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结果:
两个相互摩擦的物体带上了等量异种电荷。
2.电荷守恒定律
电荷既不能创造,也不能消灭,只能从一个物体转移到另一个物体,或者从物体的一部分转移到另一部分。
(另一种表述)一个与外界没有电荷交换的系统,电荷的代数和总是保持不变。
3.元电荷
电荷量:
电荷的多少叫做电荷量,简称电量,符号Q或q,单位:
库仑(C)
元电荷:
电子所带的电荷量,用e表示,e=1.60×
10-19C。
注意:
所有带电体的电荷量等于e或者e的整数倍,即电荷量是不能连续变化的物理量。
二、电流和电压
(一)电流
1.定义:
导体中的电荷向一定方向移动就形成电流。
2.方向:
正电荷定向移动的方向为电流方向。
3.电流的效应
导体中的电流看不见、摸不着,究竟怎样才能知道导体中有电流呢?
(1)电流的热效应:
电流通过导体时导体发热的现象叫电流的热效应。
(2)电流的化学效应:
导电溶液里有电流通过时,溶液中会发生某种化学变化,这种现象叫电流的化学效应。
(3)电流的磁效应
4.电流的大小
电流是表示电流强弱的物理量,电流等于1s内通过导体横截面的电荷量。
(1)电流计算公式
,公式中I表示电流,Q表示通过导体横截面的电量,t表示通电时间。
由电流的公式可见,电流由时间t和在这段时间内通过导体横截面的电量Q两个量共同决定,不能只根据其中的一个量的大小来判定电流的大小;
只有时间t和电量Q都给定的时候,才能确定电流的大小。
(2)电流单位
在电流的公式中,如果电量Q的单位用库,时间t的单位用秒,电流I的单位就是安培,简称安,符号是A。
如果在1s内通过导体横截面的电量是1C,导体中的电流就是1A。
常用的电流单位还有毫安(mA)和微安(μA)。
电流单位的换算关系如下:
1安=1000毫安;
1毫安=1000微安
5.电流表
(1)电流表的示数
电流表的刻度盘上标有符号A和表示电流值的刻度。
电流表的“0”点通常在左端。
当被测电路中电流为零时,指针指在“0”点;
当被测电路中有电流时,指针偏转,指针稳定后所指的刻度,就是被测电路中的电流值,电流值的单位是安培。
(2)电流表的量程
当电流表的量程不同时,电流表表头上的刻度线的每个大格和每个小格表示的电流值是不同的。
在读数之前,首先确认所使用的电流表的量程,然后根据量程确认每个大格和每个小格所表示的电流值。
在学校实验室中常用的电流表有三个接线柱,两个量程。
这两种电流表的两个量程都是0.6A和3A。
使用0.6A这个量程,表盘上每个大格表示0.2A,每个小格表示0.02A,指针示数为0.28A;
使用3A量程,表盘上每个大格表示1A,每个小格表示0.1A,指针示数为1.4A。
(3)电流表的使用
a.电流表一定要串联在电路中
要测量通过哪一段电路(或哪个电路元件)的电流,必须将电流表串联接入这段电路(或与这个电路元件串联),让通过待测电路的电流全部通过电流表。
b.电流表的“+”和“-”接线柱接法要正确
将电流表接在电路中,必须使电流从“+”接线柱流入电流表,从“-”接线柱流出来,如果接反了,电流表指针将反向偏转,电流的大小无法测出,还有可能打坏电流表指针。
c.被测电流不要超过电流表的量程
若被测电流越过电流表的量程时,不仅测不出电流值,电流表的指针还会被打弯,甚至烧坏电流表。
在不能预先估计被测电流大小的情况下,可以拿电路的一个线头迅速试触电流表最大量程的接线柱,如果超出量程,就要改用更大量程的电流表,如果发现指针指在小量程的范围内,应使用较小量程进行测量,以求读数更准确,减小误差。
d.绝对不允许不经过用电器而将电流表直接连到电流的两极上。
否则,电流表将很快烧坏,电源也会受损。
(二)电压
1.电压:
形成电流的原因,电压使电路中形成了电流。
