2018届中考物理基础知识手册第十五章电流和电路.doc

1 第十五章 电流和电路 知识网络构建 高频考点透析 序号 考点 考频 1 电荷间的相互作用 ★★ 2 原子内部的结构 ★ 3 导体和绝缘体 ★ 4 电路图的画法 ★★★                                      带电方法：摩擦起电 两种电荷：正电荷、负电荷 作用规律：同种电荷互相排斥，异种电荷相互吸引 摩擦起电的实质：电子的转移 电荷量 电子带负电 质子带正电原子核 中子不带电 检验物体带电的仪器- - 验电器 原子结构 常见导体导体 导电的原因 导体和绝缘体 常见绝缘体绝缘体 不易导电 电荷的基本知识 电流和电路 的原因 电 电流 流的概念 3 3 A mA μA 1A 10 mA 1mA=10 μA : , “ ” “ ”                  =     +      及方向 得到持续电流的条件 国际单位制基本单位： 单位 其他单位： 换算: 、 工具 电流表 符号 串联在被测电路中 测量 电流从 接线柱流入从 一 接线柱流出正确使用电流表 所测电流不能超过电流表的量程 不能直接接到电源两极上 组成 分类：通路、开路（断路）、短路 电路图 定义串联 电流特 连接方式 电路 2 X σ                                                                    点 定义并联 电流特点 ○A2 5 串、并联电路的特点 ★★★ 6 电流表的使用 ★★★ 7 串、并联电路中电流的特点 ★★★ 第一讲 电荷、电流和电路 知识能力解读 （一）摩擦起电的定义和条件 1．摩擦起电：用摩擦的方法使物体带电叫摩擦起电。 2．摩擦起电的条件：一是相互摩擦的物体由不同种物质构成；二是这两个物体要与外界绝 缘。 （二）两种电荷 1．正电荷：用丝绸摩擦过的玻璃棒带的电荷叫做正电荷。常用符号“+”来表示。质子和正 离子所带的电荷为正电荷。 2．负电荷：用毛皮摩擦过的橡胶棒带的电荷叫做负电荷。常用符号“-”来表示。电子和负 离子所带的电荷为负电荷。 3．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，如图所示。 （三）电荷量 1．物体所带电荷的多少，称为电荷量。符号：Q，单位：库仑，单位符号：C。 2．元电荷：把 e=1.6×10-19 C 的电荷量叫做元电荷。1C 的电荷量等于 6.25×1018 个电子的 电荷量。 （四）电中和 放在一起的等量异种电荷完全抵消的现象叫电中和现象。 注意：发生电中和后电荷并没有消失，实质是电子从带负电的物体转移到了带正电的物体上。 （五）验电器 项目 内容 备注 作用 右图所示的仪器为验电 器，它的作用是检验物体 是否带电 构造 金属球、金属杆、金属箔 工作原理 同种电荷互相排斥 使用方法 把检验物体和验电器的金属球相 接触，如果金属箔张开，说明物体 带电，并且金属箔张开的角度越大， 说明检验物体所带的电荷越多 检验物体所带电的电性 在已知金属箔所带电的电性时，可 以检验出另一个带电体所带的电 性。如：已知验电器带少量正电， 当和另一个带电体相接触时，如果3 金属箔张角更大，说明检验物体带 正电；如果金属箔张角变小、闭合 或先闭合后张开，说明检验物体带 负电 （六）原子结构 1．原子结构的主要内容 (1)原子是由原子核和核外电子组成的。如图所示。 原子结构示意图 (2)原子核带正电，几乎集中了原子的全部质量，所带的电荷量是元电荷的整数倍。 (3)核外电子带负电，每个电子的电荷量都为 e=l.6×10-19 C。 (4)整个原子通常呈中性，原子的正电荷数与核外电子的负电荷数相等。 (5)原子核对核外电子有束缚作用。 口诀：原子结构有一比，形状好似太阳系。 质量集中在核上，电子绕核永不息。 2．原子的核式结构模型 1911 年，卢瑟福在成功地进行了α粒子的散射实验后，提出了原子核式结构模型。原子结 构与太阳系结构十分相似。 （七）摩擦起电的原因 由于不同物体的原子核对核外电子的束缚本领不同，当两个物体相互摩擦时，哪个物体的原 子核束缚电子的本领弱，它的一些电子就会转移到另一个物体上。失去电子的物体因缺少电 子而带正电荷，得到电子的物体因有了多余的电子而带等量的负电荷。由此可见，摩擦起电 并不是创造了电荷，而是电子从—个物体转移到另—个物体上。在摩擦起电过程中，电荷的 总量保持不变，即电荷是守恒的。 拓展： 同种物质摩擦不起电，原因是同种物质的原子核束缚电子的本领相同，摩擦时不会发生电子 的转移。 （八）带电体的性质 带电体有吸引轻小物体的性质。 （九）接触带电 让不带电的物体接触带电体，不带电的物体就会带上与带电体相同的电荷，接触带电实际上 就是电荷的转移。 （十）静电感应和感应起电 一带电的物体与一不带电的导体互相靠近时，由于电荷间的相互作用，会使导体内部的电荷 重新分布；导体内的异种电荷会被吸引到带电体附近，同种电荷则被排斥到远离带电体的导 体的另一端，这种现象叫静电感应（如图所示）。4 利用静电感应的方法使物体带电叫做感应起电。感应起电是电子在导体内部的转移形成的。 （十一）电流及其方向规定 1．电流：电荷的定向移动形成电流。形成电流的电荷可以是正电荷，也可以是负电荷。在 金属导体申能自由移动的电荷是带负电的电子，而在各种酸、碱、盐的水溶液中能自由移动 的电荷是正、负离子。 2．电流方向：物理学中规定正电荷定向移动的方向为电流的方向，负电荷定向移动的方向 与电流的方向相反。在电源对外供电时，电源外部的电流方向是从电源正极出发，经过用电 器流回电源负极。 （十二）导体与绝缘体 1．导体与绝缘体的比较 导体 绝缘体 导电能力 容易导电的物体 不容易导电的物体 原因 有大量的自由电荷 电荷几乎都被束缚在原子的范 围内 常见材料 金属、人体、大地、石墨、酸碱盐的水溶液等 玻璃、橡胶、陶瓷、塑料、油等 用途 输电线等 电器外壳等 2．金属靠自由电子（带负电）导电，酸、碱、盐的水溶液靠正、负离子导电。 注意：导体与绝缘体没有绝对的界限。当条件发生改变时，导体可以变为绝缘体，绝缘体也 可以变为导体。例如：通常情况下玻璃属于绝缘体，但当把玻璃加热至炽热状态时，玻璃就 变为导体。 （十三）二极管 1．二极管是由半导体材料做成的电路元件，如图所示。 2．特性：对于灯泡来说，电流在灯丝中无论沿什么方向流动，都能发光。但是对半导体二 极管来说，电流只能从它的一端流向另一端，不能反向流动，即具有单向导电性。 发光二极管中的电流正向流动时．就会发光，如果接反了，就不会发光。生活中利用发光二 极管的例子很多，如指示灯。 （十四）电路及其组成 1．电路：把电源、用电器、开关用导线连接起来组成的电流的路径。5 2．电路的组成：电路是由电源、用电器、开关和导线四部分组成的，如图所示。 项目 组成 作用 举例 电源 提供电能的装置，把其他形式的能转 化为电能 干电池、蓄电池、发电机 用电器 将电能转化为其他形式的能 电灯、电炉、电视机、电铃、 电冰箱 开关 用来接通或断开电路，从而控制用电 器 拉线开关、拨动开关、闸刀开 关 导线 连接电路元件组成电流的路径 铜导线、铝导线 （十五）通路、断路和短路 1．通路：正常接通的电路。通路时电路中有电流，用电器能工作。如图甲所示。 2．断路：断开的电路，即电路中有一处或多处断开。断路时，电路中无电流流过，用电器 不能工作。如图乙所示。 