第十五章 电流和电路
单元学习目标
1 观察摩擦起电现象,探究并了解同种电荷相互排斥,异种电荷相互吸引 从能量转化的角度认识电源和用电器的作用。
2 知道电流和电阻。
3 会看、会画简单的电路图。会连接简单的串联电路和并联电路。说出生产、生活中采用简单串联或并联电路的实例。
4 了解串、并联电路电流的特点。
5 会使用电流表。
思维导图
重难知识易混易错
(一)电荷
1.摩擦起电
用摩擦的方法使物体带电,叫做摩擦起电;带电体具有吸引轻小物体的性质。
2.两种电荷
正电荷:丝绸摩擦过的玻璃棒带的电荷
负电荷:毛皮摩擦过的橡胶棒带的电荷
3.电荷间的相互作用规律
同种电荷相互排斥,异种电荷相互吸引。
4.导体和绝缘体
名称 导体 绝缘体
导电性能 容易导电 不容易导电
原因 有大量的自由电荷 电荷大都被束缚在原子的范围内几乎没有自由电荷。
常见材料 金属、人体、大地、石墨、食盐水溶液等 陶瓷、橡胶、塑料、油、玻璃等
用途 输电线的芯线、电路、连接部分等 导线绝缘外皮、用电器外壳等
【例】
1.通常情况下,下列都属于导体的一组物质是( )
A.铝、石墨、陶瓷、油
B.水银、锡箔、玻璃、人体
C.铜、塑料、人体、湿木头
D.铁、湿木头、大地、食盐水
2.“太阳神鸟金饰”是成都金沙遗址博物馆的镇馆之宝,是中国文化遗产标志,被列入《第三批禁止出国(境)展览文物目录》。制作太阳神鸟金饰要先用自然砂金热锻成为圆形,然后反复锤揲成厚度仅为0.02cm的金箔,金箔轻薄柔软不能用手直接拿取,工匠手持羽毛扫过纸垫,再将羽毛靠近工作台上的金箔,即可“吸起”金箔,羽毛“吸”起金箔的原因可能是( )
A.羽毛与纸垫摩擦,产生了电荷 B.羽毛与纸垫,束缚电子的能力相同
C.羽毛与金箔带同种电荷,相互吸引 D.羽毛带电,吸引不带电的金箔
1.答案:D
解析:A.陶瓷和油属于绝缘体,故A错误;
B.玻璃属于绝缘体,故B错误;
C.塑料属于绝缘体,故C错误;
D.铁属于金属、湿木头、大地、食盐水属于溶液,都能够导电,属于导体;故D正确。
故选D。
2.答案:D
解析:A.羽毛与纸垫摩擦,发生摩擦起电现象,摩擦起电没有创造电荷,而是电荷发生了转移,故A不符合题意;
B.摩擦起电的实质是电子的转移,摩擦起电的过程就是电子转移的过程,则相互摩擦的两种物体对电子的束缚能力不同,所以羽毛与纸垫对电子的束缚能力不同,故B不符合题意;
CD.羽毛带电,金箔不带电,金箔是轻小物体,带电体具有吸引轻小物体的性质,所以羽毛可以吸引不带电的金箔,故C不符合题意,D符合题意。
故选D。
(二)电流及其测量
1.形成
电荷的定向移动形成电流,用符号I表示。
2.方向
规定正电荷定向移动的方向为电流的方向。
3.电流表:用来测量电流大小的仪器。
符号 A
量程 0~0.6A 0~3A 选择量程时,要进行试触
分度值 0.02A 0.1A
使用方法 ①“三要”:要选择合适的量程,要将电流表串联在电路中,要使电流从“+”接线柱流入“-”接线柱流出;
②“一不”:在任何情况下都不允许将电流表直接接在电源两极上;
③“两看清”:看清电流表使用的量程和分度值
【例】
3.如图所示,一根橡胶棒与毛皮摩擦后,去接触不带电的验电器金属球,验电器金属箔张开。下列说法正确的是( )
A.毛皮对电子的束缚能力比橡胶棒强
B.验电器的工作原理是:同种电荷相互排斥
C.橡胶棒与金属球接触的瞬间,电流从橡胶棒流向金属球
D.摩擦起电的过程中,既有正电荷的转移,又有负电荷的转移
4.如图甲所示的实物电路中,当开关闭合时,两灯泡均发光,且两个完全相同的电流表指针偏转均如图乙所示。则下列判断正确的是( )
A.通过灯的电流为1.5 A B.通过灯的电流为0.3 A
C.通过灯的电流为1.2 A D.通过灯的电流为0.3 A
5.如图(a)所示,小华使用电流表来测通过小灯泡的电流,已知电路中的电流不超过.
