电学秘籍康氏解题法.docx
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电学秘籍康氏解题法
1、电路基础
1.电路图
(1)画电路图要注意以下几点.
①电路图一般画成“方形”,电器元件分布要均匀整齐、简洁美观;②电路图
拐角处应画成直角,电器元件不要画在拐角处;③电器元件符号要规范统一;
④电器元件连接位置顺序一定要和实物元件连接一一对应;⑤导线交叉时要注
明是交叉相连还是交叉不相连.
(2)识别电路图要注意,应该从电源的“+”极开始,依据电流的路径和流向,
流回到电源的“-”极.
(3)电路图中的导线.对于电路图中的导线,无论是长是短,是曲是直,甚至
缩小成一点,其作用相同.
2.几个易混淆的问题.
(1)串并联电路判断的混淆.
因为在串联电路中开关能控制所有的用电器,如图a所示,所以当开关能控
制所有的用电器时,往往容易错把此电路当成一定是串联电路,其实并联电路中
干路的总开关也可以同时控制所有用电器,如图b所示.
(2)混淆电源短路和部分用电器
短路.
电源短路:
电源的正极和负极被导线直接连接起来,这就是电源被短路,电源短路时因电流过大易损坏电源甚至会引起火灾.
部分用电器短路:
这种情况通常在串联电路中,一个用电器两端用导线直接
连接,电流只从短路的导线中流过,而不经过这个被短路的用电器,所以这种情
况对被短路的用电器不会造成危害,电流会经过其他用电器,这时电源并没有被
短路,但电路中的电流会变大.
3.连接电路时应注意以下几点.
(1)在连接电路的过程中,开关必须处于断开状态,以免造成电源短路;
(2)一般按顺着电流方向(也可逆着电流方向)的顺序依次连接各元件;
(3)在用导线连接电路中各元件时,要将导线接在各元件的接线柱上,并顺时针旋紧,保证接触良好,以免造成断路;
(4)绝对不允许用导线直接连接电源的正、负极,以免造成电源短路;
(5)完成电路连接后,经检查无电源短路或电路错误后再闭合开关接通电路.
4.常用识别电路连接方式的方法.
(1)定义法:
若电路中各元件是逐个顺次首尾相连,则该电路是串联电路;若
电路中各元件是并列地连在电路中某两点间,则该电路是并联电路.“首”即为电
流流入用电器的那一端,“尾”即为电流流出用电器的那一端.
(2)电流法:
在电源外部,电流从电源正极流向负极的途中,如果不分流(没有
支路),只有一条电流的路径,该电路就是串联电路;如果电流在某处分为两条或两
条以上支路,然后电流又在某处汇合,该电路就是并联电路;如果电路中有串联也
有并联,常称为混联电路.电流路径法是识别较简单的串并联电路最常用的方法.
(3)断开法:
即撤掉一个用电器,如果另一个用电器也不工作,则这两个用电
器是串联;如果另一个用电器继续工作,则这两个用电器是并联的.
(4)节点法:
即在识别电路时,无论导线是长是短,是曲是直,只要其间没有
电源、没有用电器,导线的两个端点均可以看成同一点,从而找出各用电器连接
的共同点.节点法一般不单独使用,在配合“定义法”、“电流法”、“断开法”等使用
时十分有效.
(5)拆除法:
在识别电路时,常遇到用电器被短路的现象,可用拆除法,将被
短路的用电器从电路上拆除.如图a所示的电路,一根导线直接接在灯L1两端,
灯L1被短路,几乎没有电流流过灯L1.因此,用拆除法将L1从电路中拆除,等效
电路如图b所示.
5.如何进行电路的设计.
进行电路设计时,关键在于按要求确定电路的连接方式(是串联电路还是并
联电路或混联电路).可分三个步骤:
①根据题目设定的条件,分析各元件的作
用,运用所学知识确定电源、用电器、开关的连接方式;②根据上面的分析与判断
画出电路图初稿;③根据题目的要求,对电路图进行验证、修改后,画出正规的电
路图.
6、如何判断电路中是否有电流.
电流既看不见,又摸不着,怎样判断电路中是否有电流呢?
根据电流的知
识,一般有两种方法可以判断电路中是否有电流.
(1)方法一:
当电路中电流通过用电器时,用电器把电能转化为其他形式的
能.在这过程中,会产生一些特殊的现象,例如:
灯泡发光、电动机转动、电饭锅发
热等.生活中经常是通过观察用电器是否产生这些现象,来判断用电器中是否有
电流通过.
