第六章 电压电流.docx
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第六章电压电流
第六单元电路(2011-11-13)
要点提纲
一、物质和电荷
1.导体和绝缘体:
容易导电的物质叫导体;不容易导电的物质叫绝缘体。
2.电荷:
自然界中存在着两种电荷,同种电荷相互排斥,异种电荷相互吸引。
a.正电荷:
用丝绸摩擦过的玻璃棒所带的电荷;
b.负电荷:
用毛皮摩擦过的橡胶棒所带的电荷。
二、电流
1.定义:
电荷的定向移动形成电流。
2.方向:
规定正电荷定向移动方向为电流方向。
3.形成持续电流的条件:
a.保持导体两端有电压;b.电路是通路。
4.电流强度:
表示电流强度的物理量,定义式
(Q为在时间t内通过导体横截面的电量),电流单位是安(A),测量工具是电流表
(安培表),在电路中相当于导线。
三、电压
1.含义:
电压是使电荷定向移动形成电流的原因。
2.单位:
伏(V)
3.测量:
电压表
(伏特表),在电路中相当于断开的电键。
4.一节新的干电池的电压为1.5伏(正极碳棒,负极锌筒),我国家庭照明电路电压为220伏,安全电压24伏。
四、电阻
1.物理意义:
反映导体对电流的阻碍作用的物理量。
2.定义式:
(电阻的大小只由导体本身的因素决定,而与其两端的电压与通过导体的电流大小无关)
3.单位:
欧姆(Ω)
4.影响因素:
导体的电阻跟它的长度成正比,跟它的横截面积成反比,还跟导体的材料有关,对于一般的导体,其电阻大小随着温度的升高而变大。
5.测量:
万用表(高中要求),伏安法间接测量
(中考考纲要求)。
五、滑动变阻器
1.原理:
导体的材料和横截面积一定时,导体的电阻随着导体长度的增大而增大。
2.作用:
通过改变接入电路中的电阻丝长度来改变电阻,从而改变电路中的电流或电压。
实物图原理图电路符号举例
3.铭牌标识,如滑动变阻器铭牌上刻有“100Ω,2A”,说明该滑动变阻器的最大电阻为100欧,可以在0~100欧之间连续改变,允许通过变阻器的最大电流值是2安。
实验电路接通前,应把滑动变阻器接入电路中的阻值调节到最大,以保护电路。
六、欧姆定律
1.内容:
通过导体的电流,跟这段导体两端的电压成正比,跟这段导体的电阻成反比。
2.表达式:
或
注意:
a.I与R、U属于同一段纯电阻电路,即要做到一一对应;
b.单位统一使用国际单位;
c.在研究的时候必须使用“控制变量”的科学方法,在一个量保持不变的情况下,研究其它两个量之间的关系。
七、伏安法测电阻实验
1.实验原理:
利用
,用电压表和电流表分别测出待测电阻两端的电压和通过它的电流,最后算出电阻R。
2.实验器材:
待测电阻Rx,电压表,电流表,电池组,电键,滑动变阻器和导线若干。
3.实验电路图与实物图
4.实验步骤
a.根据电路图正确连接电路,注意连接电路的时候要断开电键;
b.移动滑片,使滑动变阻器的电阻全部接入电路,然后闭合电键,再移动滑片,记下对应的电压值和电流值若干组;
c.根据伏安法的原理
,算出这几组电阻的大小,最后求出电阻的平均值,这是多次测量测平均值的方法,为了减小实验误差。
八、电路的简单计算
1.串联电路
2.并联电路
矩阵表示法
串联电路
并联电路
3.短路和断路
a.断路:
由于用电器的损坏或断开导致电路中的某处电路里没有电流通过;
b.电源短路:
将导线直接并在电源两端接通成闭合回路。
出现了电源短路的情况,会造成电源的损坏,这是要避免的。
c.局部短路(用电器短路):
将导线并联在某个用电器或某一段电路的两端,造成该用电器或该段电路不能工作的情况。
电源短路用电器短路
九、电功
1.电功定义:
电流通过导体所做的功叫做电功。
2.物理意义:
电流做功过程就是电能转化为其它形式的能(内能、机械能、化学能等)的过程,电流做了多少功,就有多少能转化为其它形式的能。
3.表达式:
或
(任何电路);对于纯电阻电路也有:
,单位:
焦(J)
4.电能:
电能是电功的另一种表示,它不是国际单位制,但广泛使用于电工技术中,单位是千瓦·小时(kw·h),也用度表示。
1千瓦·小时=1度电=3.6×106焦,测量电能的仪表:
电能表,如右图所示。
十、电功率
1.定义:
单位时间内电流所做的功叫做电功率。
2.电功率是反映电流做功快慢的物理量。
3.表达式:
(任何电路);对于纯电阻电路也有:
(注意:
在“测小灯泡额定功率”的实验中千万不能用这两个公式!
