講義電學初步

1、電學初步第五章 電流與電路第一節(jié) 電荷1. 電荷l 帶電體：物體有了吸引輕小物體的性質(zhì)，我們就說是物體帶了電（荷）。這樣的物體叫做帶電體。輕小物體指碎紙屑、頭發(fā)、通草球、灰塵、輕質(zhì)球等。l 電荷：電荷的多少叫做電荷量，簡稱電荷，符號是Q。電荷的單位是庫侖（C）。在各種帶電微粒中，電子電荷量的大小是最小的。人們把最小電荷叫做元電荷，常用符號e表示。e1.6×10-19 C。任何帶電體所帶電荷都是e的整數(shù)倍。l 正負電荷：自然界只有兩種電荷被絲綢摩擦過的玻璃棒帶的電荷是正電荷（）；被毛皮摩擦過的橡膠棒上帶的電荷叫做負電荷（）。具有正電荷的實質(zhì)是物質(zhì)中的原子失去了電子；具有負電荷的實質(zhì)是物

2、質(zhì)中的原子得到了多余的電子。l 電荷間的相互作用：同種電荷互相排斥，異種電荷互相吸引。兩個物體相互吸引有兩種情況可能是它們帶異種電荷而互相吸引，還可能是一個物體帶電而吸引另一個不帶電的輕小物體。l 使物體帶電的方法n 摩擦起電u 定義：用摩擦的方法使物體帶電。u 原因：不同物質(zhì)原子核束縛電子的本領不同。u 實質(zhì)：電荷從一個物體轉(zhuǎn)移到另一個物體使正負電荷分開。u 能量轉(zhuǎn)化：機械能-電能n 接觸帶電：物體和帶電體接觸帶了電。如帶電體與驗電器金屬球接觸使之帶電。n 感應帶電：由于帶電體的作用，使帶電體附近的物體帶電。l 檢驗物體帶電的方法n 使用驗電器。u 驗電器的構造：金屬球、金屬桿、金屬箔。u

3、驗電器的原理：同種電荷相互排斥。u 從驗電器張角的大小，可以判斷所帶電荷的多少。但驗電器不能檢驗帶電體帶的是正電荷還是負電荷。n 利用電荷間的相互作用。n 利用帶電體能吸引輕小物體的性質(zhì)。l 中和：放在一起的等量異種電荷完全抵消的現(xiàn)象。n 如果物體所帶正、負電量不等，也會發(fā)生中和現(xiàn)象。這時，帶電量多的物體先用部分電荷和帶電量少的物體中和，剩余的電荷可使兩物體帶同種電荷。n 中和不是意味著等量正負電荷被消滅，實際上電荷總量保持不變，只是等量的正負電荷使物體整體顯不出電性。2. 摩擦起電l 原子的結構：原子是由位于中心的原子核和核外的電子組成的；原子核的質(zhì)量比電子的大得多，幾乎集中了原子的全部質(zhì)量

4、；原子核帶正電，電子帶負電，電子在原子核的吸引下，繞核高速運動。原子核帶正電，電子帶負電。電子繞核運動。但整個原子呈中性。l 摩擦起電：摩擦過的物體具有吸引輕小物體的現(xiàn)象，就是摩擦起電現(xiàn)象。摩擦的兩個不同物體同時分別帶上等量異種電荷。l 摩擦起電的原因：不同物質(zhì)的原子核束縛電子的本領不同，兩個物體互相摩擦時，哪個物體的原子核束縛電子的本領弱，它的一些電子就會轉(zhuǎn)移到另一個物體上；失去電子的物體因缺少電子而帶正電，得到電子的物體因為有了多余電子而帶等量的負電。l 摩擦起電不是創(chuàng)造了電荷，只是電子從一個物體轉(zhuǎn)移到另一個物體上。l 由同種物質(zhì)組成的兩物體摩擦不會起電。3. 導體和絕緣體l 導體和絕緣體

