内容正文:
第九讲:电荷与电流
知识整理1:摩擦起电
1. 生活中的摩擦起电现象:
塑料梳子、玻璃棒、气球在和相应物品在摩擦后具有了吸引小纸屑和细水流的能力,这是因为物体经过摩擦带了“电”
【注意】探究摩擦起电现象时应在比较干燥的环境中进行,在潮湿环境下做实验容易失败。
【识图解说】原子结构模型
2. 基本原理
(1)摩擦起电
一般物体不带电的原因:物体内有两种不同的带电粒子。一种是质子,带正电,另一种是
电子,带负电。通常情况下,物体内带正电的质子的数量与带负电的电子的数量相等,正、负
电荷相互抵消,所以物体整体上没有呈现带电性。
摩擦使物体带电的原因:物体之间的摩擦会使一个物体上的电子转移到另一个物体上,得
到电子的那个物体就带负电了,失去电子的物体就带等量的正电。这种现象称为摩擦起电,这
种聚集于物体上的电荷叫作静电。
【特别提醒】摩擦起电是自由电子的转移而不是正电荷的转移。摩擦起电并不是创造了电
荷,而是电子从一个物体转移到另一个物体。
(2)带电物体具有吸引轻小物体的能力
常见的轻小物体有灰尘、毛发、细小水流、碎纸屑、泡沫小球等
◆思考与讨论:用电子得失的观点解释摩擦起电
【名师讲解】雷电
雷电是伴有闪电和雷鸣的放电现象。在对流强烈的积雨云中,云层之间的相互作用以及空气对流等原因使积雨云带电,进而产生雷电现象。我国在三国和南北朝时期的建筑物就有了“避雷室” 装置。
典型例题一:摩擦起电
【例1】如图是一只猫在毛毯上打滚后身上粘了多个气球的情景。猫打滚过程中与毛毯之
间发生了__________现象,轻小的气球能粘在猫身上是因为___________________。
【答案】摩擦起电 带电体能吸引轻小物体
例1图 例2题图
【例2】用毛皮摩擦过的橡胶棒接触验电器的金属球,如图所示。发现验电器的两个金属箔片张开。以下说法正确的是( B )
A.毛皮和橡胶棒摩擦的过程中创造了电子
B.毛皮和橡胶棒摩擦的过程中橡胶棒得到了电子
C.验电器的金属箔片张开是因为带了异种电荷
D.橡胶棒接触验电器的金属球时,电子向橡胶棒转移
【例3】小明发现有些衣服在干燥的天气里特别容易吸附灰尘,其原因是衣服经摩擦带了电,而带电体能够吸引 ;用毛皮摩擦过的橡胶棒因得到电子而带 电,将其靠近带电小球A,小球A被排斥,小球A带 电。
【答案】轻小物体 负 负
知识整理2:电荷间的相互作用
1. 两种电荷:自然界有且只有两种电荷
①正电荷:人们把用丝绸摩擦过的玻璃棒带的电荷叫作正电荷
②负电荷:人们把用毛皮摩擦过的橡胶棒带的电荷叫作负电荷
【巧记】:玻(玻璃棒)丝(丝绸)正,橡(橡胶棒)皮(毛皮)负
【联系生活】静电除毛器:家用的静电除毛器,利用同种电荷相互排斥使毛发与衣物分离,利用异种电荷相互吸引将分离后的毛发吸引在除毛器上。
2.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
3. 利用验电器检验物体是否带电
【原理:同种电荷相互排斥】
使用说明:验电器可检验物体是否带电并能粗略地比较物体所带电荷量的多少,对同一个验
电器来说,金属箔张开的角度越大,说明被检验物体所带电荷量越多。
【巧记】:斥定吸不定:相互排斥的两个物体一定带同种电荷。相互吸引的两个物体可能带异种电荷;也可能一个物体带电,另一个物体不带电。
典型例题二:电荷间的相互作用
【例1】如图是四个用细线悬挂的轻质泡沫塑料小球之间相互作用的情况。已知D球带负电,则关于另外三个球的带电情况,下列说法正确的是( D )
A.A球一定带负电 B.B球一定带负电 C.B球可能带正电 D.C球一定带正电
【例2】如图所示,甲、乙、丙三个轻质小球悬挂于同一平台下,已知乙球带电,下列分析不正确的是( C )
A.若甲球带正电,则丙球可能带负电 B.若甲球带正电,则丙球可能不带电
C.若甲球带负电,则丙球可能带负电 D.若甲球带负电,则丙球可能不带电
【解析】甲、乙相互排斥,说明甲、乙一定带同种电荷;乙、丙相互吸引,说明丙和乙可能带异种电荷,也可能丙不带电;根据以上推断,若甲带正电,则乙一定带正电,丙带负电或不带电,故 A、B 正确;若甲带负电,则乙一定带负电,丙带正电或不带电,故 C 错误,D 正确。故选 C。
知识整理3:电流
1. 电源与电流
(1)电源:像发电机、电池这种能提供电能的装置,叫作电源。
(2)接入电路的电源,能使导体内部的电荷产生定向运动,形成持续不断的电流。
(3)形成持续电流的条件:①有电源;②电路是连通的。
2. 电流的方向:科学上规定,正电荷定向运动的方向为电流方向。
(1)电路中电流的方向:金属导体中的电流是由带负电的电子的定向移动形成的,电子
从电源的负极流出,流向电源的正极。
(2)电子运动的方向与我们规定的电流方向恰好相反。
3. 电流:电流是指通过导线某一横截面的电荷的多少与通电时间之比,用字母I表示。
(1)导体中电流的大小称为电流强度,简称电流。
(2)单位:安培,简称安,符号为A。更小的单位为毫安(mA)和微安(μA)
(3)单位换算:1安(A) =1×103毫安(mA)=1×106微安(μA)
【注意】完全相同的两只灯泡,流过的电流不同时,灯泡的亮度也不同。
4. 常见用电器的电流值
【各种用电器的工作电流是不同的,同一个用电器在不同工作状态下的电流也不相同】
电子计算器:约 100μA 手机(待机时):10-15mA
家用电冰箱:约 1A 电饭锅:3.2-4.5A 中央空调:可达 20A 以上
5. 人体与电流
