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1.电流强度:I=q/t{I:电流强度(A),q:在时间t内通过导体横载面的电量(C),t:时间(s)}
2.欧姆定律:I=U/R{I:导体电流强度(A),U:导体两端电压(V),R:导体阻值(Ω)}
3.电功与电功率:W=UIt,P=UI{W:电功(J),U:电压(V),I:电流(A),t:时间(s),P:电功率(W)}
4.纯电阻电路中:由于I=U/R,W=Q,因此W=Q=UIt=I2Rt=U2t/R
5.焦耳定律:Q=I2Rt{Q:电热(J),I:通过导体的电流(A),R:导体的电阻值(Ω),t:通电时间(s)}
6.电源总动率、电源输出功率、电源效率:P总=IE,P出=IU,η=P出/P总{I:电路总电流(A),E:电源电动势(V),U:路端电压(V),η:电源效率}
7.电阻、电阻定律:R=ρL/S{ρ:电阻率(Ω?m),L:导体的长度(m),S:导体横截面积(m2)}
8.闭合电路欧姆定律:I=E/(r+R)或E=Ir+IR也可以是E=U内+U外{I:电路中的总电流(A),E:电源电动势(V),R:外电路电阻(Ω),r:电源内阻(Ω)}
9.电路的串/并联串联电路(P、U与R成正比)并联电路(P、I与R成反比)
1、可逆过程与不可逆过程
一个热力学系统,从某一状态出发,经过某一过程达到另一状态。若存在另一过程,能使系统与外界完全复原(即系统回到原来的状态,同时消除了原来过程对外界的一切影响),则原来的过程称为“可逆过程”。反之,如果用任何方法都不可能使系统和外界完全复原,则称之为“不可逆过程”。
可逆过程是一种理想化的抽象,严格来讲现实中并不存在(但它在理论上、计算上有着重要意义)。大量事实告诉我们:与热现象有关的实际宏观过程都是不可逆过程。
2、对于开氏与克氏的两种表述的分析
克氏表述指出:热传导过程是不可逆的。开氏表述指出:功变热(确切地说,是机械能转化为内能)的过程是不可逆的。
两种表述其实质就是分别挑选了一种典型的不可逆过程,指出它所产生的效果不论用什么方法也不可能使系统完全恢复原状,而不引起其他变化。
请注意加着重号的语句:“而不引起其他变化”。比如,制冷机(如电冰箱)可以将热量q由低温t2处(冰箱内)向高温t1处(冰箱外的外界)传递,但此时外界对制冷机做了电功w而引起了变化,并且高温物体也多吸收了热量q(这是电能转化而来的)。这与克氏表述并不矛盾。
3、不可逆过程的几个典型例子
例1(理想气体向真空自由膨胀)如图1所示,容器被中间的隔板分为体积相等的两部分:a部分盛有理想气体,b部分为真空。现抽掉隔板,则气体就会自由膨胀而充满整个容器。
例2(两种理想气体的扩散混合)如图2所示,两种理想气体c和d被隔板隔开,具有相同的温度和压强。当中间的隔板抽去后,两种气体发生扩散而混合。
例3焦耳的热功当量实验。
这是一个不可逆过程。在实验中,重物下降带动叶片转动而对水做功,使水的内能增加。但是,我们不可能造出这样一个机器:在其循环动作中把一重物升高而同时使水冷却而不引起外界变化。由此即可得热力学第二定律的“普朗克表述”。
再如焦耳—汤姆生(开尔文)多孔塞实验中的节流过程和各种爆炸过程等都是不可逆过程。
4、热力学第二定律的实质
对上面所列举的不可逆过程以及自然界中其他不可逆过程,我们完全能够由某一过程的不可逆性证明出另一过程的不可逆性,即自然界中的各种不可逆过程都是互相关联的。我们可以选取任一个不可逆过程作为表述热力学第二定律的基础。因此,热力学第二定律就可以有多种不同的表达方式。