5、：善于導電的物體叫做導體；不善于導電的物體叫做絕緣體。常見的導體：金屬、石墨、人體、大地、酸堿鹽的水溶液等。常見的絕緣體：橡膠、玻璃、塑料、油、陶瓷等。l 半導體：導電能力在絕緣體和導體之間的物體，叫做半導體。常見的半導體：硅、鍺。半導體的應用：集成電路（包括二極管、三極管）、熱敏電阻、光敏電阻等。l 超導體：有些物質(zhì)，當溫度降到某一溫度以下，電阻會突然變?yōu)榱?，這種現(xiàn)象叫做超導現(xiàn)象。能夠發(fā)生超導現(xiàn)象的物體叫做超導體。超導體的實際應用：磁懸浮列車。超導體可以用作輸電線或制造電子元件，并且無需考慮散熱的問題。凡是利用電流的熱效應來工作的電路中都不能使用超導體。l 導體容易導電的原因：里面有大量的自

6、由電荷，它們可以脫離原子核的束縛，而在導體內(nèi)部自由移動。l “導電”與“帶電”的區(qū)別：導電過程是自由電荷定向移動的過程，導電體是導體；帶電過程是電子得失的過程，能帶電的物體可以是導體，也可以是絕緣體。l 導體和絕緣體之間并沒有絕對的界限，在一定條件下可相互轉(zhuǎn)化。一定條件下，絕緣體也可變?yōu)閷w。第二節(jié) 電流和電路1. 電流l 電流的形成：電荷在導體中定向移動形成電流。自由電荷在金屬導體中是自由電子，在酸、堿、鹽水溶液中是正、負離子。l 電流的方向：把正電荷移動的方向規(guī)定為電流的方向。在電源外部，電流的方向是從電源的正極流向負極。在金屬導體中，電流的方向跟自由電子的移動方向相反。l 電源：能夠提供

7、持續(xù)電流的裝置，叫做電源。干電池、蓄電池供電時，化學能轉(zhuǎn)化為電能；發(fā)電機發(fā)電時，機械能轉(zhuǎn)化為電能。l 持續(xù)電流形成的條件： 必須有電源； 電路必須閉合（通路）。只有兩個條件都滿足時，才能有持續(xù)電流。l 電流的三種效應 電流的熱效應：如白熾燈，電飯鍋等。 電流的磁效應：如電鈴、電磁繼電器等。 電流的化學效應：如電解、電鍍等。注：電流看不見、摸不著，我們可以通過各種電流的效應來判斷它的存在,這里體現(xiàn)了轉(zhuǎn)換法的科學思想。物理學中，對于一些看不見、摸不著的物質(zhì)或物理問題我們往往要拋開事物本身，通過觀察和研究它們在自然界中表現(xiàn)出來的外顯特性、現(xiàn)象或產(chǎn)生的效應等，去認識事物的方法，在物理學上稱作這種方法叫

8、轉(zhuǎn)換法。2. 電路和電路圖l 電路：由電源、用電器、開關、導線等元件組成的電流的路徑，叫做電路。l 電路元件的作用：電源能夠提供電流的裝置，或把其他形式的能轉(zhuǎn)化為電能的裝置（干電池將化學能轉(zhuǎn)化為電能）。用電器消耗電能，將電能轉(zhuǎn)化為其他形式能的裝置。開關控制電路的通斷。導線傳導電流，輸送電能。l 電路的三種狀態(tài)：通路處處連通的電路叫通路，此時電路中有電流通過，電路是閉合的。斷路（開路）某處斷開的電路叫斷路，此時電路不閉合，電路中無電流。短路不經(jīng)過用電器而直接用導線把電源正、負極連在一起，電路中會有很大的電流，可能把電源燒壞。用電器兩端直接用導線連接起來的情況也屬于短路。l 電路圖：用符號表示電路

