IB 物理/电流
电荷有两种类型，正电荷和负电荷，它们彼此相反。正电荷吸引负电荷，反之亦然，但相同电荷互相排斥。
导体能够以电流的形式移动电荷，而绝缘体不允许电荷流过它们。这意味着，当绘制电荷的箭头图时，箭头将指向导体的中心，但仅指向绝缘体的表面。
绝缘体能够在其表面储存电荷。有机玻璃或硬橡胶棒可以通过摩擦毛皮使其带电，但它们会获得相反的电荷。
电荷将始终守恒。如果一个物体获得正电荷，那么另一个物体一定因此变得负电荷。
静电感应会导致未带电的纸张“跳”到带电的棒上。通过在上方保持负电荷，纸张中的负电荷被排斥（向下推），而正电荷被向上拉。这在纸张上产生了有效的相反电荷（正电荷棒会发生相反的情况），这产生了吸引力，并向上拉纸张。
相同的原理可以应用于验电器。当一个带正电的棒靠近顶部时，验电器中的正电荷被排斥远离棒。这在金箔和中心轴的底部产生正电荷，由于相同的电荷互相排斥，金箔向上跳跃。如果验电器然后接地，负电荷将中和验电器的顶部，使其带负电荷，因此即使棒被移开，金箔也会保持向上状态。
感应带电一个连接到绝缘柄上的金属环。然后使用电荷探测器（有点像指南针，但它是三维的）来查看是否有任何电荷改变其方向。我们应该发现它没有改变方向，这说明空心带电表面的内部不会有任何净电荷（因此没有场）。
避雷针：它们比建筑物更容易导电，因此雷电会沿着避雷针而不是建筑物下降。
飞机上的火灾：如果在飞行过程中积累了静电荷，那么在给飞机加油时可能会产生火花，因此飞机首先要接地。油轮也是如此。
库仑定律：
力与两个电荷成正比，力与它们之间距离的平方成反比（因此力随着距离或半径的增加而减弱）。电荷以库仑为单位测量，库仑是一个导出单位，描述每秒 1 安培的电流（以及大量的电荷，因为电子的电荷为 1.6 × 10-19C）。 是自由空间的介电常数，等于 8.85 × 10−12 法拉每米。
如果一个电荷受到电力作用，那么它就处于电场中。方程 E = F/q 允许根据给定电荷所受的力找到电场的强度，单位为 NC-1（牛顿每库仑）。
电场线从正极指向负极（就像过去对传统电流的认识一样，在他们了解电子之前）。它们描述了在物体周围任何地方放置的假设正测试电荷所受到的影响。这些相对简单，但实际上需要图解来解释（有志愿者想画吗？）。一个重要的事实是，场线总是以 90 度角击中表面，所以确保画对。以下特征是这类图中常见的。
孤立点电荷 : 线指向点，或从点离开。越远离，线越分开，表示场越弱。
两个相同的点电荷：两个电荷互相排斥对方的场，因此在每个点电荷附近，它就像一个单独的点电荷，但在中心，有一个无电荷区域。
两个相反的点电荷 : 有一条直线从一个电荷到另一个电荷，然后其他的线像往常一样出来，但弯向另一个点电荷。
一对带电板 : 我想我们只需要处理带相反电荷的板。线笔直向下或向上，具体取决于情况，但在末端，会引入一些弯曲来解释上面提到的 90 度角。
等势线 : 这些线垂直于这些场线，并标记等势区域。
电势差（V）定义为将一个正电荷在电场中从一个点移动到另一个点而不加速所做的功。方程 ΔV = ΔW/q 允许计算电势差。
电流被定义为通过的电荷量除以时间，其单位是安培。它通常与电荷有关，其中电子流动，通常通过导线，这也适用于真空（阴极射线）或与正离子通过某物流动有关。
在金属中，电子可以自由移动，尽管原子被固定在一个相当强烈的，但可以移动的晶格中。当电子流过金属时，它们会“碰撞”到金属原子，解释了电阻，以及金属在电流通过时可能会变热的事实。
电动势 (emf) : 电池中反应产生的电压称为电动势 (它也适用于任何电源，例如由磁铁等产生的)。产生的部分能量在内部浪费了，因此电动势为 3 V 的电池在其端子之间可能只有 2.5 V 的电压。电动势通常简称为电动势，以免造成混淆，因为电动势并非真正的力。
电压 : 每单位电荷的能量消耗量 (以伏特为单位)。如果电池两端的电压为 12v，这意味着每库仑电荷将“花费” 12 焦耳的能量绕着外部电路流动。
