第五章 电流和电路
知识梳理
一、电荷
1、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。
轻小物体指碎纸屑、头发、通草球、灰尘、轻质球等。
2、使物体带电的方法:
②接触带电:物体和带电体接触带了电。如带电体与验电器金属球接触使之带电。
③感应带电:由于带电体的作用,使带电体附近的物体带电。
3、两种电荷:
正电荷:规定:用丝绸摩擦过的玻璃棒所带的电。
实质:物质中的原子失去了电子
负电荷:规定:毛皮摩擦过的橡胶棒所带的电。
实质:物质中的原子得到了多余的电子
4、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。
5、验电器:构造:金属球、金属杆、金属箔
作用:检验物体是否带电。
原理:同种电荷相互排斥的原理。
6、电荷量: 定义:电荷的多少叫电量。
单位:库仑(C)
元电荷 e
7、中和:放在一起的等量异种电荷完全抵消的现象
扩展:①如果物体所带正、负电量不等,也会发生中和现象。这时,带电量多的物体先用部分电荷和带电量少的物体中和,剩余的电荷可使两物体带同种电荷。
②中和不是意味着等量正负电荷被消灭,实际上电荷总量保持不变,只是等量的正负电荷使物体整体显不出电性。
二、电流
1、形成:电荷的定向移动形成电流
注:该处电荷是自由电荷。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。
注: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
3、获得持续电流的条件:
电路中有电源 电路为通路
4、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)
5、单位:(1)、国际单位: A (2)、常用单位:mA 、μA
(3)、换算关系:1A=1000mA 1mA=1000μA
6、测量:
(1)、仪器:电流表,符号:
(2)、方法:
㈠读数时应做到“两看清”即 看清接线柱上标的量程,看清每大格电流值和每小格电流值
㈡ 使用时规则:两要、两不
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,否则指针反偏。
③被测电流不要超过电流表的最大测量值。
Ⅰ 危害:被测电流超过电流表的最大测量值时,不仅测不出电流值,电流表的指针还会被打弯,甚至表被烧坏。
Ⅱ 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。
三、导体和绝缘体:
1、导体:定义:容易导电的物体。
常见材料:金属、石墨、人体、大地、酸 碱 盐溶液
导电原因:导体中有大量的可自由移动的电荷
说明:金属导体中电流是自由电子定向移动形成的,酸、碱、盐 溶液中的电流是正负离子都参与定向运动
2、绝缘体:定义:不容易导电的物体。
常见材料:橡胶、玻璃、陶瓷、塑料、油等。
不易导电的原因:几乎没有自由移动的电荷。
3、“导电”与“带电”的区别
导电过程是自由电荷定向移动的过程,导电体是导体;带电过程是电子得失的过程,能带电的物体可以是导体,也可以是绝缘体。
4、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。原因是:加热使绝缘体中的一些电子挣脱原子的束缚变为自由电荷。
四、电路
组成:
②用电器:定义:用电来工作的设备。
工作时:将电能—→其他形式的能。
③开关:控制电路的通断。
④导线:输送电能
2、三种电路:
①通路:接通的电路。
②开路:断开的电路。
③短路:定义:电源两端或用电器两端直接用导线连接起来。
特征:电源短路,电路中有很大的电流,可能烧坏电源或烧坏导线的绝缘皮,很容易引起火灾。
3、电路图:用规定的符号表示电路连接的图叫做电路图。