电压有大小(或称高低),不同的电源在电路两端产生的电压不同。
【例】用干电池和蓄电池分别给同一个小灯泡两端加上电压,闭合开关形成通路;
有电流通过小灯泡的灯丝,发现小灯泡发光时亮度不一样;
同一个小灯泡亮度不一样,说明通过的电流不一样,而电压使电路中形成电流,即小灯泡两端加的电压不同。
2.单位:
伏特,简称伏,符号是V。
比伏大的单位还有千伏(KV),比伏小的单位有毫伏(mV)、微伏(μV)。
它们之间的换算关系为:
1KV=1000V;
1V=1000mV;
1mV=1000μV
一节干电池的电压1.5V,每个铅蓄电池电压2V,家庭电路的电压220V,对人体的安全电压不高于36V。
3.电压表
(1)电压表的示数
电压表的刻度盘上标有符号V和表示电压值的刻度。
电压表的“0”点通常在左端,当被测电路两端电压为零时,指针指在“0”点;
当被测电路两端有电压时,指针偏转,指针稳定后所指的刻度,就是被测电路两端的电压值,电压值的单位是伏特。
(2)电压表的量程
同电流表一样,电压表也有一定的量程。
读取数据时,要先确认所用的电压表的量程,然后根据量程确认刻度盘上每个大格和每个小格表示的电压值。
在学校实验室中常用的电压表有三个接线柱,两个量程,这两种电压表的量程都是3V和15V。
使用3V量程,刻度盘上的每个大格表示1V,每个小格表示0.1V;
使用15V量程,刻度盘上的每个大格表示5V,每个小格表示0.5V。
(3)电压表的使用
电压表和电流表使用方法上的比较:
相同点:
a.都要选择适当的量程;
b.都要在弄清最大刻度和最小刻度值后按由大到小的顺序进行读数;
c.都要使电流从电表的“+”接线柱流进,从电表的“-”接线柱流出。
不同点:
a.连接方法不同,电流表必须串联在电路中,而电压表应与被测电路并联;
b.电流表绝对不允许将它的“+”、“-”接线柱与电源的正、负极直接用导线连接起来,而电压表却可以将它的“+”、“-”接线柱跟电源的正、负极相连接,这时电压表测出的是电源电压。
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
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接到电源的两极上
连接方法
并联在被测电路两端
串联在被测电路中
相同点
使用前要调指针指在零刻度,弄清最小刻度、量程,使用时都要使电流从正接线柱流进,负接线柱流出,要选择合适量程,都要等指针稳定时再读数值
三、电阻
1.电阻:
导体对电流的阻碍作用,通常用R表示。
(1)电阻是用来表示导体对电流阻碍作用大小的物理量。
(2)不同的导体电阻一般不同。
(3)电阻是导体本身的一种性质,它的大小决定于导体的长度、横截面积和材料,导体的电阻还跟温度有关。
欧姆,简称欧,符号是Ω。
其它单位有千欧(KΩ)、兆欧(MΩ)。
1MΩ=1000KΩ;
1KΩ=1000KΩ
3.决定电阻大小的因素
(1)电阻的大小与导体的长度有关:
由同一种材料组成的导体,横截面积相同时,导体越长电阻越大。
(2)电阻的大小与导体的横截面积有关:
长度相同时,横截面积大的电阻小。
(3)电阻的大小与导体的材料有关:
不同的材料组成的导体,在长度、横截面积相同时,电阻大小不相同。
(4)电阻的大小与温度有关:
导体的电阻还随温度的变化而改变。
对于大多数导体,温度升高时电阻增大,但也有少数导体,其电阻随温度的升高而减小。
一般金属导体温度升高几度或十几度时,电阻值变化不超过百分之几,通常我们可以忽略温度对电阻的影响。
在初中阶段,如果不加说明,温度变化对电阻值的影响不计。
小结:
一个导体,其长度、横截面积、组成材料一定,且温度一定,它的电阻是一定的,总是一个确定的值。
