静电 - 它的观点和发展
Theophrastus先生在321年公元前观察到,琥珀色的力量吸引了稻草,用羊毛布擦了擦后干叶。这是对电力的第一个观察结果,是第一个记录的实验。
公元前1600年晚些时候,吉尔伯特博士发现,除了琥珀以外,其他许多物质都可能会激发这种吸引力。他被认为是电气科学的创始人。
吉里克先生在1674年发明了第一台电气机。他通过利用硫的球将其固定在主轴上,用手柄将其固定。通过用手指或手按球来产生摩擦。这台机器首先用声音产生电动火花。这使科学使奇迹发起了一门新科学。在该实验中,还观察到,在短时间内被激发和充电的球将被同一物体排斥。
1675年,艾萨克·牛顿爵士(Isaac Newton)爵士构建了与Guericke先生进行的相同实验,并进行了一些更改。牛顿爵士使用了玻璃地球仪,这个地球仪产生了½英寸的火花,并可以将手指放在上面。
后来,1720年的斯蒂芬·格雷先生进一步发展,可以在相当远的距离内通过电线或湿线从机器传达电能。
在1733年,Mr.M.Dufay进一步进行了试验,发现如果将尸体放在玻璃棒组成的架子上,如果玻璃棒保持干燥,可能会感到兴奋。在这项实验中,还赋予了两种电力,一种电力是由玻璃兴奋的,另一种是由树脂,丝绸等激发的。
1736年晚些时候,牛顿的实验得到了温克勒教授的改进。他利用了用丝布覆盖的马头发,而不是用手指或手擦玻璃球。1738年,博兹教授发现,保留一管金属可以收集这种电力。还发现,如果该金属导体上有锋利的边缘或点,电力将消失。
格里博士用不同种类的物质进行了几条小径,发现某些尸体将有能力进行电力,其中一些人不会。
通过所有实验,这些科学家通过个人或合并的努力进行了观察,改进和创新的发展,已经完成了电机的发现。但是产生的功率量很少。几位科学研究人员正在努力发明大莱登的罐子。在一段时间内进行了许多改进和发展,这导致了一种名为“电池”的绝佳产品。
静电
静电是处理静止电荷研究的主题。
回顾上述由古代杰出科学家进行或尝试的实验,在玻璃,毛毡或其他一些材料的帮助下产生了火花或火花。在所有这些情况下,电子的移动都是造成这种现象的原因。根据这种基本的电静态行为,整个过程是电子从一个身体到另一个身体的运动,从而对这些物体进行电荷。其中一个机构将被带来积极(电子的不足),另一个身体负责(电子过量)。
电体的特性
回想起Dufay先生的实验,两根玻璃棒固定在木架上,如图所示,上面有横杆。
从横梁的中心,应通过丝线悬挂一条线条条,以便电线条将能够像指南针一样在水平面上自由移动。还需要丝绸手帕来激发玻璃棒。实验必须在温暖的干燥房间中。
现在,用手帕轻快地摩擦玻璃棒(如果两个有两个手帕做实验的人更好)将一个放在搅拌下,将另一个握在电线条的摩擦端。可以观察到,如果采取了两个玻璃棒,将发生强烈的排斥,如果采取了一个玻璃棒,将会发生吸引力。
因此,可以得出结论,类似的电气将相互排斥,并且与电气不同。因此,存在两种电力:( +)和( - )电,玻璃的电力将为 +VE电力。通过添加等量的玻璃电力为零。这类似于 +和 - 等于零的代数总和。可以通过用羽毛代替电线条来进行相同的实验。羽毛将吸引到杆上。
像上面的实验一样,如果玻璃杆的一端电气化,则在相当长的时间内保持了另一端未归类。以同样的方式,如果金属杆的一端电气化,它将沿杆的长度分布,如果另一端连接到地面,则会消失。
金叶电镜
这是用于检测和确定电气化的最古老的仪器。
如图所示,将悬挂两个金叶(固定的一侧),并连接到金属棒上,该金属棒通过放置在玻璃阴影中的孔固定在黄铜板上。当将电体放在该盘子上时,一部分电力将通过金叶,向它们充电以互相排斥。这是电荷的量度。这是一种非常敏感的仪器,用于检测少量电力。
电静电诱导
当带电的身体在另一个身体附近没有任何身体接触的情况下,第二个身体会发电。电荷将存在于另一个身体上,直到被带电附近的车身出现为止,但是一旦撤回带电的身体,第二个身体上的电荷就会消失。这被称为通过感应的电化。例如,如果我们将双手摩擦在一起并将其放在上面的金叶型电镜上,金叶将被排斥,但是一旦我们从金叶电镜的盘子上移开双手,叶子就会到达正常位置。
法拉第的冰桶实验
将带电的球放入电镜板上的空心缸中。金叶散开,直到球处于接触位置。叶子一旦去除球,叶子就会保持原始位置。
这表明
- 相等和相反的电荷将通过感应产生。
- 电荷不能驻留在空心缸内。
电力定律
两个电动物体之间的吸引力或排斥力成反比其距离的平方不同,与距离相比,体大小很小。
电场和潜力:
一个电场是一个空间区域,在该区域中电荷被电力激活。
电荷的基本单位是库仑。
像引力和磁场一样,电场强度是根据单位正电荷的力来测量的。
电场强度定义为作用在此时的一个正电荷库仑上的力。场的方向将朝着正电荷运动的方向。
击穿场强度是导致绝缘体分解的场强。空气的崩溃场强度为3 x106电压/仪表限制导体的最大电势。除了这一点之外,还将发生电晕放电。
电势差
这类似于自然势能。在重力场中反对重力的质量将得到势能。以相同的方式,可以通过在电场上对其激发的力进行移动电势能量。
伏特被定义为两个点之间的电势差,因此,如果一个正电荷的库仑从一个点移到另一个点,则可以完成一个工作的焦点。
电能的变化是电荷q的W时,当一个电伏的电势差移动时
w = qv
一个点的电势被定义为用于移动或将正电荷单位从无穷大到该点的工作所做的工作。
电路
电路是一条封闭的路径,使电子连续流过它。如果电路损坏,则无法通过它发生电流流。断路在电路中的位置不是问题。电路中的任何地方都可以防止电路流过电路。
电压和电流
电流是电荷速率。库仑是MKS系统中电荷的实际单位测量。一个电荷载有6.28 x1018电子。因此,每秒一个库仑的充电率称为“安培”。
当前i = q/t
Q是充电并在库龙中测量的地方,
t是时间,它在几秒钟内进行测量。
如果电子流不在稳定或不均匀运动中移动,则可以将其写入
瞬时电流i =平均电荷的变化速率(库罗姆斯)= dq/dt
以同样的方式,我们可以说电流Q = i dt的净电荷是电流的集成。
示例1:
4000个库罗姆斯的电荷通过电路中的一个点P传递了半小时。平均流量是多少?