4、连接方式:
串联 并联
定义 把元件逐个顺次连接起来的电路 把元件并列的连接起来的电路
特征 电路中只有一条电流路径,一处段开所有用电器都停止工作。 电路中的电流路径至少有两条,各支路中的元件独立工作,互不影响。
开关作用 控制整个电路 干路中的开关控制整个电路。支路中的开关控制该支路。
电路图
实例 装饰小彩灯、开关和用电器 家庭中各用电器、各路灯
5、识别电路串、并联的常用方法:(选择合适的方法熟练掌握)
①电流分析法:在识别电路时,电流:电源正极→各用电器→电源负极,若途中不分流用电器串联;若电流在某一处分流,每条支路只有一个用电器,这些用电器并联;若每条支路不只一个用电器,这时电路有串有并,叫混联电路
②断开法:去掉任意一个用电器,若另一个用电器也不工作,则这两个用电器串联;若另一个用电器不受影响仍然工作则这两个用电器为并联。
③节点法:在识别电路时,不论导线有多长,只要其间没有用电器或电源,则导线的两端点都可看成同一点,从而找出各用电器的共同点
④观察结构法:将用电器接线柱编号,电流流入端为“首”电流流出端为“尾”,观察各用电器,若“首→尾→首→尾”连接为串联;若“首、首”,“尾、尾”相连,为并联。
⑤经验法:对实际看不到连接的电路,如路灯、家庭电路,可根据他们的某些特征判断连接情况。
知识点精析
1. 自然界中存在两种电荷,即正电荷和负电荷。电荷间相互作用规律是同种电荷相互推斥,异种电荷相互吸引。
2. 简单的带电现象:什么叫带电现象?我们可以做一个小实验:用一个塑料制品与头发摩擦后,靠近碎纸片,发现碎纸片被吸上塑料制品上,我们就说塑料制品带了电。从以上小实验可以看出:像这样的塑料制品能够吸引轻小物品,我们说塑料制品带上了电。这种带电现象方式叫摩擦起电。认识摩擦起电现象,首先要了解原子结构。从电子论观点去解释这一带电现象是:组成物质最小单位是原子,原子是由位于中心的原子核和核外电子组成。原子核带正电,核外电子带负电。在通常情况下,原子核所带正电荷数与核外电子所带负电荷数相等,整个原子呈中性,对外不显电。摩擦为什么起电呢?原来是不同物质的原子核束缚电子本领也不同,当两个物体摩擦时,哪个物体原子核束缚电子本领弱,该电子就会转移到另一个物体上,得多余电子物体带负电,失电子物体带正电。特别指出摩擦起电不是制造了电荷,是电荷从一个物体转移到另一物体上,即摩擦起电本质是电子的转移过程。
3. 电流强度:电流是怎样形成的呢?科学家们认为:电荷定向移动形成电流。正电荷定向移动方向为电流方向,负电荷定向移动方向与电流方向相反。怎样计算电流的强弱呢?电流定义告诉我们1秒钟内通过导体横截面的电量。电量是表示通过导体横截面电荷数量的多与少。电量的国际单位是库仑,简称“库”。根据定义,电流强度,式中I表示电流强度,用国际单位安培表示,简称“安”,用字母“A”表示。
4. 电流表:电流表电路符号表示,电流表盘有两个量程(“0~0.6”A和“0~3”A)两个量程最小分度值分别是0.1A和0.02A,三个接线柱(有“+”“-”区别)。电流表在接入电路中时,一定串接,让电流从“+”接线柱流进,从“-”接线柱流出。
5. 导体和绝缘体
不同的物体,导电性能也不同,善于导电的物体叫导体,如金属酸碱盐水溶液等。不善于导电的物体叫绝缘体,如纸、空气、橡胶、塑料、干木头、陶瓷等。
导体导电的原因,在导体内部有大量移动电荷,金属导体导电原因是金属导体有大量移动的自由电子。绝缘体不能导电原因是在绝缘体内部大量电荷几乎被束缚在原子核内。
6. 电路:在物理学上,基本电路是由电源、导线、开关和用电器组成的。电源的作用是提供电能装置,导线是输送电能作用,开关是控制电能的作用,用电器是消耗电能作用。电路通常有三种状态,通路、断路和短路,其中短路是不正常状态。
7. 电路图:是用元器件符号表示电路连接情况,是认识电路基础,很重要。这部分知识要求:已知电路图连接实物,已知实物连接情况画出电路图。
