人教版九级物理电子课本新版
陕西建筑职工大学-十九届一中
精品教育
第1节
两种电荷
在干燥的天气里,衣服表面容易吸附灰尘;与
头发摩擦过的塑料尺、塑料笔杆,能吸起纸屑;用
塑料梳子梳头,头发会随着梳子飘起来……
两种电荷
为什么会出现上述这些现象呢?这是因为摩
擦过的物体带了“电”,或者说带了电荷(electric
charge)。用摩擦的方法使物体带电,叫做摩擦起
电。带电的物体间存在怎样的相互作用呢?
演 示
电荷间的相互作用
1.
用丝绸摩擦两根玻璃棒,手持一根玻璃棒,
靠近另一根被吊起的玻璃棒(图15.1-1)。观察有
什么现象发生。
2.
手持用毛皮摩擦过的橡胶棒,靠近被吊起
的用丝绸摩擦过的玻璃棒。观察有什么现象发生。
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物理
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图15.1-1
电荷间的相互作用
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实验发现,电荷间有相互作用,相同电荷及不
同电荷间相互作用不同。
人们还发现,无论用什么方法带电,物体所带
的电荷或者与丝绸摩擦过的玻璃棒带的电荷相同,
或者与毛皮摩擦过的橡胶棒带的电荷相同。自然界
只有两种电荷。人们把用丝绸摩擦过的玻璃棒带的
电荷叫做正电荷(positive
charge),用毛皮摩擦过
的橡胶棒带的电荷叫做负电荷(negative charge)。
同种电荷互相排斥,异种电荷互相吸引。
物体所带电荷有多有少,电荷的多少叫做电荷
量。为了方便起见,电荷量也可简称电荷。电荷量
的单位是库仑(column),简称库,符号是C。一
金属球
金属杆
绝缘垫
根实验室中常用的玻璃棒或橡胶棒,摩擦后所带的
电荷量大约只有10
C。
实验室里常用验电器来检验物体是否带电。用
金属箔
带电体接触验电器的金属球,就有一部分电荷转移
到验电器的两片金属箔上,这两片金属箔带同种电
荷,由于互相排斥而张开(图15.1-2)。
图15.1-2
验电器能显示物体是
否带电
原子及其结构
通过前面的学习我们知道,常见的物质是由分
子、原子构成的。有的分子由多个原子构成,有的分
子只由一个原子构成。
20世纪初科学家发现,原子也有进一步的结
构,它的中心是原子核,在原子核周围,有一定
数目的电子(electron)在核外运动。 电子是带有
19
最小负电荷的粒子,所带电荷量为1.6×10
C。
原子核带正电。在通常情况下,原子核所带的
正电荷与核外所有电子所带的负电荷在数量上相
等,原子整体不显电性,物体对外也不显电性。
氢原子的结构最简单,原子核中有1个正电荷
第十五章
电流和电路
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(其电荷量与电子电荷量相等),核外有1个电子。
氦原子核中有2个正电荷,核外有2个电子(图
+1
H
1
+2
He
2
15.1-3)。
不同物质的原子核束缚电子的本领不同。当两
个物体摩擦时,哪个物体的原子核束缚电子的本领
图15.1-3
氢原子和氦原子
的结构
弱,它的一些电子就会转移到另一个物体上。失去
电子的物体因为缺少电子而带正电,得到电子的物
体因为有了多余电子而带等量的负电。摩擦起电并
不是创造了电荷,只是电荷从一个物体转移到另一
个物体,使正、负电荷分开。
导体和绝缘体
带电的物体有时会与其他的物体接触,从而
失去电荷。那么,什么物体容易传导电荷,什么
物体不容易传导电荷呢?下面我们通过实验来
研究。
演 示
电荷在金属棒中的定向移动
取两个相同的验电器A和B,
使A带
电,
B不带电。可以看到A的金属箔张开,
B的金属箔闭合。
A
B
1.
用橡胶棒把A和B连接起来(图
图15.1-4
15.1-4),观察A、B金属箔的张角有什么
变化。
2.
再次使A带电,B不带电。用带
有绝缘柄的金属棒把A和B连接起来(图
15.1-5),观察A、B金属箔的张角有什么
A
B
图15.1-5
变化。与用橡胶棒的情况一样吗?
