关于磁铁的问题,物理学厉害的朋友请进
大家都知道这个现象,两个磁环,套在一个木棍上,那么同级的时候两个磁环是否永远的不能接近彼此,那么排斥两个磁环的力是不是一种能量,这种能量为什么不会消失?哪里来的永远的能量?有的人说力不是能量,那么磁场我们都学过是一种蕴涵能量,因为磁场属于物质范畴,它是一种场态物质,并且是物质的纯能量形式的表现。那么磁铁产生了磁场,磁场是一种能量,磁铁永远存在,所以磁场就永远存在,那么好多人苦苦寻找的永动机,磁铁本身不就是一种永动机了吗?这种现象应该怎么解释呢?哈哈哈,你的问题我曾经想过好几遍,前一个月(中考前)我就想通了~~~~~~~~~~~~~~~
---------虽然磁力是一种无限多的力,但是你要使用它,必须用一个力来把物体放到磁场根部,(因为磁场有斥力,所以要费力气)。然后你才能利用它。以此类想,要获力,就要先出力,能量守恒定律也是哲学,
当我有些问题想不通,就用这种思考方法。
不错,你是个爱思考的学生!难得,真没想到与我想一样的问题~~!
不懂再问。
就是一个永磁体虽然存在无穷的吸引力来做功,这个功是无穷大的话,那么他把宇宙里所有可以吸引的物质都吸引过来,那么它就不存在能量了,也就是他没有再可以吸引的东西,可以说它的能量就是无穷小了,也就可以证明了运动和静止是相对的这个道理
负责人的回答你 你的问题就错了
比如说,用一块磁铁吸铁定,吸上拿下来,再吸上再拿下来,久而久之就不吸了,也就是说磁场的能量没有了(至少是减弱了)。所以,磁铁不是永动机,没有永远的能量。
磁化的问题,如果用一块强磁铁使得另外一块未经磁化的磁铁磁化,那么强磁铁的磁性必然减弱。工业上的磁化都使用电流,电能转化为磁能。
最后的问题,损失了磁场能。
能量和力是两个概念。能量是焦耳做单位,力是牛顿。W=FS,可以看出在某些场合,他们之间的关系。
磁力、万有引力、电荷之间的力,都是类似的。不会消失的。
磁场不是物质的,不是何种元素组成。是一种力场,居于期间的磁体,铁钴镍才会受力。此外电场,引力场与其类似。居于场中的并受场影响的物体具有势能。
重力势能,电势能等。
磁体才是物质的。
那么磁场我们都学过是一种蕴涵能量,因为磁场属于物质范畴,它是一种场态物质,并且是物质的纯能量形式的表现。
这句应该没出处,是你自己想的吧
呵呵,我在高中时,是获得过河北省举办的物理竞赛,并且拿了三等奖的.
对于你的提问,我也很难回答.当然能量守恒原理先搁一边不说.
但如果存在永动机的情况下,那么就得要将铁钉在于磁铁吸引过程中,让他做功,
等做完功后,你还得将他分开,大家都知道分开是要用力的,所以你得要想办法,让
他们不用力能分开.那么永动机就可以被发明了.
地球上的海水是最多的,如果能有个方法,让海水自然裂变,自然聚变,那么就可以
实现永动机了.
万物都是能量。
磁场是一种特殊的物质,它的能量密度是B^2/2u.
楼主的同学只是把能量和力的概念混淆了。
回答一下你的几个问题:
1.
那么排斥两个磁环的力是不是一种能量,这种能量为什么不会消失?
你可以类比一下弹簧,压缩的时候也是排斥的,是有能量储存的,不过这个能量是压缩的过程中外界做功转化的。能量还是守恒的。
2.
还有最简单的,垂直的把磁铁放在桌面上,桌面的铁钉会被吸引过来,因为磁铁是垂直放下来的,水平方向并没有做功,那么铁钉被吸引过来,这段能量是哪里来的?
这个能量是磁场本身的能量转化的。在铁钉被磁化和吸引的过程中,磁场的分布被改变,能量降低了。
3.磁化原理大家都知道,在磁场的作用下,被磁化的物体的粒子排列发生变化,那么使粒子发生改变的能来是来自于永磁体的,那么这种能量会源源不断的来磁化被磁化物体,这种源源不断的能量怎么解释?要知道被磁化可是粒子的运动所致。
对粒子磁化是要消耗能量的。这个能量大致可以看作你把两个物体放在一起要用的能量转化来的(用磁铁靠近铁棒,你多拿一会儿也会累吧?)
有一个问题你搞错了。磁环不能靠近,是处于平衡状态。这个不叫具有能量的。有能量必须是能做功。好比你用手把他们靠近,一放手就会排开,这个过程才是做功。要是磁环定在那里了是不做功的。但是要磁体做功,前提是要用手将他们靠近,那就是先要手做功,接着磁铁才能做功,其实是把手上的能力转到磁铁上的。所以你认为静止的磁铁具有无穷的能量这个是错误的。
这样做永动机。
《永动机是可以制成的!》(03/10版)
弓 石
引言
『物质的运动是绝对的,凡物均*【永动物】。既为「永动物」就必不断吸取能量(第二类永动机允许吸取能)且又不断作功
(不过所作之功不都合乎人们特定的需要而已)。为何永动机绝不能制成? 』
『浩瀚宇宙中无数作功过程虽错综交织、无边无垠、此起彼伏、永不止息,但总能量却微末无损。作功并不消耗能!为何永动
机理论不能成立? 』
『它们的机械效率:宇宙是无穷大;永动机是趋向无穷大;一般发动机小于一。』
『所谓永动机的制造无非是连接一条「一劳永逸」的能量传递链罢了!』
『文中各例事实永动机均独立,仅需认同一例就能接受永动机可制论。』
『守成的科学观念反驳一切不合现成理论的事实和见解。创新的科学观点关注现成理论与事实的微妙差异。科学理论是相对
真理,它的发展是一部创新史。感谢尊敬的读者对此文能慎思明辨并不吝赐教,幸甚!』
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注释*【永动物】:人常以为置天体表面的静物(如地上石块)机械能为零是毫无异议的答案。【但宇宙中无机械能绝对为零的物体!】如月球表面的石块(它相对于无数天体都是运动着的——即有机械能的)仅对地球上的海水作功一项,每日都能使潮汐能微不足道地增加着,它也是不断吸取能量且又不断作功的永动物(任何偶然现象遵循必然规律)。然而司空见惯的绝对静止观为呼之欲出的永动机理论蒙上了一层神秘的面纱(现多种永动机未正名也由此,正如人类未知空气前绝不以为呼吸的是空气一样)。【让我们揭示真相吧,谜底实在很简单!】
【论文标题索引】:
一、否定论质疑
二、布朗永动机
三、定义之驳正
四、永磁永动机
五、永磁能之谜
六、诸定义辨析
七、永动机物系
八、乐观的推论
#正文
【一、否定论质疑】
现代自然科学理论以为:【永动机是不可能制成的】!参阅这一否定论观点的有关文字。
见辞海条目【永动机】:【不能实现的空想发动机】。有人企图制造【一种不消耗任何能量就能永远作功的机器】,它违反了热力学第一定律,故名【第一类永动机】;还有人企图制造【一种能在没有温度差的情况下,从某一巨大物质系统(如海水、空气)不断吸取热量而将它转变为机械能的发动机】,它违反了热力学第二定律,故名【第二类永动机】。
又有众所周知的『热力学第一定律』可表述为【外界传递给一个物质系统的热量等于系统内能的增量和系统对外所作的功的总和。有时也可表述为第一类永动机是不可能制造的。】及『热力学第二定律』的第(2)种表述说【任何热力循环发动机不可能将所接受的热量全部转变为机械能(即不可能制造第二类永动机)】。......等等。
多少世纪以来,人们问:【永动机能制成吗?】此原始而令人困惑的问题也可表述为:【不输入能量的物系能永远作功吗?】
现代科学答:【自然界一切过程都服从能量守恒和转换定律,物系要对外界作功,就必须消耗本身的能量或从别处得到能量的补充,因此永动机不可能制成。】(热一律公式:Q=△E+A中的A即『系统对外所作的功』)
然而『对外界作功』并非物系作功唯一的取向,此言已有以偏概全的失误!
因【物系遵能量守恒律对内作功,其内能可不变。不必消耗本身能或从别处得能量补充。】细想与外界处热平衡的气、液体对其内的布朗微粒作功正是如此。它可称为不消耗能量永远作功的第一类永动机——【布朗永动机】!(在本文二标题文中论及)。
另:物系对外作功耗散能还可返还本身,上述语句又涉瞻前不顾后的疏忽!
因【物系对外界作功时,可由中介物系不断吸取耗散能同时将等量能返还之。该物系既间接以己之耗散能补充本身,也不必消耗本身能或从别处得能量补充。】揣摩在状态不变的孤立空气系统中的永磁体,磁场能永存。永磁体磁场是不断吸取和输出电磁能的场与电磁场一样(现代科学曰:永磁体磁场与电磁场本质相同)。它是在无温度差(或物系状态不变)的情况下*【吸取能】的,这恰好解开了第二类永动机不可能制成的『死结』!因而以永磁体供能的第二类永动机——【永磁永动机】成为此种思路的例证(在本文四、五标题文中论及)。此处所提到的空气为中介物系。永磁体能象电磁体一样作功却无需电源,其耗散能必传递给空气。
【二、布朗永动机】
【计算题】 恒温环境中有水平放置长4L盛水封闭直玻璃管。从管中部上方惟一小孔中缓缓撒入质量为M的不易沉降粉剂,因布朗运动粉剂不断扩散(颗粒运动平均加速度为a)。求粉剂至均匀遍布水中为悬浮液时水对粉剂需作有用功的近似值W。
【解:】既求有用功近似值,可取L为水对各颗粒作功位移平均值。
∵某颗粒平均受力f=ma,(m为某颗粒质量)。
∴水对某颗粒作有用功为w=fL=maL。
可得水对粉剂所作有用功近似值为:W≈MaL。(此值远小于实际作功值)
分析:题设过程成悬浮液时,水对颗粒实际作功值A'>W≈MaL。随后水仍继续作功来维持颗粒的布朗运动。每颗粒都象能永远安全行驶的超微型汽车一样,随着时间的推移其里程迅猛增长。因而必定:A'→∞。
第一类永动机定义是【一种不消耗任何能量就能永远作功的机器】。以水作为发动机对照之:因水温不变而Q=0、内能增量△E=0,它为不消耗能量的物系。但对内的作功值:A'→∞,即永远作功。此水能将对颗粒作功后的耗散能微末无损地回收的现象不仅解决了流散内能无法重新收集的永动机难题,也对作功必须消耗能量的观念提出异议。
结论:【该机为符合要求的第一类永动机】。
从人们熟知的『布朗运动』中,很容易发现种种永动机效应!如:
厨房里充满处热动平衡状态的空气,每当发生煤气渗漏时,热运动的空气分子对缕缕毒气作功,驱散之。此即『永动毒气驱除机』!——【事实永动机之一】。
处热动平衡状态的游泳池池水,每每对撒入水中的消毒剂(如漂白粉等)作功,扩散之。『永动消毒剂搅拌机』——【事实永动机之二】。(简称【搅拌机】)
这些个例均为:【布朗永动机】!
【三、定义之驳正】
第二类永动机是【一种能在没有温度差的情况下,从某一巨大物质系统(如海水、空气)不断吸取热量而将它转变为机械能的发动机】。
既有吸取一种形式能量——热量的第二类永动机定义,为何没有吸取其他形式能的同类机定义呢?