考点1静电现象
例1(09达州)电扇使用一段时间后,扇叶很容易粘上灰尘,这是因为扇叶转动过程中带上了 ,具有 ,所以灰尘被吸在扇叶上。
解析:电风扇的扇叶几乎都是塑胶制的,它在转动的过程中与空气摩擦,产生静电,积聚很多的电荷,而电荷可以吸引轻小的物体,于是灰尘被吸到扇叶上了。
答案:电荷 吸引轻小物体的性质
点拨:本题结合实例考查有关静电现象。
考点2 导体和绝缘体
例2(09北京)下列用品中,通常情况下属于导体的是( )
A.玻璃棒 B.塑料尺 C.橡皮 D.铁钉
解析:善于导电的物体叫导体,如金属、人体、大地、酸碱盐溶液、石墨等;不善于导电的物体叫绝缘体,如橡胶、玻璃、塑料、陶瓷等。
答案:D
点拨:本题主要考查有关导体和绝缘体的知识,强调熟悉生活中常见的导体和绝缘体。
考点3 简单电路的设计
例3(09 江苏)保密室有两道门,只有当两道门都关上时(关上一道门相当于闭合一个开关),值班室内的指示灯才会发光,表明门都关上了。图1中符合要求的电路是( )
解析:根据题设条件可知,只有电路中的两个开关同时闭合时,电路才为通路,说明只有一个开关闭合时,电路仍断开,因此,两个开关应是串联的。B、D两图中,当开关S1闭合时,都会引起电源短路,这是绝对不允许的;C图中两个开关是并联的,因此,只要其中一个开关闭合,灯泡都会发光,这与题设条件不符。
答案:A
点拨:设计简单的电路是同学们应当具备的一种基本技能,一要明确两种电路的连接方式,二要灵活应用开关,或将其串联,或将其并联,都可以设计出一些应用性电路。
考点4 电流的强弱
例4(09仙桃)下列常见的电流中最大的是( )
A.雷电的电流 B.房间灯泡的电流
C.家用空调器的电流 D.手电筒中的电流
解析:教材中电流的强弱一节中,小资料——常见的电流是要求同学们熟悉和了解的,应对这些常见电流值有一个感性的认识,雷电的电流最大为2×105A;灯泡的电流约为200Ma;空调器的电流约为5A;手电筒的电流很弱,只有200mA。
答案:A
点拨:同学们也可以结合常见用电器的“耗电”情况认识它们的电流大小。
同步训练
一、选择题(每题3分,共18分)
1. 通常情况下,下列物体属于导体的是( )
A. 空气 B. 塑料 C. 油 D. 人体
2. 如图5A-1所示的四个电路中,符合电路基本组成条件且连接正确的是( )
图5A-1
3. 在图5A-2所示的电路中,要使灯Ll发光,L2不发光,应当( )
A. 只闭合S2 B. 只闭合S3
C. 只断开S3 D. 只断开S2
4. 如图5A-3所示的电路,下列说法中正确的是( )
A. 通过A点的电流比通过B点的电流大
B. 通过B点的电流比通过C点的电流大
C. 通过C点的电流等于通过A、B两点的电流之和
D. 通过A、B、C三点的电流一样大
5. 图5A-4所示的几种家用电器正常工作时,电流接近1A的是( )
A. 台灯 B. 抽油烟机 C. 电烤箱 D. 家用空调
图5A-4
6. 如图5A-5的四个电路中与右边实物图对应的是( )
图5A-5
二、多选题(每题4分,共12分)
7. 在图5A-6所示的四个电路中,开关闭合后,两盏灯都能发光的是( )
图5A-6
8. 如图5A-7所示的四个电路图中,三盏灯串联或三盏灯并联的是( )
图5A-7
9. 在图5A-8所示的电路中,三盏灯不是并联的电路( )
图5A-8
三、填空题(每空2分,共50分)
10. 自然界中只有 种电荷,用绸子摩擦的 带正电荷。
11. 7.5×10-4A= μA 960μA= mA。
12. 用带电体去靠近吊在细线上的轻质小球时,小球会被带电体吸引过来,但接触后立即就离开了。小球离开的原因是 。
13. 的多少叫做电荷量,电荷量的单位是 。
14. 电荷 移动形成电流。规定 定向移动方向为电流的方向。
15. 在金属导体中,形成电流的 定向移动方向跟电流方向 。