3．短路：用导线将电源的两极直接连在一起的电路。特别要注意：由于短路时电流很大， 会烧坏电源，并有一定的危险（发生火灾），所以短路是绝对不允许的。如图丙所示。 4．短路种类及危害：短路有两种情况，一是电源正负极之间没有用电器，而用导线直接把 正负极连接起来，这种情况下，发生短路的电路中电流会很大，很可能烧坏电源，这是绝对 不允许的；二是部分电路的短路，如果有特殊需要，在电路设计中是允许的，此时被短路的 用电器不工作。 （十六）电路元件符号和电路图 1．常用的电路元件及符号如下表所示。 电路 元件 符号6 另外常用的符号还有： 电铃（门铃）： 或 电视机： 电风扇： 空调： 插座： 插头： 2．用规定的符号来表示电路连接情况的图叫电路图。 画电路图要注意以下几点： (l)电路元件要用统一规定的符号，不能自造符号。 (2)电路图要画成长方形，导线要横平竖直，元件符号的位置要合理，符号不要画在电路拐 角处。 (3)最好从电源的正极开始，沿着电流的方向依次画起，且在电路图中导线无长短之分。如 图所示的电路及它的电路图。 (4)要注意所画符号和实物的对应性，如：符号中开关的状态应注意与实物一致。 解题方法技巧 （一）检验物体带电性质的两种方法 利用带电体的性质、电荷间的相互作用规律或验电器都能确定物体的带电性质。如判断泡沫 塑料球是否带电及带何种电荷可用下列两种方法检验： 方法一：将带正电荷的玻璃棒和带负电荷的橡胶棒用尼龙细线悬挂起来，然后将泡沫塑料球 分别去靠近两棒，如果都相互吸引，则泡沫塑料球不带电；如果一次相互吸引，另一次相互 排斥，则泡沫塑料球带电，且与玻璃棒相吸引时，带负电。 （二）电流方向的判断7 电荷的定向移动形成电流。定向移动的可以是电子，也可以是正、负离子，而电流方向规定 为正电荷定向移动的方向，与电子的定向移动方向相反，这一点在解题时要特别注意。 （三）电路图和实物图的转化方法 1．根据电路图连接实物图 根据电路图连接实物元件的一种比较适用的方法是：数标对应法。这种方法是从电源的正极 开始，依次把每个电路元件符号的两端用数字标出，再把对应的实物元件两端的接线柱上标 出相同的数字，最后把对应的两个相邻的数一一对应地连接起来，就完成了实物图的连接， 如图甲是电路图，如图乙是它的实物图。 2．根据实物连接图画电路图 根据实物图画出电路图的一种比较适用的方法是：电流路径法。这种方法是根据电流通过的 路径，按照从电源正极开始沿着电流流向连接起来，组成电流路径图；再根据电流路径图画 出完整且规范的电路图。如图丙中，电流路径图是：”+”极→L2→S→L1→“-”极，图丁 是它的电路图。 （四）正确认识短路及电路故障 1．电源短路 用导线直接将电源两极连起来。如图所示，当 S1 闭合时，发生这样的情况，电路中会有很 大的电流，电源可能会被烧坏，是绝对不允许的。 2．局部短路 用一根导线将某用电器的两端8 连接起来，这时没有电流通过该用电器，如图中，当 S1 断开，S、S2 闭合时，L1 被短路，这 时没有电流经过 L1。 3．常见的几种电路故障 连接状态 产生原因 结果 断路 开关未闭合、电线断裂、接头 松脱等 电路中用电器不能工作 电源短路—一导线不经过用 电器直接跟电源两极连接起 来 轻则引起电路故障， 重则将烧毁电源，甚 至引起火灾 短路 局部短路一当电路 中有多个用电器时， 把其中部分用电器两 端直接用导线连接 起来 被短路的部分用电器不能工 作 跨越思维误区 物体相互吸引时，对带电性质的判断易出错 由于电荷间的相互作用规律中有“异种电荷相互吸引”，所以一提到“相互吸引”，很多同学 就认为两者一定带异种电荷，而忽略了带电体也可以吸引不带电的轻小物体。因此在分析问 题时，一定要注意全面分析，多角度思考。 