(1)请你在图(a)中,用笔画线代替导线将实物图连线补充完整._______
(2)电流表使用前,应检查指针是否对准_______,如果有偏差,需先“校零”;
(3)连接电路时,开关应断开,电流表必须_______联在被测的那部分电路中,且应选用合适的量程,使电流从电流表的_______流出;
(4)闭合电键后,电流表的示数如图(b)所示,测得的电流为_______安.
4.答案:B
解析:A.毛皮摩擦过的橡胶棒带负电,表明橡胶棒得到了电子,即对电子的束缚能力强,毛皮对电子的束缚能力比橡胶棒弱,故A错误;B.根据电荷间相互作用的规律,如果两带电体相互排斥一定带同种电荷,验电器的工作原理是同种电荷相互排斥,故B正确;C.橡胶棒带负电,有多余的电子,与金属球接触的瞬间,负电荷即电子从橡胶棒流向金属球,根据电流方向的规定,电流方向与负电荷定向移动的方向相反,故电流方向为从金属球流向橡胶棒,故C错误;D.摩擦起电是得失电子的过程,电子带负电,故只有负电荷的转移,故D错误。
故选B。
5.答案:D
解析:由题图甲可知,闭合开关后,两灯泡并联,灯右侧的电流表测干路中的电流,灯下方的电流表测通过灯的电流。由题图乙可知,干路中的电流,通过灯的电流,C错误,D正确。由并联电路的电流规律可得,通过灯的电流,A、B错误。
6.答案:(1)见解析;(2)零刻度线;(3)串;负接线柱;(4)0.14
解析:(1)电路中的电流不超过0.2A,电流表接小量程电流表要与被测用电器串联,故连接如下图
(2)电流表使用前需先“校零”,检查指针是否对准零刻度线。
(3)电流表要与被测用电器串联,要让电流从电流表正接线柱流入,从负接线柱流出。
(4)电流表的量程是0-0.6A,在0~0.2A之间有10个格,故分度值为0.02A,图中电流表的示数是0.14A。
(三)电路
1.电路
电路由用电器、电源、开关、导线四个部分组成。
①电源:提供电能,将其他形式的能转化为电能。
②用电器:消耗电能,将电能转化为其他形式的能,如电灯、电视机、电风扇等。
③开关:用来断开或接通电路,控制用电器的工作。
④导线:将电源、用电器、开关等各部分元件连接起来的金属线,用于输送电能。
2.电路中的电路元件符号是统一规定的,几种常用的电路元件及其图形符号,如图所示。
3.串联电路和并联电路
串联电路 并联电路
电路图
概念 把各元件首尾连接起来的
电路 把各元件(用电器)“首首相 连、尾尾相接”,并列地连在 路中两点间的电路
电流路径特点 只有一条路径 有两条或两条以上的路径
用电器之间关系的特点 互相影响,不能独立工作 互不影响,能够独立工作
开关位置的特点 开关控制整个电路,与位置 无关 干路开关控制整个电路,支路
开关只控制这一条支路
【例】
7.按要求完成作图:
(1)如图甲所示,请改动一根导线使开关S只控制小灯泡(将需改动的导线打×,并画出正确的导线,导线不能交叉)。
(2)如图乙所示的实物图,请在右侧方框内画出其对应的电路图。
8.在“连接串联和并联电路”的实验中。
(1)在根据电路图甲,连接实物图乙的过程中,下列几点要求中没有必要的是___________(填下列选项);
A.连接完毕对照电路图仔细检查电路,确认无误再闭合开关
B.必须从电池的正极开始依次连接开关S、、电池负极
C.按照电路图连接电路的过程中,开关应是断开的
D.每处接线必须接牢
(2)若小祝连接好电路乙后,闭合开关,发现两个小灯泡都不亮,她用手按一下小灯泡仍然都不亮;按一下小灯泡,两灯都亮,松开手两个小灯泡又不亮,则故障可能是___________(选填“灯丝断了”、“灯丝断了”、“短路”或“与灯座接触不良”);
(3)如图丙所示,若要将该电路组成并联电路,小祝需要把导线b的另一端接到电路中的___________,(请填丙图中的相应字母,填一个即可);
(4)如图丁所示是一个有盖的木盒,电路的部分连接情况隐藏在盒内。闭合开关时,两只灯泡都亮了,断开开关时,两只灯泡都熄灭。小祝用一根导线直接连接在暗箱电路盒上的一个灯泡的两个接线柱上,再闭合开关,发现两个灯泡都不亮了,她立马断开开关。则该暗盒内的电路连接对应的电路图可能是___________。