),单位:
瓦(W)
4.用电器实际工作时的电压叫做实际电压,这时用电器消耗的电功率叫实际功率;用电器正常工作时的电压叫做额定电压,这时用电器消耗的电功率叫额定功率。
注意:
如果在用电器上所加电压低于或高于它的额定电压,那么用电器的实际功率就小于或大于它的额定功率,如在标有“220V,40W”的白炽灯两端加上200伏的电压,灯会亮,但是此时的实际电压达不到40瓦,所以会比正常发光时暗些。
十一、测定小灯泡电功率实验
1.目的:
测定小灯泡的额定功率和实际功率。
2.实验器材:
小灯泡、电池组、滑动变阻器、电键、电压表、电流表和若干导线。
3.实验原理:
用电压表、电流表测出小灯泡两端的电压及通过的电流,用P=UI算出小灯泡的功率。
(再次强调:
不能用其它变形公式计算!
!
)
4.实验电路图与实物图
5.实验步骤
a.根据电路图正确连接电路,注意连接电路的时候要断开电键;
b.移动滑片P,使滑动变阻器的电阻全部接入电路,闭合电键,接通电路,移动滑动变阻器的滑片,使小灯泡在额定电压下正常发光,记下电流表和电压表的示数;
c.用P=UI,算出小灯泡的额定功率;
d.移动滑动变阻器滑片,使小灯泡两端的电压比额定电压稍高和稍低,分别观察小灯泡的发光情况与在额定电压时发光的情况有什么不同,分别记下电压表和电流表的示数。
e.用P=UI,分别此时算出小灯泡的实际功率。
注意:
测定小灯泡电功率的题目中考必考,而且是压轴题,所以一定要引起考生的重视。
考试形式会多变,甚至有时候题目中故意给出的错误的方法或结果,都要求从题目中看出来,并甲乙改正,解这类题目好比是侦探探案过程,需要一定的逻辑思维能力,当然对基础的掌握程度也是很关键的。
课后练习
一、选择题
1.下列物体中,属于导体的是[]
A.蒸馏水; B.大地; C.塑料袋; D.自行车轮胎。
2.通草小球在带正电的物体附近被排斥,则小球[]
A.一定带正电;B.一定带负电;C.可能带负电;D.一定不带电。
3.如图所示的电路图中,两个小灯泡属于并联的是[]
4.如图所示,当把变阻器的A、C接线柱接入电路中,且滑片P向B滑动时,接人电路部分的电阻将[]
A.变小B.不变
C.变大D.不能确定
5.长度相同,粗细不同两条镍铬合金丝串联在电路中,粗的镍铬合金丝电阻为Rl,细的为R2,则[]
A.R1>R2B.I1>I2C.U1 6.如图所示,表示了通过某导体的电流与其两端电压的关系。 由图中的信息可知[] A.导体的电阻为5欧 ; B.当通过导体的电流为0.6安时,导体两端的电压为2.4伏 ; C.导体的电阻随导体两端电压的增大而增大; D.导体两端电压为0时,导体的电阻也为0。 7.家庭通常使用的电热水壶正常工作时的电流大约是3.6安,那么电热水壶的功率最接近 [] A.60瓦B.200瓦C.800瓦D.1500瓦 8.如图所示,当开关S闭合后,两只灯泡均发光,两表均有示数。 过一段时间后,发现电压表示数变为0,电流表示数增大。 经检查除小灯泡外其余器材的连接良好,造成这种情况的原因可能是[] A.灯L1断路B.灯L2短路 C.灯L1短路D.灯L1、L2均断路 9.如图所示的电路中,电源两端的电压保持不变。 闭合开关S,将滑动变阻器的滑片P向 右移动,下列说法正确的是[] A.电压表V1与电压表V2的示数之和保持不变; B.电压表V2与电流表A的示数之比保持不变; C.电流表A的示数变小,电压表V1的示数变大; D.电流表A的示数变小,电压表V2的示数变大。 10.如图所示的电路中,电源电压保持不变。 闭合电键S后,电路正常工作。 过了一会儿,两个电表的示数都变小,则下列判断中正确的是[] A.灯L一定断路 B.灯L可能短路 C.电阻R可能断路 D.电阻R一定短路 二、填空题 11.在一段导体两端加上0.2V电压时,通过它的电流为0.04A,若使它两端的电压升高到3V,则通过它的电流为_______安,这段导体的电阻为________欧。 12.10秒内通过某导体横截面的电量为3库,电流做的功为36焦,则通过该导体的电流为_____安,导体两端的电压为______伏。 如果通过该导体的电流为0.6安,电阻为______欧。 13.小灯泡上标有“3V,0.8W”字样。 小灯正常工作时,两端电压为______伏,10秒内通过小灯的电量为_________库,电流做功为_________焦。 14.2007年3月9日结束的欧盟春季首脑会议已达成协议,两年内欧洲各国将逐步用节能 荧光灯取代能耗高的老式白炽灯。 一般情况下,图3所示5瓦的节能灯光照可视为等于25瓦的白炽灯。 若一盏台灯每天工作6小时,用5瓦节能灯取代25瓦白炽灯后,一盏节能台灯每天可节电_________度,这些电能可供这盏节能灯正常工作_________天。 