9、連接的圖，叫做電路圖。l 常用電路元件的符號：符號意義符號意義交叉不相連的導線電鈴交叉相連接的導線電動機(負極)(正極)電池電流表電池組電壓表開關電阻小燈泡滑動變阻器3. 電路和電路圖l 由電路圖連接實物：首先按電路圖擺好元件位置。其中開關S應是斷開的。若有滑動變阻器，應將其滑片P調(diào)到變阻器的阻值最大端。n 若為串聯(lián)電路，可從電源正極出發(fā)，逐個順次連接各個元件，然后回到電源負極。n 若為并聯(lián)電路，可先選一支路與開關、電源和干路上的其他元件按串聯(lián)方法連成回路，再把與該支路并聯(lián)的各支路依次并聯(lián)在該支路上；也可先把并聯(lián)部分按首首相接、尾尾相接的接法接好，再從分叉點和會合點與開關、電源連成回路。n 若

10、為混聯(lián)電路，可參照串、并聯(lián)的方法連接。n 按連接順序檢查，確定無誤后，可試觸開關，看看有無異常，如有問題可斷開開關檢查。n 實物圖的連接中，要注意每個元件的位置和它與電路圖中符號位置的對應關系。l 由實物圖畫電路圖：參照實物圖畫出電路圖時，要用規(guī)定的符號表示相應的元件，要分清元件間的連接關系，要畫成規(guī)則的方框圖（導線要畫直，拐彎處要畫成直角）。第三節(jié) 串聯(lián)和并聯(lián)1. 串聯(lián)電路：兩個用電器首尾相連，然后接到電路中，就說這兩個用電器是串聯(lián)的。2. 并聯(lián)電路：兩個用電器的兩端分別連在一起，然后接到電路中，就說這兩個用電器是并聯(lián)的。3. 串聯(lián)電路與并聯(lián)電路的特點：串聯(lián)電路并聯(lián)電路連接特點逐個順次連接（

11、首尾相連）并列連接在兩點之間（首相接，尾相連）電流路徑電流從電源正極出發(fā)，只有一條路徑流回電源負極，整個電路是一個回路（無分支）干路電流在節(jié)點處分別流經(jīng)各支路，再在另一節(jié)點處匯合流回電源負極，每個支路各自跟干路形成回路，有幾條支路就有幾個回路（有分支）開關作用開關控制整個電路開關位置對它的控制作用沒有影響干路開關控制整個電路支路開關只控制它所在的那條支路用電器間是否互相干擾各用電器互相干擾，若其中一個斷開，其他用電器無法工作。各用電器不互相干擾，若其中一個斷開，其他用電器照常工作實例裝飾用的彩色小燈泡；開關和用電器家庭電路；路燈4. 識別串聯(lián)電路、并聯(lián)電路的方法：l 讓電流從電源正極出發(fā)經(jīng)過各

12、用電器回到電源負極，途中不分流就是串聯(lián)，否則就是并聯(lián)。l 將用電器接線柱編號，電流流入端為“首”電流流出端為“尾”，觀察各用電器，若“首尾首尾”連接為串聯(lián)；若“首、首”，“尾、尾”相連，為并聯(lián)。（類似于物理課上所介紹的方法）l 識別不規(guī)范的電路過程中，不論導線多長，只要其間沒有電源、用電器等，導線兩端點均可看成同一個點，從而找出各用電器兩端的公共點。l 對實際看不到連接的電路，如路燈、家庭電路，可根據(jù)他們的某些特征判斷連接情況。第四節(jié) 電流的強弱1. 電流：電流是表示電流強弱的物理量，用符號I表示。電流的單位為安培（安，A）。2. 電流的定義式：其中I表示電流，單位為安培（A）；Q表示電荷，單

13、位為庫倫（C）；t表示通電的時間，單位為秒（s）。1A103mA106A3. 電流表：測量電流的儀表叫電流表。符號為，其內(nèi)阻很小，可看做零，電流表相當于導線。4. 電流表的示數(shù)：量程使用接線柱*表盤上刻度位置大格代表值小格代表值00.6A“-”和“0.6”下一行0.2A0.02A03A“-”和“3”上一行1A0.1A在下一行讀出的示數(shù)是指針指向相同位置時，在上一行讀出的示數(shù)的5倍。* 部分電流表的三個接線柱分別是“+”、“0.6”和“3”。這時“0.6”和“3”是負接線柱，電流要從“+”流入，再從“0.6”或“3”流出。5. 正確使用電流表的規(guī)則：l 電流表必須和被測的用電器串聯(lián)。如果電流表與