实验现象是,用橡胶棒连接,验电器
图15.1-5
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九年级
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A、B金属箔的张角没有变化;用金属棒连接,验
电器A的金属箔张开的角度减小,B的金属箔由闭
合变为张开。这表明,验电器B也带了电。就是说,
有一部分电荷通过金属棒从A移动到了B,电荷发生
了移动。
电荷在金属中可以定向移动,说明金属是
可以
导电
的。有的
物体
容易导
电,叫
做导体
(conductor)。金属、人体、大地、石墨、食盐水溶
液等都是导体。有的物体不容易导电,叫做绝缘体
(insulator)。橡胶、玻璃、塑料等都是绝缘体。
在金属中,部分电子可以脱离原子核的束缚,
而在金属内部自由移动,这种电子叫做自由电子。
金属导电,靠的就是自由电子。
1. 有甲、乙、丙三个带电体,甲物体排斥乙物体,乙物体吸引丙物体。如果丙物
体带正电,甲物体带哪种电?
2.
如图15.1-6,用一段细铁丝做一个支架,作为转
动轴,把一根中间戳有小孔(没有戳穿)的饮料吸管放
在转动轴上,吸管能在水平面内自由转动。用餐巾纸摩
擦吸管使其带电。
(1)把某个物体放在带电吸管一端的附近,发现吸
管向物体靠近,由此是否可以判断该物体已经带电?
回答:吸管带的是哪种电?餐巾纸带哪种电?为什么?
(3)吸管和餐巾纸摩擦起电时,哪个失去了电子?哪个得到了电子?
3.
金属锡的原子核带有50个大小与电子电荷相等的正电荷,它的原子核外有多少
图15.1-6
饮料吸管的静电实验
(2)把丝绸摩擦过的玻璃棒放在带电吸管一端的附近,观察吸管运动的方向,并
个电子?这些电子总共带多少库仑的电荷?为什么金属锡对外不显电性?
第十五章
电流和电路
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第2节
电流和电路
上一节中图15.1-5的实验结果表明,电荷在金
属导体中做了定向移动,但这种定向移动瞬间就结
束了。实际中点亮的小灯泡能持续发光,是因为有
电荷不断地流过小灯泡。那么,怎样才能使电荷不
断地流过小灯泡呢?
想想做做
有如下器材:小灯泡、小电动机、蜂鸣器
各一个,一个开关、一节电池(带电池盒)和
不能把电池的两端
用导线直接连在一起!
一些导线(图15.2-1)。先后三次连接电路,分
别使小灯泡亮、电动机转、蜂鸣器发声。小灯
泡、电动机、蜂鸣器要受开关的控制。
小灯泡
蜂鸣器
小电动机
图15.2-1
实验结果表明,要想让小灯泡亮、电动机转、
蜂鸣器发声,必须要有电池(cell),还要用导线将
它们与电池连接成闭合的回路。
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电流
闭合开关,小灯泡持续发光,表明有电荷持续
地流过小灯泡。
导线、小灯泡的灯丝都是金属做的。金属里面
有大量自由电子,它们可以自由移动。平时金属内
自由电子运动的方向杂乱无章,但是接上电池之后,
它们就受到了推动力,就会做定向移动,电荷的定
向移动形成电流(electric
current)。
回路中有电流时,发生定向移动的电荷可能是
正电荷,也可能是负电荷,还可能是正、负电荷同
时向相反方向发生定向移动。在19世纪初,物理
学家刚刚开始研究电流时,并不清楚在各种情况下
究竟是哪种电荷在移动,当时就把正电荷定向移动
的方向规定为电流的方向。
按照这个规定,当电池、导线、小灯泡组成的
回路闭合时,在电源外部,电流的方向是从电源正
极经过用电器流向负极的(图15.2-2)。
图
15.2-2
电流的方向
想想做做
利用发光二极管判断电流的方向
发
光二
极管
是一
种电
子元
件,
简称
LED。它的两根引脚中较长的为正极,较短
的为负极。当电流由正极经过
LED流向负
极时,LED发光,表明它处于导通状态;反
之,电流不能从负极流向正极,LED不会发
光(图15.2-3)。所以,根据其发光与否可
以判断电路中是否有电流及电流的方向。
图
15.2-3
发光二极管
具有单向导电性
请你将LED接入某电路中,闭合开关,
观察LED是否发光,判断电路中电流的方向。
第十五章
电流和电路
