简单电路

电学是初中物理的重要组成部分。这一章从最基础的静电现象开始，逐步认识电路的基本组成、两种基本的连接方式——串联和并联，以及电流和电压这两个核心物理量。掌握电流表、电压表的使用方法，并归纳串、并联电路中电流和电压的规律。

静电现象

摩擦起电、两种电荷、原子结构——电学的起点，认识电荷从何而来。

电路与连接方式

电路由电源、导线、开关、用电器组成。串联和并联是两种最基本的连接方式。

电流、电压与测量

电流表测电流，电压表测电压。串并联电路中电流和电压各有其规律。

简单静电现象

摩擦起电

用丝绸摩擦玻璃棒，玻璃棒能吸引轻小物体；用毛皮摩擦橡胶棒，橡胶棒也能吸引轻小物体。物体经过摩擦后能够吸引轻小物体，我们就说它带了"电"，或者说带了电荷 (electric charge)。这种用摩擦的方法使物体带电的现象叫做摩擦起电。

两种电荷

自然界中只有两种电荷：

电荷种类	规定	实例
正电荷 (positive charge)	用丝绸摩擦过的玻璃棒所带的电荷	玻璃棒带正电
负电荷 (negative charge)	用毛皮摩擦过的橡胶棒所带的电荷	橡胶棒带负电

电荷间的相互作用规律：

同种电荷相互排斥
异种电荷相互吸引

物体所带电荷有多有少，电荷的多少叫作电荷量，符号为 $Q$ 。电荷量的单位是库仑 (coulomb)，简称库，符号是 $C$ 。

摩擦起电的原因

摩擦起电

🎯 摩擦起电的实质是电子的转移：两个物体相互摩擦时，一个物体失去电子而带正电，另一个物体获得电子而带负电。

通过传导的方式使物体带电

除了摩擦起电，还有其他方式使物体带电。

当带电的物体接触另⼀个不带电的物体时，电荷可以在这两个物体之间转移，这是⽤传导的⽅式使物体带电。

静电感应与放电

一个带电体靠近（不接触）导体时，会使导体靠近带电体的一端带异种电荷，远离的一端带同种电荷，这种现象叫做静电感应。

当物体所带电荷积累到一定程度时，会发生静电放电现象——正负电荷迅速中和，产生火花或电击。

验电器

验电器是用来检验物体是否带电的仪器。

验电器的工作原理：当带电体接触验电器的金属球时，两片金属箔片带上同种电荷，相互排斥而张开。所带电荷越多，箔片张开的角度越大。

静电的防止和利用

静电的危害：

在印刷厂中，纸张之间的静电吸附会导致走纸不顺
在加油站，静电放电可能引燃易燃蒸汽
电子元件可能被静电放电击穿损坏

防止静电的方法：

接地：将静电导入大地，例如：油罐车尾部拖一条铁链，及时导走静电
增加空气湿度：潮湿的空气更容易导走电荷
使用抗静电材料：如添加抗静电剂

静电的利用：

静电复印：利用静电吸引墨粉
静电除尘：利用静电吸附空气中的粉尘
静电喷涂：使涂料带电后均匀附着在工件表面

电路基础

电路的组成

一个最基本的电路 (electric circuit) 由四个部分组成：

元件	作用
电源 (power supply)	提供电能（如电池 (cell)、发电机）
导线	连接电路，输送电能
开关	控制电路的通断
用电器	消耗电能，将电能转化为其他形式的能（如灯泡、电机）

常用电路元器件和符号

电路图

用规定的符号表示电路连接的图叫做电路图。画电路图时应注意：

元件符号要用统一规定的符号
连接线要画成横平竖直的直线
不要把电路元件画在拐角处
尽量⽤最简洁的形式呈现出电路的连接情况

三种电路状态

通路：又叫闭合电路，电路处处连通，有电流通过。
断路：又叫开路，电路在某处断开，没有电流通过。
短路：导线直接连接在电源两端（或用电器的两端），电流不经用电器，可能损坏电源。

连接电路的注意事项

连接电路前，要先断开开关。
连接完毕后，要先检查电路连接是否正确。
接通电源时，要先进⾏试触（开关闭合瞬间再断开），确认没有异常后再将开关闭合。
实验完毕后，要先断开开关，再拆除电路，并整理好实验器材。

