内容正文:
第1节 电荷与电流(2)
目录
目录 1
【学习目标】 1
【思维导图】 3
【知识梳理】 3
知识点1 通路、断路、短路 3
知识点2 串联和并联 6
知识点3 电流 9
知识点4 研究串、并联电路的电流特点 11
【方法技巧】 16
【巩固训练】 17
【学习目标】
1. 科学观念
· 掌握电流表的基本构造、符号、量程(0~3A、0~0.6A)及分度值(0.1A、0.02A),明确其测量电路电流的核心功能。
· 理解串、并联电路的电流规律:串联电路中各处电流相等,并联电路中干路电流等于各支路电流之和。
· 认识电路的三种状态,明确短路的危害及开路的常见成因,建立电路安全使用的基本观念。
2. 科学思维
· 通过分析电流表 “试触” 现象,推理故障原因并提出解决方法,培养现象与本质的关联思维。
· 运用 “电流路径法”“节点法” 分析电路连接方式,结合串、并联电流规律推导电路中未知电流值,提升逻辑推理能力。
· 结合电流表读数与电路现象,判断短路、开路等故障类型,建立 “仪器数据 — 现象 — 故障” 的分析模型。
3. 探究实践
· 完成电流表使用实验:规范进行量程选择、正负接线柱连接,通过试触调整操作,准确读取电流数值,掌握电流表使用的 “四规则”。
· 开展串、并联电路电流探究:设计实验方案,更换不同规格小灯泡获取多组数据,归纳电流规律,培养重复实验与数据归纳能力。
· 进行电路故障排查实践:通过观察灯泡亮度、电流表示数变化,识别开路与短路故障,掌握基础排查方法。
4. 态度责任
· 养成规范实验习惯:连接电路时保持开关断开,避免电流表直接接电源两极,树立电学实验安全意识。
· 培养实证意识:通过多次实验验证电流规律,不凭单一数据下结论,理解科学结论的严谨性。
· 联系生活实际:解释家庭电路中用电器独立工作与电流规律的关联,认识电学知识的实用价值。
重点:
1.电流表的正确使用:包括串联接入电路、正负接线柱接法、量程选择(试触法应用)及读数步骤,这是电流测量的基础技能。
2.串、并联电路的电流规律:通过实验数据归纳核心结论,能准确用公式表达并解释规律成因。
3.常见电路故障的判断:结合电流表示数与灯泡状态,区分开路(示数为 0、灯泡不亮)与短路(示数过大、部分灯泡不亮)的典型特征。
难点:
1.电流表的规范操作与误差控制:易出现量程选错、接线柱接反等问题,难点在于将 “规则记忆” 转化为 “实操规范”,需通过试触现象即时纠错。
2.复杂电路的电流分析:多支路并联电路中干路与支路电流的计算,以及含故障电路中电流规律的应用,难点在于电路连接方式的准确识别。
3.电路故障的精准定位:尤其是 “多故障并存” 或 “接触不良” 等隐性故障,难点在于建立 “现象 — 原因” 的对应关系,需结合仪器检测与逻辑推理综合判断。
【思维导图】
【知识梳理】
知识点1 通路、断路、短路
1.通路:开关闭合时,电路中会有电流,这样的电路叫通路。这时电路中有电流流过,用电器工作。
2.开路(断路):开关断开,或电路中某一部分断开时,电路中不再有电流,这样的电路叫作开路或断路。常见造成开路的原因有以下几种:①开关没有闭合;②导线与其他电路元件连接处处线头脱落或接触不良;③导线断了;④用电器损坏,比如灯泡灯丝断了。
3.短路:闭合开关后,不经过用电器,直接用导线将电源两极连接起来,叫作电源短路,电源短路时电路中电流会很大,会损坏电源,严重时会引发火灾,这是绝对不允许的。
【典例1】如图是一款感应发光“冰块”,其外形与普通冰块相似,由无毒无害的食品级材料制作,内部由液体感应器、纽扣电池和LED灯等元件组成,入水即亮。液体感应器为先进的触水式 开关 (填“电源”“用电器”或“开关”),将感应发光“冰块”放入水中后发光,此时其内部电路处于 通路 (填“通路”或“断路”)状态。
【答案】开关;通路
【解答】解:根据基本电路各部的作用可知:液体感应器是起控制电路的作用,所以是先进的触水式开关;
将感应发光“冰块”放入水中后发光,根据触水式开关的特点可知,触水式开关接触水时,电路是通路状态。
故答案为:开关;通路。
【变式1】如图所示,闭合开关S后,灯L1和L2都正常发光,过一会儿灯L1、L2突然同时不亮,若用一根导线连接L2两端b、c处,灯L1会亮,则下列故障原因中,正确的是( )
A.开关S损坏了 B.L1的灯丝断了
C.L2的灯丝断了 D.L1、L2的灯丝都断了
【答案】C
【解答】解:
A、如果开关S损坏了,闭合开关S后,灯L1和L2都不会正常发光,故A不符合题意;
B、如果L1的灯丝断了,若用一根导线连接L2两端b、c处,灯L1不会亮,故B不符合题意;
C、如果L2的灯丝断了,用导线接触b、c两点时,L1会发光,故C符合题意;
D、如果L1、L2的灯丝都断了,导线接触c、d两点时,电路是断路,灯L1不会亮,故D不符合题意。
故选:C。
【变式2】如图所示是一个定时炸弹的引爆装置,S是定时开关,设定的起爆时间一到,定时开关S会自动断开。为使起爆器停止工作,拆弹专家应在 a (选填“a”或“b”)处剪断导线。拆除炸弹前起爆器中 没有 电流通过,指示灯L中 有 电流通过(以上两空均选填“有”或“没有”)。
【答案】见试题解答内容
【解答】解:(1)由题意和电路图可知,起爆前定时开关S是闭合的,此时起爆器被导线b短路,没有电流通过起爆器,所以起爆器不工作,当设定起爆时间一到,定时开关S会自动断开,此时起爆器中有电流通过,引爆炸弹,因此为了使引爆装置停止工作,应将起爆器、灯泡与电源构成的串联电路断开,即应剪断a处的导线,此时电路处于断路状态,爆炸装置不工作。
(2)由电路图可知,拆除前,起爆器被导线b短路,没有电流通过起爆器,所以起爆器不工作,指示灯L有电流流过。
故答案为:a;没有;有。