此疑问显明了第二类永动机定义的缺欠,它没有与第一类永动机定义相同的完全(对任何能量形式的)归纳性。
因此要对其作从特殊到一般的推演。拟【第二类永动机修正定义:一种不因持续吸取能量引起任何物质系统状态变化且能永远作功的发动机】。
修正定义正确否?需检验其甄别功能(如只有正确的水果定义,才能作区别水果与非水果的依据)!以修正定义中【不因持续吸取能量引起任何物质系统状态变化】语句对照以下各例吸取能量的发动机可知:
①拖拉机、蒸汽机车作功耗柴油、煤等——引起能源物系状态改变,非永动机。
②水力发电机藉水库的水发电等——引起储水的物系状态改变,非永动机。
③人力踏水车、畜力推磨等——引起人、畜体内生化反应物系状态改变,非永动机。
④太阳能发电等——引起太阳内部物系状态改变(如核反应等),非永动机。
......等等。
还有哪种非永动机能突破修正定义的『严防死守』混迹于『永动机家族』之中呢?【以此可证修正定义的正确性】。
原第二类永动机定义(现为修正定义的种概念)因其局限性不足以作为此种鉴别的依据(好比不能用水果的种概念苹果的定义来区分水果或非水果一样)。
拟定修正定义有利于开发多种能量形式的永动机。
【四、永磁永动机】
请看几例尚未正名的现有永磁永动机:
【①永动磁疗器:】
用永磁体(【永磁体】——即具有永磁特性的物体,如磁化的硬磁合金、永磁钢等)作成的磁疗器可为患者施行『磁疗法』医治疾病。永磁体的静磁场源源不断输出的磁能『可引起人体的神经、体液、代谢等产生一系列变化,具有活血化瘀、消肿止痛、消炎、镇静等作用。并可用于治疗各种疼痛性疾患、软组织损伤、炎症、肛肠疾患等』。
人们至今未能找到永磁体磁疗器的能源,但它输出磁能对人体作功是事实。永磁体好象是『白白』输出能量的。又一永动机!它满足第一类永动机定义【不消耗任何能量就能永远作功的机器】的条件。可称它为:『永动磁疗器』——【事实永动机之三】。(简称【磁疗器】)
【②永动供磁机:】
实际上,永磁体常常扮演『白白』输出能量的角色。当电动机以永磁体定子取代通电定子绕组时,它能象定子绕组一样输出磁能却省去了电源供定子绕组的电能。永磁定子与通电定子绕组一样所输出磁能会转化为电机输出动能中的一部,永磁定子就是电动机中的永动机:『永动供磁机』。——【事实永动机之四】。(简称【供磁机】)
【③永动充磁机:】
有稳恒电流励磁线圈的电磁体令铁磁材料磁化能量从何而来?毫无疑问的解释是:磁化能来自电源。但以永磁体取代电磁体作同样的工作却无『能源』。它也是『无能源』永动机:『永动充磁机』。——【事实永动机之五】。(简称【充磁机】)
【五、永磁能之谜】
永磁永动机真能无能源而白白作功吗?其实不然!永磁体磁场是有能源的(永磁体磁场可简称【永磁场】):
【①输入输出能之场】
有人认为『磁疗器』磁疗时并未输出能量,好象地球吸引静止物体时并未输出机械能一样。其实,永磁场是不断输出磁能的场。可通过下述实验证实:
以n(n=20,21,22┅→无穷大)枚钢片逐一接触永磁体磁极后均被磁化。由此可以肯定:各钢片被磁化所需能量无疑来自永磁体。即可证:【永磁场是不断输出磁能的场】。
另外:实验前永磁场能量显然小于实验后大量永磁钢片的磁场能量和永磁体磁场能量(此值与实验前相等)的总和。若认定永磁场能量必无外来补充,必导致能量不守恒的结论(好比畜电池为多枚电池充电后,本身所储电能未减一样荒谬!)。这又以反证法得知:【永磁场必是不断受到磁能补充的场】。
所以【永磁场是不断得着磁能补充又不断输出磁能的场】。
有人以为此实验中钢片磁化需能由钢片的磁力势能转化而来(好象自由落体重力势能转化为动能一样)。其实,钢片受磁力吸引靠向磁极时磁力势能会转化为动能、振动能、热能等耗散(这些耗散均可实验测定)并未转化为钢片的磁能。钢片的磁能仍需永磁场供给。
【②外界微粒能能源】
永磁场能何以得到补充?其实【永磁场能源可来自外界宏观无磁性物系微粒能】。微粒能是物质微粒运动所具有的能量,如:内能、电磁能(因电子、质子等电荷及电子、质子、中子、原子核等磁矩的存在而具有)等。
仅以外界物系的内能无法解释永磁场磁能来源问题,但由电磁理论知:『...某处(抄者注——此处可指与具波动性的电子直接相关的任何物质分子电流的电磁场)的电场或电磁场一有变化,不论由于什么原因,这种变化就不能局限在一处,总是以光速向四周传播,形成电磁波。电磁场是物质存在的一种形式、具有质量、动量和能量...』。其实任何宏观上无磁性的物质其分子(都有分子电流及微观磁场)都能向四周传播电磁波,因而能向永磁体输入磁能。
通过绝热去磁等方法而达「基态」的金属(体内磁感应强度为零)在重新与外界无磁性物系发生能量交换时迅即恢复体内磁场的事实证明:【外界无磁性物系微粒能确实能转化为金属电磁能】。同样,若永磁体藉绝热去磁等方法而达「基态」它本身的磁畴同向结构没有破坏的话(即被测永磁体不可去磁),在重新与外界无磁性物系发生能量交换时则迅即恢复永磁场也可证明:【外界无磁性物系微粒能确实能向永磁体输入磁能】。(在磁现象中不排除热能与磁能相互转化之可能,如绝热去磁中顺磁性物质磁化时放热、去磁时吸热的特性等揭示了这种可能,所以微粒能中的热能在某种情况下也可能补充磁能)。
【③永磁体『励磁线圈』】
永磁体未磁化前因有外界无磁性物系为能源各磁畴就象一个个天然的『通电微型励磁线圈』方向各异地抵消着磁性。磁化使它的磁畴方向趋于一致而分子电流也均同向排列,随即组合成一个稳固的『通电隐形大励磁线圈』显出宏观磁场。永磁体与电磁场本质相同的谜底就因它有这特殊的『励磁线圈』。
由此可知:永磁体并不能『白白』输出能量。它的能源就是周围物系微粒能。但对永磁体磁现象的盲然常叫人陷入各种误区,如认为:1,永磁体不可能输出磁能;2,永磁体输出能后它的磁场能量就减少了;3,永磁体能不断输出能量却不需要任何能源;......等等。
对永磁体能源探秘中外界无磁性物系的电磁能易被忽视。常有人认为无磁性物系不可能成为磁能的源泉,事实上微粒电磁能通过无磁性物系进入永磁体使其显明磁性正与稳恒电流通过无磁性的电池进入电磁铁励磁线圈使其显磁性相似!
很奇妙的是:周围物系(如空气)持续向永磁体供给磁能而本身具有的电磁能均不减少(电磁场因线圈安匝值不变而稳恒;同样,永磁场的稳恒也证明周围磁源物系状态的恒定)。合宜的解释是:永磁体从周围吸取的能总要等量地耗散于周围物系。周围物系就是那输入、输出能等量齐观的中介物系(见一标题文)。在孤立系统内的永磁体能吸取无序的电磁能而输出有序的磁场能是值得注意的“反常现象”。
永磁体无论在气、液、固态物系或者太空环境中均可有磁场(即已具有磁源物系),因而它的使用空间几乎无所不在。分子电流无电阻,是一种常温下的超导现象,永磁永动机的开发必将使它大显身手。
【六、诸定义辨析】
重温定义:
【①第一类永动机:一种不消耗任何能量就能永远作功的机器】。
【②第二类永动机:一种能在没有温度差的情况下,从某一巨大物质系统(如海水、空气)不断吸取热量而将它转变为机械能的发动机】。
【③(修正)第二类永动机:一种不因持续吸取能量引起任何物质系统状态变化且能永远作功的发动机】。
以上述定义对照永动机个例判断它们是哪一类永动机:
1、【搅拌机:】合定义①为第一类永动机;不合定义②,非第二类永动机;但为合修正定义③的二类机。
2、【磁疗器:】合定义①为第一类永动机;不合定义②,非第二类永动机;也为合修正定义③的二类机。
3、【供磁机:】合定义①为第一类永动机;不合定义②,非第二类永动机;也为合修正定义③的二类机。
4、【充磁机:】合定义①为第一类永动机;不合定义②,非第二类永动机;也为合修正定义③的二类机。
【讨论一】上例见【四例均合第一类永动机定义,所以都为合格的永动机】。
【讨论二】上例又见,【凡合第一类永动机定义的永动机都合修正第二类永动机定义】。因能够实现的不消耗能量作功的永动机必不可因吸取能量引起其它物系状态改变;但又必须边作功边吸取等量返还的能,否则不可能作功。可见【第一类永动机定义与修正第二类永动机定义是等效说法】
【讨论三】上例还可知【合第二类永动机修正定义的永动机未合原第二类永动机定义,作为修正定义种概念的原第二类永动机定义之狭隘性显而易见】。
经上述永动机实例的讨论有结论:第二类永动机修正定义包括原第二类永动机定义且又成了第一类永动机定义的等效说法。两类永动机定义既殊途同归,可删繁就简。【可实现的永动机】实在只须一种定义表述已足,即:【一种不因持续吸取能量引起任何物质系统状态变化且能永远作功的发动机】。它是同时满足两类永动机定义的永动机。
至于原两类永动机的属概念【永动机:不能实现的空想发动机】因两类永动机定义的合而为一,已无存在之必要。
【七、永动机物系】
我们可从上述实例探究与永动机有关的各种物系:即【永动机能源物系】、【永动机转能物系】及其它配置物系。它们与一般发动机及变换机、工作机的关系相似。永动机能源物系,即发动机(从原永动机、第二类永动机定义中可知,永动机即『发动机』)。永动机转能物系及其它配置物系即为变换机和工作机。先定义两种物系,它们是制造永动机的要件:
【①永动机能源物系——能不因持续吸取能量引起其它物系状态变化且又保持状态不变不断向永动机转能物系输出能的物系】。
【②永动机转能物系——能从永动机能源物系吸取并转移或变换能量满足作功需要的物系】。
(永动机能源物系可简称【永源系】;永动机转能物系可简称【永转系】)
上述几例永动机的构成都离不开这两种物系的作用,如:
【搅拌机】例中空气等周围物系就是永源系,而池水即永转系。空气等周围物系在搅拌机工作时不断藉池水向消毒剂颗粒输出(也即传递)热能作功,又从池水吸取返还能保持状态不变。且因空气等周围物系与其外围物系间也处热平衡状态,不崐会因向搅拌机输出能而引起外围物系状态的改变。
【供磁机】例中也以空气等周围物系作永源系,永磁定子即永转系。还有电动机或工作机等其它配置。
其实上述各例永动机名称可说是广义性的:意即它们是包括永源系(发动机)、永转系甚或其它配置的物系之总称。
广义永动机的永源系就是严格意义上的永动机(发动机)或可称狭义永动机。永转系是永动机转换能量的必须,无它不能达成永动机作功目的。
上述永动机例让我们看到:它们常以空气等周围物系作为永源系(即发动机),这是为何?
常识说:『任何「孤立系统」温度差必趋于消失而「死灭」不能作功』。但空气系统内普遍且必然存在的微粒(热、电磁)能可作永动机的上佳能源。
为何孤立的平衡态物系能输出能而不引起其它物系的状态变化呢?因为科学常识告诉我们:『自然界不存在严格的孤立系统,但当系统与外界相互作用可忽略时,可近似地把它看作为孤立系统』。在此『可忽略』的『与外界』的『相互作用』中当了解:
我们看为『孤立系统』的平衡态永源系,其实都是【『输入能量』与『输出能量』过程处于并存且抵消状态的物系】——【并存者】说明它是与其他系统有能量交换的非绝对孤立系统(人们因忽略『孤立系统』与周围物系间『隐藏的』的热能与电磁能交换过程而导致永动机否定论);【抵消者】说明它可『收支平衡(否则不为动态平衡)』即系统输出能与吸取能等量齐观保持本身物系状态不变。这样它(即中介物系或永源系)就得以完成为永动机供能的重任。
永动机工作时允许永源系发生非因永转系吸取能而有的状态变化;允许永转系及其它配置物系状态的变化。它们不违背永动机定义。
例如:供磁机的永源系即空气因气侯及电机散热而温变;永转系即永磁定子内磁通量变化;或电机温变、电线漏电或所带动的车床(及被加工零部件)等物系状态改变等,都不能否定供磁机是永动机。
一般而言,永动机多为高品位的环保机!
理论的可能是实践的先导,综上所述:当我们发现或制造出合乎要求的【永源系】及【永转系】后,制成永动机并非难事。即:【永动机是可以制成的】!
【八、乐观的推论】
上文论及空气等物系能够成为永动机能源物系。任何偶然的现象必有其必然规律,是否可推广之?
有一乐观的推论:【一切能自然恒久保持其动态平衡状态的孤立物系都是永动机能源物系】!
所谓自然恒久保持,就是该物系能处于我们使用永动机的自然环境(可以是地球、大气、宇宙中任何地点)中长期保持状态。
而动态平衡状态的孤立物系除了热学定义的平衡态物系外也可包括含动态平衡的宏观运动在内的物系(含布朗运动的空气作【搅拌机】永源系,即为包括动态平衡的宏观运动在内的物系)在内。
本文引言注释中提到月亮上的石块能供应潮汐能,使我们仰望穹苍绚丽多彩的星系。当上帝施以第一推动力后,它们的运行一直保持着机械能总量守恒的动态平衡状态!对宇宙这个独有的绝对孤立系统中,天体运动能能成为永动机能源吗?
能!『地-月系统』不断藉海水向潮汐发电站输送机械能使发电机组运转发电。『地-月系统』本身的机械能总量不变。这就是一种永动机效应!
地-月系统为永源系,海水为永转系,藉着潮汐发电机与其它配置能完成不断作功的任务。所以地-月系统、潮汐发电机组与相应配置构成了(广义)永动机。人们确实早已制成此机,即『永动发电机』——【事实永动机之六】(简称【潮汐电机】)。
作为永源系的地-月系统不可能违背能量守恒定律既向潮汐输出机械能又无需补偿地保持机械能总量的不变。它能得到及时的适量的恒久的机械能补偿是藉另一中介物系来实现的(这种补偿无改变状态的物系为能源。中介物系即使地-月系保持状态的环境)。
科学史上:现今是个既使用永动机,又容让无可置疑的永动机否定论并存的瞬间!
#结语
永动机理论赋予动态平衡孤立系统的意义不再是死灭而是可永远作功(克劳修斯提出热寂说的推理过程可看为归谬法。证明『死灭状态的孤立系不可能作功』为谬误)。【传统的发动机利用改变状态的物系输出的能作功,而永动机利用状态不变的动态平衡物系能作功】(因而熵、焓理论的修正也势在必行)。
『宇宙』的机械效率无穷大乃因其内每点滴能量都有无限作功机会,超越一般发动机『有损耗的一次性』利用能量的限制。永动机以边输出边返还的方式运用能而类似宇宙,因此也有趋向无穷大的机械效率。这自然对传统的机械效率理论提出了挑战。
换言之:『所谓永动机的制造无非是连接一条「一劳永逸」的能量传递链罢了!』
永动机可制论符合能量守恒定律。即使它意味着要修正热力学定律及其它一些相关理论,也是对守恒律及其他理论的完善。事实上可制论之基础即能量守恒定律。
本文所呈乃一孔之见、引玉之砖,切盼有识之士共同努力开创“永动机世界”大有作为无可限量之前景!
