电学基础知识.docx

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电学基础知识

电学预备知识

正负电荷：

自然界只有两种电荷——被丝绸摩擦过的玻璃棒带的电荷是正电荷（＋）；

毛皮摩擦过的橡胶棒上带的电荷是负电荷（－）。

具有正电荷的实质是物质中的原子失去了电子；具有负电荷的实质是物质中的原子得到了多余的电子。

有得就有失，摩擦起电并不是创造了电荷，而是电荷发生了转移。

1.电荷间的相互作用：

同种电荷互相排斥，异种电荷互相吸引。

2.两个物体相互吸引有两种情况——可能是它们带异种电荷而互相吸引，还可能是一个物体带电而吸引另一个不带电的轻小物体。

3.使物体带电的方法

（1）.摩擦起电

a）定义：

用摩擦的方法使物体带电。

b）原因：

不同物质原子核束缚电子的本领不同。

c）实质：

电荷从一个物体转移到另一个物体使正负电荷分开。

d）能量转化：

机械能-→电能

（2）.接触带电：

物体和带电体接触带了电。

如带电体与验电器金属球接触使之带电。

（3）.感应带电：

由于带电体的作用，使带电体附近的物体带电。

4.检验物体带电的方法

（1）.使用验电器。

a）验电器的构造：

金属球、金属杆、金属箔。

b）验电器的原理：

同种电荷相互排斥。

c）从验电器张角的大小，可以判断所带电荷的多少。

但验电器不能检验带电体带的是正电荷还是负电荷。

（2）.利用电荷间的相互作用。

（3）.利用带电体能吸引轻小物体的性质。

5.中和：

放在一起的等量异种电荷完全抵消的现象。

（1）.如果物体所带正、负电量不等，也会发生中和现象。

这时，带电量多的物体先用部分电荷和带电量少的物体中和，剩余的电荷可使两物体带同种电荷。

（2）.中和不是意味着等量正负电荷被消灭，实际上电荷总量保持不变，只是等量的正负电荷使物体整体显不出电性。

一、摩擦起电

1.原子的结构：

原子是由位于中心的原子核和核外的电子组成的；原子核的质量比电子的大得多，几乎集中了原子的全部质量；原子核带正电，电子带负电，电子在原子核的吸引下，绕核高速运动。

2.原子核带正电，电子带负电。

电子绕核运动。

但整个原子呈中性。

3.摩擦起电：

摩擦过的物体具有吸引轻小物体的现象，就是摩擦起电现象。

4.摩擦的两个不同物体同时分别带上等量异种电荷。

5.摩擦起电的原因：

不同物质的原子核束缚电子的本领不同，两个物体互相摩擦时，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，得到电子的物体因为有了多余电子而带等量的负电。

