(辅导班专用)九年级物理寒假讲义专题15 电流与电路（教师版）

专题15  电流与电路（讲义）

一、知识梳理

一、两种电荷

1．物体带电：摩擦过的物体有吸引轻小物体的性质，我们就说物体带电。带电物体（带电体）的基本性质：吸引轻小物体（轻小物体指：碎纸屑、头发、通草球、灰尘、轻质球等）。

2．使物体带电的方法

①摩擦起电：用摩擦的方法使物体带电叫摩擦起电。原因：不同物质原子核束缚电子的本领不同。

实质：电荷从一个物体转移到另一个物体使正负电荷分开；能的转化：机械能→电能。

②接触带电：物体和带电体接触后带了电。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。

3．两种电荷：（1）正电荷：用丝绸摩擦过的玻璃棒所带的电；实质：物质中的原子失去了电子。

（2）负电荷：用毛皮摩擦过的橡胶棒所带的电；实质：物质中的原子得到了多余的电子。

4．电荷间的相互作用：同种电荷相互排斥，异种电荷相互吸引。

5．验电器：（1）构造：金属球、金属杆、金属箔。如图所示。

（2）作用：检验物体是否带电和物体带电多少（带电多，金属箔张开角度大）。

（3）原理：同种电荷相互排斥。

6．电荷量：电荷的多少叫电荷量，简称电量；在国际单位制中，电量单位是库仑，简称为库，符号是C。

元电荷（e）： 在各种带电微粒中，电子电量的大小是最小的，人们把最小电荷叫做元电荷；元电荷也是物理学的基本常数之一，常用符号e表示。基本电荷e＝1.6021892×10-19库仑，是一个电子或一个质子所带的电荷量，任何带电体所带电荷都是e的整数倍。

7．中和：放在一起的等量异种电荷完全抵消的现象。

扩展：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。

8．导体：善于导电的物体。常见材料：金属、石墨（铅笔芯）、人体、大地、酸碱盐溶液、含杂质的水。

导电原因：导体中有大量可以自由移动的电荷。

说明：金属导体中电流是自由电子定向移动形成的，酸、碱、盐溶液中的电流是正、负离子都参与定向运动。

9．绝缘体：不能（不善于）导电的物体。常见材料：橡胶、玻璃、陶瓷、塑料、油等。

不善于导电的原因：没有可以自由移动的电荷。

10．“导电”与“带电”的区别：导电过程是自由电荷定向移动的过程，导电体是导体；带电过程是电子得失的过程，能带电的物体可以是导体，也可以是绝缘体。

11．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。

原因是：加热使绝缘体中的一些电子挣脱原子的束缚变为自由电荷。

12.半导体：导电能力介于导体与半导体之间的物体。常见材料：锗、硅等。

二、电流和电路

1．形成：电荷的定向移动形成电流。

该处电荷是自由电荷。对金属来讲是自由电子定向移动形成电流；对酸、碱、盐的水溶液来讲，正负离子定向移动形成电流。

2．电流方向：把正电荷移动的方向规定为电流的方向。在电源外部，电流的方向从电源的正极到负极。

电流的方向与自由电子定向移动的方向相反。

3．获得持续电流的条件：①电路中有电源、②电路为通路。

4.电流的强弱

（1）电流：单位时间内通过导体横截面积的电荷量叫电流，用符号I表示。

（2）物理意义：表示电流强弱的物理量。

（3）公式：

（4）单位：在国际单位制中，电流单位是安培，简称安，用符号A表示；电流常用单位还有：毫安（mA）、微安（μA）；换算关系：1A=1000mA，1mA=1000μA。

