课题 电流和电路（第二课时）
学习目标
1 ． 能用电路元件符号画简单的电路图， 能连接简单的电路； 2 ． 认识断路、通路、短路等电路的状态； 3 ． 了解短路带来的危害，认识安全用电的重要性。
课前学习任务
复习： 1. 电路的组成； 2. 获得持续电流的条件。
课上学习任务
【学习任务一】 学习常见电路元件符号的画法。 【学习任务二】 了解画电路图和连实物图的规范要求。
【学习任务三】 了解电路的各种状态，了解短路的危害。
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短路知多少 短路是指电路或电路中的一部分被短接。如负载与电源两端被导线连接在一起，就 称为短路， 短路时电源提供的电流将比通路时提供的电流大得多， 一般情况下不允许短 路，如果短路， 严重时会烧坏电源或设备。 电力系统中，所谓“ 短路”是指电力系统正常运行情况以外的相与相之间或相与地 （ 或中性线） 之间的接通。在三相系统中短路的基本形式有： 三相短路， 两相短路， 单相接地短路， 两相接地短路。相与相之间或相与地（或中性线） 之间发生非正常连接 （即短路） 时而流过非常大的电流。其电流值远大于额定电流 ，并取决于短路点距电源 的电气距离。短路就是不同电位的导电部分之间的低阻性短接，相当于电源未经过负载 而直接由导线接通成闭合回路。 (通常这是一种严重而应该尽可能避免电路的故障， 会导 致电路因电流过大而烧毁并发生火灾)。 电源短路（Short circuit）是指在电路中， 电流不流经用电器， 直接连接电源正负两 极。根据欧姆定律 I=U/R 知道， 由于导线的电阻很小，电源短路时电路上的电流会非常 大。这样大的电流， 电池或者其他电源都不能承受，会造成电源损坏； 更为严重的是， 因为电流太大， 会使导线的温度升高，严重时有可能造成火灾。 短路原因： 1 、元件损坏 短路往往是由于绝缘损坏或接线不慎所引起的。例如设备绝缘材料老化，设计、制 造、安装、维护不良等造成的设备缺陷发展成为短路 [2] 。 2 、气象条件影响 例如雷击过后造成的闪烁放电， 由于风灾引起架空线断线和导线覆冰引起电线杆倒 塌等。
3 、人为破坏 例如工作人员带负荷拉闸，检修线路或设备时未排除接地线合闸供电， 运行人员的 误操作，偷电线和美国的科索沃战争、伊拉克战争时使用的碳纤维弹。 4 、其他原因 挖沟损伤电缆， 鸟兽风筝跨接在载流裸导体上等。 短路后果： 1 、产生大电流 有时会产生上万甚至十几万安的大电流。因此会产生大量的热量， 损毁设备，电弧 会将许多元件短时间融化。同时，产生的电流还会带来一定的电磁力， 它同样会损坏设 备。同样可能造成重大火灾及伤害事件。 2 、造成低电压 它会使电气设备无法正常工作。这种危害在医院矿山时会引起危险。 3 、其他 还有干扰抑制与破坏系统的稳定运行，线损， 热损，无功功率等增大， 影响通信， 通讯等等。 短路时，电流会往电阻较小（或电阻忽略不记的导线）的用电器（或导线） 流，导 致被短路的用电器（或电源）无法正常工作。 短路之后灯泡两端的电压为 0，灯泡不发光 ，此时回路中的电流会很大（如果回路 中只有灯泡一个用电器） ，因此回路中的电流表容易被烧坏， 电源也容易被烧坏。课题 电流和电路（第一课时）
学习目标
1 ． 知道电流的形成条件； 2 ． 知道电流方向的规定方法； 3 ． 知道电路的组成。
课前学习任务
复习： 1. 物质的微观结构； 2. 常见导体导电的原理。
课上学习任务
【学习任务一】 了解电流的形成条件；了解电流方向的规定方法。 【学习任务二】 了解电路的组成部分；了解各部分的作用。
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电池知多少 (一) 电池的发展历程 1746 年，荷兰莱顿大学的马森布罗克在发明了收集电荷的“ 莱顿瓶” 。因为他看到好 不容易收集的电却很容易地在空气中逐渐消失，他想寻找一种保存电的方法。有一天， 他用一支枪管悬在空中，用起电机与枪管连着，另用一根铜线从枪管中引出，浸入一个 盛有水的玻璃瓶中，他让一个助手一只手握着玻璃瓶，马森布罗克在一旁使劲摇动起电 机。这时他的助手不小心将中另一只手与枪管碰上，他猛然感到一次强烈的电击，喊了 起来。马森布罗克于是与助手互换了一下，让助手摇起电机，他自己一手拿水瓶子，另 一只手去碰枪管。 1780 年，意大利解剖学家伽伐尼（Luigi Galvani）在做青蛙解剖时，两手分别拿着 不同的金属器械，无意中同时碰在青蛙的大腿上，青蛙腿部的肌肉立刻抽搐了一下，仿 佛受到电流的刺激，而如果只用一种金属器械去触动青蛙，就无此种反应。