A. B. C. D.
7.答案:(1)见解析
(2)见解析
解析:(1)由图甲可知开关S控制灯泡,要使开关S只控制小灯泡,需将开关S与小灯泡串联,因此将电源正极接开关左端的接线柱改接开关的右端,如下图所示:
(2)由图乙可知,两灯并联,开关接干路靠近电源正极,测的电流,测的电流,根据实物图画电路图,电路图与实物图一一对应,如下图所示:
8.答案:(1)B
(2)与灯座接触不良
(3)D(或F)
(4)C
解析:(1)A.为了保护电路,连接完毕对照电路图仔细检查电路,确认无误后再闭合开关,故A不符合题意;
B.连接图电路时,只要按一定顺序把各元件接入电路即可,没有必要从电池的正极开始依次连接开关S、、电池负极,故B符合题意;
C.为保护电路,连接电路时,开关应处于断开状态,故C不符合题意;
D.连接电路时,每处都要接牢,否则会出现接触不良的情况,故D不符合题意。
故选B。
(2)如图乙,两灯泡串联,互相影响,原来两灯泡都不亮,说明其中一个发生了断路,按下后两灯不亮,而按下后两灯都亮,说明是断路,可能原因是与灯座接触不良。
(3)如图丙,要使两灯并联,则的C接线柱和的E接线柱已经与电源正极相连,所以的D接线柱和的F接线柱应通过开关再与电源负极相连,故小强需要把导线b的另一端连接到电路中的F接线柱或D接线柱。
(4)用一根导线直接连接在暗箱电路盒上的一个灯泡的两个接线柱上,再闭合开关,发现两个灯泡都不亮了,说明两灯并联;闭合开关时,两只灯泡都亮了,断开开关时,两只灯泡都熄灭,说明开关在干路上,故C符合题意,ABD不符合题意。
故选C。
易错点
1.物体互相吸引时,对带电性质的判断易出错
由于电荷间的相互作用规律中有“异种电荷互相吸引”,所以一提到“互相吸引”,很多同学就认为两者一定带异种电荷,而忽略了带电体也可以吸引不带电的轻小物体。因此在分析问题时,一定要注意全面分析,多角度思考。
【例】甲、乙、丙三个轻质小球用绝缘细线悬挂,如图所示,已知丙带电跟用丝绸摩擦过的玻璃棒相同,则( )
A.乙带正电,是因为得到电子
B.甲、乙均带负电,是因为失去电子
C.乙带正电,甲一定带负电
D.乙失去电子,甲可能吸引轻小物体
答案:D
解析:用丝绸摩擦过的玻璃棒带正电,则丙带正电,同种电荷相互排斥,异种电荷相互吸引;
A.丙与乙相互排斥,可知乙也带正电,电子带负电,乙是因为失去电子而带正电,故A不符合题意;
BC.乙带正电,甲可能带负电也可能不带电,故BC不符合题意;
D.乙失去电子而带正电,乙与甲相互吸引,甲可能带负电,能吸轻小物体,故D符合题意。
故选D。
2.对电路状态的分析
电路有三种状态:通路、断路和短路。短路又包括电源短路和用电器被短接。通路时用电器可以工作,而断路时该电路中的所有用电器都不能工作;电源短路时,所有的用电器都不能工作,电源还可能被烧坏;用电器被短接时,该用电器不能工作,但用电器不会损坏。
【例】如图所示的甲、乙、丙三个电路中,器材均完好,且连接紧密。处于通路状态的是______图,处于断路状态的是______图,处于短路状态的是______图。
答案:丙;甲;乙
解析:甲图中开关断开为断路状态;乙图中导线将电源的两极连在一起,该电路处于短路状态;丙图电路处处连通,为通路。
3.串、并联电路的判断
串联电路和并联电路是两种最基本的电路。要想正确识别电路,就要抓住串联电路和并联电路的基本特征,结合题目(电路图)的特点,正确选用常用的电路识别方法(定义法、拆除法、节点法、电流流向法等)来分析得出结论;对于实际电路连接方式的判断,首先要认真审读题意,对照出现的现象,根据串联电路中各用电器互相影响、并联电路中各用电器互不影响这一特点,分析得出结论。
【例】如图所示电路图中,不属于并联电路的是( )
