初中电学讲义之电流和电路Word文档下载推荐.docx

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第十五章电流和电路

引言：

“电”对我们来说好像是一件非常熟悉的事物了，因为我们现今的生活处处都离不开电，试想一下，如果停电一周，对我们的生活将产生怎样的影响？

我们按下开关，灯泡就会发光，按下开关的时候到底接通了什么？

灯头里面的电线接线柱为什么要接两根电线？

插座上的孔为什么有的是两个孔的，而有些是三个孔的？

我们将用实验和分析的方法，学习电学的初步知识，进而解答我们生活中遇到的一些与电有关的简单问题。

第一节两种电荷

教学目标：

1、复习物质的构成，认识分子原子的结构

2、认识摩擦起电，知道自然界有且只有两种电荷

3、知道电荷间相互作用的规律，知道验电器的工作原理

教学过程：

一、物质的构成

我们已经知道：

分子是物质中能够独立存在的相对稳定并保持该物质物理化学特

性的最小单元，分子由原子构成。

当构成一个分子的原子被分离时，发生的这个变化就是化学变化，原子是化学反应的基本粒子。

原子由中心的原子核和核外的电子构成

，它们的模型如图所示，原子核是由质子和中子两种粒子构成的，电子在核外较大空间内做高速运动。

我们可以简单认为：

电子在核外空间做高速运动，就像地球围绕太阳运动一样，这是太阳和地球之间相互引力作用的结果。

因此，我们认为，电子之所以能够绕原子核做告诉运动，就是因为受到了原子核的引力作用。

不同的原子（比如氧原子和铜原子），它们的原子核包含的质子和中子数是不一样的，也就是说不同的原子核大小不一样，那么，不同的原子核束缚核外电子的能力也就不同。

二、摩擦起电

问题1：

我们人为的假设一个现象：

将两个不同的原子靠近摩擦，将发生什么现象？

分析：

因为不同原子束缚核外电子的能力不同，那么，两个不同的原子靠近摩擦时，束

缚核外电子能力弱的原子核将失去电子，束缚核外电子能力强的原子核将得到电子。

结论：

以上分析说明，两种不同的物质摩擦时，电子（核外电子的简称）发生了运动。

问题2：

既然电子发生了运动，这种运动的宏观表现是什么？

实验1：

用丝绸摩擦两根玻璃棒，相互靠近时，有排斥的作用力；

用毛皮摩擦过的橡胶

棒靠近用丝绸摩擦过的玻璃棒时，有吸引的作用。

我们说，上述玻璃棒和橡胶棒带了“电荷”，用摩擦的方法使物体带电（带了电

荷的简称），叫做“摩擦起电”。

三、自然界只有两种电荷

问题3：

电荷间的相互作用是什么样的作用？

丝绸摩擦过的两根玻璃棒带的电荷肯定相同，他们是排斥的，毛皮摩擦过的

橡胶棒也一样，说明同种电荷是相互排斥的；

而橡胶棒和玻璃棒是吸引的，说明不同种电荷相互吸引。

问题4：

自然界中有几种不同的电荷呢？

人们发现，无论用什么方法带电，物体所带的电荷或者与上述玻璃棒的相同，或

者与上述橡胶棒的相同，说明自然界中只有两种电荷。

丝绸摩擦过的玻璃棒带的电荷叫做“正电荷”，毛皮摩擦过的橡胶棒带的电荷叫做“负电荷”。

注：

我们将以上分析和定义引入到微观的角度，原子核和电子原来是带电荷的，电子带负电，原子核带的正电荷与核外原有电子所带的负电荷在量上相等，原子整体不显电性。

物体对外也不显电性。

四、电荷量

电荷的多少叫电荷量，电荷量也可简称电荷，单位是库伦，简称库，符号是C。

电子是带有最小负电荷的粒子，所带电荷为

。

最简单的原子是氢原子，

原子核中只有1个正电荷，核外有一个电子。

五、导体和绝缘体

我们从以上的分析已经认识到，“电”其实是有电荷的移动行程的。

比如我们的车，在陆地上是可以移动的，但在海里就不能移动了，电荷这种“物质”也

一样，在一些地方可以移动，在一些地方就不能移动了。

电荷在某种物质中容易移动，我们称，这种物质容易导电，叫做导体（conductor），电荷在有些物质中不容易移动，我们称，这种物质不容易导电，叫做绝缘体（insulator）。