物理思想方法 作图法 实际电路是极为复杂的，不便于研究及设计。我们用电路图来表示它，化繁为简，直观明了， 这种处理问题的方法叫作图法。 中考考点链接 （一）中考考点解读 本讲的重点是电荷间相互作用的规律，原子的内部结构、导体和绝缘体及电流方向的判断； 难点是电路图的画法。常以填空题、选择题和作图题等形式出现。 （二）中考典题剖析 1．电荷的综合考查 2．导体和绝缘体的判断 第二讲 串联和并联 知识能力解读 （一）串联电路 用电器依次相连，然后接到电路中，我们说这些用电器是串联的。如图所示，L1 和 L2 组成 串联电路。 （二）并联电路 把用电器的两端分别连在一起，然后接到电路中，我们说这些用电器是并联的。如图所示， L1 和 L2 组成并联电路。9 拓展：在某些电路中，既有串联也有并联的电路叫混联电路。如图所示的电路就是混联电路。 （三）串联电路和并联电路的比较 串联电路 并联电路 连接特点 用电器逐个顺次连接，只有一 条电流的路径，无分支 各用电器并列地连接在电路 的两个点之间，有干路与支路 之分 工作特点 任意一个用电器不工作，其他 用电器均不能工作 某一支路断路时，其他支路上 的用电器仍能工作 开关控制特点 电路中任意位置的一只开关， 即可控制整个电路的工作 干路开关控制整个电路的所 有用电器，支路上的开关只能 控制所在支路上的用电器 连接方法和技巧 逐个顺次，一一连接 “先串后并法”或“先并后串 法” 口诀： 头头连，尾尾连，并列两点为并联。 电路独立能工作，互不影响是特点。 解题方法技巧 （一）串、并联电路的识别方法 串联电路和并联电路的识别是学习电学的基础，既是电学部分的重点，又是一个难点。识别 电路，要根据电路的基本特点判断，不能只从电路的形状判断，对于较复杂的电路，要根据 电路的特征、开关的控制作用、用电器的工作状态等画出等效（或简化）电路图。下面介绍 识别电路常用的四种方法。 1．定义法：若电路中各元件是逐个顺次首尾相连的，此电路就是串联电路。若各元件（用 电器）“首首相接，尾尾相接”并列地连在电路中（“首”即为电流流入用电器的那一端， “尾”即为电流流出用电器的那一端），此电路就是并联电路。 2．电流法：电流法是识别串、并联电路最常用的方法。所谓“电流法”就是在识别电路时， 让电流从电源正极出发经过各用电器回到电源负极，如果途中不分流，电流始终沿一条路径， 这些用电器的连接方式就是串联；如果电流在某处分为几条支路，电流在电路中有分有合， 则这些用电器之间的连接方式就是并联。 注意： 若支路上不止一个用电器，或分成几条支路后，电流又经过用电器回到电源负极，这个电路 中有串联也有并联，该电路常常被称为混联电路。如图所示电路，均为混联电路。10 3．拆除法：拆除法是识别较难电路的一种重要方法，它的原理就是串联电路中各用电器互 相影响，并联电路中各用电器互不影响。在串联电路中，拆除任何一个用电器，其他用电器 中就没有电流；在并联电路中，拆除任何一个用电器，其他支路上的用电器中仍有电流通过。 所谓“拆除法”，就是基于这两个特点，逐个拆除电路中的用电器，根据电路中其他用电 器中有无电流通过来识别电路的方法。这种方法思路简单，易学易懂。 4．节点法：所谓“节点法”就是在识别不规范电路的过程中，不论导线有多长，只要其间 没有电源、用电器、电压表等，导线两端点均可以看成同一个点，从而找出各用电器两端的 公共点。 如图所示的电路，由“节点法”知：A、B、C 其实是同一点，这点接在电源的负极上，D、 E、F 其实也是同一点，这点接在电源的正极上，也就是灯 L1、L2、L3 连接在公共点 A、F 之 间，这三盏灯是并联的，简化后的电路图如右图所示。 （二）判断电路的连接是否正确的方法 判断电路连接是否正确，可以从以下几个方面分析： (1)看电路的基本组成部分是否齐全，电源、用电器、导线和开关四个部分缺一不可； (2)仪表接法是否符合其使用规则和要求； (3)电路是否有短路现象，是否会烧坏仪表、用电器或电源； (4)电路是否有断路现象，是否会造成仪表或用电器不起作用； (5)电路的连接是否符合题意要求，各元件能否起到预期的作用。 （三）由电路图连接实物图的方法 根据电路图连接实物图的一般方法：①按照电路图把元件一一地放在对应的位置。②把所有 的开关都断开。③按照一定的顺序连接各电路元件，一般从电源的正极开始，按照电流经过 路径顺序逐个连接，最后接到电源的负极，也可以从电源的负极开始，以相反的顺序连接， 最后回到电源的正极。注意一般导线不要交叉。 跨越思维误区 对电路中各元件的连接方式辨别不清 串联电路和并联电路是两种最基本的电路，要正确地识别电路，就要抓住串联电路和并联电 路的基本特征，再对照出现的现象，从而得出结论。 物理思想方法 等效法 所谓等效法，即从事物间的等同效果出发，通过联想把陌生的、困难的、复杂的、用常规手 段不易解决的问题转化为一个熟悉的、简单的方法。 等效法是一种研究问题的常用方法，例如：研究力的合成；做功和热传递对物体内能的改变； 串、并联电路中的等效电阻、等效电路等。11 识别串、并联电路是学习电学的基础，在有些较复杂的电路中又接入一些电表，会使电路变 得复杂难辨，这时我们可以采用“等效法”，画出“等效”电路图，会使原来难分辨的电路 显得简洁。画等效电路图的关键是要学会判断电流的路径。 中考考点链接 （一）中考考点解读 本讲的重点是串联和并联，难点是实物图的连接和电路图的设计。通常以填空题、选择题等 题型考查电路的识别，以作图题和实验题考查按要求画电路图、连接实物图及两种图之间的 相互转化。 （二）中考典题剖析 1．电路连接方式的判断 2．应用电路的设计 第三讲 电流的测量及串、并联电路的电流规律 知识能力解读 （一）电流 1．电流：表示电流强弱的物理量，用字母 I 表示。 2．电流的单位：安培，简称安，符号是 A。 (1)如果在 1 s 内通过导体横截面的电荷量是 1C（库仑），那么导体中的电流就是 IA，即 1 A=1 C/s。 (2)电流的常用单位还有毫安(mA)、微安(μA)。1 A=1 000 mA，1 mA=1 000 μA. （二）电流的三大效应 1．电流的热效应：电流通过导体时，电能转化成热，这种现象叫电流的热效应。例如：电 流通过灯泡内的钨丝，钨丝会发热，温度高达 2 500℃，呈白炽状态而发光。 2．电流的磁效应：电流通过导体时，导体周围产生磁场的现象叫做电流的磁效应。例如： 电流通过螺线管时周围出现的磁场与条形磁铁周围的磁场分布相似。 3．电流的化学效应：电流通过酸、碱、盐的水溶液时会发生化学反应的现象叫做电流的化 学效应。例如：电解、电镀就是利用了电流的化学效应。 通过导体的电流越大，各种效应就越明显，因此我们可以利用电流效应的程度来判断电流的 大小。 （三）电流表 1．电流表：用来测量电流大小的仪表叫做电流表。电流表在电路中的符号为 。常用 的电流 表是磁电式电流表（亦称磁电式表头），如图所示。由于测量的需要不同，电流表分为安培 表、毫安表和微安表。 2．电流表的特点：其内阻很小，可视为 0，接入电路时不影响电路电流的大小。 3．电流表的量程：常用电流表有两个量程：0～0.6 A 与 0～3 A。若使用 0～0.6 A 量程，读 数时看表盘下一行数字，其每一大格代表 0.2A，每一小格代表 0.02A。若使用 0～3A 量程， 读数时看表盘上一行数字，其每一大格代表 1A，每一小格代表 0.1 A。