师:同学们,今天我们来学习电流和电路。上节课实验中,金属棒内虽形成电流,但瞬间就结束了。而生活里很多电器,像小灯泡持续发光,就需要有持续电流。怎样才能有持续电流流过小灯泡呢?下面我们来做实验,用干电池和导线让小灯泡有持续电流。
先把导线一端缠绕在小灯泡金属外壳上,另一端连接电池负极,小灯泡金属触头连接电池正极,这时小灯泡持续发光;小灯泡离开电池后,就不发光了。
小灯泡是用电器,工作时消耗电能,它把电能转化为内能,再转化为光能。而小灯泡消耗的电能由干电池提供,干电池是电源,将化学能转化为电能。实验中看到小灯泡发光,说明有电流过灯丝。观察发现,灯丝两端通过金属支架分别与金属外壳和金属触头连接,金属外壳和金属触头通过绝缘层分开,它们是小灯泡的两个连接点。当用导线把这两个连接点分别与电源正负极相连,小灯泡和电源构成闭合回路,就有电流流过灯丝。在电源外部,电流方向是从电源正极经过小灯泡灯丝流向负极。我们继续做实验。
再次把小灯泡接到电源两端,小灯泡发光;导线断开,小灯泡不发光。
从实验可知,用电器工作,除要有电源,还要用导线将用电器和电源连接成闭合回路。所以,电路中有持续电流的条件:一是有电源,二是用电器和电源形成闭合回路。像刚才实验中正常接通、小灯泡能发光的电路,我们叫通路。如果电路某处被切断,比如导线断开,没有电流通过的电路,叫断路。另外,有同学这样连接小灯泡,小灯泡没发光,电流没流过灯丝。观察发现,他直接用导线将电源正负极连接起来,这种电路叫短路。因为电流没流过灯丝,对灯泡来说电路相当于断路,所以灯泡不发光。那电池被短路会对电池有什么影响呢?
大家注意观察左右两边电路中灯泡亮度,它们规格相同,接入相同电路时亮度相当。
把右边电池正负极直接用导线连接起来,短路一小时。为节省时间,一小时实验视频以100倍速处理。
一小时后,拿走夹在右边电池两端的导线,把原来右边的灯泡再次接到电池两端,右边灯泡亮度明显比左边暗很多。
从实验可见,电池被短路,电池内能量快速消耗,导致电池很快报废,这是不允许的。为连接方便,我们使用电池盒和灯座固定电池和小灯泡。为帮助大家认识灯座结构,老师拍了段灯座视频。
大家跟着镜头仔细观察,转动灯座,从不同角度看灯座结构。
通过观察发现,与灯座两个接线柱连接的金属片是分开的。
那小灯泡插进灯座后,灯座上的两个接线柱怎样和小灯泡连接起来的呢?
闭合开关,小灯泡发光,电流在灯座中的路径如黄色箭头所示;灯座金属片与小灯泡金属触头分离,小灯泡不发光。
通过视频我们发现,灯座上的两个接线柱与小灯泡的金属外壳和金属触头连接。另外,为方便控制电路通断,还需要用到开关。
连接电路前,把元件分开摆放好,使开关处于断开状态,从电源正极开始,把元件逐个连接起来,最后连接到电源负极,电路连接完毕。
闭合开关,小灯泡发光;断开开关,小灯泡不发光。
这时,电源、用电器、开关和导线组成一个最简单的完整电路,这是刚连接的电路。画图时,把电源、用电器等元件原样画出,既麻烦又不清楚。为便于研究,人们常用图形符号表示这些元件,比如电路中的电池、开关、小灯泡用特定图形符号表示。像这种用图形符号表示电路连接的图叫电路图,左边的电路就是实物图。
