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分子热运1

一、分子热运动

引入新课:

打开一瓶香水,一会满屋生香,为什么?

分子动理论的基本内容:

(1)物质是由大量分子组成的

(2)分子永不停息地做无规则热运动.

(3)分子间存在着相互作用力

物质由分子或原子构成的,而分子又由原子构成,原子由质子和中子构成。

一、物质的构成:

1、物质是由分子组成的。

2.人们通常以10-10m来度量分子。

3.分子特点①十分微小.若把分子和乒乓球相比就好像拿乒乓球和地球相比。

如果把2500万个水分子排成一行只有一厘米

②数量巨大.如果把1cm3气体装在一个容器中每秒钟从容器中跑出1亿个气体分子要跑9000年才能跑完。

二、分子热运动

气体扩散实验

将空瓶子倒扣在装着红棕色二氧化氮气体的瓶子上面,抽掉盖在二氧化氮瓶上的玻璃板。

课本中的装置下面放二氧化氮

目的是:

防止二氧化氮扩散被误认为是重力作用的结果。

实验现象:

两瓶气体混合在一起颜色变得均匀

结论:

气体分子在不停地运动。

气体之间可以发生扩散现象

液体扩散实验在烧杯里装一半清水,水下面注入硫酸铜溶液。

硫酸铜溶液的密度比水大,沉在下部,可以看到无色的清水与蓝色硫酸铜溶液之间有明显的界面。

液体之间可以发生扩散

固体扩散实验科学家们把磨得很光的铅片和金片紧压在一起,在室温下放置5年后再将它们切开,可以看到它们互相渗入约1mm深。

这说明扩散也可以在固体和固体之间发生。

存放煤的墙角,几年后墙壁表面厚厚的一层都变黑了。

气体之间可以发生扩散现象

液体之间、固体之间和固体之间都可以发生扩散现象。

1、一切物体的分子都在不停地做无规则的运动

2、扩散:

不同物质在相互接触时,彼此进入对方的现象。

扩散现象说明1、分子在做不停的无规则的运动。

2、分子之间有间隙。

将体积分别为V1、V2的水和酒精混合,发现混合后存放煤的墙角,几年后墙壁表面厚厚的一层都变黑了。

液体的总体积V总<V1+V2,(选填“<”、“=”或“>”)这一实验表明液体分子间有间隙.

3、分子运动的快慢与温度有关

(1)分子运动的快慢与温度有关,温度越高,分子运动越剧烈

(2)热运动:

一切物质的分子都在不停地做无规则运动,由于分子的运动跟温度有关,所以这种无规则运动叫做分子的热运动。

三、分子间的作用力

(1)分子间有引力(内聚力演示器、钩码):

将两个铅柱的底面削平、削干净,然后紧紧地压在一起,两块铅就会结合起来,下面吊一个重物都不能把它们分开。

固体、液体能保持一定体积,不致散开。

(2)分子间有斥力

实验现象:

针管里的气体压缩到一定程度后,很难再被压缩。

固体、液体很难被压缩。

1、分子间有相互作用的引力和斥力。

①当分子间的距离d=分子间平衡距离r,引力=斥力。

②d<r时,引力<斥力,斥力起主要作用,固体和液体很难被压缩是因为:

分子之间的斥力起主要作用。

③d>r时,引力>斥力,引力起主要作用。

固体很难被拉断,钢笔写字,胶水粘东西都是因为分子之间引力起主要作用。

如:

(1)把两滴水溶到一起就可合并为一滴水;

(2)固体很难被拉断,如两人用力从两边拉一根铁棒,铁棒很难被拉断;

(3)两块表面光滑的铅块相互挤压会结合在一起等。

④当d>10r时,分子之间作用力十分微弱,可忽略不计。

破镜不能重圆的原因是:

镜块间的距离远大于分子之间的作用力的作用范围,镜子不能因分子间作用力而结合在一起。

2、物质的三态的分子结构对比

物质状态

分子间距离

分子间作用力

分子运动情况

固态

很小

很大

只能在平衡位置附近做无规则运动

液态

比固体稍大

较大

振动,又可以移动另一位置振动

气体

很大

十分微弱,可以忽略

除碰撞外,均做匀速直线运动

参考资料

破镜重圆

破镜重圆一词出自宋·李致远《碧牡丹》:

"破镜重圆,分钗合钿,重寻绣户珠箔。

"比喻夫妻失散或决裂后重新团聚与和好。

南北朝时期,陈国公主乐昌美丽且有才华。

她与丈夫徐德言感情深厚。

但当时,隋朝正入侵陈国,陈国即将被灭亡。

乐昌公主和徐德言都预感到他们的国家将被入侵者占领,他们也会被迫离开王宫,背井离乡。

战乱中,他们可能失去联系。

于是,他们将一枚象征夫妻的铜镜一劈两半,夫妻二人各藏半边。

相约在第二年正月十五元宵节那天,将各自的半片铜镜拿到集市去卖。

期盼能重逢,并将两面镜子合而为一。

二、内能

想想议仪:

装着开水的暖水瓶有时会把瓶盖弹起来,推动瓶盖的能量来自哪里?

答:

开水,温度高(受热膨胀).在暖水瓶里,盖上塞子后,开水仍在把瓶内空气膨胀,所以将塞子顶出(此过程是瓶内的内能转化为塞子的机械能)

一、内能

1、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,叫做物体的内能。

2、一切物体都具有内能。

既然物体内部分子永不停息地运动着和分子之间存在着相互作用,那么内能是无条件的存在着。

无论是高温的铁水,还是寒冷的冰块。

3、影响物体内能大小的因素:

①温度:

在物体的质量,材料、状态相同时,温度越高物体内能越大。

②质量:

在物体的温度、材料、状态相同时,物体的质量越大,物体的内能越大。

③材料:

在温度、质量和状态相同时,物体的材料不同,物体的内能可能不同。

④存在状态:

在物体的温度、材料质量相同时,物体存在的状态不同时,物体的内能也可能不同。

4、内能与机械能不同:

机械能是宏观的,是物体作为一个整体运动所具有的能量,它的大小与机械运动有关

内能是微观的,是物体内部所有分子做无规则运动的能的总和。

内能大小与分子做无规则运动快慢及分子作用有关。

这种无规则运动是分子在物体内的运动,而不是物体的整体运动。

二、物体内能的改变:

1、改变内能的方法:

做功和热传递。

A、做功改变物体的内能:

为什么冷天人们喜欢搓手?

通过搓手,克服摩擦做功,使手的内能增大,温度升高。

①做功可以改变内能:

对物体做功物体内能会增加。

物体对外做功物体内能会减少。

②做功改变内能的实质是内能和其他形式的能的相互转化

④解释事例:

a.图15.2-5甲

现象;棉花燃烧起来了,

原因:

这是因为活塞压缩空气做功,使空气内能增加,温度升高,达到棉花燃点使棉花燃烧。

b.钻木取火:

使木头相互摩擦,人对木头做功,使它的内能增加,温度升高,达到木头的燃点而燃烧。

c:

图15.2-5乙

现象:

看到当塞子跳起来时,容器中出现了雾,

原因:

这是因为瓶内空气推动瓶塞对瓶塞做功,内能减小,温度降低,使水蒸气液化凝成小水滴。

B、热传递可以改变物体的内能。

小朋友在滑梯上滑下时,臀部会有灼热的感觉,这是为什么呢?

克服摩擦力做功就是有滑动摩擦力对物体做功,只要有滑动摩擦力做功就有机械能转化为内能。

①热传递是热量从高温物体向低温物体或从同一物体的高温部分向低温部分传递的现象。

②热传递的条件是有温度差,

传递方式是:

传导、对流和辐射。

热传递传递的是内能(热量),而不是温度。

③热传递过程中,物体吸热,温度升高,内能增加;放热温度降低,内能减少。

④热传递过程中,传递的能量的多少叫热量,热量的单位是焦耳。

热传递的实质是内能的转移。

C、做功和热传递改变物体内能上是等效的。

D、温度、热量、内能区别:

△温度:

表示物体的冷热程度。

温度升高——→内能增加

不一定吸热。

如:

钻木取火,摩擦生热。

△热量:

是一个过程。

吸收热量不一定升温。

如:

晶体熔化,水沸腾。

内能不一定增加。

如:

吸收的热量全都对外做功,内能可能不变。

△内能:

是一个状态量

内能增加不一定升温。

如:

晶体熔化,水沸腾。

不一定吸热。

如:

钻木取火,摩擦生热

☆指出下列各物理名词中“热”的含义:

热传递中的“热”是指:

热量热现象中的“热”是指:

温度

热膨胀中的“热”是指:

温度摩擦生热中的“热”是指:

内能(热能)

三、比热容

一、比热容

意义:

表示物体吸热或放热的本领的物理量。

引入:

为了比较相同质量的不同物质升高相同的温度所吸收的热量的不同引入了比热容的概念

定义:

单位质量的某种物质温度升高(降低)1℃时吸收(放出)的热量。

一定质量的某种物质,在温度升高时,吸收的热量与它的质量和升高的温度乘积之比,叫做这种物质的比热容

公式:

c=Q/m△t

Q------热量------焦耳(J)

C------比热容----J/(kg·℃

to------始温(原来温度)------摄氏度(°c)

t------末温(后来温度)------摄氏度(°c)

Q吸=Cm(t-t0),Q吸=cm△t

Q放=Cm(t0-t)Q放=cm△t

单位:

J/(kg·℃读作焦每千克摄氏度

物理意义:

水的比热容为4.2×103J(kg·℃)表示:

1kg的水温度升高(降低)1℃吸收(放出)的热量为4.2×103J

比热表:

顺口溜水酒煤冰色拉石,铝土铁铜水银铅

(1)水的比热容最大

(2)液体的比热容一般比固体的大

(3)不同的物质的比热容一般不同,如铜的比热容是039×103J/(kg·℃),铁的比热容是088×103J/(kg·℃);

(4)比热是物质的一种特性,每种物质都有自己的比热

(5)有个别同种物质,在不同状态下(如冰、水),比热不同,如水的比热容42×103J/(kg·℃),冰的比热容21×103J/(kg·℃);

(6)比热容大小由物质的种类和状态决定,物质比热容大小跟物体的质量、体积等无关,一滴水和一杯水的比热容一样大。

(7)比热容可鉴别物质。

应用:

(1)为什么沿海地区的气温变化没有内陆那样显著?

水的比热较大,在工农业生产和气象上都有重要的意义,水的比热比砂石大,说明相同质量的水和砂石,如果吸收的热量相同,则水温度升高的度数小;同理,若放出相同的热量,水温度降低的度数也小。

(2)北方冬天,用热水循环来供暖

因为水的比热容较大,降低相同的温度,水放出的热量多,所以冬天供暖时用水作循环液,不符合题意

(3)初春傍晚,在秧田里灌水可防止秧苗冻坏

因为水的比热容较大,降低相同的温度,水放出的热量多,所以培育水稻秧苗时为了防冻,要向稻田里灌水

(4).用水来冷却汽车的发动机

因为水的比热容较大,升高相同的温度,水吸收的热量多,所以用水来冷却汽车发动机

“早穿皮袄午穿纱,围着火炉吃西瓜”反映了沙漠地区气候变化的特点,请你简要地回答产生这种气候的原因.

答:

沙漠地区沙石多,沙石的比热容小,在相同的条件下,吸收(或放出)相同的热量,沙石的温度变化较大,因此沙漠地区昼夜温差大。

二、热量的计算公式:

Q吸=Cm(t-t0),Q放=Cm(t0-t)

热平衡方程:

不计热损失Q吸=Q放

一、热机

提问:

1.什么是内能?

2.改变内能的两种方法及实质?

新课:

一、热机

实验演示:

如图所示在一个试管中装一些水,用软木塞塞紧。

对试管加热使水沸腾。

观察现象,思考原因

演示实验:

现象:

软木塞冲出;管口有“白汽”产生

说明:

水蒸汽对木塞做功,内能减少,它的温度下降,水蒸汽液化成小水珠.

