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初中科学电和磁专题复习(共6课时)知识要点
一、电路1、电路的组成把电源、用电器、开关用导线连接起来组成的电流的路径叫做电路其中
(1)电源是能持续提供电能的装置常用的电源有干电池、蓄电池、发电机等
(2)用电器是将电能转化为其它形式能的装置,即利用电能工作的器件如电灯、电铃、电动机、电视机、电炉等
(3)开关又叫电键,用来控制电路的通断
(4)导线的作用是连接电路各个元件并传输电能2、电路图为了简便和清楚起见,在电器的说明书和__图纸上,各种电学器件都用统一规定的符号表示用规定的符号表示电路连接情况的图叫做电路图画电路图时要注意下面几点
(1)整个电路图布局最好是长方形,导线应画成横平、竖直、有棱有角,线路要画得简洁、美观
(2)电路元件的符号,要用统一规定的符号要把电源的极性、导线相交且相连与相交不相连等情况表示清楚
(3)元件符号的位置要安排适当,分布要均匀,元件符号不要画在拐角处,导线与元件之间连接线要画到位,不能断开3、电路的状态
(1)通路接通的电路叫做通路,也叫做闭合电路即电路处处连通,有电流通过
(2)开路断开的电路叫做开路,也叫做断路即电路中有一处或几处断开,电路中没有电流通过
(3)短路短路分电源短路(全电路断路)和用电器短路(局部短路)两种电源短路:指用导线不经过用电器而直接把电源的正、负极连接起来这时,电路中的电流极大,很可能会烧坏电源,烧毁导线,还可能引起火灾,这是绝对不允许的用电器短路:指导线并接在一部分用电器两端,使这部分用电器没有电流通过而无法工作这种情况又叫做用电器被短接这在某些特殊电路中常被采用
4、串联电路、并联电路的连接与区别串联和并联是电路最基本的两种连接方式,识别电路连接方式往往是解决电学问题的前提和基础它们的区别主要是
(1)连接方式不同串联电路是把用电器逐个顺次连接起来的电路,并联电路是把用电器并列地连接起来的电路
(2)电流路径不同串联电路中,电流路径只有一条并联电路中,有干路和支路之分,并列的支路有多条
(3)工作特点不同串联电路中,各用电器必须同时工作,其中一个用电器停止工作,则整个电路都停止工作并联电路中,各用电器可以不同时工作,即使去掉一个支路,其他支路的用电器照常工作,不受干扰只有干路断开时,整个电路才停止工作
5、连接串、并联电路实验的基本要求连接实验电路是学习电学知识必须具有的基本功在实验的过程中要注意以下几点,并要养成良好的实验习惯
(1)根据实验要求画出电路图
(2)对照电路图检查实验器材是否齐全,是否符合要求,然后根据电路图摆放器材的位置
(3)接线时按一定的顺序进行,或顺着电流方向,或逆着电流方向连接时要注意导线与接线柱应接触良好、牢固接线时开关应断开
(4)电路连接完成后,应按电路图认真检查,是否有漏接、错接和短接现象的存在,发现错误,应及时纠正
(5)闭合开关进行试触,观察整个电路是否正常工作,如有不正常现象,应立即断开电源,然后从电源某一极出发,逐一检查,找出原因,排除故障,方可进行实验
(6)实验完毕后,必须先断开电源,然后拆下电路,整理好实验器材
6、导体和绝缘体
(1)导体容易导电的物体叫做导体金属、人体、大地及各种酸、碱、盐的水溶液都是导体导体之所以容易导电,是因为导体内存在着大量能自由__的电荷(自由电荷)在金属导体中的自由电荷是自由电子,在酸、碱、盐的水溶液中的自由电荷是正、负离子
(2)绝缘体不容易导电的物体叫做绝缘体塑料、橡胶、玻璃、干燥的木材等都是绝缘体绝缘体之所以不容易导电,是因为绝缘体中的电荷几乎都被束缚在原子或分子的范围内,几乎不能自由__导体和绝缘体都是重要的电工材料,两者之间并没有绝对的界线在一定条件下,绝缘体可变为导体,例如,在常温下玻璃是很好的绝缘体,但当玻璃被烧红时就会变为导体
