内容正文:
第3节 电压
知识梳理
考点一、电路的动力源
1.电源和电压的作用
要让一段电路中有电流,它的两端必须有电压。电源的作用就是给用电器两端提供电压。
项目
水路
电路
图示
组成
类比
抽水机(保持一定水压)类比电源(保持一定电压)
水管(传输水流) 导线 (传输电流)
阀门(控制水流的通断)→开关(控制电流的通断)
现象
水管里的水定向运动形成水流
电路中的电荷定向运动形成电流
分析
(1)水管中之所以可以形成水流,是因为A、B两容器中存在水位差,即水压;
(2)抽水机是用来保持A、B两容器中水位差,得到持续水流的装置
(1)电路中之所以有电流,是因为电源两端(正极和负极)存在电压;
(2)电源是保持电路两端存在电压,得到持续电流的装置
作用
抽水机提供→水压形成→持续水流
电源提供电压形成→持续电流
总结
(1)水的定向运动形成水流;
(2)水压是使水做定向运动形成水流的原因;
(3)抽水机是提供水压的装置
(1)电荷的定向运动形成电流;
(2)电压是使电荷定向运动形成电流的原因;
(3)电源是提供电压的装置
2.电压的符号及单位:电压用字母U表示,它的单位是伏特,简称伏,符号是V。常用的单位还有千伏(kV)、毫伏(mV)和微伏(μV),它们之间的换算关系是1kV=10³V,1V=10³mV,1mV=10³μV。
3.几种常见的电压值(单位:V)
一节新干电池、纽扣电池的电压
1.5
一只蓄电池的电压
2
手机电池的电压
3.7
一般情况下,对人体安全的电压
小于等于36
我国家庭照明电路的电压
220
注意
(1)电压是电路中形成电流的原因,有电流就一定有电压,但有电压不一定有电流。要在电路中得到持续的电流,必须满足两个条件:①有电源(有电压);②电路是通路。
(2)电压不能说成是哪一点的电压,表述电压时,必须指明是“哪一个用电器两端的电压”或“哪两点间的电压”,如小灯泡两端的电压。
考点二、电压的测量
(一)认识电压表
(1)作用:测量电路两端电压的大小。 (2)符号:
(3)量程:常用的电压表有三个接线柱(“-”“3”和“15”),两个量程(0~3伏和0~15伏)。
(4)读数方法:
①确认所用电压表的量程。
②确认刻度盘上每个大格和每个小格表示的电压值。如图使用的量程为0~3伏,每一大格表示的电压值为1伏,每一小格表示的电压值为0.1伏。
③由指针所指的大格和小格的位置,读出电压表的示数。
(二)电压表的使用规则
使用规则
违反规则的后果
调零
使用前,如果指针不在零刻度线,要调整调零旋钮使指针指在零刻度线
若不调零则(1)指针在零刻度线左侧:会使测量结果偏小;
(2)指针在零刻度线右侧:会使测量结果偏大
并联
电压表应该跟被测用电器并联
若将电压表与用电器串联,电路相当于断路,电路中没有电流通过,电压表将不能测出被测用电器两端电压,而是显示电源电压
“+”进
“-”出
标有“3”和“15”的接线柱接在与电源正极相连的那端,标有“-”的接线柱接在与电源负极相连的那端
如果正、负接线柱接反了,会使电压表指针反向偏转,造成指针碰弯
选量程
(1)被测电压不能超过电压表的最大测量值;
(2)在不超过最大测量值的前提下,尽可能选用小量程测电压,可以提高测量精确度
(1)如果被测电压超过了电压表所用的最大测量值,容易把电压表烧坏,可用试触法来选择合适的量程;
(2)如果选择量程过大,测量误差将较大
可直接
连到电
源两极
可直接连到电源的正、负极上,测出的是电源电压,但要注意所用量程的最大测量值必须大于电源电压
如果所选量程小于电源电压,会损坏电压表
(三)电压表与电流表的比较
电压表
电流表
用途
测量电路两端的电压
测量电路中的电流
符号
连接方法
并联在被测电路的两端
串联在被测电路中
与电源相接
能够直接并联在电源两极上
绝对不允许不经过用电器直接连到电源两极上
相同点
使用前要调节指针指在零刻线处,弄清量程、最小刻度值;使用时都要选择合适的量程,都要待指针稳定后再读数;不能估计出电流值或电压值时可用试触法判断是否超过量程
电压表测量对象的判断
移点法:沿导线移动电压表与电路连接点的位置,注意移点时只能越过导线、开关、电流表,不能越过电源和任何用电器,包括定值电阻,最后观察电压表与哪部分电路或用电器并联,电压表就测量那部分电路或用电器两端的电压。
去源法:选取电压表接在电路中的两个接点为分点,将电路分成两部分,将两点间含有电源的部分电路“去掉”,分析电压表与哪部分电路或用电器组成闭合回路,电压表就测量那部分电路或用电器两端的电压。
考点三、串、并联电路的电压特点
(一)串联电路电压的关系
串联电路两端的总电压等于各串联导体两端的电压之和。表达式:U=U1+U2+...+Un。
(二)并联电路电压的关系
并联电路中,各支路两端电压都相等。表达式:U=U1=U2=...=Un
(三)实验过程中注意的事项
(1)连接实物电路时,一定要对照电路图,可从电源的正极出发,依次经过开关小灯泡,最后回到电源的负极;电压表最后并联到所测电路的两端。(先串后并)
