细品教材
在家用电器和电子仪器中会用到许多集成电路,它是应用半导体技术制成的特殊电路,由于整个电路的体积大大缩小,实现了电器的小型化､微型化､集成化.随着技术的进步,人们可在比手指还小的超大规模集成电路芯片上集成上千上万个电子元件.集成电路对国民经济发展影响巨大.集成电路能高效工作,就是靠内部电流的通道――电路.到底什么是电路,它由哪几部分组成?这一节我们就来研究这个问题.
一､电流★★★
1.电流的形成
电荷的定向移动形成电流,例如:在导线､灯泡的灯线等金属线中,里面有大量的可自由移动的电子,称为自由电子(当然也有不能移动,而只能绕核旋转的电子,这部分电子不能称为自由电子),平时金属中的自由电子的运动方向是杂乱无章的.可是接上电源后,它们就受到了推动力,出现了电荷(这时是自由电子)的定向移动,于是就形成了电流.电路有持续电流必须同时具备两点:①有电源;②电路必须是闭合的.如果一个电路只具备其中一点,则电路中没有持续的电流.
状元笔记
电路中的电流既看不见,也摸不着,但是它的许多特点和水流相似,人们在研究电流特点时,多用水流来相比,这种科学思维方法叫类比法.
规律说明 在理解电流的形成时,必须牢牢把握住:电荷和定向移动,电荷是指正电荷和负电荷,也就是说正电荷定向移动能形成电流,同样,负电荷定向移动也能形成电流.另外,电荷的移动必须是发生定向移动,即电荷必须沿一定的方向移动,才能形成电流,如果电荷的移动不是沿一定方向,而是杂乱无章地向各个方向移动,此时,电荷虽在移动,但却不能形成电流.
2.电流的方向
物理学中,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形成电流.那么按照定义,负电荷的定向移动方向与电流的方向相反,如金属导线中的电流,主要是由自由电子的定向移动形成的,那么它的电流方向就和电子的定向移动方向相反,如图所示.
【示例】从显像管尾部的热灯丝发射出来的电子,高速撞击在电视机荧光屏上,使荧光屏发光,则在显像管内( )
A.电流方向从灯丝到荧光屏
B.电流方向从荧光屏到灯丝
C.显像管内没有电流
D.显像管内电流方向不断改变
解析:电子是从显像管灯丝向荧光屏移动,电子带负电,电子定向移动的方向与电流的方向相反,因此电流方向是从荧光屏到显像管灯丝.
答案:B
二､电路★★★★
提出问题 怎样才能使小灯泡发光(小电动机转动)呢?
制定计划与设计实验 用导线将小灯泡(小电动机)､开关､干电池连接起来.
实验器材 小灯泡(小电动机)､开关､干电池､导线.
实验过程
(1)按如图所示连接电路.连接电路时首先开关要断开.
(2)闭合开关,观察小灯泡是否发光.
(3)将小灯泡换成小电动机,观察小电动机是否转动.
(4)将干电池拿掉,再接通电路,观察小灯泡(小电动机)是否工作.
讨论交流
(1)小灯泡能够发光(小电动机能够转动),是因为用导线将开关､小灯泡(小电动机)､干电池组成了一个完整的电路.
(2)如果没有了干电池,就没有了提供电能的装置,因此,小灯泡(小电动机)不能工作.
得出结论 用导线把小灯泡(小电动机)､开关､干电池连接起来,闭合开关,小灯泡亮了(小电动机转动),就组成了一个简单的电路.
规律总结 所谓电路就是把电源､用电器､开关用导线连接起来组成的电流通路.
规律说明 一个完整的电路应该由电源､用电器､开关和导线四部分组成,缺一不可.
(1)电源:电源是提供电能的装置,它维持电路中有持续电流,它工作时将其他形式的能转化为电能.常见的电源有电池､发电机等,电池有蓄电池､干电池等多种型号(如图甲所示).