永动机:空想与诈骗
最近一段时间,一位家住“河南郑州二七区齐礼阎乡”,自称是“新加坡籍华人”、“博士、院士、专家委员”,名为“梁星人”的人成为网上名人,原因是他声称建成了“宇宙引力能永动机”,获得了中国专利(实际上只是申请了专利,还未获批准),而且还有一家“海南星人永动机发电厂有限公司”正在生产用该永动机装备的车辆。当然,网上大多数人只是把这条消息当成笑话传播,因为受过高等教育的人都知道,永动机违背了物理原理,是不可能建成的。
在科学界一般把永动机分成两类:第一类永动机声称一旦让其运转起来,就不再需要继续提供能量,而能自动不断地做功。这类永动机自古以来就有人设计过,我们所听说的永动机基本上属于这一类。它实际上是认为能量能够无中生有地创造出来,违背了热力学第一定律(能量守恒定律)。这条定律上过中学物理课的人都知道,所以其漏洞很容易被识破。但是仍然有很多人对此不死心。从中国专利信息网可以检索到1985年以来有超过50件“永动机”的申请,像“重力曲柄永动机”、“坡道及重力能永动车运动系统”、“浮重永动机”、“利用过渡永磁体和运行永磁体制成的永动机”等等,都是其变种。
一个经典的永动机设计方案
第二类永动机不违背热力学第一定律,它也给机器提供能量,只不过是从单一和均匀的热源(例如海洋、大气层)吸取能量。这一类永动机在设计循环过程时,都要让热能从低温物体传到高温物体,或让热能百分之百转化成机械能。这违背了热力学第二定律。热力学第二定律有多种表述方式,其中比较通俗的一种是:自然界中一切与热现象有关的实际宏观过程都是不可逆的。没有学过大学物理的人不了解热力学定律,因此第二类永动机不容易识破,比较有欺骗性。第一台这样的永动机是1881年约翰·嘎姆吉(John Gamgee)为美国海军设计的“零发动机”,设想让汽缸内的液氨从海水中吸收热量汽化产生蒸气推动活塞,氨蒸气冷却后又凝结成液氨,如此循环往复。这台机器从未能完成一个循环(因为氨蒸气不可能自动冷却到凝结成液体),但是嘎姆吉还是设法把它卖给了美国海军,美国海军部长还拿去展示给美国总统看。
上世纪20年代德国的一张明信片,拿爱因斯坦开玩笑。想想看这个永动机为什么不行?
有的永动机表面上不违背热力学定律,然而它所利用的能源,却是科学界认为不存在的某种神秘能源,事实上还是要让能量无中生有,属于第一类永动机。梁星人的“宇宙引力能永动机”就属于这一种情形,其“永动原理”号称不仅推翻了“西方科学权威作茧自缚的所谓能量守恒定律”,而且利用了“引力线束”:“即将永恒使地球永动的‘加速引力’,通过电脑,扭曲其引力线束,用在任意粒子上,使之自然作圆周式循环加速永动——这就是‘永动机’的永动原理。”这“加速引力”、“引力线束”都是什么意思,除了梁星人,无人知晓,而能够扭曲引力的“电脑”,也没有第二个人能够制造出来。梁星人其实是把他觉得很神秘、很“科学”而不知什么意思的术语——“引力”、“粒子”、“电脑”——糅合在一起,捏造出了一句不知所云的话蒙人而已。
自古至今,声称自己发明了永动机的人,无非是两种人:那些只是在嘴上、纸上宣布自己设计出了永动机的人,可能是由于无知(不知道物理学定律)或偏执(认定物理学定律不成立)的可怜的空想家,当然也可能是骗子。而那些已制造出了永动机,到处推销的人,则可以肯定是百分之百的骗子。在历史上,有的这类骗子相当成功,骗取了大量的投资。即使后来被发现他们展示的永动机其实暗藏着能量供应,他们也能轻易找到借口而逃脱。常用的借口是受到科技界的迫害,或以宗教为幌子。
梁星人声称他已制造出了“宇宙引力能永动机”和免燃料、无排放、可无限行驶下去的“宇宙引力能加速电动机车辆”,并且在网站上贴出了产品照片,而且在海南澄迈县建造“占地100亩,投资一亿元”的“3万千瓦宇宙引力能发电示范厂”,那么可以肯定他并非天真的空想家,而是有目的的骗子,其行骗动机则是要骗取巨额投资:梁星人声称“香港国际无形资产评估事务所”(找不到这个事务所的任何资料)评估其发明的无形资产为1265亿美金,投资1亿元可得纯利润10.48亿元。
这个骗局也不难戳穿。一般人对永动机发电机可能还不太容易识别出其隐藏的能源何在,容易被表演蒙蔽,但要判断车辆是否是靠永动机运行的则轻而易举。所谓“宇宙引力能加速电动机车辆”,我看只有两种可能:一、压根儿就不存在照片上显示的那些车;二、用电动汽车假冒。电动汽车虽然也“免燃料、无排放”,却不能无限行驶下去,目前最先进的电动汽车充一次电最多只能运行一百多公里,开着它跑一次长途就可知道真假。不知有无感兴趣的记者愿意去实地调查一下。
Dennis Lee和他的永动机。图出http://www.freelectricity.com/hummingbird.htm
在美国历史上多次上演过永动机骗局,最近还有一个正在上演。近年来,有个叫丹尼斯·李(Dennis Lee)的美国人在《美国今日》、《新闻周刊》等全国性报刊上刊登大幅广告,在全美各地表演,演示其号称无需任何能源的发电机。他的目的是要骗取经销费(每人需缴纳2万美元获得经销权)和预定费(每人5-20美元),而且显然捞了不少钱。他声称要拉到一百多万名预订用户后再开始寄出机器,也一再宣布过供货日期,都后来全都宣布推迟。美国科学界一直有人在揭露他。在答复科学界的批评时,他声明:“我们不去和世界科学家和科学刊物打交道。我们相信一个普通人根据常识能够看到放在他们面前的证据,自己做出决定。我们相信你不需要科学家来替你思考。”——反科学人士想必很赞赏这样的声明。美国已有多个州采取行动禁止他推销其产品。在遇到“免费能源”的诱惑时,人们往往变得过于天真,容易受骗上当。在美国如此,在中国也如此。有一个并不比永动机高明的“水变油”骗局就曾经在中国风行多年,造成了数亿元的经济损失。这就要求政府部门对这类骗局要加倍地关注。
有的永动机表面上不违背热力学定律,然而它所利用的能源,却是科学界认为不存在的某种神秘能源,事实上还是要让能量无中生有,属于第一类永动机。梁星人的“宇宙引力能永动机”就属于这一种情形,其“永动原理”号称不仅推翻了“西方科学权威作茧自缚的所谓能量守恒定律”,而且利用了“引力线束”:“即将永恒使地球永动的‘加速引力’,通过电脑,扭曲其引力线束,用在任意粒子上,使之自然作圆周式循环加速永动——这就是‘永动机’的永动原理。”这“加速引力”、“引力线束”都是什么意思,除了梁星人,无人知晓,而能够扭曲引力的“电脑”,也没有第二个人能够制造出来。梁星人其实是把他觉得很神秘、很“科学”而不知什么意思的术语——“引力”、“粒子”、“电脑”——糅合在一起,捏造出了一句不知所云的话蒙人而已。
自古至今,声称自己发明了永动机的人,无非是两种人:那些只是在嘴上、纸上宣布自己设计出了永动机的人,可能是由于无知(不知道物理学定律)或偏执(认定物理学定律不成立)的可怜的空想家,当然也可能是骗子。而那些已制造出了永动机,到处推销的人,则可以肯定是百分之百的骗子。在历史上,有的这类骗子相当成功,骗取了大量的投资。即使后来被发现他们展示的永动机其实暗藏着能量供应,他们也能轻易找到借口而逃脱。常用的借口是受到科技界的迫害,或以宗教为幌子。
梁星人声称他已制造出了“宇宙引力能永动机”和免燃料、无排放、可无限行驶下去的“宇宙引力能加速电动机车辆”,并且在网站上贴出了产品照片,而且在海南澄迈县建造“占地100亩,投资一亿元”的“3万千瓦宇宙引力能发电示范厂”,那么可以肯定他并非天真的空想家,而是有目的的骗子,其行骗动机则是要骗取巨额投资:梁星人声称“香港国际无形资产评估事务所”(找不到这个事务所的任何资料)评估其发明的无形资产为1265亿美金,投资1亿元可得纯利润10.48亿元。
这个骗局也不难戳穿。一般人对永动机发电机可能还不太容易识别出其隐藏的能源何在,容易被表演蒙蔽,但要判断车辆是否是靠永动机运行的则轻而易举。所谓“宇宙引力能加速电动机车辆”,我看只有两种可能:一、压根儿就不存在照片上显示的那些车;二、用电动汽车假冒。电动汽车虽然也“免燃料、无排放”,却不能无限行驶下去,目前最先进的电动汽车充一次电最多只能运行一百多公里,开着它跑一次长途就可知道真假。不知有无感兴趣的记者愿意去实地调查一下。
没有主流永动,只有认为永动,但是条件是一个永动的环境,所以说,没有可能有永动!
不要白费力了,根据能量守恒定律,不可能有永动机
机悈能,动能,弹性势能有何不同?
第一章 机械能
1.一个物体能够做功,这个物体就具有能(能量)。
2.动能:物体由于运动而具有的能叫动能。
3.运动物体的速度越大,质量越大,动能就越大。
4.势能分为重力势能和弹性势能。
5.重力势能:物体由于被举高而具有的能。
6.物体质量越大,被举得越高,重力势能就越大。
7.弹性势能:物体由于发生弹性形变而具的能。
8.物体的弹性形变越大,它的弹性势能就越大。
9.机械能:动能和势能的统称。 (机械能=动能+势能)单位是:焦耳
10.动能和势能之间可以互相转化的。方式有: 动能→重力势能;动能→弹性势能。
11.自然界中可供人类大量利用的机械能有风能和水能。
★第二章 分子运动论初步知识
1.分子运动论的内容是:(1)物质由分子组成;(2)一切物体的分子都永不停息地做无规则运动。(3)分子间存在相互作用的引力和斥力。
2.扩散:不同物质相互接触,彼此进入对方现象。
3.固体、液体压缩时分子间表现为斥力大于引力。 固体很难拉长是分子间表现为引力大于斥力。
4.内能:物体内部所有分子做无规则运动的动能 和分子势能的总和叫内能。(内能也称热能)
5.物体的内能与温度有关:物体的温度越高,分子运动速度越快,内能就越大。
6.热运动:物体内部大量分子的无规则运动。
7.改变物体的内能两种方法:做功和热传递,这两种方法对改变物体的内能是等效的。
8.物体对外做功,物体的内能减小;外界对物体做功,物体的内能增大。
9.物体吸收热量,当温度升高时,物体内能增大;物体放出热量,当温度降低时,物体内能减小。
10.所有能量的单位都是:焦耳。
11.热量(Q):在热传递过程中,传递能量的多少叫热量。(物体含有多少热量的说法是错误的)
12.比热(C):单位质量的某种物质温度升高(或降低)1℃,吸收(或放出)的热量叫做这种物质的比热。 (物理意义就类似这样回答)
13.比热是物质的一种属性,它不随物质的体积、质量、形状、位置、温度的改变而改变,只要物质相同,比热就相同。
14.比热的单位是:焦耳/(千克•℃),读作:焦耳每千克摄氏度。
15.水的比热是:C=4.2×103焦耳/(千克•℃),它表示的物理意义是:每千克的水当温度升高(或降低)1℃时,吸收(或放出)的热量是4.2×103焦耳。
16.热量的计算:
① Q吸 =cm(t-t0)=cm△t升 (Q吸是吸收热量,单位是焦耳;c 是物体比热,单位是:焦/(千克•℃);m是质量;t0 是初始温度;t 是后来的温度。
② Q放 =cm(t0-t)=cm△t降
③ Q吸 = Q放 ( ※ 关系式 )
17.能量守恒定律:能量既不会消灭,也不会创生,它只会从一种形式转化为其他形式,或者从一个物体转移到另一个物体,而在转化和转移过程中,能量的总量保持不变。
★第三章 内能的利用 热机
1.燃烧值(q ):1千克某种燃料完全燃烧放出的热量,叫燃烧值。单位是:焦耳/千克。
2.燃料燃烧放出热量计算:Q放 =qm;(Q放 是热量,单位是:焦耳;q是燃烧值,单位是:焦/千克;m 是质量,单位是:千克。
3.利用内能可以加热,也可以做功。
4.内燃机可分为汽油机和柴油机,它们一个工作循环由吸气、压缩、做功和排气四个冲程。一个工作循环中对外做功1次,活塞往复2次,曲轴转2周。
5.热机的效率:用来做有用功的那部分能量和燃料完全燃烧放出的能量之比,叫热机的效率。的热机的效率是热机性能的一个重要指标
6.在热机的各种损失中,废气带走的能量最多,设法利用废气的能量,是提高燃料利用率的重要措施。
★第四章 电路
1.物体带电:物体有能够吸引轻小物体的性质,我们就说物体带了电。
2.摩擦起电:用摩擦的方法使物体带电。
3.自然界存在正、负两种电荷。同种电荷互相排斥,异种电荷互相吸引。
4.正电荷:用绸子摩擦过的玻璃棒所带的电荷。
5.负电荷:用毛皮摩擦过的橡胶棒所带的电荷。 ( 玻正橡负 )
6.电量(Q):电荷的多少叫电量。(单位:库仑)。
7.1个电子所带的电量是:1.6×10 -19库仑。
8.中和:等量的异种电荷放在一起互相抵消的现象叫做中和。(中和后物体不带电)。
9.验电器:是检验物体是否带电的仪器,它是根据同种电荷互相排斥的原理制成的。
10.检验物体是否带电的方法:法一、是看它能否吸引轻小物体,如能则带电;法二、是利用验电器,用物体接触验电器的金属球,如果金属箔张开则带电。
11.判断物体带电性质(带什么电)的方法:把物体靠近(不要接触)已知带正电的轻质小球或验电器金属球,如果排斥(张开)则带正电,如果吸引(张角减小)则带负电。(如果靠近带负电物体时,情况恰好相反)
