总复习：电学基础

总复习：电学基础电路（一）正确认识摩擦起电的本质一个物体经过摩擦带了电的现象称为摩擦起电，产生这种现象，不是通过摩擦产生了电荷，而是电子在物体间发生了转移。一般情况下物体成中性。是因为物体由大量分子构成，分子由原子构成，原子由带正电的原子核和核外带负电的电子构成。由于相互吸引，核外电子在原子核的束缚下绕核转动，而原子核电荷量与核外电子总电荷量相等，就使整个原子呈现中性状态，而物体也是中性的。不同的物体，由于其原子核对核外电子束缚能力不同，它们相互摩擦时，就会有部分电子从束缚电子能力较弱的原子核周围转移到束缚电子能力强的原子核周围，此时，原子核所带正电荷量与核外电子所带负电荷量不再相等，使物体呈现带电状态，得到电子的物体显示带负电，失去电子的物体显示带等量的正电。采用摩擦的方法容易出现这种现象，摩擦面上分子运动加快，相互碰撞机会增多，这都使电子转移机会增多，容易起电。（二）自然界中只有两种电荷的逻辑思维过程为什么说自然界中存在两种电荷？对这一结论的认识过程要分两个层次，第一个层次是熟悉实验现象，第二个层次是在实验的基础上进行逻辑推理，归纳总结。下面为了说明的方便，把用绸子摩擦过的玻璃棒称为，把用毛皮摩擦过的橡胶棒称为。实验现象：两个相互排斥，两个相互排斥，与相互吸引。分析推理：与应带同种电荷，b与b也应带同种电荷，这说明同种电荷互相排斥，而与相互吸引，这说明与带不同电荷，至此，说明自然界至少存在两种电荷。实验现象：使各种各样的物体带电后去与a或b作用发现，凡是与相互吸引的就必与相互排斥，凡是与相互吸引的就必与相互排斥，没有其他情况。分析推理：上述现象说明，任何一个带电体所带的电荷，要么与是同种电荷，要么与是同种电荷，不存在第三种不同电荷，至此，说明自然界中只存在两种电荷。注意：带电体吸引轻小物体与异种电荷相互吸引的区别，带两种不同电荷的两个物体之所以相互吸引，带正电荷的物体可以吸引轻小物体，带负电荷的物体也可以吸引轻小物体，但前者是电荷与电荷间的相互作用，后者是带电体具有的一种性质。这种作用与后面的磁体作用要加以区分。（三）知道电流的形成及电流方向的规定1. 电荷的定向移动形成电流，而电荷可以分为两种，即：正电荷和负电荷，所以在理解电流的形成这一内容时，应注意以下三点：（1）电流可能只是由正电荷定向移动形成的。（2）电流可能只是由负电荷定向移动形成的。（3）电流可能是由正、负电荷同时向相反方向定向移动形成的。2. 物理学中规定：把正电荷定向移动的方向规定为电流的方向。正负电荷的定向移动都可以形成电流，那么按照定义，负电荷的定向移动与电流的方向相反，如金属导体中的电流，是由自由电子的定向移动形成的。那么它的电流就和自由电子的定向移动方向相反。（四）弄懂通路、开路、短路的概念“通路”就是一个完整的电路中（必然包括电源、用电器、开关及导线组成）有电流通过。“开路”就是电路中没有电流通过，造成开路可能是开关没有闭合或接线处松动，或导线断了，也可能是用电器“损坏”。开路也叫断路。“短路”从狭义讲就是电源“+”“”极之间没有用电器，而用导线直接把“+”极和“”极连接起来，短路由于电阻很小，电流会很大，烧坏电源，这是绝对不允许的。部分电路的短路可以用来控制某一段电路中电流的有无。如图1所示的电路只闭合S1时，L1L2都亮。当S1S2都闭合时电流不通过L2而直接通过开关S2形成通路，使整个电路中只有L1亮，灯L2被短路。电流（一）正确理解用水流类比电流人们不能用肉眼直接观察到电流，但可以看见水流，虽然水和电有着本质的区别，但它们有着许多类似之处，因此我们往往用水流来类比电流，借助水流来理解电流的初步概念。水管里的水不流动时，和内的水分子只做无规则的热运动，当大量的水分子作定向移动时，就形成水流；导体里没有电流时，导体内自由电荷只做无规则热运动，当大量的自由电荷做定向移动时，就形成电流。（二）会使用电流表与使用其他的测量工具相同，使用电流表前首先要校零，即使指针对准表头刻度盘的零刻度线，同时弄清电流表的量程和分度值。