14、用電器并聯(lián)，不但測不出流經(jīng)此用電器的電流，如果電路中沒有別的用電器還會因為電流表直接連到電源的兩極上使電流過大而燒壞電流表。l 電流必須從“”接線柱流進去，從“”接線柱流出來。否則電流表的指針會反向偏轉(zhuǎn)。l 被測電流不能超過電流表量程。l 任何情況下都不能使電流表直接連到電源的兩極。6. 無法估測待測電流的大小時，可先用大量程試觸，若指針偏轉(zhuǎn)超過最大值則應斷開開關檢查；如果指針偏轉(zhuǎn)幅度太小，會影響讀數(shù)的準確性，應選用小量程檔。7. 使用電表前，如果指針不指零，可調(diào)整中央調(diào)零螺旋使指針調(diào)零。8. 常見的電流（估計數(shù)字）：計算器中電源的電流100A半導體收音機電源的電流50mA手電筒中的電流200

15、mA房間燈泡中的電流0.2A家用電冰箱的電流1A家用空調(diào)器的電流5A雷電電流幾萬安至幾十萬安第五節(jié) 探究串、并聯(lián)電路的電流規(guī)律【實驗器材】兩只相同規(guī)格的小燈泡和一只不同規(guī)格的小燈泡、一個開關、兩節(jié)干電池、導線若干、三個電流表【電路圖】【設計實驗】分別按照上面兩個電路圖連接電路，先將規(guī)格相同的小燈泡接入電路，讀出電流表示數(shù)并記錄；然后將規(guī)格不同的小燈泡接入電路，再次讀出電流表示數(shù)并記錄?！緦嶒灡砀瘛繉嶒灤螖?shù)A點的電流IA/AB點的電流IB/AC點的電流IC/A12【實驗結論】串聯(lián)電路中各點的電流相等，并聯(lián)電路的總電流等于各支路電流之和。 【提示】l 使用不同規(guī)格的燈泡是為了避免偶然性。l 課本中

16、的實驗是在A、B、C三點分別接電流表。同時接電流表的好處是便于操作。第六章 電壓 電阻第一節(jié) 電壓1. 電壓：電壓是使電路中自由電荷定向移動形成電流的原因。電壓的符號是U，單位為伏特（伏，V）。l 要在一段電路中產(chǎn)生電流，它的兩端就要有電壓。l 電源的作用是給用電器兩端提供電壓。l 1kV103V106mVl 說電壓時，要說“xxx兩端的電壓”；說電流時，要說通過“xxx的電流”。2. 電壓表：測量電路兩端電壓的儀表叫電壓表，符號為，其內(nèi)阻很大，接入電路上相當于開路。3. 電壓表的示數(shù)：量程使用接線柱*表盤上刻度位置大格代表值小格代表值03V“-”和“3”下一行1V0.1V015V“-”和“1

17、5”上一行5V0.5V在下一行讀出的示數(shù)是指針指向相同位置時，在上一行讀出的示數(shù)的5倍。* 部分電流表的三個接線柱是“+”、“3”和“15”。這時“3”和“15”是負接線柱，電流要從“+”流入，再從“3”和“15”流出。4. 正確使用電壓表的規(guī)則：l 電壓表必須和被測的用電器并聯(lián)。如果與被測用電器串聯(lián)，會因為電壓表內(nèi)阻很大，此段電路開路而無法測此用電器兩段的電壓。如果被測用電器在支路上，這時電壓表測的是其他支路兩端的電壓；如果被測用電器在干路上，則整個電路便成開路了，這時電壓表測的是電源電壓。l 電流必須從“”接線柱流進去，從“”接線柱流出來。l 被測電壓不能超過電壓表量程。5. 無法估測待測