(1)心电图:人体心脏中的某种细胞会有节律地产生微弱的脉冲电流并传遍心肌,以此触发、控制心跳。这些微电流也会经身体组织传到皮肤。用专门的仪器可以探测到这些电流,将其放大后,就可在显示屏上看到心电图。用心电图可以分析判断心脏的工作情况。
心电图 测谎仪
(2)测谎仪:人体的许多部位有微弱的电流产生。例如,对人脑不同程度的刺激,会使人脑产生不同形式的脑电流,探测并放大这些脑电流,就能对人脑的思维或者情绪状态进行分析并作出推测或判断。据此,人们发明了测谎仪。用专用设备可识别并解释大脑的电波信号,实现大脑与计算机的连接,这就是脑机接口。
(3)人体对电流的反应:人体对来自外界不同强度的电流也有不同的反应。一般情况下,
能引起人感觉的最小电流约为 1mA,当通过人体的电流达到 10mA 以上时,就有可能危及生命了,所以我们一定要注意用电安全。
【拓展】电流的形成可以是正电荷的定向运动,也可以是负电荷的定向运动,还可以是正、负电荷同时反向运动。
典型例题三:电流
【例1】下列有关电流形成的说法中正确的是( B )
A. 只有正电荷定向移动才能形成电流
B. 若要使电路中有持续电流就需要有电源
C. 正、负电荷同时向相反方向定向移动不能形成电流
D. 金属导体中,自由电子定向移动的方向就是电流的方向
【例2】把两种不同材料的导线(如铁线和铜线)组成如图所示的闭合电路,当AB两端存在温度差时,电路中就会有电流通过,这种电路叫热电偶。实验表明,热电偶电路中电流的大小跟相互连接的两种金属丝的材料有关,且接点A和B间的温度差越大,电流越大。
(1)如果只将图中铁丝换成铜丝,电路中将 (选填“有”或“没有”)电流。
(2)如果只将A处杯中的冰水混合物换为沸水,稳定后,通过电路铜丝中的电流将 。(选填“变大”、“变小”或“不变”)
(3)请写出热电偶电路的一种应用: 。
【解答】解:(1)如图所示,其他条件不变,只将铁丝换成铜丝,
电路中将无电流。由材料可知,热电偶电路中电流的大小跟相互连
接的两种金属丝的材料有关;若将铁丝换成铜丝,则与其他导线的
材料相同,电路中无电流。
(2)由材料可知,热电偶电路中电流的大小跟接点A和B间的温度差的大小有关,温度差越大,回路电流越大;若将A处杯中的冰水混合物换为沸水,则AB两端存在温度差会减小,电路电流会变小。
(3)因为热电偶电路中电流的大小跟接点A和B间的温度差的大小有关,温度差越大,回路电流越大,所以可以利用电信号来反映温度,即可以利用这种性质可以把热电偶做成温度计(温差发电等)。
故答案为:(1)没有;(2)变小;(3)制成温度计(温差发电等)。
知识整理4:电路和电路图
1. 电路:我们把电源、用电器和开关用导线连接起来组成的电流路径叫作电路。
2. 电路的三种状态:
①通路:当开关闭合时,电路中会产生电流,这样的电路叫通路,也叫闭合电路。
②开路:当开关断开,或电路中某一处断开时,电路中就不再有电流,这样的电路叫做开路,也叫断路。
③电源短路:不经过用电器,而直接用导线把电源两极连接起来,叫做电源短路 (电路中电流过大会损坏电源,严重时会造成火灾)。
【教材深挖】
1. 用电器短路
现象:在电路中,小灯泡 L₁不发光,小灯泡 L₂发光,说明电路中仍然有电流,但电流没有从小灯泡 L₁中流过,而是从连接在小灯泡 L₁两端的导线中流过,然后流过小灯泡 L₂
总结:电路中某一用电器的两端用一根导线连接起来,这种情况称为这个用电器被短路。
2. 判断短路故障的方法:捷径法
当电流有多条路径可选时,若其中一条路径没有用电器只有导线,而其他路径中含有用电器,电流就会自动走“捷径”,优先通过导线,造成电源短路或用电器短路。
所以:不管电路中有几条电流路径,只要有一条不经过用电器而直接用导线连接了电源的正、负极,那么就形成了电源短路。
例如: 这条电流路径直接用导线连接了电源的正、负极,此时电源短路。
3. 电路元件符号:
电池
电池组
灯泡
开关
电铃
导线交叉不相连
导线交叉相连
电动机
4. 电路图:用元件符号代替实物表示电路的图称为电路图。
画电路图的方法:(1)从电源正极出发,最后回到负极;
(2) 碰到支点时候选择任意一条支路先回到负极,做好支点的标记,之后从该支点的另一条路回到负极。
【特别提醒】画电路图时的注意事项
①电路图与实物图一一对应,完整反映电路的组成,不遗漏任何电路元件。
②电路图最好呈长方形,导线横平竖直,且中间不能有断点。
③合理安排元件符号的位置,使元件均匀分布,元件符号不能画在电路的拐角处。
④元件符号做好标注,如用 S 标注开关、用 L 标注灯泡等,若同一电路中涉及多个相同元件,可加角标进行区别,如 L₁、L₂等。
⑤尽量避免导线交叉,在有导线交叉的电路图中,交叉相连处画实心点。
5. 电路的两种基本连接方式:
串联电路:把电路元件逐个顺次连接起来接入电路
特点:用电器首尾顺次相连,电流只有一条路径:从电源正极出发,
经过用电器流回电源负极。
并联电路:把电路元件并列连接起来再接入电路
特点:用电器的两端分别连在一起,电流有两条或两条以上的路径。
分支点:并联用电器的连接点,如图 A、B。
干路:从电源两极到两个分支点的那部分电路。
支路:两个分支点之间的两条电路。
典型例题四:电路和电路图
【例1】高铁轨道中的螺丝会因振动而松动。小明设计了检测螺丝松动的报警方案。其主要的科学原理是:螺丝(螺丝在电路图中用虚线框表示,其电阻忽略不计)连接在电路中,当螺丝松动时,它会与其连接的导线分离而断开,此时电灯L亮起,及时提醒工人修理。下列符合要求的电路图是( D )
A.B. C. D.