电阻基于电压和电流定义为 R = V/I，因此您可以代入任何两个值并得到第三个值。电阻的单位是欧姆。
影响电阻的因素
- 长度 : 电阻随导体长度的增加而增加。
- 横截面积 : 电阻随横截面积的增加而减小。
- 导体材料类型 : 好吧，它只是会变化。金属通常是良好的导体。
- 温度 : 对于欧姆材料，温度升高时，电阻也会升高。温度升高时，半导体的电阻减小。
电路符号在数据手册的前面，不过我没有看到晶体管或逻辑门在哪里出现。尽管如此，一切都相当明显。绘制它们基本上是练习问题，而不是我们在这里可以真正解释的。志愿者来绘制一些示例吗？
非欧姆导体是不遵循欧姆定律 ( V = IR ) 的导体，当温度不保持恒定（并且相对较低）时。非欧姆导体的例子是普通灯泡。当灯泡中的灯丝被加热时，电阻会增加，导致电压 (V) 和电流 (I) 之间呈非线性关系。
电子从负极流向正极，而传统电流从正极流向负极。它们方向相反是因为传统电流是在人们了解电子之前发明的。你使用哪一个对简单的电路实际上没有太大的影响。
电阻器是一种当电流通过它时将电能转换为热量的物体（由于电子“碰撞”金属离子）。内部电阻是指电源内部的电阻（例如电动势和电压之间的差值）。
如果电阻器串联，则总电阻由下式给出
如果电阻器并联，则总电阻由下式给出
然后这将创建一个简单的串联电路，可以使用 V = IR 求解。
在串联电路中，电流在整个电路中保持恒定，但电压在电阻器之间共享。在并联中，电流在每个分支之间分配（相对于其电阻），每个分支的电压等于整个并联分支的电压。
一旦每个并联部分都被计算出来，并且整个电路以串联方式完成，就可以将信息放回去以计算并联分支每个部分的电流或电压。
功 = 电荷 × 电压，电荷 = 电流 × 时间。
因此，将第二个代入第一个，我们得到 W = ItV。
除以 t，由于功率等于功/时间，我们得到 P = VI
代入 V = IR，得到 P = I2R。
或者，代入 I=V/R，我们得到 P = V2 / R
这些都可以根据需要应用。功率的单位是瓦特（或焦耳每秒），功的单位是焦耳，时间的单位是秒，电压的单位是伏特，电流的单位是安培，电荷的单位是库仑。
电流表应与要测量电流的电路部分串联使用。理想的电流表电阻应无限小，以避免改变电路。
电压表应并联使用，分支到要测量其间电压的电路部分。理想的电压表电阻应无限大，以避免改变电路。
电力通常以千瓦时为单位出售，它们有特定的价格。不同的设备消耗不同的功率，通常以 X 千瓦为单位。如果设备运行 1 小时，则它消耗 X 千瓦时。如果它运行 2 小时，则它消耗 2X，依此类推。
当电流流过电器时，会产生热量，一些电器（水壶、加热器）利用了这一事实（我不知道为什么这会在这里，但课程提到了它）。
保险丝是短的低熔点导线。它们被放置在保险丝盒中，并完成电路，但是如果电流超过某个点，保险丝中产生的热量（由于其电阻）会熔化保险丝，并断开电路。断路器的工作原理类似，只是它们的速度快得多。
保险丝用于防止电路其他区域过热，否则会导致火灾，而断路器（也称为过载切断系统）旨在防止触电。漏电保护器旨在检测从电路中逸出的电流，因此也有助于防止触电。
磁场以圆形方式穿过并环绕载流导线。如果你将右手拇指指向电流方向，你的手指会指向场旋转的方向。这个“右手定则”是基于“电子流”的；从负极到正极。
注意，在图中，符号 X 通常用于表示电流进入页面，点用于表示电流从页面出来。相同的约定用于进入或离开页面的场。
螺线管（线圈）周围的磁场穿过中心，并循环回到另一端（有人画图吗？）。每个端的极性可以通过画出字母 N（代表北极）并在末端加上箭头来回忆起来。因此，如果电流从一端向下看呈逆时针方向流动，那么该端将是北极，否则它是南极。磁力线从北极指向南极。
远离载流导线，等势线之间的距离越来越远，因为磁场越来越弱。当它们彼此靠近时，磁场更强。
