资源简介

第十五章 探究电路
电压和电阻
一、电压
1、电压的基本概念
（1）理解
①电压是电路中两点之间给电流的“压力”，使电流持续流动。
②产生持续电流的条件：a.电路中有电源给电路两端提供电压；
b.闭合回路。
（2）符号及单位
①符号U
②单位
主单位：伏特 V
常见单位：
（3）常见电压（V）
2、电压表
（1）作用：测量所并联电路部分两端电压大小。
并谁测谁
（2）结构（如图所示）
*（3）原理：通电导体在磁场中受到力的作用。
（4）量程分度值
量程 分度值 关系
0~3V 0.1V 指针偏转程度相同时， 大量程读数是小量程的5倍
0~15V 0.5V
读数方法：先根据导线连接方式确定量程与分度值，再进行读数。
（5）使用规范
①使用前先调零；
②电流表应并在被测电路两端；
③电流应从正接线柱流进，负接线柱流出（正进负出）；
④若将电压表直接接在电源两端，则测量值为电源电压；
⑤连接是要选择合适的量程，严禁超过电压表量程测量（试触法选择量程）。
二、含表电路分析
1、要点
电流表相当于导线，电压表相当于断路。
2、步骤
（1）去表：将电流表看成导线，将电压表去掉（电压表所在支路看成无电流经过）；
（2）判断电路类型：判断电路是串联还是并联；
（3）判断电表测量对象。
三、串并联电路电压规律
1、串联电路电压规律
探究串联电路电压规律实验
（1）实验猜想：①串联电路电压处处相等。
②串联电路中各用电器两端电压之和电源电压。
（2）实验步骤
①用电压表分别测量、和电源两端电压；
②更换不同规格的小灯泡重复实验。
（3）实验数据
实验次数 两端电压（V） 两端电压（V） 电源两端电压（V） （V）
1
2
3
（4）实验结论
串联电路中各用电器两端电压之和等于电源电压。
2、并联电路电压规律
探究并联电路电压规律实验
（1）实验猜想：①串联电路电压处处相等。
②串联电路中各用电器两端电压之和电源电压。
（2）实验步骤
①用电压表分别测量、和电源两端电压；
②更换不同规格的小灯泡重复实验。
（3）实验数据
实验次数 两端电压（V） 两端电压（V） 电源两端电压（V） （V）
1
2
3
（4）实验结论
并联电路中各支路两端电压相等，且等于电源电压。
3、电源的串并联规律
（1）串联电池组两端电压等于每节电池两端电压之和。
（2）电压相等的电池并联，电池组电压与单个电池电压相等。
四、电路故障
串联电路一断全断，并联电路一短全短
1、分析法（含电表电路）
①一看电流表
有电流则为短路，无电流为断路
②二看电压表
电压表测量对象断路 电压表测量对象短路
有电压 无电压
电压表测量对象之外短路 电压表测量对象之外断路
2、代入法
电路故障题型常出现在选择题中，而且故障种类仅有断路和短路两种，组合有限，可以分别将选项中的情况带入题干中，分析是否符合题意。
3、检验法（检验断路）
①并接导线（电流表）
用一根完好的导线并接在电路中的两点之间，若两点之外部分电路能工作（电流表有示数），则断路发生在此两点之间。（不可并接电源）
②并接小灯泡
用一只完好的小灯泡并接在电路中的两点之间，若两点之外能工作，该检验灯泡亮，则断路发生在并接部分。（一般不将灯泡并接在电源两端）
五、电阻
1、电阻的基本概念
（1）概念：表示导体对电流的阻碍作用。
电阻越大，对电流的阻碍作用越大。
（2）符号：R
（3）单位：欧姆，简称欧。符号
常见单位换算
1=1000 1M=
（4）常见物体的电阻
2、探究电阻大小的影响因素
（1）实验猜想
①电阻的大小可能与导体材料有关；
②电阻大小可能与导体的长度L有关；
③电阻的大小可能与导体的横截面积S有关；
④其他因素
（2）实验方法
①控制变量法
②转换法：将电阻大小转换成电流表示数（或小灯泡亮度）
（3）实验器材
（4）实验数据
实验序号 材料 长度 横截面积 电流 对电流阻碍作用 电阻大小
1 锰铜 2L S
2 镍铬 2L S
3 镍铬 L S
4 镍铬 2L 2S
（5）实验结论
①通过1、2两组实验可得，导体电阻与材料种类有关，其他条件一定时，材料不同，电阻不同；
②通过2、3两组实验可得，导体电阻与导体长度有关，其他条件一定是，长度越长，电阻越大；
