初中電池基礎知識

　　導體和絕緣體

有的物體容易導電，有的物體不容易導電。硬幣、鉛筆心容易導電，接入硬幣、鉛筆心時、小燈泡絲中有電流企過，小燈泡發光。橡皮、塑料尺不容易導電，接入橡皮、塑料尺時，小燈泡絲中沒有電流或者電流很小，小燈泡不發光。容易導電的物體叫做導體。

金屬、石墨、人體、大地以及酸、堿、鹽的水溶液等都是導休，不容易導電的物體叫做絕緣體。橡膠、玻璃、陶瓷、塑料、油等都是絕緣體。好的身體和絕緣體都是重要的電工材料，電線電線芯線用金屬來做，因為金屬是導體，容易導電；電線芯線外面包上一層橡膠或塑料，因為它們是絕緣體，能夠防止漏電。圖4-11表示各種物體的導電和絕緣能力的排列順序，可見導體和絕緣體之間并沒有絕對的界限。而且在一般情況下，不容易導電的物作當條件改變時就可能導電。例如，玻璃是相當好的絕緣體，但如果給玻璃加熱，使它達到紅熾狀態，它就變成導體了（圖4-12）。

為什么導體容易導電，絕緣體不容易導電呢？原來，在絕緣體中，電荷幾乎都束縛在原子的范圍之內，不能自由移動，也就是說，電荷不能從絕緣體的一個地方移動到另外一個地方，所以絕緣體不容導電。相反，導體動到另外的地方，所以導體容易導電。金屬是最重要的導休。在金屬導體中，部分電子可以脫離開原子核的束縛而在金屬內部自由移動，這種電子叫做自由電子。金屬導電，靠的就是自由電子，金屬中的電流是帶負電自由電子發生定向移動形成的。根據電流方向的規定知道，金屬中的電流方向跟自由電子向相反。

　　電路和電路圖

什么是電路？

電燈、用鈴、電風扇、電視機等用電來工作電器，怎樣才能使用電器工作呢？

這個問題太簡單了！合上開關，電燈就亮，電鈴就響了，電風扇的葉片就轉起來了，電視機屏上的畫面就顯示出來了……難道還需要什么知識嗎？需要的！如果你想懂得這里面的道理，就要學習連接電路的知識.

在前面圖4-6所示的實驗中，已經連成一個最簡單的電路。一般的電路都要比它復雜。但是，不論簡單和復雜，組成電路總離不開電源、開關和導線所謂電路，就是把電源、用電器、開關用導線連接起來組成的電流的路徑。

首先必須有電源。沒有電源，電路中不會有持續電流，這在這前面已經講過了。

用導線把用電器與電原連接起來，用電器就能工作但是，電燈不能總是亮著，電鈴不能一直響著，為了能夠控制用電器的工作，電路還要安裝開關，圖4-15是幾種常用的開關。合上開關，電路接通，電路中就有了電流接通的電路叫做通路（4-16甲），如果電路中某處斷開了，例如打開開關，電路中就沒有電流了，斷開的電路叫做開路（圖4-16乙）。直接把導線接在電源上，電路中會有很大的電流，可能把電源燒壞，這是不允許的，這種情況叫做短路（圖4-16丙）。

電路圖圖4-17的上圖是一種門鈴的電路。電鈴裝在室內，電源裝在地板下面，門鈴開關裝在門外。這個電路中各個元件是怎樣連接的，初學者往往不容易一眼就看出來。可是，如果用符號把電路連接情況表示出來，如圖4-17的下圖，那么，即便是初學者，也易于認識電路中的各個元件是如何連接的，用符號表示電路連接圖，叫做電路圖，電路圖中用統一規定的符號來代表電路中的各種元件(圖4-18)。

電路圖可以方便地畫出，而且使人們比較容易地看清電路中各個元件的連接情況，在電學以及有關技術資料中使用很廣泛。我們應該學會看電路圖，還要學會根據電路圖來實際連接電路。

　　串聯電路和并聯電路

按圖4-19那樣，把兩只小燈泡，順次連接在電路里，一只燈泡亮時另一只也亮。像這樣把元件逐個順次連接起來，就組成了串聯電路。在串聯電路中通過一個元件的電流同時也通過另一個。

要求兩只燈泡可以各自開和關，互不影響，可以按圖4-20那樣，把兩只燈泡并列地接在電路中，并各自安裝一個開關。像這樣把元件并列地連接起來，就組成了并聯電路。圖4-20所示的并聯電路中，干路的電流在分支處分成兩部分，一部分流過第一條支路中的元件。另一部分流過第二條支路中的元件。

串聯電路和并聯電路是最基本的電路，它們的實際應用非常普遍。市場上，出售的一種裝飾用小彩燈，經常被用來裝飾店堂、居室，烘托歡樂的氣氛，其中的幾十只彩色小燈泡就是串聯的（圖4-21）。

每當國慶節的夜晚，首都北京的天安門以及高大建筑物，都要用成千只燈泡裝點起來（參見彩圖4），點亮的燈泡映出建筑物的輪廓，顯得美麗、壯觀、這些燈泡都是非聯的。在我們的家庭中，像電燈、電風扇、電冰箱、電視機等用電器都是并聯在電路中的(圖4-22).