12 4．电流表的使用规则 使用规则 电路图 违反使用规则造成的后果 电流表必须和被测的用电器 串联 如果电流表跟被测电路并联 会造成短路，轻则会使被测 电路中的用电器不工作，重 则会烧坏电流表或 电源 电流必须从电流表“+”接线 柱流入，从“-”接线柱流出 如果电流表的“+”“-”接线 柱接反，电流表的指针会反 向偏转，不仅测不出电流， 指针还会被打弯 被测电流不能超过电流表的 量程 如果被测电流超过电流表的 量程，则指针偏转的角度过 大，指针会被打弯，还可能 烧坏电流表 绝对不允许把电流表直接连 到电源的两极上 电流表可以看成一根导线， 若把电流表直接连到电源的 两极上，会造成短路，烧坏 电流表，并可能损坏电源 5．电流表量程的选择原则 在被测电流不超过其最大测量值的前提下，尽可能选择小量程，这样可使电流表指针偏转角 度尽可能大些，便于精确读数，从而能减小测量的误差。在不能预先估计被测电流大小的情 况下，要先接入大量程，将电路中的开关迅速闭合再断开，看指针偏转情况。如果指针偏角 太小，应换用小量程；如果指针偏转迅速超过最大值，应换大量程的电流表。 6．电流表的读数方法 (1)看清选用的是哪个量程。如选“-”“0.6”两个接线柱时，表示指针偏到最右端刻度线时 电流是 0.6 A，而不是 3A。 (2)根据所使用的量程，看清每一大格表示的电流值，确定分度值。如果使用 0～0.6 A 量程， 则分度值为 0.02 A;如果使用 0～3 A 量程，则分度值为 0.1 A。 (3)接通电路，当指针稳定后再读数，则电流=分度值×小格数。 口诀：一看接线柱，确定量程数。 二看每小格，明确分度值。 三看指针处，正视仔细读。 （四）串、并联电路中电流的特点 1 ． 串 联 电 路 电 流 的 特 点 ： 在 串 联 电 路 中 各 处 的 电 流 都 相 等 。 表 达 式 为 ： 。 2．并联电路电流的特点：在并联电路中，干路中的电流等于各支路电流之和。表达式为： 。 1 2 nI I I I= = = = 1 2 nI I I I= + + +13 解题方法技巧 （一）电流表的读数方法 电流表的读数，应该看清三点：一是看清选用哪个量程，从而知道满偏所表示的电流值；二 是看清每一大格分成几个小格，以及它们各表示的电流值；三是看清指针停在哪个格上。 （二）串、并联电路中电流的计算 首先分析电路的连接方式，然后根据串、并联电路中电流的特点进行有关计算：串联电路中 各处电流相等，并联电路干路中的电流等于各支路中的电流之和。 跨越思维误区 电流表的接法不正确 有些题目往往给定电路连接，要求用电流表测定通过某个用电器的电流，但在进行电流表连 接时，常常不好判断或者出错。 物理思想方法 类比法 类比水流理解串、并联电路的电流特点 示意图 特点 B 处的水是由 A 处流过来的，管中的水不可能消 失，也不可能无缘无故地增加，所以相同时间通 过 A 处的水量与通过 B 处的水量相同 串联 经过电路中的电荷不可能消失，也不可能无缘无 故地增加，所以单位时间内经过各处的电荷量相 等，即串联电路中电流处处相等 B、C 两处的水是从 A 处分流出来的，所以相同时 间内通过 A 处的水量等于通过 B、C 两 处的水量之和 并联 与水流相似，B、C 两处的电荷是由 A 处流来的， 所以相同时间内通过 A 处的电荷量与通过 B、C 两处的电荷量的总量相同，即干路中电流等于各 支路电流之和 中考考点链接 （一）中考考点解读 本讲的重点是电流表的使用及串、并联电路电流的特点，难点是电路分析。中考常以选择题、 填空题和探究题等形式出题。 （二）中考典题剖析 1．电路的综合分析 2．串、并联电路电流的特点 3．实验探究并联电路电流的特点