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《电流和电路》 知识讲解

发布时间:2014-03-07 18:54:11  

《电流和电路》全章复习与巩固(提高)

撰稿:雒文丽 审稿:史会娜

【学习目标】

1. 知道摩擦起电的实质和电荷间的相互作用;

2. 知道电流的形成的条件和电流方向的规定;

3. 知道简单电路的组成以及各部分的作用;

4. 能够识别串、并电路的电路图和实物图,要求会读、会画、会连;

5. 理解电流的物理意义,知道电流的单位、符号,会用电流表测量电流;

6. 通过实验探究,掌握串、并联电路的电流规律。

【知识网络】

【要点梳理】

要点一、两种电荷

1.电荷:物体有了吸引轻小物体的性质,我们说物体带了电,或带了电荷。

2.摩擦起电:用摩擦的方法使物体带电,叫做摩擦起电。

3.正电荷:丝绸摩擦过的玻璃棒带的电荷叫正电荷。

4.负电荷:毛皮摩擦过的橡胶棒上带的电荷叫负电荷。

5.电荷作用规律:同种电荷互相排斥,异种电荷互相吸引。

6.验电器:

(1)验电器的结构:金属球、金属杆、金属箔。

(2)作用:检验物体是否带电。

(3)原理:同种电荷互相排斥。

(4)检验物体是否带电的方法:看是否可以吸引轻小物体;通过验电器;利用电荷间的相互作用。

7.原子结构 元电荷:

(1)电荷量:电荷的多少叫做电荷量,简称电荷;单位:库仑,符号是C。

(2)原子结构:物体由分子、原子构成,分子由原子构成,原子由原子核和核外电子构成,原子核由质子和中子构成。质子带正电,核外电子带负电,且质子数=核外电子数,则原子带的正电荷与负电荷等量,原子不显电性,呈电中性,物体也呈电中性,但不能说物体没有电荷。

(3)元电荷:精确的实验表明,任何带电体所带的电荷量总是等于某一个最小电荷量的整数倍,即电子所带电荷量的整数倍。因此人们把一个电子所带电荷量的绝对值叫“基本电荷”,也叫“元电荷”(带电量最小的电荷),用符号“e”表示,则e=1.6×10-19C。

要点诠释:

(1)带电体能够吸引轻小物体,这个吸引是相互的,轻小物体也会吸引带电体。轻小物体是指质量和体积都很小的物体如:通草球,轻质小球、碎纸屑、泡沫、毛发、细小水流等。

(2)摩擦起电的实质,由于不同物体的原子核对于核外电子的束缚能力不同,在相互摩擦中,束缚能力弱的物体失去电子而带正电,束缚能力强的物体得到电子而带负电。摩擦起电的过程是电荷的转移过程,而非创造了电荷。

(3)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不显电性。

(4)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。

知识点二、导体和绝缘体

1.导体:容易导电的物体。如:金属、人体、大地、食盐水溶液、石墨等。

2.导体导电原因:导体中有能够自由移动的电荷。(金属导电靠的是自由电子)

3.绝缘体:不容易导电的物体。如:橡胶、陶瓷、塑料、干燥的空气等。

4.绝缘体绝缘的原因:电荷几乎都被束缚在原子范围内,不能自由移动。

要点诠释:

(1)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定向运动形成的。

(2)在一定条件下导体和绝缘体可相互转化。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核的束缚变为自由电荷。

要点三、电路及电路的连接方式

1.电路的构成:电源、用电器,再加上导线,往往还有开关,组成了电流可以流过的路径——电路。

2.三种电路:

(1)通路:接通的电路。

(2)开路:断开的电路。

(3)短路: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,可能烧坏电源或引起导线的绝缘皮燃烧,很容易引起火灾。

3.电路图:

(1)用规定的符号表示电路连接情况的图叫电路图。

(2)常见的元件及其符号:

(3)画电路图应注意的问题:元件位置安排要适当,分布要均匀,元件不要画在拐角处。整个电路图最好呈长方形,有棱有角,导线横平竖直。电路图中导线没有长短之分的原则。

4.电路的连接方式:

要点诠释:

(1)电流分析法:电源正极→各用电器→电源负极,若途中不分流,则用电器串联;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。

要点四、电流及串、并联电路中电流的规律

1.概念:表示电流的强弱(大小)的物理量,常用符号I表示。

2.单位:安培 (A)、毫安(mA)、微安(μA)

换算关系:1A=1000mA,1mA=1000μA

3.电流的形成:电荷的定向移动形成电流。(金属导体中发生定向移动的是自由电子)

4.电流方向:规定正电荷(定向)移动的方向为电流方向。(金属导体中电流方向跟自由电子定向移动的方向相反)

5.电源外边电流方向:电路闭合时,在电源外部,电流方向是从电源正极经过用电器流向负极。

6.获得持续电流的条件:(1)电路中有电源(2)电路为通路

7.测量:

(1)仪器:电流表; 符号:。

(2)方法:

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。

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。

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。

8.串、并联电路中电流规律:

串联电路:串联电路中各处的电流相等即:I1=I2=?=IN

并联电路:干路中的电流等于各支路的电流之和即:I总=I1+I2+?+IN

要点诠释: (1)“正进负出” 电流从正接线柱流入,从负接线柱流出,不是连接电源的正负极。

(2)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,甚至烧坏表。

(3)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,闭合开关试触,若被测电流在0.6A~3A之间,可以测量,若被测电流小于0.6A,则换用小的量程。