【变式3】如图所示是一种定时课间音乐播放装置的原理图:“播放器”有电流通过时会播放音乐,到达设定时间,“定时开关”会自动断开。闭合开关S,当“定时开关”处于闭合状态时,指示灯 会 (选填“会”或“不会”)亮;到达设定时间,“定时开关”处于 断开 (选填“闭合”或“断开”)状态,“播放器”播放音乐。
【答案】会;断开。
【解答】解:由图可知,闭合开关S,当“定时开关”处于闭合状态时,指示灯形成通路,则会亮,播放器被短路,则播放器中没有电流通过,播放器不会播放音乐;
由题意可知,到达设定时间,“定时开关”断开,“播放器”形成通路,有电流通过,则“播放器”播放音乐。
故答案为:会;断开。
知识点2 串联和并联
连接方式
定义
特点
串联电路
把电路元件逐个顺次连接起来,这种连接方式叫作串联电路
电路路径只有一条。开关控制整个电路,其控制作用与位置无关。各用电器相互影响。如控制两盏灯的开关同时控制两盏灯,灯灭,两盏灯相互影响
并联电路
把电路元件并列连接起来再接入电路,这种连接方式叫作并联电路
电流有两条或两条以上的路径,有干路、支路之分。干路上的开关控制整个电路的通断,支路上的开关只能控制它所在支路的通断。各支路用电器可独立工作,互不影响
【典例2】如图所示的电路,下列判断正确的是( )
A.闭合开关S1、S3,断开开关S2时,灯 L1、L1串联
B.闭合开关 S2,断开开关S1、S3时,灯L1、L2并联
C.同时闭合开关S1、S2、S3时,电源短路
D.闭合开关S1、S2,断开开关S3时,灯L1亮、L2不亮
【答案】C
【解答】解:A、闭合开关S1、S3,断开开关S2时,电流从电源正极出发,分别经过两只灯泡回到负极,所以灯L1、L2并联,故A错误;
B、闭合开关S2,断开开关Sl、S3时,电流从电源正极出发,依次经过两只灯泡回到负极,所以灯L1、L2串联,故B错误;
C、同时闭合开关S1、S2、S3时,电源短路,故C正确;
D、闭合开关S1、S2,断开开关S3时,灯L1被短路,不亮、L2亮,故D错误。
故选:C。
【变式1】在如图所示电路中,开关能够同时控制两盏灯,且两灯发光情况互不影响的是( )
A.
B.
C.
D.
【答案】C
【解答】解:
A、两灯串联,开关可以同时控制两盏灯,但两灯的发光互相影响,故A不合题意;
B、开关断开时,两灯串联,开关闭合时,有一个灯泡会被短路,只有一个灯泡发光,即开关只能控制一盏灯,故B不合题意;
C、两灯并联,发光时互不影响,开关在干路,可以同时控制两盏灯,故C符合题意;
D、两灯并联,发光时互不影响,但开关在支路,只能控制其中一盏灯,故D不合题意。
故选:C。
【变式2】下面是小强同学对身边的一些电路工作情况进行观察分析得出的判断,其中不正确的是( )
A.电蚊拍具有灭蚊和照明功能,灭蚊网和照明灯有时同时工作,有时单独工作,它们是并联的
B.马路两旁的路灯,晚上同时亮,早上同时灭,它们是串联的
C.厨房中的抽油烟机装有照明灯和电动机,它们有时同时工作,有时单独工作,它们是并联的
D.一般家庭中都要安装几盏照明灯和其他用电器,使用时互不影响,它们是并联的
【答案】B
【解答】解:A、灭蚊网和照明灯可以单独工作,说明它们为并联连接;故A正确;
B、路灯是用来为行人照明的,并且当其中一个灯泡不亮时,其它灯泡仍可以正常工作,即每个灯泡既可以单独工作,又互不影响,因此路灯是并联的,故B错误;
C、因为厨房的抽油烟机中的照明灯和电动机既可以单独工作,又互不影响,因此它们的连接方式为并联,故C正确;
D、家庭电路中各用电器既可以单独工作,又互不影响,因此家庭电路中各用电器是并联的,故D正确。
故选:B。
【变式3】如图所示的电路中,要使电阻R1和R2并联,电路中应闭合的开关是( )
A.S2、S3 B.S1、S2 C.S1、S3 D.无法连接
【答案】C
【解答】解:A、若同时闭合开关S2、S3,会形成电源短路,故A错误;
B、若同时闭合开关S1、S2,R1被电路,电路中只有R2,故B错误;
CD、若同时闭合开关S2、S3,电流从电源正极出发后分别流经R1、R2,后又汇合一点回到电源的负极,R1、R2是并联的,故C正确、D错误。
故选:C。
知识点3 电流
1. 认识电流表
2. 电流表的使用规则
使用规则
违反使用规则造成的后果
必须将电流表和被测的用电器串联
电流表要串联在被测电路中,因为电流表实质上相当于一根导线,若将电流表并联在被测电路两端,则电流表会使被测电路短路,容易将电流表烧坏,损坏电源
必须让电流从电流表的正接线柱流入,从负接线柱流出
如果正、负接线柱接反,则电流表的指针就会反向偏转,容易造成指针碰弯或损坏电流表
必须正确选择电流表的量程,使用时按照 “不超”“从小” 原则选择合适量程
如果被测电流超过电流表的最大测量值,就无法读数,而且有可能损坏电流表
不允许把电流表直接连到电源的两极上
若把电流表直接连到电源的两极上,电流表将因为通过的电流太大而被损坏
【典例3】物质是运动的,物质之间存在相互作用。如分子、电荷的运动和相互作用。请回答下面小题。电流不仅有方向,还有大小。某次测量中电流表示数如图所示,其读数为( )
A.1.4A B.1.2A C.0.24A D.0.22A
【答案】C
【解答】解:电流表的量程为0~0.6A,分度值为0.02A,指针在0.2A偏右2格的位置,所以电流表的示数为0.24A,故ABD错误,C正确。
故选:C。
【变式1】如图1是小文所在的项目化小组制作的磁悬浮地球仪,图2是其内部结构图,地球仪内部顶端是一块磁铁,支撑装置顶部内有电磁铁,通电之后将地球仪放在适当位置即可悬浮。请回答下面小题:
小文将电表接入电路,通电后,电表的指针位置如图3所示。其示数为( )
A.0.26A B.1.30V C.1.30A D.6.50V
【答案】A
【解答】解:如图3所示,电表上有字母A,为电流表,电流表选用小量程,分度值为0.02A,电流为0.26A。
故选:A。
【变式2】如图甲所示,将铁片和铜片插入稀硫酸中,电流表指针发生偏转,此时指针位置如图乙所示,则电流大小为 0.1 A,装置中的虚线框部分相当于电路中的电源,铜片是电源的 正 极。