一些常见的电流值：家用电冰箱的电流约为1A，家用空调的电流约为5A，计算器中电流约为100μA，手电筒中的电流约为200mA等。

（5）电流的三种效应：1）电流的热效应，如白炽灯，电饭锅等；2）电流的磁效应，如电铃等；3）电流的化学效应，如电解、电镀等。

注：电流看不见、摸不着，我们可以通过各种电流的效应来判断它的存在，这里体现了转换法的科学思想。

5.电路：用导线将电源、用电器、开关连接起来组成的电流路径叫电路。如图（1）是常用手电筒电路内部结构图，图（2）是其实物原理图和电路图。

常见的电路状态有：通路、开路、短路。

6．三种电路：①通路：接通的电路；②开路：断开的电路，也叫断路；③短路：电源两端或用电器两端直接用导线连接起来。

特征：电源短路，电路中有很大的电流，可能烧坏电源或烧坏导线的绝缘皮，很容易引起火灾。

7．电路组成：

②用电器：用电来工作的设备。工作时：将电能→其他形式的能。

③开关：控制电路的通断。

④导线：输送电能。

8．电路图：用规定的符号表示电路连接的图叫做电路图。

三、串联和并联

1.串联电路：把元件逐个顺次连接起来组成的电路。

特点是：流过一个元件的电流同时也流过另一个。

在串联电路中，闭合开关，两只灯泡同时发光，断开开关两只灯泡都熄灭，说明串联电路中的开关可以控制所有的用电器。

2.并联电路：把元件并列地连接起来组成的电路。

特点是：干路的电流在分支处分两路（或多路），分别流过两个（或多个）支路中的各个元件。

在并联电路中，干路上的开关闭合，各支路上的开关闭合，灯泡才会发光，干路上的开关断开，各支路上的开关都闭合，灯泡不会发光，说明干路上的开关可以控制整个电路，支路上的开关只能控制本支路。

3.串联电路和并联电路的特点

在串联电路中，由于电流的路径只有一条，所以，从电源正极流出的电流将依次逐个流过各个用电器，最后回到电源负极。因此在串联电路中，如果有一个用电器损坏或某一处断开，整个电路将变成断路，电路就会无电流，所有用电器都将停止工作，所以在串联电路中，各几个用电器互相牵连，要么全工作，要么全部停止工作。

在并联电路中，从电源正极流出的电流在分支处要分为两路（或多路），每一路都有电流流过，因此即使某一支路断开，但另一支路仍会与干路构成通路。由此可见，在并联电路中，各个支路之间互不牵连。

四、电流测量

1.测量仪器：电流表。

①定义：用来测量电流大小的仪表叫电流表。常用电流表叫磁式电流表（亦称磁电式表头，由于测量的需要不同，电流表可分为安培表、毫安表和微安表。

②特点：其内阻很小，可视为零，接入电路中不影响电路中电流大小。

2.测量方法：

（一）读数时应做到“两看清”即看清接线柱上标的量程，看清每大格电流值和每小格电流值。

（二）使用时规则：两要、两不要。①电流表要串联在电路中；②电流要从电流表的正接线柱流入，负接线柱流出，否则指针反偏。

③被测电流不要超过电流表的量程。危害：被测电流超过电流表的最大测量值时，不仅测不出电流值，电流表的指针还会被打弯，甚至表被烧坏。

选择量程：实验室用电流表有两个量程，0～0．6A和0～3A。测量时，先选大量程，用开关试触，若被测电流在0.6A～3A可测量，若被测电流小于0.6A，则换用小的量程，若被测电流大于3A则换用更大量程的电流表。

④绝对不要不经用电器直接把电流表连到电源两极上，原因电流表相当于一根导线。

二、重点与难点

★重点一：电荷概念

1.带正负电的基本粒子，称为电荷。带正电的粒子叫正电荷（表示符号为“+”），带负电的粒子叫负电荷（表示符号为“﹣”）。带有同种电荷的物体之间会互相排斥，带有异种电荷的物体之间会互相吸引。