串联电路和并联电路

串联电路

把电路元件逐个按顺序首尾连接起来的方式叫做串联 (series connection)。

串联电路的特点：

电流只有一条路径
各用电器相互影响：一个断开，所有用电器都不工作
开关控制整个电路，与位置无关

并联电路

把电路元件并列连接在电路中的方式叫做并联 (parallel connection)。

并联电路中多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。

并联电路的特点：

电流有多条路径（多条支路）
各用电器独立工作：一条支路断开，其他支路不受影响
干路开关控制整个电路，支路开关只控制所在支路

识别方法

节点法：在电路中找"分岔点"——如果从电源正极出发只有一条路可走，则是串联；如果有分岔（节点），则是并联。

电流、电压及其测量

电流

电荷的定向移动形成电流 (electric current)。

符号： $I$
国际单位：安培 (ampere)，简称安，符号 $A$
常用单位： $mA$ （毫安）、 $μ A$ （微安）
换算关系： $1 A = 1000 mA$ ， $1 mA = 1000 μ A$

人们把正电荷定向移动的方向规定为电流的方向。

我们用每秒内通过导体横截⾯的电荷量来表示电流的强弱：

I = \frac{Q}{t}

电压

电压 (voltage) 是使电路中形成电流的原因，电源是提供电压的装置。

符号： $U$
国际单位：伏特 (volt)，简称伏，符号 $V$
常用单位： $kV$ （千伏）、 $mV$ （毫伏）
换算关系： $1 kV = 1000 V$ ， $1 V = 1000 mV$

电压的比喻——抽水机

水流能推动水轮机转动，是因为水有水压；电荷能在电路中定向移动，是因为电路两端有电压。

电源保持电压使电荷不断定向移动形成电流，就像抽水机保持水压使水不断流动。

电流表及其使用

电流表用于测量电路中的电流。

使用规则	说明
串联	电流表必须串联在待测电路中
正进负出	电流从正接线柱流入，从负接线柱流出
量程选择	不能超过量程，先用大量程试触
不允许直接接电源	绝对不允许将电流表直接接在电源两极上

电压表及其使用

电压表用于测量电路两端的电压。

使用规则	说明
并联	电压表必须并联在待测电路两端
正进负出	电流从正接线柱流入，从负接线柱流出
量程选择	不能超过量程，先用大量程试触
可以直接接电源	电压表可以直接接在电源两极上（测电源电压）

串、并联电路中电流的特点

串联电路中电流的特点

I = I_{1} = I_{2} = \dots = I_{n}

串联电路中，电流处处相等。无论用电器规格是否相同，通过各处的电流大小都相等。

例如下面的电路中 A, B, C 三点的电流关系为： $I_{A} = I_{B} = I_{C}$

并联电路中电流的特点

I = I_{1} + I_{2} + \dots + I_{n}

例如下面的电路中 A, B, C 三点的电流关系为： $I_{C} = I_{A} + I_{B}$

并联电路中，干路电流等于各支路电流之和。支路越多，干路电流越大。

串、并联电路中电压的特点

串联电路中电压的特点

U = U_{1} + U_{2} + \dots + U_{n}

串联电路中，总电压等于各部分电路两端电压之和。

例如下面的电路中 A, B, C 三点的电压关系为： $U_{A C} = U_{A B} = U_{B C}$

并联电路中电压的特点

U = U_{1} = U_{2} = \dots = U_{n}

并联电路中，各支路两端的电压相等。

串并联对比总结

对比项	串联	并联
路径	一条	多条
电流	$I = I_{1} = I_{2}$ （处处相等）	$I = I_{1} + I_{2}$ （干路等于各支路之和）
电压	$U = U_{1} + U_{2}$ （总电压等于各部分之和）	$U = U_{1} = U_{2}$ （各支路电压相等）
相互影响	各用电器相互影响	各用电器独立工作
开关控制	控制整个电路	干路控制全部，支路控制所在支路

实验探究

来自 PhET 的在线仿真实验

气球和静电（摩擦起电） — 探究摩擦起电现象，观察电荷的相互作用
静电电压 — 探究静电的感应与放电现象
电路组件实验：直流 — 搭建串联和并联电路，用电流表和电压表测量电流和电压

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速记

两种电荷：正电荷（丝绸摩擦玻璃棒）和负电荷（毛皮摩擦橡胶棒），同性相斥、异性相吸。
电路组成：电源、导线、开关、用电器。
串联：电流 $I = I_{1} = I_{2}$ ，电压 $U = U_{1} + U_{2}$ ，各用电器相互影响。
并联：电流 $I = I_{1} + I_{2}$ ，电压 $U = U_{1} = U_{2}$ ，各用电器独立工作。
电流表：串联、正进负出、不能直接接电源。
电压表：并联、正进负出、可以直接接电源测电源电压。

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