12.物体由分子组成,分子由原子组成,原子由原子核和核外电子组成,原子核又由中子和质子组成。质子带正电,电子带负电,通常情况下质子和电子带有等量的异种电 荷,则原子对外不显电性(中性)。
13.摩擦起电的原因:在摩擦过程中,电子会从一个物体转移到另一物体,得到电子的物体因有多余的电子带上负电荷,失去电子的物体因缺少电子而带上等量的正电荷。
14.电流的形成:电荷的定向移动形成电流。(任何电荷的定向移动都会形成电流)。
15.电流的方向:把正电荷定向移动的方向规定为电流方向。(而负电荷定向移动的方向和正电荷移动的方向相反,即与电流方向相反)。
16.电源:能提供持续电流(或电压)的装置。
17.电源是把其他形式的能转化为电能。如干电池是把化学能转化为电能。发电机则由机械能转化为电能。
18.有持续电流的条件:必须有电源和电路闭合。
19.导体:容易导电的物体叫导体。如:金属,人体,大地,酸、碱、盐的水溶液等。
20.绝缘体:不容易导电的物体叫绝缘体。如:橡胶,玻璃,陶瓷,塑料,油,纯水等。
21.导体和绝缘体的主要区别是:导体内有大量自由移动的电荷,而绝缘体内几乎没有自由移动的电荷,但导体和绝缘体是没有绝对的界限,在一定条件下可以互相转化。
22.金属导电靠的是自由电子,它移动的方向与金属导体中的电流方向相反。
23.电路组成:由电源、导线、开关和用电器组成。
24.电路有三种状态:(1)通路:接通的电路叫通路;(2)开路:断开的电路叫开路;(3)短路:直接把导线接在电源两极上的电路叫短路。
25.电图:用符号表示电路连接的图叫电路图。
26.串联:把元件逐个顺序连接起来,叫串联。(电路中任意一处断开,电路中都没有电流通过)
27.并联:把元件并列地连接起来,叫并联。(并联电路中各个支路是互不影响的)
★第五章 电流强度
1.电流的大小用电流强度(简称电流)表示。电流强度等于1秒钟内通过导体横截面的电量。
2.定义式:I=Q/t ,式中I是电流、单位是:安;Q是电量、单位:库仑;t是通电时间、单位是:秒。
3.电流I的单位是:国际单位是:安培(A);常用单位是:毫安(mA)、微安(µA)。1安培=103毫安=106微安。
4.测量电流的仪表是:电流表,它的使用规则是:①电流表要串联在电路中;②接线柱的接法要正确,使电流从“+”接线柱入,从“-”接线柱出;③被测电流不要超过电流表的量程;④绝对不允许不经过用电器而把电流表连到电源的两极上。
5.实验室中常用的电流表有两个量程:①0~0.6安,每小格表示的电流值是0.02安;②0~3安,每小格表示的电流值是0.1安。
★第六章 电压
1.电压(U):电压是使电路中形成电流的原因,电源是提供电压的装置。
2.电压U的单位是:国际单位是:伏特(V);常用单位是:千伏(KV)、毫伏(mV)、微伏(µV)。1千伏=103伏=106毫伏=109微伏。
3.测量电压的仪表是:电压表,它的使用规则是:①电压表要并联在电路中;②接线柱的接法要正确,使电流从“+”接线柱入,从“-”接线柱出;③被测电压不要超过电压表的量程;
4.实验室中常用的电压表有两个量程:①0~3伏,每小格表示的电压值是0.1伏;②0~15伏,每小格表示的电压值是0.5伏。
5.熟记的电压值:
①1节干电池的电压1.5伏;②1节铅蓄电池电压是2伏;③家庭照明电压为220伏;
④安全电压是:不高于36伏;⑤工业电压380伏。
★第七章 电阻
1.电阻(R):表示导体对电流的阻碍作用。(导体如果对电流的阻碍作用越大,那么电阻就越大,而通过导体的电流就越小)。
2.电阻(R)的单位:国际单位:欧姆(Ω);常用的单位有:兆欧(MΩ)、千欧(KΩ)。 1兆欧=103千欧; 1千欧=103欧。
3.决定电阻大小的因素:导体的电阻是导体本身的一种性质,它的大小决定于导体的:材料、长度、横截面积和温度。(电阻与加在导体两端的电压和通过的电流无关)
4.变阻器:(滑动变阻器和变阻箱)
(1)滑动变阻器:
①原理:改变电阻线在电路中的长度来改变电阻的。
②作用:通过改变接入电路中的电阻来改变电路中的电流和电压。
③铭牌:如一个滑动变阻器标有“50Ω2A”表示的意义是:最大阻值是50Ω,允许通过的最大电流是2A。
④正确使用:A应串联在电路中使用;B接线要“一上一下”;C通电前应把阻值调至最大的地方。
(2)变阻箱:是能够表示出电阻值的变阻器。
★第八章 欧姆定律
1.欧姆定律:导体中的电流,跟导体两端的电压成正比,跟导体的电阻成反比。
2.公式:I=U/R 式中单位:I→安(A);U→伏(V);R→欧(Ω)。1安=1伏/欧。
3.公式的理解:①公式中的I、U和R必须是在同一段电路中;②I、U和R中已知任意的两个量就可求另一个量;③计算时单位要统一。
4.欧姆定律的应用:
①同一个电阻,阻值不变,与电流和电压无关 但加在这个电阻两端的电压增大时,通过的电流也增大。(R=U/I)
②当电压不变时,电阻越大,则通过的电流就越小。(I=U/R)
③当电流一定时,电阻越大,则电阻两端的电压就越大。(U=IR)
5.电阻的串联有以下几个特点:(指R1,R2串联)
①电流:I=I1=I2(串联电路中各处的电流相等)
②电压:U=U1+U2(总电压等于各处电压之和)
④电阻:R=R1+R2(总电阻等于各电阻之和)如果n个阻值相同的电阻串联,则有R总=nR
⑤分压作用:U1:U2=R1:R2 ;
⑥比例关系:电流:I1∶I2=1∶1
6电阻的并联有以下几个特点:(指R1,R2并联)
①电流:I=I1+I2(干路电流等于各支路电流之和)
②电压:U=U1=U2(干路电压等于各支路电压)
③电阻:(总电阻的倒数等于各并联电阻的倒数和)1/R=1/R1+1/R2。 如果n个阻值相同的电阻并联,则有R总= R/n
④分流作用:I1:I2=R2:R1;
⑤比例关系:电压:U1∶U2=1∶1
★第九章 电功和电功率
1.电功(W):电流所做的功叫电功,
2.电功的单位:国际单位:焦耳。常用单位有:度(千瓦时),1度=1千瓦时=3.6×106焦耳。
3.测量电功的工具:电能表(电度表)
4.电功计算公式:W=UIt(式中单位W→焦(J);U→伏(V);I→安(A);t→秒)。
5.利用W=UIt计算电功时注意:①式中的W.U.I和t是在同一段电路;②计算时单位要统一;③已知任意的三个量都可以求出第四个量。
6.计算电功还可用以下公式:W=I2Rt ;W=Pt;W=UQ(Q是电量);
7.电功率(P):电流在单位时间内做的功。单位有:瓦特(国际);常用单位有:千瓦
8.计算电功率公式: (式中单位P→瓦(w);W→焦;t→秒;U→伏(V); I→安(A)
9.利用 计算时单位要统一,①如果W用焦、t用秒,则P的单位是瓦;②如果W用千瓦时、t用小时,则P的单位是千瓦。
10.计算电功率还可用右公式:P=I2R和P=U2/R
11.额定电压(U0):用电器正常工作的电压。
12.额定功率(P0):用电器在额定电压下的功率。
13.实际电压(U):实际加在用电器两端的电压。
14.实际功率(P):用电器在实际电压下的功率。
当U > U0时,则P > P0 ;灯很亮,易烧坏。
当U < U0时,则P < P0 ;灯很暗,
当U = U0时,则P = P0 ;正常发光。
(同一个电阻或灯炮,接在不同的电压下使用,如:当实际电压是额定电压的一半时,则实际功率就是额定功率的1/4。例“220V100W”是表示额定电压是220伏,额定功率是100瓦的灯泡如果接在110伏的电路中,则实际功率是25瓦。)
15.焦耳定律:电流通过导体产生的热量跟电流的二次方成正比,跟导体的电阻成正比,跟通电时间成正比。
16.焦耳定律公式:Q=I2Rt ,(式中单位Q→焦;
I→安(A);R→欧(Ω);t→秒。)
17.当电流通过导体做的功(电功)全部用来产生热
量(电热),则有W=Q,可用电功公式来计算Q。
(如电热器,电阻就是这样的。)
★第十章 生活用电
1.家庭电路由:进户线→电能表→总开关→保险盒→用电器。
2.两根进户线是火线和零线,它们之间的电压是220伏,可用测电笔来判别。如果测电笔中氖管发光,则所测的是火线,不发光的是零线。
3.所有家用电器和插座都是并联的。而开关则要与它所控制的用电器串联。
4.保险丝:是用电阻率大,熔点低的铅锑合金制成。它的作用是当电路中有过大的电流时,保险产生较多的热量,使它的温度达到熔点,从而熔断,自动切断电路,起到保险的作用。
5.引起电路中电流过大的原因有两个:一是电路发生短路;二是用电器总功率过大。
6.安全用电的原则是:①不接触低压带电体;②不靠近高压带电体。
7.在安装电路时,要把电能表接在干路上,保险丝应接在火线上(一根已足够);控制开关也要装在火线上,螺丝口灯座的螺旋套也要接在火线上。
★第十一章 电和磁(一)
1.磁性:物体吸引铁、镍、钴等物质的性质。
2.磁体:具有磁性的物体叫磁体。它有指向性:指南北。
3.磁极:磁体上磁性最强的部分叫磁极。
①任何磁体都有两个磁极,一个是北极(N极);另一个是南极(S极)
②磁极间的作用:同名磁极互相排斥,异名磁极互相吸引。
4.磁化:使原来没有磁性的物体带上磁性的过程。
5.磁体周围存在着磁场,磁极间的相互作用就是通过磁场发生的。
6.磁场的基本性质:对入其中的磁体产生磁力的作用。
7.磁场的方向:在磁场中的某一点,小磁针静止时北极所指的方向就是该点的磁场方向。
8.磁感线:描述磁场的强弱和方向而假想的曲线。磁体周围的磁感线是从它北极出来,回到南极。(磁感线是不存在的,用虚线表示,且不相交)
9.磁场中某点的磁场方向、磁感线方向、小磁针静止时北极指的方向相同。
10.地磁的北极在地理位置的南极附近;而地磁的南极则在地理位置的北极附近。(地磁的南北与地理的南北极并不重合,它们的交角称磁偏角,这是我国学者:沈括最早记述这一现象。)
11.奥斯特实验证明:通电导线周围存在磁场。
12.安培定则:用右手握螺线管,让四指弯向螺线管中电流方向,则大拇指所指的那端就是螺线管的北极(N极)。
13.安培定则的易记易用:入线见,手正握;入线不见,手反握。大拇指指的一端是北极(N极)。
(注意:入的电流方向应由下至上放置)
14.通电螺线管的性质:①通过电流越大,磁性越强;②线圈匝数越多,磁性越强;③插入软铁芯,磁性大大增强;④通电螺线管的极性可用电流方向来改变。
15.电磁铁:内部带有铁芯的螺线管就构成电磁铁。
16.电磁铁的特点:①磁性的有无可由电流的通断来控制;②磁性的强弱可由改变电流大小和线圈的匝数来调节;③磁极可由电流方向来改变。
17.电磁继电器:实质上是一个利用电磁铁来控制的开关。它的作用可实现远距离操作,利用低电压、弱电流来控制高电压、强电流。还可实现自动控制。
18.电话基本原理:振动→强弱变化电流→振动。
★第十二章 电和磁(二)
1.电磁感应:闭合电路的一部分导体在磁场中做切割磁感线运动时,导体中就产生电流,这种现象叫电磁感应,产生的电流叫感应电流。
2.产生感生电流的条件:①电路必须闭合;②只是电路的一部分导体在磁场中;③这部分导体做切割磁感线运动。
3.感生电流的方向:跟导体运动方向和磁感线方向有关。(右手定则)
4.电磁感应现象中是机械能转化为电能。
5.发电机的原理是根据电磁感应现象制成的。交流发电机主要由定子和转子。
6.高压输电的原理:保持输出功率不变,提高输电电压,同时减小电流,从而减小电能的损失。
7.磁场对电流的作用:通电导线在磁场中要受到磁力的作用。是由电能转化为机械能。应用是制成电动机。
8.通电导体在磁场中受力方向:跟电流方向和磁感线方向有关。(左手定则)
9.直流电动机原理:是利用通电线圈在磁场里受力转动的原理制成的。
10.交流电:周期性改变电流方向的电流。
11.直流电:电流方向不改变的电流。
★测量的初步知识
1.长度的测量是最基本的测量,最常用的工具是刻度尺。
2.长度的主单位是米,用符号:m表示,我们走两步的距离约是 1米,课桌的高度约0.75米。
3.长度的单位还有千米、分米、厘米、毫米、微米,它们关系是:
①1千米=1000米=103米;②1分米=0.1米=10-1米
③1厘米=0.01米=10-2米;④1毫米=0.001米=10-3米
⑤1米=106微米;⑥1微米=10-6米。
4.刻度尺的正确使用:
(1).使用前要注意观察它的零刻线、量程和最小刻度值; (2).用刻度尺测量时,尺要沿着所测长 度,不利用磨损的零刻线;(3).读数时视线要与尺面垂直,在精确测量时,要估读到最小刻度值的下一位;(4). 测量结果由数字和单位组成。
5.误差:测量值与真实值之间的差异,叫误差。误差是不可避免的,它只能尽量减少,而不能消除,常用减少误差的方法是:多次测量求平均值。
6.特殊测量方法:
(1)累积法:把尺寸很小的物体累积起来,聚成可以用刻度尺来测量的数量后,再测量出它的总长度,然后除以这些小物体的个数,就可以得出小物体的长度。如测量细铜丝的直径,测量一页纸的厚度.