conduct的英文意思是引导，加or变成conductor表示引导的东西，在这里引申为可以引导电荷“顺利通过”的物质，翻译为“导体”。

Insulate的英文意思是隔离，去掉e加or变成insulator表示“使A和B隔离的东西”，在这里引申为“隔离电荷自由流动的东西”，翻译为“绝缘体”。

第二节电流和电路

1、理解电路的概念

2、学会最基础简单的电路图和实物图之间的相互转化

3、熟练掌握电路图中各种电学元件的符号

4、能够认识区分通路、断路、短路、短接

一、电源和电流

1、电源

将电池，开关，小灯泡顺次连接，开关不闭合小灯泡不发光；

将开关闭合，小

灯泡发光。

分析：

从能量的角度考虑，小灯泡不发光时，说明小灯泡没有消耗能量，小灯泡发光时，说明小灯泡消耗了能量。

小灯泡消耗的能量其实就是电能（电荷定向移动对应的能量形式），这些电能是由电池提供的。

定义1：

提供电能的装置叫做电源（powersupply）。

常见的电源有电池、发电机等。

注1：

power（力量），supply（提供），powersupply（提供力量来源的装置），即“电源”。

注2：

电源有正负极之分，不同的电池以不同的方式标注正负极，安装电池时要注意。

2、电流

导线和灯丝都是金属做的，金属由大量的原子构成，因此有大量的电子，虽然这些大量的电子平时在各自对应的原子核的“势力范围”内高速运动，但这种运动是杂乱无章的，因此不能形成持续的有规律的电荷移动，完全不能保证灯丝上有稳定的电荷移动。

我们要让灯泡发光，就是要在灯丝上形成“一股”持续的定向移动的电荷，这种定向移动的源动力就是由电源来提供的。

其实，接通电源以后，金属内大量的电子受到了“推动力”，就会做定向移动了。

定义2：

电荷的定向移动形成电流。

只有电路闭合时，电路中才有电流。

3、电流的方向

电荷的定向移动形成了电流，移动的电荷有可能是负电荷，也有可能是正电荷，我们人

为规定：

正电荷定向移动的方向为电流的方向。

当然，也可以说，负电荷定向移动方向的相反方向为电流的方向。

按照这个规定，将电池、开关与小灯泡顺次用导线连接的装置中，开关闭合时，电流的方向就是“从电源正极经过小灯泡流向电源负极的方向”。

4、发光二极管

在上述电路中，将小灯泡的接线方法反转180度，发现小灯泡仍然继续发光，这说明不管通过灯丝的电流方向如何，小灯泡仍能正常发光。

一般的常用电器都与小灯泡类似，没有正负极之分。

发光二极管是一种有正负极的电子元件，只有当电流从正极流向负极时，二极管才发光。

运用这个原理，就可以用发光二极管判断电源的正负极了（二极管发光时，与二极管正极连接的是电源正极，另一极就是负极；

二极管不发光时，相反）。

二、电路

1、概念

电源、用电器、开关等电学元件用导线以某种方式连接起来，就组成了电流可以流过的

路径——电路（electriccircuit）

注：

electric（电）circuit（圈）电路的意思是“电流从电源正极出发流经用电器绕了一圈回到电源负极”。

2、通路、断路

正常接通的电路，叫做通路（即电荷在“路上”是走得通的）。

电路中某处被切断，电路中就不会有电流流过，这种情况叫做断路（即电荷移动的路径

被切断了）。

3、短接与短路

如图所示，我们将小灯泡两端用导线直接连接起来，小灯泡会继续发光吗？

我们假设自己是一个正电荷，电路闭合后，我们被电源提供的持续“推动力”推着走到了A点，这个时候我们面前有两条路可以走，一条是经过小灯泡继续向前，一条是经过导线继续向前，如果我们选择前者，当经过灯泡的时候，我们的能量（我们是电荷，在运动，对应的能量形式是电能）就会被灯泡消耗掉，转化为光能和热能，我们就“消失”了，这对我们是不利的；