③通过2、4两组实验可得，导体电阻与导体横截面积有关，其他条件一定是，横截面积越大，电阻越小。
（6）电阻与温度的关系
导体电阻还与温度有关，一般情况下，在其他条件一定是，温度越高，电阻越大。（玻璃例外）
*超导现象：当温度降低到某一特定值时，某些导体电阻变为零的现象。
3、电阻器
（1）定值电阻
①实物图
②符号：
③特点
一般由合金制成，阻值为固定值，随温度变化很小。
（2）滑动变阻器
①原理：导体电阻与导体长度成正比。
②实物图结构
③接法
常规接法：一上一下
非常规接法：双上——相当于导线
双下——相当于定值电阻
④有效长度
下接线柱到滑片的距离为滑动变阻器的有效接入长度。
有效长度越长，接入电阻越大。
⑤示意图
⑥符号
（3）电阻箱
①定义：能显示接入电路阻值的变阻器。数值不连续
②符号
欧姆定律
一、电流与电压和电阻的关系
1、探究电流与电压的关系实验
（1）实验方法：控制变量法
（2）实验电路图
（3）实验步骤
①按图连接电路；
②闭合开关，移动滑动变阻器，记录电流表、电压表示数；
③多次实验，记录多组数据。
（4）注意事项
①连接电路时，开关处于断开状态。
②闭合开关前，滑动变阻器处于最大值状态。（保护电路）
（5）滑动变阻器的作用
①保护电路；
②改变定值电阻两端电压。
（6）实验数据
电阻R（Ω） 10
电压U（V） 1.0 2.0 3.0 4.0 5.0 6.0
电流I（A） 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6
（7）实验结论
当导体电阻一定时，通过导体的电流与导体两端的电压成正比。
2、探究电流与电阻的关系实验
（1）实验方法：控制变量法
（2）实验电路图
（3）实验步骤
①按图连接电路，将5Ω电阻接入电路中；
②闭合开关，移动滑动变阻器，当电压表示数为2V时，记录电压表、电流表示数；
③依次将10Ω、15Ω、20Ω、25Ω、30Ω定值电阻接入电路中重复步骤②中操作。
（4）注意事项
①连接电路时，开关处于断开状态。
②闭合开关前，滑动变阻器处于最大值状态。（保护电路）
③多次实验中要控制电压表示数不变。
（5）滑动变阻器的作用
①保护电路；
②控制定值电阻两端电压不变。
（6）实验数据
电压U（V） 2.0
电阻R（Ω） 5 10 15 20 25 30
电流I（A） 0.4 0.2 0.13 0.1 0.08 0.07
（7）实验结论
当导体两端电压一定时，经过导体的电流与导体电阻成反比。
3、总结
（1）当导体电阻一定时，通过导体的电流与导体两端的电压成正比。
（2）当导体两端电压一定时，经过导体的电流与导体电阻成反比。
二、欧姆定律
1、欧姆定律
（1）内容
通过导体的电流与导体两端的电压成正比，与导体电阻成反比。
（2）表达式
注意：
①在运用欧姆定律计算时，单位要统一，A、V、Ω。
②三个量必须是针对同一导体或同一段电路（同体性）。
③三个量必须针对同一状态的量（同时性）。
④只适用于小灯泡、定值电阻、滑动变阻器，不适用于含电动机元件。
2、欧姆定律的简单计算
（1）知二求一
（2）U—I图像
①图像上每一点对应导体两端的电压和经过导体的电流，二者比值为此时导体电阻。
②定值电阻的U—I图像是一条经过原点的直线。
③直线的倾斜程度表示定值电阻的大小，越靠近U轴电阻越大。
④可变电阻的U—I图像是一条经过原点的曲线。（曲线往U轴方向拐弯表示电阻阻值越来越大）
（3）I—R图像
①图像上每一点对应导体的电阻和经过导体的电流，二者乘积为此状态下导体两端电压。
②电压不变时，图像上任意一点电流和电阻的乘积为一定值。
③当导体电压不变时，通过导体的电流与导体电阻成反比。
三、电阻的测量
1、伏安法测电阻
（1）实验原理
（2）电路图
（3）实验步骤
①按图连接电路；
②移动滑动变阻器滑片，记录电压表、电流表示数；
③多次改变滑动变阻器阻值，记录多组数据。
（4）注意事项
①连接电路时，开关应保持断开。
②闭合开关前滑动变阻器要处于最大值。
（5）滑动变阻器作用
①保护电路。
②改变电路中电压和电流，获得多组数据。
