1、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
2、 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。 图 15.1-1 电荷间的相互作用32 物理 九年级实验发现， 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
3、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） 。金属球金属杆 绝缘垫金属箔原子及其结构图 15.1-2 否带电验电器能 显示物体是通过前 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
4、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（electro n）在 核外 运动。 电子是带有最小负电荷的粒子，所带电荷量为 1.610 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 3319（ 其电 荷量 与电 子电 荷量 相等 ） ， 核外 有 1 个电 子。氦 原
5、子 核 中 有 2 个 正 电 荷， 核 外 有 2 个 电 子（ 图15.1-3） 。不同 物质的原子核束缚电 子的本领不同。当两+1H1 +2He2个 物体摩擦时，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。图 15.1-3 的结构氢原子和氦原子导体和绝缘体带 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
6、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。1. 用 橡 胶 棒 把 A 和 B 连 接 起 来（ 图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
7、AAB图 15.1-4B图 15.1-5图 15.1-534 物理 九年级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
8、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？（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，并回答：吸管带
9、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 35图 15.1-6 饮料吸管的静电实验第 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：
10、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。小灯泡不能把电池的两端用导线直接连在一起！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。36 物理 九年级电流闭合开关， 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
11、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
12、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 可图 15.2-3 发 光二极 管以判 断电路中 是否有 电流及 电流的方 向。请 你 将 LED 接 入 某 电 路 中， 闭 合 开 关
13、，观察 LED 是否发光，判断电路中电流的方向。具有单向导电性第 十 五章 电 流和 电 路 37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 中的发电机来维持的。图 15.
14、2-4 各种电池电路图画 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 图 15.2-5 是根据国家标准 GB/T4728 绘制的一些常用的电路元件及所对应的符号。38 物理 九年级用符号表示 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） 。通路 断路 短路图 15.2-6 电路和电路图人 们把正 常接通 的电 路 ,
15、 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？
16、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 391. 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