i = q/t = 4000/1800 = 2.2库伦布斯/秒;t = 30分钟= 30×60 = 1800秒
示例2:
电路中观察到的电流流量为100mA。5分钟内转移了多少费用?
q = i x t =(100/1000)x(5 x 60)= 30库伦布
示例-3:
铜的典型值是
n = 8.5 x 1028m-3
E = 1.6 x 10-19C
i = 10安培
a = 10-6m2
费用的速度
v = i / a.n.e = 10 /(10-6x 8.5 x 1028x 1.6 x 10-19)= 7.3 x 10-3小姐。
电压:
必须注意的是,需要能源将能量引入系统。该能源作用于电荷载体,从而产生当前。其中一些来源是电池电池,发电机,燃料电池和太阳能电池。这意味着来源将有能力产生电动力量(EMF)。EMF被定义为能源,可以传递通过电荷通过源以形成电路的电源。EMF的单位是Volt。
vab= w / q
在哪里
vab是点A和B之间的电压的电势差
Q =从A到B移动的库罗姆斯的充电量
w =电荷从a移动到b时的能级差异。
能量将在焦耳中测量。因此,需要1焦耳的能量才能移动1个电荷库仑以获得1伏的电压。
反抗
在电路中,无论其连接的能源的来源如何,电子都会流过电路元素电流将发生在哪里。电路元件主要由固体制成,电子将流过它们。固体将包含不同的原子结构,而电子通过这些元素传播;它们将与原子和分子相撞。由于原子提供的抗性,这些碰撞会影响电子的流动。这种电阻从材料到材料的不同,电子的流动取决于电路中材料的特性。
因此,电阻是相反电子流的特定材料的特性。具有电子反对性特性作为主要特性的设备称为“电阻器”。电阻的符号在下面给出。
电阻单位为欧姆,并用字母“ω”指定
在特定电线或材料中,一个欧姆的电阻是,如果当电流流过它1秒时,它会产生0.24热量的热量。
欧姆定律:
在1827年,科学家乔治·西蒙·欧姆(George Simon Ohm)观察到,流经金属导体的电直流电流(D.C.)直接随着施加到其上的电压而变化。这称为欧姆定律。根据法律
电流,i = [电压(v)/电阻(r)]在安培(a)中。
所以
电阻r =(v/i)欧姆
电导:
材料的电导是该材料电阻性能的相反。这意味着电导是数学形式中电阻的倒数。电导的符号为g,等于1/r。
电导单位是院士,将表示为“℧”。
如果将1伏电压施加到导体上,并且如果1安培电流流过一秒钟,则材料或线的电导率为1 MHO。
在实用电路中的电压和电流
任何实用的电流源都将具有内部电阻。根据来源生成的起源,这种内部电阻会有所不同。例如,在发电机中,内部电阻是铜绕组的电阻。实际上,它不能删除。当源(E)闲置时,电压源的两个端子之间的电位差与电流传递(V)时的电位差不匹配。这是内部电阻和这些潜在差异的差异的结果,称为丢失的伏特(E - V)。显然,这是内部电阻的电压下降(e –v = ir)
例子:
如果电池的内部电阻为1欧姆,请计算
a)电阻r的电压3,,
b)电流通过r1,
c)根据以下电路损失电压。
SOL:
R的结果抗性1,r2将是ro
ro=(r1x r2) /(r1+ r2)= 2/3欧姆
总电阻= Ro+r3+电池内部电阻= 2/3 + 1(1/3) + 1 = 3欧姆。
电池电流= 6/3 = 2安培
a)电阻r的电压3= 2 x 1(1/3)= 2(2/3)V
b)横跨R的电压o= 2 x 2/3 = 4/3 = 1(1/3)V,
电流通过r1= v/r1=(4/3)/2 = 2/3 a
c)丢失伏特= i x r = 2 x 1 = 2 v
最后,通过交叉检查:e = vr+ vR1+ vR3= 2 + 1(1/3)+2(2/3)= 6 V.
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Theophrastus先生在321年公元前观察到,琥珀色的力量吸引了稻草,用羊毛布擦了擦后干叶。这是对电力的第一个观察结果,是第一个记录的实验。
公元前1600年晚些时候,吉尔伯特博士发现,除了琥珀以外,其他许多物质都可能会激发这种吸引力。他被认为是电气科学的创始人。
吉尔伯特博士如何知道T先生在900年前的观察结果?