(2)方法二:
电路中产生电流必须满足两个条件:
一是有电源供电;二是
电路是通路.分析电路中是否有电流,就是分析电路中电流方向和经过的路
径,看电路是否形成通路,来判断电路中是否有电流.理论上分析经常使用这
种方法.
7、有关电压的几个易混淆的问题.
(1)电压的符号U与电压单位的符号V.
电压的符号是U,容易与电压单位的符号V混淆,千万不要把U=U1+U2等
关系式错写成V=V1+V2.
(2)导体两端的电压和导体中的电流.
电压是加在导体两端的,而不是导体中的;电流是导体中通过的,而不是导
体两端的.表达时要注意区别.
(3)电源有相对固定的电压,但没有固定的电流.
电源电压是相对固定的,如一节干电池两端电压为1.5V;一节蓄电池两端
电压为2V等,所以可用电压表测量出电源电压.但电源输出的电流则是随着用
电器的不同而变化的,为了保护电源不被损坏,有时对电源使用时的最大电流有
限制,如干电池一般电流不能超过1A.
3.怎样判断电压表测量的是哪部分电压?
“移动电压表接线柱法”:
电压表的接线柱沿导线(闭合的开关、电流表可看成导线)移动,如果两接线柱间只“包含”有电源,则电压表测量的是总电压;否则,就移动到不包含电源为止,此时就是测量两接线柱间只“包含”部分两端的电压.
4.电路中有电流表、电压表时,如何识别电路的连接方式?
在识别有电流表或有电压表的电路连接方式时,可用“等效法”将电流表看
成一根导线,将电压表看成断路.
8、判断电路故障的方法
选用器材
检测电路图
现象及结论
导线
L2发光,L1断;L2不发光,L2断
电流表
电流表有示数(或L2发光),L1断;电流表无示
数(或L2不发光),L2断
选用器材
检测电路图
现象及结论
电压表
电压表有示数,L1断;电压表无示数,L2断
小灯泡
小灯泡和L2发光,L1断;小灯泡和L2不发光,
L2断
2、欧姆定律
1、运用欧姆定律公式I=
时的注意事项.
(1)同体性:
欧姆定律公式中的I、U、R都是同一个导体上或同一段电路中
对应的物理量,因此在应用公式I=
时,必须将同一个导体上或同一段电路中
电流、电压、电阻代入计算,三者要一一对应.
(2)同时性:
即使是同一段电路,由于开关的闭合、断开、滑动变阻器滑片的移动等都会引起电路结构的改变,从而影响到电流、电压、电阻的改变,因此必须保证I=
中的三个物理量是同一时间的值,切不可混淆不同电路状态中的I、
U、R的对应关系.
(3)统一性:
在应用公式I=
进行计算时,要注意统一单位,即电流用安培、
电压用伏特、电阻用欧姆作单位.
2、串联电路的特点
(1)电流特点:
串联电路中电流处处相等,即:
I1=I2=…=In.
(2)电压特点:
串联电路两端的电压等于各部分电路两端电压之和,即:
U=
U1+U2+…+Un.
(3)电阻特点:
①串联电路的总电阻等于各串联电阻之和,即:
R=R1+R2+…+Rn.
②串联电路的总电阻比任何一个串联的电阻都要大.
③电阻串联相当于增加了导体的长度,所以电阻越串越大.
(4)串联电路中的分压原理:
在串联电路中,电阻越大,其两端的电压越大,
也就是说,电压的分配跟电阻成正比,即:
=
.
3.并联电路的特点
(1)电流特点:
并联电路中总电流等于各支路电流之和,即:
I=I1+I2+…
+In.
(2)电压特点:
并联电路中各支路两端的电压相等,即:
U1=U2=…=Un.
(3)电阻特点:
①并联电路的总电阻的倒数等于各并联电阻倒数之和,即:
=
+
十…十
.
②并联电路的总电阻比任何一个并联的电阻都要小.
③电阻并联相当于增加了导体的横截面积,所以电阻越并越小.
(4)并联电路中的分流原理:
在并联电路中,电阻越大,通过它的电流越小,
也就是说,电流的分配跟电阻成反比,即:
=
.
4、研究串联电路总电阻与各串联电阻间关系的方法.
(1)实验法.
如图a所示,将已知阻值的电阻接在电路中,接通电源后,读取电压表和
电流表的示数U和I,用欧姆定律R=
计算出R1、R2串联后的总电阻R,再
把R1与已知阻值的电阻R3串联,用同样的办法计算出R1、R3串联后的总电
阻R′,将R与R1、R2,R′与R1、R3比较可得:
R=R1+R2,R′=R1+R3,从而
归纳出结论.