17、-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泡被短接，请把这根导线找出来，在上面打一个“”。甲图 15.2-11 乙电动机能转吗？图 15.2-12 把短接的导线找出来40 物理 九年级第 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
18、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 41连接串联电路和并联电路在 串联电路里，开关 的位置改变了，它
19、的控制作用 是否也会改变？在 并联电路中，干路开 关和支路开关对各用电器的控制作用有什么不同？实 验连接串联电路和并联电路 连接 电 路 后， 要1. 按 照图 15.3-3 连接串联电路，观察开 关控制两个 小灯泡发光的情况。 还可以依次把开关改 接到电路中 的不同位置，观察开 关控制两个小灯泡 的情况是否有变化。先 检 查 电 路 连 接 无误， 然 后方 可 闭合 开关。SS1 L1S2 L2图 15.3-3 开关位置会影 图 15.3- 4 干 路、 支 路开响串联电路的控制吗？2. 按 照图 15.3-4 所示的电路图连接电 路，观察各开关控制小灯泡的情况。例如，闭合干 路开关 S，
20、依次断开两个支路开关 S1、S 2 等。3. 用箭头在 图 15.3-3 和图 15.3-4 中 标出电 路闭合时电流的方向。关的控制作用一样吗？实 验结果表明，在串联 电路中，开关可以 控制所有 用电器，开关位置的改变 并不影响它对用 电器的控 制作用。在并联电路 中，干 路开关可以控 制所有用电器，支路开关只能控制其所在支路的用电器。42 物理 九年级生活中的电路串联电路和 并联电路都是最基本的电 路，实际生 活中 的 许多 电 路都 是 由 最基 本 的电 路 组合 而 成的。家 庭中 的电 灯、电 吹风 机、电 冰箱、 电视 机、电脑等用电器大多 是并联在电路中的。用来装饰 居室、烘托
21、欢乐气氛的 彩色小灯泡，有些则是串 联和并联组合而成的。想想议议图 15 .3- 5 是 一 个 简 化了 的 玩 具 警车 的 电 路图。 学 习了 串联 电 路和 并联 电 路的 知识 ，你 能ML看 懂这 个 电 路图 吗？ 电 路图 中 的小 灯 泡 L 与 小电动 机 M 是串联 的还是 并联的 ？图 15.3-5 玩具警车的电路图1. 如图 15.3-6，要用两个开关分别控制两个灯泡，应该怎样连接电路？请在图中画出接线。2. 按照 图 15.3-7 甲的 电路 图， 用笔画 线表 示导线，把图 15.3-7 乙中所示的实物连接起来，并用箭头在电路图中标出干路和两个支路在开关闭合时的
22、电流方向。 图 15.3-6 两个灯泡 怎样用两个开关 分别控制L2L1S2S1甲图 15.3-7乙第 十 五章 电 流和 电 路 433. 请分别根据图 15.3-8 所示的两个实物电路画出它们的电路图。L1L2SS1S2ML甲图 15.3-8乙4. 如图 15.3-9 所示，学校有前、后两个门，在前、后门各装一个按钮开关，学校传达室有甲、乙两盏灯和电池组。要求：前门来人按下开关时甲灯亮，后门来人按下开关时乙灯亮。请设计电路图并在实物图中连线。图 15.3-95. 居民楼的楼道里，夜间只 是偶尔有人经过，电灯总是亮着浪费 电。但是，如果有人夜晚出来，没有灯又很 不方便。 现有一种自动控制的楼
23、道灯，当有人走动发出声音时，电路才会接 通，灯 亮。不 过，只 有夜晚天黑之后灯才能亮。白天，不论发出多大的声音，电灯也“无动于衷”。这是因为在控制开关中装有“声敏”和“ 光敏”装置。“ 声敏 ”和“ 光敏 ”的 自动 装置 都是 比较 复杂 的，我 们不 妨分 别用 声 和 光 这样两个符号代表它们。实际上，这就是两个开关：有声音响时 声 是闭合的；环境光线非常暗时， 光 是闭合的。想想看，怎样连接电路便可以实现上面的功能？请画出电路图。44 物理 九年级第 4 节 电 流 的 测 量我们知道， 小灯泡发光是因为 有电流持续流过小灯泡。同一 个小灯泡接在不 同的电路中，明、暗不同，这是因为流
24、过小灯泡的电流的强弱不同。电流的强弱表 示 电 流 强 弱 的 物 理 量 是 电 流（electric current） ，通常用字母 I 表示，它 的 单 位 是 安 培（ampere ） ， 简 称安，符号是 A。小资料常见的电流100有些设备中电流很小，这时我们计算器中电源的电流 约 50 mA 常使用 比安 培小 的单位 毫安（mA） 、半导体收音机电源的电流约 A微安（A） 。它们同安培的关系是1 mA =10 A1 A =10 A例 如， 维 持电 子 表 液 晶 显 示 器 的 工作，只需几微安的电流。手电筒中的电流家庭节能灯中的电流家用电冰箱的电流家用空调器的电流雷电电流约
