内容正文:
解决电学问题的一般思路:
1.先简化成不含电表的电路。(电流表相当于一根导线;电压表相当于一个常开开关)
2.识别电路(通常用电器是否相互影响的方法),写出电路中的电流、电压、电阻特点。
3.判断电流表、电压表的测量对象。(判断电流表测量对象的方法:“去表法”将电流表断开,分析哪些用电器不能正常工作,则断开的电流表测量的就是这些用电器的电流。判断电压表的测量对象的方法:“去源法”是“去掉”电源(用手捂住电源),再看电压表与哪部分构成闭合回路,那么电压表测的就是那部分电路的电压。)
4.结合欧姆定律(I=U/R、U=IR、R=U/I)及电功(W=UIt、W=Pt)、电功率(P=UI、P=W/t)、电热(Q=I2Rt)公式解决电学问题。
L1
L2
U总
I总
R总
U1
I1
R1
U2
I2
R2
已知电压、电阻,求电流
已知电阻、电流,求电压
已知电流、电压,求电阻
U
R
I=
I R
U=
R=
I
U
从图可知,每一段电路或每一个用电器上存在三个物理量U、I、R,知道其中两个可求第三个。
串联电路
1.电流路径:
2.用电器之间的关系:
3.开关的作用:
4.电流特点:I总=I1=I2 (其中I总=U总/R总,I1=U1/R1,I2=U2/R2,特点 又可以写成:U总/R总=U1/R1=U2/R2)
5.电压特点:U总=U1+U2(其中U总=I总R总,U1=I1R1,U2=I2R2,特点又可以写成:U总=I1R1+I2R2,因电源电压、定值电阻一般不变。)
6.电阻特点:R总=R1+R2
7.电功特点:W总=W1+W2
8.电功率特点:P总=P1+P2
9.电热特点:Q总=Q1+Q2
10.作用:串联分电压、电功、电功率、电热,规律:
对于串联三部分电路中的电压、电阻、电功、电功率、电热,知二可求其一
一、电学中的三个主要物理量
(一)、电 流
每秒通过导体某一横截面的电荷多少
安培,符号:A
5.测量仪器:
电流表
2.物理量符号:
3.单位:
1.概念:
I
4.形成电流的条件:
a、电路是通路
b、电路两端有电压
6.串联电路电流的特点:
在串联电路中电流处处相等。 Ia=Ib=Ic
L1
L2
a
b
c
7.并联电路电流的特点:
在并联电路中干路的电流等于各支路电流之和Ia=Ib+Ic
S2
S1
L1
L2
S
b
a
c
8.计算方法:
(二)、电 压
5.测量仪器:
2.物理量符号:
3.单位:
1.定义:
4.常见的电压值:
6.串联电路电压的特点:
7.并联电路电压的特点:
8.计算方法:
推动电荷定向流动的作用,电压是形成电流的原因,电源是提供电压的装置.
U
伏特(符号:V)
电压表(符号: )
V
一节干电池电压是1.5V;一节蓄电池电压是2V
家庭电路电压是220V;对人体的安全电压是不高于36V
在串联电路中,电路两端的电压(电源电压)等于串联电路中各部分电路两端的电压之和。U=U1+U2
U
U2
U1
在并联电路中各支路两端的电压相等,且等于电源电压。U=U1=U2
U1
U2
U
1.物体的导电性:
8.变阻器:
导体、半导体、超导体
绝缘体
(三)、电 阻
2.定义:
4.单位:
3.符号:
5.影响电阻大小的因素:
导体的电阻是导体本身的一种性质,导体电阻的大小只跟导体的材料、长度、横截面积,还与温度有关。
R
导体对电流阻碍作用的大小
欧姆;符号Ω
6.串联电路电阻的特点:
7.并联电路电压的特点:
串联电路中电阻串联后的总电阻等于各串联电阻之和。R总=R1+R2
+
=
串联电路的总电阻比任何一个导体的电阻大;电阻串联相当于增加了导体的长度。
并联电路中电阻并联后总电阻的倒数等于各并联电阻的倒数之和。
+
=
并联电路的总电阻小于任一个并联导体的电阻;电阻并联相当于增加了导体的横截面积。
9.计算方法:
二、电学中的四个仪器
(一)、电流表:
1.作用:电路中电流的大小需用电流表测量,
2.电流表的符号
A
0
0
1
2
3
0.2
0.4
0.6
3A
0.6A
A
1、电流表要串联在被测电路中,测量哪一个用电器的电流时,电流表必须与被测用电器串联。
2、电流从电流表的“+”接线柱流入,“-”接线柱流出。
3、电流表相当于一根导线,与谁并联,谁被短路。
4.绝对不允许不经过用电器把电流表直接接在电源的两极。
5.判断电流表测量对象的方法:“去表法”将电流表断开,分析哪些用电器不能正常工作,则断开的电流表测量的就是这些用电器的电流。
S2
S1
L1
L2
S
A
L1
L2
A
3.电流表是使用:
(二)、电压表:
1.电路两端的电压大小需要用电压表测量
2.电压表的符号:
V
0
0
1
2
3
15V
3V
5
10
15
V
3.电压表的使用:
1、电压表要并联在被测电路中,要测哪个用电器两端的电压,电压表必须与该用电器并联;若电压表与哪个用电器并联,测的就是这个用电器两端的电压。
2、电流从电压表的“+”接线柱流入,“-”接线柱流出。
3、电压表相当于断开的开关,与谁串联,谁被开路。
4.电压表可以直接接在电源的两极,这时电压表测电源电压。
5.判断电压表的测量对象的方法:“去源法”是“去掉”电源(用手捂住电源),再看电压表与哪部分构成闭合回路,那么电压表测的就是那部分电路的电压。
(三)、变阻器:
1、工作原理:通过改变接入电路中电阻丝的长度,改变接入电路中电阻值,从而改变电路中电流的大小。
a b
c d
2、使用:
.滑动变阻器一般串联在电路中。
.滑动变阻器的连接方法是“一上一下,各用一个”;
.接入电路闭合开关前,必须使滑片位于阻值最大的位置;
④.使用前应观察铭牌,不允许超过最大电流。
a、c或a、d时滑片向右移动,电阻变大
b、c或b、d时滑片向右移动,电阻变大
3.作用:①保护电路;改变电路中的电流。而在探究“电流与电阻的关系”时作用:保持电阻两端电压不变。
1、电能表的作用:测电流做功或用电器一段时间内消耗的电能
2、读数:
月初
月末
本月用电3265.4 kW·h-3246.8 kW·h=18.6 KW·h
(四).电能表
3.参数的含义:220 V —— 电能表应在220V的电路中使用。
2.5(10)A —— 电能表的允许长时间通过的最大电流为2.5A,短时间允许通过的最大电流是10A。
50 Hz —— 电能表在50 Hz的电路中使用。
1440 r/kWh —— 每消耗1 KW.h的电能,电能表转盘转过1440转。 计算用电器消耗的电能为W= ,n为电能表转盘转过的转数。
三、电学中的主要计算公式、物理量及对应的解决问题的方法
公式:
I
R
U
=
变换公式:
U=IR
R
=
I
U
R表示这段导体的电阻(单位Ω)
I表示通过某段导体中的电流(单位A)
U表示这段导体两端的电压(单位V)
(一)、欧姆定律:一段导体中的电流,跟这段导体两端的电压成正比,跟这段导体的电阻成反比。
结论1:在电阻一定的情况下,导体中的电流跟这段导体两端的电 压成正比。
结论2:在电压不变的情况下,导体中的电流跟导体的电阻成反比
公式中的电流I、电压U、电阻R必须是同一对象(即同一段导体或同一个用电器)上的物理量.
(二).电功(电能):W
1.电流做功实质:电流做功的过程实际上就是电能转化为其他形式能量的过程,电流做了多少功就有多少电能转化为其他形式的能,也就是消耗了多少电能,就获得了多少其他形式的能。
2.电流通过某一段电路所做的功等于这一段电路两端的电压、通过这一段电路的电流和这一段电路的通电时间的乘积。即W=UIt (W单位J;U单位V;I单位A;t单位s)
3.W=Pt(当W单位为J时,P单位必须用W,t单位为s;当W单位为KW.h时,P单位必须用KW,t单位为h.)
注意:公式中的W、U、I、t或W、P、t必须是对应同一个用电器或同一段电路上物理量
1度=1kW·h=3.6×106J
(三)、电功率(P)
1.物理意义:电功率 表示电流做功快慢或消耗电能的快慢的物理量
2.功率国际单位:瓦特 符号 W;常用单位千瓦 符号: KW
3.定义式:P=W/t
4.决定电功率大小的因素:用电器两端的电压U和通过用电器的电流I
5.电器的电功率等于通过这个电器的电流与该电器两端电压的乘积。即P=UI。
公式中P、U、I或W、P、t必须是对应同一个用电器或同一段电路上物理量
8.已知用电器的额定电压、额定功率必须求出用电器的电阻的方法:
R=U2额/P额
6.灯泡的亮度只取决于灯泡的实际功率
(1)当U实=U额,P实 = P额,灯泡正常发光。
(2)当U实< U额,P实 < P额,比正常发光暗。
(3)当U实> U额,P实 > P额,比正常发光亮。
7.额定电压:用电器正常工作时的电压。
额定功率:用电器在额定电压下的功率,即正常工作时的电功率。
(四)、电热(J)
1.电流的三大效应:电流的热效应(焦耳定律)、电流的磁效应(奥斯特实验)、电流的化学效应(电镀、电解)
2.焦耳定律:电流通过导体产生的热量跟电流的平方成正比,跟导体的电阻成正比,跟通电时间成正比。即Q=I2Rt
注意:1.公式中的Q、R、I、t必须是对应同一个用电器或同一段电路上物理量.