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电路的构成
物理学中将电池这类提供电能的装置叫做电源
(power supply),将灯泡、电动机、蜂鸣器等这类
消耗电能的装置叫做用电器。电源、用电器,再加
上导线,往往还有开关,组成了电流可以流过的路
径──电路(electric
circuit)。
只有电路闭合时,电路中才有电流。
电池能够维持小灯泡中的电流,所以电池是一
种常见的电源(图15.2-4)。发电机也是一种常见
的电源,家庭电路中的电流就是靠远方电厂中的发
图15.2-4
各种电池
电机来维持的。
电路图
画图时如果把电源、用电
器等元件原样画出,既麻
烦又不清楚。为了便于
研究,人们通常用图形
①
符号来表示这些元件
(图15.2-5)。
图15.2-5
几种常用
的元件及其符号
①
图15.2-5是根据国家标准GBT4728绘制的一些常用的电路元件及所对应的符号。
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用符号表示电路连接的图,叫做电路图。电路
图是对实际电路的有效抽象。有了元件的符号,我们
就可以用它来方便地替代实物电路了(图15.2-6)。
图15.2-6
电路和电路图
通路
断路
短路
人们把正常接通的电路, 即用电器能够工作的
电路叫做通路。电路中如果某处被切断,电路中就
不会有电流流过,这种情况叫做断路。直接用导线
将电源的正、负极连接起来,这种情况叫做短路。
电源被短路,电路中会有很大的电流,可能把电源
烧坏,这是不允许的。
如果电路是接通的,但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。
演 示
图15.2-7是由
一个小灯
泡、
一个
LED、两节干电池、一个开关组成的电
路。闭合开关,小灯泡和LED发光。
用一根导线接在小灯泡的两端,
你会看到小灯泡熄灭了,而LED还
发光。想一想,这是为什么?
实验现象表明,小灯泡被短接而熄
灭,电流流经外加导线而绕过了小灯泡。
图15.2-7
发光的小灯泡会熄灭吗?
第十五章
电流和电路
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1.
图15.2-8甲是把电
池和玩具电风扇连接起来
的电路图。请在图15.2-8
乙中用笔画线表示导线,
连接相应的电路。
2.
在图15.2-9中有电
甲
图15.2-8
连接玩具电风扇
乙
子门铃、电源和开关,请用笔画线表示导线把它们连起来,使得门铃能够正常工作,
并画出相应的电路图。电子门铃可以用“ — 电子门铃 —”这样的符号表示。
图15.2-9
连接电子门铃
图15.2-10
常用手电筒的结构
3.
观察图15.2-10所示的手电筒结构图。按下按键
时,电路是怎样接通的?在图中画出电流流过的路径。
另画出手电筒的电路图。
4.
图15.2-11是某人连接的电路,小电动机能转
吗?在接错的那根导线上打一个“×”,表示这根导线
不要,再把正确接法的导线画出来,并在三根导线上分
别标明电流的方向。
5. 图15.2-12甲、乙中,各有一根导线接错而使小灯
图15.2-11
电动机能转吗?
泡被短接,请把这根导线找出来,在上面打一个“×”。
甲
乙
图15.2-12
把短接的导线找出来
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第3节
串联和并联
用一个电源、两个小灯泡、一个开关和一些导
线组成电路,要想让两个小灯泡都发光,可以有几
种接法?
串联和并联
像图15.3-1那样,两个小灯泡依次相连,然后
接到电路中,我们说这两个小灯泡是串联(series
connection)的。
图15.3-1
两个小灯泡的串联
像图15.3-2那样,两个小灯泡的两端分别连在
一起,然后接到电路中,我们说这两个小灯泡是并
联(parallel
connection)的。并联电路中两个用电
器共用的那部分电路叫干路,单独使用的那部分电
路叫支路。
图15.3-2
两个小灯泡的并联
第十五章
电流和电路
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