【答案】0.1;正
【解答】解:由图可知,电流表选用的是小量程,分度值为0.02A,示数为0.1A;
电流表在使用时,电流要从正接线柱流入,从负接线柱流出,铜与电流表的正接线柱连接,所以铜片是电源的正极。
故答案为:0.1;正。
【变式3】如图是用电流表测量电流的实物连接图。
(1)电流表测量的是通过灯泡 的电流(填“L1”或“L2”);
(2)如果电流表示数如图所示,则测出的电流是 ;
(3)如果要用电流表测干路电流,且只允许移动其中一根导线,应将导线 (填“a”、“b”或“c”)的右端接在电流表的负接线柱上。
【答案】(1)L1;(2)0.36A;(3)b。
【解答】解:(1)由电路图可知,电流表与L1灯串联,测灯L1的电流。
(2)由图2所示电流表可知,其量程是0~0.6A,分度值为0.02A,电流表示数为0.36A。
(3)如果要用电流表测干路电流,电流表应串联接在干路中,由电路图可知,只需将导线b的右端接在电流表的负接线柱上即可。
故答案为:(1)L1;(2)0.36A;(3)b。
知识点4 研究串、并联电路的电流特点
1. 探究实践:研究串联电路的电流特点
【器材】 两节干电池(或学生电源)、若干规格不同小灯泡、一个开关、一个电流表、导线若干。
【过程】 电路图如图所示。①按电路图连接电路,用电流表分别测出A、B、C三点的电流大小,实验数据记录在表格中。②换用不同规格的小灯泡进行实验,将实验数据记录在表格中。
实验次序
A 点电流IA/A
B 点电流IB/A
C 点电流IC/A
第一次
0.20
0.20
0.20
第二次
0.30
0.30
0.30
第三次
0.40
0.40
0.40
【结论】串联电路中各处的电流相等,即I1=I2=……=In。
2. 探究实践:研究并联电路的电流特点
【器材】两节干电池(或学生电源)、若干不同规格的小灯泡、一个开关、电流表、导线若干。
【过程】电路图如图所示。①按电路图连接电路,用电流表分别测出A、B、C三点的电流大小,实验数据记录在表格中。②换用不同规格的小灯泡进行实验,将实验数据记录在表格中。
实验次序
B 点电流IB/A
C 点电流IC/A
A 点电流IA/A
第一次
0.10
0.12
0.22
第二次
0.20
0.24
0.44
第三次
0.26
0.30
0.56
【结论】并联电路中,干路电流等于各支路电流之和,即I = I1+ I2+ ……+ In。
【典例4】如图甲所示是同学们设计的“探究串联电路电流特点”的实验电路图,请完成下列探究:
(1)实验中,选择两个小灯泡的规格应该是 不相同 (选填“相同”或“不相同”)的;
(2)小科组同学实验中的一组数据如表所示,表格所记录的数据中,有一处明显错误,造成错误的原因是下列选项中的 C ;
电流表的位置
A
B
C
电流I/A
0.3
0.3
1.5
A.分度值搞错了
B.正负接线柱接反了
C.用小量程测,读大量程
D.用大量程测,读小量程
(3)请你指出小科组实验的不足之处: 没有测出多组电流值,实验结论具有偶然性 ;
(4)小丽实验试触时,发现电流表指针摆动出现了如图乙所示情况,请分析她在使用电流表时存在的问题: 电流表正负接线柱接反了 。
【答案】(1)不相同;(2)C;(3)没有测出多组电流值,实验结论具有偶然性;(4)电流表正负接线柱接反了。
【解答】解:(1)为了使结论更具普遍性,应使用不相同规格的灯泡进行实验;
(2)因串联电路各处的电流都相等,测得的三个不同位置的电流值,有一个位置的电流测量明显有误,两个测量值是正确的,错误的电流值应是1.5A,错误的原因在于:电流表接的小量程却按照大量程读数了,故选:C;
(3)在实验中没有多次更换小灯泡来测量A、B、C处的电流,测出多组电流值,实验结论具有偶然性;
(4)当闭合开关试触时,发现电流表指针摆动出现了如图乙所示的情况,即电流表指针反向偏转,则存在的问题是:电流表正负接线柱接反了。
故答案为:(1)不相同;(2)C;(3)没有测出多组电流值,实验结论具有偶然性;(4)电流表正负接线柱接反了。
【典例5】兴趣小组的同学在探究串联电路的电流规律时,连接的电路图如图甲所示。小明在电路接通后发现,电流表A1的偏转情况如图乙所示,电流表A2的偏转情况如图丙所示。下列说法最合理的是( )
A.A1的偏转角度比A2小,可能是电路未接通之前,有个电流表的指针不在零刻度
B.A1的偏转角度比A2小,可能是两个电流表都不准
C.A1的偏转角度比A2小,可能是电流每流过一个用电器,电流都会减小一点
D.A1的偏转角度比A2小,可能是两个电流表的量程不同
【答案】D
【解答】解:图甲可知,灯泡L1与L2以及电流表A1、A2串联在电路中,根据串联电路的电流规律,串联电路中各处电流相等,A1的偏转角度比A2小,原因是两电流表选择的量程不同,A1选择0~3A量程,示数为0.3A,A2选择0~0.6A量程,示数也是0.3A,说明两电流表示数是相同的,只有选项D符合题意。
故选:D。
【变式1】在一个由电源、开关、导线和两个小灯泡组成的串联电路中,用电压表测量时发现两灯泡两端电压不相等,两灯泡的亮度不同,则通过两个小灯泡的电流( )
A.一样大 B.亮度大的电流大
C.亮度暗的电流大 D.无法判定
【答案】A
【解答】解:灯泡的亮度由实际功率决定,灯泡的亮度不同,说明灯泡的实际功率不相等;
因为两个小灯泡组成的是串联电路,所以通过两灯的电流相同。
故选:A。
【变式2】如图甲电路,闭合开关S后,两个灯泡都能发光,乙图为电流表A1指针的位置,如果电流表A2读数是0.6A,则下列说法错误的是( )
A.灯泡L1和L2并联
B.电流表A1的读数是0.3A
C.电流表A1一定连接“﹣、3”接线柱
D.通过灯L1的电流为0.9A
【答案】B
【解答】解:
(1)由图甲知,电流从正极流出经电流表A1后分成两支,一支通过L1,另一支通过L2和A2,所以两灯并联,电流表A1测干路电流,电流表A2测L2的电流,故A正确;
(2)因为并联电路中干路电流等于各支路电流之和,且电流表A2读数是0.6A,由图乙知,电流表A1应选择0~3A的量程,连接“﹣、3”接线柱,A1读数为1.5A,故B错误,C正确;
则通过L1的电流I1=I﹣I2=1.5A﹣0.6A=0.9A,故D正确。
故选:B。
【变式3】两个规格相同的学生电流表A1和A2连入如图所示的电路中。当闭合开关S后,电阻R1与R2均有电流通过,且两只电流表的指针偏转角度相同,则R1与R2的阻值之比是( )
A.4:1 B.1:4 C.1:5 D.5:1
【答案】A
【解答】解:由图知,两电阻并联,电流表A1测R1支路的电流,A2测干路电流;
因并联电路中干路电流等于各支路电流之和,且两只电流表的指针偏转角度相同,
所以,干路电流I是R1支路电流I1的5倍,即I=5I1,
通过R2的电流I2=I﹣I1=5I1﹣I1=4I1,
并联电路中各支路两端的电压相等,即U1=U2,
根据欧姆定律有:I1R1=I2R2=4I1R2,
所以。
故选:A。
【方法技巧】
1. 判断电流表测量对象的方法
方法
回路法
去表法
内容
电流表和哪个用电器串联,就测量通过哪个用电器的电流
将电流表去掉,分析哪些用电器不能工作,则去掉的电流表测量的就是通过哪些用电器的电流
2.识别串、并联电路的常用方法
(1)定义法:若电路中各元件是逐个顺次连接的,则此电路就是串联电路;若电路中各元件 “首首相接,尾尾相接” 并列地连在电路中的两点间,则此电路就是并联电路。
(2)电流法:在识别电路时,让电流从电源正极出发,经过各用电器回到电源负极,如果电流始终是一条路径,则这些用电器的连接方式是串联;若电流在某处分支,又在另一处汇合,则这些用电器的连接方式是并联。
(3)开路法:因串联电路只有一条电流的路径,若一个用电器开路,其他用电器一定受到影响,也停止工作,即在串联电路中各用电器彼此互相影响。在并联电路中,电流的路径有多条,若一个用电器开路,不影响另一个用电器工作,即在并联电路中各用电器互不影响。
(4)节点法:所谓 “节点法” 就是在识别不规范电路的过程中,不论导线有多长,只要其间没有电源、用电器等,导线两端均可以看成同一个点,从而找出各用电器两端的公共点。对于较复杂的电路用此法判断较为快捷。
3.短路的判断
对于短路故障的判断我们可以采取 “电流优先流向分析法”。首先确定电流的路径,当电流有两条或多条路径可供选择时,若其中一条路径没有用电器只有导线,而其他路径中含有用电器,那么电流总是优先通过导线,造成电源短路或局部用电器短路。
【巩固训练】
1.电路图是学习电学的基础,以下电路中两盏电灯不属于并联的是( )
A.
B.
C.
D.
【答案】B
【解答】解:A.电流从电源正极出发,分为两条路径分别经过两个小灯汇合,两个小灯并联,开关控制左边小灯。故A不符合题意;
B.电流从电源正极出发,依次经过两个小灯,两个小灯串联,开关与右边小灯并联。故B符合题意;
C.电流从电源正极出发,分为两条路径分别经过两个小灯后汇合,再两个小灯并联,开关在干路上控制两个小灯。故C不符合题意;
D.电流从电源正极出发,分为两条路径分别经过两个小灯后汇合,两个小灯并联,开关在干路上控制两个小灯。故D不符合题意。
故选B。
2.如图所示,闭合开关后,两盏灯都能发光。若将一根导线连接到灯泡L2两端,关于电路中灯泡发光情况,下列说法正确的是( )
A.L1、L2都变亮
B.L1不亮、L2变亮
C.L1、L2都变暗
D.L1变亮、L2不亮
【答案】D
【解答】解:由图可知,该电路为串联电路,闭合开关后,两盏灯都能发光;若将一根导线连接到灯泡L2两端,灯泡L2被短路,灯泡L2不发光,通过灯泡L1有电流,且电流变大,L1发光变亮。
故选:D。
3.如图是某品牌榨汁机。为保障安全,该榨汁机设置了双重开关——电源开关S1和安全开关S2。当杯体倒扣在主机上时,S2自动闭合,此时再闭合S1,电动机才能启动,开始榨汁。下列电路图符合上述要求的是( )
A. B.
C. D.
【答案】C
【解答】解:
由题意可知,只有开关S1、S2都闭合后,才开始榨汁,即电动机才开始工作,说明两开关相互影响,一个开关不能单独控制电动机,两开关是串联的,两开关、电动机与电源组成串联电路,由图示电路图可知,C正确。
故选:C。
4.如图所示是小明在练习测量电流时连接的电路,电路的连接存在错误,下列操作及说法正确的是( )
A.撤掉导线a,电流表测量的是电路的总电流
B.撤掉导线a,电流表测量的是小灯泡L1的电流
C.撤掉导线b,电流表测量的是小灯泡L2的电流
D.撤掉导线c,电流表测量的是小灯泡L2的电流
【答案】D
【解答】解:
AB、由图可知,撤掉导线a,灯L1和L2并联,电流表没有接入电路,所以电流表既不是测总电流,也不是测小灯泡L1的电流,故AB错误;
C、由图可知,撤掉导线b,灯L1和L2并联,电流表串联在干路中,即电流表测量的是电路的总电流,故C错误;
D、由图可知,撤掉导线c,灯L1和L2并联,电流表串联在L2的支路中,即电流表测量的是小灯泡L2的电流,故D正确。
故选:D。
5.如图所示电路,下列分析正确的是( )
A.当闭合S2、S3,断开S1时,两灯都亮
B.当闭合S1、S2,断开S3时,L1、L2串联
C.当闭合S1、S3,断开S2时,L1、L2并联
D.当闭合S1、S2,断开S3时,两灯都亮
【答案】C
【解答】解:A.当闭合S2、S3,断开S1时,电路被短路,所以两灯泡都不能发光,故A错误;
BD.当闭合S1、S2,断开S3时,电路为L1的简单电路,L2被短路,故B、D错误;
C、当闭合S1、S3,断开S2时,电流分别经L1、L2回到电源负极,即为并联,故C正确。
故选:C。
6.如表为小明连接串、并联电路时的实验记录单,则小明实验中的电路图可能是( )