电流要从电流表的“+”接线柱流入“”接线柱流出。如果正负接线柱接反，则电流表的指针就会反向偏转，容易造成指针碰弯或者损害电流表的事故。同时应该注意：电流表有“正负”接线柱，不是“正负”极。被测电流不能超过电流表的量程，电流表的量程是指允许通过电流表的电流的最大值，若能预先估计被测电流的大小，根据估计的电流的大小，选择合适量程的电流表，若不能估计被测电流的大小，采用接大量程“试触法”选择合适的量程，试触时，电流表接大量程接线柱先拿电路中的开关迅速闭合，迅速打开，观察指针偏转的范围，如果超过大量程，就应换用更大量程的电流表，否则该电流表将被烧坏，如果小于大量程而大于小量程，就应选用大量程接线柱。如果小于小量程就应选小量程的接线柱。有的同学问：从电流来看，无论用大量程还是小量程，只要指针偏角未超过量程，都可读出电流大小。为什么还要在大量程偏角很小时换用小量程测呢？大家仔细观察一下电流表上的刻度盘就会发现，大量程与小量程的刻度上，每个小格的电流值不同，具体来说：如一个电流表有03A和00.6A两个量程，用03A量程时每小格表示0.1A，用00.6A量程时，每小格表示0.02A，我们说00.6A量程的准确度高些，如果通过电流表的电流是0.04A，用03A量程去测就读不准确，而用00.6A量程去测就较准确，可见换用小量程测是为了提高测量的准确度。绝对不允许不经过用电器就直接把电流表接到电源的两极上，因为这样连接会使电流表中电流很大，会烧坏电流表（因为电流表相当于一根导线，直接与电源相连，会使电源短路，所以电流很大）。（三）弄清串联电路和并联电路电流特点1. 串联电路电流特点 从理论上分析：经过电路中各个部分的电荷不能消失，也不会增加，所以单位时间里经过串联电路各处的电荷应该一样多，也就是说串联电路中电流处处相等。2. 并联电路电流特点电流和水流相似，我们以水流为例，从干渠里流出来的水分支后，由于每一条支路上的水流都是从干渠里流出来的，所以每一条支路上的水流都比干渠里的水流小。同理，在并联电路中，每一条支路中的电流都比干路中的电流小，所以并联电路有分流的特点。并联电路干路中的电流等于各支路中的电流之和。电压（一）知道电压的概念由于电源的正极上不断聚集正电荷（高电位），在电源的负极上聚集负电荷（低电位）。高低电位之差叫电压（电位差、电势差）。电源的正负极之间产生了电压。这个电压可使大量电荷从一个极流向另一个极（电压使大量的电荷发生了定向的移动）。电源的作用是使导体的两端产生电压，电压的作用是使自由电荷定向移动形成电流。如果某一电路与电源相连，电压应加在电路的两端，使导体中的自由电荷定向移动形成电流，因此电源是提供电压的装置，它把其他形式的能转化成了电能。（二）会使用电压表1. 测量电路两端电压的仪表电压表。2. 电压表的三个接线柱、两个量程。（1）若用“+”（“”）“3”两个接线柱，量程为3V，分度值0.1V。（2）若用“+”（“”）“15”两个接线柱，量程为15V，分度值0.5V。（3）注意：先看量程（找接线柱）后确定分度值。3. 电压表的使用规则（1）电压表要并联在被测电路的两端。（2）电流从电压表的“+”接线柱流进，从“”接线柱流出。（3）不要超过量程。（4）电压表可以直接接到电源的正负极上测出电源电压。4. 电压表与电流表比较 仪表比较电压表电流表用途测量电路两端的电压测量电路中的电流符号连接方法并联在被测电路的两端串联在被测电路中与电源相接能够直接并联在电源两极上绝对不允许不经过用电器直接连到电源两极上相同点使用前要调指针零刻度，弄清分度值、量程，使用时要使电流从正接线柱流进，负接线柱流出，都要选择合适量程，都要等指针稳定时再读数值，不能估计出电流值、电压值时可用试触法判断是否超过量程。（三）理解串联电路和并联电路电压的关系串联电路两端的总电压等于各部分电路两端的电压之和，串联电路里各部分电路两端的电压不一定相等，但电路两端的总电压等于各部分电路两端电压之和。