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留心生活,处处都有物理的影子

科普小知识2022-07-20 10:41:48
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电磁学是高考的重要组成部分。许多学生认为电磁学太抽象,因为在我们的生活中几乎不可能看到物理问题中描述的情况。时不时地,每个人都会抱怨高考知识是为了考试,除了应付考试之外是没有用的。事实上,情况并非如此。我们生活中处处都在处理电。如果我们注意的话,我们会发现很多电磁学的知识在我们的生活中有应用,比如我们都非常熟悉的电池。

电动势

在物理学中,我们通常将电池和其他电源设备称为电源,这意味着电池和其他电源不仅相关,而且不同。在研究电源时,我们主要研究电源的两个物理特性,即电动势和内阻。电动势被定义为当电源携带单位电荷时,由非静电力完成的功的量,其数值等于电动势。

这里我们需要强调非静电力的问题。因为电荷在电源内部逆着电场线的方向移动,所以不可避免地会接收到非静电力来克服电场力并推动电荷移动。这种非静电力由电源提供。对于电池来说,这种非静电力可以被认为是一种化学力。因为非静电力推动电荷逆着电场力的方向移动,所以从能量的角度来看,电荷的电势能量应该上升,并且消耗电源的非静电能量,这是电池的化学能量消耗。

因此,一般来说,我们可以从两个角度来定义电源。第一个是从力的角度,也就是说,电源是一种提供非静电力来推动电荷在电源内部移动的装置。第二个是从能量的角度,即电源是一种消耗自身非静电能量来补充静电电荷能量的装置。电池作为一种电源,自然符合电源的特性。电动势是指由携带单位电荷的电源提供的能量。对于电池,我们普通电池的标称电压值是电池的电动势。例如,5号电池为1.5V,这意味着5号电池携带1C电荷并贡献1.5J的能量。

内电阻

除了电动势的概念,我们在学习电源时还学习了内阻的概念。那么对于电池来说,内阻的概念仍然存在,但是我们一般不标注电池的内阻。这是因为电池的内阻通常在变化。例如,5号电池的内阻通常会随着电池的使用而增加,并且内部会继续发生化学反应。这也是为什么有些电池不能再用于玩具4x4汽车,但它们仍然可以用于电视遥控器。

从电池的开始到结束,它的电压值,即电动势,不变,但它的内阻不变。内部电阻发生变化,当同一外部电路(即外部电路)的电阻不变时,电路的端电压也不同。电池使用时间越长,内部电阻越大,路段上提供的电压越小,因此无法继续通过4x4电机。然而,当电池被放置在遥控器中时,它仍然可以被使用,因为遥控器中的外部电路的电阻不同于4x4电机的外部电路的电阻,并且与电池的增加的内部电阻相比,遥控器的电路仍然可以获得更大的道路端电压,从而可以继续工作。

容量

以上两点是从电源的一般特性来考察的。除了这两点,电池还有另一个重要的物理特性,即容量。我们刚才在电动势中提到,电动势可以用来评估电池每单位电荷提供能量的能力。较大的电动势意味着电池每单位电荷能提供更多的能量。如果你仔细想想,你会发现电池能提供多少电量也是一个重要的问题。这个问题的相应物理参数是容量。

对于家用电源来说,不会有这样的问题,因为当家用电源连接到电网时,电网可以连续地携带电荷。根据我们的理解,电池的容量应该是电池所能携带的电量。电荷的单位是库仑,所以容量的单位也应该是库仑。然而,在实践中,我们很少使用库仑。例如,当购买移动电源时,其价格与其容量直接相关。我们通常用毫安时来测量容量。经过仔细考虑,我们可以看到毫安时应该是由毫安和小时相乘得到的,毫安是电流的单位,小时是时间的单位,两者的乘积正好是电荷的单位,具体计算是:1毫安= 0.001 a× 3600s = 3.6c。

我相信下次你看到各种各样的电池,

不会太疼的。

注意生活,到处都是物理阴影。