(2)平移法:方法如 (a)测硬币直径; (b)测乒乓球直径; ©测铅笔长度。
(3)替代法:有些物体长度不方便用刻度尺直接测量的,就可用其他物体代替测量。如(a)怎样用短刻度尺测量教学楼的高度,请说出两种方法? (b)怎样测量学校到你家的距离?©怎样测地图上 一曲线的长度?(请把这三题答案写出来)
(4)估测法
★用简单的运动
1.机械运动:物体位置的变化叫机械运动。
2.参照物:在研究物体运动还是静止时被选作标准的物体(或者说被假定不动的物体)叫参照物.
3.运动和静止的相对性:同一个物体是运动还是静止,取决于所选的参照物。
4.匀速直线运动:快慢不变、经过的路线是直线的运动。这是最简单的机械运动。
5.速度:用来表示物体运动快慢的物理量。
6.速度的定义:在匀速直线运动中,速度等于物体在单位时间内通过的路程。公式:v=s/t,速度的单位是:米/秒;千米/小时。1米/秒=3.6千米/小时
7.变速运动:物体运动速度是变化的运动。
8.平均速度:在变速运动中,用总路程除以所用的时间可得物体在这段路程中的快慢程度,这就是平均速度。用公式:v=s/t ;日常所说的速度多数情况下是指平均速度。
9.根据v=s/t 可求路程:s=vt 和时间t=s/v: 目视方式估计物体大约长度的方法。
★声现象
1.声音的发生:由物体的振动而产生。振动停止,发声也停止。
2.声音的传播:声音靠介质传播。真空不能传声。通常我们听到的声音是靠空气传来的。
3.声音速度:在空气中传播速度是:340米/秒。声音在固体传播比液体快,而在液体传播又比空气体快。
4.利用回声可测距离:s=1/2s总=(1/2)v*t总
5.乐音的三个特征:音调、响度、音色。(1)音调:是指声音的高低,它与发声体的频率有关系。(2)响度:是指声音的大小,跟发声体的振幅、声源与听者的距离有关系。
6.减弱噪声的途径:(1)在声源处减弱;(2)在传播过程中减弱;(3)在人耳处减弱。
★热现象
1.温度:是指物体的冷热程度。测量的工具是温度计。
2.温度计是根据液体的热胀冷缩的原理制成的。
3.摄氏温度(℃):单位是摄氏度。1摄氏度的规定:把冰水混合物温度规定为0度,把沸水的温度规定为100度,在0度和100度之间分成100等分,每一等分为1℃。
4.热力学温度的单位是开尔文(K), T=t+273K
5.常见的温度计有(1)实验室用温度计;(2)体温计;(3)寒暑表。
6.体温计:测量范围是35℃至42℃,每一小格是0.1℃。
7.温度计使用:(1)使用前应观察它的量程和最小刻度值;(2)使用时温度计玻璃泡要全部浸入被测液体中,不要碰到容器底或容器壁;(3)待温度计示数稳定后再读数;(4)读数时玻璃泡要继续留在被测液体中,视线与温度计中液柱的上表面相平。
8.固体、液体、气体是物质存在的三种状态。
9.熔化:物质从固态变成液态的过程叫熔化。要吸热。
10.凝固:物质从液态变成固态的过程叫凝固。要放热.
11.熔点和凝固点:晶体熔化时保持不变的温度叫熔点;。晶体凝固时保持不变的温度叫凝固点。晶体的熔点和凝固点相同。
12.晶体和非晶体的重要区别:晶体都有一定的熔化温度(即熔点),而非晶体没有熔点。
13.晶体在熔化过程,吸热,但温度不变,处于固液共存状态,在凝固过程,放热,温度不变,处于固液共存状态;
14.汽化:物质从液态变为气态的过程叫汽化,汽化的方式有蒸发和沸腾。都要吸热。
15.蒸发:是在任何温度下,且只在液体表面发生的,缓慢的汽化现象。
16.沸腾:是在一定温度(沸点)下,在液体内部和表面同时发生的剧烈的汽化现象。液体沸腾时要吸热,但温度保持不变,这个温度叫沸点。
17.影响液体蒸发快慢的因素:(1)液体温度;(2)液体表面积;(3)液面空气流动快慢。
18.液化:物质从气态变成液态的过程叫液化,液化要放热。使气体液化的方法有:降低温度和压缩体积。(液化现象如:“白气”、雾、等)
19.升华和凝华:物质从固态直接变成气态叫升华,要吸热;而物质从气态直接变成固态叫凝华,要放热。
★光的反射
1.光源:能够发光的物体叫光源。
2.光的直线传播:光在均匀介质中是沿直线传播。
3.光在真空中传播速度最大,是3×108米/秒,而在空气中传播速度也认为是3×108米/秒。
4.我们能看到不发光的物体是因为这些物体反射的光射入了我们的眼睛。
5.光的反射定律:反射光线与入射光线、法线在同一平面上,反射光线与入射光线分居法线两侧,反射角等于入射角。(注:光路是可逆的)
6.漫反射和镜面反射一样遵循光的反射定律。
7.平面镜成像特点:(1)像与物体大小相同(2)像到镜面的距离等于物体到镜面的距离(3)像与物体的连线与镜面垂直(4)平面镜成的是虚像。
8.平面镜应用:(1)成像(2)改变光路。
★光的折射
1.光的折射:光从一种介质斜射入另一种介质时,传播方向一般发生变化的现象。
2.光的折射规律:光从空气斜射入水或其他介质,折射光线与入射光线、法线在同一平面上;折射光线和入射光线分居法线两侧,折射角小于入射角;入射角增大时,折射角也随着增大;当光线垂直射向介质表面时,传播方向不改变。(折射光路也是可逆的)
3.凸透镜:中间厚边缘薄的透镜,它对光线有会聚作用,所以也叫会聚透镜。
4.凸透镜成像:
(1)物体在二倍焦距以外(u>2f),成倒立、缩小的实像(像距:f<v<2f),如照相机;
(2)物体在焦距和二倍焦距之间(f<u<2f),成倒立、放大的实像(像距:v>2f)。如幻灯机。
(3)物体在焦距之内(u<f),成正立、放大的虚像。
5.作光路图注意事项:
(1).要借助工具作图;
(2)是实际光线画实线,不是实际光线画虚线;
(3)光线要带箭头,光线与光线之间要连接好,不要断开;
(4)作光的反射或折射光路图时,应先在入射点作出法线(虚线),然后根据反射角与入射角或折射角与入射角的关系作出光线;(5)光发生折射时,处于空气中的那个角较大;
(6)平行主光轴的光线经凹透镜发散后的光线的反向延长线一定相交在虚焦点上;
(7)平面镜成像时,反射光线的反向延长线一定经过镜后的像;(8)画透镜时,一定要在透镜内画上斜线作阴影表示实心。
★质量和密度
1.质量(m):物体中含有物质的多少叫质量。
2.质量国际单位是:千克。其他有:吨,克,毫克,1吨=103千克=106克=109毫克(进率是千进)
3.物体的质量不随形状,状态,位置和温度而改变。
4.质量测量工具:实验室常用天平测质量。常用的天平有托盘天平和物理天平。
5.天平的正确使用:(1)把天平放在水平台上,把游码放在标尺左端的零刻线处;(2)调节平衡螺母,使指针指在分度盘的中线处,这时天平平衡;(3)把物体放在左盘里,用镊子向右盘加减砝码并调节游码在标尺上的位置,直到横梁恢复平衡;(4)这时物体的质量等于右盘中砝码总质量加上游码所对的刻度值。
6.使用天平应注意:(1)不能超过最大称量;(2)加减砝码要用镊子,且动作要轻;(3)不要把潮湿的物体和化学药品直接放在托盘上。
7.密度:某种物质单位体积的质量叫做这种物质的密度。用ρ表示密度,m表示质量,V表示体积,计算密度公式是ρ=m/v ;密度单位是千克/米3,(还有:克/厘米3),1克/厘米3=1000千克/米3;质量m的单位是:千克;体积V的单位是米3。
8.密度是物质的一种特性,不同种类的物质密度一般不同。
9.水的密度ρ=1.0×103千克/米3
10.密度知识的应用:
(1)鉴别物质:用天平测出质量m和用量筒测出体积V就可据公式:ρ=m/v 求出物质密度。再查密度表。
(2)求质量:m=ρV。
(3)求体积:v=m/ρ 。
★力
磁是一种什么物质?
把铁钉在磁石上朝一个方向磨擦使之带有磁性到底改变了什么?rn螺旋线圈的磁性与条形磁铁有什么相同点?rn磁场是否在消耗能量?(而使一个永磁体失去磁性?地球会失去磁性吗?)rn如果没有消耗能量他的永久吸引铁钉的力量从那来的?rnrn有人能帮我解惑吗?如果楼主指的是磁场,就现在的理论而言,磁不是物质而是一种场,它没有实际的物质结构,与电场的存在类似,常以磁场强度矢量B描述,有方向性;如果指的是磁铁,天然磁体主要由铁的氧化物组成,电磁体是通过在铁棒上饶线圈然后给线圈通电而获得的,暂时磁性,断电消失。
磁磁 磁性:物质能吸引铁、钴、镍等金属的特性。
磁体:具有磁性的物体。
先秦时代我们的先人已经积累了许多这方面的认识,在探寻铁矿时常会遇到磁铁矿,即磁石(主要成分是四氧化三铁)。这些发现很早就被记载下来了。《管子》的数篇中最早记载了这些发现:“山上有磁石者,其下有金铜。”其他古籍如《山海经》中也有类似的记载。磁石的吸铁特性很早就被人发现,《吕氏春秋》九卷精通篇就有:“慈招铁,或引之也。”那时的人称“磁”为“慈”他们把磁石吸引铁看作慈母对子女的吸引。并认为:“石是铁的母亲,但石有慈和不慈两种,慈爱的石头能吸引他的子女,不慈的石头就不能吸引了。” 汉以前人们把磁石写做“慈石”,是慈爱石头的意思。
既然磁石能吸引铁,那么是否还可以吸引其他金属呢?我们的先民做了许多尝试,发现磁石不仅不能吸引金、银、铜等金属,也不能吸引砖瓦之类的物品。西汉的时候人们已经认识到磁石只能吸引铁,而不能吸引其他物品。
当把两块磁铁放在一起相互靠近时,有时候互相吸引,有时候相互排斥。现在人们都知道磁体有两个极,一个称N极,一个称S极。同性极相互排斥,异性极相互吸引。那时的人们并不知道这个道理,但对这个现象还是能够察觉到的。
到了西汉,有一个名叫栾大的方士,他利用磁石的这个性质做了两个棋子般的东西,通过调整两个棋子极性的相互位置,有时两个棋子相互吸引,有时相互排斥。栾大称其为“斗棋”。他把这个新奇的玩意献给汉武帝,并当场演示。汉武帝惊奇不已,龙心大悦,竟封栾大为“五利将军”。栾大利用磁石的性质,制作了新奇的玩意蒙骗了汉武帝。
地球也是一个大磁体,它的两个极分别在接近地理南极和地理北极的地方。因此地球表面的磁体,可以自由转动时,就会因磁体同性相斥,异性相吸的性质指示南北。这个道理古人不够明白,但这类现象他们很清楚。
第一个描述了磁偏角的是沈括。他在《梦溪笔谈》里描述了他对磁的探究,描述了磁偏角。中国古代的先民们利用磁,先后制成了司南、指南鱼、指南针。指南针被应用于航海的典型是郑和下西洋。指南针通过阿拉伯人传入欧洲后促进了欧洲航海技术的发展,为新航路的开辟提供了有利的帮助。
静止的电荷会产生静电场;静止的磁偶极子会产生静磁场。运动的电荷被称为电流,会产生电场和磁场。
所谓的电磁场是电场与磁场的统称。在固定(静)电荷和电偶极化物质的四周会建立电场,当身体靠近电视或电脑荧幕前,会感受到毛发竖立。就是因为(静)电场存在;磁场则源于电荷的移动,电流量愈大,磁场愈强。磁场强度的单位是A/m。而我们一般讲的磁场其实指的是磁场密度,单位是T/Tesla或G/GAUSS。
一般所称的「场」指的是空间中的一个区域,进入的物体都会感受到力的作用。例如我们生活在地球的重力场中,也生活在地磁的磁场中,闪电时我们更笼罩在强大的电场中。
◎电场:我们生活中常常会发现电场的存在,例如冬季脱毛衣发生的爆裂声、接触门把手的触电感觉,这些都是因摩擦而产生的静电现象。在电力的使用中,只要有电压存在,电线或电器设备周围就会有电场。电场一般是以千伏/米(KV/M)作单位。例如,闪电时地表约有30KV/M~150KV/M之直流电场强度,输电线下之60赫电场强度在3KV/M~5KV/M以下。
◎磁场:将磁铁置于纸板下,洒铁粉在纸板上,就会发现北极与南极间产生相连的几圈条纹,这就是磁场。在电力使用中,只要有电流通过,导线的周围就会产生磁场,磁场的单位是以特斯拉(T)或高斯(G)或毫高斯(mG)表示。
地球磁场
地球的磁性, 是地球内部的物理性质之一。地球是一个大磁体, 在其周围形成磁场, 即表现出磁力作用的空间, 称作地磁场。它和一个置于地心的磁偶极子的磁场很近似, 这是地磁场的最基本特性。地球磁场的磁极和地理上的南北级方向正相反,而且和地球南北极并不重合,两者之间有一个11度左右的夹角,叫磁偏角。此外地球磁场的磁极位置不是固定的,它有一个周期性变化...磁地磁场强度很弱, 这是地磁场的另一特性, 在最强的两极其强度不到10-4(T), 平均强度约为0.6x10-4(T), 而它随地点或时间的变化就更小, 因此常用(γ), 即10 -9(T)做为磁场强度单位
电磁场理论的历史
人们很早就接触到电和磁的现象,并知道磁棒有南北两极。在18世纪,发现电荷有两种:正电荷和负电荷。不论是电荷还是磁极都是同性相斥,异性相吸,作用力的方向在电荷之间或磁极之间的连接线上,力的大小和它们之间的距离的平方成反比。在这两点上和万有引力很相似。18世纪末发现电荷能够流动,这就是电流。但长期没有发现电和磁之间的联系。
19世纪前期,奥斯特发现电流可以使小磁针偏转。而后安培发现作用力的方向和电流的方向,以及磁针到通过电流的导线的垂直线方向相互垂直。不久之后,法拉第又发现,当磁棒插入导线圈时,导线圈中就产生电流。这些实验表明,在电和磁之间存在着密切的联系。 在电和磁之间的联系被发现以后,人们认识到电磁力的性质在一些方面同万有引力相似,另一些方面却又有差别。为此法拉第引进了力线的概念,认为电流产生围绕着导线的磁力线,电荷向各个方向产生电力线,并在此基础上产生了电磁场的概念。
现在人们认识到,电磁场是物质存在的一种特殊形式。电荷在其周围产生电场,这个电场又以力作用于其他电荷。磁体和电流在其周围产生磁场,而这个磁场又以力作用于其他磁体和内部有电流的物体。电磁场也具有能量和动量,是传递电磁力的媒介,它弥漫于整个空间。
19世纪下半叶,麦克斯韦总结了宏观电磁现象的规律,并引进位移电流的概念。这个概念的核心思想是:变化着的电场能产生磁场;变化着的磁场也能产生电场。在此基础上他提出了一组偏微分方程来表达电磁现象的基本规律。这套方程称为麦克斯韦方程组,是经典电磁学的基本方程。麦克斯韦的电磁理论预言了电磁波的存在,其传播速度等于光速,这一预言后来为赫兹的实验所证实。于是人们认识到麦克斯韦的电磁理论正确地反映了宏观电磁现象的规律,肯定了光也是一种电磁波。由于电磁场能够以力作用于带电粒子,一个运动中的带电粒子既受到电场的力,也受到磁场的力,洛伦兹把运动电荷所受到的电磁场的作用力归结为一个公式,人们就称这个力为洛伦茨力。描述电磁场基本规律的麦克斯韦方程组和洛伦茨力就构成了经典电动力学的基础。
电磁场与一般辐射的比较
辐射是能量传递的一种方式,辐射依能量的强弱分为三种:
游离辐射:能量最强,可以破坏生物细胞分子,如α、β、γ射线。
非游离辐射(有热效应):能量弱,不会破坏生物细胞分子,但会产生温度,如微波、光。
非游离辐射(无热效应):能量最弱,不会破坏生物细胞分子,也不会产生温度,如无线电波、电力电磁场。
电磁场会衰减吗?可以设法隔绝吗?