并联电路中，各支路两端的电压都相等，因为测量并联电路电压时，电压表分别接入电路中相同的两点之间，所以测得的电压必然相等。（四）学会识别电路1. 识别电路时，由于电流表的内阻极小，因此可将电流表所在处视为一条导线，由于电压表的内阻极大，因此可将电压表所在处的电路视为断路，这样可方便地判定电路的连接方式得到结论。2. 在利用串、并联电路电压特点求解某段电路两端电压时，正确分析用电器的连接方式后，确定电压表的测量对象是解答此类问题的关键，判断的基本方法是看电压表并联在哪个用电器两端或哪一部分电路两端，那么电压表就测哪一个用电器或哪一部分电路两端的电压，这就需要先找出电压表并联在电路哪两点之间，可借助“节点法”帮助解决这类问题。3. 不论是画电路图还是连接实物图，或是在实际的实验操作过程，都应在最后补接电压表，即先连接电路中除电压表之外的其他元件，连接完成后，找到电压表要测量的那一部分电路的两个端点，将电压表并联即可。电阻（一）内容1. 电阻（1）电阻是表示导体对电流阻碍作用大小的物理量，用字母R表示。（2）电阻的单位是欧姆，简称欧（）。规定：如果导体两端的电压是1V，通过的电流是1A，这段导体的电阻就是1。比较大的单位有千欧（）、兆欧（）。，。（3）决定电阻大小的因素：导体的电阻是导体本身的一种性质，它的大小决定于导体的材料、长度和横截面积。此外，导体的电阻还跟温度有关。2. 变阻器实验室常用的变阻器有滑动变阻器和电阻箱。（1）滑动变阻器：用电阻率较大的合金线（电阻线）制成（结合实物弄清它的构造）。它的原理是靠改变电阻线在电路中的长度来改变电阻的。它的作用是可以用来改变电路中的电流。它的表示符号是，它的结构示意图是。注意：每个变阻器都有规定的最大电阻和允许通过的最大电流，使用时要根据需要进行选择，不能使通过的电流超过最大值，否则会烧坏变阻器。通过在使用前应将电阻调到最大。（2）电阻箱：一种能够表示出阻值的变阻器。（二）要求1. 知道电阻及其单位，理解决定电阻大小的因素。2. 知道滑动变阻器的构造，会把滑动变阻器连入电路改变电流。3. 知道电阻箱的使用和读数。【典型例题】例1 在加油站小朋看到一醒目的标语：“严禁用塑料桶装运汽油”，请你说出这条标语的道理。解析：塑料的化学性质很稳定，用塑料容器可装酸碱物质，当然汽油也不会损坏塑料筒，因此它可能属于物理原因。汽油在运输过程中与塑料容器摩擦，而使塑料桶带电，汽油易燃容易产生燃烧而爆炸的事故。答案：在运输过程中，汽油与塑料桶摩擦，汽油和塑料的电性不一样，使塑料桶上带电，而塑料桶是绝缘体，桶上的电荷不能转移，从而桶上的电荷越积越多，达到一定程度就会发生放电现象，放电产生的火花会引燃汽油，造成火灾或伤亡事故。所以加油站用醒目的标语提醒人们不要用塑料桶装运汽油，以免发生意外。易错分析：摩擦起电是一种常见的物理现象，分析问题时要看物体是否发生摩擦而产生电的现象，切勿被表面的化学现象所迷惑。例2 判断下列电路中各灯的连接情况： 解析：电路的连接方式有串联、并联、混联，如何判断电路的连接在于找出电路有无支路，图1中电流有两条路径，电流经L2后在A点分流，分别经L1，L3于B点会合流回电源负极，所以该电路是L1与L3并联后，再与L2串联的一个混联电路。其等效电路图是图4。在图2中，电流由电源正极流出，在A处（实际上也是B点处）分流，分别经L1，L2，L3于C点，D点处会合流向电源负极，其等效电路图如图5所示。在图3中，电流的路径可能四条：“+”“”，“+”“”，“+”“”，“+”“”，其中第条C点与“+”相接，B点与“”相接，电流不会从“”流到“+”，所以电路中电流只有条，灯L1，L2，L3并联，如图6所示。答案：图1中L1，L3并联后再与L2串联。图2中L1，L2，L3并联。图3中L1，L2，L3并联。方法提炼：图1如不认真分析，很容易误认为，互为并联，而图2、图3又容易看成短路或部分短路，分析题的关键是找出电流可能流过的路径，看清各条路径上有什么元件。例3 如图7所示为旋钮式变阻箱的结构示意图，从图中的情况可知，此时变阻箱A，B两接线柱间的等效电阻为 。