二、电流1、静电有关知识
(1)两种电荷自然界只存在两种电荷,即正电荷和负电荷因为构成物质的原子是由原子核和核外电子构成的,原子核是由带正电的质子和不带电的中子构成,核外电子带负电在通常情况下,原子核所带的正电荷总数与核外电子所带的负电荷总数相等,整个原子不显电性,即呈中性
(2)物体带电的原因当中性的物体从别的物体中得到电子时,它的负电荷总数超过了正电荷总数,它就显示出带负电;当中性的物体失去了一些电子时,它的负电荷总数小于正电荷总数,它就显示出带正电摩擦起电的过程实质也是电子转移的过程
(3)电荷间相互作用规律同种电荷互相排斥,异种电荷互相吸引验电器就是利用同种电荷互相排斥的原理制成
2、电流的形成和电流方向的规定电荷的定向__形成电流科学上规定正电荷定向__的方向为电流方向电路中作定向__的可能是正电荷、也可能是负电荷、还可能是正负电荷同时向相反方向__例如金属导体中__的是带负电的自由电子在酸、碱、盐的水溶液中是正负离子同时作相反方向的__在电路中负电荷__方向与电流方向相反,但产生的效果与正电荷__的效果是一致的
3、电量电荷的多少叫做电量符号是Q在国际单位制中,电量单位是库仑,简称库,符号是C一个电子所带的电量为
1.6×10-19库仑任何电量都是一个电子所带电量的整数倍
4、电流强度的概念和单位
(1)电路中电流的大小(强弱)用电流强度来表示,电流强度简称电流,符号是I电流强度的大小等于1秒钟内通过导体横截面的电量,因此电流强度可以用I=Qt来计算2其中Q是时间t内通过导体横截面的电量
(2)电流强度的单位在国际单位制中电流强度的基本单位是安培,简称安,符号是A1安=1库/秒它的意义是如果在1秒内通过导体横截面的电量是1库,则电路中的电流大小等于1安电流单位还有毫安(__)和微安(µÀ)等,它们之间关系是1安=1×103毫安=1×106微安
5、电流的测量测量电流的仪表是电流表刻度盘用安培作单位的电流表又称为安培表,符号为电流表使用规则
(1)电流表必须串联在被测电路中
(2)电流表的正负接线柱不能接错,电流应从正接线柱进入电流表,从负接线柱流出电流表
(3)被测电流值不能超过电流表的量程选择量程的方法有
(4)绝对不允许不经过用电器而把电流表直接接在电源两极上电流表读数前要看清所选用的接线柱明确量程,认清每大格和每小格所表示的测量值读数时先读大格后读小格,记录的测量值必须写上单位
三、电压
1、电压的作用电压是使自由电荷产生定向__形成电流的原因电路两端的电压是由电源产生的,电压用符号“U”表示
2、电压的单位国际单位制中电压的单位是伏特,简称伏,符号V1伏特的含义在某段电路中,当通过1库仑电量时,如果电流做功是1焦耳,那么这段电路两端电压是1伏特即1伏特=1焦耳/库仑常用的电压单位还有千伏kv、毫伏mv和微伏µv,它们的关系是1千伏=103伏特1伏特=103毫伏=106微伏
3、记住一些常用的电压值一节电池的电压是
1.5伏,三节干电池串联时电压是3×
1.5伏=
4.5伏,一节蓄电池的电压是2伏,照明电路的电压是220伏,对于人体来说,不高于36伏的电压才是安全电压
4、电压的测量测量电压的仪表是电压表中学用的电压表刻度盘用伏特作单位,又称为伏特表符号为电压表使用规则
(1)电压表要并联在被测电路中
(2)电压表的“+”、“-”接线柱的接线要正确连接时,电压表的“+”接线柱必须连在被测用电器的电流流入端,“-”接线柱连在电流的流出端
(3)被测电压不能超过电压表的量程电流表与电压表的特点电流表的电阻很小,电压表的电阻很大