【例2】 如图所示,要使L₁和L₂并联,应闭合开关______;要使L₁和L₂串联,应闭合开关_______。【答案】S₁、S3 S2
【例3】 电路图实物图互画
【例4】 一本用电常识书中列出了灯泡的常见故障与检修方法,如下表所述,造成此“灯泡不亮”故障的共同原因是电路中出现了( B )
A.通路 B.断路 C.短路 D.支路
【解析】灯泡的灯丝断了、灯头内的电线断了、灯头和开关等处的接线松动导致接触不良
的故障的原因是电路中出现了断路。故选 B。
【例5】 如图所示的电路图中,下列说法不正确的是( C )
A.断开 S₁、S₃,闭合 S₂,电路是通路
B.断开 S₂,闭合 S₁、S₃,电路是通路
C.断开 S₁、S₂,闭合 S₃,电路是通路
D.断开 S₁,闭合 S₂、S₃,电路是短路
【解析】断开 S1、S3,闭合 S2,电流的路径是电源正极→L1→L2→S2→电源负极,电路是通路,故 A 正确;断开 S2,闭合 S1、S3,电流的路径有两条,L1、L2 都亮,电路是通路,故 B 正确;断开 S2、S3,闭合 S1,电路断路,故 C 错误;断开 S1,闭合 S2、S3,电流的路径是电源正极→S3→S2→电源负极,电路发生短路,故 D 正确。故选 C。
知识整理5:电流表与电流的测量
1、电流表的符号:
使用方法:
①正确选择量程。使用前应先检查指针是否指在零刻线处;用试触法确定量程。
②必须把电流表串联在电路中。
③使电流从电流表“+”接线柱流进,从“-”接线柱流出。
④绝对不允许不经过用电器把电流表直接接到电源两极,否则,电流表会因通过的电流太大而烧毁。
【特别提醒】试触法:在不能预先估计被测电流大小的情况下,应先拿电路的另一个线头迅速试触电流表最大量程的接线柱,如果指针偏转太小,再使用较小的量程。
2. 判断电流表测量对象的方法
①回路法:电流表和哪个用电器串联,就测量通过那个用电器的电流。
②去表法:将电流表去掉,分析哪些用电器不能工作,则去掉的电流表测量的就是通过那些用电器的电流。
示例:
A₁串联在干路中,测量干路中的电流; 若将A₂去掉,则L₁不能工作,所以A₂测量通A₂与 L₁串联,测量通过 L₁的电流 过L₁的电流;同理,若将A₁去掉,则L1与L₂ 都不
能工作,所以 A₁测量干路中的电流
典型例题五:电流表与电流的测量
【例1】如图所示,a、b、c、d 为电路中的四个接线点,若电流表测量通过小灯泡的电流,则电流表的正负接线柱与电路中各接线点连接关系为( C )
A.正接线柱接 a,负接线柱接 b B.正接线柱接 d,负接线柱接 c
C.正接线柱接 b,负接线柱接 d D.正接线柱接 c,负接线柱接 b
【例2】下列电路中,闭合开关后,能正确测量通过灯 L2 的电流的是( C )
A. B. C. D.
【例3】下列电路中,实物图连接正确且电流表能正确测量出通过灯L₂的电流的电路是( C )