（6）实验数据处理
测量次数 电压U/V 电流I/A 电阻R/Ω 平均电阻/Ω
1
2
3
4
5
6
2、伏安法测小灯泡电阻
实验原理、实验操作同伏安法测电阻
（1）实验数据
测量次数 电压U/V 电流I/A 电阻R/Ω
1 0.5 0.16 3.125
2 0.9 0.19 4.737
3 1.3 0.21 6.190
4 1.7 0.24 7.083
5 2.1 0.26 8.077
6 2.5 0.28 8.929
（2）分析
①小灯泡的电阻随温度升高而增大。（不可以说随电压增大而增大）
②本实验中多次实验是为了找到普遍规律。不可以求平均值。
3、伏安法衍生方法测电阻
（1）整体思路
在缺少电压表或者电流表的情况下，电路中的电压或者电流不能直接测量，那么我们就需要利用其它方法测出电阻的大小。
但是核心原理与伏安法相同，都是通过未知电阻两端的电压和经过其电流计算而来。只不过在设计过程中需要借助其它元件，比方说一个阻值已知的定值电阻。
（2）伏阻法
已知，为待测电阻。
①操作：
a.闭合、，断开，电压表示数为。此时两电阻串联，电流相等。
b.闭合、，断开，电压表示数为。此时两电阻的串联关系不变，电流不变，电压为电源电压。两端电压为
②结果
（3）安阻法
已知，为待测电阻。
①操作：
a.闭合，断开，电流表示数为。可求得两端电压为。
b.闭合、，电流表示数为。经过的电流为，并联电压相等。
②结果
4、替代法测电阻
（1）思路
利用电阻箱替代待测电阻，使两种状态下电流或者电压相等，得出电阻箱示数与待测电阻相等的结论。
（2）操作
为待测电阻
①闭合、，断开，调节滑动变阻器R，使是电流表示数为一适当值，记为I。
②闭合、，断开，调节电阻箱，使得电流表示数仍然为I。
③读出电阻箱上的阻值，即为待测电阻阻值。
（3）注意事项
①在第二步操作中不可移动滑动变阻器。
②电阻箱开始要处于最大值状态。
③电流表也可换为电压表。
四、欧姆定律的应用
1、串并联电路中电压电流电阻规律
（1）串联电路
①电流
串联等流
②电压
串联分压
电压之比等于电阻之比
因为
又
得
整理得
即串联电路中，电压之比等于电阻之比。
③电阻
总电阻
（2）并联电路
①电压
并联等压
②电流
并联分流
电流之比等于电阻的反比
电压之比等于电阻之比
因为
又
得
整理得
即并联电路中，电流之比等于电阻的反比
③电阻
总电阻（等效电阻）推导
并联分流
其中
得，又并联等压
得
整理得
2、动态电路
解题思路
（1）识别电路：判断电路串并联关系
（2）判断电表测量对象
（3）分析：局部到整体再到局部，变化到不变再到变化
从局部电阻的变化到整体电流的变化，再到要分析的局部变化
3、电路安全问题
（1）思路
一般以允许通过的最大电流为切入点，求出电路中中的最小阻值，再根据最大电阻求出电流的最小值。最后结合电压表范围进行修正。
（2）方法
列表：
电流表I 最小值 最大值
总电阻 最小值 最大值
滑阻 最小值 最大值
电压表U 最小值（或最大值） 最大值（或最大值）
4、图像计算
5、电表变化量问题
（1）定值电阻两端电压变化
①问题描述：如图所示，电源电压保持不变，滑动变阻器滑片处于某一位置时，电压表示数为U1，电流表示数为I1；移动滑动变阻器至另一位置后，电压表示数为U2，电流表示数为I2。令，
②证明：
③结论：
对于定制电阻，其两端电压变化值与电流变化值的比值等于定值电阻的阻值大小。
（2）滑动变阻器两端电压变化
①问题描述：如图所示，电源电压为U保持不变，滑动变阻器处于某一位置滑到另一位置，定值电阻两端电压变化量为，滑动变阻器两端电压变化量为，电流表变化量为。
②证明：
由于串联分压
③结论
对于变化的电阻，其两端电压变化值与电流变化值的比值等于与其串联定值电阻的阻值大小。
家庭电路
一、家庭电路的构成
1．概述
（1）构成：
进户线→电能表→总开关→保险丝（连在火线）→开关+用电器；插座
（或：进户线→电能表→空气开关→漏电保护器→开关+用电器；插座）
注意：各元件顺序不可换。
（2）电路特点
①家庭电路中的各用电器、插座之间为并联，电压都为220V；
②开关与用电器之间为串联；