四、电阻
1、电阻的概念电阻是表示导体对电流阻碍作用大小的量用符号R表示导体对电流的阻碍作用可以用导体两端的电压与通过的电流的比值来表示对于同一导体,加在它两端电压U增大几倍,通过它的电流I也增大几倍,即U与I的比值是一定值;对于不同的导体U与I的比值是不同的U与I比值大,表示电流不容易通过;U与I比3值小,表示电流容易通过所以U与I的比值反映了导体对电流阻碍作用这种性质电阻是导体本身的一种性质,它的大小由导体的长度、材料、横截__决定与有无电流通过、通过电流的大小及所加电压大小等均无关对于同一种材料制成的导线,导线越长,横截__越小,则它的电阻越大*温度对导体的电阻是有影响的,金属导体的电阻会随温度升高而增大;非金属导体、酸碱盐的水溶液、半导体材料的电阻会随温度升高而减小在通常条件下,由于温度变化不大,引起导体电阻的变化也不大,于是都忽略了温度对导体电阻的影响但当温度变化较大时,电阻的变化就不能忽略了例如白炽灯正常工作时灯丝温度可达2000℃以上,它正常工作时电阻是常温下电阻的数十倍
2、电阻的单位国际单位制中电阻的单位是欧姆,简称欧,用符号Ω表示如果导体两端电压是1伏特,通过的电流为1安培,那么这导体的电阻就是1欧姆,即1欧姆=1伏特/安培此外电阻单位还有千欧(kΩ)和兆欧(MΩ),它们的换算关系1兆欧=103千欧=106欧姆
3、变阻器
(1)变阻器是靠改变接入电路中电阻线的长度来改变电阻,从而改变电路中的电流或改变部分电路两端的电压常用的变阻器有滑动变阻器和电阻箱两种滑动变阻器能连续改变接入电路中的电阻大小,但不能准确地知道接入电路中的电阻值;电阻箱不能连续改变接入电路中的电阻大小,但能准确地知道接入电路中的电阻值
(2)正确使用滑动变阻器应注意以下几点
①使用前先观察滑动变阻器的铬牌,弄清其最大阻值及允许通过的最大电流值使用时应注意电路中电流不能超过变阻器的最大允许电流
②要正确接线如图5—1所示,常用的滑动变阻器图5—1有四个接线柱A、B、C、D,在将它接入电路中时,一定要在它的四个接线柱中上、下各取一个接线柱接入电路,即有四种接法——A与C、A与D、B与C、B与D注意不能同时将上面两接线柱(C与D)接入电路,因为这种接法接入电路的变阻器的电阻为零;也不能同时将下面两接线柱(A与B)接入电路,因为这种接法接入电路的变阻器就成了阻值等于变阻器最大值的一个定值电阻
③闭合开关前,应将滑片移到阻值最大位置,这样可以起到保护仪表和用电器的作用例如在图5—1中,当将B与C接入电路,则接入的电阻线是BP部分,在闭合开关前,应将滑片P移到A端,当P向右__时,滑动变阻器接入的电阻变小
五、欧姆定律欧姆定律是电学中的核心知识它是德国科学家欧姆通过实验的方法在研究了导体中的电流跟它两端电压的关系、导体中的电流跟它电阻的关系的基础上总结出的实验规律掌握欧姆定律是学好电学知识的基础和关键
1、欧姆定律
(1)欧姆定律的内容导体中的电流,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)欧姆定律的表达式I=U/R,式中I表示导体中的电流,单位是安;U表示导体两端的电压,单位是伏;R表示导体的电阻,单位是欧
(3)理解和使用欧姆定律时要注意以下几点
①欧姆定律反映了一定条件下,导体中的电流跟它两端电压的因果关系,跟导体电阻的制约4关系即在电阻一定时,通过导体的电流跟导体两端的电压成正比;在电压一定时,通过导体的电流跟导体的电阻成反比
②在应用欧姆定律公式及其变形式时,公式中的电流(I)、电压(U)、电阻(R),必须针对同一段电路、同一状态时的量值不能张冠李戴,也不能先后不分这三个量的单位都需采用统一的国际单位制单位安、伏、欧