(2)推导法.
如图b所示,设串联电路中的电流为I,R1、R2串联后的总电阻为R,根据欧
姆定律有:
U=IR,U1=I1R1,U2=I2R2
因为:
U=U1+U2所以:
IR=I1R1+I2R2
又因为:
I=I1=I2所以:
R=R1+R2
如果电路中有n个电阻串联,则可以推出:
R总=R1+R2+…+Rn
(3)研究并联电路总电阻与各并联电阻间的关系与研究串联电路总电阻与
各串联电阻间的关系完全相同.
5、正确理解总电阻的概念.
电路中任何一部分的几个电阻,总可以由一个电阻来代替,而不影响这一部
分电路两端的电压和电路中其余部分电流的大小,这个电阻就叫做这几个电阻
的总电阻.也就是说将这一个电阻代替原来的几个电阻后,对整个电路的效果与
原来几个电阻的效果相同,所以这个电阻也可以叫做这几个电阻的等效电阻.
6、并联电路中的总电阻的变化规律.
(1)当并联电阻中的任何一个电阻变大(或变小)时,总电阻也跟着变大(或
变小).如2Ω和8Ω并联后的总电阻要比2Ω和5Ω并联后的总电阻要大.
(2)当并联的电阻的个数增加(或减少)时,总电阻变小(或变大).
3、电功和电功率
1.在应用公式W=UIt计算时,应注意以下两点:
(1)W、U、I、t四个物理量必须是同一个导体上的四个物理量,如:
电流通过某
灯泡做的功,等于该灯泡两端电压、通过该灯泡的电流和该灯泡通电时间的乘积.
(2)W、U、I、t的单位必须分别用J、V、A、s,若有一个单位不符合以上单位,且
不经换算就代入公式计算就会出现错误,如:
某灯两端电压是6V,通过灯的电流是
0.2A,求通电1h电流做的功,W=UIt=6V×0.2A×1h=1.2J,结果显然错误.
2.串联电路、并联电路中电功的特点.
(1)电功特点:
串联电路和并联电路中,电流所做的总功等于通过各部分用
电器的电流所做功之和.即W=W1+W2+…+Wn.
下面以最简单的串、并联电路为例证明.
如图所示,甲图中,电阻R1、R2串联在电
压为U的电路中,设它们两端的电压分别为
U1、U2,电路中的电流为I.则在时间t内电流
所做的功分别是:
W总=UIt;W1=U1It;W2=U2It.
因为U=U1+U2;所以W总=UIt=
(U1+U2)It=U1It+U2It=W1+W2.
乙图中,电阻R1、R2并联在电压为U的电路中,设通过它们的电流分别为
I1、I2,干路电流为I.则在时间t内电流所做的功分别是:
W总=UIt;W1=UI1t;W2=UI2t.
因为I=I1+I2;所以W总=UIt=U(I1+I2)t=UI1t+UI2t=W1+W2.
(2)电功分配关系.
串联电路中,电流通过各电阻所做的功与其电阻成正比:
W1:
W2=R1:
R2.
并联电路中,电流通过各电阻所做的功与其电阻成反比:
W1:
W2=R2:
R1.
3、理解电功率的概念应注意以下两点:
(1)电功率是用来描述电流做功快慢的.电功率的大小与电路两端电压U
和通过该电路的电流I两个因素有关,不能单纯地说电功率与电压成正比,与电
流成正比.因为加在电路两端的电压变化时,通过电路中的电流也会随着变化.
电功率大的用电器只能说明该用电器消耗电能快或电流做功快,并不表示电流
做的功多.
(2)电功率可以反映用电器通过电流时产生的效果.如某灯泡的电功率大,
说明单位时间内电流通过该灯泡做的功多,也就是说单位时间内灯泡消耗的电
能多,那么灯泡的亮度就大.
4.单位的统一.
运用公式P=
及其变形公式W=Pt、t=
时,若电功的单
位用kW·h,则电功率单位用kW,时间单位用h;若电功的单位用J,则电功率单位用W,时间单位用s,在运用公式计算时这一点需注意
5、电功和电功率概念辨析比较.
(1)电功与电功率的区别与联系.
①电功是电流通过用电器时所做的功或消耗的电能的“多少”,而电功率是
电流通过用电器时所做功或消耗电能的“快慢”.也就是说,电功反映的是“多
少”,而电功率反映的是“快慢”.