圖4-23是一個簡化了的電冰箱的電路圖.學習了串聯和并聯電路的知識，你能看懂這個電路圖嗎？電路圖中的燈泡L與電動機Ｍ是串聯的還是并聯的？

有了串聯電路和并聯電路的知識，你就可以根據實際需要來連接電路了.如果要使幾個電器總是同時工作（只要有一個開路，其他的就停止工作)，可以把它們串聯在電路中，如果要求幾個用電器可以分別控制，就成該那它們并聯在中路中，并且分別裝上開關.

第七節實驗：組成串聯電路和并聯電路

[目的]學會串聯電路的連接方法.

[器材]兩只小燈泡，一個電鈴.三個開關，兩個電池(或其他電源)，若干條導線.電池（或其他電源），若干條導線。

[步驟]

組成串聯電路

ｌ、按照圖4-24組成串聯電路。連接電路前，先要畫好電路圖。電路的連接要按照一定的順序進行；可以從電池的正極開始，依歡連接開關S、燈L1、燈L2、最后連到電池負極；也可以從時地負極開始，依次連接L2、L1、S，最后連到用池正極。注意連接過程中，開關碰該是斷開的。

2.經檢查電路連接無誤后，閉合和斷開開關，觀察開關控制兩只燈泡的情況。

3.把開關ｓ改接到L1和L2之間，閉合和斷開斷開開關．觀察開關控制兩只燈泡的情況.

4.把開關Ｓ故接到L2和電池負極之間，．團合和斷開開關．觀察開關控制兩只燈泡的情況.

5.一只燈泡和一個電鈴串聯在電路中再做一次。

6.根據上面的實驗回答:在串聯電路里，開關可以控制所有用電器，還是只控制其中某個用電器？開關的位置改變了，它的控制作用是否也改變？

組成并聯電路

1.按照圖4-25組成并聯電路。

2.經檢查電路連接無誤后，把三個開關全部閉合。

3.斷開、閉合干路中的開關ｓ，觀察它控制燈泡的情況.

4.閉合開關S后，斷開、閉合支路中的開關S1，觀察它控制電路的情況.

5.閉合開關S后，斷開、團合支路中的開關S2.觀察它控制電路的情況.

6.根據上面的實驗回答:在并聯電路里，干路開關和支路開關的控制作用各是什么？

試驗一，用自制滑動變阻器　控制小燈泡的亮度

用木板、圖釘、薄鐵片、細銅絲（或細鐵絲)、小木塊央等，按照圖7-14做一個電池夾和一只小燈泡座．

用小刀將鉛筆剖成兩半，留下附著鉛筆心的那一半．在鉛筆心的一端接一根導線（用細線綁緊或用膠布粘住），以便把鉛筆心連入電路．用銅線在鉛筆上繞幾圈，做成一個能緊密接觸鉛等心又能在鉛筆上滑動的銅環，這樣就做成了一個滑動變阻器．

用導體把電池、小蝦池和自制的變陰器連接起來，觀察銅環在鉛筆心上滑動時小燈泡亮度的變化．

在用一節干電池的情況下，要選用標有1.2V的小燈泡.

試驗二，樓梯電燈開關電路

在樓梯（或樓道）中間安裝的電燈，需要在樓梯的上、下兩頭都能控制它（圖4-29甲）當上樓梯時，能用下面的開關S1開燈，人上了樓梯以后，能用上面的開關S2關燈；當下樓梯時，能用S2開燈，用S1關燈。圖4-29乙是用兩個單刀雙擲開關控制一盞燈的電路圖。單刀雙擲開關的擲刀可以繞軸1轉動，或者跟觸頭2接觸或者跟觸頭3接觸。分析一下S1、S2中的任何一個都能開燈、關燈的道理按照圖4-29乙所示的電路圖，在木板上用電池、小燈泡、兩個單刀雙擲開關組成電路，并且試驗這個電路中的兩個開關是不是都能開燈、關燈。如果沒有單刀雙擲開關，可以采取代替的辦法，例如在木板上接三個圈釘分別代替軸1和觸頭2、3，用一段銅線代替擲萬，接在1、2間，或置接在1、3間。

閱讀材料，新型電池

在這一章中提到的干電池、蓄電池，它們的應用已有100多年的歷史，在人類生產和生活中發揮了重要作用。雖然它們的性能在不斷提高，但是仍滿足不了科學技術飛速發展的需要，因此，近年來新型電池不斷出現氧化銀電池是一種質量小、容量大的電池，大量用在電子表、導彈和人造衛星上。圖4-27是一種鈕扣式氧化銀電池，它的正極是氧化銀，負權是鋅，所以又叫鋅銀扣式電池。

燃料電池是一種能量轉換率高、無污染、可大量供電的新型電池。最普通的一種燃料電池是氧-氫燃料電池，它把燃料轉化為氫氣，然后與空氣中的氧氣分別在電解波的兩極發生氧化和還原反應，產生電能。目前，燃料電地已有應用，但還有些技術問題有待改進，尚未廣泛使用。

光電池是一種將光能轉化為電能的電池。硅光電池（圖4-28）是一種典型的光電池。它的主要部分用硅制成。這種電池性能穩定，使用壽命長，已廣泛用到電子計算器、收音機、玩具等方面，在人造衛星和其他太空儀器上常用硅光電池作為電源。由于目前光電池的成本高，而且能量轉換效率較低，限制了它的應用范圍。

原子電池是一種把核能直接轉化為電能的電池。它是在光電池表面涂上一層能夠放出射線的物質（放射性物質），用這些射線代替光來產生電流，它已在醫療、科技方面得到應用。