2.电荷量是物质、原子或电子等所带的电量。单位是库仑(记号为C)简称库。 因此带电量多者我们称之为具有较多电荷。

3.自然界中的电荷只有两种，即正电荷和负电荷。由丝绸摩擦的玻璃棒所带的电荷叫做正电荷，由毛皮摩擦的橡胶棒所带的电荷叫负电荷。

电荷既不能创造，也不能消灭，它只能从一个物体转移到另一个物体，或从物体的一部分转移到另一部分，在转移的过程中，系统的电荷总数保持不变。

★重点二：电路概念

1.电流流过的回路叫做电路，又称回路。最简单的电路，是由电源，用电器(负载)，导线，开关等元器件组成。电路导通叫做通路。只有通路，电路中才有电流通过。

电路某一处断开叫做断路或者开路。

如果电路中电源正负极间没有负载而是直接接通叫做短路，这种情况是决不允许的。另有一种短路是指某个元件的两端直接接通，此时电流从直接接通处流经而不会经过该元件，这种情况叫做该元件短路。开路(或断路)是允许的，而第一种短路决不允许，因为电源的短路会导致电源、用电器、电流表被烧坏等现象的发生。

2.串联是连接电路元件的基本方式之一。将电路元件逐个顺次首尾相连接，将各用电器串联起来组成的电路叫串联电路。

开关在任何位置都可以控制整个电路，即其作用与所在的位置无关。电流只有一条通路，经过一盏灯的电流一定经过另一盏灯。如果熄灭一盏灯，另一盏灯一定熄灭。

优点：在一个电路中， 若想控制所有电器， 即可使用串联的电路。

缺点：只要有某一处断开，整个电路就成为断路。 即所有相串联的电气都不能正常工作。

3.并联：把电路中的元件并列地接到电路中的两点间，电路中的电流分为几个分支，分别流经几个元件的连接方式叫并联。

干路开关控制整个电路；支路开关控制其所在支路上的用电器。一条支路断路，不影响其他支路。一条支路被短路，整个电路都被短路。

★难点一：电路分析

1.电路识别：识别电路的方法有定义法、电流法、拆除法、节点法。

（1）看实物画电路图：关键是学会看图，图看不明白，就无法作好图。实物图实际上只有两种电路，一种串联，另一种是并联。

串联电路非常容易识别，先找电源正极，用铅笔尖沿电流方向顺序前进直到电源负极为止。明确每个元件的位置，然后作图。顺序是：先画电池组，按元件排列顺序规范作图，横平竖直，转弯处不得有元件若有电压表要准确判断它测的是哪能一段电路的电压，在检查电路无误的情况下，将电压表并在被测电路两端。

并联电路，判断方法如下，从电源正极出发，沿电流方向找到分叉点，并标出中文“分”字，（遇到电压表不理它，当断开没有处理）用两支铅笔从分点开始沿电流方向前进，直至两支笔尖汇合，这个点就是汇合点。并标出中文“合”字。首先要清楚有几条支路，每条支路中有几个元件，分别是什么。具体步骤如下：先画电池组，分别画出两段干路，干路中有什么画什么。在分点和合点之间分别画支路，有几条画几条（多数情况下只有两条支路），并准确将每条支路中的元件按顺序画规范，作图要求横平竖直，铅笔作图检查无误后，将电压表画到被测电路的两端。

（2）由电路图连元件作图方法：先看图识电路：只有串和并联两种，串联容易识别重点是并联。若是并联电路，在电路较长上找出分点和合点并标出。并明确每个元件所处位置。（首先弄清楚干路中有无开并和电流表）连实物图，先连好电池组，找出电源正极，从正极出发，连干路元件，找到分点后，分支路连线，千万不能乱画，顺序作图。直到合点，然后再画另一条支路[注意导线不得交叉，导线必须画到接线柱上（开关，电流表，电压表等）接电流表，电压表的要注意正负接线柱]遇到滑动变阻器，必须一上，一下作图，检查电路无误后，最后将电压表接在被测电路两端。