电磁场的强度会随着与发生源的距离加大而急速的降低。电场很容易被金属的外壳、钢筋混凝土的建筑物隔绝。电力设备如变压器、因有金属外壳,故外面几乎没有电场。磁场却很难隔绝,但如方向相反、大小相同的电流产生的磁场可以互相抵消。因此,三相输电的电力线较单相电力线产生的磁场会小得多。本公司输电线路均为三相线路,其所产生的磁场经相互抵销后,均已甚低。
家电产品产生的电磁场大小情况
家电器具使用低压,即110伏特或220伏特电压,因此电场强度很小。至于磁场大小又与耗电量、厂牌及距离有很大的差异。
下表是英国国家辐射保护局(NRPB)公布之磁场资料:
距离
电器品
3公分
1公尺
电视
25~500(毫高斯)
0.1~1.5(毫高斯)
微波炉
750~2000(毫高斯)
2.5~6(毫高斯)
吹风机
60~2000(毫高斯)
0.1~3(毫高斯)
冰箱
5~17(毫高斯)
<0.1(毫高斯)
电胡刀
150~15000(毫高斯)
0.1~3(毫高斯)
洗衣机
8~500(毫高斯)
0.1~1.5(毫高斯)
吸尘器
2000~8000(毫高斯)
1.3~20(毫高斯)
台灯
400~4000(毫高斯)
0.2~2.5(毫高斯)
架空输电线下的电磁场大小情况
电场大小与电压及距离有关,磁场大小与电流及距离有关,由于电流大小随负载而变,并不是一个定值,因此磁场值也是在一个范围内变动。
目前国外先进国家对磁场之限制标准情况
下表为目前各国在一般情况下,对电力频率磁场所定之限制标准,其中国际非游离辐射保护协会(IRPA)所定之标准最为严格。
先进国家对于50/60赫磁场限制之推荐值
国 家
限制值 (毫高斯)
职业人员
一般民众
国际辐射保护协会
(IRPA)
全天
5,000
1,000
数小时
50,000
10,000
日 本
连续暴露
50,000
2,000
短时间暴露
100,000
10,000
苏 联
8小时
18,000
-
1小时
75,000
-
英国国家辐射保护局
(NRPB)
20,000
20,000
美国政府工卫学者联会
(ACGIH)
10,000
-
德 国
50,000
50,000
澳 洲
同IRPA
同IRPA
电磁场有害人体吗?
近年来,科学家一般认为极低频的电磁场(就是一般电力线及电力设备所产生的电磁场),就能量观点而言,既不能打断分子键或化学键,也不会因微量的热而对人体健康产生不良影响。
虽然某些流行病学的研究怀疑少部份癌症与电磁场有「统计学上的相关性」(注),但是一些细心且负责的科学家在研究后,指出这些研究在设计及解释上还有很多问题存在。
国外自1979年开始此方面研究以来,发表之论文、报告超过1000篇,由于病例百分比低,且致癌因素种类多,难以排除其它因素,所得结果,有些显示有少许关连性,有些又否定了会有关连性。
1989年10月美国劳工部(DOL)要求辐射研究及政策协调委员会(CIRRPC)协助评估过去有关暴露在电磁场影响之报告,CIRRPC委托橡树岭附属大学(ORAU)组成一个包括全美杰出科学家的11人小组,自1991年9月至1992年5月,对最近10余年约1000篇论文分析整理,评估结论为:从以往已发表的文献中,没有可确信的证据支持暴露在家电器具、电力线及显示屏之极低频磁场会产生健康危害。
各权威组织对电磁场与健康关系如何评断?
☆国际非游离辐射保护协会(IRPA):虽有一些流行病学研究认为暴露在50/60赫电磁场与癌症有关连,但无法证实,也有一些认为没有关连。
☆世界健康组织(WHO):
暴露在极低频电磁场不会产生生理影响。
☆美国国会技术评核室(OTA):
所有的研究迄今仍是有争议的,许多实验发现暴露在电磁场与否对生物并无差异,我们无法证实在危险性存在。
☆美国南加州电力公司(SCE):
南加州电力公司针对1960年至1988年间在该公司服务一年以上之36221名员工做职业流行病学调查,于1993年3月15日发表调查结果,结论为:员工工均暴露在磁场之量较一般民众高,惟罹患白血病或脑瘤之可能性并无较高,且罹患癌症死亡年龄亦未提早。
☆ 瑞典国家电力安全局(NESB):
于1994年发表电磁场信息小册,说明磁场对人体是否有影响尚无法证实,因而没有足以订定限制值之参考基准,故短期内不会订定任何磁场强度之限制值。
相对于电磁场对人体可能造成影响的说词,目前坊间正流行一些以强度高达550000毫高斯之60赫磁场治疗器来治疗各种慢性疾病,且声称获医学临床证明,至于其长期的影响如何,尚无人做此方面研究。
磁畴说,磁畴(Magnetic Domain)理论是用量子理论从微观上说明铁磁质的磁化机理。所谓磁畴,是指磁性材料内部的一个个小区域,每个区域内部包含大量原子,这些原子的磁矩都象一个个小磁铁那样整齐排列,但相邻的不同区域之间原子磁矩排列的方向不同,如图所示。各个磁畴之间的交界面称为磁畴壁。宏观物体一般总是具有很多磁畴,这样,磁畴的磁矩方向各不相同,结果相互抵消,矢量和为零,整个物体的磁矩为零,它也就不能吸引其它磁性材料。也就是说磁性材料在正常情况下并不对外显示磁性。只有当磁性材料被磁化以后,它才能对外显示出磁性。在中学物理教科书中,目前课程改革试验区(山东、江苏、海南、宁夏、广东等)使用的人教版《普通高中课程标准实验教科书.物理》采用了磁畴理论,而现在大部分地区使用的人教版教材《全日制普通高级中学教科书.物理》中在解释磁化原理是用的是安培的分子电流假说。
在铁磁质中相邻电子之间存在着一种很强的“交换耦合”作用,在无外磁场的情况下,它们的自旋磁矩能在一个个微小区域内“自发地”整齐排列起来而形成自发磁化小区域,称为磁畴。在未经磁化的铁磁质中,虽然每一磁畴内部都有确定的自发磁化方向,有很大的磁性,但大量磁畴的磁化方向各不相同因而整个铁磁质不显磁性。如图所示。
当铁磁质处于外磁场中时,那些自发磁化方向和外磁场方向成小角度的磁畴其体积随着外加磁场的增大而扩大并使磁畴的磁化方向进一步转向外磁场方向。另一些自发磁化方向和外磁场方向成大角度的磁畴其体积则逐渐缩小,这时铁磁质对外呈现宏观磁性。当外磁场增大时,上述效应相应增大,直到所有磁畴都沿外磁场排列达到饱和。由于在每个磁畴中个单元磁矩已排列整齐,因此具有很强
性质:在居里温度以下,铁磁或亚铁磁材料内部存在很多各自具有自发磁矩,且磁矩成对的小区域。他们排列的方向紊乱,如不加磁场进行磁化,从整体上看,磁矩为零。这些小区域即称为磁畴。磁畴之间的界面称为磁畴壁(magnetic domain wall)。当有外磁场作用时,磁畴内一些磁矩转向外磁场方向,使得与外磁场方向接近一致的总磁矩得到增加,这类磁畴得到成长,而其他磁畴变小,结果是磁化强度增高。随着外磁场强度的进一步增高,磁化强度增大,但即使磁畴内的磁矩取向一致,成了单一磁畴区,其磁化方向与外磁场方向也不完全一致。只有当外磁场强度增加到一定程度时,所有磁畴中磁矩的磁化方向才能全部与外磁场方向取向完全一致。此时,铁磁体就达到磁饱和状态,即成饱和磁化。一旦达到饱和磁化后,即使磁场减小到零,磁矩也不会回到零,残留下一些磁化效应。这种残留磁化值称为残余磁感应强度(以符号Br表示)。饱和磁化值称为饱和磁感应强度(Bs)。若加上反向磁场,使剩余磁感应强度回到零,则此时的磁场强度称为矫顽磁场强度或矫顽力(Hc)。
2)安培分子电流假说,安培认为构成磁体的分子内部存在一种环形电流——分子电流。由于分子电流的存在,每个磁分子成为小磁体,两侧相当于两个磁极。通常情况下磁体分子的分子电流取向是杂乱无章的,它们产生的磁场互相抵消,对外不显磁性。当外界磁场作用后,分子电流的取向大致相同,分子间相邻的电流作用抵消,而表面部分未抵消,它们的效果显示出宏观磁性。
安培的分子电流假说在当时物质结构的知识甚少的情况下无法证实,它带有相当大的臆测成分;在今天已经了解到物质由分子组成,而分子由原子组成,原子中有绕核运动的电子,安培的分子电流假说有了实在的内容,已成为认识物质磁性的重要依据。
简易定义:能够产生磁力的空间存在着磁场。磁场是一种特殊的物质。磁体周围存在磁场,磁体间的相互作用就是以磁场作为媒介的。
把铁钉在磁石上朝一个方向磨擦使之带有磁性可以这样理解,就是铁钉中的磁粒子,由原来的散乱的状态变为极性向同一方向排列。
磁场不消耗能量,它只是可以成为能量转换与消耗的媒介。就象一根绳子,一个木杆一样,把绳子栓在车上,你不拉它,不会消耗能量,你拉它消耗能量但不是绳子消耗了能量。地球不会失去磁性也是同样的道理。
他的永久吸引铁钉的力量只是一种磁场的现象,不要认为把磁铁靠近铁钉,铁钉被吸引过来是磁铁对铁钉做了功,实际上这个功是人做的,就象放在高处的物体,被你碰下来一样,在磁铁靠近铁钉时,铁钉就产生一个势能,而这个势能的由来还是因为你拿磁铁靠近它而产生的。就象你把物体放在了更高处一样。
磁是物质间相互吸引或排斥的一种物理现象。常见的磁性物质是铁和磁石,以及某些钢铁类。虽然一般物质并不具有磁性,然而在磁场中的物质仍会受到轻微磁力的作用,但一般必须用特殊仪器才能测得。
磁铁是指可以产生磁场的物体或材质,通常用金属合金制成,具有强磁性。传统上可分作“永久性磁铁”与“非永久性磁铁”。
永久性磁铁可以是天然产物,又称天然磁石,也可以由人工制造(最强的磁铁是钕磁铁)。
非永久性磁铁,有时会失去磁性。
铁钉在磁铁上摩擦,从而获得了磁性,这是磁性的转移。比如铁钉的头在磁铁的n极摩擦,那那个头带的是s极的磁性。
由于自感,电流通过螺旋线圈,产生磁场,与条形的磁场一样,形象点:画出他们的磁感线,他们的磁感线是一样的。此外,螺旋线圈产生的磁场与通过的电流有关,会随之改变,条形磁铁的磁场一般不变。
磁场是消耗能量的。能量不会凭空而来也不会凭空消失。
磁力是由于电荷运动所产生的基本力。马克士威方程组描述了这种力的来源及其行为定律(另参考必欧-沙伐定律)。当电荷或带电物体在运动状态下将产生磁。例如“电磁感应”是电子在电路中移动时具有的现象;而“永久磁铁”是电子中的次原子固定的自旋运动所造成的现象。所以磁能量是由电能或原子能等其他能量转化而来的。
地球带着负电,且自转,所以磁性应该不会消失。不过会受到外太空其他电磁的影响。
上面的看懂了,最后一个问题就不用回答了
差不多这样,不是很专业,仅供参考
我一个个帮你解答。力求简洁
1.磁是物质吗?磁确实是一种物质,
磁以场的形式存在,场是一种物质。这个场叫做磁感应。(磁场这个名称被其他的占了)
感觉安培分子电流假说,铁钉在磁石上朝一个方向磨擦,使原先杂乱无章的磁单位,发生了重新排列。使之有序化(熵减小),磁的效果是通过力来体现的。所以磁感应强度用B=F/(IL)来定义,这个你应该学过,F是受力大小,IL是电流元。如果是无序的,那么产生的磁力(安培力)就是沿各个方向的合力,表现为矢量和,因为杂乱,所以矢量和为0向量,就是不受力,所以表现为没有磁性,
重新有序化排列后,情况就相反了。
虽然安培分子电流假说是错误的,但是一直沿用至今。我们知道电流会产生磁效应,而磁效应又与电流方向和强度有关, 所以一个磁单位(安培所描述的“分子”)对一个电流元的影响很小,而磁力就是这些磁单位的宏观表现。你可以理解成杂乱无章就是 互相抵消。
2.螺线管磁性和条形磁铁的磁性是一样的,有相同的磁效应。可能就是永久性和磁场形状的不同吧。前者需要电力来维持磁力,后者具有不变的磁力
3.我们知道,能量转换的条件是做功。如果没有磁场做功那么磁场哪里去消耗能量。一个磁铁如果一直在消耗磁场能量的话,那么何来的永磁之说?磁场和电场一样,不会消耗能量。所以不会。地球也不会失去磁性。
可能在物理课上,你有接触到一些概念,如漏磁,变压器要用铁芯就是要把磁场束缚在铁芯内。还有就是千人震实验中,那个关闭开关的时候电流转化成 磁场能,这些其实都是错误的概念。反正你只要记住,要消耗能量,必须有做功的形式!
