内容正文:
人教版初中物理新教材:第十五章《电流和电路》
第二节《电流和电路》综合复习适用于全国地
一、电流
(一)电流的形成
电荷的定向移动形成电流。在金属导体中,能够自由移动的电荷是自由电子,电流是自由电子的定向移动形成的;在酸碱盐的水溶液中,正、负离子都能自由移动,电流是正、负离子定向移动形成的。例如,当闭合手电筒的开关时,电池中的自由电荷在电路中定向移动,形成电流,使灯泡发光。
(2) 电流的方向
1.规定:把正电荷定向移动的方向规定为电流的方向。在电路中,电流从电源的正极出发,经过用电器等元件,流向电源的负极。需要注意的是,在金属导体中,实际定向移动的是带负电的自由电子,其移动方向与电流方向相反。
2.电路中电流方向:在电源外部,电流沿着 “正极→用电器→负极” 的方向流动;在电源内部,电流从负极流向正极,从而形成一个完整的回路。例如,在简单的串联电路中,电流从电池的正极流出,依次通过灯泡、开关等,最后回到电池负极。
二、电路
(1) 电路的组成
1.电源:能够持续提供电能的装置,它将其他形式的能转化为电能。常见的电源有干电池、蓄电池、发电机等。干电池是把化学能转化为电能,太阳能电池是将太阳能转化为电能。
2.用电器:消耗电能的设备,它将电能转化为其他形式的能。例如,电灯将电能转化为光能和内能,电动机将电能转化为机械能。
3.开关:用来控制电路的通断。闭合开关,电路接通,有电流通过;断开开关,电路断开,电流无法通过。
4.导线:用于连接电源、开关、用电器等元件,为电荷的定向移动提供通道,输送电能。通常由金属制成,其外皮一般是绝缘材料,防止漏电。
(2) 电路的三种状态
1.通路:处处连通的电路。通路状态下,电路中有电流通过,用电器能够正常工作。比如,当家庭电路中的开关闭合,电器连接正常时,电路处于通路,电器可以正常使用。
2.断路(开路):断开的电路。断路时,电路中没有电流,用电器不能工作。可能是由于开关未闭合、导线断开、用电器损坏等原因导致。例如,手电筒的灯泡灯丝断了,电路就处于断路状态,灯泡不会亮。
3.短路:分为电源短路和用电器短路。
4.电源短路:直接用导线将电源的正、负极连接起来,这种情况会导致电路中电流极大,可能烧毁电源和导线,甚至引发火灾,是非常危险的,绝不允许发生。比如,在实验中,如果不小心将导线直接连接在电池的正负极两端,就会造成电源短路。
5.用电器短路:用导线把用电器两端直接连接起来,此时电流不通过该用电器,该用电器无法工作,但电源不会受到损坏。例如,在串联电路中,若用一根导线将其中一个灯泡两端连接起来,这个灯泡就被短路,电流会绕过它直接通过导线,该灯泡不亮,而电路中的其他用电器可能仍能工作(如果电路中还有其他用电器)。
(3) 电路图
1.定义:用规定的符号表示电路连接情况的图叫做电路图。常见的电路元件符号有:电源(长线段表示正极,短线段表示负极)、开关(断开的开关表示电路未接通,闭合的开关表示电路接通)、灯泡(用一个圆圈加一个交叉线表示)、电流表(用 “A” 加一个圆圈表示)、电压表(用 “V” 加一个圆圈表示)、电阻(用长方形或锯齿线表示)等。
2.作用:电路图可以清晰、简洁地表示电路的组成和连接方式,便于分析和设计电路。通过电路图,我们能够快速了解电流的路径、各个元件的位置以及它们之间的连接关系,有助于解决电路故障、进行电路实验等。例如,在安装复杂的电路前,先绘制电路图可以帮助我们规划线路连接,避免出现错误。
3、 导体与绝缘体
1.导体:容易导电的物体叫做导体。常见的导体有金属(如铜、铁、铝等)、人体、大地、石墨、酸碱盐的水溶液等。导体容易导电是因为导体内部有大量可以自由移动的电荷,这些自由电荷在电压的作用下能够定向移动形成电流。例如,金属导体依靠内部的自由电子导电,酸碱盐的水溶液依靠正、负离子导电。
2.绝缘体:不容易导电的物体叫做绝缘体。常见的绝缘体有橡胶、玻璃、陶瓷、塑料、油等。绝缘体不容易导电是因为绝缘体内部几乎没有可以自由移动的电荷,即使有电压作用,也很难形成电流。
3.导体和绝缘体的区别与联系:导体和绝缘体没有绝对的界限,在一定条件下可以相互转化。例如,玻璃在常温下是绝缘体,但当它被加热到红炽状态时,会变成导体;干燥的木棒是绝缘体,而潮湿的木棒会变成导体。这是因为条件改变时,物质内部的电荷分布和运动状态发生了变化,使得原本不导电的物体具备了导电能力,或者原本导电的物体失去了导电能力。
4.应用:导体和绝缘体在生活和生产中都有广泛的应用。导体常被用来制作导线,以输送电能,如家庭电路中的电线芯通常用铜或铝制成;绝缘体则常被用来隔离带电体,防止触电事故的发生,如电线的外皮、电工手套、绝缘棒等都采用绝缘材料制作。
练习题
一、选择题
1. 下列关于电流形成的说法中,正确的是( )
A. 只有正电荷的定向移动才能形成电流
B. 只有负电荷的定向移动才能形成电流
C. 正、负电荷的定向移动都能形成电流
D. 以上说法都不正确