6.摩擦起电不是创造了电荷，只是电子从一个物体转移到另一个物体上。

二、导体和绝缘体

1.导体和绝缘体：

善于导电的物体叫做导体；不善于导电的物体叫做绝缘体。

2.常见的导体：

金属、石墨、人体、大地、酸碱盐的水溶液等。

3.常见的绝缘体：

橡胶、玻璃、塑料、油、陶瓷等。

4.导体容易导电的原因：

里面有大量的自由电荷，它们可以脱离原子核的束缚，而在导体内部自由移动。

5.导体和绝缘体之间并没有绝对的界限，在一定条件下可相互转化。

一定条件下，绝缘体也可变为导体。

一、电流

1．电流的形成：

电荷在导体中定向移动形成电流。

2．自由电荷在金属导体中是自由电子，在酸、碱、盐水溶液中是正、负离子。

3．电流的方向：

把正电荷移动的方向规定为电流的方向。

4．在电源外部，电流的方向是从电源的正极流向负极。

在金属导体中，电流的方向跟自由电子的移动方向相反。

5．电源：

能够提供持续电流的装置。

6．干电池、蓄电池供电时，化学能转化为电能；发电机发电时，机械能转化为电能。

7．持续电流形成的条件：

①必须有电源；②电路必须闭合（通路）。

二、电路

1．电路的三种状态：

2．通路——处处连通的电路叫通路，此时电路中有电流通过，电路是闭合的。

3．断路（开路）——某处断开的电路叫断路，此时电路不闭合，电路中无电流。

4．短路——不经过用电器而直接用导线把电源正、负极连在一起，电路中会有很大的电流，可能把电源烧坏。

5．用电器两端直接用导线连接起来的情况也属于短路。

6．电路图：

用符号表示电路连接的图。

三、电路图

1．由电路图连接实物：

首先按电路图摆好元件位置。

其中开关S应是断开的。

若有滑动变阻器，应将其滑片P调到变阻器的阻值最大端。

a）实物图的连接中，要注意每个元件的位置和它与电路图中符号位置的对应关系。

2．由实物图画电路图：

参照实物图画出电路图时，要用规定的符号表示相应的元件，要分清元件间的连接关系，要画成规则的方框图（导线要画直，拐弯处要画成直角）。

一、电流的测量

1．电流：

电流是表示电流强弱的物理量，用符号I表示。

电流的单位为安培（安，A）。

2．电流的定义式：

其中I表示电流，单位为安培（A）；

Q表示电荷，单位为库伦（C）；

t表示通电的时间，单位为秒（s）。

1A＝103mA＝106μA

3．电流表：

测量电流的仪表叫电流表。

符号为，其内阻很小，可看做零，电流表相当于导线。

4．电流表的示数：

量程

使用接线柱

表盘上刻度位置

大格代表值

小格代表值

0～0.6A

“-”和“0.6”

下一行

0.2A

0.02A

0～3A

“-”和“3”

上一行

1A

0.1A

在下一行读出的示数是指针指向相同位置时，在上一行读出的示数的5倍。

部分电流表的三个接线柱分别是“+”、“0.6”和“3”。

这时“0.6”和“3”是负接线柱，电流要从“+”流入，再从“0.6”或“3”流出。

5．正确使用电流表的规则：

a）电流表必须和被测的用电器串联。

b）如果电流表与用电器并联，不但测不出流经此用电器的电流，如果电路中没有别的用电器还会因为电流表直接连到电源的两极上使电流过大而烧坏电流表。

c）电流必须从“＋”接线柱流进去，从“－”接线柱流出来。

否则电流表的指针会反向偏转。

d）被测电流不能超过电流表量程。

e）任何情况下都不能使电流表直接连到电源的两极。

6．无法估测待测电流的大小时，可先用大量程试触，若指针偏转超过最大值则应断开开关检查；如果指针偏转幅度太小，会影响读数的准确性，应选用小量程档。

7．使用电表前，如果指针不指零，可调整中央调零螺旋使指针调零。

电压

1．电压：

电压是使电路中自由电荷定向移动形成电流的原因。

电压的符号是U，单位为伏特（伏，V）。

a）要在一段电路中产生电流，它的两端就要有电压。

b）电源的作用是给用电器两端提供电压。

c）1kV＝103V＝106mV

2．电压表：

测量电路两端电压的仪表叫电压表，符号为，其内阻很大，接入电路上相当于开路。

3．电压表的示数：

量程

使用接线柱*

表盘上刻度位置

大格代表值

小格代表值

0～3V

“-”和“3”

下一行

1V

0.1V

0～15V

“-”和“15”