2、用电流表和电压表测量导体的电阻
(1)伏安法测电阻的原理欧姆定律公式I=U/R的变形式R=U/I,只要测出导体两端电压和通过导体中的电流,就可以利用公式R=U/I算出导体的电阻这种测电阻的方法叫伏安法
(2)伏安法测电阻所需器材电压表、电流表、电源、导线、开关、滑动变阻器和待测的电阻滑动变阻器串联在电路中的目的,一方面是对电路中的电表起保护作用;另一方面可改变待测电阻两端电压和通过的电流
(3)伏安法测电阻的实验电路图请读者自己完成
(4)实验步骤是
①根据实验要求选择合适的器材,设计好实验的记录表格
②合理布置好实验器材,顺着或逆着电流方向依次连接电路连接电路时,开关必须断开,变阻器应处在阻值最大处
③检查电路连接无误以后,闭合开关,调节滑动变阻器的滑片,改变被测电路中的电流,依次读出电压表和电流表的示数,并记录在表格中利用公式算出每次测量的电阻值,然后再算出平均值作为测量的结果
④整理好实验器材,并对实验结果作必要的分析
六、串、并联电路特点串联电路和并联电路是两种最基本的电路这两种电路的电流、电压、电阻的特点列表比较如下表串联电路并联电路电路图R1R2RnR1R2Rn电流I=I1=I2I=I1=I2=……=InI=I1+I2I=I1+I2+……+In电压U=U1+U2U=U1+U2+……+UnU=U1=U2U=U1=U2=……=Un电阻R=R1+R2R=R1+R2+……+Rn当R1=R2=…=Rn=R0,R=nR01/R=1/R1+1/R21/R=1/R1+1/R2+……+1/Rn当R1=R2=…=Rn=R0,R=R0/n电压与电流的分配U1/U2=R1/R2U1/U=R1/RI1/I2=R2/R1I1/I=R/R1几点说明
(1)电路中产生电流时,导体内部各处的自由电荷都要产生定向__,由于串联电路中电流通过的路径只有一条,没有分支,所以,串联电路中各处的电流都相等所以,电流表必须串联在被测电路中不论电流表连入串联电路中的位置如何,测量的结果都是一样的;也不论串联在一起的电路元件有怎样的区别,通过它们的电流大小都是一样的5
(2)串联电路的总电阻比任何一个导体的电阻都大,这是因为几个导体串联起来,相当于增加了导体的长度并联电路的总电阻比任何一个电阻都小,这是因为几个导体并联起来,相当于增大了导体的横截__
(3)串联电路又称为分压电路,电压的分配与电阻成正比并联电路又称为分流电路,电流的分配与电阻成反比
七、简单的磁现象
1、磁体、磁性、磁化、去磁物体具有吸引铁、钴、镍等物质的性质叫磁性,具有磁性的物体叫磁体使原来没有磁性的物体获得磁性的过程叫磁化凡是能被磁铁吸引的物体都可以被磁化用磁体的一个磁极沿同一方向摩擦是一种简单易行的磁化方法使原来有磁性的物体失去磁性的过程叫去磁给磁体加热是去磁的有效方法
2、磁极及相互作用规律磁体上磁性最强的部分叫磁极,任何磁体都有两个磁极指南的一极叫南极(S),指北的一极叫北极(N)同名磁极互相排斥,异名磁极互相吸引
3、磁场磁体周围空间中存在一种叫磁场的物质,磁体间的相互作用就是通过磁场而发生的磁场的基本性质是对放入其中的磁体产生磁场力的作用磁场具有方向性,科学上把磁场中某一点小磁针静止时北极所指的方向规定为该点的磁场方向
4、磁感线磁感线是用来形象地描述磁场的一种假想曲线磁感线上每一点的切线方向都与放在该点的小磁针静止时北极的指向一致,也就是说与该点的磁场方向一致在磁体周围,磁感线都是从磁体的北极出来,回到磁体的南极图5—2是四个典型的磁体周围磁场的磁感线分布简图,我们应当记住它
八、电流的磁场