4.无语,我感觉你对力的概念还不通。力和力量是不同的!力量是文学上的概念。你想想这个问题就知道了,一本书放在桌子上,本来如果没有桌子的话书是要掉下去的。请问桌子托起书的“力量”是哪里来的?铁钉吸附在磁铁上,有位移吗?没有位移会做功吗?不做功能量会转化吗?
电磁铁的磁力与什么有关系的实验报告 急!!!!!!!!!
写试验步骤和电流大小,匝数多少,铁芯的粗细长短都有关。
学生相互议论:假设通过电磁铁的电流由1A增加到2A,电磁铁的磁性会怎样?是否可以这样推测:导线中的2A电流是两股1A电流汇合而成的,每股电流都产生一个磁场,两个相同磁场合在一起,电磁铁的磁性增强了。
如果电磁铁的电流不变,线圈由100匝增加到200匝,它的磁性又会怎样?是否可以这样推测:200匝线圈是由两组100匝线圈组合而成的,每组线圈都产生一个磁场,两个相同磁场合在一起,电磁铁的磁性增强了。
通过以上推测可以想到:电磁铁的线圈匝数越多,通过的电流越大,电磁铁的磁性将越强。
●制定计划与设计实验
通过怎样的实验来检验以上猜想呢?这个实验需要解决三个问题,同学们讨论了解决这三个问题的各种可能方法:
(1)怎样测量电磁铁磁性的强弱?
学生A:看它能吸起多少根大头针或小铁钉。
学生B:看它能吸起多少铁屑(用天平称)。
学生C:看它对某一铁块的吸引力(用弹簧测力计把被电磁铁吸住的铁块拉开时弹簧测力计的读数)有多大。
(2)怎样改变和测量通过电磁铁线圈的电流?
学生D:用滑动变阻器改变线圈中的电流,用电流表测量电流的大小。
学生E:用增减电池来改变线圈中的电流,用串联小灯泡的亮度来比较电流的大小。
(3)怎样改变电磁铁线圈的匝数?
学生F:使用中间有抽头、能改变线圈匝数的现成电磁铁产品。
学生G:临时制作电磁铁线圈,边实验、边绕制。
教师建议:用学生C,D,F提出的方法来组成探究实验的方案。
●进行实验与收集证据
按照教师的建议,学生分小组进行实验操作:把开关、滑动变阻器、电流表、电磁铁串联起来接到电源上,当滑动变阻器取不同值时测量电流和电磁铁对铁块的吸引力,把测量数据填入下表(表1)。
电流/A
电磁铁对铁块的引力/N
改变线圈匝数,调节滑动变阻器,使电流保持不变,测量不同匝数时电磁铁对铁块的吸引力,把实验数据填入下表(表2)。
匝数
电磁铁对铁块的引力/N
●分析与论证
各个小组从本组实验的表1数据看到,当电磁铁线圈匝数不变、电流逐渐增大时,电磁铁对铁块的吸引力是同步增大的;从表2数据看到,在电流相同的情况下、电磁铁线圈的匝数增加时,电磁铁对铁块的吸引力是同步增大的。由此可以证实:电磁铁的磁性强弱和电磁铁线圈的匝数、通过电磁铁线圈的电流有关,电磁铁线圈的匝数越多、电流越大,磁性越强。
●评估
回顾以上操作,看看有什么不妥的地方:当改变线圈匝数的时候,是否确实做到了线圈中电流和线圈的形状都不变?当测量电磁铁的吸引力时,是否用的是同一个铁块?有没有其他因素影响了实验结果?如果这些因素在实验中都作了充分的考虑,实验的结果应该是可靠的。
●交流与合作
各个小组把实验过程和结果写成实验报告,并分别在班上报告本组的实验结果,进行讨论和交流。
二、科学内容
本标准的科学内容分为物质、运动和相互作用以及能量三大部分。下表为科学内容标准的一级主题与二级主题。这种主题式的呈现形式不代表教材的结构或教学的顺序。教材的编写者可以根据内容标准组织编写不同特色的教材。
内容标准中的活动建议不是规定的教学内容,教师可以从中选用,也可以结合当地情况开展其他活动。
物理科学是一门实验科学,在义务教育阶段应让学生通过观察、操作、体验等方式,经历科学探究过程,逐步学习物理规律,构建物理概念,学习科学方法,逐步树立科学的世界观。
一级主题
二 级主题
物质 物质的形态和变化
物质的属性
物质的结构与物体的尺度
新材料及其应用
运动和相互作用 多种多样的运动形式
机械运动和力
声和光
电和磁
能量 能量、能量的转化和转移
机械能
内能
电磁能
能量守恒
能源与可持续发展
主题一 物 质
各种物体、微粒和场,都是以不同形式存在着的物质。“物质”所涉及的科学内容,多数与日常生活和自然现象密切相关,与新材料的发展前沿相联系。学习这些内容不仅能让学生在3~6年级科学课程的基础上进一步认识物质世界,而且有利于学生树立正确的科学观。
这部分内容大致分为三类。第一类是对于身边物质的初步认识,学习时应注意联系学生的生活;第二类是对于物质结构和物体尺度的初步认识,这部分内容由于尺度太小或太大,人类缺少直接经验,因此应注意科学方法的运用;第三类是和当前蓬勃发展的材料科学相联系的,学习中应该注意体会科学·技术·社会的关系。
“物质”划分为以下四个二级主题:
·物质的形态和变化
·物质的属性
·物质的结构与物体的尺度
·新材料及其应用
(一)物质的形态和变化
1.内容标准
(1)能用语言、文字或图表描述常见物质的物理特征。能从生活和社会应用的角度,对物质进行分类。
例1调查自然界、日常生活中的一些物质,列表归纳这些物质的相同点和不同点。根据不同物质在物理性质(形态、弹性、颜色)和用途上的差异进行分类。
(2)有评估某些物质对人和环境的积极和消极影响的意识。尝试与同学交流对当地环境资源利用的意见。
例2讨论塑料、化肥、清洁剂、灭蚊片和农药等对人和环境的影响。
(3)能区别固、液和气三种物态。能描述这三种物态的基本特征。
例3观察周围的物质,根据形状和体积的稳定性和流动性,说明固体、液体、气体的不同特征。列举自然界和日常生活中的各种不同状态的物质。
(4)能说出生活环境中常见的温度值。了解液体温度计的工作原理。会测量温度。尝试对环境温度问题发表自己的见解。
例4调查生活中常见的温度计,了解这些温度计的工作原理,解释为什么液体温度计中的液体会有不同。 例5尝试对温室效应、热岛效应等发表自己的见解。
(5)通过实验探究物态变化过程。尝试将生活和自然界中的一些现象与物质的熔点或沸点联系起来。
例6运用物态变化的知识,了解高压锅的原理。
注意:培养学生将学到的物理知识及技术与生活密切联系的意识。在课程中渗透科学·技术·社会的观念是《标准》提倡的基本理念之一。
(6)能用水的三态变化解释自然界中的一些水循环现象。有节约用水的意识。
2.活动建议
(1)调查学校和家庭的用水状况,设计一个学校或家庭的节水方案。
(2)观察并探究电冰箱中的物态变化。
例如:放进冰箱的新鲜蔬菜过几天为什么会失去水分?冰箱内壁的水珠到哪里去了?写出探究报告。
注意:电冰箱中的物态变化有典型特点,电冰箱内既有熔化和凝固,也有汽化和液化、升华和凝华。让学生应用物理知识解释身边的一些物理现象,会使学生产生亲近感、成就感。这是从生活走向物理,从物理走向社会的理念的具体体现。
(3)通过观察,探究自然界中的霜、雪、雨、露等天气现象。
注意:探究自然界中的各种物理现象,是学生学习物理的另一种基本方法。自然界中的各种物理现象是比较复杂的,学习物理应尽可能联系各种自然现象,突出基本的物理原理,但不要求学生做出完美的解释。这是从自然到物理的基本理念的体现。
(4)调查当地水资源的利用状况,并对当地水资源的利用提出自己的见解。
(5)调查本地农田灌溉(或污水处理)的主要方式,了解先进的灌溉技术。
(二)物质的属性
1.内容标准
(1)能描述物质的一些属性。尝试将这些属性与日常生活中物质的用途联系起来。
例1通过实验,探究几种金属和塑料的弹性、硬度。说明生活中是怎样应用物质的这些属性的。
例2通过磁铁等磁性物质,感知物质的磁性和磁化现象,调查磁性材料在生活中的用途。
例3通过实验,探究物质的导电性,讨论是否任何物体都具有导电性。通过观察、查阅资料,比较导体、半导体、绝缘体的不同。
(2)初步认识质量的概念。会测量固体和液体的质量。
例4分别说出质量为几千克、几克的一些物品。
注意:应该让学生学习一些基本物理量的测量方法,以便使其认识到感觉是不可靠的。还应 该让学生对物理量单位的大小有感性认识,发展其估测能力。
(3)通过实验理解密度的概念。尝试用密度知识解决简单的问题。能解释生活中一些与密度有关的物理现象。
例5用密度知识鉴别体育课用的铅球是否是纯铅制的。
(4)了解物质的属性对科技进步的影响。 例6从学校数据库或因特网上收集有关物质属性的信息。
注意:《标准》提倡尽可能将信息技术应用于物理教学过程。有条件的学校应充分利用现代教学手段,激发学生学习兴趣,扩展学生视野。条件受限的学校可以充分利用当地的课程资源,以便让学生感受到物理知识对生活、生产的影响。
例7调查市场上的服装面料或炊具,了解它们的名称和物理属性。
注意:将物理知识与生活实际相结合,是《标准》提倡的学习方法之一。应尽可能让学生接触生活、接触社会。
2.活动建议
(1)利用一块磁铁和几根缝衣针,制作指南针,并验证同极相斥、异极相吸的现象。
(2)测量一些固体和液体的密度。如可让学生自己设计一种方案,测量酱油、食用油、醋、盐、塑料制品、肥皂和牛奶等日用品的密度。教师应向学生进行安全和保护环境方面的指导。
(三)物质的结构与物体的尺度
1.内容标准
(1)知道物质是由分子和原子组成的。
例1用图形、文字和语言描述原子、分子模型。
(2)了解原子的核式模型。了解人类探索微观世界的历程,并认识这种探索将不断深入。
例2观看介绍物质微观世界的音像资料。
注意:有条件的学校可以通过多媒体技术向学生展示丰富多彩的微观世界,以便学生了解微观世界并感受探索的乐趣。
(3)大致了解人类探索太阳系及宇宙的历程,并认识人类对宇宙的探索将不断深入。
例3用望远镜观察天体。
(4)对物质世界从微观到宏观的尺度有大致的了解。
例4设计图表。根据物体尺度的大小,按电子—原子核—原子—分子—生物体—地球—太阳系—银河系的顺序排列。
注意:图表的形式可以是多种多样的,教师应让学生充分展示。
2.活动建议
(1)自己设计实验方案,探究分子间的引力和斥力。
(2)从图书馆、因特网和学校的数据库中收集有关人类对宇宙进行探索的资料。
(3)观看《宇宙与人》等科普电影。
(四)新材料及其应用
1.内容标准
(1)初步了解半导体的一些特点。了解半导体材料的发展对社会的影响。
(2)初步了解超导体的一些特点。了解超导体对人类生活和社会发展可能带来的影响。
例1阅读有关的科普资料,了解超导现象以及超导体在磁悬浮列车、超导输电等方面可能的应用。
(3)初步了解纳米材料的应用和发展前景。
例2收集有关信息,了解纳米材料的有关知识。
(4)有保护环境和合理利用资源的意识。
例3参观生产某种材料(如建材、塑料等)的工厂,了解这些材料的生产过程和应用情况,调查生产这些材料可能造成的环境污染,提出治理这些污染的设想。 2.活动建议
(1)让学生从资料室、因特网上收集有关新材料研究和开发的信息,并写出一篇小论文。
(2)调查生活、生产中应用的一些新材料,弄清它们的名称、用途、特点和属性等,并列表显示调查结果。
主题二 运动和相互作用
物质处于永恒的运动中,不同的物质和不同的运动形式又发生着相互作用。了解物质的运动和相互作用的规律,是认识物理现象所必需的。这部分内容具有很强的规律性,对它的学习有利于发展学生的科学探究能力和解决问题的能力,有利于培养学生的科学态度和科学精神。
在这部分内容的学习中,应该让学生经历对知识探究和领悟的过程,发展获取信息、处理信息和解决实际问题的能力。
“运动和相互作用”划分为以下四个二级主题:
·多种多样的运动形式
·机械运动和力
·声和光
·电和磁
(一)多种多样的运动形式
1.内容标准
(1)能用实例解释机械运动及其相对性。
(2)能从生活、自然中的一些简单热现象推测分子的热运动。初步认识宏观热现象和分子热运动的联系。
例1用自己的语言或图形描绘分子的热运动。
(3)能用实验证实电磁相互作用。能举例说明电磁波在日常生活中的应用。
例2通过磁铁插入线圈时电流表指针运动的实例,说明不同运动形式之间有联系。