操作
现象
S1闭合、S2断开
L1亮、L2灭
S1断开、S2闭合
L1灭、L2灭
S1闭合、S2闭合
L1亮、L2亮
A. B.
C. D.
【答案】C
【解答】解:A、S1闭合、S2断开,L1亮、L2灭,满足,S1断开、S2闭合,L1灭、L2亮,不满足,故A错误;
B、当两只开关都闭合,两个灯泡串联,S1闭合、S2断开,L1、L2都不亮,不满足,故B错误;
C、S1在干路上,S2控制L2,S1闭合、S2断开,L1亮、L2灭,满足,S1断开、S2闭合,L1灭、L2灭,满足,S1闭合、S2闭合,L1亮、L2亮,满足,故C正确;
D、S1在干路上,S1闭合、S2闭合,灯泡L2被短路不亮,故D错误。
故选:C。
7.用如图所示电路探究串联电路中电流特点。关于实验,下列说法中正确的是( )
A.两个实验中L1和L2规格都应相同
B.为得到普遍规律,应保持器材不变再实验两次
C.最好选用三个相同的电流表串联接入a、b、c处测量
D.实验中发现两个灯泡亮度不同,说明串联电路电流不相等
【答案】C
【解答】解:AB、为得出普遍性的规律,要换用不同规格的灯泡多次测量,故AB错误;
C、因为不同量程电流表的分度值不同,准确程度不同,并且不同型号的电流表的灵敏度也不一定相同,所以最好选用型号相同、量程相同的三个电流表测量,故C正确;
D、两灯串联,通过的电流相等,灯泡亮暗取决于灯的实际功率大小,故D错误。
故选:C。
8.如图甲所示电路,电流表A1与A的示数分别如图乙、丙所示,则电流表A2的示数为( )
A.0.5A B.0.1A C.1.1A D.1.7A
【答案】C
【解答】解:由图可知:灯L1与灯L2并联,电流表A测干路电流,电流表A1测L1电流。
根据并联电路电流规律可知:干路电流大于支路电流。而从两表指针偏转位置来看,A1偏转的比A还大,说明这两表使用的量程不同。由此得出:A1一定使用的是0~0.6A量程,A使用的是0~3A量程。
0~0.6A量程的分度值是0.02A,所以A1的读数是0.4A。
0~3A量程的分度值是0.1A,所以A的读数是1.5A;根据并联电路电流规律:I=I1+I2,
得出灯L2的电流:I2=I﹣I1=1.5A﹣0.4A=1.1A.即电流表A2示数为1.1A。
故选:C。
9.如图所示的实验电路,还有部分导线未连接,字母a、b、c、d、e、f、g、h表示各元件的接线柱。下列操作能让灯L1、L2都亮起来的是( )
A.用导线连接d、f,再闭合开关S
B.用导线连接b、f,再闭合开关S
C.用一根导线连接e、g,用另一根导线连接d、f,再闭合开关S
D.用一根导线连接e、f,用另一根导线连接d、g,再闭合开关S
【答案】C
【解答】解:A、用导线连接d、f,再闭合开关S,灯L2亮,灯L1不亮,故A错误;
B、用导线连接b、f,再闭合开关S,灯L2亮;此时灯L1没有接入电路(或L1所在电路断路),则L1不亮,故B错误;
C、用一根导线连接e、g,用另一根导线连接d、f,再闭合开关S,两灯并联,都亮,故C正确;
D、用一根导线连接e、f,用另一根导线连接d、g,再闭合开关S,电源短路,两灯都不亮,且会烧坏电源,故D错误。
故选:C。
10.如图所示,学校有前、后两个门,在前、后门各装一个按钮开关,学校传达室有甲、乙两盏灯和电池组。要求:前门来人按下开关时甲灯亮,后门来人按下开关时乙灯亮。请在实物图中连线。(导线不要交叉)
【答案】
【解答】解:由题意知,甲、乙两个电灯并联,前门开关控制甲灯、后门开关控制乙灯,如下图所示:
11.如图所示是具有报警功能的文物展示台,该展示台由木板、弹簧、金属片A,B,C和报警电路组成,其中,弹簧上的金属片B相当于 开关 ,当把物品搬离展示台时,金属片B在弹力作用下与金属片A、C分开,这时灯 亮 (选填“亮”或“不亮”),电铃 响 (选填“响”或“不响”)。
【答案】开关;亮;响
【解答】解:当小偷把物品搬离展示台时,弹簧上的金属片B相当于开关,当金属片B在弹力作用下与金属片AC分开时,灯泡和电铃串联,此时灯亮铃响。
故答案为:开关;亮;响。
12.如图所示,小覃同学所在的兴趣小组正在探究并联电路中电流的规律。
(1)图甲是他们设计的电路图,实验时需要测量A、B、C三处的电流。图乙是他们某次测量时连接的实验电路,此时电流表测量的是 C (选“A”“B”或“C”)处的电流。
(2)小覃同学要测量通过L2的电流,只需将图乙中导线 a (选填“a”或“b”)的一端移动到电流表的负接线柱上;重新连接好电路后,闭合开关,电流表的示数如图丙所示,则电流表的示数为 0.3 A。
(3)该小组另一位同学测出一组A、B、C三处的电流,数据如下表所示,由此他得出结论:
IA/A
IB/A
IC/A
0.2
0.2
0.4
①干路电流等于各支路电流之和。
②各支路电流相等。
(4)小组内交流讨论后,一致认为该同学的结论不具普遍性,要得到并联电路中电流的规律,还应该选用规格 不相同 (选填“相同”或“不相同”)的灯泡进行实验。
【答案】(1)C;(2)a;0.3;(4)不相同。
【解答】解:(1)由图乙可知,电流表测量干路电流,所以测量的是C处电流;
(2)测量通过L2的电流时,电流表就要与L2串联,只需将图乙中导线a的一端移动到电流表的负接线柱上,此时电流表就和L2串联;根据此时电流表选用的小量程,所以分度值为0.02A,示数为0.3A;
(4)要得到并联电路中电流的规律,应选用不同规格的小灯泡进行实验;
故答案为:(1)C;(2)a;0.3;(4)不相同。
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第1节 电荷与电流(2)
目录
