物理电工学基础

上篇 物理


导言 1


第1章 物体的运动 3

1.1 机械运动 3

1.1.1 参考系 3

1.1.2 平动和转动 3

1.1.3 质点 4

1.1.4 路程和位移 4

1.1.5 标量和矢量 5

1.1.6 时间和时刻 5

1.2 直线运动 5

1.2.1 匀速直线运动 6

1.2.2 变速直线运动 7

1.2.3 匀变速直线运动 8

1.3 匀变速直线运动的规律 9

1.3.1 速度与时间的关系 9

1.3.2 位移与时间的关系 10

1.3.3 速度与位移的关系 11

.1.4 自由落体运动 11

1.4.1 自由落体运动 11

1.4.2 自由落体加速度 12

1.4.3 自由落体运动的基本规律 13

做一做 测定反应时间 13

1.5 匀速圆周运动 14

1.5.1 曲线运动速度的方向 14

1.5.2 匀速圆周运动 14

阅读材料 “物理之父”——伽利略 16

本章小结 17

习题1 18

实验1 研究匀变速直线运动的规律 19


第2章 力和力矩 21

2.1 力 21

2.1.1 力的概念 21

2.1.2 力的图示 21

小资料 力学单位制 22

2.2 力学中常见的力 22

2.2.1 重力 22

2.2.2 弹力 23

2.2.3 摩擦力 23

阅读材料 失重和宇宙开发 25

2.3 物体受力分析 26

2.3.1 物体受力分析的步骤 26

2.3.2 典型受力分析实例 26

2.4 力的合成 27

2.4.1 什么是合力与分力 27

2.4.2 力的合成 28

2.4.3 共点力的平衡 29

2.5 力的分解 30

2.6 向心力与万有引力 31

2.6.1 向心力 31

2.6.2 万有引力 32

2.6.3 万有引力定律的应用 32

2.7 力矩 33

2.7.1 力的转动效果 33

2.7.2 力臂 34

2.7.3 力矩 34

阅读材料 梦想成真 34

本章小结 35

习题2 36


第3章 牛顿运动定律 37

3.1 牛顿第一定律 37

3.1.1 历史的回顾 37

3.1.2 牛顿第一定律 37

3.2 牛顿第二定律 38

3.2.1 物体的运动状态 38

3.2.2 牛顿第二定律 39

3.3 牛顿第三定律 41

3.3.1 作用力与反作用力 41

3.3.2 牛顿第三定律 41

3.4 动量与冲量 42

3.4.1 动量 43

3.4.2 冲量 43

3.4.3 动量定理 43

3.4.4 冲力 44

阅读材料 牛顿的科学生涯 45

本章小结 46

习题3 46


第4章 功和能 48

4.1 功和功率 48

4.1.1 功 48

4.1.2 功率 49

小资料 人力和马力 51

4.2 动能和势能 51

4.2.1 能 51

4.2.2 动能 51

4.2.3 势能 52

4.3 动能定理与机械能守恒定律 54

4.3.1 动能定理 54

4.3.2 机械能守恒定律 55

阅读材料 新能源的利用 57

本章小结 58

习题4 59


第5章 振动与波 60

5.1 机械振动 60

5.1.1 什么是机械振动 60

5.1.2 有关振动的几个物理量 60

5.1.3 简谐振动 61

5.2 单摆 61

5.2.1 什么是单摆 61

5.2.2 单摆的振动周期 62

5.3 受迫振动、共振 63

5.3.1 受迫振动 63

5.3.2 共振 63

5.3.3 共振的应用和危害 63

5.4 机械波 64

5.4.1 什么是机械波 64

5.4.2 横波和纵波 65

5.4.3 波速、波长和频率的关系 65

阅读材料 声波与噪声控制 66

本章小结 67

习题5 67

实验2 验证单摆定律 67


第6章 热学基础知识 69

6.1 分子运动理论 69

6.1.1 物质是由大量分子组成的 69

6.1.2 分子的无规则热运动 69

6.1.3 分子间的相互作用力 70

6.1.4 温度 70

6.1.5 物体的热胀冷缩 70

6.2 物体的内能 71

6.2.1 分子的动能 71

6.2.2 分子的势能 71

6.2.3 什么是物体的内能 71

6.2.4 改变内能的两种方式 72

6.3 理想气体状态方程 72

6.3.1 气体的状态参量 72

6.3.2 理想气体状态方程 73

阅读材料 纳米技术 73

本章小结 74

习题6 75


下篇 电工学


导言 77


第7章 直流电路 78

7.1 电的基本理论 78

7.1.1 电的基础知识 78

7.1.2 电路的基本物理量 79

7.2 电路与欧姆定律 82

7.2.1 电路 82

7.2.2 电源电动势 83

7.2.3 欧姆定律 83

7.2.4 导体两端的电压降 84

7.3 电阻的串联与并联 85

7.3.1 电阻的串联电路 85

7.3.2 电阻的并联电路 86

7.4 电功与电功率 88

7.4.1 电功 88

7.4.2 电功率 89

