中心主题：电流与电路
基础概念
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电荷
- 定义：物质的基本属性,分为正电荷和负电荷。
- 单位：库仑。
- 相互作用：同种电荷相斥,异种电荷相吸。
- 元电荷：最小的电荷量，e = 1.6 × 10⁻¹⁹ C。
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电流
- 定义：电荷的定向移动形成电流。
- 形成条件：
- 必须有能够自由移动的电荷（如金属中的自由电子）。
- 导体两端必须有电压（电势差）。
- 方向：规定为正电荷定向移动的方向（与电子实际移动方向相反）。
- 符号：I。
- 单位：安培，简称安。
换算：1 A = 1000 mA (毫安)，1 mA = 1000 μA (微安)。
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电源
- 定义：提供电压的装置，是电路中形成电流的“源头”。
- 作用：将其他形式的能量（如化学能、机械能）转化为电能。
- 举例：干电池、蓄电池、发电机。
- 关键物理量：电压 (U)。
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电压
- 定义：是电路中形成电流的原因,表示电路中某点电势的高低。
- 符号：U。
- 单位：伏特，简称伏。
换算：1 kV = 1000 V，1 V = 1000 mV。
- 理解：如同水压是水流动的原因,电压是电流流动的原因。
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电阻
- 定义：导体对电流的阻碍作用。
- 符号：R。
- 单位：欧姆，简称欧 (Ω)。
换算：1 MΩ = 10⁶ kΩ，1 kΩ = 10³ Ω。
- 决定因素：
- 材料：不同材料的导电性能不同。
- 长度：长度越长，电阻越大 (L↑, R↑)。
- 横截面积：横截面积越大，电阻越小 (S↑, R↓)。
- 温度：对大多数导体，温度越高，电阻越大 (T↑, R↑)。
- 滑动变阻器：
- 原理：通过改变接入电路中电阻丝的长度来改变电阻。
- 作用：保护电路、改变电流和电压。
核心定律
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欧姆定律
- 在同一电路中，通过某段导体的电流与这段导体两端的电压成正比,与这段导体的电阻成反比。
- 公式：I = U / R
- 变形公式：
- U = I × R (求电压)
- R = U / I (求电阻，是电阻的定义式，但电阻大小与U、I无关)
- 适用范围：纯电阻电路（如电阻、灯泡、电热器等）。
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串联电路的特点
- 电流：处处相等。 I = I₁ = I₂ = ...
- 电压：总电压等于各部分电路两端电压之和。 U = U₁ + U₂ + ...
- 电阻：总电阻等于各用电器电阻之和。 R = R₁ + R₂ + ...
- 电压分配：电压与电阻成正比（分压原理）。 U₁/U₂ = R₁/R₂
- 工作特点：一个用电器断路,所有用电器都停止工作。
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并联电路的特点
- 电流：干路电流等于各支路电流之和。 I = I₁ + I₂ + ...
- 电压：各支路两端电压相等，且等于总电压。 U = U₁ = U₂ = ...
- 电阻：总电阻的倒数等于各支路电阻倒数之和。 1/R = 1/R₁ + 1/R₂ + ...
（若有n个相同电阻R₀并联，总电阻 R = R₀ / n）
- 电流分配：电流与电阻成反比（分流原理）。 I₁/I₂ = R₂/R₁
- 工作特点：某一支路断路,其他支路仍可工作。
电功与电功率
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电功
- 定义：电流所做的功,表示消耗电能的多少。
- 公式：W = UIt
结合欧姆定律可推导出：W = I²Rt = (U²/R)t
- 单位：焦耳，常用单位：千瓦时，俗称“度”。
1 度 = 1 kW·h = 3.6 × 10⁶ J。
- 测量：电能表。
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电功率
- 定义：电流在单位时间内所做的功,表示消耗电能的快慢。
- 公式：P = W / t = UI
结合欧姆定律可推导出：P = I²R = U²/R
- 单位：瓦特，简称瓦。
换算：1 kW = 1000 W。
- 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。
- 当 U_实际 < U_额定 时，P_实际 < P_额定,用电器不能正常工作。
- 当 U_实际 > U_额定 时，P_实际 > P_额定,用电器易烧坏。
电路连接与测量
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电路图
- 定义：用规定的符号表示电路连接情况的图。
- 元件符号：电池、开关、灯泡、电压表、电流表、电阻、滑动变阻器等。
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两种基本连接方式
- 串联：元件逐个顺次连接。
- 并联：元件并列连接在电路两点之间。
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电表的用法
- 电流表
- 符号：A
- 用途：测量电流。
- 连接方式：串联在被测电路中。
- 注意事项：
- 电流从“+”接线柱流入，“-”接线柱流出。
- 选择合适的量程（估测或试触）。
- 绝对不允许不经过用电器直接接在电源两极,会烧坏电流表和电源。
- 电压表
- 符号：V
- 用途：测量电压。
- 连接方式：并联在被测电路两端。
- 注意事项：
- 电流从“+”接线柱流入，“-”接线柱流出。
- 选择合适的量程（估测或试触）。
- 可以直接接在电源两极,测量电源电压。
- 电流表
实际应用与安全
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家庭电路
- 组成：进户线（火线、零线）、电能表、总开关、保险装置（空气开关）、用电器、插座等。
- 连接方式：各用电器之间、插座之间都是并联的。
- 火线与零线：火线与大地之间有220V电压,零线与大地之间电压为0V。
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安全用电
- 触电：人体直接或间接接触火线,并与大地或零线构成通路。
- 安全电压：不高于36V的电压。
- 保险装置：
- 保险丝：电阻率大、熔点低的金属，电流过大时，产生热量多，熔断,切断电路。
- 空气开关：电流过大时，电磁铁磁性增强，衔铁被吸下,自动断开开关。
- 安全原则：
- 不接触低压带电体，不靠近高压带电体。
- 更换设备、搬动电器时，要先切断电源。
- 警惕绝缘部分损坏的带电体。
- 保持绝缘部分干燥。