2.电路设计：是指通过一定规则和方法设计出符合使用要求的电路。主要是设计一些生活上比较新颖的电路。例如：探究抢答器电路、病房呼叫电路的设计、简易交通灯电路的设计等。

电路设计首先读题、审题、明电路，（混联不要求）一般只有两种电路，串联和并联。串联比较容易，关键在并联要注意干路中的开关和电流表管全部电路，支路中的电流表和开关只管本支路的用电器，明确后分支路作图，最后电压表并在被测用电器两端。完毕检查电路，电路作图必须用铅笔，横平竖直，转弯处不得画元件，作图应规范。

电路设计常见方法：

（1）用若干个开关控制同一个用电器：要求不管哪个开关闭合，用电器都能工作，那么这若干个开关一定是并联的，并且用电器在它们的干路上。

（2）开关的短路用法：要求当开关闭合时，一灯发光，开关断开时两灯都发光，就要把这两盏灯串联，把开关与其中一灯并联，在开关闭合时造成这盏灯短路，从而达到只有一盏灯发光的目的。

（3）单刀双掷开关的应用：(1)改变电路的连接方式，使用电器由并联变为串联，或由串联变为并联；(2)方便控制一盏灯。把开关安置在两个不同的位置，随意拨动任何一个开关，都能使灯由亮变灭，由灭变亮。

（4）电路设计步骤：1）仔细审题，分析需要哪些电路元件；2)根据题意，弄清用电器之间如何连接；3）找准开关和用电器之间的连接方式；4）综合以上分析，画出草图；5）对照题目要求，检查电路连接是否正确。

三、考查方向

1.电荷概念

典例一：（2020·山东滨州）如图所示，用毛皮摩擦过的橡胶棒接触验电器后，验电器金属箔张开，以下说法正确的是（　　）。

A. 毛皮摩擦过的橡胶棒带正电；

B. 验电器的工作原理是同种电荷相互排斥；

C. 通常情况下橡胶棒是导体；

D. 金属箔张开瞬间电流的方向是由金属球到金属箔

【答案】B。

【解析】A．毛皮摩擦过的橡胶棒带负电，故A错误；

B．验电器是根据同种电荷相互排斥的原理制成的，故B正确；

C．通常情况下橡胶棒不容易导电，是绝缘体，故C错误；

D．毛皮摩擦过的橡胶棒带负电，当橡胶棒和金属球接触后，橡胶棒上的自由电子就会转移到金属球，由金属球转移到金属箔，瞬间电流的方向是由金属箔到金属球，故D错误。

故选B。

典例二：（2020·衡阳）用丝绸摩擦过的玻璃棒去接触不带电的验电器A，A的金属箔片张角变大，如图所示。再用C棒去同时接触A、B验电器的金属球，发现A的金属箔片张角变小，B的金属箔片张角变大。则下列说法正确的是（　　）。

A．验电器原理是异种电荷相互吸引；

B．C棒与其手柄D均为导体；

C．当C棒接触两验电器的金属球时，产生的电流方向为A到B；

D．丝绸摩擦玻璃棒的过程中，电子是由丝绸转移到玻璃棒

【答案】C。

【解析】A、验电器是利用同种电荷相互排斥的原理，故A错误；

B、C棒是导体，手柄D应为绝缘体，否则电荷会通过人体传出，故B错误；

C、丝绸摩擦过的玻璃棒带正电，该玻璃棒去接触验电器A时，验电器A也会带正电；用带绝缘柄的金属杆将两个验电器的金属球接触时，B验电器上自由电子向验电器A转移，负电荷移动的方向与电流方向相反，故产生的电流方向为A到B，故C正确；

