一、 摩擦起电
(一)基本原理
(1)物体内有两种不同的带电粒子,带正电的质子和带负电的电子。因为通常情况下两者在数量上相等;正负电荷相互抵消,所以物体没有呈现带电性。
(2)物体之间的摩擦使物体上的电子发生了转移,得到电子的物体带负电,失去电子的物体带正电。
(二)归纳总结
(1)物体之间的摩擦会使一个物体上的电子转移到另一个物体上,得到电子的那个物体就带负电了,另一个失去电子的物体就带等量的正电,这种现象称为摩擦起电。
(2)这些物体所带的电荷叫做静电。
(3)带电物体具有吸引轻小物体的性质。
【能力拓展】接触起电
①概念:带电体和不带电体相互接触后使不带电的物体带电的方法叫接触起电。
②接触起电的实质是一个物体的电子转移到另一个物体上。
③接触起电并没有创造出电荷,只是使电荷在带电物体和不带电物体之间发生了转移。
二、 电荷间的相互作用
(一)两种电荷
大量实验事实证明:自然界中只存在两种电荷,正电荷和负电荷。用丝绸摩擦过的玻璃棒带正电,用毛皮摩擦过的橡胶棒带负电。
(二)探究电荷间的相互作用规律
(1)现象探究
探究过程 现象 说明
两根用丝绸摩擦过的玻璃棒相互靠近 相互排斥 都是用丝绸摩擦过的玻璃棒,两玻璃棒带的电荷一定是相同的
两根用毛皮摩擦过的橡胶棒相互靠近 相互排斥 都是用毛皮摩擦过的橡胶棒,两橡胶棒带的电荷一定是相同的
用丝绸摩擦过的玻璃棒和用毛皮摩擦过的橡胶棒相互靠近 相互吸引 橡胶棒和玻璃棒靠近时相互吸引,说明它们带的电荷不同
(2)归纳总结:同种电荷相互排斥,异种电荷相互吸引。
三、 电流与电路
(一)电流的形成
接入电路的电源,能使导体内部的电荷产生定向运动,形成持续不断的电流。
(二)电流方向的规定
水在水管中沿着一定的方向流动,水管中就有了水流,同样,电荷的定向运动形成电流,科学上规定,正电荷定向运动的方向为电流的方向,负电荷定向运动的方向与电流方向相反。
金属导体中的自由电子带负电荷,根据电流方向的规定,自由电子实际定向运动方向与金属导体中电流方向相反。电源接入电路时,电流从电源的正极流出,经过导线、用电器,最后流入电源负极。电子从电源的负极流出,流向电源的正极。
(三)电路的组成
电路是指把电源、用电器和开关用导线连接起来组成的电流路径。一个完整的电路应该包括电源、用电器、开关和导线四种电路元件,缺一不可。
(四)电路中各元件的作用
(1)电源:电源是提供电能的装置,电源接入电路中,能使导体内部的电荷产生定向运动形成持续不断的电流,它工作时将其他形式的能量转化为电能。常见的电源有干电池、蓄电池和发电机等。
(2)用电器:用电器是用电来工作的设备,它在工作时将电能转化为其他形式的能。常见的用电器有电灯、电炉、电视机电铃、电冰箱等。
(3)开关:它是用来接通或断开电路,起控制用电器工作的作用。开关闭合,用电器工作;开关断开,用电器不工作。常见的开关有拉线开关、拨动开关、闸刀开关、声控开关等。
(4)导线:导线将电源、用电器、开关连接起来,形成让电荷运动的通路。常用铜、铝制作导线,导线的外壳包层塑料、橡胶等绝缘材料。
(五)电路的三种状态及短路的危害
(1)通路:开关闭合时,电路中会有电流,这样的电路叫通路。这时电路中有电流流过,用电器工作。
(2)开路:断开的电路叫开路,即开关断开,或电路中某一部分断开时,电路中没有电流,用电器不工作,常见造成开路的原因有以下几种:①开关没有闭合;②导线与其他电路元件连接处线头脱落或接触不良;③导线断了;④用电器损坏,比如灯泡灯丝断了。
(3)短路:闭合开关后,导线直接连接在电源的两极上,中间没有用电器,这样的电路叫电源短路,
电源短路时电路中电流会很大,会损坏电源,严重时会引发火灾,这是绝对不允许的。
【知识拓展】
电流的形成
①电流可以是正电荷定向运动形成的,也可以是负电荷(例如电子)定向运动形成的,正、负电荷同时向相反方向运动也可以形成电流。
②在金属导体中,做定向运动的是带负电荷的自由电子。
③酸、碱、盐的水溶液中,做定向运动的是阴、阳离子。
短路
①正确理解电源短路
