不论是串联电路还是并联电路,都要有推动电子运动的电压。电源就是能够提供电压的装置,在电源的内部,依靠化学反应使正极不断地聚集正电荷,负极不断聚集负电荷,从而形成电荷差,这就是电源的电压。电压用电压表来测量。单位时间内,通过导体横截面积电量的多少,就是电流强弱。用电流表测量。
电子在移动的过程中,必然受阻碍作用,且阻碍作用的大小与导体的长度、粗细、材料的种类、温度有关,这就是电阻。电阻器有定值电阻器、滑动变阻器、电阻箱,半导体的电阻有许多神奇的特性。我们可以用电压表和电流表来测量这个阻碍作用的大小,这就是伏安法测电阻。
也可以用电压表、电流表、变阻器来探究串并联电路中的电流规律、电压规律,以及电流与电压和电阻的关系,在电阻一定的情况下,导体中的电流与加在导体两端的电压成正比;在电压不变的情况下,导体中的电流与导体的电阻成反比。这就是欧姆定律。
欧姆定律告诉我们:电压不变(二个用电器并联接入电路或分别接入同一电源):电流与电阻成反比。电阻不变(同一用电器接入不同的电路):电流与电压成正比。电流不变(二个用电器串联接入电路中): 电压与电阻成正比。
电流在流动的过程中具有的能量,我们叫电能,是因为电可以对物体做功,如发热、带动电动机转动、使灯泡发光、扬声器发声等。由于电阻的存在,不同的用电器,在同一时间内,消耗电能的多少和消耗电能的快慢不同,这就是电能、电功率和电热的概念。我们也可以用电压表和电流表来测量用电器在一定的时间内消耗电能的多少,这就是伏安法测小灯泡的电功率。在家庭电路中,可以用秒表和电能表来测量消耗电能的多少和消耗电能的快慢,要注意防止过载、短路引起线路中电流过大,做到安全用电。
最后,说说电能与磁场能的关系。
永磁体周围有磁场存在,两块永磁体可以通过磁场发生相互作用。电流即通电的导线周围有磁场(奥斯特实验)。电流磁场之间,电流磁场与永磁体磁场之间都可以发生力的作用。这个力的作用就是“同名磁极相互排斥、异名磁极相互吸引”。利用这个力的作用,可以先制成螺线管,再制成电磁铁、电磁继电器和电动机,实现自动化或者远程控制。
根据逆向思维,由于电能可以产生磁场能,反过来,磁场能也可以产生电能,当导体作切割磁感线运动时,导体中的电子在磁场力作用下,就会产生定向移动,这就是感应电流(电压)。发电机的原理就是这样。