A. B. C. D.
知识整理6:串、并联电路的电流特点
1.串、并联电路的电流规律:
①串联电路中电流的规律:串联电路中各处电流相等.(IA =IB =IC)
②并联电路中电流的规律:并联电路中干路电流等于各支路中的电流之和.(IA=IB+IC)
【特别提醒】实验注意事项
(1)电路连接:从电源正极开始按电路图将元件逐个连接起来,在连接电路时开关应断开。
(2)小灯泡的选择:要选用两个不同规格的小灯泡,并更换不同规格的小灯泡多次实验,避免偶然性,
使结论更具有普遍性。
(3)实验结束后,要把电路拆除且把所有仪器和材料整理整齐后放回原处。
典型例题六:串、并联电流电流特点
【例1】如图所示,小覃同学所在的兴趣小组正在探究并联电路中电流的规律。
(1)图甲是他们设计的电路图,实验时需要测量 A、B、C 三处的电流。图乙是他们某次
测量时连接的实验电路,此时电流表测量的是______(填“A”“B”或“C”)处的电流。
(2)小覃同学要测量通过 L₂的电流,只需将图乙中导线______(填“a”或“b”)的一端移
到电流表的负接线柱上;重新连接好电路后,闭合开关,电流表的示数如图丙所示,则电流表
的示数为______A。
(3)该小组另一位同学测出一组 A、B、C 三处的电流,数据如下表所示,由此他得出结
论:
①干路电流等于各支路电流之和。
②各支路电流相等。
(4)小组内交流讨论后,一致认为该同学的结论不具普遍性,要得到并联电路中电流的
规律,还应该选用规格__________(填“相同”或“不相同”)的灯泡进行多次实验。
【答案】(1)C (2)a 0.3 (4)不相同
【例2】某同学正确连接的实验电路如图甲所示,闭合开关 S 后,电流表 A₁、A₂的指针偏转情况都如图乙所示,则下列说法正确的是( A )
A.通过 L₁的电流大于通过 L₂的电流
B.通过 L₁的电流小于通过 L₂的电流
C.通过 L₁的电流等于通过 L₂的电流
D.无法比较通过 L₁、L₂的电流大小
【课堂练习】
1. 下列有关电现象说法正确的是( C )
A.摩擦起电的实质是创造了电荷
B.用毛皮摩擦过的橡胶棒带正电,是因为橡胶棒失去电子
C.油罐车底部有铁链拖在地上,是为了防止静电带来的危害
D.摩擦过的塑料尺能吸引小纸屑是因为同种电荷互相吸引
2. 下列现象中,不属于摩擦起电的是( C )
A.在干燥的天气中脱毛衣时,会听到噼啪声 B.用塑料梳子梳干燥的头发,越梳越蓬松
C.吸尘器能够把地上的碎纸屑吸起来 D.用干燥的毛刷刷毛料衣服时,毛刷上吸附许多脏物
【解析】在干燥的天气中脱毛衣时,衣物之间相互摩擦放电产生噼啪声,属于摩擦起电;
用塑料梳子梳干燥的头发,梳子和头发摩擦带异种电荷,头发间带同种电荷,同种电荷相互排
斥,使头发蓬松,属于摩擦起电;吸尘器在大气压的作用下能够把地上的碎纸屑吸起来,不属
于摩擦起电;用干燥的毛刷刷毛料衣服时,由于摩擦使毛刷与衣服带异种电荷,带电体可以吸
引轻小物体,所以毛刷上吸附了许多脏物,属于摩擦起电。故选 C。
3. 蜜蜂飞行时与空气摩擦会带电。当蜜蜂靠近花朵时,花粉受到蜜蜂的静电吸引力,能更好地附着在蜜蜂身上。关于蜜蜂和花粉,下列说法正确的是( C )
A.两者可能带同种电荷 B.两者一定带异种电荷 C.花粉可能不带电荷 D.花粉一定带电荷
4. 厨房烟雾含有水汽、空气和油脂液滴,直接排放会导致空气污染。使用油烟机可减少厨房内的油烟污染,保护室内空气质量。静电分离是油烟分离中最关键的技术。静电分离是让甲、乙金属板和油脂液滴分别带上电荷。当烟雾由下往上从两金属板间通过时,空气和水汽由于不带电顺利通过,而油脂液滴会被一侧的金属板吸附,并在重力作用下流入其下方的油杯。下列关于金属板所带电荷及油杯位置符合要求的是( C )
A. B. C. D.
【解析】根据题意并结合题中选项可知,两金属板带异种电荷,油脂液滴带负电荷,同种
电荷相互排斥,异种电荷相互吸引,因而带正电的金属板吸引油脂液滴,油脂液滴在重力作用
下流入带正电金属板下方的油杯,故 C 正确,A、B、D 错误。故选 C。
5. 某用电器中的电流很小,大约100μA,也就是________A。雷电是一种常见的自然现象,
发生雷电时的电流高达2×10⁵A,相当于______mA。
【答案】1×10⁻⁴ 2×10⁸
【解析】1A=1000mA,1mA=1000μA,1A=10⁶μA,该用电器中的电流很小,大约100μA,
也就是1×10⁻⁴A;发生雷电时的电流高达2×10⁵A,相当于2×10⁸mA。
6. 在如图所示的电路中,下列说法正确的是( A )
A.当 S₂断开,S₁、S₃闭合时,L₁和 L₂并联
B.当 S₂闭合,S₁、S₃断开时,L₁和 L₂并联
C.当 S₁断开,S₂、S₃闭合时,L₁和 L₂串联
D.当 S₁、S₂、S₃均闭合时,L₁和 L₂串联
7. 根据实物图,在框中画出电路图或根据电路图连接实物图。
答案:
8. 如图所示的电路中,下列说法中正确的是( D )
A.开关 S 控制灯L1 B.电灯L1、L2是串联的
C.只有L1、L2 是并联的 D.灯L1、L2、L3都是并联的