1、奥斯特的发现丹麦科学家奥斯特在实验中发现,平行放置在直导线__的小磁针,当电流通过导线时小磁针会发生偏转,揭示了电流周围存在着磁场这种现象叫电流的磁效应进一步研究表明电流周围的磁场方向还与电流方向有关
2、直线电流周围的磁场直线电流周围磁场的磁感线是一些以导线上各点为圆心的同心圆,这些同心圆都在跟直导线垂直的平面上
3、通电螺线管的磁场通电螺线管周围的磁感线跟条形磁体的磁感线很相似通电螺线管的两端相当于两个磁极通电螺线管的极性与电流方向有关,具体可用右手螺旋定则(安培定则)判定
4、电磁铁带铁心的螺线管称为电磁铁电磁铁磁性强弱与电流大小、线圈匝数多少有关电磁铁优点电磁铁的磁性有无可由通断电来控制,磁性强弱可由电流大小来调节,磁极极性可由电流方向来改变应用电铃、电动机、电磁选矿机、电磁起重机、电磁继电器等例题解析例1如图5—3所示电路,
①、当S
1、S2断开,S3闭合时,L1与L2组成电路
②、当S
1、S2闭合,S3断开时,L1与L2组成电路
③、当S1断开,S
3、S2闭合时,L1是路,L2是路图5—3分析判断电路的连接方式,通常是从电源出发,沿着电流的方向去分析电路弄清电流是怎样流过电路中各用电器回到电源负极的,然后根据串、并联电路的有关特点判断电路的连接方式解
①、当S
1、S2断开,S3闭合时,电流从电源正极出发,经L
2、S
3、L1,回到电源负极,电流只有一条路径,所以L1与L2是串联连接的应填串联
②、当S
1、S2闭合,S3断开时,电流从电源正极出发,流经A点分成两路,一条路是由L
1、S1流到B点;另一条路是由S
2、L2流到B点在B点汇合,再回到负极,电流有两条路径,所以,L1与L2组成并联电路应填并联
③、当S1断开,S
3、S2闭合时,相当于一根导线与L1并接在A、C两点,L1被短路,电流从电源正极出发,经S
2、L2,回到电源负极所以应填短路,通路评析判断电路结构是分析、解决电路问题的前提和关键,判断电路结构的常用方法有
①、定义法即根据串、并联电路的概念去判断若电路中各元件是逐个顺次连接的,则是串联电路若电路中各元件是并列地接在两点之间的,即有分支点的,则是并联电路
②、电流流向法即设想让电流从电源正极出发,经过有关元件流回到电源负极走一遍,如果电流只有一条路径,则为串联电路,如果电流路径有两条或两条以上,则为并联电路此题正是用电流流向法判断
③拆除法根据串、并联电路工作特点,假想拆掉一个用电器,如果另一个用电器亦不工作,说明这两个用电器是串联连接的;如果另一个用电器仍然工作,说明这两个用电器是并联连接的
④节点法由于导线的电阻忽略不计,所以在电路连接中,导线的长度可长可短,也可以把导线直接连接的几个点合并成一个点,然后进行判断例如如图5—4所示电路,S
1、S2断开时,显然是一个串联电路当S
1、S2闭合时,电路结构的结构又怎样呢?当S
1、S2闭合时,A与B之间通过S2直接相连C与D之间通过S1直接相连所以可以把A与B合并成一个点,C与D合并成一个点画出等效电路如图5—5,从而判断出L1与L
2、L3之间是并联连接的S2L1ACBDAL2CL1L2L3BL3DS1图5—47图5—5例
2、根据图5—6所示实物连接图,画出对应的电路图S1L1S2L2图5—6图5—7分析与解从实物图中可知,电流从电源正极出发,经过S1后分成两路一路经L1回到电源负极,另一路经L
2、S2回到电源负极灯L1与L2并联,S1是干路开关,S2是灯L2支路上的开关本题电路图如图5—7所示评析电路图和实物图的区别主要是用元件符号替代实物所以,根据实物图画电路图,或者根据电路图画实物图,是元件符号与实物的相互变换,变换的关键是弄清电路结构(连接方式),正确使用元件符号例