导体的电阻由导体自身的情况决定,与这个导体是否被连入电路,是否通过电流以及加在它两端的电压是否改变无关。
4.滑动变阻器
结构图
电路连接图
4、欧姆定律和串、并联电路
(一)欧姆定律
1.内容:
通过导体中的电流,跟加在这段导体两端的电压成正比,跟这段导体的电阻成反比。
2.公式:
3.注意:
(1)I、U、R对应同一导体或同一段电路,不同时刻、不同导体或不同段电路三者不能混用,应加角码区别。
(2)同一电阻(即R不变),则I与U成正比;
同一电源(即U不变),则I与R成反比。
(3)R=
阻的定义式,它表示导体的电阻由导体本身的长度、横截面积、材料、温度等因素决定。
R=U/I是电阻的量度式,它表示导体的电阻可由U/I给出,即R与U、I的比值有关,但R与外加电压U和通过电流I等因素无关。
4.解电学题的基本思路
(1)认真审题,根据题意画出电路图;
(2)在电路图上标出已知量和未知量;
(3)选择合适的公式或规律进行求解。
(二)串、并联电路
1.串、并联电路特点
(1)串联电路:
(2)并联电路:
2.串联电路与并联电路的比较
名称
概念
连接特点
用电器工作状态
开关的作用
串联电路
用电器逐个顺次连接起来的电路
只有一条路径
各用电器的工作互相影响。
当一个用电器断路或损坏时,另一个用电器也就不能工作了。
控制整个电路的通断,开关的位置改变控制作用不变
并联电路
用电器并列地连接起来的电路
有两条或多条路径
用电器各自独立工作,互不影响。
一个用电器损坏或断路,其他用电器仍能正常工作。
干路上的开关控制整个电路的通断,支路上的开关只控制该支路的通断
说明:
(1)把几段导体并联起来,总电阻比任何一段导体的电阻都小,相当于导体的横截面积增大。
求两个并联电阻R1、R2的总电阻R=
特例:
n个相同的电阻R0并联,则总电阻R=R0/n
(2)分压定律:
串联电路中,各电阻的电压与各自电阻值成正比,即U1/U2=R1/R2
分流定律:
并联电路中,流过各支路的电流与其电阻成反比,即I1/I2=R2/R1
3.识别电路串、并联的常用方法(选择合适的方法熟练掌握)
(1)电流分析法:
在识别电路时,电流:
电源正极→各用电器→电源负极,若途中不分流用电器串联;
若电流在某一处分流,每条支路只有一个用电器,这些用电器并联;
若每条支路不只一个用电器,这时电路有串有并,叫混联电路。
(2)断开法:
去掉任意一个用电器,若另一个用电器也不工作,则这两个用电器串联;
若另一个用电器不受影响仍然工作则这两个用电器为并联。
(3)节点法:
在识别电路时,不论导线有多长,只要其间没有用电器或电源,导线的两端点都可看成同一点,从而找出各用电器的共同点。
(4)观察结构法:
将用电器接线柱编号,电流流入端为“首”电流流出端为“尾”,观察各用电器,若“首→尾→首→尾”连接为串联;
若“首、首”,“尾、尾”相连,为并联。
(5)经验法:
对实际看不到连接的电路,如路灯、家庭电路,可根据他们的某些特征判断连接情况。
例1、如图所示,当S1,S2断开时,能亮的灯是______,它们是_______联的。
当S1,S2闭合时,能亮的灯是______,它们是______联的。
当S1闭合、S2断开时,能亮的灯是______。
分析:
当S1,S2断开时,电流从正极流出经过L1再经过L3流回负极,因此L1,L3亮,是串联的。
当S1,S2闭合时,L1被短路,电流从正极流出经过S1后分为两路,分别经过L2和L3再合为一路流回负极,因此L2,L3亮,是并联的。
当S1闭合,S2断开时,L1被短路,L2是开路,因此只有L3亮。
解答:
L1,L3,串;
L2,L3,并;
L3。
说明:
判断哪些灯能亮时,一般看是否有电流通过;
判断连接方式时,可根据串联、并联电路的特点判断。
例2、如图所示的电路,电灯属于哪种连接?
S1和S2分别控制什么?
