
  • 原理：通过改变接入电路中电阻线的长度来改变电阻。
  • 作用：改变电路中的电流和电压，保护电路。
  • 接线规则：一上一下。
• 电阻的测量: 伏安法

3. 欧姆定律

• 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。
• 公式: I = U/R (U: 电压，R: 电阻)
• 公式变形: U = IR， R = U/I
• 应用:
  • 计算电路中的电流、电压和电阻
  • 分析电路故障：
    • 电压表、电流表示数异常
    • 灯泡不亮等

4. 电功率

• 概念: 电功率是表示电流做功快慢的物理量。
• 单位: 瓦特 (W)。
  • 常用单位：1kW = 1000W
• 公式:
  • P = W/t (普遍适用)
  • P = UI (普遍适用)
  • P = I²R (适用于纯电阻电路)
  • P = U²/R (适用于纯电阻电路)
• 额定功率与实际功率:
  • 额定电压 (U额)：用电器正常工作时的电压。
  • 额定功率 (P额)：用电器在额定电压下的功率。
  • 实际电压 (U实)：用电器实际工作时的电压。
  • 实际功率 (P实)：用电器在实际电压下的功率。
  • 结论：P实/P额 = (U实/U额)²
• 电能表: 测量用电器消耗电能的仪表。
  • 单位：千瓦时 (kW·h)，也叫“度”。
  • 参数：如“220V 10(20)A 50Hz 3000r/kW·h”的含义
    • 220V：额定电压
    • 10(20)A：标定电流为10A，短时间允许通过最大电流为20A
    • 50Hz：交流电频率
    • 3000r/kW·h：每消耗1kW·h的电能，转盘转3000圈

5. 电与热

5.1 电流的热效应

• 概念: 电流通过导体时，导体发热的现象。
• 焦耳定律: 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
• 应用: 电热器、电炉子、电饭煲等。
• 防止电流热效应带来的危害: 安装保险丝、使用散热器等。

5.2 电磁现象

• 磁场: 磁体周围存在的能传递磁力的空间。
• 磁感线: 描述磁场方向和强弱的假想曲线。磁感线总是从磁体的N极出发，回到S极。
• 奥斯特实验: 通电导体周围存在磁场。证明了电能生磁。
• 电磁铁: 带有铁芯的螺线管叫做电磁铁。
  • 优点：磁性可以控制，磁性强弱可以改变。
  • 影响电磁铁磁性强弱的因素：电流大小、线圈匝数、有无铁芯。
• 电磁继电器: 利用电磁铁控制电路通断的开关。
  • 组成：电磁铁、衔铁、触点（动触点、静触点）。
  • 作用：实现自动控制、远程控制等。

6. 电动机和发电机

6.1 电动机

• 原理: 通电导体在磁场中受到力的作用。
• 构造: 定子、转子、线圈、磁铁等。
• 工作过程: 电能转化为机械能。
• 影响电机转动方向的因素: 电流方向、磁场方向。

6.2 发电机

• 原理: 电磁感应现象。
• 构造: 定子、转子、线圈、磁铁等。
• 工作过程: 机械能转化为电能。
• 影响发电机的电流方向的因素: 导体切割磁感线的方向、磁场方向。
• 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，导体中会产生电流，这种现象叫做电磁感应现象。产生的电流叫做感应电流。

7. 家庭电路与安全用电

7.1 家庭电路

• 组成: 电能表、总开关、保险盒、导线、用电器、插座、开关等。
• 连接:
  • 零线和火线：220V
  • 用电器并联连接。
  • 开关与被控制的用电器串联，且接在火线上。
  • 三孔插座：左零右火上接地。
• 电路故障:
  • 断路：某处断开。
  • 短路：零线和火线直接相连。 (危险)

7.2 安全用电

• 原则: 不接触低压带电体，不靠近高压带电体。
• 安全用电常识:
  • 不要用湿手接触开关、插座。
  • 不要用湿布擦拭带电的家用电器。
  • 不要在电线上晾晒衣服。
  • 不要超负荷用电。
• 触电急救:
  • 迅速切断电源。
  • 用干燥的木棍等绝缘体将触电者与带电体分离。
  • 立即进行人工呼吸和胸外按压等急救措施。

这个思维导图涵盖了初中物理电磁学的主要知识点，并进行了细化和展开。