A. B.
C. D.
答案:A
解析:根据并联电路至少有两条电路路径的特点可知:
A.有灯泡和串联,再与并联,是混联电路,不是并联电路,故A符合题意;
B.有灯泡、和并联,三条路径,是并联电路,故B不符合题意;
C.有灯泡、和并联,三条路径,是并联电路,故C不符合题意;
D.有灯泡、和并联,三条路径,是并联电路,故D不符合题意。
4.电流表使用时常见的错误类型
错误类型 使用前未调零 正负接线柱接反 大电流选小量程 小电流选大量程 电流表与用电器并联
现象 未闭合开关,指针不指零 指针反向偏转 指针偏转超过最大刻度 指针偏转角度过小 用电器被短路
结果 测量值不准确 损坏电流表 损坏电流表 测量结果准确程度小 用电器无法正常工作
【例】甲、乙、丙三位同学在做“用电流表测电流”的分组实验中,闭合开关前,他们的电流表指针均指在零刻度处。当闭合开关试触时,发现电流表指针摆动分别出现了如图甲、乙、丙所示的三种情况。请分析他们在电流表的使用上分别存在什么问题,并写在下面的横线上。
甲同学的问题:________;
乙同学的问题:_________;
丙同学的问题:_________。
答案:电流表正、负接线柱接反;电流表所选量程偏大;电流表所选量程偏小
解析:如图甲,指针向左偏转,说明电流表的正负接线柱接反了,应将电流表的正负接线柱对调;
如图乙,电流表的指针偏转角度很小,说明选择的量程大了,应改接到小量程测量;
如图丙,电流表的指针偏转到了右端,超出了量程范围,说明选择的量程小了,应改换大量程测量。
5.电流表所测电流的判断
若电路中有多个用电器,首先要分清这些用电器的连接方式,再运用“电流路径法”确定电流表串联在哪部分电路中或与哪个用电器串联,则电流表测的就是通过该电路或用电器的电流,最后根据题目给定的条件并结合串、并联电路的电流规律进行解答。
【例】如图甲所示电路中,电流表与指针指示的位置均为图乙,求:
(1)电流表的读数是多少;
(2)求的电流;
(3)通过灯电流是多少?
答案:(1)2.4A
(2)0.48A
(3)1.92A
解析:(1)由图可知,闭合开关后,两灯并联,电流表A1测干路电流,电流表A2测L2支路电流,并联电路中干路电流等于各支路电流之和,因此电流表A1接入的是大量程,分度值为0.1A,读数为2.4A。
(2)电流表A1接入的是小量程,分度值为0.02A,读数为0.48A。
(3)因为并联电路中干路电流等于各支路电流之和,因此通过灯L1电流为
单元核心素养对接中考
1.[2024年吉林长春中考真题]家庭照明电路开关的外壳通常用塑料制作,这主要是利用塑料的( )
A.塑性 B.绝缘性 C.延展性 D.导热性
2.[2024年广东广州中考真题]如图,带负电的云层靠近建筑物上的避雷针时,向避雷针剧烈放电形成雷电,下列说法正确的是( )
A.云层带负电是由于失去了大量正电荷 B.云层带负电是由于摩擦创造了负电荷
C.放电时电荷从避雷针向云层方向移动 D.放电时电流方向是从避雷针流向云层
3.[2024年广东中考真题]小明设计了一盏能调节亮度的台灯。下列符合要求的电路图是( )