2. 关于电流的方向,下列说法中正确的是( )
A. 电流的方向总是从电源的正极流向负极
B. 电流的方向总是从电源的负极流向正极
C. 在电源外部,电流的方向是从正极流向负极
D. 在电源内部,电流的方向是从正极流向负极
3. 下列物品中,属于导体的是( )
A. 塑料直尺
B. 橡皮
C. 铅笔芯
D. 陶瓷碗
4. 下列关于电路状态的说法中,错误的是( )
A. 通路时,电路中有电流通过
B. 断路时,电路中没有电流通过
C. 电源短路时,电路中电流很大,会损坏电源
D. 用电器短路时,该用电器仍能正常工作
5. 测量电流时,电流表的使用方法正确的是( )
A. 电流表可以直接接在电源的两极上
B. 电流表必须并联在被测电路中
C. 电流必须从电流表的 “-” 接线柱流入,从 “+” 接线柱流出
D. 被测电流不能超过电流表的量程
二、填空题
6. 电荷的______移动形成电流。在酸碱盐的水溶液中,电流是______定向移动形成的。
7. 电流的单位有安培、毫安和微安,其中 1 毫安 =______安培,1 微安 =______毫安。
8. 电路是由电源、______、______和______四部分组成的。
9. 电源是将______能转化为______能的装置;用电器是将______能转化为______能的装置。
10. 电路有______、______和______三种状态。
11. 用规定的符号表示电路连接情况的图叫做______,它能清晰地展示电路中各元件的连接方式。
12. 导体容易导电是因为其内部有大量的______电荷;绝缘体不容易导电是因为其内部几乎没有______电荷。
三、简答题
13. 为什么在金属导体中,电流的方向与自由电子定向移动的方向相反?
14. 简述电源短路的危害及防止措施。
15. 举例说明导体和绝缘体在生活中的应用。
16. 用电流表测量电流时,为什么要进行试触?
17. 什么是通路、断路和短路?请分别举例说明。
18. 为什么说导体和绝缘体没有绝对的界限?请举例说明。
19. 电路中的导线通常由金属制成,而外皮用绝缘材料,这是为什么?
20. 简述电路图的作用。
答案
1. C
2. C
3. C
4. D
5. D
6. 定向;正、负离子
7. 0.001;0.001
8. 用电器;开关;导线
9. 其他形式;电;电;其他形式
10. 通路;断路;短路
11. 电路图
12. 可以自由移动的;可以自由移动的
13. 因为物理学中规定正电荷定向移动的方向为电流的方向,而金属导体中实际定向移动的是带负电的自由电子,负电荷定向移动的方向与正电荷定向移动的方向相反,所以金属导体中电流的方向与自由电子定向移动的方向相反。
14. 危害:电源短路时,电路中电阻极小,电流极大,会烧毁电源和导线,甚至引发火灾。防止措施:在电路连接过程中,要严格按照操作规程进行,避免导线直接连接电源的正、负极;在电路中安装保险丝或空气开关等保护装置,当电路中电流过大时,能自动切断电路,保护电源和用电器。
15. 导体的应用:家庭电路中的导线芯用铜或铝制成,利用了它们良好的导电性,便于输送电能;避雷针用导体材料制成,能将雷电引入大地,保护建筑物。绝缘体的应用:电线的外皮用塑料、橡胶等绝缘材料制成,防止漏电和触电;电工手套、绝缘靴用绝缘材料制成,保护电工在操作时的安全。
16. 因为在不知道被测电流大小的情况下,如果直接选用较小量程,可能会因电流过大而损坏电流表。试触可以先选用较大量程,观察指针的偏转情况,如果指针偏转角度过小,再换用较小量程,从而保证测量的准确性和安全性。
17. 通路:处处连通的电路,例如闭合开关,灯泡发光的电路就是通路。断路:断开的电路,例如灯泡灯丝断了,即使闭合开关,灯泡也不发光,此时电路为断路。短路:分为电源短路和用电器短路。电源短路是指直接用导线将电源正、负极连接起来,例如用导线直接连接电池的正、负极;用电器短路是指用导线将用电器两端直接连接起来,例如在串联电路中,用导线将其中一个灯泡两端连接起来,该灯泡被短路。
18. 因为在一定条件下,导体可以变成绝缘体,绝缘体也可以变成导体。例如,玻璃在常温下是绝缘体,但当加热到红炽状态时,就会变成导体;干燥的木棒是绝缘体,而潮湿的木棒会变成导体。
19. 导线由金属制成是因为金属是导体,能够导电,便于电流通过;外皮用绝缘材料是因为绝缘材料不容易导电,可以防止电流泄漏,避免造成触电事故,同时也能保护导线内部的金属部分不受损坏。
20. 电路图可以清晰、简洁地表示电路的组成和连接方式,便于人们分析和研究电路;通过电路图,能够快速了解电流的路径、各元件的位置和连接关系,为电路的安装、维修和设计提供便利;在进行电路实验时,电路图可以作为实验操作的依据,帮助实验者正确连接电路。
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