第 11 章 第 2 节 电流
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打开台灯,柔和的灯光照亮桌面(图 11–2–1)。台灯、电扇、洗衣机等电器需要有持续的电流通过才能工作。如何产生持续的电流?
如何使小灯泡发光?
观察手电筒,能看到小灯泡和开关按钮,拆开手电筒会发现里面有电池。手电筒的小灯泡、开关、电池是如何连接的呢?
用导线将小灯泡、开关和干电池连接起来,使开关控制小灯泡的发光和熄灭。
实验完成后,用铅笔画线代替连接用的导线,在图 11–2–2 中完成实物电路的连接。
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在上述实验中,小灯泡之所以能够持续发光是因为干电池提供电能使小灯泡中有电流持续通过。
像干电池这种能持续提供电能的装置叫做电源,像小灯泡这种利用电能工作的器件叫做用电器。
要使电流持续通过用电器,必须用导线把电源和用电器连接起来,形成一个闭合回路。
电源、用电器、开关以及导线等元件组成的电流回路,叫做电路(electric circuit)。电路通常有通路、开路和短路三种状态。
电路连通,用电器能够工作时的状态,叫做通路。
电路中某处断开,没有电流通过用电器,这种状态叫做开路。
不经过用电器将电源的正、负极直接连接起来,会造成电源短路,这时电路中的电流会很大,容易损坏电源,甚至引起火灾,因此,连接电路时不允许电源被短路。
在图 11–2–3(a)、(b)所示的电路中,闭合开关后,电源是否被短路?
(a)
(b)
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我们可以用图形符号表示各种电路元件,见表 11–2–1。
| 名称 | 电池 | 开关 | 相连接的 导线 |
灯泡 | 电动机 | 电铃 |
|---|---|---|---|---|---|---|
| 电路 元件 |
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| 电路 符号 |
用电路符号表示电路连接情况的图叫做电路图。图 11–2–4 就是图 11–2–2 所示实物电路的电路图。电路图是实际电路的简化表示,可以简单明了地反映电路元件的连接情况,给电器的开发、生产、安装和修理等带来极大的便利。
什么是电流?
水管中的水沿某一方向流动就形成了水流。类似地,导体中的电荷沿某一方向移动,导体中就有了电流。
导体内部有大量可以自由移动的电荷,比如金属导体中就有大量可以自由移动的电子。如果把导体两端与电源正、负极相连,导体内部的大量自由电荷便会在电源的驱动下做定向移动,这些自由电荷的定向移动便在导体中形成了电流(electric current)。
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物理学中规定,正电荷定向移动的方向为电流方向。按照这个规定,在电源的外部,电流是从电源正极经过导体流向电源负极的。但由于金属导体中定向移动的自由电子带负电,所以金属导体中电流的方向与自由电子定向移动的方向相反,如图 11–2–5 所示。
在物理学中,表示电流大小的物理量称为电流,用 I 表示。在国际单位制中,电流的单位是安培,简称安,符号是 A。电流的常用单位还有毫安(mA)和微安(μA)。它们的换算关系为:
1 mA = 1×10−3 A
1 μA = 1×10−6 A
表 11–2–2 中是一些常见用电器工作时的电流。
| 名称 | 电流 | 名称 | 电流 |
|---|---|---|---|
| 电子手表 | 约 2 μA | 台灯 | 约 200 mA |
| 计算器 | 约 100 μA | 家用空调 | 约 5 A |
| 半导体 收音机 |
约 50 mA | 闪电 | 可达 105 A |
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如何测量电流?
电路中的电流可以用电流表测量,在电路图中,电流表用符号表示。图 11–2–6 是实验室常用的电流表。
用电流表测量电流
观察电流表
1.实验室常用电流表有几个接线柱?几个量程?每个量程的分度值是多少?
2.如何选择电流表的量程?
学习使用电流表
电流表接入电路前,应选择合适的量程。电流表在电路中的正确接法如图 11–2–7 所示,连接时应将电流表串接在被测电路中,且使电流从红色(“+”)接线柱流入,从黑色(“–”)接线柱流出。不允许把电流表直接连在电源的两极,否则会损坏电源和电流表。
用电流表测量电流
分别按图 11–2–8(a)、(b)所示的电路,将电源、小灯泡、电流表、开关
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和导线连成电路,闭合开关后,从电流表上读出通过小灯泡的电流,并比较两次实验中电流的大小。
实验室中也可以用电流传感器代替电流表测量电流(图 11–2–9)。
指出图 11–2–10 中电流表的连接错误。
(a)
(b)
(c)
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植物体内也有电流,如含羞草被触碰后叶子会闭合下垂,向日葵的花盘会随太阳转动。这些现象都与生物电流有关。
实际上,人体内也存在电流。人体的生理活动,哪怕是一次呼吸或眨眼都会伴随着生物电流的变化。人体的心脏、肌肉、视网膜、大脑等
的生物电流变化都是有规律的。心电图、肌电图、视网膜电图、脑电图等就是利用电子仪器记录与生物电流有关的电信号,以此了解相关器官的工作是否正常,为某些疾病的诊断和治疗提供科学依据(图 11–2–11)。
1.将电源、小电动机、开关连成电路,闭合开关后电动机转动。先画出电路图,然后在图 11–2–12 中连接实物电路。
2.在图 11–2–13 所示的电路图中,标出开关闭合后通过小灯泡的电流方向。说明电路中电子的定向移动方向是否与电流方向一致。
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3.观察图 11–2–14 所示电流表的表盘,简述该电流表所测电流可能的大小。
4.小华用导线将电源、开关、小灯泡和电流表连成电路,测量通过小灯泡的电流。当他将最后一根导线接入电路后,发现小灯泡发光,且电流表指针出现如图 11–2–15 所示的偏转情况。简要分析出现该实验现象的原因。
发布时间:2026/5/20 21:45:20 阅读次数:14





