第一章电场电流 和开关接到电源上。 2.测量两烧瓶煤油的初始温度并做记录 3.闭合开关,过几分钟后再测煤油的温度并做记录。同时记下这次通电的时间。比较 两烧瓶煤油的温度,可知哪个电阻发热较多。 由于两个电阻串联,它们的电流初等;也是由于它们串联,通电时间也初等。所以这 样比较可以得知在电流初等、通电时间初等的条件下,发热量与电阻大小的关系。 4.调整变阻器,增大电流、并使通电时间与上次实验初。对比苿烧瓶煤油这次上升 的温度与上次实验上升的温度,可知在通电时间梖等、电阻相等的条件下,发热量与电流 大小的美系。 温度计 图1.6-1比较电流热效应的装置图和电路图 英国物理学家焦耳( James prescott Joule,l8l8-1889)通过一系列实验发现,电流发 热具有下述规律:电流通过导体产生的热量,跟电流的二次方、导体的电阻、通电时间成正 比。这个规律叫做焦耳定律 Joule law)。 如果用Q表示热量,用I表示电流、R表示导体的电阻,t表示通电的时间,焦耳定律可 以用下式表示 Q=IRt 在这个公式里,Ⅰ、R、t的单位分别用安培、欧姆、秒,热量Q的单位用焦耳。由焦耳定律知 道,只要有电阻存在,电路中就会产生热。由于电阻的大小不同、电路中电流的大小不同,电 路中产生的热量也就不一样。 根据电流的热效应,人们制成各种电热器,如电热水器、电熨斗、电热毯等。过去安装在 电路上的保险丝,也是根据电流的热效应设计的,它在电流过大时会因发热而熔断,起到保护 电路的作用。 我们知道,电热器使用的时间越长,产生的热越多,消耗的电能也越多。在物理学中,把 电热器在单位时间消耗的电能叫做热功率。如果一个电暖器在时间t内产生的热量为Q,那 么,它的热功率 IR 各种电热器上都有铭牌,上面标明的额定功率就是它的热功率
第一章电场电流 在国际单位制中,热功率的单位 是瓦特,简称瓦,符号是W。 电动机、电灯泡的铭牌上都标有 它们的额定功率。当电流通过电动机 时,电能主要转化成机械能,只有 部分转化成内能,这时电功率大于热 功率。而当电流通过白炽灯泡时,电 能几乎全部转化成内能,这时电功率 等于热功率。 图1.6-2各种电热器 ■白炽灯利用电流的热效应,使通电的金属丝温度升高,达到 白热,从而发光。这就是白炽灯泡的发光原理。为了避免高温下金属 丝迅速氧化折断,灯泡要抽成真空或充入惰性气体。白炽灯的发光效 率比较低,浪费能源,逐漸被各种靠气体通电发光的灯管所代替。尽 管如此,白炽灯依然具有巨大的生命力,并陆续出现了如卤钨灯等许 多新型白炽灯。 现在,我们的生活中有各种各样的电灯。以美国发明家爱迪生和 英国化学家斯旺为代表的一批发明家,发明和改进了电灯,改变了人她生 va 类日出而作、日没而息的生活习惯。电灯不仅延长了人们的工作时 间,而且使舞台光辉夺目、城市夜景灿烂炫目。 思考与讨论 节约用电的途径 阅读以下文章。 新华网江苏频道南京1月13日电2004年,南京市缺电的状况将有可能由去年的 季节性缺电转变为全年性缺电,其中夏季三个月份将是用电高峰。电力专家指出,普通 市民也应掌握科学的用电方式,缓解目前电力紧张的压力。 家电不要待机 现在的家用电器大多有待机功能,每一台电器设备在待机状态下耗电3~10瓦不等。 电视、音响、电脑以及其他多种家用电器,在电源开关未关闭的情况下,它们的红外线 接收电路、控制电路处于工作状态,仍在耗电。因此,市民尽量不要使家电处于长时间 待机状态,家电不用时要彻底断开电源。 挟用节能灯 现在家庭都安装了漂亮的吊灯,有的吊灯要安十几个白炽灯泡。如果把白炽灯改成 暖色调的节能灯,在同样的亮度下用电量可以减少很多