目录 1
【学习目标】 1
【思维导图】 3
【知识梳理】 3
知识点1 通路、断路、短路 3
知识点2 串联和并联 5
知识点3 电流 7
知识点4 研究串、并联电路的电流特点 9
【方法技巧】 11
【巩固训练】 12
【学习目标】
1. 科学观念
· 掌握电流表的基本构造、符号、量程(0~3A、0~0.6A)及分度值(0.1A、0.02A),明确其测量电路电流的核心功能。
· 理解串、并联电路的电流规律:串联电路中各处电流相等,并联电路中干路电流等于各支路电流之和。
· 认识电路的三种状态,明确短路的危害及开路的常见成因,建立电路安全使用的基本观念。
2. 科学思维
· 通过分析电流表 “试触” 现象,推理故障原因并提出解决方法,培养现象与本质的关联思维。
· 运用 “电流路径法”“节点法” 分析电路连接方式,结合串、并联电流规律推导电路中未知电流值,提升逻辑推理能力。
· 结合电流表读数与电路现象,判断短路、开路等故障类型,建立 “仪器数据 — 现象 — 故障” 的分析模型。
3. 探究实践
· 完成电流表使用实验:规范进行量程选择、正负接线柱连接,通过试触调整操作,准确读取电流数值,掌握电流表使用的 “四规则”。
· 开展串、并联电路电流探究:设计实验方案,更换不同规格小灯泡获取多组数据,归纳电流规律,培养重复实验与数据归纳能力。
· 进行电路故障排查实践:通过观察灯泡亮度、电流表示数变化,识别开路与短路故障,掌握基础排查方法。
4. 态度责任
· 养成规范实验习惯:连接电路时保持开关断开,避免电流表直接接电源两极,树立电学实验安全意识。
· 培养实证意识:通过多次实验验证电流规律,不凭单一数据下结论,理解科学结论的严谨性。
· 联系生活实际:解释家庭电路中用电器独立工作与电流规律的关联,认识电学知识的实用价值。
重点:
1.电流表的正确使用:包括串联接入电路、正负接线柱接法、量程选择(试触法应用)及读数步骤,这是电流测量的基础技能。
2.串、并联电路的电流规律:通过实验数据归纳核心结论,能准确用公式表达并解释规律成因。
3.常见电路故障的判断:结合电流表示数与灯泡状态,区分开路(示数为 0、灯泡不亮)与短路(示数过大、部分灯泡不亮)的典型特征。
难点:
1.电流表的规范操作与误差控制:易出现量程选错、接线柱接反等问题,难点在于将 “规则记忆” 转化为 “实操规范”,需通过试触现象即时纠错。
2.复杂电路的电流分析:多支路并联电路中干路与支路电流的计算,以及含故障电路中电流规律的应用,难点在于电路连接方式的准确识别。
3.电路故障的精准定位:尤其是 “多故障并存” 或 “接触不良” 等隐性故障,难点在于建立 “现象 — 原因” 的对应关系,需结合仪器检测与逻辑推理综合判断。
【思维导图】
【知识梳理】
知识点1 通路、断路、短路
1.通路:开关闭合时,电路中会有电流,这样的电路叫通路。这时电路中有电流流过,用电器工作。
2.开路(断路):开关断开,或电路中某一部分断开时,电路中不再有电流,这样的电路叫作开路或断路。常见造成开路的原因有以下几种:①开关没有闭合;②导线与其他电路元件连接处处线头脱落或接触不良;③导线断了;④用电器损坏,比如灯泡灯丝断了。
3.短路:闭合开关后,不经过用电器,直接用导线将电源两极连接起来,叫作电源短路,电源短路时电路中电流会很大,会损坏电源,严重时会引发火灾,这是绝对不允许的。
【典例1】如图是一款感应发光“冰块”,其外形与普通冰块相似,由无毒无害的食品级材料制作,内部由液体感应器、纽扣电池和LED灯等元件组成,入水即亮。液体感应器为先进的触水式 (填“电源”“用电器”或“开关”),将感应发光“冰块”放入水中后发光,此时其内部电路处于 (填“通路”或“断路”)状态。
【变式1】如图所示,闭合开关S后,灯L1和L2都正常发光,过一会儿灯L1、L2突然同时不亮,若用一根导线连接L2两端b、c处,灯L1会亮,则下列故障原因中,正确的是( )
A.开关S损坏了 B.L1的灯丝断了
C.L2的灯丝断了 D.L1、L2的灯丝都断了
【变式2】如图所示是一个定时炸弹的引爆装置,S是定时开关,设定的起爆时间一到,定时开关S会自动断开。为使起爆器停止工作,拆弹专家应在 (选填“a”或“b”)处剪断导线。拆除炸弹前起爆器中 电流通过,指示灯L中 电流通过(以上两空均选填“有”或“没有”)。
【变式3】如图所示是一种定时课间音乐播放装置的原理图:“播放器”有电流通过时会播放音乐,到达设定时间,“定时开关”会自动断开。闭合开关S,当“定时开关”处于闭合状态时,指示灯 (选填“会”或“不会”)亮;到达设定时间,“定时开关”处于 (选填“闭合”或“断开”)状态,“播放器”播放音乐。
知识点2 串联和并联
连接方式
定义
特点
串联电路
把电路元件逐个顺次连接起来,这种连接方式叫作串联电路
电路路径只有一条。开关控制整个电路,其控制作用与位置无关。各用电器相互影响。如控制两盏灯的开关同时控制两盏灯,灯灭,两盏灯相互影响
并联电路
把电路元件并列连接起来再接入电路,这种连接方式叫作并联电路
电流有两条或两条以上的路径,有干路、支路之分。干路上的开关控制整个电路的通断,支路上的开关只能控制它所在支路的通断。各支路用电器可独立工作,互不影响
【典例2】如图所示的电路,下列判断正确的是( )
A.闭合开关S1、S3,断开开关S2时,灯 L1、L1串联
B.闭合开关 S2,断开开关S1、S3时,灯L1、L2并联
C.同时闭合开关S1、S2、S3时,电源短路
D.闭合开关S1、S2,断开开关S3时,灯L1亮、L2不亮
【变式1】在如图所示电路中,开关能够同时控制两盏灯,且两灯发光情况互不影响的是( )
A.