25、200 mA约 0.1 A约 1 A约 5 A 可达 210 A 电流的测量电路中 的电流可 以用电流 表测量。图 15.4-1 是学生实验中常用的一种 电流表。这种电流表一般有两个 量程。例 如，当 左端 标有“”号 的接线 柱和中间 标 有“0.6”的 接 线柱 连 入电 路 中时， 表 的量程为 00.6A，此时电流的大小要按指针所在位置表盘下排的数值读取；当左 端接线柱和右端标有“3”图 15.4-1 电流表第 十 五章 电 流和 电 路 45365的 接 线柱 连入 电 路中 时，表 的 量程 为 03A，此 时要 按表盘上排的数值读 数。下面我们通过实 验来学习怎样使用电流表测量电
26、流。实 验练习使用电流表1. 电流表的连接第 一，必须将电流表 和被测的用电器 串联（图15.4-2） 。如果误将电流表和被测的用电器并联，那么，电 流表指示的就不 是流过用电器的电 流，而且很容易损坏电流表。第 二，必 须 让电 流从 红色（ 或标 识“ ”号 ）接 线 柱 流 进， 再 从 黑 色（ 或 标 识“” 号 ） 接 线柱 流出（图 15.4-2） 。 否则，电 流表指 针反向 偏转，无法读数，而且也容易损坏电流表。第三， 必须正确选择 电流表的量程。如 果被测电流 超过电流表的最 大测量值，就无法读 数，而且也 有可能损坏电流表，这 时应该改用更大量 程的电流表。第 四， 不
27、允 许 把电 流 表 直 接 连 到电 源 的 两 极（图 15.4-3）! 否则，电流表将被损坏。为 避 免 电流 过 大损 坏 电流 表， 在不 能事 先估 计 电流 的情 况下， 可 以先 闭 合开 关然 后 迅速 断 开（叫 做“ 试 触 ”） ， 看 看 在 开关 闭合 的 瞬间 指针 的偏 转是 否在 最 大测 量值之内。 图 15.4-2 电流表必须和被测的用电器串联 图 15.4-3 不允 许把 电流2. 电流表的读数表直接连到电源的两极！第一，明确所选电流表的量程。例如，00.6 A或 03 A。46 物理 九年级 第二，确定电流表的 分度值，即表 盘的一个 小格 代 表电
28、流 的 大 小（图 15.4-4） 。 例如， 电 流 表的量程是 03 A，表盘 上从 0 到最右端共有 30 个小 格，那 么每 个 小格 就代 表 0.1 A。如 果 电流 表 的量 程是 00.6 A，每个小格代表多少安？ 图 15.4-4 选择量程 00.6 A 或第三，接 通电路后，看 看表针向 右总共偏过 了多少个小格，这样就能知道电流是多大了。3. 用电流表测量电路中的电流按 照图 15.4-5 甲 所示 的电 路图 连接 电路，测 量这种情况下电路中的电流。如图 15.4-5 乙所示，改变电流 表在电路中 的位置，测量这种 情况下电路中 的电 流。实 验中，为减少 电池损耗，
29、读取 电流表的 示数后要尽快断开电路。比较电流表两次示数是否有变化。A03 A，分度值分别是多少安？A甲A乙图 15.4-5 用 电流表测量电 路中的电流A科 学 世 界 生 物 电不但在输电线路中有电流，生物体内也有电流。例如，人体心脏的跳动就是由电流来控制的。在人的胸部和四肢连上电极，就可以在仪器上看到控制心脏跳动的电流随时间变化的曲线，这就是通常说的心电图。通过心电图可以了解心脏的工作是否正常。第 十 五章 电 流和 电 路 471. 流过某手电筒小灯泡的电流大约是 0.25 A，等于多少毫安？某半导体收音机电池的供电电流最大可达 120 mA，等于多少安？2. 画线连接下面的实物图（图
30、 15.4-6） ，使小灯泡能够发光并且电流表能够测出流过小灯泡的电流（估计为 0.1 0.3 A） 。 图 15.4-63. 图 15.4-7 中电流表的读数各是多少安？ 甲 乙图 15.4-7丙4. 在图 15.4-8 中，能正确测量通过灯 L1 电流的电路是（ A2）L2L1A +AA +L2L1图 15.4-848 物理 九年级 +A1 1 +L第 5 节 串 、 并 联 电 路 中电 流 的 规 律上节 图 15.4-5 的实验 结果表 明，电流 表两次的示数是相 等的。要测量流过小 灯泡的电流，我们可以把电流表串联在小灯泡的任意一侧。实际电路 中有些用电器之间 是串联的，有些用电器之间是 并联的。流过各用电 器的电流有怎样的关系呢？要研 究电路中各处电流 的关系，我们可以从最简单的两个用电器的串联电路开始。 AL1BL2C串联电路的电流规律在图 15.5-1 中，两个 小灯泡 L1、L2 是 串联在 电 图 15.5-1 串联电路 中各点的电路 中的。 流 过 A、B、C 各点 的 电 流可 能 存在 什 么关系？请做出猜想。在只有 一个用电器的电 路中， 电流从电源的正极流出，经过 用电器又返回电 源的负极，电路中各点的电流相同。那么，在两个用电器串联的电路中，各点的电流还是相同的吗？ AL L流有什么关系？AL1AALLL2L1LABLL2AL1CL2