(2)连接实物电路过程中,开关一定要处于断开状态,原因是防止电路连接错误,造成电路短路而烧坏电源或用电器。每次连接完电路,一定要检查无误后,再闭合开关。
(3)实验中,每次读数后,应及时断开开关。
(4)实验中的2个小灯泡应选取规格不同的,否则会得出串联电路中U1=U2这一错误结论。
(5)对于需要分析实验数据而得出结论的实验,可以先将需要测量的物理量罗列出来,然后设计一个表格,把实验中测出的数据填人表格,并试着将它们分别相加相减相乘或相除等以找出这些数据之间的关系。(6)为了验证探究结论的普遍性,可进行多次实验,其目的是选取多组数据,从而分析归纳,得出一个普遍的规律。如本实验中还可多次改变电源电压或换用规格不同的小灯泡。
课堂练习
1.在“探究串、并联电路电压特点”的实验中,某同学整理的课堂笔记如下,其中有问题的是( )
A.在连接电路过程中,开关要保持断开状态
B.在不确定待测电压时,应该先采用小量程试触
C.测量时,应该选用不同规格的灯泡进行实验
D.电压表应该与待测用电器并联
2.如图所示的电路,开关S接到a时,电压表的示数为9 V;开关S接到b时,电压表的示数为4 V。下列说法不正确的是( )
A.电源电压为9 V B.灯L1两端的电压为4 V
C.灯L2两端的电压为4 V D.灯L1和灯L2两端的总电压为9 V
3.如图所示电路中,电源电压是 4.5 V,电压表 V1的示数是 2.5 V,电压表 V2的示数是2 V,则电灯 L2两端的电压是( )
A.0.5 V B.2V C.2.5 V D.7 V
4.(2023八上·平湖期末)如图所示,电源电压为,闭合开关S,电压表的示数为,忽略温度对灯丝电阻的影响。则( )
A.电压表测量的是灯泡两端的电压
B.电压表测量的是灯泡两端的电压
C.灯泡和的电流之比是2∶1
D.若灯泡短路,电压表示数为零
5.如图所示为测定某电阻阻值的电路图,如果某同学在操作中两电表的量程选择是正确的,但不慎将两电表的位置对调了,则闭合开关S后( )
A.电流表、电压表均损坏
B.电流表损坏、电压表示数为零
C.电流表有示数,电压表示数为零
D.电流表示数为零,电压表有示数
6.如图所示的电路,电源电压保持不变,R1为定值电阻。闭合开关S,滑动变阻器R2的滑片P向右滑动的过程中,关于电压表和电流表的示数变化,判断正确的是( )
A.电压表示数变小,电流表示数不变
B.电压表示数不变,电流表示数变大
C.电压表示数变大,电流表示数不变
D.电压表示数不变,电流表示数变小
7.图甲为某校“一日三检”所用的电子测温仪,其内部结构原理图如图乙所示,电源电压保持不变,R是热敏电阻,用于靠近人体额头测温,定值电阻R0为保护电阻。
(1)由图可知显示仪是由 (选填“电流表”成“电压表”)改装成的;
(2)在测体温时,被测者体温越高,显示仪的示数就越大,可知热敏电阻R的阻值随着温度的升高而 。
8.小明在测小灯泡电阻的实验时(图中电流表、电压表未画出)发现小灯泡突然不亮了,为寻找原因,他想进行了如下操作,并画出思维导图,请将小明分析过程补充完整。
9.如图甲所示是小方“探究串联电路的电压规律”的实验电路图。
(1)闭合开关后,电压表的指针如图乙所示,其原因可能是 。
(2)闭合开关后,小方发现两个小灯泡都不亮,于是分别把电压表接在如图甲中的AB两点、BC两点及AC两点,得到的电压值分別为UAB =0V、UBC= 3V、UAC= 3V;经过检查发现只有灯泡L1和L2中一盏灯出现故障,那么故障可能是 。
(3)处理好故障后,小方把电压表接在A、B之间重新测量,电压表示数如图丙,一旁的小雨认为小方的操作有待改进,应该 。
(4)排除故障后,两个小组进行实验并分别测量出实验数据如表,通过这些数据可得出的结论是 。
A、B间电压U1/V
B、C间电压U2/V
A、C间电压U3/V
1.2
1.8
3.0
1.5
1.5
3.0
0.8
2.1
2.9
10.小科在完成“研究串联电路电压特点”的实验中,连接电路如图所示。
(1)正确连接后,闭合开关,发现图中电压表示数为零,则小灯泡的故障可能是 。
(2)排除故障后,小科测完L1两端的电压,要测L2两端的电压时,断开A点改接到C点,并保持B点不动,发现电压表 。
(3)更换电源或小灯泡后,记录了四组实验数据,你认为这些数据是否合理,并说明理由: 。
实验小组
UAB/V
UBC/V
UAC/V
1
2.3
2.8
5.0
2
2.9
2.1
5.0
3
1.1
1.7
2.9
4
1.8
1.2
2.9
参考答案
1-5.BBBAD 6.D
7.(1)电压表;(2)减小。
8.①L短路 (小灯泡短路);②R断路(除小灯泡以外的电路中某处断路,比如导线接触不良)
9.(1)电压表正负极接反;(2)L2断路;(3)改用0-3V的量程;
(4)在串联电路中,各用电器电压之和等于电源电压。
10.(1)L1短路,也可能是L2断路;
(2)电压表的指针反向偏转;
(3)由表中数据知,考虑到测量的误差,串联电压的总电压等于两灯电压之和,这些数据是合理的。
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