9. 如图,当 S 接 a,S1 闭合时,电流表的示数如图所示,电路中 亮(选填“L1”或
“L2”或“L1和L2都”),电流表测灯 中的电流,大小是 A。当S接b,S1闭合时,电流表 (能/不能)测出电路中电流。
【答案】 L1和L2都 L2 0.2 不能
10. 如图所示的电路,电源电压恒定不变,闭合开关 S1、S2 后,下列说法正确的是( D )
A.灯 L1、L2 串联
B.电流表 A1 测灯 L1 的电流
C.电流表 A2 测灯 L2 的电流
D.电流表 A1 的示数比 A2 的示数大
【课后巩固】
1. 小丽同学要探究带电的的相互作用力跟什么因素有关,她将一个带正电的物体放在 A 处,
然后用绝缘细线先后将带电小球挂在________处。小球受力发生偏移的情况如图所示,可知小
球带________(填“正”或“负”)电,得出的结论是_________________________________。
【答案】正 其他条件相同时,距离越远,电荷之间的相互作用力越小
【解析】根据题图可知,小球在 P1、P2、P3 处和 A 处的物体均相互排斥,故小球带正电,
得到的结论是其他条件相同时,距离越远,电荷之间的相互作用力越小。
第1题图 第2题图
2. 甲、乙、丙三个轻质泡沫小球用绝缘细线悬挂在铁架台上,它们之间相互作用的场景如图所示,已知丙球与丝绸摩擦过的玻璃棒带同种电荷,则丙球带 电荷,乙球 (一定、可能、不可能)带负电荷。 【答案】正 可能
3. 如图所示,有四个开关:S₁、S₂、S₃、S₄。如果将开关______闭合,______断开,则灯
L₁、L₂串联;如果将开关______闭合,断开,则灯 L₁、L₂并联;如果同时闭合,则电源短路。
【答案】S2、S4 S1、S3 S1、S2、S3 S4 S1、S4
【解析】将开关 S2、S4闭合,S1、S3断开,灯 L1、L2串联,如解析图甲所示;将开关 S1、
S2、S3闭合,S4断开,则灯 L1、L2并联,如解析图乙所示;如果同时闭合开关 S1、S4,则电源短路,如解析图丙所示。
4. 在唐河县开展“创文明城市,人人参与”的活动中,某学校LED 显示屏中滚动播放着“社会主义核心价值观”内容。如图所示,当显示屏中的“谐”字部分未显示出来时,其他的LED 灯仍能正常发光,由此可知,显示屏的每个LED 灯之间是______联的,因为它们彼此之间______(填“能”或“不能”)独立工作。
【答案】并 能
【解析】显示屏中的“谐”字部分未显示出来时,其他的 LED 灯仍能正常发光,说明显示
屏的每个 LED 灯是互不影响的,即它们之间能独立工作,则它们彼此之间是并联的。
5. 某同学用一个有“0~0.6A”和“0~3A”两个量程的电流表研究如图甲所示电路中通过a 点和b 点电流的大小关系。闭合开关,当电流表接在a 点时,指针位置如图乙所示;当电流表接在b 点时,指针位置如图丙所示。请回答下列问题:
甲 乙 丙
(1) 为什么两次测量中电流表指针的位置不同?___________________
(2)电路中实际的电流是多大?为什么?_________________________
【答案】(1)两次测量中电流表选用的量程不同 (2)电路中的实际电流是0.4A,因
为电流表接在a 点时,电流表选用小量程,电流表接在b 点时,电流表选用大量程,读数均为0.4A
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第九讲:电荷与电流
知识整理1:摩擦起电
1. 生活中的摩擦起电现象:
塑料梳子、玻璃棒、气球在和相应物品在摩擦后具有了吸引小纸屑和细水流的能力,这是因为物体经过摩擦带了“电”
【注意】探究摩擦起电现象时应在比较干燥的环境中进行,在潮湿环境下做实验容易失败。
【识图解说】原子结构模型
2. 基本原理
(1)摩擦起电
一般物体不带电的原因:物体内有两种不同的带电粒子。一种是质子,带正电,另一种是
电子,带负电。通常情况下,物体内带正电的质子的数量与带负电的电子的数量相等,正、负
电荷相互抵消,所以物体整体上没有呈现带电性。
摩擦使物体带电的原因:物体之间的摩擦会使一个物体上的电子转移到另一个物体上,得
到电子的那个物体就带负电了,失去电子的物体就带等量的正电。这种现象称为摩擦起电,这
种聚集于物体上的电荷叫作静电。
【特别提醒】摩擦起电是 转移而不是正电荷的转移。摩擦起电并不是创造了电
荷,而是电子从一个物体转移到另一个物体。
(2)带电物体具有 能力
常见的轻小物体有灰尘、毛发、细小水流、碎纸屑、泡沫小球等
◆思考与讨论:用电子得失的观点解释摩擦起电
【名师讲解】雷电
雷电是伴有闪电和雷鸣的放电现象。在对流强烈的积雨云中,云层之间的相互作用以及空气对流等原因使积雨云带电,进而产生雷电现象。我国在三国和南北朝时期的建筑物就有了“避雷室” 装置。
典型例题一:摩擦起电
【例1】如图是一只猫在毛毯上打滚后身上粘了多个气球的情景。猫打滚过程中与毛毯之
间发生了__________现象,轻小的气球能粘在猫身上是因为___________________。
例1图 例2题图