D、丝绸摩擦过的玻璃棒带正电，故电子是由玻璃棒转移到丝绸，故D错误。故选：C。

2.导体与绝缘体

典例三：（2020·北京）如图所示的滑动变阻器上标记的各部件中，通常情况下，属于绝缘体的是（　　）。

A. 金属杆   B. 瓷筒   C. 电阻丝   D. 金属滑片

【答案】B。

【解析】ACD．金属杆、电阻丝和金属滑片的材料是金属，容易导电，属于导体，故ACD不符合题意；

B．瓷筒的材料是陶瓷，不容易导电，属于绝缘体，故B符合题意。故选B。

典例四：（2020·河南）如果家中有人触电，在不能立即切断电源的情况下，千万不能用手直接去拉触电者，可以用一些物品使触电者脱离带电体。下列物品中不能使用的是（                ）。

A.木擀面杖   B.橡胶手套    C.铝拖把杆 D.塑料凳子

【答案】C。

【解析】铝拖把杆是导体，故不能使用；故答案选 C。

典例五：（2019·武威）被甲材料摩擦过的乙棒与被毛皮摩擦过的橡胶棒相互排斥，则乙棒带______电荷（选填“正”或“负”），是因为乙棒在摩擦过程中______电子（选填“得到”或“失去”）。

【答案】负；得到。

【解析】橡胶棒和毛皮摩擦过程中，橡胶棒得到电子带负电荷，毛皮失去电子带正电荷；乙棒与橡胶棒相互排斥，说明乙棒带负电，是因为乙棒在摩擦过程中得到电子造成的。

故答案为：负；得到。

3.电流概念与电流测量

典例六：（2020·自贡）如图是实验室伏安法测电阻的电路图，其中a、b电表应分别为（ ）。

A. a为电流表，b为电流表 B. a为电压表，b为电压表

C. a为电流表，b为电压表 D. a为电压表，b为电流表

【答案】C。

【解析】根据电路图可知，a串联在电路中，因此a电流表；b与电阻并联，因此b为电压表，故选C。

典例七：（2020·安徽）R1、R2、R3 是三个阻值不同的定值电阻。将它们串联起来接入电路，如图甲所示，闭合开关后，测得各电阻两端的电压关系为 U1>U2>U3；若将它们并联起来接入电路，如图乙所示，则闭合开关后，通过每个电阻的电流大小关系为（ ）。

A. I1>I2>I3    B. I3>I2>I1    C. I1=I2=I3    D. I2>I1>I3

【答案】B。

【解析】图甲中各三个电阻串联在电路中，根据串联电路特点，通过三个电阻的电流相同，测的 U1>U2>U3， 由公式得 R1>R2>R3 ；将三个电阻按照图乙并联起来时，并联电路各支路电压相等U1=U2=U3 ，又知 R1>R2>R3，所以由公式 得 I3>I2>I1，故 B 正确。

4.电路连接

典例八：（2020·贵州黔南）某自动售货机，它可通过手机扫码（闭合S1）或通过投币（闭合S2），启动电动机完成自动售货；在光线较暗时光控开关S3自动闭合，接通灯泡照明。符合上述情况的电路设计是下图中的（　　）。

A. ；B. ；C. ；D.

【答案】C。

【解析】由题意可知，通过手机扫码使开关S1闭合或通过投币使开关S2闭合都能启动电动机完成自动售货，由并联电路中各支路独立工作、互不影响可知，开关S1和开关S2应并联共同控制电动机；由题知，在光线较暗时光控开关S3自动闭合，接通灯泡照明，则灯泡与电动机并联能独立工作，且只由光控开关S3控制，综上结合选项可知，只有C图符合题意。故选C。

典例九：（2020·四川遂宁）电动自行车两制车手柄中各有一只开关S1、S2在行驶中用任意一只手柄刹车时，该手柄上的开关立即断开，电动机停止工作。下列电路设计符合要求的是（　　）。

A． B． 

C． D．

【答案】C。

【解答】由题知，任一只手柄刹车时，该手柄上的开关立即断开，电动机停止工作，说明两开关相互影响、不能独立工作，所以两开关应串联接在电路中，比较可知C符合题意，ABD不符合题意。故选：C。

