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第七章 电的应用

Lesson 7/11 | Study Time: 18 Min


7.1 串联电路的特点

串联电路的特点




串联电路的定义



















内容 描述
定义 把电路元件逐个顺次连接起来组成的电路称为串联电路。
电流路径 电流路径唯一,即电流只能沿着一条路径流过所有元件。




串联电路的特点























特点 描述
电流相等 流经所有元件的电流相同,即:I₁ = I₂ = I₃。
电压分配 所有负荷两端的电势差的总和等于电源的电动势,即:V = V₁ + V₂ + V₃。
开关位置任意 电流路径唯一,开关可以放置在电路的任意位置,控制整个电路的通断。




总结























物理量 公式
电流 I₁ = I₂ = I₃
电压 V = V₁ + V₂ + V₃
电阻 总电阻等于各电阻之和:R = R₁ + R₂ + R₃




串联电路的应用



















应用场景 描述
电灯串联 圣诞灯串联时,一个灯泡损坏会导致整个电路断开,所有灯泡熄灭。
电流检测 因为电流相等,通过检测某一个元件的电流即可知道整个电路的电流。









7.2 并联电路的特点

并联电路的特点




并联电路的定义



















内容 描述
定义 把电路元件并列连接起来组成的电路称为并联电路。
电流路径 电路中有多条支路,电流可分流通过每一条支路。




并联电路的特点























特点 描述
干路与支路的关系 断开干路时,整个电路形成开路,电流无法流动;断开一条支路时,不影响其他支路的工作。
电流分配 流经所有分支的电流的总和等于流经电源的电流,即:I = I₁ + I₂ + I₃。
电压相等 任何分支两端的电势差相同,即:V = V₁ = V₂ = V₃。




总结























物理量 公式
电流 I = I₁ + I₂ + I₃
电压 V = V₁ = V₂ = V₃
总电阻 1/R = 1/R₁ + 1/R₂ + 1/R₃




并联电路的应用



















应用场景 描述
家庭电路 家庭中的电路通常是并联的,保证每个电器可以独立工作。
电灯并联 电灯并联时,一个灯泡损坏不会影响其他灯泡的工作。








7.3 电能的利用

电能的利用




电功































内容 描述
定义 电场力对定向移动的自由电荷所做的功,简称电功,也称为电流所做的功。
公式 W = V ⋅ I ⋅ t
单位 国际单位:焦耳 (J)
常用单位:千瓦时 (kW·h),俗称“度”。
单位换算 1 kW·h = 1000 W × 3600 s = 3.6 × 10⁶ J
特点

  • 在电流相同时,电压越大,相同时间内电功越多。

  • 在电压相同时,电流越大,相同时间内电功越多。

  • 电功与电压、电流和通电时间成正比。






电功率



























内容 描述
定义 单位时间内电流所做的功称为电功率,用 P 表示。
公式 P = V ⋅ I
物理意义 电功率表示电流做功的快慢。
单位 国际单位:瓦特 (W)
常用单位:千瓦 (kW)
换算关系:1 kW = 1000 W




额定功率与实际功率























内容 描述
额定功率 用电器在额定电压下正常工作时的功率,称为额定功率。
实际功率 用电器实际工作时的功率,因电压和电流的变化而改变,可等于、小于或大于额定功率。
注意事项

  • 实际电压偏低:功率降低,不能正常工作。

  • 实际电压偏高:影响寿命,可能烧坏。






电功率与热功率
































类别 电功率 热功率
定义 输入某段电路的全部功率,或这段电路上消耗的全部电功率。 因发热而消耗的功率。
公式 P = V ⋅ I P热 = I² ⋅ R
适用范围 对任何电路都适用。 对任何电路也适用,但主要用于纯电阻电路中。
能量转化 包括电能转化为多种形式的能量(如机械能、光能、热能等)。 主要是电能转化为内能(热能)。









7.4 变压器和电能的传输

变压器和电能的传输




变压器


变压器的定义与作用



















内容 描述
定义 变压器是一种利用电磁感应原理改变交流电压的装置。
主要作用 实现电压的升高或降低,以满足远距离输电或用户用电需求。


变压器的分类






















类别 作用 特点
升压变压器 使电压升高,用于远距离输电。

  • 初级线圈匝数小于次级线圈匝数。

  • 输入电压小于输出电压。


降压变压器 使电压降低,用于用户用电。

  • 初级线圈匝数大于次级线圈匝数。

  • 输入电压大于输出电压。






远距离输电


能量损耗的原因



















内容 描述
原因 输电导线有电阻,电流通过时因发热而造成电能损耗。
公式 Q = I² ⋅ R ⋅ t


减少能量损耗的方法



















方法 描述
减小导线电阻 增大输电导线的横截面积,减小导线的电阻 R。
减小输电电流 提高输电电压 V,从而减小输电电流 I。
根据公式:P = V ⋅ I,当功率 P 不变时,I = P / V。




变电站


变电站的作用



























内容 描述
发电厂电压 大型发电机产生的电压通常为几十千伏。
高压输电 高压输电电压通常为几百千伏甚至上千千伏。
用户电压 用户使用的电压通常为几百伏。
变电站作用

  • 在发电厂输出地使用升压变压器将电压升高,便于远距离输电。

  • 在用户所在地使用降压变压器将电压降低,便于用户用电。