而当我们选择经过导线向前至B点时，我们不会被消耗掉，我们在B点时，是存活的，因此对我们是有利的。

因此我们选择从导线这条路。

所以没有电荷“愿意”流过灯泡，因此灯丝上没有电流，灯泡不发光。

实验证明：

分析得出的结论正确。

用电器两端被导线直接连通，这种情况叫做该用电器被短接。

直接将电源的正负极用导线连接起来，叫做短路。

此时由于电路中电能（电荷运动的能量形式）没有被消耗掉（因此电荷跑的“路径”非常“短”），所以电路中电流很大，可能会把电源烧坏，因此，在连接电路的时候，“短路”是要被严格禁止的。

三、电路图

为我们分析电路的方便，要把相应的电学元件连接情况用作图的方式画出。

作图的时候不可能花一个实物电灯或者发动机，人们通常用一些简单的符号来表示电学元件。

用符号表示电路连接的图，叫做电路图。

正确做出一个实物电路的电路图，分析电路就变得容易多了。

电路图中的符号画法要熟练掌握，初学者要认真练习。

电路图画法示例：

第三节串联和并联

1、会依照简单的实物电路图，正确画出与之对应的电路图

2、认识串联电路和并联电路。

3、会依照简单的电路图，正确连接与之对应的实物电路图

一、串联电路

打开台灯的开关，灯亮，关闭台灯的开关，灯灭，请画出对应的电路图。

这是最简单的一个电路，电路图中应包含电源，开关和灯泡，用线段代替导线顺次连接即可，如下图所示：

在这个电路图中，开关和小灯泡是依次相连的，如果开关断开，小灯泡就不能工作，我

们说开关和小灯泡是串联的。

如果以下图所示的方法再加一个小灯泡，简单分析可知，当其中一个小灯泡断路时，另外一个也不能正常工作了。

我们也说这两个小灯泡是串联的。

一般地，从电流的流动上来分析，我们称串联电路是电路中的元件排列得使电流全部通过每一个元件而不分流的一种电路连接方式。

通俗地讲，就是说电荷在串联电路中只有一条路可以走。

2、串联电路的特点

分析容易知道，在串联电路中，开关可以控制所有用电器，开关位置的改变并不影响它

对用电器的控制作用。

二、并联电路

家庭电路中，房间的A灯和B灯是“独立”工作的，但显然它们用的是同一个电源，试分析画出两个灯泡工作的电路图。

电路图中应包含一个电源，两个灯泡和两个开关，当一个开关闭合时，只有一个灯亮；

并且如果一个灯断路了，是不影响另外一个灯正常工作的。

电路图如下图所示：

分析以上电路中电荷的运动，我们发现，电路中的电荷定向移动至A点时，是被分为两个分支的。

1、概念：

一般地，把电路中的元件并列的连接到电路中的两点间，电路中的电流分为几个支路，

分别流经几个元件，这种连接方式叫并联。

并联电路中两个元件共用的那部分电路叫干路，单独使用的那部分电路叫支路。

2、并联电路的特点：

下图是一个典型的并联电路图：

分析电路图可知，干路开关可以控制所有用电器，而支路开关只能控制其所在支路的用电器。

三、生活中的电路

串联电路和并联电路是最基本的电路连接方式，生活中的许多电路都是由最基本的电路组合而成的。

依照串联并联电路的特点，可以知道，家庭中的点灯和电冰箱电视等电器，都是并联的，它们各自的开关就是各个支路的开关，家里总电源处的总闸就是干路的开关。

第四节电流的测量

1、认识电流的单位，会判断常见电器正常工作时电流大小的基本大体范围。

2、会使用电流表测量相应的电流

一、电流的意义极其单位

由前面的学习已经知道，电流是由电荷的定向移动形成的。

那么，我们可以想象，当定向移动的电荷“很多”时，电流就很强，而相应的定向移动的电荷“较少”时，电流就较弱。

因此电流就是一个表示电路中电荷移动规模强弱的物理量。

用字母I表示，国际单位是安培，简称安，符号是A。

家用电冰箱的电流约为1A，而计算器中电源的电流就很小，大约只有1A的一万分之一。

为了方便，我们也定义了比安培（A）更小的单位：

