现代数学学包括:光学、电学、力学、热力学、声学、磁力学等,其中电学是其中特别重要的一个分支学科。热学主要研究“电”的产生原理及其在日常生产、生活中的应用。通过本篇思维导图,我们一上去学习了解一下。
针对这类需求及正好现今一些中学开始给中学生介绍思维导图,这儿用思维导图的方式来介绍热学基础,更利于感兴趣的少年儿童学习,参考图1,热学的基础名词包括:电荷、电路、电流、电压、电阻、欧姆定理、电功及电功率。
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图1,热学基础
1.电荷思维导图
电荷,属于一个极其专业的名词,是拿来描述电的形成原理及流向的,通常生活中用不到,专业描述为:电荷是物体或构成物体的质点所带的正电或负电,其中带正电的粒子叫正电荷(表示符号为“+”),带负电的粒子叫负电荷(表示符号为“﹣”)。带电物体的化学特点为:带同种电荷的物体互相抵触,带异种电荷的物体互相吸引。
针对这部份,另一定要记住的是:电荷守恒定理,即电荷不会形成,只能通过转移来实现,也符合能量守恒的定理。专业描述为:电荷既不能创造,也不能剿灭,它只能从一个物体转移到另一个物体,或从物体的一部份转移到另一部份物理电学思维导图,在转移的过程中,系统的电荷总量保持不变。
在教学中,通常用磨擦起电的现象来介绍,比如:玻璃棒和丝绸磨擦,玻璃棒丧失电子带正电,丝绸得到电子带负电,更多可参考图2。
图2,电荷简介
2.电路基础思维导图
电路模型,简称电路,是实际电路具象而成,由此近似地反映实际电路的电气特点,并将类似的元件归类为一种理想模型,通常简单归类为:电源类设备、电阻类设备、开关类设备、导线、电容类设备、电磁类设备等,比如在剖析简单的电灯、开关及电源的模型中,通常将电灯简化为一个内阻元件、开关简化为单刀模型等,实际的电灯是一个带阻抗的电能转光能及热能的元件,开关直接忽视阻抗等,简化为理想开关,导线也忽视阻抗及能量耗损,即都是对真实用家电的理想简化模型。参考图3,电路通常由电源、开关、用家电、导线等组成。
图3,电路基础
3.电压、电压、电阻思维导图
现代生活应用中物理电学思维导图,其电路模型按照应用场景及用家电的差异,也存在较大的区别。这类电路模型中最基础的有3个名词:电压、电压、电阻,其中电流是拿来评判单位时间内流经导线的电荷量,电流拿来描述电荷流向,内阻通常拿来描述用家电。
为描述及检测这种数据(电压、电压、电阻),通常会使用电流表、电流表,家用的都建议买“万用表”,其集成电流、电流、电阻等多项参数检测功能,但在中学的实验室,存在较多的分立式电压表、电压表,在各城市科技展馆区也都是分立模型。更多可参考图4、图5、图6。
图4,电压
图5,电流
图6,内阻
4.欧姆定理思维导图
在测试电流、电流、电阻的过程中,英国化学学家乔治·西蒙·欧姆1826年4月发表的《金属导电定理的测定》论文中总结出了两者之间的关系,被后人称之为“欧姆定理”。其学术描述为:在同一电路中,通过某段导体的电压跟这段导体两端的电流成反比,跟这段导体的阻值成正比。为记念欧姆对热学的贡献,将内阻的单位命名为欧姆,以符号Ω表示。
电流U、电流I和内阻R两者的关系可用欧姆定理表示,相关公式见图7。
图7,欧姆定理
5.电功及电功率
电能是一种能量,消耗的总电能,电压做了多少功,简称电功,通常用能量界标准名词瓦特或焦耳来计量,常用单位是瓦特(Watt),简称”瓦”,符号是W,生活中常用千瓦时KW.h。,在单位时间消耗的能量,即电压在单位时间内做的功称作电功率,拿来描述消耗电能的快慢,用P表示。更多详见图8。
图8,电功及电功率