7.4.3 焦耳—楞次定律 90

7.4.4 负载的额定值 90

阅读材料 超导世界的奥秘 91

本章小结 93

习题7 93

实验3 万用电表的使用 94


第8章 磁与电磁 97

8.1 磁铁与磁场 97

8.1.1 磁铁 97

8.1.2 磁场 98

8.1.3 电流的磁场 100

8.2 磁场对电流的作用 100

8.2.1 磁场对通电直导体的作用 101

8.2.2 磁场对通电线圈的作用 101

8.3 电磁感应 102

8.3.1 电磁感应现象 102

8.3.2 楞次定律 104

8.3.3 法拉第电磁感应定律 104

阅读材料 从学徒工到科学家——迈克尔·法拉第 106

本章小结 107

习题8 107


第9章 交流电路 109

9.1 交流电的基本概念 109

9.1.1 正弦交流电的产生 109

9.1.2 正弦交流电的基本物理量和三要素 110

9.1.3 正弦交流电的表示方法 113

9.2 电感和感抗 114

9.2.1 电感 114

9.2.2 感抗 115

9.2.3 纯电感电路 115

9.3 电阻、电感串联电路 116

9.3.1 纯电阻电路 116

9.3.2 电阻与电感的串联电路 117

9.4 电容和容抗 118

9.4.1 电容器 118

9.4.2 纯电容电路 119

9.5 电阻、电容串联电路 121

9.6 电阻、电感和电容的串联电路 122

9.6.1 xl大于xc的r-l-c串联电路 122

9.6.2 xl小于xc的r-l-c串联电路 123

9.6.3 xl等于xc的r-l-c串联电路 123

9.7 三相交流电 124

9.7.1 三相交流电动势的产生 124

9.7.2 三相发电机定子绕组的连接 125

9.7.3 线电压和相电压 126

9.8 三相负载的连接 126

9.8.1 三相负载的星形连接 126

9.8.2 三相负载的三角形连接 128

9.9 交流功率 129

9.9.1 单相交流电路的功率 129

9.9.2 三相交流电路的功率 131

9.10 常用电气照明电路 132

9.10.1 照明的方式和种类 132

9.10.2 白炽灯照明电路 133

9.10.3 荧光灯照明电路 134

阅读材料 特斯拉与交流电 136

本章小结 137

习题9 138

实验4 常用照明电路的安装 139


第10章 变压器和电动机 141

10.1 变压器 141

10.1.1 变压器的基本结构 141

10.1.2 变压器的工作原理 143

10.1.3 变压器的效率 145

10.1.4 变压器的型号和额定容量 145

10.2 电动机 146

10.2.1 三相笼型异步电动机的结构 146

10.2.2 三相笼型异步电动机的工作原理 147

10.2.3 三相笼型异步电动机的铭牌 148

阅读材料 约瑟夫·亨利——变压器和电动机的发明者 150

本章小结 151

习题10 152


第11章 三相笼型异步电动机的基本控制 153

11.1 三相笼型异步电动机的启动控制 153

11.1.1 三相笼型异步电动机的全压启动控制 153

11.1.2 三相笼型异步电动机的降压启动控制 158

11.2 三相笼型异步电动机的正反转控制及制动控制 159

11.2.1 三相笼型异步电动机的正反转控制 159

11.2.2 三相笼型异步电动机的制动控制 161

11.3 电动机的维护与运行监视 162

11.3.1 电动机的维护 162

11.3.2 电动机的运行监视 163

阅读材料 电力拖动小知识 164

本章小结 164


第12章 安全用电知识 166

12.1 用电人身安全 166

12.1.1 电流对人体的危害 166

12.1.2 影响触电危险程度的因素 166

12.1.3 人体的触电方式 167

12.1.4 安全用电的措施和常识 168

12.2 电气减灾知识 170

12.2.1 触电急救 170

12.2.2 电气灭火 172

12.2.3 个人防雷措施 172

12.2.4 静电的危害与消除 172

阅读材料 人是被电“吸”住了吗？ 173

本章小结 173


第13章 电子技术基础 175

13.1 晶体二极管 175

13.1.1 半导体的基础知识 175

13.1.2 晶体二极管 176

13.2 晶体管整流与滤波电路 179

13.2.1 整流电路 179

13.2.2 滤波电路 182

13.3 晶体三极管 183

13.3.1 晶体三极管的结构 183

13.3.2 晶体三极管的电流分配和放大作用 184

13.3.3 晶体三极管的输入特性和输出特性 185

13.3.4 晶体三极管的主要参数 186

13.3.5 晶体三极管的型号 187

13.3.6 晶体三极管的简易检测 187

阅读材料 横空出世——晶体管 188

本章小结 189

习题11 190


附录a 国际单位制 191

附录b 希腊字母 193


参考文献 194