北 京 四 中
編稿:李麗娟 審稿:姚雄偉 責 編:李井軍 電荷、電流和電路、串聯和并聯
一、電荷electric charge
1、帶電
物體具有了吸引輕小物體的性質,我們就說物體帶了電或說物體帶了電荷。
2、使物體帶電的方法
A、摩擦起電:用摩擦的方法使物體帶電;其實質是指兩種不同的物體相互摩擦后,各自帶上等量異種電荷的現象。通常情況下,原子是中性的,物體也是呈中性的。由于不同物體的原子核對于核外電子的束縛能力不同,在相互摩擦中,束縛能力弱的物體失去電子,束縛能力強的物體得到電子。摩擦起電的過程是電荷的轉移過程,而非創造了電荷。例如:絲綢和玻璃棒相摩擦,由于絲綢這種物質的原子核對核外電子的束縛能力較玻璃棒的原子核對核外電子的束縛能力強一些,在相互摩擦中,絲綢這種物質能夠從玻璃棒上得到一些電子,從而有多余電子而帶負電荷,玻璃棒由于失去電子,從而缺少電子而帶等量的正電荷。
B、接觸帶電:用接觸的方法使物體帶電;即:一個不帶電的物體與另一個帶電的物體接觸時,不帶電的物體也帶了同種電荷。接觸帶電實際上是電荷的轉移。
☆C、感應起電:利用靜電感應的方法使物體帶電;感應起電是由于電子在導體內部轉移形成的。
3、檢驗物體是否帶電的方法
A、看是否可以吸引輕小物體;
B、利用電荷間的相互作用:同種電荷相互排斥,異種電荷相互吸引;
C、通過驗電器。(驗電器是根據同種電荷相互排斥的原理制成的)
(二)、兩種電荷
1、自然界中存在兩種電荷:正電荷和負電荷
正電荷:與絲綢摩擦過的玻璃棒所帶的電荷,稱為正電荷,
負電荷:與毛皮摩擦過的橡膠棒所帶的電荷,稱為負電荷。
2、同種電荷相互排斥,異種電荷相互吸引。
3、電荷量:電荷的多少叫電荷量。單位:庫侖 簡稱“庫”,符號“C”。
(三)原子結構 元電荷
1、元電荷:
精確的實驗表明,任何帶電體所帶的電荷量總是等于某一個最小電荷量的整數倍,即電子所帶電荷量的整數倍。因此人們把一個電子所帶電荷量的絕對值叫“基本電荷”,也叫“元電荷”(帶電量最小的電荷),用符號“e”表示,則 e=1.6×10-19C。
2、帶電體的電量:q=ne
電子是最小的帶負電的電荷。
3、原子呈電中性:
物體由原子構成,原子由原子核和核外電子構成,原子核由質子和中子構成。質子帶正電,核外電子帶負電,且質子數=核外電子數,則原子帶的正電與負電等量,原子不顯電性,呈電中性,物體也呈電中性,但不能說物體沒有電荷。
(四)導體和絕緣體
善于導電的物體叫導體。例如:金屬、人體、大地、石墨及酸、堿、鹽的水溶液等都是導體。導體能夠導電,是因為導體內部有大量可以自由移動的電荷。
不善于導電的物體叫絕緣體。例如:橡膠、塑料、玻璃、陶瓷、油等都是絕緣體。絕緣體不容易導電,是因為絕緣體內部幾乎沒有可以自由移動的電荷。
導體和絕緣體之間沒有絕對的界限,在一般情況下是絕緣體,當條件改變時,也可以變為導體。
二、電流和電路
(一)、電流
1、電流的形成:電荷的定向移動形成電流
2、形成持續電流的條件: 一是必須有電源;二是電路是閉合的;
在金屬導體中,自由電子的定向移動形成電流
在電解液中,陰、陽離子的定向移動形成電流
3、方向:規定正電荷定向移動的方向為電流的方向
(二)、電路electric circurit
1、構成:電源、用電器、導線、開關
A、電源power supply:能夠提供持續電流的裝置。電源的作用是在電源內部不斷地使正極聚集正電荷,負極聚集負電荷,以持續對外供電。從能量轉化的觀點來看,電源是將其他形式的能轉化成電能的裝置。在電源的外部,電流從電源正極出發,流經用電器,回到電源的負極;在電源的內部電流由負極流向正極。