（上的每个电阻阻值都为，上的每个电阻阻值都是，上的每个电阻阻值都是，上的每个电阻阻值都是）解析：本题看起来很复杂，但从电流路径上分析可看出电流从A流到B只有惟一的一条路径，所以AB间的电阻都是串联连接的，AB间的总电阻等于各个电阻之和，。答案：。方法提炼：复杂题目可通过分析判断电路的连接情况，简化为最简单的串联，并联电路。例4 如图8所示，若闭合开关后，两只灯泡都不亮，电流表指针也几乎不动，而电压表指针有明显偏转，则该电路故障可能是（ ） A. 电流表坏了或未接好B. 从经过到的电路中有断路C. 灯丝烧断或灯座未接通D. 电流表和，都坏了解析：从题可知，两灯都不亮，这说明在两灯泡上没有构成正常的电流通路，又由于两只灯泡是串联的，所以题目所给的四个答案中的任一个，都可能成为灯泡不亮的原因。但考虑到电流表指针几乎不动，而电压表指针明显偏转，则说明从电源经电流表，电压表及这一电路连接完好，由此可确定A，C，D不正确。答案：B方法提炼：用电压表可判断电路中断路故障，如果电路确定是断路，电压表与某一段电路并联时有读数，说明此段电路一定是断路。例5 小实验：火焰开关。用导线把一节干电池，一只工作电压为2.5V的小电珠和一段长约7cm的铅笔芯按图9所示连成电路。调节铅笔芯串入电路中的长度，刚好使小电珠不发光，现在你可划燃一根火柴并加热铅笔芯，待会儿小电珠就能点亮，火柴一旦熄灭，小电珠也会慢慢地熄灭。这里，火焰犹如一只开关，为什么火焰竟然能起这样的作用呢？解析：原来铅笔芯是石墨做的，石墨能够导电，并且它的电阻会随着温度的升高而减小（正好与金属相反）。当用火焰加热铅笔芯时，铅笔芯电阻减小到电路中有足够大的电流时，小电珠就亮了；反之，铅笔芯温度降低，电阻随之增大，当电路中电流强度充分小时，小电珠就熄灭了。答案：见解析。易错分析：电阻的阻值大小与温度有关，有些导体的电阻随温度升高而增大，有些导体的电阻随温度升高而减小，同学们要注意它们的区别。例6 在楼梯中间安装一盏灯，需要在楼梯上、下两处都能能控制它，当上楼梯时，能用下面的开关开灯，人上楼梯以后，可用上面的开关关灯，当下楼时，能用开灯，用关灯，如图10所示是用两个单刀双掷开关控制一盏灯的电路图，这个电路有什么问题吗？解析：如图10所示，它仅仅满足了两个开关控制一盏灯的要求，却不符合安全用电的要求。设电源中上方为火线，下方为零钱，当和都接“1”，“2”时，这时电灯虽然不亮，但灯头都带电，这种情况在电路安装中是不允许的，这里，只要把这一电路作如图11所示的修改，即满足要求，只要电灯不亮，灯头上就不带电，既能达到两个开关控制一盏灯的目的，又能满足安全用电的要求。答案：当，都是1和2连接时，电灯不亮但电灯上都与火线连通，不符合安全用电要求。拓展延伸：在解决实际问题的过程中，不仅要考虑它的适用性，更要考虑它的安全性。【模拟试题】一. 单项选择题：1. 关于物体带电的实质，下列说法中正确的是（ ）A. 一个物体带正电，是因为它有多余的原子核B. 一个物体带正电，是因为缺少质子C. 一个物体带负电，是因为它有多余的电子D. 一个物体不带电，是因为它既没有原子核也没有电子2. 用一个开关同时控制电路中两只小灯泡的发光和熄灭，则这两只小灯泡（ ）A. 只能是串联B. 只能是并联C. 可能是串联也可能是并联D. 串联、并联都不是3. 如图1所示的电路中，能用电压表正确测出灯两端的电压的是（ ）4. 一个带电的通草球靠近一个不带正电的通草球，两球将会（ ）A. 相互吸引在一起B. 先吸引，接触后分开C. 相互靠近一点后又分开D. 相互排斥5. 下列事实中，最能说明导体的电阻跟导体横截面积有关的是（ ）A. 长度相同的铜丝，细的比粗的电阻大B. 横截面积相同的铜丝，长的比短的电阻大C. 横截面积相同的铁线和铜丝，铁丝可能比铜丝的电阻大D. 长度和横截面积都相同的铁丝和铜丝，铁丝电阻比铜丝的电阻大6. 