3、现有红绿两只灯泡和一个电铃装在一块木板上,另有一个电池组,两个开关,如图5—8所示,还有导线若干,利用这些材料,为仓库值班人员设计一个电路要求电铃响的同时红灯亮,表示取货人在前门按开关;电铃响的同时绿灯亮,表示送货人在后门按开关分析前门按开关时,红灯亮,绿灯不亮,后门按图5—8开关时绿灯亮,红灯不亮,由此可以确定两灯是并联的前门开关控制红灯的亮与灭,故前门开关与红灯串联;后门开关控制绿灯的亮与灭,故后门开关与绿灯串联,每只开关只控制各自支路中上的灯,即前门开关与红灯组成一条支路后门开关与绿灯组成一条支路由于红灯亮或绿灯亮时,电铃都同时响,因此电铃应__在干路上解按上面分析,可设计出如图5—9的电路图经检验符合题意,与电路图相对应的实物图如图5—10前门开关红灯后门开关绿灯图5—9图5—10例4如图5—11所示的电路,电源电压U=12伏,通过电阻R0的最大电流为
0.3安当拨动开关在
1、
2、3的相邻触点间转换时,流过R0的电流改变
0.1安试求R1与R2的阻值?分析此题关键是正确认识拨动开关的作用,是它改变了电路中接入电阻的多少,从而改变电路中电流的大小其次要理解什么是通过R0的最大电流,流过R0的电流改变
0.1安8的含义是什么3从电路图中可以看到当拨动开关与触点1接触时,电路只接入R0,此时电流最大2与触点2接触时,R0与R1串联接入电路1R2与触点3接触时,R
0、R
1、R2串联在一起U=12伏接入电路所以,拨动开关逆时针转动时R0R1通过R0的电流减小,顺时针转动时通过R0的电流增大图5—11解当开关接触触点1时,通过R0的电流最大R0=U/I0=12伏/
0.3安=40欧当开关接触触点2时,此时R0与R1串联,电路中电流减小为,I1=
0.3安—
0.1安=
0.2安∴R0+R1=U/I1=12伏/
0.2安=60欧得R1=60欧—40欧=20欧当开关接触触点3时,此时R
0、R
1、R2串联,电路中电流减小为,I2=
0.2安—
0.1安=
0.1安∴R0+R1+R2=U/I2=12伏/
0.1安=120欧得R2=120欧—40欧—20欧=60欧答R1和R2的电阻值分别是20欧和60欧评析在审题过程中要抓住关键字词认真分析电路结构,发掘隐含条件,__所学知识得出正确解法在运用欧姆定律要时时注意电流、电压、电阻的对应关系例
5、如图5—12所示电路中,电源电压U=12伏电阻R1=24欧R2=12欧电流表的读数I1=
0.25安试求
①通过R2中的电流I2和干路上的总电流I?
②滑动变阻器连入电路的电阻R?P分析与解由电路结构可知,本题电路为R1与R2S并联后与滑动变阻器R串联,电流表与R1串联,测的是通过R1的电流,R1与R2两端电压相等图5—12∴U2=U1=I1·R1=
0.25安×24欧=6伏I2=U2/R2=6伏/12欧=
0.5安干路电流等于各支路电流之和I=I1+I2=
0.25安+
0.5安=
0.75安由于R1与R2并联后与滑动变阻器R串联,滑动变阻器R在干路上,U2是R1与R2两端的电压∴变阻器两端电压UR=U-U2=12伏-6伏=6伏通过变阻器的电流I=
0.75安变阻器连入电路的电阻R=UR/I=6伏/
0.75安=8欧评析本题容易引起误解的地方有两处一是误将电源电压当作R
1、R2两端的电压二是认为电路中串联了一个阻值未知的滑动变阻器而无从下手产生这种错误的根本原因是没有认清电路的结构例6实验题如图5—13所示
①根据题目所给的实物,在右边方框内画出伏安法测电阻的电路图
②按照电路图,在实物图上用笔画线代替导线将实物图连接起来9
③在开关闭合前,滑动变阻器的滑片P应置于端
④如果待测电阻阻值估计在5Ω左右,则电流表量程应选,电压表的量程应选