典例十：（2020·四川成都A）在“连接并联电路”的实验中，小红同学用两个不同的小灯泡组成了如图所示的电路。

(1)连接电路时，开关S应该处于__________状态；

(2)她将所有开关闭合，发现S1支路的灯不亮，S2支路的灯发光。于是她断开所有开关，交换两灯位置后，再闭合所有开关，发现仍然是S1支路的灯不亮，S2支路的灯发光。故障的原因可能是_________；

A.某个灯泡的灯丝断路

B.干路上某根导线断路

C.S1支路某根导线断路

D.S2支路某根导线断路

(3)她排除故障后，继续进行实验。为了探究开关S1的作用，在观察灯泡发光情况时，她应该_________。

A.同时观察两个支路上的灯泡

B.只观察S1所在支路上的灯泡

C.只观察S2所在支路上的灯泡

【答案】（1）断开；（2）C；（3）A。

【解析】(1)为了电学元件的安全，在连接电路时，开关应该断开，所以开关S应该处于断开状态。

(2)如图所示，闭合所有开关后电路为并联电路，将所有开关闭合，发现S1支路的灯不亮，S2支路的灯发光，说明干路和开关S2所在支路没有问题，故BD不符合题意；交换两灯位置后，再闭合所有开关，发现仍然是S1支路的灯不亮，S2支路的灯发光，说明灯泡没有问题，只能是开关S1所在支路某根导线断路，故A不符合题意，C符合题意。

故选C。

(3)为了探究开关S1的作用，在其他两个开关闭合或者断开的情况下，通过操作开关S1，同时观察观察支路上两个灯泡的亮暗情况来判断开关S1的作用；故应该选A。

5.电路分析

典例十一：（2020·山东泰安）如图所示，闭合开关，两灯均不亮。已知电路连接正确，是其中一个小灯泡出现了故障。将电压表并联在灯泡L1两端时，电压表有示数。则电路故障是（　　）。

A. 灯L1短路；B. 灯L2短路；C. 灯L1断路；D. 灯L2断路

【答案】C。

【解析】AB．灯L1短路或灯L2短路，另一个灯泡发光，题目中两灯均不亮，故AB不符合题意；

C．灯L1断路，两灯均不亮，将电压表并联在灯泡L1两端时，相当于电压表和灯泡L2串联，电压表有示数，故C符合题意；

D．灯L2断路，两灯均不亮，将电压表并联在灯泡L1两端时，电压表断路，电压表没有示数，故D不符合题意。故选C。

典例十二：（2020·天津）图所示是一个简化了的玩具警车电路图｡若只让电动机M工作，应（　　）。

A. 只闭合S1    B. 只闭合S2    C. S1､S2都闭合    D. S1､S2都断开

【答案】A。

【解析】由电路图知，若只让电动机工作，则需闭合开关，断开开关。故选A。

典例十三：（2019·苏州）如图所示电路中，电源电压为3V，R1和R2阻值相等，若断开S2，闭合S1、S3，两电阻的连接方式为______（选填“串联”或“并联”）；若断开S1、S3，闭合S2，此时电压表示数为______V。

【答案】并联；1.5。

【解析】（1）若断开S2，闭合S1、S3，R1和R2并并列连接在电源两端，即为并联；（2）若断开S1、S3，闭合S2，R1和R2依次连接即为串联，电压表测R1两端的电压；根据串联电路的分压特点即可判断电压表示数。本题考查串并联的辨别和串联电路的特点和电压表的使用，解题的关键是正确分析开关在不同状态下电路的连接方式。

（1）若断开S2，闭合S1、S3，R1和R2并并列连接在电源两端，即为并联；

（2）若断开S1、S3，闭合S2，R1和R2依次连接即为串联，电压表测R1两端的电压；

由于R1和R2阻值相等，根据串联电路的分压特点可知：

电压表示数U1=U=×3V=1.5V。

故答案为：并联；1.5。