②各自的决定因素不同.电功跟电流、电压和通电时间有关,而电功率只跟
电压、电流有关,与时间无关.
(2)额定功率和实际功率的区别.
一个用电器的电功率是随着加在它两端的电压的改变而改变的.而且,一个
用电器也不是随便接入什么电路都能工作的.设计用电器时,需要确定它在正常
工作时的工作条件(如电压和电流)、工作性能(如电功率),这些都会在用电器上
标出来.一个用电器(比如灯泡)生产出来了,其额定电压、额定功率是确定的,例
如:
标有“PZ220—25”字样的灯泡,其额定电压为220V,额定功率为25W.
实际功率是用电器在实际工作时的功率,是不确定的,它随用电器的工作条件的变化而变化.如果用电器两端的实际电压等于它的额定电压时,则实际功率等它的额定功率,这时用电器正常工作;如果用电器两端的实际电压小于或大于它的额定电压,则实际功率就小于或大于额定功率,这种情况下用电器不能正常工作,严重时会影响用电器的使用寿命为此,在使用用电器时,应尽量保证用电器两端的电压等于或接近其额定电压,这样才能使用电器更好地发挥作用,延长其使用寿命.
6、如何理解P=I2R与P=
这两个关系式中电功率与电阻的关系?
有的同学认为“根据P=I2R可知电功率跟电阻成正比”;而有的同学认为
“根据P=
可知电功率跟电阻成反比”.这两种说法哪一个正确呢?
其实这两
种说法都不正确.只有电流一定时,才能根据P=I2R得出电功率跟导体的电阻成
正比;同理,只有当电压一定时,才能根据P=
得到电功率跟导体的电阻成反
比.可见,在不同的条件下,电功率跟电阻之间的比例关系不同,但并不矛盾.
7、有关电功率实验,选择实验器材的技巧.
在电学实验中,电表量程的选择非常重要.量程过大,会影响读数的精确度,
测量结果误差大;量程过小,被测值超过量程会将电表损坏.在无法估计电路中
电流和被测电阻两端的电压大小时,可以通过试触的方法,观察指针偏转的角度
(应大于满刻度的一半)来选择合适的量程.在实际解题中,可以利用串并联电路
电流、电压的特点,结合欧姆定律计算出电路中电流和被测电阻两端的电压变化
范围,来选择电表的合适量程.
用伏安法测小灯泡的电功率实验中,关于电压表的量程选择要参照小灯泡
的额定电压,如小灯泡的额定电压为2.5V时,可选择0~3V的量程.如小灯泡
的额定电压为3.8V时,可选择0~15V的量程.电源电压的选择,如选择规格为
2.5V的小灯泡,可选用2节干电池,选择规格为3.8V的小灯泡,可选用3节干
电池.电流表的量程选择可根据所给的电阻去计算,求得额定电流后再去选择,
如果小灯泡的电阻未知,要采用先用大量程后用小量程的原则进行试触.
至于滑动变阻器的规格选用,要考虑电源电压的大小,根据串联分压来确
定,一般应该使滑动变阻器的最大值稍大于待测电阻的阻值,以免因滑动变阻器
的阻值过大或过小,而失去调节电流、电压和保护电路的作用.
8、测量电功率时,如果电压表与电流表中,只有一只电表可以使用,如何来测量?
(1)用电压表和已知阻值的定值电阻测小灯泡的额定功率.
现有器材:
电池组、电压表、滑动变阻器、开关、导线和一个已知阻值的定值
电阻R0,如何测额定电压为3.8V的小灯泡的额定功率?
①如右图所示连接电路,调节滑动变阻器的滑片,
使电压表的示数为3.8V;
②用电压表测R0两端电压U0;
③小灯泡的额定功率P额=
.
(2)用电流表和已知阻值的定值电阻测小灯泡的额定功率.
现有器材:
电池组、电流表、滑动变阻器、开关、导线和一个已知阻值的定值
电阻R0,如何测额定电压为3.8V的小灯泡的额定功率?
①如右图所示连接电路,调节滑动变阻器的滑片,使电
流表的示数I0满足I0R0=3.8V.
②滑片不动,用电流表测通过小灯泡的电流I.
③小灯泡的额定功率为P额=U额I=II0R0.