⑤若某次实验中电流表和电压表的指针如图所示,该次测得电阻的阻值R=欧姆分析本题是用伏安法测电阻的典型题目,先根据实物摆放位置画出合理的电路图,然后对应地连接实物图开关闭合前,滑片P必须置于使它接入电路中电阻最大的位置具体置于哪一点,必须依据电路中实际接入电路中接线柱而定由于电源是用2节干电池,即电源电压为3伏,假设电源电压全部加在待测电阻两端,待测电阻两端电压也不超过3伏,所以电压表量程选用0——3伏档;再由欧姆定律估算待测电阻中最大电流I=U/R=3V/5Ω=
0.6A.所以电流表量程选用0----
0.6安档再由电表指针位置确定该次实验中,待测电阻中的电流为
0.44A,两端电压为
2.5V,故待测电阻阻值为R=U/I=
2.5V/
0.44A=
5.68Ω解
①电路图,
②实物图如下
③b端右端
④0----
0.6安档0——3伏档
⑤
5.68Ω例7如图5—14所示电路,电源电压保持不变,当滑动变阻器滑片P向右__时,试分析电表S示数变化情况?分析题目中电源电压U总和电灯L的电阻RL是不变量abRL与滑动变阻器串联,电流表测量电路的总电流I总,P由于串联电路中电流处处相等,电流表同时测出IL和Iap,电压表与电灯并联,测量电灯两端电压UL,图5—14电压表与滑动变阻器并联,测量滑动变阻器两端电压Uap解P向右__Rap变大R总变大I总变小示数变小IL变小UL变小示数变小Uap变大示数变大∴电表示数变化情况为示数变小,示数变小,示数变大评析电路动态分析是很重要的一种电学题型电路动态变化的原因有以下几种由滑动变阻器滑片__引起,由开关状态发生变化引起,由上面两者共同作用引起分析此类问题的一般方法是
①分析电路结构包括各用电器之间的连接方式和各电表的测量内容
②从电路变化的原因入手分析局部电路电阻的变化情况,继而分析总电阻的变化情况
③利用欧姆定律I总=U总/R总分析I总变化情况
④利用电路特点和欧姆定律,利用局部整体局部的分析思路本题在讨论Uap变化情况时,如果用Uap=Iap·Rap来判断,Rap变大,而Iap又变小,那Uap到底怎样变?这就给定性分析带来困难所以,在电路动态分析中,应抓住不变量,以“不变量应变量”才能既快又准确地得到结论例8如图5—15所示电路,当S闭合时,L
1、L2均不亮,电流表指针几乎未动,电压表指针有明显偏转,L1则电路故障可能是()A、L1短路B、L1断路C、L2短路D、L2断路分析,如果L1短路,则L2应该能发光,电流表应L2该有读数,电压表指针应不会偏转这与题意不符,故排除选项A如果L1断路,则电压表应该没有读数,图5—15指针应不会偏转这与题意不符,故排除选项B如果L2短路,则L1应该能发光,电压表应该没有读数,指针应不会偏转,电流表应该有读数,指针应有明显偏转,这与题意不符,故排除选项C如果L2断路,电路成了L1与电压表、电流表、S串联,由于电压表内阻太大,故电路中电流太小,以致于不足以使电流表指针偏转,不足以使灯泡发光,电源电压几乎全部加在电压表两端,故电压表指针有明显偏转,符合题意,故选D评析
①上面是用逆向推理的方法进行逐一排除的,最后确定故障原因,其实此题也可采用正向推理的方法进行确定电流表指针几乎未动,两灯不亮,即可排除L1短路和L2短路两项电压表指针有明显偏转,即可排除L1断路这一故障,所以应该选D
②常见的电路故障有短路或断路两种一般地若电路中只有一处断路,则断路中电流为0,而断路两端有电压,且其数值等于电源电压;若电路中只有一处短路,则短路元件两端的电压为0,而通过该电路的电流会变大
③电路故障分析是一种常见的题型,分析时可以采用假设推理判断相结合的方法,也可以采用现象推理排除相结合的方法进行分析例9如图5—16所示电路,电源电压U=12伏电阻R1=4欧当开关S