B、用電器:用電來工作的設備,它的作用是消耗電能,并將電能轉化為其他形式的能。
C、導線:用來連接電源、用電器和開關組成電路,起到傳輸電能通道的作用。
D、開關:用來控制用電器的工作,接通或切斷電路
2、電路的狀態:
通路:處處連通的電路叫通路
斷路:斷開的電路叫斷路,也叫開路。
短路:直接用導線把電源正負電極連接起來的電路叫短路。
在電路中,如果用電器的兩端直接被同一根導線連接時,電流將不通過用電器,直接經導線流過,這種現象叫該用電器被“短接”。
3、電路圖: 用規定的符號表示電路連接情況的圖叫電路圖。
電路圖符號:
三、串聯和并聯
串、并聯電路的比較:
【例題解析:】
例1、一個學生直接用手拿一根與絲綢摩擦過的銅棒與驗電器的金屬球接觸,則驗電器的金屬箔片:
A.金屬箔片會張開,且帶上正電荷 B.金屬箔片會張開,且帶上負電荷
C.金屬箔片會張開,但不知會帶上何種電荷 D.金屬箔片不會張開,且不帶電
解析:銅棒與絲綢摩擦后,會帶上等量的異種電荷,但由于銅棒及與之相連的人體、大地都是導體,銅棒上帶了電荷后會在瞬間經過人體流入大地,所以銅棒不帶電,金屬箔片不會張開。
正確答案:D
兩種物體相互摩擦會帶上異種電荷,電荷在導體中能迅速的移動,而在絕緣體中卻不易移動,所以絕緣體就容易帶電。
例2、三只輕紙球分別用絲線懸掛著,其中任意兩只球靠近時相互吸引,則下面結論正確的是
A.三只球都帶電 B.有兩球帶同種電荷,第三球不帶電
C.只有一球帶電 D.有兩球帶異種電荷,第三球不帶電
解析:若物體帶異種電荷,則其相互吸引;若一個物體帶電,則其可以吸引輕小物體。因為三只輕紙球兩兩相互吸引,則不可能三只球都帶電、或只有一球帶電、也不可能兩球帶同種電荷,所以A、B、C錯.正確答案:D
對于此類問題,我們可以由電荷間的相互作用規律及帶電體能吸引輕小物體的性質綜合判斷。
例3、在一個有一只電鍵兩只燈泡組成的電路中,當電鍵斷開時,兩只小燈泡都不發光,當電鍵閉合時,兩只小燈泡都能發光,那么這兩只小燈泡的連接方式是
A.一定是并聯 B.一定是串聯
C.可能是串聯,也可能是并聯 D.以上說法都不對
解析:電鍵在串聯電路中能控制兩只燈泡,在并聯電路中,如果電鍵在干路上也可以同時控制兩只燈泡。
正確答案:C
根據電鍵在電路中的作用,以及電鍵的連接方式可以做出用電器連接方式的正確判斷。
例4、如圖所示的電路中,只連通S1時 _______燈亮;只連通S2時 ________燈亮;同時
連通S1、S2、S3將發生________事故。
解析:只連通S1時,電流從電源正極出發經L2、S1、回到電源負極,所以L2燈亮;只連通S2時,電流從電源正極出發經L2、S2、L1回到電源負極,所以L1、L2兩燈都亮;同時連通S1、S2、S3時,電流從電源正極出發,經S3、S2、S1回到電源負極,將發生短路事故。
正確答案:L2,L1、L2,短路
開關在電路中不僅能起控制電路通、斷的作用,還能改變電路的結構。
例5、如下列所示各圖中,為串聯電路的是
解析:圖A中,開關閉合后,電路處于短路狀態;圖B中,一條導線直接接在了電池的兩極,電路處于短路狀態;圖C中,電流分別經L1、L2流回電源的負極,有兩條回路,是并聯電路;圖D中,電流始終是一條路經,電路只有一個回路,是串聯電路;圖E中,電流分別經L1、L2流回電源的負極,有兩條回路,也是并聯電路。正確答案:D
在判斷串、并聯電路時,可采用“回路法”。即:讓電流從電源正極出發經過各用電器回到電源的負極,途中不分流,電流始終是一條路經,電路只有一個回路,這些用電器的連結方式就是串聯;如果電流在某處分為幾條支路,每條支路上還有用電器,電流的路徑有幾條,構成了幾條回路,這些用電器的連結方式就是并聯。