(2)用电器:用电器是用电来工作的设备,它在工作时将电能转化为其他形式的能.常见的用电器有:电灯､电炉､电视机､电铃､电冰箱､电风扇､电熨斗等(如图丙所示).
(3)开关:也叫电键,它是用来接通或断开电路的,起控制用电器的作用.常见的开关有:拉线开关､拨动开关､闸刀开关等(如图乙所示).
(4)导线:导线将电源､用电器､开关连接起来,形成让电荷移动的通路.常用的导线是金属导线,导线的外壳包一层塑料､橡胶等绝缘材料.
【示例】下列有关电源的说法中正确的是( )
A.只要是带电体,就可以作为电源
B.电源是把电能转化为化学能的装置
C.电源是把化学能转化为电能的装置
D.电源是提供持续电能的装置
解析:带电的玻璃棒,是带电体,也能向不带电体转移电荷,但它不是电源,因为它不能提供持续电流,故A､B错;硅光电源是将光能转化为电能,发电机是将机械能转化为电能,故C错.
答案:D
三､电路的三种状态★★★★
1.通路
通路是指处处接通的电路,如下图所示,通路时,电路中有电流通过,用电器就能工作.
说明:电路中有持续电流的两个条件:一是电路中有电源;二是电路是通路.
2.开路
开路也叫断路,是指在某处断开的电路,如下图甲､乙所示,在断路时,电路中没有电流经过,开路的原因可能是:一开关未闭合;二接线柱接触不良或导线断了;三用电器损坏.
3.短路
短路是指不经过用电器而直接跟电源两极连接的电路,如左下图所示,短路时,电流很大,会烧坏电源和导线,在生产､生活中发生短路,轻则用电器不工作,重则引起火灾.
说明:短路分两种情况:一是电源短路,也叫短接:电源的“+”“-”极之间没有用电器,而是用导线直接把正､负极连接起来.短路由于电路对电流的阻碍作用小,电流会很大,可能损坏电源;二是部分电路短路:是指电路中的某一部分电路无电流,如右上图所示的电路就是使电流不经过L2而直接通过开关S2形成通路,电路中只有L1亮,则L2不亮.
状元笔记
绝不允许不经过用电器而直接用导线将电路两极连接起来,将电源短路.
四､电路图★★★★
把构成电路的各个部分原样画出,这是很不方便的.我们也可以用电路图来表示电路.
用规定的符号来表示电源､用电器､开关和导线等,画出表示电路的连接情况的图就是电路图.
常用元件及其符号:(如图所示)
说明:画电路图时,应注意以下几点:
(1)电路元件的符号要用统一规定的,不能自造符号.
(2)要注意所画符号和实物的对应性.
(3)合理安排电路元件符号,使之均匀分布在电路中,具有对称性.特别要注意:元件的符号一定不能画在电路的拐角处.
(4)电路图最好呈长方形,有棱有角,导线要横平竖直,力求把电路图画得简洁､美观､大小比例适中.
(5)最好从电源的正极开始,沿着电流的方向依次画起,且知道在电路图中导线无长短之分的原则.
状元笔记
对电路图要求三“会”:①会看:能看懂电路图,知道电路中各元件的连接方法;②会画:给定元件和连接方法时,能按照要求画出电路图;③会连:会根据电路图连接实际电路.
【示例】在下图所示的电路图中,正确的是( )
解析:对A来说,二极管正负极接错了,二极管正极应接电源正极,而在A中二极管的正极却接到电源的负极上了,A错;B中灯泡不应在拐角处,而且任何元件都不能放在拐角处,故B错;电路图中导线应横平竖直,导线拐弯处为直角,故D错.
答案:C
梳理整合
本节知识整体可分为两类:一类是关于电流和电源的叙述,另一类是判断分析电路图.通过学习我们知道了电流的形成原因及方向的规定,再就是一个简单而完整的电路至少由四部分:导线､电源､开关､用电器组成,缺一不可.用电路符号代替实物连接而成的电路图,可形象直观地表示出电路的连接情况.
思维感悟
常见的几种电路故障