1、S2都断开时,电流表读数为I=1安,当开关S
1、S2都闭合时,电流表读数为I/=2安S1S2试求R2和R3的阻值分析与解开关状态改变时,通常引起电路结构变化故应该分步进行电路分析,找准各对图5—16应量,然后再进行求解当S
1、S2都断开时,R3处于开路状态,电路中仅串联接入R1与R2,电流表测量电路中电流,其等效电路图如图5—17,11图5—17图5—18R串=R1+R2I串=U/R串=U/(R1+R2)代入数据得12伏/(4欧+R2)=1安……
①当S
1、S2都闭合时,R1被开关S1短路,R2与R3并联接入电路,电流表测量干路电流,其等效电路图如图5—18,此时R
2、R3两端电压都等于电源电压I2=U/R2,I3=U/R3,I/=I2+I3,即U/R2+U/R3=I/代入数据得12伏/R2+12伏/R3=2安……
②先由
①式解得R2=8欧,再代入
②式得R3=24欧评析本题是典型的应用欧姆定律求解串、并联电路的问题解决这类问题的关键是分析清楚电路结构对复杂的电路,画出等效电路图,会使电路中各个量之间的关系一目了然例10如图5—19所示电路,铁块A置于水平桌面上,电磁铁右端固定,当电磁铁电路中滑动变阻器滑片P向右__时,铁块仍静止,在此过程中,铁块受到的摩擦力方向和大小是()A、方向向左,逐渐增大B、方向向左,逐渐减少C、方向向右,逐渐增大D、方向向右,逐渐减小A分析与解电磁铁通电后有了磁性,要吸引铁块,所以铁块受到向右的吸引力我们在水平方向对铁块P进行受力分析一是向右的吸引力,二是向左的摩擦力由于铁块在整个过程中都处于静止状态,故这两个力一直图5—19相互平衡当滑片P向右__时,由于接入电路的电阻变大,电路中的电流减小,电磁铁的磁性减弱,对条形磁铁的吸引力减小,所以摩擦力也随着减小所以本题答案应选B评析本题综合性较强,涉及到电流的磁场、力的平衡知识、电路变化分析等知识只有理清概念,由相关知识逐步推理才能得出正确结论若把铁块换成磁铁,左端是N极右端是S极,滑片P向左__,情况又将如何?请同学们自己分析例11有一只电阻值看不清楚的电阻器Rx,我们要测出它的电阻值,但手边只有一个电压表、一只开关,一个阻值已知的电阻器Ro和若干导线,能否用这些器材测出Rx的值?试设计一个电路,并说明测量方法分析由于没有电流表,就不能用伏安法来测电压表可以测出Rx两端的电压值,如果我们可以设法求出Rx中的电流,就能测出Rx的值了当Rx与Ro串联时,Rx和Ro中的电流相等,能否求出Ro中的电流呢?由于Ro阻值已知,只要测出Ro两端的电压就可以了,而我们手上恰好有一个电压表解根据上述分析,可设计电路如图5—20所示先按电路图连接电路,闭合开关,用电压表测出Ro两端电压值Uo;断开开关,拆下电压表,转接在Rx两端,测出Rx两端电压值Ux;根据欧姆定律和串联电路特点计算出Rx的阻值∵Ix=Io=Uo/Ro∴Rx=Ux/Ix=Ux/Io=(UxR0)/UoS12图5—20评析上面是利用串联电路中电压分配跟电阻成正比的方法,间接测出电阻Rx的值当直接测量有困难时,我们就应该想一想能否用间接的方法呢?间接测量是一种很重要的实验方法,这种方法的思路一般是,以待测量的相关量为思考起点,逐步延伸,直到能直接测量这些相关量为止
①如果本实验过程中不能拆下电压表,我们也可采用下面的方法,设计电路如图5—21所示闭合S,Rx被短路,只有Ro接入电路,读出电压表读数U,即电源电压;断开S,Ro与SRx串联,读出电压表读数Uo,根据欧姆定律和串联电路特点有AR1R2AV2V11R1R2R3AR1R2R2R3AAR0R1VVR0R1V。