(4)并联电路的电流规律是干路电流等于各支路电流之和,但是支路之间的电流并不一定平分干路的电流。

【典型例题】

类型一、识别电路

【思路点拨】会根据串并联电路的定义及特点判断电路的连接方式,并能识别两种短路现象。

【答案】L3;L2L3;L1L3。

【解析】当只闭合开关S1时,电流只经过灯泡L3,所以能发光的灯是L3;当只闭合开关S2时,电流经过灯泡L2L3,所以能发光的灯是L2L3;当开关全部闭合时,灯泡L2被短路,电流经过灯泡L1L3并联,所以能发光的灯是L1L3。

【总结升华】题目考查了串、并联电路的识别和短路现象的识别,解决此类问题的关键是会识别串联电路和并联电路,会根据通路判断用电器是否工作。

【答案】(1)4,并;(2)东西;(3)可行;(4)改为自动控制;加装时间显示器,加装左右拐弯标志等。

【解析】当单刀多掷开关接通位置“1”时,东西方向两盏红灯亮,南北方向的绿灯亮,共计有4个灯发光,发光灯的连接采用的是并联方式;当开关接通位置“3”时,东西方向绿灯亮,所以允许东西方向的车辆通行;通过分析图可知,小明的设计方案是可行的;改为自动控制;加装时间显示器,加装左右拐弯标志等。

【总结升华】该题属于电路应用题目,解决红绿灯问题要分析电路中用电器的连接方法,结合串联、并联电路的特点进行分析。

举一反三:

【变式】学校要举办科普知识竞赛,请你设计一个抢答器,要求不论哪一组按开关,主持台上的电铃要响,而且用不同颜色灯泡告示主持人是第几组按开关.按上述要求将下图所给的器件连成电路。

【答案】

类型三、电路故障分析

3. 如图,闭合开关后,两个电流表的示数相同,则电路中出现的故障可能是( )

A.灯L1被短路了 B.灯L1断路了 C.灯L2被短路了 D.灯L2断路了

【思路点拨】知道电路故障有两种:断路和短路。并知道断路和短路的区别及特点。

【答案】D

【解析】在正常情况下,干路和支路上的电流表的示数应不同,干路上的电流表的示数应大于支路上的电流表的示数,现在相等了,说明另一支路中没有电流,故是灯L2断路了。

【总结升华】本题利用了并联电路的电流特点分析电路的故障。

类型四、电路图、实物图的转化

4. 如图所示为一个电学实验的实物连线图,请在右边的方框中画出其对应的电路图(要求标明电流表的正、负接线柱)。

【答案】

【解析】从电源的正极开始,电流经过电流表后分成两路:一路经过灯泡L和开关S1;另一路经过开关S2和电动机,然后回到电源的负极。

【总结升华】题目考查了由实物图连接电路图,需要学生:(1)掌握物理电学中各元件的符号;(2)一般从电源的正极开始,按照电流的方向画出各个元件;3)此电路中有串联又有并联,因此画电路图时,要从电源正极出发,顺着导线逐个连接,不要出现短路。

举一反三:

【变式】如图所示,把右图中的实物按照左边电路图连接起来。(已知开关S闭合后,L1中的电流为0.4A,L2中的电流为0.5A。)

【答案】

类型五、串、并联电路电流规律

5. 如下图电路中,闭合开关S后,两表示数如图所示,则( )

A.甲表是A1表,L2中的电流是0.6A B.甲表是A2表,L2中的电流是1.0A

C.甲表是A1表,L2中的电流是0.4A D.甲表是A2表,L2中的电流是0.4A

【思路点拨】这是一道综合应用问题,首先结合电流表的特点及其在电路中的作用,会用电流表正确测量

电路中的电流,后根据串并联电路中电流的规律来计算通过各用电器的电流的值。

【答案】A

【解析】开关闭合后,电路为并联电路,甲表测量干路中的电流,乙表测量支路中的电流;A选项从电流表的连接可以看出A1接入电路的量程为大量程,所以甲表是A1表,L2中的电流为A1的示数减去A2的示数,即1A-0.4A=0.6A,故A选项正确。

【总结升华】题目考查了本章的三个知识点,串并联电路的识别,电流表的使用,并联电路中电流规律。

举一反三:

【变式】如图所示,当开关S2闭合后,则电流表的示数( )

A.A1变小、A2不变 B.A1不变、A2变大 C.A1不变、

A2不变 D.A1变大、A2变大

【答案】B

类型六、综合应用

6.一个能吹冷热风的电吹风的简化电路如图所示。图中A是吹风机,B是电热丝。若闭合开关______,吹出的是冷风;若闭合开关_____,吹出的热风。(两空均选填“S1

”、“S2 ”或“S1 和S2”)

【答案】S1;S1 和S2

【解析】吹风机A的作用是吹出风,电热丝B的作用是产生热,只有A工作时吹出的风是冷风,A和B同时工作时吹出的是热风,这时A和B组成并联电路,S1在干路上,S2在B所在的支路上。当S1闭合,S2断开时,B所在支路没有接通,只有A工作;当开关S1 和S2都闭合时A和B都工作。

【总结升华】此题考察了并联电路的开关控制特点,开关接在干路上可以控制所有用电器,开关接在支路上只控制支路用电器。

举一反三:

【变式】如图所示:两个小灯泡L1和L2与电源组成的电路,现有三个开关K1、K2、K3需接入电路图中a、b、c、d、e中五处的三处,另外两处用导线连接,使之达到如下要求:

(1)闭合K3时,L1、L2串联;

(2)闭合K1、 K2时,L1、L2并联;

【答案】

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