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【超A进化论】Alevel物理重点知识——电流与电压

2021-07-15 环球教育

哈喽各位同学,又到了我们干货时间了,我们先来回顾一下前期的物理知识:


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今天我们继续讲解AS阶段的物理——电流与电压 Electric Current & Potential Difference


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01、Defining Electric Current


电流(electric current)是电荷载流子的流动(the flow of charge),以Amperes (A) 或Amps为单位测量。


电荷可以是正的也可以是负的。


当两个带相反电荷(oppositely charged)的导体通过一段电线(wire)连接在一起时,电荷将在两个导体之间流动,从而产生电流。


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在电线中,电流是电子流(flow of electrons)。


电子带负电——它们从电池的负极流向正极,但常规电流定义为正电荷从电池的正极流向负极——这与电子流动的方向相反,因为这是在科学家真正理解电流以前的的描述。


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电流是用电流表(Ammeter)测量的——电流表应始终与要测量通过的电流的电路部分串联(connect in series)。


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电荷载流子上的电荷可以定量(quantised)。


电荷有确定的位——例如,一个质子(proton)带有一个正电荷(positive charge),一个电子(electron)带有一个负电荷(negative charge)。


通过这种方式,电荷的数量可以根据存在的质子或电子的数量进行量化


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正电荷和负电荷有一个确定的最小数量,并且总是以该数量的倍数出现。这意味着,如果我们说某物具有给定的电荷,则按照惯例,该电荷始终是电子电荷-1.60 × 10-19 C的倍数 。


相比之下,质子的电荷为 1.60 × 10-19 C(这称为基本电荷,由 e 传递并以库仑 Coulomb(C) 为单位)。


02、Calculating Electric Charge


电流也可以定义为单位时间内通过电路的电荷,以库仑 (C) 为单位测量电荷。


电荷、电流和时间的关系式


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Calculating Current in a Current Carrying Conductor

在导体中,电流是由于电荷载流子的运动,这些电荷载流子可以是负的或正的,但是电流总是被认为是在相同的方向(在导体中,电荷载流子通常是自由电子)。


电流可以用数密度(每单位体积的电荷载流子数)n、截面积A、漂移速度v和电荷载流子的电荷q来表示


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03、Defining Potential Difference


一个电池(cell)使电路的一端为正极,另一端为负极。这会在电路上产生电位差 potential difference (d)。


电路中元件两端的电位差定义为每单位电荷从一个点流向另一个点的能量转移( energy transfer)。


能量转移是从电能到其他形式。


电位差以伏特 (Volt) 为单位测量。这与焦耳每库仑 (Joule per coulomb) 相同。


如果灯泡的电压为 3 V,则通过灯泡的每库仑电荷将损失 3 J 的能量。


串联电源的电位差总是由电路中的所有组件共享的。


使用电压表(Voltmeter)测量电位差或电压(voltage)——电压表始终与您要测量电压的组件并联设置


04、Calculating Potential Difference


电位差定义为每单位电荷转移的能量。


能量转移的另一个衡量标准是做功——因此,电位差也可以定义为每单位电荷所做的功


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每单位电荷转移的能量也是电流通过电路中电阻所做的功,所以也可以用电流和电阻的乘积表示


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