B.
C.
D.
【变式2】下面是小强同学对身边的一些电路工作情况进行观察分析得出的判断,其中不正确的是( )
A.电蚊拍具有灭蚊和照明功能,灭蚊网和照明灯有时同时工作,有时单独工作,它们是并联的
B.马路两旁的路灯,晚上同时亮,早上同时灭,它们是串联的
C.厨房中的抽油烟机装有照明灯和电动机,它们有时同时工作,有时单独工作,它们是并联的
D.一般家庭中都要安装几盏照明灯和其他用电器,使用时互不影响,它们是并联的
【变式3】如图所示的电路中,要使电阻R1和R2并联,电路中应闭合的开关是( )
A.S2、S3 B.S1、S2 C.S1、S3 D.无法连接
知识点3 电流
1. 认识电流表
2. 电流表的使用规则
使用规则
违反使用规则造成的后果
必须将电流表和被测的用电器串联
电流表要串联在被测电路中,因为电流表实质上相当于一根导线,若将电流表并联在被测电路两端,则电流表会使被测电路短路,容易将电流表烧坏,损坏电源
必须让电流从电流表的正接线柱流入,从负接线柱流出
如果正、负接线柱接反,则电流表的指针就会反向偏转,容易造成指针碰弯或损坏电流表
必须正确选择电流表的量程,使用时按照 “不超”“从小” 原则选择合适量程
如果被测电流超过电流表的最大测量值,就无法读数,而且有可能损坏电流表
不允许把电流表直接连到电源的两极上
若把电流表直接连到电源的两极上,电流表将因为通过的电流太大而被损坏
【典例3】物质是运动的,物质之间存在相互作用。如分子、电荷的运动和相互作用。请回答下面小题。电流不仅有方向,还有大小。某次测量中电流表示数如图所示,其读数为( )
A.1.4A B.1.2A C.0.24A D.0.22A
【变式1】如图1是小文所在的项目化小组制作的磁悬浮地球仪,图2是其内部结构图,地球仪内部顶端是一块磁铁,支撑装置顶部内有电磁铁,通电之后将地球仪放在适当位置即可悬浮。请回答下面小题:
小文将电表接入电路,通电后,电表的指针位置如图3所示。其示数为( )
A.0.26A B.1.30V C.1.30A D.6.50V
【变式2】如图甲所示,将铁片和铜片插入稀硫酸中,电流表指针发生偏转,此时指针位置如图乙所示,则电流大小为 A,装置中的虚线框部分相当于电路中的电源,铜片是电源的 极。
【变式3】如图是用电流表测量电流的实物连接图。
(1)电流表测量的是通过灯泡 的电流(填“L1”或“L2”);
(2)如果电流表示数如图所示,则测出的电流是 ;
(3)如果要用电流表测干路电流,且只允许移动其中一根导线,应将导线 (填“a”、“b”或“c”)的右端接在电流表的负接线柱上。
知识点4 研究串、并联电路的电流特点
1. 探究实践:研究串联电路的电流特点
【器材】 两节干电池(或学生电源)、若干规格不同小灯泡、一个开关、一个电流表、导线若干。
【过程】 电路图如图所示。①按电路图连接电路,用电流表分别测出A、B、C三点的电流大小,实验数据记录在表格中。②换用不同规格的小灯泡进行实验,将实验数据记录在表格中。
实验次序
A 点电流IA/A
B 点电流IB/A
C 点电流IC/A
第一次
0.20
0.20
0.20
第二次
0.30
0.30
0.30
第三次
0.40
0.40
0.40
【结论】串联电路中各处的电流相等,即I1=I2=……=In。
2. 探究实践:研究并联电路的电流特点
【器材】两节干电池(或学生电源)、若干不同规格的小灯泡、一个开关、电流表、导线若干。
【过程】电路图如图所示。①按电路图连接电路,用电流表分别测出A、B、C三点的电流大小,实验数据记录在表格中。②换用不同规格的小灯泡进行实验,将实验数据记录在表格中。
实验次序
B 点电流IB/A
C 点电流IC/A
A 点电流IA/A
第一次
0.10
0.12
0.22
第二次
0.20
0.24
0.44
第三次
0.26
0.30
0.56
【结论】并联电路中,干路电流等于各支路电流之和,即I = I1+ I2+ ……+ In。
【典例4】如图甲所示是同学们设计的“探究串联电路电流特点”的实验电路图,请完成下列探究:
(1)实验中,选择两个小灯泡的规格应该是 (选填“相同”或“不相同”)的;
(2)小科组同学实验中的一组数据如表所示,表格所记录的数据中,有一处明显错误,造成错误的原因是下列选项中的 ;
电流表的位置
A
B
C
电流I/A
0.3
0.3
1.5
A.分度值搞错了
B.正负接线柱接反了
C.用小量程测,读大量程
D.用大量程测,读小量程
(3)请你指出小科组实验的不足之处: ;
(4)小丽实验试触时,发现电流表指针摆动出现了如图乙所示情况,请分析她在使用电流表时存在的问题: 。
【典例5】兴趣小组的同学在探究串联电路的电流规律时,连接的电路图如图甲所示。小明在电路接通后发现,电流表A1的偏转情况如图乙所示,电流表A2的偏转情况如图丙所示。下列说法最合理的是( )
A.A1的偏转角度比A2小,可能是电路未接通之前,有个电流表的指针不在零刻度
B.A1的偏转角度比A2小,可能是两个电流表都不准
C.A1的偏转角度比A2小,可能是电流每流过一个用电器,电流都会减小一点
D.A1的偏转角度比A2小,可能是两个电流表的量程不同
【变式1】在一个由电源、开关、导线和两个小灯泡组成的串联电路中,用电压表测量时发现两灯泡两端电压不相等,两灯泡的亮度不同,则通过两个小灯泡的电流( )
A.一样大 B.亮度大的电流大
C.亮度暗的电流大 D.无法判定
【变式2】如图甲电路,闭合开关S后,两个灯泡都能发光,乙图为电流表A1指针的位置,如果电流表A2读数是0.6A,则下列说法错误的是( )
A.灯泡L1和L2并联
B.电流表A1的读数是0.3A
C.电流表A1一定连接“﹣、3”接线柱
D.通过灯L1的电流为0.9A