2.公式中物理量单位:I—安,R—欧,t—秒, Q—焦
①、对于纯电阻电路:
U总一定时根据Q=W=Pt= 可知:
、家庭电路的电压都是220V,当电路中的电阻都是电热丝时,电路中的总电阻越小,加热总功率就 ,就处于 温档;电路中的总电阻越大,加热总功 率就 ,就处于 温档。
越大
高
越小
低
3.多档位电热类用电器的电功率计算
类
型
一 档位
(电功率)
R1
R2
S
R1、R2都是加热电阻
R1
R1 R2
高温档
低温档
高
低
S闭合
S断开
电路图
等效图
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第二级
第三级
第四级
第五级
类
型
二 档位
(电功率)
R1
R2
S
R1、R2都是加热电阻
R1
R2
R1
高温档
低温档
高
低
S闭合
S断开
电路图
等效图
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第二级
第三级
第四级
第五级
四、电学实验
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第二级
第三级
第四级
第五级
(一)、影响电阻大小因素:
1、实验原理:在电压不变的情况下,通过电流的变化来研究导体电阻的变化。(也可以用串联在电路中小灯泡亮度的变化来研究导体电阻的变化)“转换法”
2、实验方法:控制变量法。所以定论“电阻的大小与哪一个因素的关系”时必须指明“相同条件”
3、结论: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材料、长度和横截面积,还与温度有关。
4、结论理解:
导体电阻的大小由导体本身的材料、长度、横截面积决定。与是否接入电路、与外加电压及通过电流大小等外界因素均无关,所以导体的电阻是导体本身的一种性质。
(二)、探究电流与电压、电阻的关系(欧姆定律)
①提出问题:电流与电压电阻有什么定量关系?
②制定计划,设计实验:要研究电流与电压、电阻的关系,采用的研究方法是:控制变量法。即:保持电阻不变,改变电压研究电流随电压的变化关系;保持电压不变,改变电阻研究电流随电阻的变化关系。
③进行实验,收集数据信息:(会进行表格设计)
④分析论证:(分析实验数据寻找数据间的关系,从中找出物理量间的关系,这是探究物理规律的常用方法。)
⑤得出结论:
在电阻一定的情况下,导体中的电流与加在导体两端的电压成正比;
在电压不变的情况下,导体中的电流与导体的电阻成反比。
实验电路图:
⑥在探究电流与电压的关系实验中,滑动变阻器的作用:改变被测电阻两端的电压(分压),同时又保护电路(限流);
⑦在电流与电阻的关系实验中,滑动变阻器的作用:控制电阻两端电压不变。
连接实物时,必须注意 :开关应断开
② 检查电路无误后,闭合开关S,三次改变滑动变阻器的阻值,分别读出电流表、电压表的示数,填入表格。
③算出三次Rx的值,求出平均值。
④整理器材。
5、本实验中,滑动变阻器的作用:改变被测电阻两端的电压(分压),同时又保护电路(限流)。
1、定义:用电压表和电流表分别测出电路中某一导体两端的电压和通过的电流就可以根据欧姆定律算出这个导体的电阻,这种用电压表电流表测电阻的方法叫伏安法。
2、原理:R=U/I
3、电路图: (右图)
4、步骤:①根据电路图连接实物。
(三)、伏安法测电阻
6.测量结果偏小是因为:有部分电流通过电压表,电流表的示数大于实际通过Rx电流。根据Rx=U/I电阻偏小。
7.如图是两电阻的伏安曲线,则R1>R2
R1
R2
I
U
四、伏安法测灯泡的额定功率:
①原理:P=UI
②电路图:
③选择和连接实物时须注意:
电源:其电压高于灯泡的额定电压
电压表:并联在灯泡的两端,“+”接线柱流入,“-”接线柱流出。
根据额定电压选择电压表量程。
滑动变阻器:接入电路时要变阻,且调到最大值。
根据能否调到灯泡的额定电压选择滑动变阻器。
电流表:串联在电路里,“+”接线柱流入,“-”接线柱流出。
根据I额=P额/U额 或I额=U额/R 选择量程。
连接电路时,为避免连接错误,应分两步连接电路:
第一步除电压表之外先把其余元件从电源正极开始沿电流方向逐个连接,组成电路;
第二步测哪个用电器两端电压,把电压表并联在测哪个用电器两端
$$