能量转化:

内能转化为机械能

1、热机:

把内能转化为机械能

2、热机的种类

蒸气机

内燃机:

汽油机柴油机

汽轮机

喷气发动机:

空气喷气发动机火箭喷气发动机

火箭

3、内燃机:

燃料直接在发动机气缸内燃烧产生动力的热机。

二、汽油机

定义:

以汽油作为燃料的叫汽油机

构造:

火花塞气缸进气门排气门活塞

连杆曲轴

一个冲程:

活塞在汽缸内往复运动时,从汽缸的一端运动到另一端的过程,叫做一个冲程

四个冲程;吸气冲程、压缩冲程、做功冲程、排气冲程。

一个工作循环:

完成四个冲程叫一个工作循环。

完成一个工作循环活塞往复两次,曲轴转动两周

工作原理;

一、吸气冲程进气门打开,排气门关闭,活塞由上端向下运动,汽油和空气组成的燃料混合物从进气门吸入气缸。

二、压缩冲程进气门和排气门都关闭,活塞向上运动,燃料混合物被压缩,压强增大,温度升高。

将机械能转化为内能。

三、做功冲程在压缩冲程未尾,火花塞产生电火花,使燃料猛烈燃烧,产生高温高压的燃气。

高温高压燃气推动活塞下运动,并通过连杆带动曲轴转动。

将内能转化为机械能

四、排气冲程进气门关闭,排气门打开,活塞向上运动,把废气排出气缸。

三、柴油机

构造:

喷油嘴

一、吸气冲程吸入只是空气

二、压缩冲程进气门和排气门都关闭,活塞向上运动,活塞把空气压缩得很小,空气的压强更大,温度更高。

在压缩冲程末,缸内空气温度已超过柴油的着火点。

三、做功冲程在压缩冲程末,从喷油嘴喷出的雾状柴油遇到热空气立即猛烈燃烧,产生高温高压的燃气,推动活塞向下运动,并通过连杆带动曲轴转动。

四、排气冲程进气门关闭,排气门打开,活塞向上运动,把废气排出气缸。

在四个冲程中,只有做功冲程对外做功,其它三个冲程称为辅助冲程,要靠飞轮的惯性来完成,所以汽油机在开始工作时要靠外力带动。

汽油机和柴油机的比较:

汽油机

柴油机

构造:

顶部有一个火花塞。

顶部有一个喷油嘴。

吸气冲程

吸入汽油与空气的混合气体

吸入空气

点燃方式

点燃式

压燃式

效率

应用

小型汽车、摩托车

载重汽车、大型拖拉机

相同点

冲程:

活塞在往复运动中从汽缸的一端运动到另一端。

一个工作循环活塞往复运动2次,曲轴和飞轮转动2周,经历四个冲程,做功1次。

二、热机的效率

一、燃料的热值

1.燃料的种类:

固体燃料:

如:

煤、木柴、农作物的秸秆等

液体燃料:

如石油、酒精等

气体燃料:

如天然气、沼气、氢气等

定义:

某种燃料完全燃烧放出的热量与其质量之比,叫做这种燃料的热值。

它是燃料本身的一种特性,只与燃料的种类有关,与燃料的形态、质量、体积等均无关。

燃料的热值、密度比热容都是物质的一种特性

公式:

Q放=mqQ放=Vq

单位:

J/kg焦每千克

J/m3焦每立方米

物理意义:

酒精的热值是3.0×107J/kg,它表示:

1kg酒精完全燃烧放出的热量是3.0×107J。

煤气的热值是3.9×107J/m3,它表示:

1m3煤气完全燃烧放出的热量是3.9×107J。

一些燃料的热值

二、热机的效率

在内燃机中燃料是否能够完全燃烧?

燃料燃烧释放的能量都到哪里去了?

热机的效率:

定义:

用来做有用功的那部分能量,与燃料完全燃烧放出的能量之比,叫做热机的效率。

蒸汽机的效率只有6%~15%,柴油机的效率为30%~45%,汽油机的效率为20%~30%

公式:

提高热机效率,节约能源,减少污染

热机的效率是热机性能的重要指标

提高效率的途径

1、提高燃料利用率,使燃料充分燃烧;

2、改进热机,减少各种能量损失;

3、利用废气的能量。

三、能量转化与守恒定律

一、能量转化

1、摩擦生热:

机械能-----内能

2、发电机:

机械能------电能

3、电动机:

电能------机械能

4、植物光合作用:

光能------化学能

5、燃料燃烧:

化学能------内能

6、电热器:

电能------内能

二、能量守恒定律:

想想议仪:

自由运动的滚摆,每次上升的高度逐渐减小,下列说法正确的是减少的那部分机械能转化为内能,但总的能量守恒

内容:

能量既不会凭空消灭,也不会凭空产生,它只会从一种形式转化为其它形式,或者从一个物体转移到其它物体,而在转化和转移的过程中,能量的总量保持不变。

适用性:

自然界中普遍实用

永动机是不可能造出的。

一、两种电荷

一、两种电荷:

小实验:

用塑料尺、笔杆与头发摩擦,再靠近碎纸屑,观察现象

带了电(荷):

摩擦过的物体有了吸引物体的轻小物体的性质,我们就说物体带了电。

摩擦起电:

用摩擦的方法使物体带电叫做摩擦起电

现象:

1、电视机的荧光屏上经常粘有灰层,这是因为电视机工作时,屏幕上带有电荷,而具有了吸引轻小物体的性质。

2、在干燥的秋冬季节,晚上脱毛衣时会发现一些小火花,并伴有“啪啪”的响声,这是由于脱毛衣时因摩擦起电,发生吸引的缘故。

3、电扇使用一段时间后,扇叶很容易沾上灰尘,这是因为扇叶转动过程中带上了电荷,具有吸引轻小物体的性质,所以灰尘被吸在扇叶上。

4、我们经常在加油站看到一条醒目的警示:

“严禁用塑料桶运汽油”。

这是因为在运输过程中汽油会不断与筒壁摩擦,使塑料桶带电,造成火灾隐患。

两种电荷:

正电荷:

用丝绸摩擦过的玻璃棒所带的电。

负电荷:

毛皮摩擦过的橡胶棒所带的电。

电荷间的相互作用规律:

同种电荷互相排斥,

异种电荷互相吸引。

电荷量(Q):

定义:

电荷的多少叫电量。

单位:

库仑(C)

验电器:

定义:

检验物体是否带电的仪器

构造:

金属球、金属杆、金属箔

原理:

同种电荷相互排斥

中和:

放在一起的等量异种电荷完全抵消的现象

二、原子结构及其结构

原子“+”质子“+”

中子(不带电)

原子核

电子“-”

元电荷:

电子的电荷量最小,人们把最小电荷叫做元电荷。

电荷量为:

e=1.6×10-19C

中性:

原子核带正电,核外电子带负电。

且原子核所带正电荷数与核外电子所带负电荷数相等,所以整个原子呈电中性。

摩擦起电原因:

由于不同物质原子核束缚电子的本领不同。

两个物体相互摩擦时,原子核束缚电子的本领弱的物体,要失去电子,因缺少电子而带正电,原子核束缚电子的本领强的物体,要得到电子,因为有了多余电子而带等量的负电。

失去电子带正电,得到电子带负电

摩擦起电实质:

电子发生转移

三、导体和绝缘体:

导体:

容易导电的物体叫做导体;常见的导体:

金属、石墨、人体、大地、湿润的物体、含杂质的水、酸碱盐的水溶液等。

导体容易导电的原因:

导体中有大量的自由电荷(既可能是正电荷也可能是负电荷),它们可以脱离原子核的束缚,而在导体内部自由移动。

绝缘体:

不容易导电的物体叫做绝缘体。

常见的绝缘体:

橡胶、玻璃、塑料、油、陶瓷、纯水、空气等。

绝缘体不容易导电的原因:

在绝缘体中电荷几乎都被束缚在原子范围内,不能自由移动。

(绝缘体中有电荷,只是电荷不能自由移动)

金属导体容易导电靠的是自由电子;

酸碱盐的水溶液容易导电靠的是正负离子

导体和绝缘体之间并没有绝对的界限,在一定条件下可相互转化。

一定条件下,绝缘体也可变为导体。

绝缘体不能导电但能带电。

二、电流和电路

想想做做:

任何情况下都不能把电池的两端直接连在一起!

一、电流

1、形成:

电荷的定向移动形成电流

电荷是自由电荷,对金属来讲是自由电子定向移动形成电流;对酸、碱、盐的水溶液来讲,正负离子定向移动形成电流。

2、方向的规定:

把正电荷移动的方向规定为电流的方向。

在电源外部,电流的方向从电源的正极到负极。

电流的方向与自由电子定向移动的方向相反

想想做做:

发光二极管:

具有单向导电性的特性

二、电路的构成

1、获得持续电流的条件:

1、电源2、闭合电路

2、电流的三种效应。

(1)、电流的热效应。

如白炽灯,电饭锅等。

(2)、电流的磁效应,如电铃等。

(3)、电流的化学效应,如电解、电镀等。

注:

电流看不见、摸不着,我们可以通过各种电流的效应来判断它的存在,这里体现了转换法的科学思想。

(物理学中,对于一些看不见、摸不着的物质或物理问题我们往往要抛开事物本身,通过观察和研究它们在自然界中表现出来的外显特性、现象或产生的效应等,去认识事物的方法,在物理学上称作这种方法叫转换法)

三、电路图:

定义:

用规定的元件符号来表示电路连接情况的图

几种元件符号:

电铃:

电路图要求:

1.横平竖直,简洁、整齐、美观大方

2.不要再拐弯出画元见

四、通路断路短路

电路

定义:

由电源、用电器、开关、导线组成的电流的路径叫做电路

四大组成:

电源、用电器、开关、导线

电源:

(提供电能)能够提供持续电流的装置,叫做电源。

像干电池(碳棒是正极锌筒是负极)、实验室里用的蓄电池、发电机等。

充电电能转化化学能、放电化学能转化电能。

用电器:

(消耗电能)利用电流来工作的设备。

如电灯,电视或电饭锅等

开关:

(控制电能的输送)控制电路的通断

导线:

(输送电能)连接电路的

通路(闭合电路):

处处连通的电路。

断路(开路):

断开的电路

短路:

电源短路:

导线不经过用电器直接连接电源的两极,损坏电源

用电器局部短路:

导线直接接在该用电器两端,电流经过短接到线,不经用电器,不损坏用电器

三、串联和并联

一、串联和并联

实验:

定义:

把元件逐个顺次连接起来形成的电路叫做串联电路。

例如商场圣诞树上的小彩灯是串联的。

定义:

把元件并列地连接起来的电路,叫做并联电路.例如家用插座全是并联的,即家里的电视机洗衣机电冰箱空调电脑他们都是并联的

干路和支路之分

二、连接串联电路和并联电路

三、生活中的电路

 

串联电路

并联电路

连接特点

首尾连接逐个顺次连接

并列连接在两点之间并列地连接

 

电流路径

电流不分叉

电流分叉

开关作用

开关控制整个电路,开关位置对它的作用没有影响

干路开关控制整个电路,支路开关只控制它所在的那条支路

用电器间是否互相干扰

各用电器互相影响

各用电器互不影响

区分串联电路与并联电路的4种方法:

1、定义法2、电流分叉法3、节点法4、拆除法

电路图

四、电流的测量

实验:

电流和水流类比法

一、电流的强弱

物理意义:

表示电流强弱的物理量

单位:

安A毫安mA微安μA

换算关系是:

1A=1000mA1mA=1000μA

人对电流感受和反映:

8~10mA手有剧痛感(手指关节);

20~25mA手迅速麻痹,呼吸困难;

50~80mA呼吸困难,心房开始震颤.;

90~100mA呼吸麻痹,三秒钟后心脏开始麻痹,停止跳动。

常见的电流

计算器中电源的电流

约100μA

半导体收音机电源的电流

约50mA

手电筒中的电流

约200mA

家庭节能灯中的电流

约0.1A

家用电冰箱的电流

约1A

家用空调器的电流

约5A

雷电电流

可达2×105A

二、电流的测量

仪器:

电流表

符号:

构造:

接线柱:

三个接线柱

标有“-”、“0.6”和“3”三个接线柱。

标有“+”、“0.6”和“3”三个接线柱。

量程:

0~0.6A0.02A。

0~3A0.1A

使用时规则:

①电流表要串联在电路中;

②电流要从电流表的正接线柱流入,负接线柱流出。

③被测电流不要超过电流表的量程。

选择量程:

实验室用电流表有两个量程,0—0.6A和0—3A。

测量时,先选大量程,用开关试触,若被测电流在0.6A—3A可测量,若被测电流小于0.6A则换用小的量程,若被测电流大于3A则换用更大量程的电流表。

④绝对不允许不经用电器直接把电流表连到电源两极上。

原因电流表相当于一根导线。

五、串、并联电路中电流的规律

一、串联电路的电流规律

电路图:

进行实验:

把实验结果填写在下面的实验记录中,

试验次数

A点的电流IA

B点的电流IB

C点的电流IC

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2

 

 

 

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