使用节能灯_________减少向大气排放二氧化碳含量(选填“能”、“不能”)。 15.计算机鼠标内装有起自动控制作用的传感器,图是它的工作原理示意图。 物体M在导轨上平行移动时,可带动与之相连的金属滑片P移动,通过电压表示数可反映物体M移动的距离。 当物体M向右移动时,电流表示数将______电压表示数将___________。 (选填“变大”、“不变”或“变小”) 第15题图第16题图第17题图 16.如图所示的电路中,电源电压保持不变。 闭合电键S,当滑动变阻器的滑片P向右移动时,电压表V的示数将,电流表A与电流表A1示数的比值将。 (均选填“变小”、“不变”或“变大”)。 17.如图所示电路,当电键S从断开到闭合瞬间时,电流表A1示数__________,电流表A2示数__________,电压表V示数__________(均选填“变大”“变小”或“不变”)。 三、作图题 18.在如图所示的电路中,有一根导线尚未连接,请用笔线代替导线补上。 补上后要求: 闭合电键S,当滑动变阻器的滑片向右移动时,电流表的示数逐渐变小。 19.在如图所示的电路中,用笔线补上两根导线,要求两灯串联,电压表测L1两端的电压。 第18题图 第19题图 第20题图 第21题图 20.如图所示电路中有两个小灯,请在图中○内,分别填入 及 或 的符号,要求电键闭合时两灯均能发光,且两电表的示数均不为零。 21.如图所示的电路: (1)将电压表、电流表的符号填入图中的圆圈内. (2)标出电表的正、负接线柱.(3)图中电流表是测量灯_______中的电流. 四、计算题 22. 在如图所示的电路中,电源电压为6伏不变,电阻R1的阻值为10欧,,闭合电键S,电压表的示数为2伏。 求: (1)通过R1的电流; (2)R2的阻值; (3)电阻R2的电功率。 23.在如图所示的电路中,电源电压为3伏且不变,电阻R1的阻值为15欧。 闭合电键S后,电流表的示数为0.5安。 求: (1)通过电阻R1的电流I1。 (2)电阻R2的阻值。 (3)通电10秒,电流通过电阻R2所做的功W2。 24.在如图所示的电路中,电源电压为6伏且不变。 电阻R1的阻值为10欧,滑动变阻器R2上标有“202A”字样,闭合电键S,电流表示数为0.2安。 求: (1)电压表的示数。 (2)电阻R2连入电路的阻值。 (3)R1消耗的功率。 (4)若移动滑动变阻器滑片P到中间某位置时,发现电压表和电流表中有一个已达满刻度,求此时电压表和电流表的示数。 25.如图所示,R2为“50Ω2A”字样的滑动变阻器,闭合电键后,电压表的示数为6V,电流表A1的示数为0.5A,电流表A2的示数为2.0A。 求: (1)R1的电阻; (2)R2接入电路的电阻;(3)电流表A1的量程是0~0.6A,电流表A2的量程是0~3A。 为了使电路元件不损坏,滑动变阻器接入电路的最小电阻是多少? (4)在电路元件不损坏的前提下,电路消耗的最大功率。 五、实验题 26.某同学研究“决定电阻大小的因素”的实验时,每次需挑选下表中两根合适的导线,测出通过它们的电流强度,然后进行比较,最后得出结论。 导线编号 A B C D E F G 长度(m) 1.0 0.5 1.5 1.0 1.2 1.5 0.5 横截面积(mm2) 3.2 0.8 1.2 0.8 1.2 1.2 1.2 材料 锰铜 钨 镍铬 锰铜 钨 锰铜 镍铬 (1)为了研究电阻与导体材料有关,应选用的两根导线是(选填编号)__________; (2)为了研究电阻与导体的长度有关,应选用的两根导线是________________; (3)为了研究电阻与__________的关系,应选用的两根导线是__________________。 (4)本实验所采用的方法是。 27.某小组同学在教师指导下探究灯泡发光情况。 他们用三组不同规格的灯泡分别接入电路,使它们都正常发光,并用电度表和钟表分别记录灯泡正常发光时消耗的电功和发光时间。 该小组的同学仔细观察灯泡的亮暗程度,发现每组的亮暗程度相同,且第一组最亮,第二组其次,第三组最暗。 实验中记录的有关数据分别如表一、表二、表三所示。 表一(第一组)表二(第二组)表三(第三组) 实验 序号 电功 (千瓦•时) 时间 (小时) 实验 序号 电功 (千瓦•时) 时间 (小时) 实验 序号 电功 (千瓦•时) 时间 (小时) 1 0.1 0.5 4 0.1 1 7 0.1 4 2 0.2 1 5 0.2 2 8 0.2 8 3 0.4 2 6 0.4 4 9 0.4 16 (1)分析比较实验序号1、4、7或2、5、8或3、6、9的数据及观察到的现象,可得出的初步结论是: ____________________________________________; (2)分析比较实验序号____________________________的数据及观察到的现象,可得出的初步结论是: 当灯泡通电时间相等时,灯泡所做的电功越大,灯泡越亮; (3)进一步综合分析比较表一、表二、表三中的数据及观察到的现象,并归纳得出结论。 