【变式3】两个规格相同的学生电流表A1和A2连入如图所示的电路中。当闭合开关S后,电阻R1与R2均有电流通过,且两只电流表的指针偏转角度相同,则R1与R2的阻值之比是( )
A.4:1 B.1:4 C.1:5 D.5:1
【方法技巧】
1. 判断电流表测量对象的方法
方法
回路法
去表法
内容
电流表和哪个用电器串联,就测量通过哪个用电器的电流
将电流表去掉,分析哪些用电器不能工作,则去掉的电流表测量的就是通过哪些用电器的电流
2.识别串、并联电路的常用方法
(1)定义法:若电路中各元件是逐个顺次连接的,则此电路就是串联电路;若电路中各元件 “首首相接,尾尾相接” 并列地连在电路中的两点间,则此电路就是并联电路。
(2)电流法:在识别电路时,让电流从电源正极出发,经过各用电器回到电源负极,如果电流始终是一条路径,则这些用电器的连接方式是串联;若电流在某处分支,又在另一处汇合,则这些用电器的连接方式是并联。
(3)开路法:因串联电路只有一条电流的路径,若一个用电器开路,其他用电器一定受到影响,也停止工作,即在串联电路中各用电器彼此互相影响。在并联电路中,电流的路径有多条,若一个用电器开路,不影响另一个用电器工作,即在并联电路中各用电器互不影响。
(4)节点法:所谓 “节点法” 就是在识别不规范电路的过程中,不论导线有多长,只要其间没有电源、用电器等,导线两端均可以看成同一个点,从而找出各用电器两端的公共点。对于较复杂的电路用此法判断较为快捷。
3.短路的判断
对于短路故障的判断我们可以采取 “电流优先流向分析法”。首先确定电流的路径,当电流有两条或多条路径可供选择时,若其中一条路径没有用电器只有导线,而其他路径中含有用电器,那么电流总是优先通过导线,造成电源短路或局部用电器短路。
【巩固训练】
1.电路图是学习电学的基础,以下电路中两盏电灯不属于并联的是( )
A.
B.
C.
D.
2.如图所示,闭合开关后,两盏灯都能发光。若将一根导线连接到灯泡L2两端,关于电路中灯泡发光情况,下列说法正确的是( )
A.L1、L2都变亮
B.L1不亮、L2变亮
C.L1、L2都变暗
D.L1变亮、L2不亮
3.如图是某品牌榨汁机。为保障安全,该榨汁机设置了双重开关——电源开关S1和安全开关S2。当杯体倒扣在主机上时,S2自动闭合,此时再闭合S1,电动机才能启动,开始榨汁。下列电路图符合上述要求的是( )
A. B.
C. D.
4.如图所示是小明在练习测量电流时连接的电路,电路的连接存在错误,下列操作及说法正确的是( )
A.撤掉导线a,电流表测量的是电路的总电流
B.撤掉导线a,电流表测量的是小灯泡L1的电流
C.撤掉导线b,电流表测量的是小灯泡L2的电流
D.撤掉导线c,电流表测量的是小灯泡L2的电流
5.如图所示电路,下列分析正确的是( )
A.当闭合S2、S3,断开S1时,两灯都亮
B.当闭合S1、S2,断开S3时,L1、L2串联
C.当闭合S1、S3,断开S2时,L1、L2并联
D.当闭合S1、S2,断开S3时,两灯都亮
6.如表为小明连接串、并联电路时的实验记录单,则小明实验中的电路图可能是( )
操作
现象
S1闭合、S2断开
L1亮、L2灭
S1断开、S2闭合
L1灭、L2灭
S1闭合、S2闭合
L1亮、L2亮
A. B.
C. D.
7.用如图所示电路探究串联电路中电流特点。关于实验,下列说法中正确的是( )
A.两个实验中L1和L2规格都应相同
B.为得到普遍规律,应保持器材不变再实验两次
C.最好选用三个相同的电流表串联接入a、b、c处测量
D.实验中发现两个灯泡亮度不同,说明串联电路电流不相等
8.如图甲所示电路,电流表A1与A的示数分别如图乙、丙所示,则电流表A2的示数为( )
A.0.5A B.0.1A C.1.1A D.1.7A
9.如图所示的实验电路,还有部分导线未连接,字母a、b、c、d、e、f、g、h表示各元件的接线柱。下列操作能让灯L1、L2都亮起来的是( )
A.用导线连接d、f,再闭合开关S
B.用导线连接b、f,再闭合开关S
C.用一根导线连接e、g,用另一根导线连接d、f,再闭合开关S
D.用一根导线连接e、f,用另一根导线连接d、g,再闭合开关S
10.如图所示,学校有前、后两个门,在前、后门各装一个按钮开关,学校传达室有甲、乙两盏灯和电池组。要求:前门来人按下开关时甲灯亮,后门来人按下开关时乙灯亮。请在实物图中连线。(导线不要交叉)
11.如图所示是具有报警功能的文物展示台,该展示台由木板、弹簧、金属片A,B,C和报警电路组成,其中,弹簧上的金属片B相当于 ,当把物品搬离展示台时,金属片B在弹力作用下与金属片A、C分开,这时灯 (选填“亮”或“不亮”),电铃 (选填“响”或“不响”)。
12.如图所示,小覃同学所在的兴趣小组正在探究并联电路中电流的规律。
(1)图甲是他们设计的电路图,实验时需要测量A、B、C三处的电流。图乙是他们某次测量时连接的实验电路,此时电流表测量的是 (选“A”“B”或“C”)处的电流。
(2)小覃同学要测量通过L2的电流,只需将图乙中导线 (选填“a”或“b”)的一端移动到电流表的负接线柱上;重新连接好电路后,闭合开关,电流表的示数如图丙所示,则电流表的示数为 A。
(3)该小组另一位同学测出一组A、B、C三处的电流,数据如下表所示,由此他得出结论:
IA/A
IB/A
IC/A
0.2
0.2
0.4
①干路电流等于各支路电流之和。
②各支路电流相等。
(4)小组内交流讨论后,一致认为该同学的结论不具普遍性,要得到并联电路中电流的规律,还应该选用规格 (选填“相同”或“不相同”)的灯泡进行实验。
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