分析电路时,可以把原电路整理改画成常见的电路图。
因为电路的起点和终点是电源的两极,所以可以抓住电流的正负极向两边展开,从而可得到如图所示的电路图。
电灯L1与L2是并联,S1控制整个电路,S2只控制L2所在的支路。
分析电路时,还可以从电源正极出发看电路是否有分支点。
从电源正负极到两个分支点是干路。
再看开关是在干路中还是在支路中,从而确定用电器的连接方式和开关的作用。
(三)实物连接
1.按照电路图连接实物步骤:
(1)分析电路图中各用电器间的串联、并联关系,以及每个开关的控制作用;
(2)依据电路图,将各元件旋转在恰当的位置;
(3)断开所有的开关,从电源正极开始,按电流流经的途径逐个连接电路元件。
①若是串联电路,可沿着电流方向逐个顺次把每个元件用导线连接起来;
②若是并联电路,可先将各支路分别连好,再把连好的各支路并在一起,然后将其作为一个整体连入干路中;
还可以选择其中一个支路,按串联电路的连接方法连好,再将其他支路各自连好,接到共同的两个端点;
在比较熟练的情况下,也可直接从电源正极出发。
沿着电流流向依次连接各元件,遇分支即分支,遇汇合即汇合,直到电源负极。
2.按照电路图连接实物时的注意事项:
(1)连接过程中,开关应始终处于断开状态,将连接好的实际电路与电路图对照检查,确定无误后才可以闭合开关。
(2)各元件与导线的连接要可靠,多股铜丝应拧成一股,接到接线柱上的导线应顺时针缠绕,避免旋紧螺丝帽时导线被挤出来。
(3)要注意导线的摆放,尽量避免不相连导线的交叉。
3.根据实物连接图画出相应电路图
(1)分析电路中包含哪些元件,明确它们的连接方式。
(2)电路图中各元件的顺序与实物圈保持一致。
(3)一般也是从电源正极开始画,到电源负极为止。
(4)电路图中各元件位置应安排适当,电路中的导线用笔画线表示,尽量横平竖直,使图匀称、美观、规范。
例3、在图示电路中,电阻R1的阻值为10欧。
闭合电键S,电流表Al的示数为0.3安,电流表A的示数为0.5安。
求:
(1)通过电阻R2的电流。
(2)电源电压。
(3)电阻R2的阻值。
例4、我们已进行过“科学探究欧姆定律的实验”
(1)请你在上边方框中画出该实验的电路图。
(2)①由于电路中电流的大小受多种因素的影响,所以我们在探究某一因素变化对电流的影响时,必须保持其他因素不变,即采用了法。
②上右图是某实验小组在探究过程中,根据实验数据绘制的图象,其中表示电压不变,电流随电阻变化的图象是图;
表示电阻不变,电流随电压变化的图象是图。
(选填“甲”或“乙”)
(3)在探究过程中,使用滑动变阻器的目的是。
(4)实验的结论是:
①
②
例5、在图示的电路中,电源电压为15伏且不变,电阻R1的阻值为20欧,滑动变阻器R2上标有“10Ω1A”字样。
闭合电键S后,电压表V的示数为1伏。
(1)电流表A的示数。
(2)现设想从若干个定值电阻中选择一个来替换电阻R1,要求:
在移动变阻器滑片P的过程中,电表的指针能达到某电表的满刻度处,且电路能正常工作。
小王同学用4欧的定值电阻替换电阻R1,小伟同学用48欧的定值电阻替换电阻R1。
请通过计算分别说明两位同学的选择是否符合要求。
解:
(1)U1=U-U2=15伏-1伏=14伏
I=U1/R1=14伏/20欧=0.7安(电流表A的示数)
(3)电压表的示数U2最大=3伏
若选择4欧的定值电阻,则I=U1/R1=(U-U2最大)/R1=(15伏-3伏)/4欧=3安
电路中的电流大于变阻器允许通过的最大电流1安,所以小王同学的选择不符合要求。
若选择48欧的定值电阻,则I=U1/R1=(U-U2最大)/R1=(15伏-3伏)/48欧=0.25安
R2=U2最大/I=3伏/0.25安=12欧
需要变阻器连入电路的电阻值为12欧,大于变阻器的最大阻值,所以小伟同学的选择不符合要求。
巩固练习
1.某用电器工作时通过的电流是0.2A,它表示1s内通过该用电器的电量是C。
2.在2min内通过导体横截面的电量为24C,那么导体中的电流是A。
3.导体中的电流是4.5A,它的物理意义是。
使用电流表之前,要注意观察电流表的指针是否指在,还要弄清电流表的和。
4.正在工作的电风扇通过的电流是300mA,则5min内通过的电量为C。
5.用电流表测电流时,在无法估计被测电流大小的情况下,可用来确定所用电流表是否合适或者确定该选用电流表的哪一量程。
如果是双量程表,应该先用量程采取这种做法。
读数之前,要先确认电流表的,然后确认和所代表的电流值,这样才能使读数准确而又迅速。
6.用蓄电池放电,放电电流为5A,可持续放电150s,若放电电流改为2A,则可持续放电s。
7.下列说法中正确的是()
A.通过导体的电量越多,电流越大
B.通电时间越长,通过导体的电流越大
C.通电时间越短,电流一定越大
D.电量一定,通电时间越长,电流越小
8.安培是电流的单位,符号是A。
1A表示()
A.通过导体横载面的电量是1C
B.1s内通过导体横截面的电量是lC
C.1s内通过导体横截面的电流
D.任意时间内通过导体横截面的电量是1C
9.有甲、乙两只电灯,若它们的通电时间之比是2:
3,通过乙灯的电量是通过甲灯电量的2倍,则甲、乙两灯中的电流之比是()
A.4:
3B.1:
3C.3:
1D.3:
4
10.通过某用电器的电流为3×
105μA,1h通过该用电器的电量是多少?
