資源簡介

課題 電流和電路（第二課時）
學習目標
1 ． 能用電路元件符號畫簡單的電路圖， 能連接簡單的電路； 2 ． 認識斷路、通路、短路等電路的狀態(tài)； 3 ． 了解短路帶來的危害，認識安全用電的重要性。
課前學習任務
復習： 1. 電路的組成； 2. 獲得持續(xù)電流的條件。
課上學習任務
【學習任務一】 學習常見電路元件符號的畫法。 【學習任務二】 了解畫電路圖和連實物圖的規(guī)范要求。
【學習任務三】 了解電路的各種狀態(tài)，了解短路的危害。
推薦的學習資源
短路知多少 短路是指電路或電路中的一部分被短接。如負載與電源兩端被導線連接在一起，就 稱為短路， 短路時電源提供的電流將比通路時提供的電流大得多， 一般情況下不允許短 路，如果短路， 嚴重時會燒壞電源或設備。 電力系統(tǒng)中，所謂“ 短路”是指電力系統(tǒng)正常運行情況以外的相與相之間或相與地 （ 或中性線） 之間的接通。在三相系統(tǒng)中短路的基本形式有： 三相短路， 兩相短路， 單相接地短路， 兩相接地短路。相與相之間或相與地（或中性線） 之間發(fā)生非正常連接 （即短路） 時而流過非常大的電流。其電流值遠大于額定電流 ，并取決于短路點距電源 的電氣距離。短路就是不同電位的導電部分之間的低阻性短接，相當于電源未經(jīng)過負載 而直接由導線接通成閉合回路。 (通常這是一種嚴重而應該盡可能避免電路的故障， 會導 致電路因電流過大而燒毀并發(fā)生火災)。 電源短路（Short circuit）是指在電路中， 電流不流經(jīng)用電器， 直接連接電源正負兩 極。根據(jù)歐姆定律 I=U/R 知道， 由于導線的電阻很小，電源短路時電路上的電流會非常 大。這樣大的電流， 電池或者其他電源都不能承受，會造成電源損壞； 更為嚴重的是， 因為電流太大， 會使導線的溫度升高，嚴重時有可能造成火災。 短路原因： 1 、元件損壞 短路往往是由于絕緣損壞或接線不慎所引起的。例如設備絕緣材料老化，設計、制 造、安裝、維護不良等造成的設備缺陷發(fā)展成為短路 [2] 。 2 、氣象條件影響 例如雷擊過后造成的閃爍放電， 由于風災引起架空線斷線和導線覆冰引起電線桿倒 塌等。
3 、人為破壞 例如工作人員帶負荷拉閘，檢修線路或設備時未排除接地線合閘供電， 運行人員的 誤操作，偷電線和美國的科索沃戰(zhàn)爭、伊拉克戰(zhàn)爭時使用的碳纖維彈。 4 、其他原因 挖溝損傷電纜， 鳥獸風箏跨接在載流裸導體上等。 短路后果： 1 、產(chǎn)生大電流 有時會產(chǎn)生上萬甚至十幾萬安的大電流。因此會產(chǎn)生大量的熱量， 損毀設備，電弧 會將許多元件短時間融化。同時，產(chǎn)生的電流還會帶來一定的電磁力， 它同樣會損壞設 備。同樣可能造成重大火災及傷害事件。 2 、造成低電壓 它會使電氣設備無法正常工作。這種危害在醫(yī)院礦山時會引起危險。 3 、其他 還有干擾抑制與破壞系統(tǒng)的穩(wěn)定運行，線損， 熱損，無功功率等增大， 影響通信， 通訊等等。 短路時，電流會往電阻較?。ɑ螂娮韬雎圆挥浀膶Ь€）的用電器（或?qū)Ь€） 流，導 致被短路的用電器（或電源）無法正常工作。 短路之后燈泡兩端的電壓為 0，燈泡不發(fā)光 ，此時回路中的電流會很大（如果回路 中只有燈泡一個用電器） ，因此回路中的電流表容易被燒壞， 電源也容易被燒壞。課題 電流和電路（第一課時）