18、電壓的大小時，可先用大量程試觸。再根據(jù)指針偏轉(zhuǎn)幅度選用適當量程。6. 常見的電壓：干電池兩極間的電壓是1.5V手持移動電話的電池兩極間的電壓3.6V對人體安全的電壓不高于36V家庭電路的電壓220V發(fā)生閃電的云層間電壓幾百萬伏至幾億伏動力電路的電壓380V電鰩可以產(chǎn)生200V左右的電壓，用來自衛(wèi)。7. 在理解電流、電壓的概念時，通過觀察水流、水壓的模擬實驗幫助我們認識問題，這里使用了科學研究方法“類比法”。類比是指由一類事物所具有的屬性，可以推出與其類似事物也具有這種屬性的思考和處理問題的方法。8. 電流表、電壓表的比較：電流表電壓表異符號連接方式與被測用電器串聯(lián)與被測用電器并聯(lián)直接連接電源不

19、能能量程0.6A、3A3V、15V每大格0.2A、1A1V、5V每小格0.02A、0.1A0.1V、0.5V內(nèi)阻很小，幾乎為零，相當于短路很大，相當于開路同使用前要調(diào)零；讀數(shù)時看清量程和每大（?。└瘢徽泳€柱流入，負接線柱流出；不能超過最大測量值。9. 利用電流表、電壓表與用電器連接，判斷電路故障l 電流表示數(shù)正常而電壓表無示數(shù)故障原因可能是： 電壓表損壞； 電壓表接觸不良； 與電壓表并聯(lián)的用電器短路。l 電壓表有示數(shù)而電流表無示數(shù)故障原因可能是： 電流表短路； 和電壓表并聯(lián)的用電器開路，此時電流表所在電路中串聯(lián)了大電阻（電壓表內(nèi)阻）使電流太小，電流表無明顯示數(shù)。l 電流表電壓表均無示數(shù)“兩表

20、均無示數(shù)”表明無電流通過兩表，除了兩表同時短路外，最大的可能是主電路斷路導致無電流。第二節(jié) 探究串、并聯(lián)電路電壓的規(guī)律【實驗器材】兩只相同規(guī)格的小燈泡和一只不同規(guī)格的小燈泡、一個開關、兩節(jié)干電池、導線若干、三個電壓表【電路圖】【設計實驗】分別按照上面兩個電路圖連接電路，先將規(guī)格相同的小燈泡接入電路，讀出電壓表示數(shù)并記錄；然后將規(guī)格不同的小燈泡接入電路，再次讀出電壓表示數(shù)并記錄?！緦嶒灡砀瘛看?lián)電路：實驗次數(shù)AB兩端的電壓UAB/VBC兩端的電壓UBC/VAC兩端的電壓UAC/V12并聯(lián)電路：實驗次數(shù)L1兩端的電壓U1/VL2兩端的電壓U2/V總電壓U/V12【實驗結論】串聯(lián)電路兩端的總電壓等于

21、各部分電路兩端電壓之和。并聯(lián)電路中，各支路兩端的電壓相等?！咎崾尽渴褂貌煌?guī)格的燈泡是為了避免偶然性。第三節(jié) 電阻1. 電阻：導體對電流的阻礙作用叫電阻。符號是R，單位是歐姆（歐，）1M103k106常見導體的電阻率從小到大排列，分別是：銀、銅、鋁、鎢、鐵、錳銅合金、鎳鉻合金等。2. 電阻的決定式：導體的電阻是導體本身的一種性質(zhì)。它的大小決定于導體的材料（電阻率）、長度（L）和橫截面積（S）。導體越長，電阻越大；導線橫截面積越小，電阻越大。3. 探究“決定電阻大小的因素”實驗時，必須注意控制變量。l 實驗原理：用串聯(lián)在電路中小燈泡亮度的變化來研究導體電阻的變化（也可以在電壓不變的情況下，通過電