上一行

5V

0.5V

在下一行读出的示数是指针指向相同位置时，在上一行读出的示数的5倍。

*部分电流表的三个接线柱是“+”、“3”和“15”。

这时“3”和“15”是负接线柱，电流要从“+”流入，再从“3”和“15”流出。

4．正确使用电压表的规则：

a）电压表必须和被测的用电器并联。

b）如果与被测用电器串联，会因为电压表内阻很大，此段电路开路而无法测此用电器两段的电压。

如果被测用电器在支路上，这时电压表测的是其他支路两端的电压；如果被测用电器在干路上，则整个电路便成开路了，这时电压表测的是电源电压。

c）电流必须从“＋”接线柱流进去，从“－”接线柱流出来。

d）被测电压不能超过电压表量程。

5．无法估测待测电压的大小时，可先用大量程试触。

再根据指针偏转幅度选用适当量程。

6．常见的电压：

干电池两极间的电压是

1.5V

手持移动电话的电池两极间的电压

3.6V

对人体安全的电压

不高于36V

家庭电路的电压

220V

发生闪电的云层间电压

几百万伏至几亿伏

动力电路的电压

380V

电鳐可以产生200V左右的电压，用来自卫。

7．电流表、电压表的比较：

电流表

电压表

异

符号

连接方式

与被测用电器串联

与被测用电器并联

直接连接电源

不能

能

量程

0.6A、3A

3V、15V

每大格

0.2A、1A

1V、5V

每小格

0.02A、0.1A

0.1V、0.5V

内阻

很小，几乎为零，相当于短路

很大，相当于开路

同

使用前要调零；读数时看清量程和每大（小）格；正接线柱流入，负接线柱流出；不能超过最大测量值。

1.电阻的计算公式：

2.R——电阻——欧姆（Ω）；U——电压——伏特（V）；I——电流——安培（A）。

3.关于电阻的注意事项：

a）导体不同，电阻也一般不同。

b）导体的电阻与导体的温度有关。

对大多数导体来说，温度越高，电阻越大。

c）电阻是导体阻碍电流作用的性质，是导体本身的一种性质。

与导体两端有无电压、电压大小、是否有电流通过以及电流大小等均无关。

d）只表示电压、电流和电阻的数值关系，没有物理意义。

4.电阻的分类：

定值电阻（）、变阻器（）

一、第四节变阻器

1.滑动变阻器：

2.原理：

通过改变接入电路中电阻线的长度改变电阻，从而改变电路中的电流。

3.作用：

改变电流、调节电压和保护用电器。

4.某滑动变阻器标有“50Ω1A”的字样，表明该滑动变阻器的最大阻值为50Ω，允许通过的最大电流为1A。

5.使用滑动变阻器的注意事项（见下图）：

a）接线时必须遵循“一上一下”的原则。

b）如果选用A、B两个接线柱，相当于接入一段导线；如果选用C、D两个接线柱，相当于接入一段定值电阻。

这两种错误的接法都会使滑动变阻器失去作用。

c）A和B相当于同一个接线柱。

即选用AC、BC或AD、BD是等效的。

d）选用C接线柱时，滑片P向左移动，滑动变阻器的电阻值将减小；

e）选用D接线柱时，滑片P向左移动，滑动变阻器的电阻值将增大。

f）（滑片距离下侧已经接线的接线柱越远，连入电路中的电阻越大）

g）每个变阻器都标有规定的最大电阻和允许通过的最大电流，使用时不能超过它的最大值。

6.应用：

电位器

7.注意：

a）滑动变阻器的铭牌，告诉了我们滑片放在两端及中点时，变阻器连入电路的电阻。

b）分析因变阻器滑片的变化引起的动态电路问题，关键搞清哪段电阻丝连入电路，再分析滑片的滑动导致变阻器的阻值如何变化。

1．探究电流跟电压、电阻关系的实验设计

（1）实验方法——控制变量法

因影响导体中的电流大小的因素可能有两个：

电压和电阻，所以要探究与其中一个因素的关系，应保持另一个因素不变。

可以先保持电阻不变，用电压表和电流表测出定值电阻两端的电压和电流，研究电流与电压的关系；也可以保持电压不变，改变电阻，用电流表测出电阻中的电流，研究电流跟电阻的关系。

（2）根据控制变量法，探究电流跟电压、电阻的关系可分为两步：

①保持电阻不变，通过改变电压，观察电流的变化；

②保持电压不变，通过改变电阻，观察电流的变化。

2．探究电流跟电压和电阻的关系

实验目的

探究电流与电压的关系

探究电流与电阻的关系

控制变量

控制电阻不变，利用滑动变阻器来改变电阻两端的电压和通过导体的电流

控制电压不变，换用不同的电阻，利用滑动变阻器调节使不同电阻两端的电压相同

电路图

实验图象

结论

电阻不变时，电流与电压成正比

电压不变时，电流与电阻成反比

3．实验过程中注意事项分析

（1）在连接实物图时