學習目標
1 ． 知道電流的形成條件； 2 ． 知道電流方向的規(guī)定方法； 3 ． 知道電路的組成。
課前學習任務
復習： 1. 物質(zhì)的微觀結(jié)構(gòu)； 2. 常見導體導電的原理。
課上學習任務
【學習任務一】 了解電流的形成條件；了解電流方向的規(guī)定方法。 【學習任務二】 了解電路的組成部分；了解各部分的作用。
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電池知多少 (一) 電池的發(fā)展歷程 1746 年，荷蘭萊頓大學的馬森布羅克在發(fā)明了收集電荷的“ 萊頓瓶” 。因為他看到好 不容易收集的電卻很容易地在空氣中逐漸消失，他想尋找一種保存電的方法。有一天， 他用一支槍管懸在空中，用起電機與槍管連著，另用一根銅線從槍管中引出，浸入一個 盛有水的玻璃瓶中，他讓一個助手一只手握著玻璃瓶，馬森布羅克在一旁使勁搖動起電 機。這時他的助手不小心將中另一只手與槍管碰上，他猛然感到一次強烈的電擊，喊了 起來。馬森布羅克于是與助手互換了一下，讓助手搖起電機，他自己一手拿水瓶子，另 一只手去碰槍管。 1780 年，意大利解剖學家伽伐尼（Luigi Galvani）在做青蛙解剖時，兩手分別拿著 不同的金屬器械，無意中同時碰在青蛙的大腿上，青蛙腿部的肌肉立刻抽搐了一下，仿 佛受到電流的刺激，而如果只用一種金屬器械去觸動青蛙，就無此種反應。伽伐尼認 為，出現(xiàn)這種現(xiàn)象是因為動物軀體內(nèi)部產(chǎn)生的一種電，他稱之為“生物電”。 伽伐尼的發(fā)現(xiàn)引起了物理學家們極大興趣的，他們競相重復枷伐尼的實驗，企圖找 到一種產(chǎn)生電流的方法，意大利物理學家伏特在多次實驗后認為：伽伐尼的“生物電” 之說并不正確，青蛙的肌肉之所以能產(chǎn)生電流，大概是肌肉中某種液體在起作用。為了 論證自己的觀點，伏特把兩種不同的金屬片浸在各種溶液中進行試驗。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，這兩 種金屬片中，只要有一種與溶液發(fā)生了化學反應，金屬片之間就能夠產(chǎn)生電流。 1799 年，意大利物理學家伏特把一塊鋅板和一塊錫板浸在鹽水里，發(fā)現(xiàn)連接兩塊金 屬的導線中有電流通過。于是，他就把許多鋅片與銀片之間墊上浸透鹽水的絨布或紙 片，平疊起來。用手觸摸兩端時，會感到強烈的電流刺激。伏特用這種方法成功地制成 了世界上第一個電池——“伏特電堆” 。這個“伏特電堆”實際上就是串聯(lián)的電池組。它成為 早期電學實驗，電報機的電力來源。
1836 年，英國的丹尼爾對“伏特電堆”進行了改良。他使用稀硫酸作電解液，解決了 電池極化問題，制造出第一個不極化，能保持平衡電流的鋅—銅電池此后，這些電池都 存在電壓隨著使用時間延長而下降的問題。 當電池使用一段時間后電壓下降時，可以給他通以反向電流，使電池電壓回升。因 為這種電池能充電，可以反復使用，所以稱它為“蓄電池”。 也是在 1860 年，法國的雷克蘭士（George Leclanche）還發(fā)明了世界廣受使用的電 池（碳鋅電池）的前身。它的負極是鋅和汞的合金棒（鋅－伏特原型電池的負極，經(jīng)證 明是作為負極制作材料的最佳金屬之一），而它的正極是以一個多孔的杯子盛裝著碾碎 的二氧化錳和碳的混合物。