③电能表、总开关、保险丝、空气开关、漏电保护器处于干路上。
2．火线（L）、零线（N）、地线（E）
（1）线路原理
①火线（相当于正极）：火线主要起到输送提供电压，输送电能的作用。火线上电压在220V和﹣220V之间转换，1秒转换50次（交流电名称的由来），火线的路径为：发电站→配电房→你家。（一般一个或多个小区附近会有一个配电房，作用是将高压变成低压输送到每家每户）
②地线：地线的作用是保护家庭用电安全。一般通过一根导线埋在你家地底下，将大功率用电器外壳上的电荷导入大地，防止点击人。
③零线（相当于负极）：零线与火线类似，都是接地的，只不过零线是从你家出发接到配电房附近的地下。
（2）三线特点
①火线与零线之间电压为220V；
②火线与大地或地线之间电压为220V；
③零线与大地或地线之间没有电压；
二、家庭电路的元件连接与作用
1．开关与所控制的用电器
（1）开关与所控制得用电器串联；
（2）开关必须接在火线上；
（为了防止检修电器时触电）
（3）灯泡侧面螺纹口接零线，顶端接火线。
2．插座
（1）两孔插座：左零右火；（面对插座方向）
（2）三孔插座：左零右火上接地；
（用电器金属外壳接地）
3．保险丝、空气开关、漏电保护器
（1）保险丝：
①保险丝特点：铅锑合金制成，电阻较大、熔点较低。接在火线上，当电流超过额定最大电流，根据焦耳定律保险丝熔断，断开电路；严禁用铜丝等替代保险丝，因为铜丝电阻小，发热少。
②电路中电流过大的原因：
a．电路中同时接入的用电器过多，总功率过大，干路电流过大；
b．火线与零线之间短路；
*c．火线接地。
③电流过大的危害：
总功率过大，导致干路中电流过大，导线发热严重，容易引发火灾。
（2）空气开关：利用电生磁的原理，当干路电流过大时自动切断电路，起到保护电路的作用。与保险丝作用相同。
（3）漏电保护器：监测火线与零线电流，若两者不同，断开电路，防止漏电。
漏电：家庭电路中某处火线与大地连接，有电流从火线流入大地，没有回到零线。会导致在进户线处火线电流大于零线电流。
三、用电安全
1．试电笔（验电笔）
（1）使用方法
手握验电笔并接触金属笔卡（或笔尾金属），不可接触笔尖金属部分，将笔尖插入插座孔内（或笔尖接触导线金属部分）。空过观察氖管是否发光从而判断此处是否与火线连通。
（2）原理
电流从火线经过笔尖→氖管→大电阻→金属笔卡（金属笔尾）→人体→大地。
在这条电流路径上氖管、大电阻、人体是串联关系，由于大电阻的阻值非常大，起到分压作用，故人体分得的会电压小于36V，这样人体虽然通电，但是安全。
这里要注意一点，笔尖不用一定碰到火线氖管才会发光，只要笔尖接触的位置能经过导线或者电器或者闭合的开关连接到火线上氖管就可以发光。
2．触电种类
（1）低压触电
①双线触电：左右两手分别与火线零线接触，电流从火线经过人体回到零线。
②单线触电：人体一个部位与火线连接，另一个部位与大地连接，电流从火线经过人体回到大地。当人体与大地之间有绝缘体时则不会触电。
（在上面两种触电情境中，电流也可以是从火线出发经过电器再经过人体）
（2）高压触电
①高压电弧触电：是指人靠近高压线（高压带电体），造成弧光放电而触电。电压越高,对人身的危险性越大。
②跨步电压触电：是人或牲畜站在距离高压电线落地点8～10米以内，发生的触电事故，人受到跨步电压时，电流沿着人的下身，从脚经腿、胯部又到脚与大地形成通路。
3、安全用电原则
①不接触低压带电体，不靠近高压带电体；
②更换灯泡，搬动电器前应断开电源开关；
③不弄湿用电器，不破坏绝缘层；
④保险装置、插座、导线、家用电器等达到使用寿命应及时更换。
4、家庭电路故障判断
（1）试电笔法
方法：可以使试电笔氖管发光的位置与火线之间无断路。
例：如图所示，闭合开关后灯不亮，判断电路情况。
若试电笔接触B点时氖管发光，接触C点时氖管不发光，
说明BC之间断路。
若试电笔接触A至D点氖管都发光，说明进户线零线断路。
（2）检测灯泡法
将一灯泡与待测电器串联，
若不发光，则待测电器发生断路；
若正常发光，则待测电器发生短路；
若发光偏暗（暗红色的光），则待测电器正常。
2

展开更多......

收起↑