螺线管产生的磁场取决于流过它的电流（随着电流增加而增加），线圈的圈数（圈数增加会导致磁场强度增加）。场芯中的物质也会产生影响，尽管这取决于芯的性质。
载流导线在磁场中的受力可以用右手定则来求得。手掌代表力，拇指代表电流，手指（与拇指成直角）代表磁场方向。
当有两根长导线时，磁场就像单根导线一样。这使我们能够确定每根导线的磁场对另一根导线的施加方向，以及因此的力。如果你只想记住它，当电流方向相同时，会发生吸引，而当电流方向相反时，会发生排斥。
安培定义为在两根无限长且相距 1 米的导线之间产生每米导线 2 x 10-7 N 的力的电流。
F = 或力 = 长度 x 电流 x 磁场强度。
这用于计算长为 l（米）且在磁场强度为 B（特斯拉）的磁场中承载电流为 I（安培）的导线上的力的大小。
F = qvB 或力 = 电荷（库仑） x 速度（米/秒） x 磁场强度。
这适用于穿过磁场的单个点电荷。为了确定方向，我们需要记住我们在这里使用的是常规电流，因此对于正电荷，电流将与其运动方向一致，而对于负电荷，电流将是相反的。除此之外，上面提到的右手定则仍然适用。
直流电机的工作原理是载流导线在磁场中会受到力的作用。线圈（类似于正方形）放置在磁场中，并允许其绕轴旋转，以便线圈可以在磁场中旋转。如果通过线圈电流，线圈将旋转四分之一圈，但随后力会将其推回，因为电流的流动方向相反。
为了克服这一点，线圈的末端连接到绕换向器边缘运行的电刷，每半圈反转一次电流。（换向器类似于环，其中一半是负极，另一半是正极，因此在旋转时，电流会反转）。线圈旋转的方向可以用与普通导线相同的方式找到，记住常规电流是从正极流向负极。
首先，定义磁通量。Ø = BA，或磁通量 = 磁场强度 x 面积（以平方米计）。Ø 的单位为韦伯。
当导体穿过磁场时，它会在给定时间内穿过给定量的磁通量。导体中的感应电动势 = -ΔØ/Δt。因此电动势 = -ΔØ/Δt。这个公式在数据手册中，只是它们使用了一个花体 E（也许是这个？ξ 我已经不记得了）来表示电动势。还应该注意，这假设导体垂直于磁场。只有 HL 的学生必须处理它不垂直于磁场的情况。
如果我们知道力将与运动方向相反，并且电动势与电流方向相同，那么可以使用左手定则来找到电动势的方向。
当导体穿过磁场时，它会感应出电流，以产生一个力来抵抗运动。这被称为楞次定律。
例如，如果导线向左移动，则会产生向右的力。基于此以及已知的磁场方向，我们可以找到电流的方向。
当线圈在磁场中旋转（类似于上面描述的电机）时，会产生电动势。这将是交流电，因为没有使用换向器。当线圈水平时，电动势将达到最大值，而当线圈垂直时，电动势将为零（假设磁场水平），因此图形将遵循一种正弦曲线。初始方向可以如上找到，并且每当线圈转过垂直方向时，它都会反转。
变压器的工作原理是利用感应电流，将两个线圈靠近放置。一个线圈通入交流电，从而产生交变磁场。磁场在另一个线圈中感应出电流，也是交流电。功率的大小（P = VI）保持不变，但电压和电流的变化与每个线圈的匝数有关。通电的线圈称为初级线圈，感应出电流的线圈称为次级线圈。需要注意的是，这只有在交流电导致磁通量持续变化，从而感应出交流电的情况下才有效。
电流和电压可以用以下公式计算：
Vp/Vs = np/ns = Is/Ip。
这个公式将线圈的匝数 (n) 与初级和次级线圈中的电压和电流联系起来。升压变压器是指增加电压（并降低电流）的变压器，而降压变压器是指降低电压，并增加电流的变压器。大多数变压器的效率约为 99%，可以用以下公式计算。
效率 = VsIs/VpIp. (或 Ps/Pp).
电力通常通过高压低电流输送到输电线。这是因为功率损耗与电流有关，与电压无关，公式为 PL = I2R。由于我们无法轻易降低电线的电阻，降低电流可以降低功率损耗。
由于电流 = 功率/电压，使用大电压，在设定功率的情况下，会降低电流，所以一切都很顺利。如果必须计算，请将功率和电压代入上述公式，然后代入所得电流。