22、流的變化來研究導體電阻的變化）。l 實驗方法：控制變量法。所以定論“電阻的大小與哪一個因素的關系”時必須指明“相同條件”。l 結論：導體的電阻是導體本身的一種性質(zhì)，它的大小決定于導體的材料、長度和橫截面積，還與溫度有關。l 有很多實驗都是用控制變量法來完成的，所以必須熟練掌握控制變量法，并且在練習時加以注意。4. 電阻的計算公式：R電阻歐姆（）；U電壓伏特（V）；I電流安培（A）。5. 關于電阻的注意事項：l 導體不同，電阻也一般不同。l 導體的電阻與導體的溫度有關。對大多數(shù)導體來說，溫度越高，電阻越大。l 電阻是導體阻礙電流作用的性質(zhì)，是導體本身的一種性質(zhì)。與導體兩端有無電壓、電壓大小、是否

23、有電流通過以及電流大小等均無關。l 只表示電壓、電流和電阻的數(shù)值關系，沒有物理意義。6. 電阻的分類：定值電阻（）、變阻器（）第四節(jié) 變阻器1. 滑動變阻器：原理：通過改變接入電路中電阻線的長度改變電阻，從而改變電路中的電流。作用：改變電流、調(diào)節(jié)電壓和保護用電器。某滑動變阻器標有“50 1A”的字樣，表明該滑動變阻器的最大阻值為50，允許通過的最大電流為1A。2. 使用滑動變阻器的注意事項（見右圖）：l 接線時必須遵循“一上一下”的原則。如果選用A、B兩個接線柱，相當于接入一段導線；如果選用C、D兩個接線柱，相當于接入一段定值電阻。這兩種錯誤的接法都會使滑動變阻器失去作用。l A和B相當于同一

24、個接線柱。即選用AC、BC或AD、BD是等效的。l 選用C接線柱時，滑片P向左移動，滑動變阻器的電阻值將減小；選用D接線柱時，滑片P向左移動，滑動變阻器的電阻值將增大。（滑片距離下側(cè)已經(jīng)接線的接線柱越遠，連入電路中的電阻越大）l 每個變阻器都標有規(guī)定的最大電阻和允許通過的最大電流，使用時不能超過它的最大值。3. 應用：電位器4. 注意：l 滑動變阻器的銘牌，告訴了我們滑片放在兩端及中點時，變阻器連入電路的電阻。l 分析因變阻器滑片的變化引起的動態(tài)電路問題，關鍵搞清哪段電阻絲連入電路，再分析滑片的滑動導致變阻器的阻值如何變化。l 在給滑動變阻器選電阻線的時候，應該選擇電阻較大的材料（鎳鉻合金）。

25、l 滑動變阻器的優(yōu)缺點：能夠逐漸改變連入電路的電阻，但不能表示連入電路的阻值。電阻箱的優(yōu)缺點：能夠表示連入電路的阻值，但不能連續(xù)改變連入電路的電阻。5. 電阻箱的讀數(shù)方法：各旋盤對應的指示點（）的示數(shù)乘面板上標記的倍數(shù)，然后加在一起，就是接入電路的阻值。3、如圖所示，電源電壓為10V，電壓表V1示數(shù)為5.5V，電壓表V2示數(shù)為6.5V，則L2兩端電壓為 ，L3兩端電壓為 。2、如圖所示電路中，電壓表V1、V2、V3的示數(shù)分別為U1、U2、U3，電流表A1、A2的示數(shù)分別為I1、I2，那么下列關系式正確的是（ ）A.U2=U1+U3，I1=I2  ；    

26、0;                  B.U2=U1=U3，I1=I2；C.U1+U2=U3，I1I2  ；                     D.U2=U1+U3,I1I2。1、如圖所示當開關S 閉合后，電流表A 1 的指針偏轉(zhuǎn)了量程的 ，電流表A 2 的指針偏轉(zhuǎn)了量程的 ，所用的電流表的實驗室用的雙量程電流表，則通過燈L 1 的電流為_A，通過燈L 2 的電流為_A.14章計算題，1、某單缸四沖程汽油機的氣缸活塞面積為30cm2，一個沖程活塞在氣缸中移動的距離是50mm，滿負荷   工作時做功沖程燃氣的平均壓強為9.0×lO5Pa,飛輪lmin轉(zhuǎn)動1800周，當汽油機滿負荷工作時(不   計摩擦)，求：(1)做功沖程中燃氣對活塞的平均壓力；