(4)能举例说明自然界存在多种多样的运动形式。知道世界处于不停的运动中。
例3通过氯化钠在水中溶解、盐酸与氢氧化钠反应生成氯化钠等现象,证明组成物质的微粒是在运动的,运动形式是多样的。 2.活动建议
(1)观看有关机械运动的录像片,对有关现象用机械运动的相对性进行解释。
(2)从自然现象或实验事实中举出事例,说明组成物质的微粒在不停地运动。
(二)机械运动和力
1.内容标准
(1)能根据日常经验或自然现象粗略估测时间。会使用适当的工具测量时间。能通过日常经验或物品粗略估测长度。会选用适当的工具测量长度。
例1利用步长估测学校教学楼的长度。
例2调查市场上出售的成品服装和鞋子尺码的国家标准。通过对自己身体各部位的测量,搞清自己应购买哪种规格的上衣、裤子和鞋子。
(2)能用速度描述物体的运动。能用速度公式进行简单计算。
(3)通过常见事例或实验,了解重力、弹力和摩擦力。认识力的作用效果。能用示意图描述力。会测量力的大小。知道二力平衡条件。了解物体运动状态变化的原因。
例3实验探究磁铁可以改变钢球运动的方向。
例4观察体育运动中的射箭,弓对箭的弹力使箭由静止到运动。
(4)通过实验探究,理解物体的惯性。能表述牛顿第一定律。
例5坐在汽车里,体验当汽车静止、以某一速度正常行驶、速度增加、速度减小、转弯等时刻的感觉。
(5)通过实验探究,学会使用简单机械改变力的大小和方向。
(6)通过实验探究,学习压强的概念。能用压强公式进行简单计算。知道增大和减小压强的方法。了解测量大气压强的方法。
例6估测自己站立时对地面的压强。
(7)通过实验探究,认识浮力。知道物体浮沉的条件。经历探究浮力大小的过程。知道阿基米德原理。
例7知道潜水艇浮沉的原理。
(8)通过实验探究,初步了解流体的压强与流速的关系。
例8简单解释飞机的升力。
2.活动建议
(1)测量自己的脉搏,再测出正常走路时一步的长度。
注意:以上做法相当于在自己的身体上设置了一个“时钟”和一把“尺子”,可以在没有钟表和皮尺的情况下估算走路的平均速度。这有利于因地制宜培养学生的估测能力。
(2)学读汽车、摩托车上的速度表。
(3)讨论测量火车(汽车)速度的各种方案(注意安全,不能靠近被测车辆),进行实测。学读《旅客列车时刻表》。
(4)查阅电冰箱等家用电器在运输、安装时对倾斜程度的要求。设计一种方法检查这些机器的倾斜程度。
(5)用弹簧或橡皮筋制作简易测力计,探究弹簧的弹力与橡皮筋伸长量的关系。
(6)用饮料软管制作口吹喷雾器。
(三)声和光
1.内容标准
(1)通过实验探究,初步认识声产生和传播的条件。了解乐音的特性。了解现代技术中与声有关的应用。知道防治噪声的途径。
例1在鼓面上放一些碎纸屑,敲击鼓面,使其发声,观察纸屑的运动。敲击音叉,观察与其轻触的乒乓球的运动。
例2将闹钟放到玻璃罩中,抽去空气,这时几乎听不到声音。慢慢放入空气,声音从无到有,从小到大。
例3收集超声波的应用实例。
例4举例说明建筑物中是如何防治噪声的。
(2)通过实验,探究光在同种均匀介质中的传播特点。探究并了解光的反射和折射的规律。
例5演示激光束(或太阳光束)在平面镜上的反射(用玩具激光器产生激光,用烟雾显示激光,注意不能直射眼睛),入射光束与平面镜的夹角增大时,反射光束与平面镜的夹角也增大。
例6演示激光束(或太阳光束)从空气射入水中时发生偏折。
(3)通过实验,探究平面镜成像时像与物的关系。认识凸透镜的会聚作用和凹透镜的发散作用。探究并知道凸透镜成像的规律。了解凸透镜成像的应用。
例7了解凸透镜的应用——放大镜、照相机、投影仪。
例8了解人眼成像的原理,了解近视眼和远视眼的成因与矫正办法。
(4)通过观察和实验,知道白光是由色光组成的。比较色光混合与颜料混合的不同现象。
例9观察两只手电分别射出的红光与蓝光在白墙上重叠部分的颜色。观察红、绿颜料混合后的颜色。
(5)知道波长、频率和波速的关系。了解波在信息传播中的作用。
例10知道人是怎样听到声音的。
2.活动建议
(1)调查社区(或学校)中噪声污染的情况和已采取的防治措施,提出进一步防治噪声的建议。
(2)阅读投影仪或照相机的说明书,通过说明书学习使用投影仪或照相机。
(3)用两个不同焦距的凸透镜制作望远镜。
(四)电和磁
1.内容标准
(1)通过实验,探究通电螺线管外部磁场的方向。
(2)通过实验,了解通电导线在磁场中会受到力的作用,力的方向与电流及磁场的方向都有关系。
例1了解动圈式扬声器的结构和原理。
例2探究直流电动机换向器的原理。
(3)通过实验,探究导体在磁场中运动时产生感应电流的条件。
例3收集电磁感应在生产、生活中应用的事例。
(4)知道光是电磁波。知道电磁波在真空中的传播速度。
例4举例说明电磁波的存在。
例5根据广播电台的发射频率计算波长。
(5)了解电磁波的应用及其对人类生活和社会发展的影响。
例6了解微波炉的原理。
例7了解移动通信中基地台的作用。
例8了解数字信号和模拟信号的基本区别。
例9简单介绍光缆通信和卫星通信。
2.活动建议
(1)在教师指导下研究动圈式扬声器是否可以当做动圈式话筒使用。
(2)用绝缘导线、铁钉、铁片等自制有线电报机。
(3)在教师指导下学习使用电磁继电器。
(4)调查电磁波在现代社会中的广泛应用。
主题三 能量
能量的转化和守恒是自然科学的核心内容之一,从更深的层次上反映了物质运动和相互作用的本质。它广泛渗透在各门学科中,并和各种产业及日常生活息息相关。这部分内容对于学生树立科学的世界观、联系生活生产实际、形成可持续发展的意识以及进一步学习其他科学技术,都是十分重要的。
这部分内容具有较强的综合性,应该注意和本课程其他部分的联系,注意和其他学科的融合,注意可再生能源的开发、环境保护等可持续发展观念的体现。
“能量”划分为以下六个二级主题:
·能量、能量的转化和转移
·机械能
·内能
·电磁能
·能量守恒
·能源与可持续发展
(一)能量、能量的转化和转移
1.内容标准
(1)通过实例了解能量及其存在的不同形式。能简单描述各种各样的能量和我们生活的关系。
(2)通过实例认识能量可以从一个物体转移到另一个物体,不同形式的能量可以互相转化。
(3)结合实例认识功的概念。知道做功的过程就是能量转化或转移的过程。
例 实验:试管中的水蒸气把橡胶塞弹出(实验时注意安全),水蒸气的内能转化成了橡胶塞的动能,这时,水蒸气做了功;电流流过电炉丝,电能转化成了物体的内能,这时,电流做了功。
(4)结合实例理解功率的概念。了解功率在实际中的应用。
2.活动建议
(1)讨论:太阳能在地球上怎样转化成各种形式的能?
(2)调查常见机械和电器的铭牌,比较它们的功率。
(二)机械能
1.内容标准
(1)能用实例说明物体的动能和势能以及它们的转化。能用实例说明机械能和其他形式的能的转化。
例1说明荡秋千游戏中动能和势能的转化情况。
例2说明公园中小孩玩蹦蹦床时机械能的转化情况。
(2)知道机械功的概念和功率的概念。能用生活、生产中的实例解释机械功的含义。
(3)理解机械效率。
例3测定某种简单机械的机械效率。
(4)了解机械使用的历史发展过程。认识机械的使用对社会发展的作用。
2.活动建议
通过阅读了解人类利用机械的历史,写一篇小论文。
(三)内能
1.内容标准
(1)通过观察和实验,初步了解分子动理论的基本观点,并能用其解释某些热现象。
例1观察扩散现象,并能用分子热运动的观点进行解释。
(2)了解内能的概念。能简单描述温度和内能的关系。
(3)从能量转化的角度认识燃料的热值。
(4)了解内能的利用在人类社会发展史上的重要意义。
例2了解蒸气机、内燃机、汽轮机、喷气发动机的基本原理及这些发动机对生产力发展所起的作用。
(5)了解热量的概念。
(6)通过实验,了解比热容的概念。尝试用比热容解释简单的自然现象。
例3解释海陆风的成因。
2.活动建议
研究电冰箱内外的温度差与所耗电能的关系,提出节能措施。
(四)电磁能
1.内容标准
(1)从能量转化的角度认识电源和用电器的作用。
(2)通过实验探究电流、电压和电阻的关系。理解欧姆定律,并能进行简单计算。
(3)会读、会画简单的电路图。能连接简单的串联电路和并联电路。能说出生活、生产中采用简单串联或并联电路的实例。
(4)会使用电流表和电压表。
(5)理解电功率和电流、电压之间的关系,并能进行简单计算。能区分用电器的额定功率和实际功率。
(6)通过实验探究,知道在电流一定时,导体消耗的电功率与导体的电阻成正比。
例1解释:家庭电路中导线连接处如果接触不好,往往会在那里发热,出现危险。
(7)了解家庭电路和安全用电知识。有安全用电的意识。
例2了解:我国电网用交流供电,频率是50 Hz,电压是220 V。
2.活动建议
(1)通过实验,探究影响金属导体电阻的因素。
(2)测量小灯泡工作时的电阻,画出电阻随电压变化的图线,并进行讨论。
(3)学读家用电能表,通过电能表计算电费。
(4)调查当地近年来人均用电量的变化,讨论它与当地经济发展的关系。
(五)能量守恒
1.内容标准
(1)知道能量守恒定律。能举出日常生活中能量守恒的实例。有用能量转化与守恒的观点分析物理现象的意识。
(2)通过能量的转化和转移,认识效率。
(3)初步了解在现实生活中能量的转化与转移有一定的方向性。
例分析:火炉的温度高,可以利用它散发的热量取暖。但是,散失的能量虽然还存在于自然界,却不能全部自动聚集起来再利用。
2.活动建议
(1)讨论和分析两个具体的永动机设计方案,说明永动机是不可能的。
(2)访问农机或汽车维修人员,了解内燃机中燃料释放热量的去向,讨论提高效率的可能途径。
(3)调查当地几种炉灶的能量利用效率,写出调查报告。
(六)能源与可持续发展
1.内容标准
(1)能通过具体事例,说出能源与人类生存和社会发展的关系。
例1介绍不同历史时代人类利用的主要能源。
(2)能结合实例,说出不可再生能源和可再生能源的特点。
(3)了解核能的优点和可能带来的问题。
例2了解当前处理核废料的常用办法。
例3了解我国和世界上核能利用的最新进展。
(4)了解世界和我国的能源状况。对于能源的开发利用有可持续发展的意识。
2.活动建议
(1)收集资料,举办小型报告会,讨论能源的利用带来的环境影响,如大气污染、酸雨、温室效应等,探讨应该采取的对策。
(2)收集当地一段时间空气质量的数据,分析空气质量变化的原因。
(3)分别从炊事、取暖、交通等方面对当地燃料结构近年来的变化作调查研究,从经济、环保和社会发展等方面进行综合评价。
(4)调查当地使用的能源,如水能、风能、太阳能、燃料的化学能或核能等,及其对当地经济和环境的影响。
1.探究与电流大小关系
1.先利用电池、铁钉、小铁钉,做出一个电磁铁。让它吸铁钉,观察吸起铁钉数量。然后改变电池数量,让它吸铁钉,观察吸起铁钉数量。通过实验得出:电流大,磁力大。
2.探究与缠绕匝数关系
如上,在电流相同的情况下,改变缠绕圈数,吸起铁钉数量得出:匝数多,磁力大。
实验目的:研究电磁铁的磁力与何有关
实验材料:大铁钉(大小相同)、带绝缘外皮的导线(有长有短,相差较多)、电池(有的组一节,有的组是串联好的两节)、小铁钉。
实验步骤:(按实验本身的写.....)
数据分析:
①根据以上观察、比较,你认为电磁铁的磁力大小可能与什么有关系?在什么情况下磁力比较大?在什么情况下磁力比较小?
②怎样证明电磁铁的磁力大小与连接的电池多少是否有关系?实验时必须保证什么条件相同?什么条件不同?为什么?
③怎样证明电磁铁的磁力大小与导线绕的圈数多少是否有关系?实验时必须保证什么条件相同?什么条件不同?为什么?
实验结果:写出你的答案
祝学习愉快!!!
文章标题: 在电磁铁通电后,是否对一切事物赋予了所谓磁力势能 是否违背能量守恒定律
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