但不论具体的表达方式如何,热力学第二定律的实质在于指出:一切与热现象有关的实际宏观过程都是不可逆的,并指出这些过程自发进行的方向。
一、焦耳定律
1、定义:电流流过导体产生的热量跟电流的平方、导体的电阻和通电时间成正比。
2、意义:电流通过导体时所产生的电热。
3、适用条件:任何电路。
二、电阻定律
1、电阻定律:在一定温度下,导体的电阻与导体本身的长度成正比,跟导体的横截面积成反比。
2、意义:电阻的决定式,提供了一种测电阻率的方法。
3、适用条件:适用于粗细均匀的金属导体和浓度均与的电解液。
三、欧姆定律
1、欧姆定律:导体中电流I跟导体两端的电压U成正比,跟它的电阻R成反比。
2、意义:电流的决定式,提供了一种测电阻的方法。
3、适用条件:金属、电解液(对气体不适用)。适用于纯电阻电路。
电磁感应
1.[感应电动势的大小计算公式]
1)E=nΔΦ/Δt(普适公式){法拉第电磁感应定律,E:感应电动势(V),n:感应线圈匝数,ΔΦ/Δt:磁通量的变化率}
2)E=BLV垂(切割磁感线运动){L:有效长度(m)}
3)Em=nBSω(交流发电机的感应电动势){Em:感应电动势峰值}
4)E=BL2ω/2(导体一端固定以ω旋转切割){ω:角速度(rad/s),V:速度(m/s)}
2.磁通量Φ=BS{Φ:磁通量(Wb),B:匀强磁场的磁感应强度(T),S:正对面积(m2)}
3.感应电动势的正负极可利用感应电流方向判定{电源内部的电流方向:由负极流向正极}
4.自感电动势E自=nΔΦ/Δt=LΔI/Δt{L:自感系数(H)(线圈L有铁芯比无铁芯时要大),ΔI:变化电流,?t:所用时间,ΔI/Δt:自感电流变化率(变化的快慢)}
注:
(1)感应电流的方向可用楞次定律或右手定则判定,楞次定律应用要点〔见第二册P173〕;
(2)自感电流总是阻碍引起自感电动势的电流的变化;
(3)单位换算:1H=103mH=106μH.
(4)其它相关内容:自感〔见第二册P178〕/日光灯〔见第二册P180〕。
1.电压瞬时值e=Emsinωt电流瞬时值i=Imsinωt;(ω=2πf)
2.电动势峰值Em=nBSω=2BLv电流峰值(纯电阻电路中)Im=Em/R总
3.正(余)弦式交变电流有效值:E=Em/(2)1/2;U=Um/(2)1/2;I=Im/(2)1/2
4.理想变压器原副线圈中的电压与电流及功率关系
U1/U2=n1/n2;I1/I2=n2/n2;P入=P出
5.在远距离输电中,采用高压输送电能可以减少电能在输电线上的损失:P损′=(P/U)2R;(P损′:输电线上损失的功率,P:输送电能的总功率,U:输送电压,R:输电线电阻)〔见第二册P198〕;
6.公式1、2、3、4中物理量及单位:ω:角频率(rad/s);t:时间(s);n:线圈匝数;B:磁感强度(T);S:线圈的面积(m2);U:(输出)电压(V);I:电流强度(A);P:功率(W)。
注:
(1)交变电流的变化频率与发电机中线圈的转动的频率相同即:ω电=ω线,f电=f线;
(2)发电机中,线圈在中性面位置磁通量,感应电动势为零,过中性面电流方向就改变;
(3)有效值是根据电流热效应定义的,没有特别说明的交流数值都指有效值;
(4)理想变压器的匝数比一定时,输出电压由输入电压决定,输入电流由输出电流决定,输入功率等于输出功率,当负载的消耗的功率增大时输入功率也增大,即P出决定P入;
(5)其它相关内容:正弦交流电图象〔见第二册P190〕/电阻、电感和电容对交变电流的作用〔见第二册P193〕。
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