9、常用家用电器的功率及用电量
用电器名称一般功率/W估计用电量/(kW·h)
窗式空调机800~1300每时:
0.8~1.3
家用电冰箱65~130每日:
0.85~1.7
家用洗衣机380最高每时:
0.38
微波炉1500每10min:
0.25
电热水器2000每时:
2
电水壶1200每时:
1.2
电饭煲500每20min:
0.16
电熨斗750每20min:
0.25
理发吹风器450每5min:
0.04
吸尘器850每15min:
0.21
小型吊扇75每时:
0.08
16寸台扇66每时:
0.07
25寸电视机100每时:
0.1
录像机80每时:
0.08
音响器材100每时:
0.1
4、电功和电热
1.如何理解电功和电热的关系.
电流除了热效应外,还有磁效应和化学效应.就是说,电能不但可以转化为
内能,还可以转化为其他形式的能.当电动机工作时,比较其电热和电功的大小,
可发现电功比电热大得多,电能只有小部分转化成内能,而大部分转化成了机械
能.由此可见,只有在电能全部转化为内能的电路中,电热才等于电功,即Q=W,
这种电路叫纯电阻电路.在这种电路中,电功的公式才能进一步导出:
W=I2Rt=
t.焦耳定律的公式还可以加以变形为:
Q=UIt=
t.在初中阶段,主要研究的是纯电阻电路,所以上述的公式都能使用.
在非纯电阻电路中,用电器消耗的电能有一部分转化成内能,则W=Pt=
UIt>Q=I2Rt.在非纯电阻电路中,电功计算只能用W=UIt,产生的电热只能用
Q=I2Rt计算.
2.应用焦耳定律计算电热时应注意的事项.
(1)焦耳定律公式Q=I2Rt,是由实验总结出来的,只要有电流通过导体,都
可以用它来计算所产生的热量.无论电流通过导体时除了发热是否还有其他形
式的能量产生,发热这一部分都是用这一公式计算.
(2)公式中的各物理量都是对同一段电路或同一导体而言的,也是对应于同
一状态的,即通过哪里的电流,计算的就是哪里的电热;通过的电流改变了,电热
也就变化了.
(3)公式中各量的单位一定要统一:
I—安、R—欧、t—秒、Q—焦.
3.串并联电路中电热的特点.
(1)不论是串联电路还是并联电路,电路产生的总热量一定等于各用电器产
生的热量之和,即Q总=Q1+Q2.
(2)热量与电阻的关系:
①串联电路中,电流通过各部分导体产生的热量与其电阻成正比,即
=
.
②并联电路中,各支路中电流产生的热量与其电阻成反比,即
=
.
4、家庭电路
1.如何理解家庭电路中电流过大的原因.
(1)利用I=
可知,当发生短路时,电路中电阻非常小,而火线、零线间电压
为220V,因此发生短路时,电流将非常大.
(2)家庭电路中各用电器是并联的,则总电流I=I1+I2+…+In,依据电路
中电流I=
,则家庭电路中总电流为,I=
+
+…+
=
=
,所以,I与P总成正比,P总越大,干路中的电流就越大.
2.为什么当人的手指接触测电笔笔尾的金属体时,电流经由火线经过测电
笔、人体、大地构成了一个回路,但人却不会触电?
测电笔由两个金属电极、氖管、弹簧和一个阻值很大的电阻构成,它们的阻
值在1000kΩ以上.笔尖接触火线时,220V的电压加在测电笔和人体构成的串
联电路上,这时通过氖管和人体的电流小于
=
=0.22mA,这
个数值的电流可以使氖管发光,而对人体没有危害.
3.运用欧姆定律解释安全用电的有关知识.
(1)电压越高越危险:
家庭电路电压是220V,远远超过了低于36V的人体
安全电压的要求.根据I=
,当电阻一定时,电压越高,电流就越大,因此电压越
高越危险.
(2)不能用湿手触摸用电器:
根据I=
,当电压一定时,电阻越小,电流越
大.对于人体来说,皮肤干燥的时候电阻大一些,潮湿的时候电阻就小一些,发生
触电的时候流过潮湿人体的电流会很大、很危险,因此不能用湿手触摸用电器.
(3)注意防雷:
雷电是大气中一种剧烈的放电现象,根据I=
,云层与大地
之间的电压可达几百万伏甚至几亿伏,放电时会产生强大的电流,对人体、物体
有很大的危害,高大建筑物的顶端都有针状的金属物,通过细长的金属线与大地
相通,可以防雷,叫做避雷针.当安装避雷针后,由于避雷针的电阻很小,强大的电流将会从避雷针流人大地.
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- 电学 秘籍 解题