伽伐尼认 为，出现这种现象是因为动物躯体内部产生的一种电，他称之为“生物电”。 伽伐尼的发现引起了物理学家们极大兴趣的，他们竞相重复枷伐尼的实验，企图找 到一种产生电流的方法，意大利物理学家伏特在多次实验后认为：伽伐尼的“生物电” 之说并不正确，青蛙的肌肉之所以能产生电流，大概是肌肉中某种液体在起作用。为了 论证自己的观点，伏特把两种不同的金属片浸在各种溶液中进行试验。结果发现，这两 种金属片中，只要有一种与溶液发生了化学反应，金属片之间就能够产生电流。 1799 年，意大利物理学家伏特把一块锌板和一块锡板浸在盐水里，发现连接两块金 属的导线中有电流通过。于是，他就把许多锌片与银片之间垫上浸透盐水的绒布或纸 片，平叠起来。用手触摸两端时，会感到强烈的电流刺激。伏特用这种方法成功地制成 了世界上第一个电池——“伏特电堆” 。这个“伏特电堆”实际上就是串联的电池组。它成为 早期电学实验，电报机的电力来源。
1836 年，英国的丹尼尔对“伏特电堆”进行了改良。他使用稀硫酸作电解液，解决了 电池极化问题，制造出第一个不极化，能保持平衡电流的锌—铜电池此后，这些电池都 存在电压随着使用时间延长而下降的问题。 当电池使用一段时间后电压下降时，可以给他通以反向电流，使电池电压回升。因 为这种电池能充电，可以反复使用，所以称它为“蓄电池”。 也是在 1860 年，法国的雷克兰士（George Leclanche）还发明了世界广受使用的电 池（碳锌电池）的前身。它的负极是锌和汞的合金棒（锌－伏特原型电池的负极，经证 明是作为负极制作材料的最佳金属之一），而它的正极是以一个多孔的杯子盛装着碾碎 的二氧化锰和碳的混合物。在此混合物中插有一根碳棒作为电流收集器。负极棒和正极 杯都被浸在作为电解液的氯化铵溶液中。此系统被称为“湿电池”。雷克兰士制造的电 池虽然简陋但却便宜，所以一直到 1880 年才被改进的“干电池”取代。负极被改进成锌罐 （即电池的外壳），电解液变为糊状而非液体，基本上这就是我们所熟知的碳锌电池。 1887 年，英国人赫勒森发明了最早的干电池。干电池的电解液为糊状，不会溢漏， 便于携带，因此获得了广泛应用。 1890 年爱迪生（Thomas Edison）发明可充电铁镍电池。 （二） 电池的回收与利用 2003 年，国家出台《废电池污染防治技术政策》规定，从 2005 年起停止生产含汞 量大于 0.0001%的碱性锌锰电池。如今，随着技术进步和生产工艺的更新，大多数干电 池主要含铁、锌、锰等元素，已不再含汞、铅等重金属。很多干电池外包装上还贴上了 “ 不含铅、汞” 的相关标识。 据市环保局相关负责人介绍，如今这些干电池可以和生活垃圾一起运往垃圾焚烧填 埋场处理，既方便又经济。不过由于历史原因，许多人并不知情。在处理条件不很完善 的情况下，废旧干电池若集中处理，反而会造成一定的污染，可分散装进垃圾袋丢弃。 电池产业方面回收是最被呼吁的话题，国内和国际上对于干电池的含汞量进行了严 格的规定，市面的干电池可以随垃圾处理，但是，如果一个地方聚集了太多的干电池， 又或者干电池未达到环保指标，则从资源再利用的角度来看，还是有着干电池回收和利 用的市场空间。从干电池的主要品类锌锰电池和碱性锌锰电池来看，回收可以获得汞、 锌、镉等金属，并彻底解决电池造成的污染。对干电池而言，其回收利用技术主要有三 种，它们分别是：人工分选法、火法回收、湿法回收。
一、人工分选法：将干电池分类成碳性电池和碱性电池后，通过机械剖开，然后用 人工方法分离出锌皮、二氧化锰（需进一步脱汞） 、炭棒、塑料盖等，这是着眼于全面 循环利用的一种方法。 二、火法回收：干电池被分类、破碎后，送入高温炉（1）锌及氯化锌被氧化成氧化 锌随烟排出，由旋风除尘器回收其粉末再进一步合成为氧化锌制品；（2）残存的二氧化 锰及水锰石进入残渣，视经济价值可确定是否再回收锰粉，这一方法主要着眼于对锌的 回收。 三、湿法回收：主要是利用化学反应，（1）将干电池分成碳性和碱性电池后破碎， 可将破碎物置于浸出槽中，加入 100- 120g/L 的稀硫酸进行浸出，得到硫酸锌溶液，再由 电解法得到金属锌；（2）分离出铜脂、碳棒后，剩余的二氧化锰残留物和水锰石经煅烧 后制得二氧化锰。与上述人工分选和火法回收相比，这一方法回收和处理的有害成分不 全面。 事实上，上述三种方法也还是会有遗留的有害物质的，特别是湿法回收的问题更严 重。为此，需要在回收利用当中兼顾二次污染的预防。采取的方法是在上述三种方法中 同时加入一些分选和提取步骤，延长回收加工过程，使上述方法中过于粗糙的部分更加 细化，尽量恢复干电池在制成前的“原生态”，恢复铜、铁、锰、锌等的自然形态。这 样，在回收过程中遗留下的溶液或者灰渣也就是没有污染的了。