【例2】用毛皮摩擦过的橡胶棒接触验电器的金属球,如图所示。发现验电器的两个金属箔片张开。以下说法正确的是( )
A.毛皮和橡胶棒摩擦的过程中创造了电子
B.毛皮和橡胶棒摩擦的过程中橡胶棒得到了电子
C.验电器的金属箔片张开是因为带了异种电荷
D.橡胶棒接触验电器的金属球时,电子向橡胶棒转移
【例3】小明发现有些衣服在干燥的天气里特别容易吸附灰尘,其原因是衣服经摩擦带了电,而带电体能够吸引 ;用毛皮摩擦过的橡胶棒因得到电子而带 电,将其靠近带电小球A,小球A被排斥,小球A带 电。
知识整理2:电荷间的相互作用
1. 两种电荷:自然界 两种电荷
①正电荷:人们把用丝绸摩擦过的玻璃棒带的电荷叫作正电荷
②负电荷:人们把用毛皮摩擦过的橡胶棒带的电荷叫作负电荷
【巧记】:玻(玻璃棒)丝(丝绸)正,橡(橡胶棒)皮(毛皮)负
【联系生活】静电除毛器:家用的静电除毛器,利用同种电荷相互排斥使毛发与衣物分离,利用异种电荷相互吸引将分离后的毛发吸引在除毛器上。
2.电荷间的相互作用规律:同种电荷相互 ,异种电荷相互
3. 利用验电器检验物体是否带电
【原理:同种电荷相互排斥】
使用说明:验电器可检验物体是否带电并能粗略地比较物体所带电荷量的多少,对同一个验
电器来说,金属箔张开的角度越大,说明被检验物体所带电荷量越多。
【巧记】:斥定吸不定:相互排斥的两个物体一定带同种电荷。相互吸引的两个物体可能带异种电荷;也可能一个物体带电,另一个物体不带电。
典型例题二:电荷间的相互作用
【例1】如图是四个用细线悬挂的轻质泡沫塑料小球之间相互作用的情况。已知D球带负电,则关于另外三个球的带电情况,下列说法正确的是( )
A.A球一定带负电 B.B球一定带负电 C.B球可能带正电 D.C球一定带正电
【例2】如图所示,甲、乙、丙三个轻质小球悬挂于同一平台下,已知乙球带电,下列分析不正确的是( )
A.若甲球带正电,则丙球可能带负电 B.若甲球带正电,则丙球可能不带电
C.若甲球带负电,则丙球可能带负电 D.若甲球带负电,则丙球可能不带电
知识整理3:电流
1. 电源与电流
(1)电源:像发电机、电池这种能提供电能的装置,叫作电源。
(2)接入电路的电源,能使导体内部的电荷产生定向运动,形成持续不断的电流。
(3)形成持续电流的条件:①有 ;②电路是 。
2. 电流的方向:科学上规定, 定向运动的方向为电流方向。
(1)电路中电流的方向:金属导体中的电流是由带负电的电子的定向移动形成的,电子
从电源的负极流出,流向电源的正极。
(2)电子运动的方向与我们规定的电流方向恰好相反。
3. 电流:电流是指通过导线某一横截面的电荷的多少与通电时间之比,用字母I表示。
(1)导体中电流的大小称为电流强度,简称电流。
(2)单位:安培,简称安,符号为A。更小的单位为毫安(mA)和微安(μA)
(3)单位换算:1安(A) = 毫安(mA)= 微安(μA)
【注意】完全相同的两只灯泡,流过的电流不同时,灯泡的亮度 。
4. 常见用电器的电流值
【各种用电器的工作电流是不同的,同一个用电器在不同工作状态下的电流也不相同】
电子计算器:约 100μA 手机(待机时):10-15mA
家用电冰箱:约 1A 电饭锅:3.2-4.5A 中央空调:可达 20A 以上
5. 人体与电流
(1)心电图:人体心脏中的某种细胞会有节律地产生微弱的脉冲电流并传遍心肌,以此触发、控制心跳。这些微电流也会经身体组织传到皮肤。用专门的仪器可以探测到这些电流,将其放大后,就可在显示屏上看到心电图。用心电图可以分析判断心脏的工作情况。
心电图 测谎仪
(2)测谎仪:人体的许多部位有微弱的电流产生。例如,对人脑不同程度的刺激,会使人脑产生不同形式的脑电流,探测并放大这些脑电流,就能对人脑的思维或者情绪状态进行分析并作出推测或判断。据此,人们发明了测谎仪。用专用设备可识别并解释大脑的电波信号,实现大脑与计算机的连接,这就是脑机接口。
(3)人体对电流的反应:人体对来自外界不同强度的电流也有不同的反应。一般情况下,
能引起人感觉的最小电流约为 1mA,当通过人体的电流达到 10mA 以上时,就有可能危及生命了,所以我们一定要注意用电安全。
【拓展】电流的形成可以是正电荷的定向运动,也可以是负电荷的定向运动,还可以是正、负电荷同时反向运动。
典型例题三:电流
【例1】下列有关电流形成的说法中正确的是( )
A. 只有正电荷定向移动才能形成电流 B. 若要使电路中有持续电流就需要有电源
C. 正、负电荷同时向相反方向定向移动不能形成电流
D. 金属导体中,自由电子定向移动的方向就是电流的方向
【例2】把两种不同材料的导线(如铁线和铜线)组成如图所示的闭合电路,当AB两端存在温度差时,电路中就会有电流通过,这种电路叫热电偶。实验表明,热电偶电路中电流的大小跟相互连接的两种金属丝的材料有关,且接点A和B间的温度差越大,电流越大。
(1)如果只将图中铁丝换成铜丝,电路中将 (选填“有”或“没有”)电流。
(2)如果只将A处杯中的冰水混合物换为沸水,稳定后,通过电路铜丝中的电流将 。(选填“变大”、“变小”或“不变”)
(3)请写出热电偶电路的一种应用: 。
知识整理4:电路和电路图