如图2所示，设灯丝电阻不变，当滑动变阻器的滑片向左或者向右移动时，下列各量不发生变化的是（ ）A. 通过，的电流B. ，两端的电压C. 和的电阻D. 电路的总电阻7. 如图3所示电路中，三个电流表、的示数分别为、，它们的大小关系是（ ）A. B. C. D. 8. 如图4所示，当开关S1、S2都闭合时，有电流通过的是（ ）A. L1，L2和L3B. L1和L3C. L1和L2D. L2和L39. 如图5 所示，开关闭合后，发现电流表的指针明显偏转，电压表指针不动，该电路的故障可能是（ ）A. 灯L1的灯丝断了B. 灯L2的灯丝断了C. 灯L2的接线柱短路D. 灯L1的接线柱短路10. 如图6所示，电源是由三节蓄电池串联组成的电池组，若的示数为2.5V，则V1、V2的示数分别是（ ）A. 4.5V，2V B. 3V，6V C. 3.5V，6V D. 2.8V，3.5V二. 填空题：11. 导体的电阻与它的材料有关，长短、粗细都完全一样的铜丝和铁丝比较，电阻值小的是 。12. 验电器是根据同种电荷互相 的原理制成的。13. 科学上规定以 电荷定向移动的方向为电流方向。金属导体中是靠 定向移动形成电流的，其定向移动方向与电流方向 。14. 塑料、玻璃、食盐水、石墨、人体、金属，属于导体的是 。导体之所以导电，是因为导体中有能够 移动的电荷。三. 实验题：15. 如图7所示中，当开关S1，S2都断开时，能亮的灯是 ，它们之间是 联，当开关S1，S2都闭合时，能亮的灯是 ，它们是 。16. 如图8所示，是“用电流表测量电流”的实验电路图，闭合开关后，各电流表的示数记录在下表中。根据实验数据，可以得出的结论是 。17. 如图9所给出的电路图，然后回答下列问题：L1与L2是 联，S控制 。S1控制 ，S2控制 。18. 灯泡灯丝在灯泡不发光时，电阻为R1，灯泡发光后电阻为R2，则R1 R2。19. 如图10所示的电路中，电源电压保持不变，滑动变阻器接入电路的是 段，滑片P向下移动时，电路中电阻值将 ，电流表的示数将 ，灯的亮度将 。20. 将灯L1和L2串联，用电压表测电压，使用的是“+”和“15”两个接线柱，将电压表和L1并联时，指针偏转8小格，电压表和L2并联时，指针偏转12小格，那么电路两端的总电压是 。21. 市场上出售一种可以滚动的毛刷，当毛刷在衣物上擦刷时，可以把灰尘和微小脏物吸到刷内，这里用的主要物理道理是 ； 。22. 如图11所示，为了使L1，L2并联，三个电表分别是什么表？如果，三个表的示数分别为1.5，1.2，2.5，则L1，L2两端的电压各是多大？通过L1，L2的电流值分别是多大？请做完之后再看答案！【试题答案】1. C导解：一个物体带正电是因为物体失去电子而缺少电子带正电。一个物体带负电是因为它有多余电子。2. C导解：开关装在并联电路中干路上也可同时控制两个灯泡。3. A导解：A中与L1并联，B中与电源并联，C中与L2并联；D中“+”“”接线柱接错了。4. B导解：带电球先吸引轻小球后相接触，两球带同种电荷而相排斥。5. A导解：电阻大小与横截面积有关，一定要材料相同，长度也相等，而横截面积不等，所以选A。6. C导解：电灯的电阻与电流和电压无关。7. D导解：测总电流；测L1，L2的总电流比的小；测L1的电流比的小。8. D导解：L1灯被L2，L3右边的导线短路了。9. D导解：L1短路后，只有L2接入电路，电流大。10. C导解：V2测总电压，V1测L1的电压，总电压为，。11. 铜丝12. 排斥13. 正；自由电子；相反14. 食盐水，石墨，人体，金属，自由15. L2L3；串；L1L2；并16. 并联电路中，干路电流等于各支路电流之和17. 并；L1L2；L1；L218. 小于导解：灯丝电阻随温度升高而增大19. ；增大；减小；减弱20. 10V导解：015V量程，每小格电压值为0.5V。21. 摩擦起电； 带电物体吸引轻小物体22. ，为电流表，为电压表； 两端电压都为2.5V，L1通电流为0.3A，L2通电流为1.2A。11