初中物理电压与电阻复杂电路 (初中物理第十六章电压与电阻关系)

“湖面都冻住了,可是小溪里的水为什么还是流淌着啊?”火松鼠坐在溪边问。

“溪水是从半山腰的石头缝里渗出来的地下水,温度比较高,所以能一路向下流到湖里。在那里慢慢变冷,一起冻成冰。”冰镇熊说着,捧起溪水喝了一口。

“上次,你说电流就像这溪水。可是这些电荷为什么能够源源不断地沿着同一个方向跑呢?它们是从哪儿来的?是谁在推着它们?”火松鼠问了一大串。

‘君不见黄河之水天上来,奔流到海不复回。’还记得《将进酒》里面这一句吗?”冰镇熊站起来,背着手踱着步子,“溪水的源头在半山腰,是山里的地下水渗出来。那地下水是从哪里来的呢?是天上落下的雨水和雪融化的雪水。那雨雪呢?是天空中的水蒸气凝结而成。水蒸气又是从哪里来的呢?地面上,江河湖海,都在不断地蒸发出水蒸气来。这些水蒸气落在地面上,有些渗入地下,又从小溪流出,和那些直接落入江河的汇在一起,奔流向海洋。这些水不断蒸发,不断落下,不断流淌。”

“你说的是自然界的水循环。电流也是这样的吗?”火松鼠插嘴问道。

“我们上次说过,电流是电荷的定向移动。如果想要得到持续稳定的电流,就要有电荷从一个地方源源不断地跑出来,最后它们还得回到那个地方去,这样才能循环往复。能够持续供电的装置就叫电源。电源是电流的源头,其实也是这些电荷的归处。在那里它们重新出发,继续投入循环之中。在水循环的过程中,雨雪之所以从天空落下,江河之所以奔流向海,都是因为有高度上的落差。就拿河水来说,上流的水位比较高,水压就会推动河水不断流向下游,所以说‘水往低处流’。同样,推动电荷不断奔流的是电压。电压是使自由电荷定向移动形成电流的原因。电压的单位是伏特。电荷从电源出发,经历一番故事后,又回到电源,这条电流的路径叫做电路电路中需要有电源、导线、用电器和开关等元件处处连通的电路叫做通路。如果电路中某处断开了,电路不再闭合,电路中就没有电流了,断开的电路叫做断路只有在闭合的电路中才有电流。”说着,冰镇熊用树枝在地上画了一个大大的圈,用不同的符号表示电源、导线、用电器和开关,“你看,这种用规定的符号表示电路连接情况的图叫做电路图。

“在电路里面,电流是畅通无阻的吗?我知道,河水在流淌的时候是有阻力的。”火松鼠仔细看着电路图问道。

一切导体都有阻碍电流的性质,这种性质叫做电阻导体的电阻是导体本身的一种性质,它的大小决定于导体的长度、横截面积和材料。同样材质和粗细的导线,越长,电阻越大。而同样材质与长度的情况下,横截面积越大,电阻越小。最后就是不同材质本身的因素。说到这儿啊,有一类特殊的材料,它们在特定条件下电阻为零,这种材料叫做超导体。”冰镇熊在对面坐下来,说:“物理学家欧姆总结出了这样的规律:导体中的电流强度,跟这段导体两端的电压成正比,跟这段导体的电阻成反比。这就是欧姆定律。”

“哈,那电阻的单位一定是欧姆啦。”火松鼠猜道。

“答对啦。如果导体两端的电压是1伏特,通过导体的电流强度是1安培,那么这个导体的电阻就是1欧姆。”

“河水有时候会分出支流,那电路呢?会不会也分叉?”火松鼠看着电路图又问。

“会啊。电路中也可以分出支路来。不过,今天不早啦,该回去吃饭了。明天我们再说说电路的串联与并联吧。”