16. 形成持续电流的条件是:电路中要 ,并且电路必须是 的。
17. 在电源外部,电流的方向是从电源的 极流向 极。
18. 把 、 和 用导线连接起来组成的电流的路径,叫做电路。
19. 街上路灯都是 联的;装饰建筑物的白炽灯都是 联的。
20. 图5A-9中开关S1、S2都断开时,三个小灯泡 联在电路中。S1断开,S2闭合时灯 发光;开关都闭合时灯 发光。
21. 如果在10s内,有0.5C的电荷量通过导体横截面,则通过导体的电流等于 A;通电1min,通过该导体横截面的电荷量等于 C。
四、实验与探究题(共14分)
22. 图5A-10为用电流表测量通过灯L1的电流的电路图,其中电路连接正确的是( )
图5A-10
23. 如图5A-11所示电流表的示数为 A。
24. 在下面的方框中,画出手电筒的电路图。
25. (1)用笔画线代替导线,将图5A-12所示的元件连成电路,要求两灯并联,开关同时
控制两盏灯。(2)在连接电路之前,开关应是 的。
26. 根据图5A-13所示的实物图在方框中画出相对应的电路图。
27. 如图5A-14所示两灯并联的实物图,只有一条导线连接错误,用“×”表示,在原图中画出正确的连接,并在方框中画出正确的电路图。
28. 在研究串、并联电路的电流特点时,小明同学分别做了如下两个实验。(8分)
实验一:小明通过比较电路中不同位置的电流表的示数来研究串联电路的电流特点,所利用的电路如图5A-15所示。闭合开关后,两电流表指针偏转情况如图5A-16所示。
(1)小明发现电流表A2的指针偏转角度比A1的小,所以他认为“串联电路电流每流经一个用电器都会减弱一些”。请你指出造成他判断错误的原因是
(2)电流表A1的示数是 A。
实验二:小明仍用上述实验器材研究并联电路中电流的特点,若连接好电路后不再进行拆改,则根据电流表的示数只能归纳得出如下结论:在并联电路中,干路电流大于某一支路电流。请你设计出小明得出此结论的实验电路图。
五、简答与计算题(共6分)
29. 请比较图5A-17中各电流表的示数,并阐述理由。
30. 如图5A-18所示电路,当开关S闭合后,思考下列问题:
(1)若S1断开,画出此时实际工作的电路图(等效电路);
(2)若S1闭合,电表A的示数为3.5A,通过L2的电流为2A,则A1的示数为多少
图5A-18
【答案】
一、选择题
1. D 2. C 3. C 4. D 5. B 6. C
二、多选题
7. AB 8. AC 9. BC
三、填空题
10. 两;玻璃棒 11. 750;0.96 12. 和带电体带有同种电荷,互相排斥
13. 电荷;库(C) 14. 定向;正电荷 15. 自由电子;相反
16. 有电源 闭合(或通路) 17. 正;负 18. 电源;用电器;开关
19. 并;并 20. 串;L1;都 21. 0.05;3
四、实验与探究题
22. D 23. 0.56 24. 图略 25. (1)图略 (2)断开
26. 见答图5A-l 27. 见答图5A-2
28. 实验一(1)电流表接入的量程不一样;(2)0.5A
实验二见答图5A-3
五、简答题与计算题
29. 参考答案:两灯并联,电流表A1测的是灯L1的电流,是支路电流。电流表A2测的是干路电流,根据并联电路电流的规律,干路电流大于支路电流
30. (1)见答图5A-4;(2)1.5A
定义:用摩擦的方法使物体带电
原因:不同物质原子核束缚电子的本领不同
实质:电荷从一个物体转移到另一个物体使正负电荷分开
能的转化:机械能-→电能
①摩擦起电
1e=1.6×10-19C
分类
①电源
定义:能够提供电流的装置,或把其他形式的能转化为电能的装置。
作用:在电源的内部不断地聚集正电荷负极聚集负电荷。以持续对外供电
化学电池
干电池
蓄电池
充电时,电能—→化学能
供电时,化学能—→电能
光电池
发电机
机械能→电能
光能→电能
图1
A B C D