1. 电路:我们把电源、用电器和开关用导线连接起来组成的电流路径叫作电路。
2. 电路的三种状态:
①通路:当开关闭合时,电路中会产生电流,这样的电路叫通路,也叫闭合电路。
②开路:当开关断开或电路中某一处断开时,电路中就不再有电流,这样的电路叫做开路,也叫断路。
③电源短路:不经过用电器,而直接用导线把电源两极连接起来,叫做电源短路 (电路中电流过大会损坏电源,严重时会造成火灾)。
【教材深挖】
1. 用电器短路
现象:在电路中,小灯泡 L₁不发光,小灯泡 L₂发光,说明电路中仍然有电流,但电流没有从小灯泡 L₁中流过,而是从连接在小灯泡 L₁两端的导线中流过,然后流过小灯泡 L₂
总结:电路中某一用电器的两端用一根导线连接起来,这种情况称为这个用电器被短路。
2. 判断短路故障的方法:捷径法
当电流有多条路径可选时,若其中一条路径没有用电器只有导线,而其他路径中含有用电器,电流就会自动走“捷径”,优先通过导线,造成电源短路或用电器短路。
所以:不管电路中有几条电流路径,只要有一条不经过用电器而直接用导线连接了电源的正、负极,那么就形成了电源短路。
例如: 这条电流路径直接用导线连接了电源的正、负极,此时电源短路。
3. 电路元件符号:
电池
电池组
灯泡
开关
电铃
导线交叉不相连
导线交叉相连
电动机
4. 电路图:用元件符号代替实物表示电路的图称为电路图。
画电路图的方法:(1)从电源正极出发,最后回到负极;
(2) 碰到支点时候选择任意一条支路先回到负极,做好支点的标记,之后从该支点的另一条路回到负极。
【特别提醒】画电路图时的注意事项
①电路图与实物图一一对应,完整反映电路的组成,不遗漏任何电路元件。
②电路图最好呈长方形,导线横平竖直,且中间不能有断点。
③合理安排元件符号的位置,使元件均匀分布,元件符号不能画在电路的拐角处。
④元件符号做好标注,如用 S 标注开关、用 L 标注灯泡等,若同一电路中涉及多个相同元件,可加角标进行区别,如 L₁、L₂等。
⑤尽量避免导线交叉,在有导线交叉的电路图中,交叉相连处画实心点。
5. 电路的两种基本连接方式:
串联电路:把电路元件逐个顺次连接起来接入电路
特点:用电器首尾顺次相连,电流只有一条路径:从电源正极出发,
经过用电器流回电源负极。
并联电路:把电路元件并列连接起来再接入电路
特点:用电器的两端分别连在一起,电流有两条或两条以上的路径。
分支点:并联用电器的连接点,如图 A、B。
干路:从电源两极到两个分支点的那部分电路。
支路:两个分支点之间的两条电路。
典型例题四:电路和电路图
【例1】高铁轨道中的螺丝会因振动而松动。小明设计了检测螺丝松动的报警方案。其主要的科学原理是:螺丝(螺丝在电路图中用虚线框表示,其电阻忽略不计)连接在电路中,当螺丝松动时,它会与其连接的导线分离而断开,此时电灯L亮起,及时提醒工人修理。下列符合要求的电路图是( )
A.B. C. D.
【例2】 如图所示,要使L₁和L₂并联,应闭合开关______;要使L₁和L₂串联,应闭合开关_______。
【例3】 电路图实物图互画
【例4】 一本用电常识书中列出了灯泡的常见故障与检修方法,如下表所述,造成此“灯泡不亮”故障的共同原因是电路中出现了( )
A.通路 B.断路 C.短路 D.支路
【例5】 如图所示的电路图中,下列说法不正确的是( )
A.断开 S₁、S₃,闭合 S₂,电路是通路 B.断开 S₂,闭合 S₁、S₃,电路是通路
C.断开 S₁、S₂,闭合 S₃,电路是通路 D.断开 S₁,闭合 S₂、S₃,电路是短路
知识整理5:电流表与电流的测量
1、电流表的符号:
使用方法:
①正确选择量程。使用前应先检查指针是否指在零刻线处;用试触法确定量程。
②必须把电流表串联在电路中。
③使电流从电流表“+”接线柱流进,从“-”接线柱流出。
④绝对不允许不经过用电器把电流表直接接到电源两极,否则,电流表会因通过的电流太大而烧毁。
【特别提醒】试触法:在不能预先估计被测电流大小的情况下,应先拿电路的另一个线头迅速试触电流表最大量程的接线柱,如果指针偏转太小,再使用较小的量程。
2. 判断电流表测量对象的方法
①回路法:电流表和哪个用电器串联,就测量通过那个用电器的电流。
②去表法:将电流表去掉,分析哪些用电器不能工作,则去掉的电流表测量的就是通过那些用电器的电流。
示例:
A₁串联在干路中,测量干路中的电流; 若将A₂去掉,则L₁不能工作,所以A₂测量通A₂与 L₁串联,测量通过 L₁的电流 过L₁的电流;同理,若将A₁去掉,则L1与L₂ 都不
能工作,所以 A₁测量干路中的电流
典型例题五:电流表与电流的测量
【例1】如图所示,a、b、c、d 为电路中的四个接线点,若电流表测量通过小灯泡的电流,则电流表的正负接线柱与电路中各接线点连接关系为( )
A.正接线柱接 a,负接线柱接 b B.正接线柱接 d,负接线柱接 c
C.正接线柱接 b,负接线柱接 d D.正接线柱接 c,负接线柱接 b
【例2】下列电路中,闭合开关后,能正确测量通过灯 L2 的电流的是( )
A. B. C. D.
【例3】下列电路中,实物图连接正确且电流表能正确测量出通过灯L₂的电流的电路是( )