在此混合物中插有一根碳棒作為電流收集器。負極棒和正極 杯都被浸在作為電解液的氯化銨溶液中。此系統(tǒng)被稱為“濕電池”。雷克蘭士制造的電 池雖然簡陋但卻便宜，所以一直到 1880 年才被改進的“干電池”取代。負極被改進成鋅罐 （即電池的外殼），電解液變?yōu)楹隣疃且后w，基本上這就是我們所熟知的碳鋅電池。 1887 年，英國人赫勒森發(fā)明了最早的干電池。干電池的電解液為糊狀，不會溢漏， 便于攜帶，因此獲得了廣泛應用。 1890 年愛迪生（Thomas Edison）發(fā)明可充電鐵鎳電池。 （二） 電池的回收與利用 2003 年，國家出臺《廢電池污染防治技術(shù)政策》規(guī)定，從 2005 年起停止生產(chǎn)含汞 量大于 0.0001%的堿性鋅錳電池。如今，隨著技術(shù)進步和生產(chǎn)工藝的更新，大多數(shù)干電 池主要含鐵、鋅、錳等元素，已不再含汞、鉛等重金屬。很多干電池外包裝上還貼上了 “ 不含鉛、汞” 的相關標識。 據(jù)市環(huán)保局相關負責人介紹，如今這些干電池可以和生活垃圾一起運往垃圾焚燒填 埋場處理，既方便又經(jīng)濟。不過由于歷史原因，許多人并不知情。在處理條件不很完善 的情況下，廢舊干電池若集中處理，反而會造成一定的污染，可分散裝進垃圾袋丟棄。 電池產(chǎn)業(yè)方面回收是最被呼吁的話題，國內(nèi)和國際上對于干電池的含汞量進行了嚴 格的規(guī)定，市面的干電池可以隨垃圾處理，但是，如果一個地方聚集了太多的干電池， 又或者干電池未達到環(huán)保指標，則從資源再利用的角度來看，還是有著干電池回收和利 用的市場空間。從干電池的主要品類鋅錳電池和堿性鋅錳電池來看，回收可以獲得汞、 鋅、鎘等金屬，并徹底解決電池造成的污染。對干電池而言，其回收利用技術(shù)主要有三 種，它們分別是：人工分選法、火法回收、濕法回收。
一、人工分選法：將干電池分類成碳性電池和堿性電池后，通過機械剖開，然后用 人工方法分離出鋅皮、二氧化錳（需進一步脫汞） 、炭棒、塑料蓋等，這是著眼于全面 循環(huán)利用的一種方法。 二、火法回收：干電池被分類、破碎后，送入高溫爐（1）鋅及氯化鋅被氧化成氧化 鋅隨煙排出，由旋風除塵器回收其粉末再進一步合成為氧化鋅制品；（2）殘存的二氧化 錳及水錳石進入殘渣，視經(jīng)濟價值可確定是否再回收錳粉，這一方法主要著眼于對鋅的 回收。 三、濕法回收：主要是利用化學反應，（1）將干電池分成碳性和堿性電池后破碎， 可將破碎物置于浸出槽中，加入 100- 120g/L 的稀硫酸進行浸出，得到硫酸鋅溶液，再由 電解法得到金屬鋅；（2）分離出銅脂、碳棒后，剩余的二氧化錳殘留物和水錳石經(jīng)煅燒 后制得二氧化錳。與上述人工分選和火法回收相比，這一方法回收和處理的有害成分不 全面。 事實上，上述三種方法也還是會有遺留的有害物質(zhì)的，特別是濕法回收的問題更嚴 重。為此，需要在回收利用當中兼顧二次污染的預防。采取的方法是在上述三種方法中 同時加入一些分選和提取步驟，延長回收加工過程，使上述方法中過于粗糙的部分更加 細化，盡量恢復干電池在制成前的“原生態(tài)”，恢復銅、鐵、錳、鋅等的自然形態(tài)。這 樣，在回收過程中遺留下的溶液或者灰渣也就是沒有污染的了。

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