a.分析比较表一、表二或表三中的数据及观察到的现象,可初步得出: __________________ ________________________________________________________; b.分析比较表一、表二和表三中的数据及观察到的现象,可初步得出: __________________ ________________________________________________________。 28.某同学利用电压表和电流表测量电阻Rx的阻值,所用的电源由两节新干电池组成,选用的滑动变阻器上标有“20Ω,2A”字样。 他按甲图连接电路,实验步骤正确,闭合电键S后,无论怎样移动滑动变阻器的滑片,电压表始终无示数,电流表也无示数。 已知电路中各处均接触良好,除电阻Rx和滑动变阻器R外,其它元件均完好。 (1)若电路中只有一处出现故障,则故障可能是____________(选填“Rx断路”、“R断路”或“Rx短路”)。 (2)若第 (1)小题的判断正确,则在Rx两端接入一根导线后,闭合电键S,两电表的示数情况为_______________________________________________。 (3)排除故障后,该同学按正确步骤进行实验,闭合电键S,两电表示数如乙图(a)、(b)所示,他记下实验数据后,进行计算,然后整理实验器材,完成实验。 (a)该同学的计算结果Rx=________欧。 (b)你认为该同学的实验结果是否合理? 简述理由: ________________________________。 29.甲、乙两同学分别做“测定小灯泡的功率”实验,他们使用的电源电压相同且不变,选用的滑动变阻器上都标有“20Ω2A”字样,待测的两小灯额定电流均为0.35安。 两位同学分别正确连接电路进行实验。 甲同学观察到当小灯正常发光时,电压表的示数如图(a)所示,且变阻器的滑片恰好在中点上(即它接入电路的电阻为10欧),则甲同学所测小灯的额定功率P额甲为____________瓦,所使用的电源电压U为____________伏。 乙同学观察到当小灯正常发光时,电压表的示数如图(b)所示,则乙同学所测小灯的额定电压U额乙为____________伏。 当两灯均正常发光时,乙同学所测小灯发光较__________(选填“亮”或“暗”)。 30.某同学在做“测定小灯泡功率”的实验时,用三节新的干电池串联起来的电池组作为电源,所用小灯泡上标有“2.5V”字样。 该同学连接了电路之后,闭合电键移动变阻器滑片P后,得到右表中的几组数据。 分析这组数据,你认为该同学在实验中可能发生的问题是______ _________________________________________,根据表格中的数据,可算出小灯泡的额定功率为_______瓦。 第六单元电路 一、选择题 1.B2.A3.C4.C5.C6.B7.C8.C9.D10.A 二、填空题 11.0.6;5 12.0.3;12;40 13.3;2.67;8 14.0.12;1;能 15.不变;变大 16.不变;变大 17.变大;变大;变大 三、作图题18~21(略) 四、计算题 22. (1)0.2安 (2)4伏(3)0.8瓦 23. (1)0.2安 (2)10欧(3)9焦 24. (1)2伏 (2)20欧(3)0.4瓦(4)3V0.3安 25. (1)12欧 (2)4欧(3)3欧(4)15瓦 五、实验题 26. (1)C、F (2)C、G(3)A、D(4)导体横截面积(5)控制变量法 27. (1)当灯泡所做的电功相同时,灯泡通电时间越短,灯泡越亮; (2)2、4或3、5或6、7 (3)a.当灯泡所做的电功与灯泡通电时间的比值相同时,灯泡的亮暗程度相同; b.灯泡所做的电功与灯泡通电时间的比值越大,灯泡越亮; 28. (1)R断路 (2)两表仍无示数(3)10;需多次测量取平均值。 29.0.875;6;2.2;暗 30.将电压表并联在滑动变阻器两端了;0.75。
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- 第六章 电压电流 第六 电压 电流
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