第一章电场电流 查一查家中的各种电器,你发现家里的哪些方面存在浪费电的现象? 你家有哪些可行的节约用电的途径? 科学足迹 发明大王爱迪生 爱迪生1847年2月11日出生于美国中西部的俄亥俄州,7岁时因患猩红热而耳聋。他仅读了 三个月的书就被老师斥为“低能儿”而棒出校门。母亲是他的“家庭教师”。 12岁的时候,爱迪生获得了在列车上卖报的工作。这期间,他用一架旧印刷机印刷《先驱报》 并用排的钱在行李车上建立了一个化学实验室。1862年8月,爱迪生在火车轨道上救出了一个男孩 孩子的父亲为了表达感激之情,教他电报技术。从此,爱迪生便与神秘的电世界结下了不解之缘, 磨上了发明之旅。 1963年起爱迪生担任电信报务员,1868年,以报务员的身份获得了第一项发明专利。1869年6月 初,爱迪生以修电报机的技术谋得了一个比较满意的工作。之后,他发明了“爱迪生印刷机”。他用 卖印刷机的钱建了一座工厂,专门制造各种电气机械。他通育达旦地工作,培养出许多能干的助手, 同时做出了诸如蜡纸、油印机等发明。 1876年春天,爱迪生在新泽西州的“门罗公园”,建造了第一所“发明工厂”,它标志着集体研 完的开端。1877年,他改进了早期的贝尔电话,并使之进入实际应用。他还发明了留声机。到这个 时候,人们都称他为“门罗公园的魔术师”。 在经历了无数次失败后,爱迪生对电灯的研究取得了突破。1879年10月22日,爱速生点燃了 第一盏有实用价值的电灯。为了延长灯丝的寿命,他试用了6000多种灯丝材料,才找到合适的发 光体一炭化后的日本竹丝。这种导体可持续工作45小时,达到了实用的水平。 爱迪生使用一条胶片拍下一系列照片,将它们连续地、迅速地映到幕布上,产生出运动的感觉, 这就是他于1889年在实验室里试验成功的电影。1891年他申请了这项专利。1903年,他的公司摄 制了第一部故事片《列车抢劫 1887年爱迪生开始创建通用电气公司 由于缺乏系统的科学知识,爱迪生也曾对现代技术的发展做出过不正确的判断。19世纪末,交 流输电系统已经出现,但他仍坚持直流输电(尽管现在直流输电在某些方面显示了优越性,但在当 时的条件下是一种落后的技术),并在与G.威斯汀豪斯的激烈竞争中丧失了承建尼亚加拉水电站的 合同。他的实验室盲目试制磁力选矿设备,耗尽了发明电灯所得的资金,最 后不得不放弃。尽管如此,爱迪生由于在电力开发、电器制造和推广电能应 用等方面做出了杰出的贡献,仍然是伟大的发明家之一。 爱迪生的贡献巨大,“秘诀”是什么?是因为他有一顺好奇心,一种事 事来自试验的探索热忱,以及翅乎常人的精力和顽强精神。当有人称赞爱迪 生是个“天才”时,他却谦虚地说:“天才就是2%的灵感加上98%的汗水。” 除此之外,他能把科学家、工程师、工人组织起来,靠集体的力量来进行技 2000年刚果共和国发行术“攻关”,这也是取得成就的重要原因 的纪念爱迪生的邮票 他于1931年10月18日病逝,享年8A岁。终其一生,爱迪生和他的实 22
第一章电场电流 验室共获一千多项发明专利 今天,当我们在灯下读书、观看电影、欣赏录音时,会不会想到这位对人类做出伟大贡献的发 明家呢? 一间题和练习一 1你家有哪些电热器(如电热水器、电熨斗、暖风机……)?它们使用多高的电压?功率各是 多少? 2到百货商场向售货员了解,除了电阻丝外,家用电热器件还用到了什么新型电热元件?设法 了解这些新型电热元件的工作原理。 3调查你家里有哪些家用电器经常处于待机状态?设法研究什么电器在待机状态下浪费的电较 多。如果家用电器不再处于待机状态,你家每年大约可以节约多少电,少花多少电费? 4找来螺丝口和卡口的灯口各一个,观察和比较它们的构造和接线情况。把灯泡安在相应的灯 上,弄清楚灯泡的灯丝是怎样连通的(图1.6-3)。安装哪种灯泡时,如果手触灯口,可能发生触 电事故? 甲螺丝口灯座 乙卡口灯座 图1.6-3两种灯口的结构
火药、指南针、印刷术—这是预告资产阶级社会到来 的三大发明……指南针打开了世界市场并建立了殖民地 马克思① 第二章磁场 成 最早的磁性指向器—司南,它由青铜盘和磁石琢磨的勺组成,磁勺头为磁体的 北极.尾为南极。磁勺放置在盘的中心,受地磁作用,勺尾指向南方 ①马克思( Karl Heinrich Marx,1818-1883),马克思主义的创始人,国际共产主义的莫基者。引文选自《马克 思恩格斯全集》47卷427页,人民出版社1979年第1版