毫安（mA）和微安（

）。

它们之间的换算关系是：

二、电流的测量

1、测量仪器

电路中电流的大小可以用电流表测量。

2、电流表的认识和正确使用方法

如图就是一个常见的实验室用电流表。

2.1）电流表的结构：

1接线柱：

如图所示，负接线柱只有一个，正接线柱有两个。

在测量电流之前，先估计电

流大小的大体范围，选择适当的接线柱。

如测量的电流大小约为0.3A，选择0.6A的正接线柱即可，此时如果选择3A的正接线柱，则指针偏转太小，读书时候误差大；

如测量大小约为2A的电流，则选择3A的正接线柱即可，此时，如果选择0.6A的正接线柱，则测量值比测量仪器的量程还大，势必不能测得正确数据。

2读数：

接3A的正接线柱时，表盘的量程就是3A，分度值为0.1A，按照指针的位置读数

即可；

接0.6A的正接线柱时，表盘的量程就是0.6A，分度值为0.02A，按照测量时指针的位置读数即可。

3有的电流表的量程也分为3A和9A两个量程，接线和读数方法与上述类似。

2.2）使用电流表的注意事项：

①接法：

测电路中某点的电流大小时，选择适当的量程，将电流表串联到该点即可，串联时候要

保证电流方向是从正接线柱流入，从负接线柱流出。

决不允许将电流表直接连到电源的正负两极！

否则，先烧表（电流表），后毁源（电

源）。

②量程的选择（试触）：

在不能事先估计电流的情况下，可以先接大量程的接线柱，闭合开关然后迅速断开（叫做“试触”），如果指针偏转很小，则说明电路中电流很小，这时可以改接较小量程的接线柱；

如果此时指针偏转仍然超过了最大测量值，则要换用更大量程的电流表进行测量。

4实验中，为减少电池损耗，读取电流表的示数后应尽快断开电路。

第五节串、并联电路中电流的规律

熟练掌握串并联电路中电流的规律

电流是电荷的定向移动引起的，我们可以类似的“定义”：

水的定向移动形成了“水流”，用“水流”的特征去分析和记忆“电流”的有关性质，对初学者有一定的帮助作用。

比如，电流的大小，对应的就是“水流量的多少”。

那么，在串联电路中，因为电流只有一条通路，因此电路的每一处“流过的电荷量”是相等的，即串联电路中的电流处处相等。

在并联电路中，干路中的“电荷”被分到不同的支路中去了，因此各个支路的“电荷流量”之和，就等于干路中“电荷流量”的大小，即并联电路所有支路电流之和等于干路中的电流。

显然，并联电路中的各个支路的电流大小关系就是不一定的，这好比长江的每个支流的流水量一般是没有关系的一样。

本节我们用实验的方法探究验证得出以上由分析得到的结论

一、串联电路的电流规律

按照教材图示15.5-1连接电路，按照15.5-2测量不同点的电流大小，记录结果。

换上另外两个规格不同的小灯泡，再次重复以上测量，记录结果。

分析得出结论。

二、并联电路的电流规律

按照教材图示15.5-3连接电路，测量支路和干路的电流大小，记录结果。

换上另外两个规格不同的小灯泡，再次重复以上测量，记录结果。

在该实验中，为保证实验结论的普遍性，要在不同的串联电路中多次测量，探究普遍规律，而不能只测一组数据就臆断得出不严谨的结论，这是科学探究中的大忌。

本章课时具体安排建议：

因为本章是电学第一章内容，对学生来说基本上全新的知识（其实电荷的移动是由以前学习过的物质构成引申出来的），所以应尽量放慢进度。

第一节和第二节，电学基本概念的介绍，每节可以用3到4课时的时间，根据学生掌握情况进行调节，重在夯实基础。

第四节和第五节的内容理论性知识难度不大，但对动手要求较高，在条件允许的情况下，要带学生到实验室做具体的实验。

电路图的绘制是学习电学的基础，要花费大量的时间和精力练习，

为以后的学习打下基础。

因此，本章内容的预计课时为15课时。

本教案中的内容可以根据学生实际掌握情况，参照课本进行删减和添加。