电源短路是绝对不允许的,但是电路在有用电器的情况下形成电源短路对我们的迷惑性很大,实际上不管电路中有几条“电流通道”,只要有一条不经过用电器,而直接用导线连接了电源的“+”“-”极,那么就形成了电源短路。
②局部短路的应用
电路中某一用电器的两端用一根导线连接起来,这种情况称这个用电器被短路,这时只有这个用电器中没有电流通过,这种情况又叫局部短路。局部短路一般不会损坏电源。
电源短路是严格禁止的,但是局部短路有时也应用在生产、生活中, 可以用来控制某一段电路中电流的有无,这是近年来中考考查生活实际应用的一个热点。
四、 电路图
(一)电路元件符号
科学上规定,每个元件都要用一个特定的图形符号来表示
(二)电路图
用元件符号代替实物表示电路的图称为电路图。如图左是实物图,右是与实物图相对应的电路图。
(三)画电路图应注意的事项
(1)完整地反映电路的组成,即要把电源、用电器、导线和开关都画在电路之中,不能遗漏某电路元件。要注意所画符号和实物的对应性,如电路图中电路元件的顺序电源的正负极等必须与实物图一一对应 ,开关的开关状态应注意与实物图一致。
(2)规范地使用元件符号,不能随意乱画。
(3)合理地安排元件符号的位置,应尽可能使元件均匀地分布在电路中,画出的电路图应清楚美观。
(4)平直地描绘连接导线,通常用横平竖直线段代表导线连接,转弯处一般取直角,使电路图画得简洁工整。
(5)画电路图时,一般从电源的正极开始,沿电流的方向依次画出元件符号,并用导线连接起来。
(6)画复杂电路图时,遵循先画一条主电路(最多电器元件的串联电路),再将并联的部分接入主电路的原则,最后进行美观调整。
(7)根据电路图连接实物图时,若电路有分支,可以先将一个支路与电源相连,然后再将另一个支路并列连接在相应点上。实际连接时,可以“抄近路”(连接同-一根导线的两端效果是一样的),以 “节省”导线。
(四)电路的两种基本连接方式
(1)串联电路
①定义:把电路元件逐个顺次连接起来接入电路,这种连接方式叫做串联电路。
②特点:电流路径只有1条。开关控制整个电路,其作用与位置无关。各用电器相互影响。如开关同时控制两盏灯的亮灭。两盏灯相互影响。
(2)并联电路
①定义:把电路元件并列连接起来再接入电路,这种连接方式叫做并联电路。
②特点:电流有两条或两条以上的路径,有干路支路之分。干路上的开关控制整个电路的通断,支路上的开关只能控制它所在支路的通断。各路用电器可独立工作,互不影响。并联用电器的连接点叫做电路的分支点,从电源两极到两个分支点的那部分电路叫干路,干路上的开关s控制整个电路,叫总开关。两个分支点之间的电路叫支路,支路上的开关s控制灯L,开关S,控制灯L。
(五)连接电路时,需注意以下几点
(1)要按照一定顺序连接。
(2)各元件与导线间的连接要牢固。
(3)连接过程中,开关应处于断开状态。
(4)连接电路时,一定要防止用导线把电源两极直接连接起来。
(六)电路设计
设计电路,就是按照要求确定电路中各个元件的位置。其方法是:先将开关和用电器对应地连接起来,要能分析出开关是控制哪个用电器,在电路中起什么作用(是控制干路,还是控制支路)。再将开关和所控制的用电器串联起来,若开关是在干路中,应与电源串联。然后通过分析,判断出用电器之间是串联,还是并联。在分析的基础上,正确画出电路图。作图时,电路元件要用规定的符号画出来。最后,根据题目要求,按照所作出的电路图,逐项检查,看是否合乎要求。
【知识拓展】
对于短路故障的判断我们可以采取“电流优先流向分析法”。首先确定电流的路径,当电流有两条或多条路径可供选择时,若其中一条路径没有用电器,只有导线而其他路径中含有用电器,那么电流总是优先通过导线,构成电源短路或局部用电器短路。
例1、如图所示的三个电路,下列对其通路、断路、短路判断正确的是( )
A.甲断路、乙通路、丙短路 B.甲通路、乙断路、丙短路
C.甲通路、乙短路、丙断路 D.甲短路、乙断路、丙通路
例2、如图所示,电冰箱门框上有一个通过冰箱门来控制的开关。当冰箱门打开时,与开关相连的弹簧伸长,开关闭合使冰箱内的照明灯发光;当冰箱门关闭时,弹簧被压缩,开关断开使冰箱内的照明灯熄灭。下列符合要求的电路是( )