11.电源在工作时,不断地使正极聚集正电荷,负极聚集负电荷,保持电路两端有一定的电压。
电压可使电路中的自由电荷发生,在电路中形成,所以说是提供电压的装置。
12.串联电路两端的总电压等于;
并联电路里,各支路两端的电压。
13.家庭电路的电压是V,对人体的安全电压是V。
14.当有电流流过用电器(如电灯、电炉)时,说明用电器两端有存在。
15.电源在电路中的作用是()
A.提供电流B.提供电量
C.提供电压D.既提供电压,也提供电流
16.下列说法正确是()
A.一节干电池的电压是1.8VB.安全电压是36V
C.家庭电路的电压是380VD.每个蓄电池的电压是2V
17.电灯L1与L2并联后接入电路,通过它们的电流分别是I1和I2,干路中的电流为I,则()
A.I1>
IB.I2>
IC.I1+I2>
ID.I=I1+I2
18.课本上“研究决定电阻的大小的因素”的实验,是利用了导体的电阻越大对电流的阻碍作用就越大这一现象来进行研究的。
实验时,要保持不变。
当导体的越大时,通过导体的越小。
19.在研究决定电阻大小因素时,若要研究导体的电阻与横截面积是否有关,实验时必须选取、相同,而不同的电阻丝来做实验。
20.由镍铬合金制成的A、B两根导线,长度均为1m,A的横截面积是0.5cm2,B的横截面积是3mm2,它们中电阻较小的是导线。
21.由镍铬合金制成的A、B两根导线,横截面积相同,A长1.2m,B长150mm,它们中电阻较大的是导线。
22.长度、横截面积相同的铜线与铁丝,它们中电阻较大的是。
23.导体的电阻是导体本身的。
它的大小决定于导体的、和,还与有关。
24.下列关于电阻的几种说法中正确的是()
A.长导线的电阻比短导线的电阻大
B.粗导线的电阻比细导线的电阻大
C.铁导线的电阻比铜导线的电阻大
D.电阻是导体对电流的阻碍作用,是导体本身的一种属性
25.某导线长5m,它的电阻为2Ω,将它对折后,并起来使用,则它的电阻将()
A.大于2ΩB.等于2ΩC.小于2ΩD.不能确定是否变化
26.某导线长5m,它的电阻是10Ω,现用拉丝机将它均匀地拉长1倍,则它的电阻将()
A.大于10ΩB.等于10ΩC.小于10ΩD.不能确定是否变化
27.一根铜丝和一根铁丝的横截面积相同,电阻也相等,则它们的长度关系是()
A.铜丝比铁丝长B.铜丝比铁丝短
C.铜丝和铁丝一样长D.无法判断
28.甲、乙两根铜导线,甲比乙长,乙比甲粗,则它们的电阻相比()
A.甲大B.乙大C.一样大D.大小关系无法判断
29.下面四对并联电阻,总电阻最小的是()
A.两个4Ω B.一个4Ω,一个6Ω
C.一个1Ω,一个8ΩD.一个2Ω,一个7Ω
30.一根锰铜线的电阻为R,要使这根连入电路的导线电阻变大,可采用的方法是()
A.减小导线两端的电压B.增大导线中的电流
C.将导线拉长后连入电路D.将导线对折后连入电路
31.R=U/I的物理意义是()
A.加在导体两端的电压越大,导体的电阻越大
B.导体中的电流强度越大,体的电阻越小
C.导体的电阻跟电压成正比,跟电流强度成反比
D.导体的电阻等于导体两端的电压与通过导体的电流强度之比值
32.两个完全相同的小灯泡并联在电路中,若加在小灯泡上的电压是7.1伏,通过两个小灯泡的总电流是1.42安,则每个小灯泡的电阻是()
A.10欧 B.5欧 C.0.5欧 D.0.1欧
33.两只定值电阻,甲标有“10Ω,1A”,乙标有“15Ω,0.6A”,把它们串联起来,电路中允许通过的最大电流为,
两端允许加上的最高电压是。
34.如图所示,V1和V2是两个完全相同的电压表,均有“0~3V”和“0~15V”
两个量程,当开关S闭合时,两表均有正常的示数且指偏转的角度相同,
则R1:
R2为()
A.1:
4B.4:
1
C.1:
5D.5:
35
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