A. B. C. D.
4.[2024年内蒙古赤峰中考真题]如图,用一段细铁丝做一个支架,作为转动轴,把一根中间戳有小孔(没有戳穿)的饮料吸管放在转动轴上,吸管能在水平面内自由转动。用餐巾纸摩擦吸管使其带电,下列说法中正确的是( )
A.摩擦起电过程创造了电荷
B.摩擦后吸管带负电荷,是因为它失去了电子
C.摩擦后吸管能吸引纸屑,是因为吸管有了磁性
D.用餐巾纸摩擦另一根相同的饮料吸管,靠近它会发生排斥现象
5.[2024年江西中考真题]生活中常用干电池作为_________,它是提供电压的装置,电压是电路中形成_________的原因。
6.[2024年江西中考真题]如图所示,三个电阻的阻值均相同,开关断开、开关掷到1,电流表与电流表的示数之比为_________;当开关闭合、开关掷到2时,电流表与电流表的示数之比为_________。
答案及解析
1.答案:B
解析:家庭照明电路开关的外壳通常用塑料制作,这主要是利用塑料的绝缘性,不容易导电,防止触电事故的发生,故ACD不符合题意,B符合题意。
故选B。
2.答案:D
解析:AB.云层带负电是由于云层与空气摩擦而带电的,在摩擦的过程中云层得到电子而带负电,摩擦起电的实质是电子从一个物体转移到另一个物体,并没有创造电荷,故AB错误;
CD.物理学中规定正电荷定向移动的方向为电流方向,负电荷定向移动的方向与电流的方向相反。放电时,负电荷从云层流向避雷针,电流方向是从避雷针流向云层,故C错误,D正确。
故选D。
3.答案:C
解析:A.由A图可知是只有台灯一个用电器的简单电路,台灯不能调节亮度,故A不符合题意;
B.由B图可知台灯与定值电阻并联在电路在,并联电路的用电器工作时互不影响,故B不符合题意;
C.由C图可知台灯与滑动变阻器串联在电路中,调节滑动变阻器可以调节台灯的亮度,故C符合题意;
D.由D图可知台灯与滑动变阻器并联在电路中,并联电路的用电器工作时互不影响,调节滑动变阻器不可以调节台灯的亮度,故D不符合题意。
故选 C。
4.答案:D
解析:A.摩擦起电的实质是电子的转移,不是创造了电荷,故A错误;
B.摩擦后吸管带负电荷,是因为它得到了电子,故B错误;
C.摩擦后吸管能吸引纸屑,是因为带电体具有吸引轻小物体的性质,故C错误;
D.用餐巾纸摩擦另一根相同的饮料吸管,两根吸管带同种电荷,靠近时相互排斥,故D正确。
故选D。
5.答案:电源;电流
解析:电源是提供电能的装置,将其他形式的能转化为电能,包括发电机、电池等,它的作用是给电路两端提供电压。
电压是使电路中形成电流的原因,电源是提供电压的装置。
6.答案:1∶1;3∶2
解析:由图可知,当开关断开、开关掷到1,和串联,和测量串联电路电流,在串联电路中,电流处处相等,故与电流表的示数之比为1∶1。
当开关闭合、开关掷到2时,和串联,再与并联,测量通过的阻值,测量干路电流。三个电阻的阻值均相同,则和所在的支路电阻与所在的支路电阻之比为2∶1,当电压一定时,电流与电阻成反比,故和所在的支路电流与所在的支路电流之比为1∶2,根据并联电路电流规律可知,干路电流等于各支路电流之和,则干路电流与在的支路电流之比为3∶2,故电流表与电流表的示数之比为3∶2。