第四章

超導體

是指在一定的條件下,許多導電材料的電阻和導體內的磁感應強度為零,這種性質稱為超導性,具有這種特性的物體稱為“超導體”。許多金屬(如銦、錫、鋁、鉛等)、合金和化合物都可具有超導性,但這種性質隻能出現在溫度和磁場都小於一定的數值的情況下。這些溫度和磁場是產生超導性的臨界溫度和臨界磁場。現有材料僅在很低溫度環境下才具有超導性,其中最高的溫度隻有—250℃。目前將超導體用於實用的研究是製備具有較高臨界溫度和臨界磁場的新型材料。目前研製出的新材料超導體的臨界溫度已達到了—159℃,可以在液氮的溫度中實現超導性。對超導體的研究工作正在積極地進行之中,如能實現常溫下的超導性,將會對日常生活和工業中的電子儀器產生革命性的變化。

串聯電路

指將多個電器元件如電阻、電容等聯接在一條支路上。當用電阻組成串聯電路時,流過每個電阻的電流相等,且總電阻等於每個分電阻之和。當用電容組成串聯電路時,總電容值的倒數等於每個分電容的倒數之和。

並聯電路

將多個電器元件組成多個支路的電路。其特點是每個支路兩端的電壓值相等。如果是用多個電阻組成的並聯電路,則總電阻的倒數等於各個分電阻的倒數之和;如果是用電容組成的並聯電路,則總電容等於各個分電容之和。並聯電路在日常生活中用途很廣。如我們通常用的電器都是采用並聯電路相連接的,這樣每個電器上的電壓值都是市電電壓220伏特。

電流表

是用來測量電流的儀器。由於測量的需要不同,電流表分為安培表、毫安表和微安表。每個表頭所能測量的電流都有一定的限度,這就是電流表的量程(或稱滿刻度電流),在使用時應注意所測量的電流值不能超過電流表的量程,否則會損壞電流表。因此使用中,應先用大量程的電流表測量電流,當需要測量的精度較高時,再使用較小量程的電流表測量。

電池

是將化學能直接轉變成電能的裝置。有原電池和蓄電池之分。蓄電池是在放電到一定程度後,經過直流電源給其充電,能複原蓄用的電池。不能複原蓄用的電池稱為原電池。日常生活中常用的鋅幹電池就是原電池。電池的主要部分包括正負兩個電極和電解質。使用電池時,將兩個電極和外電路聯接,即有電流通過,這個過程稱為放電而提供電能。除了化學能電池外,還有從其他形式的能量轉為電能的電池,如溫差電池,是將熱能轉化為電能,太陽能電池是用單晶矽將太陽光的能量轉化為電能,原子電池是將原子能轉化為電能的電池。

電壓表

用來測量電壓的儀表叫作電壓表。電壓表所能測量的最大電壓叫作電壓表的量程,每一個電壓表都有固定的量程。根據測量的精度和測量的電壓值範圍,電壓表分為伏特表和毫伏表。毫伏表能測量精度較高的電壓,但測量的值不能太大,否則會損壞電壓表。電壓表分為測量直流電和交流電的直流電壓表和交流電壓表。

電源

是能提供電能的裝置,一般是將其他形式的能量轉變為電能而供使用。如發電機、電池等。水力發電機是將機械能轉變為電能,火力發電機是將熱能轉變為電能,核發電機是將原子核反應能轉變為電能。這些發電機和其他電池等都被稱為電源。有時,我們也將變換電能形式的裝置,如變壓器、整流器等,作為電源看待。電源分為直流電源和交流電源。通常所用的電都是用交流電源,幹電池是直流電源。

電壓

電場或電路中兩點間的電勢差,也稱為電位差。對直流電,其電壓是比較穩定的值。對交流電,由於電勢是不斷變化的,電壓有瞬時電壓值、平均電壓值和有效電壓值。平時我們所指的交流電的電壓是指交流電的有效電壓。如所說的220伏特的市電電壓是指有效電壓為220伏的交流電,其瞬時電壓則是不斷變化的。對直流電壓有正負之分,而對交流電的電壓則沒有正負之分,測量時隻能用交流電壓表進行。

太陽能電池

是將太陽能直接轉變為電能,主要是將光能轉變為電能的裝置。太陽能電池是在電子型單晶矽的小片上滲入一層薄硼或磷,再加上電極製作的。當光照射到薄層的表麵時,在兩極間產生電動勢。由於單晶矽的成本較高,太陽能電池沒有得到廣泛的應用,目前主要用作人造衛星上儀表的電源。

原子電池

將原子核放射能直接轉變為電能的裝置。常用的一種其結構與太陽能電池相類似,利用輻射到半導體上的帶電粒子能量,使內部部分束縛電子受激發而導電,因此而送出電能。有的原子電池則利用帶電粒子在兩電極間的定向運動來產生通過外電路的電流。

絕緣體

是不容易傳導電流的物體。絕緣體的電導率很小,一般在10-18西門子/米以下。絕緣體主要是因為在其內部的自由電荷極少而導電性很弱。通常的絕緣體有陶瓷、玻璃、電木、橡膠、石蠟、塑料等。

電鍍

電鍍是利用電解的原理,將被鍍的物體接到電源的陰極,陽極用欲鍍金屬(如鍍銀時的銀),放在欲鍍金屬的鹽或酸溶液(如鍍銀時用碳酸銀溶液)中,通上電流,使溶液分解而欲鍍金屬附著到被鍍物體表麵,陽極的欲鍍金屬體逐漸被溶解。用這種方法可以將各種金屬鍍在物體表麵,如金、銀、鎳、鉻等金屬,使被鍍物體不易生鏽而且美觀。電鍍被廣泛用於輕工業和工藝品的製作中。

光電子

原子中的電子受高能光子的碰撞後會脫離原子,被碰撞而逃逸的電子稱為光電子。光電子的能量隻與入射光線的顏色,即與光子的頻率有關,頻率越高,即波長越短,則光的能量越大,因而光電子的能量越大,而輻射光電子的強度越大可使光電子數目增加,但與光電子的能量無關。

放電

是正電和負電通過某種介質而聯接在一起的現象,由於介質和電壓差的不同而分為輝光放電、弧光放電、火花放電、電暈放電等。在低壓氣體中加上足夠高的電壓,或在其周圍加上高頻電場而使稀薄氣體呈現出輝光的放電現象為輝光放電。弧光放電則是高溫氣體在常壓下發射出耀眼的白光的現象,在高壓開關電器中由於觸頭分開會出現這種現象。火花放電是在電勢差較高的正負帶電區域之間,發出閃光並發出聲響的短時間氣體放電現象,如雷電。電暈放電是帶電體表麵在氣體或流體介質中局部放電的現象,會出現與日暈相似的光層,產生臭氧、氧化氮等。

霓虹燈

是在直徑約為12~15毫米的玻璃管內充滿數毫米汞柱壓力的氖氣或其他惰性氣體,在每1米管上加上約1000伏特的電壓時,根據管內的充氣種類,或管壁上所塗的熒光物質不同而發出各種顏色的光,這就是霓虹燈。如果將電容器接到霓虹燈的兩極上,則可以做成時亮時滅的霓虹燈。亮滅循環的時間長短與電容器的電容有關。霓虹燈需要較高的電壓才能發光。