A. B. C. D.
知识整理6:串、并联电路的电流特点
1.串、并联电路的电流规律:
①串联电路中电流的规律:串联电路中各处电流 .(IA =IB =IC)
②并联电路中电流的规律:并联电路中干路电流等于各支路中的 (IA=IB+IC)
【特别提醒】实验注意事项
(1)电路连接:从电源 开始按电路图将元件逐个连接起来,在连接电路时开关应断开。
(2)小灯泡的选择:要选用两个不同规格的小灯泡,并更换不同规格的小灯泡多次实验,避免偶然性,
使结论更具有普遍性。
(3)实验结束后,要把电路拆除且把所有仪器和材料整理整齐后放回原处。
典型例题六:串、并联电流电流特点
【例1】如图所示,小覃同学所在的兴趣小组正在探究并联电路中电流的规律。
(1)图甲是他们设计的电路图,实验时需要测量 A、B、C 三处的电流。图乙是他们某次
测量时连接的实验电路,此时电流表测量的是______(填“A”“B”或“C”)处的电流。
(2)小覃同学要测量通过 L₂的电流,只需将图乙中导线______(填“a”或“b”)的一端移
到电流表的负接线柱上;重新连接好电路后,闭合开关,电流表的示数如图丙所示,则电流表
的示数为______A。
(3)该小组另一位同学测出一组 A、B、C 三处的电流,数据如上表所示,由此他得出结论:
①干路电流等于各支路电流之和。②各支路电流相等。
(4)小组内交流讨论后,一致认为该同学的结论不具普遍性,要得到并联电路中电流的
规律,还应该选用规格__________(填“相同”或“不相同”)的灯泡进行多次实验。
【例2】某同学正确连接的实验电路如图甲所示,闭合开关 S 后,电流表 A₁、A₂的指针偏转情况都如图乙所示,则下列说法正确的是( )
A.通过 L₁的电流大于通过 L₂的电流
B.通过 L₁的电流小于通过 L₂的电流
C.通过 L₁的电流等于通过 L₂的电流
D.无法比较通过 L₁、L₂的电流大小
【课堂练习】
1. 下列有关电现象说法正确的是( )
A.摩擦起电的实质是创造了电荷
B.用毛皮摩擦过的橡胶棒带正电,是因为橡胶棒失去电子
C.油罐车底部有铁链拖在地上,是为了防止静电带来的危害
D.摩擦过的塑料尺能吸引小纸屑是因为同种电荷互相吸引
2. 下列现象中,不属于摩擦起电的是( )
A.在干燥的天气中脱毛衣时,会听到噼啪声 B.用塑料梳子梳干燥的头发,越梳越蓬松
C.吸尘器能够把地上的碎纸屑吸起来 D.用干燥的毛刷刷毛料衣服时,毛刷上吸附许多脏物
3. 蜜蜂飞行时与空气摩擦会带电。当蜜蜂靠近花朵时,花粉受到蜜蜂的静电吸引力,能更好地附着在蜜蜂身上。关于蜜蜂和花粉,下列说法正确的是( )
A.两者可能带同种电荷 B.两者一定带异种电荷 C.花粉可能不带电荷 D.花粉一定带电荷
4. 厨房烟雾含有水汽、空气和油脂液滴,直接排放会导致空气污染。使用油烟机可减少厨房内的油烟污染,保护室内空气质量。静电分离是油烟分离中最关键的技术。静电分离是让甲、乙金属板和油脂液滴分别带上电荷。当烟雾由下往上从两金属板间通过时,空气和水汽由于不带电顺利通过,而油脂液滴会被一侧的金属板吸附,并在重力作用下流入其下方的油杯。下列关于金属板所带电荷及油杯位置符合要求的是( )
A. B. C. D.
5. 某用电器中的电流很小,大约100μA,也就是________A。雷电是一种常见的自然现象,
发生雷电时的电流高达2×10⁵A,相当于______mA。
6. 在如图所示的电路中,下列说法正确的是( )
A.当 S₂断开,S₁、S₃闭合时,L₁和 L₂并联
B.当 S₂闭合,S₁、S₃断开时,L₁和 L₂并联
C.当 S₁断开,S₂、S₃闭合时,L₁和 L₂串联
D.当 S₁、S₂、S₃均闭合时,L₁和 L₂串联
7. 根据实物图,在框中画出电路图或根据电路图连接实物图。
8. 如图所示的电路中,下列说法中正确的是( )
A.开关 S 控制灯L1 B.电灯L1、L2是串联的
C.只有L1、L2 是并联的 D.灯L1、L2、L3都是并联的
第8题图 第9题图 第10题图
9. 如图,当 S 接 a,S1 闭合时,电流表的示数如图所示,电路中 亮(选填“L1”或
“L2”或“L1和L2都”),电流表测灯 中的电流,大小是 A。当S接b,S1闭合时,电流表 (能/不能)测出电路中电流。
10. 如图所示的电路,电源电压恒定不变,闭合开关 S1、S2 后,下列说法正确的是( )
A.灯 L1、L2 串联 B.电流表 A1 测灯 L1 的电流
C.电流表 A2 测灯 L2 的电流 D.电流表 A1 的示数比 A2 的示数大
【课后巩固】
1. 小丽同学要探究带电的的相互作用力跟什么因素有关,她将一个带正电的物体放在 A 处,
然后用绝缘细线先后将带电小球挂在________处。小球受力发生偏移的情况如图所示,可知小
球带________(填“正”或“负”)电,得出的结论是_________________________________。
第1题图 第2题图
2. 甲、乙、丙三个轻质泡沫小球用绝缘细线悬挂在铁架台上,它们之间相互作用的场景如图所示,已知丙球与丝绸摩擦过的玻璃棒带同种电荷,则丙球带 电荷,乙球 (一定、可能、不可能)带负电荷。
3. 如图所示,有四个开关:S₁、S₂、S₃、S₄。如果将开关______闭合,______断开,则灯
L₁、L₂串联;如果将开关______闭合,断开,则灯 L₁、L₂并联;如果同时闭合,则电源短路。
4. 在唐河县开展“创文明城市,人人参与”的活动中,某学校LED 显示屏中滚动播放着“社会主义核心价值观”内容。如图所示,当显示屏中的“谐”字部分未显示出来时,其他的LED 灯仍能正常发光,由此可知,显示屏的每个LED 灯之间是______联的,因为它们彼此之间______(填“能”或“不能”)独立工作。
5. 某同学用一个有“0~0.6A”和“0~3A”两个量程的电流表研究如图甲所示电路中通过a 点和b 点电流的大小关系。闭合开关,当电流表接在a 点时,指针位置如图乙所示;当电流表接在b 点时,指针位置如图丙所示。请回答下列问题:
甲 乙 丙
(1) 为什么两次测量中电流表指针的位置不同?___________________
(2)电路中实际的电流是多大?为什么?_________________________
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