A. B. C. D.
例3、根据图甲中的电路图,请用笔画线将图乙中的实物连成电路(电流表要求选用0~0.6 A量程)。
1.用毛皮摩擦橡胶棒,橡胶棒带了负电,这是由于( )
A.毛皮束缚电子的能力比较强 B.橡胶棒的正电荷转移到了毛皮上
C.摩擦过程中创造了负电荷 D.橡胶棒上有了多余的负电荷
2.如图小女孩接触静电金属球后,头发都竖起来了。对这一现象分析正确的是( )
A.头发上带了异种电荷,相互排斥 B.头发上带了异种电荷,相互吸引
C.头发上带了同种电荷,相互吸引 D.头发上带了同种电荷,相互排斥
3.如图甲是无风条件下铝箔气球的静止状态,当用a棒靠近气球时,情景如图乙所示;当用b棒靠近气球时,情景如图丙所示。则下列说法正确的是( )
A.气球一定带电 B.a棒一定带电
C.若a棒不带电,则b棒一定也不带电D.若a棒带电,则b棒也可能不带电
4.干燥的天气,人接触汽车有时会被“电”一下,手拿如图所示的静电消除器接触汽车可消除静电,下列选项不正确的是( )
A.静电消除器前端是金属,金属能导电
B.汽车上的“电”往往会使汽车吸附更多的灰尘
C.若汽车带的是负电,则瞬间电流方向由汽车流向消除器
D.汽车带电是因为汽车行驶时与空气摩擦发生了摩擦起电现象
5.如图所示,要使灯泡L1和L2组成并联电路,应( )
A.只闭合S2 B.只闭合S3 C.只闭合S2和S3 D.只闭合S1和S3
6.在探究“摩擦起电”的实验中:
(1)毛皮摩擦过的橡胶棒________,毛皮________。(填“不带电”、“带正电”或“带负电”)
(2)根据你掌握的原子结构的知识,你认为摩擦起电的原因是____________。
A.摩擦创造了电荷B.是由于电子发生了转移C.是由于质子发生了转移
(3)用毛皮摩擦过的橡胶棒去靠近另一根悬挂着的塑料棒,发现相互吸引,则塑料棒____________。
A.一定不带电B.一定带正电C.可能带正电或不带电D.可能带负电或不带电
7.如图所示是一种定时课间音乐播放装置的原理图。“播放器”是有电流通过时会播放音乐的装置;“定时开关”是到达设定时间,自动断开的开关。闭合开关S,当“定时开关”处于闭合状态时,指示灯 (填“会”或“不会”)亮,播放器 (填“会”或“不会”)播放音乐;当到达设定时间“播放器”播放音乐时,指示灯 (填“会”或“不会”)亮。
8.某科研队伍研制出的PM2.5净化器,原理如图所示。闭合开关S1、S2后,风扇旋转吸入含有颗粒物空气,当颗粒物接近带有负电荷的光洁金属网C时会被快速吸引过来,当颗粒物快速通过光洁金属网C后,会带上负电荷,然后被棉芯D吸附住,这是因为它们带有 电荷(选填“同种”或“异种”)。
9.如图所示,要使灯L1和灯L2并联在电路中,应闭合的开关是 ;要使灯L1和灯L2 串联在电路中,应闭合的开关 ;开关 不能同时闭合,否则会发生短路。
1.某小区门禁系统能识别本小区车牌,自动闭合“智能”开关,使电动机通电抬起道闸;也可以手动闭合“手动“开关,使电动机通电抬起道闸。光线较暗时“光控”开关自动闭合,提供照明,以下简化电路符合要求的是( )
A.B.C.D.
2..打开水龙头,放出一股细细的水流,将在干燥的头发上梳过的塑料梳子靠近水流,发生的现象及原因是( )
A.水流远离梳子,因为梳子摩擦后具有磁性,排斥水流
B.水流靠近梳子,因为梳子摩擦后具有磁性,吸引水流
C.水流远离梳子,因为梳子摩擦带电后排斥水流
D.水流靠近梳子,因为梳子摩擦带电后吸引水流
3.实验课上四位同学连接的电路如图所示,他们中连接错误的是( )
A. B. C. D.
4.下列电路图中,开关闭合后,两灯泡属于并联的是( )
A. B. C. D.
5.甲和乙是两个轻质泡沫小球,丙是带负电的橡胶棒,甲、乙、丙三者之间相互作用时的场景如图所示,由此判断( )
A.小球甲可能带正电 B.小球乙一定带正电 C.小球乙可能带负电 D.小球甲和乙一定带异种电荷
6.下列现象中,由于摩擦起电造成的是( )
A.演奏二胡时,琴弓的弓毛与琴弦摩擦产生声音
B.冬天感到手冷时,双手摩擦会使手变暖和
C.在干燥的天气里脱毛衣,会听到轻微的噼啪声
D.把钢针沿磁体摩擦几下,钢针就能吸引铁屑
7.电路有三种状态:
在上面的六幅图中,属于通路的是 , 断路的是 , 电源短路的是 , 用电器短路是 。
参考答案
例1、B
【解析】处处连通的电路叫通路;断开的电路叫断路;电流不经过用电器,直接由正极流回负极叫短路,据此分析判断。
甲:开关闭合,处处连通,为通路;
乙:开关断开,整个电路断开,为断路;
丙:开关闭合后,电流不经过灯泡,直接流回负极,叫短路。
故B正确,而A、C、D错误。
例2、B
【解析】对各个电路图进行分析,哪个符合题目要求,哪个就是正确选项。
A.当弹簧被拉长时,开关断开,灯泡熄灭,故A不合题意;
B.当开关被拉长时,开关闭合,灯泡发光,故B符合题意;
无论弹簧是否被拉长,开关始终断开,灯泡熄灭,故C、D不合题意。
例3、解:如答图所示。
【解析】根据电路图确定电路的串并联关系,并确定元件连接的顺序,然后完成实物图的连接即可。
【解答】根据甲图可知,灯泡L1与L2并联,电流表与L2串联在同一支路,开关在干路上。
①电流从正极出发,一次经过灯泡L1、开关,然后回到负极;
②分流点再正极和L1之间,汇流点在L1与负极之间;
③将灯泡L2和电流表依次连接在这两点之间即可,如下图所示:
1.D
【解析】用毛皮摩擦橡胶棒,橡胶棒的原子核束缚核外电子的本领强而夺得电子,橡胶棒上有多余电子带负电,毛皮的原子核束缚核外电子本领弱而失去电子,毛皮因缺少电子带正电;
摩擦起电的实质不是创造了电荷,而是电子的转移,故ABC错误,D正确。
2.D
【解析】根据电荷之间的相互作用规律分析解答。
【解答】小女孩接触静电金属球后,它的头发会带上同种电荷,因为同种电荷相互排斥,所以她的头发会因为相互排斥而竖立起来,故D正确,而A、B、C错误。
3.D
【解析】【分析】根据带电体的性质和电荷之间的相互作用规律判断。
【解答】a、b靠近铝箔气球时,它们都与气球相互吸引。
因为带电体都有吸引轻小物体的性质,所以可能:①气球不带电,而a、b都带电;
②气球带电,而a、b都不带电。
因为“异种电荷相互吸引”,所以如果气球带电,那么a、b都带与气球不同的异种电荷。
故D正确,而A、B、C错误。
故选D。
4.C
【解析】【分析】(1)容易导电的物体为导体,不容易导电的物体为绝缘体;
(2)带电体都有吸引轻小物体的性质;
(3)正电荷定向移动的方向为电流方向;
(4)物体经过摩擦后有了吸引轻小物体的性质,叫摩擦起电。
【解答】A.静电消除器前端是金属,金属能导电,故A正确不合题意;
B.汽车上的“电”往往会使汽车吸附更多的灰尘,故B正确不合题意;
C.若汽车带的是负电,则电子的移动方向从汽车到消除器,而电流的方向与其相反,即则瞬间电流方向由消除器流向汽车,故C错误符合题意;
D.汽车带电是因为汽车行驶时与空气摩擦发生了摩擦起电现象,故D正确不合题意。
故选C。
5.C
【解析】如果电路中有多条通路,那么电路为并联,据此分析判断。如下图所示,要使灯泡L1和L2组成并联电路,只闭合开关S2和S3,故C正确,而A、B、D错误。
6.(1)带负电;带正电(2)B(3)C
【解析】(1)根据正负电荷的定义解答;
(2)根据摩擦起电的本质解答;
(3)利用带电体的性质和电荷之间的相互作用规律进行分析。
【解答】(1)毛皮摩擦过的橡胶棒,因为得到电荷而带负电,毛皮因失去电荷而带正电。
(2)我认为摩擦起电的原因是:由于电子发生了转移,故选B;
(3)用毛皮摩擦过的橡胶棒去靠近另一根悬挂着的塑料棒,发现相互吸引,则塑料棒:
①因为所有的带电体都有吸引轻小物体的性质,所以这个塑料棒可能不带电;
②因为异种电荷相互吸引,所以这个塑料棒可能带正电。
故选C。
7.会;不会;会
【解析】根据图片可知,闭合开关S,当定时开关闭合时,电流从正极,经过开关,指示灯,然后经过定时开关回到负极,此时播放器被短路,不会播放音乐。到达指定时间时,定时开关断开,此时有电流经过播放器,由于指示灯的位置是电流的必经之路,因此指示灯会亮。
8.异种
【解析】同种电荷相互排斥,异种电荷相互吸引,根据电荷之间的相互作用规律解答。C带负电荷,而D带正电荷,根据“异种电荷相互吸引”可知,颗粒物被棉芯D吸附住,这是因为它们带有异种电荷。
9.S1S3;S2;S2、S3
【解析】【分析】(1)串联电路只有一条通路,并联电路有两条或两条以上的通路,根据要求分别找到对应的通路,并画出方框,方框上的开关都闭合,方框外的开关都断开;
(2)电流不经过用电器,直接由电源的正极流回负极,这叫短路,从图中找到这条通路即可。
【解答】(1)串联时至少有两条通路,如下图所示:
应该闭合的开关是S1和S3;
(2)串联电路只有一条通路,如下图所示:
应该闭合的开关是S2;
(3)如下图所示:
开关S2和S3不能同时闭合,否则会发生短路。
1.A
【解析】①用电器相互影响为串联,不相互影响为并联;
②在并联电路中,干路开关控制所有用电器,而支路开关只能控制它所在支路上的用电器,据此分析判断。
【解答】①电动机白天工作时,灯泡不发光,则二者不相互影响,应该为并联;
②“光控”开关只能控制照明灯,则它与灯泡串联在同一支路上;
③“智能”开关和“手动”开关,二者都能控制电动机,即二者不相互影响,则它们并联。因为它们只能控制电动机,因此它们并联后再与电动机串联在同一支路上,如图所示: 故选A。
2..D
【解析】在干燥的头发上梳过的塑料梳子由于摩擦带了电。带电物体能吸引轻小物体。水流是轻小物体,故被带电的梳子吸引。
3.D
【解析】一个完整的电路必须有电源、开关、导线和用电器组成,电路连接过程中不能出现短路和断路的情况.
A图电路由电源、灯泡、开关、导线组成,连接符合要求;
B图两个灯泡并联,开关控制整个电路,符合要求;
C图,两灯泡串联,电路连接符合要求.
D图开关闭合后,导线直接把电源的正负极连接起来,电路发生了短路;错误,符合题意;
4.D
【解析】如果只有一条通路,那么电路为串联;如果有两条或两条以上的通路,那么电路为并联,据此分析判断。
A.开关闭合后,两个灯泡都被短路,根本不发光,故A错误;
B.开关闭合后,两个灯泡都被短路,根本不发光,故B错误;
C.从正极到负极,只有一条通路,两个灯泡为串联,故C错误;
D.从正极到负极,有两条通路,每个灯泡各占一条通路,二者为并联,故D正确。
5.A
【解析】丙带负电,而乙和丙相互排斥,则乙肯定带负电。甲和乙相互吸引,则甲可能不带电,可能带正电。甲和丙相互吸引,则甲可能不带电,也可能带正电,故A正确,而B、C、D错误。
6.C
【解析】A、演奏二胡时,琴弓的弓毛与琴弦摩擦产生声音,属于振动产生声音,不属于摩擦起电;B、冬天感到手冷时,双手摩擦会使手变暖和,是摩擦生热,机械能转化成内能,不属于摩擦起电;C、在干燥的天气里脱毛衣,会听到轻微的噼啪声,是因为毛衣和衬衣摩擦带电,放电产生的噼啪声,符合题意;D、把钢针沿磁体摩擦几下,钢针就能吸引铁屑,是磁化现象,不是摩擦起电。
7. ①;②③;④⑤;⑥
【解析】处处连通的电路叫通路,断开的电路叫断路;电流不经过用电器,直接由电源的正极流回负极叫电源电路;电流只是不经过某一个用电器,但是要经过其它用电器时,叫用电器短路,据此分析判断。
【解答】在上面六幅图中,电路①处处连通,为通路;
电路②中导线断开,③中开关断开,都为断路;
电路④和⑤中,没有用电器,电流直接由正极流回负极,为电源短路;
电路⑥中,电流从正极出发,只经过灯泡L2 , 不经过灯泡L1 , 则灯泡L1被短路,即用电器短路。
2022-2023学年上学期浙教版科学八年级“冲刺重高”讲义(二十二)
电荷与电流