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初中物理+电压和电阻

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第六章 电压 电阻

内容提要

电压

(一)电压的作用

1.电压是形成电流的原因:电压使电路中的自由电荷定向移动形成了电流。电源是提供电压的装置。

2.电路中获得持续电流的条件:①电路中有电源(或电路两端有电压);②电路是连通的。

3.在理解电流、电压的概念时,通过观察水流、水压的模拟实验帮助我们认识问题,这里使用了科学研究方法“类比法”

(二)电压的单位

1.国际(基本)单位:V 常用单位:kV 、mV 、μV

换算关系:1Kv=1000V 1V=1000mV 1mV=1000μV

2.记住一些电压值:一节干电池1.5V 一节蓄电池2V 家庭电压220V 对人体安全电压不高于36V

3.电池组串联:U=U1+U2+U3; 电池组并联:U=U1=U2=U3;2节干电池串联是 3 V,2节干电池并联是

1.5 V.

(三)电压测量:

1.仪器:电压表,符号:

2.读数时,应先看 量程 ,再看 分度值,最后读数。

3.使用规则:

①电压表应与被测用电器 并联 。

②电压表介入电路时,应使电流从电压表的“ 正接线柱 ”流入,从“ 负接线柱 ”流出。否则指针会 反偏 。

③被测电压不要超过电压表的 量程 。

④量程范围内,电压表可直接接到电源 两极 上,测 电源电压 。

⑤在预先不能预测被侧电压值时,应先进行 试触 。

Ⅰ 危害:被测电压超过电压表的最大量程时,不仅测不出电压值,电压表的指针还会被打弯甚至烧坏电压表。

Ⅱ 选择量程:实验室用电压表有两个量程,0~3V和0~15V。测量时,先选大量程,进行试触,若被测电压在3V~15V可测量,若被测电压小于3V则换用小的量程,若被测电压大于15V则换用更大量程的电压表。

(四)电流表、电压表的比较 异 符号 电流表 电压表 连接方式 直接连接电源两极 量 程 每大格 每小格 分析电路时 串联 不能 0—0.6A 0—3A 0.2A 1A 0.02A 0.1A 内阻很小,几乎为零 相当于短路 并联 能 0—3V 0—15V 1V 5V 0.1V 0.5V 内阻很大 相当于开路(断路) 使用前应先调零;读数时看清量程和每大(小)格;正接线柱流入,负接线柱流同 出;不能超过最大测量值。

(五)利用电流表、电压表判断电路故障

1.电流表示数正常而电压表无示数:

“电流表示数正常”表明主电路为通路,“电压表无示数”表明无电流通过电压表,则故障原因可能是:①电压表损坏;②电压表接触不良;③与电压表并联的用电器短路。

2.电压表有示数而电流表无示数

“电压表有示数”表明电路中有电流通过电压表,“电流表无示数”说明没有或几乎没有电流流过电流表,则故障原因可能是:①电流表短路;②或电压表并联的用电器开路,此时电流表所在电路中串联了大电阻(电压表内阻)使电流太小,电流表无明显示数。

3.电流表电压表均无示数

“两表均无示数”表明无电流通过两表,除了两表同时短路外,最大的可能是主电路断路导致无电流(即电压表之外的电路有断路)。

电阻

(一)定义及符号 :电阻表示导体对电流的 阻碍作用 的大小。 符号: R 。

(二)单位

1.国际单位: 欧姆 。规定:如果导体两端的电压是1V,通过导体的电流是1A,这段导体的电阻是 1 Ω。

2.常用单位:千欧、兆欧。

3.换算:1MΩ= 106 Ω 1KΩ= 103 Ω

4.了解一些电阻值:手电筒的小灯泡,灯丝的电阻为几欧到十几欧。日常用的白炽灯,灯丝的电阻为几百欧到几千欧。实验室用的铜线,电阻小于百分之几欧。电流表的内阻为零点几欧。电压表的内阻为几千欧左右。 超导体的电阻为 零 .

(三)影响因素 (材料、长短L、横截面积S、温度T)

1.实验原理:在电压不变的情况下,通过电流的变化来研究导体电阻的变化。(也可以用串联在电路中小灯泡亮度的变化来研究导体电阻的变化)

2.实验方法:控制变量法。

3.结论:导体的电阻是导体本身的一种性质,它的大小决定于导体的 材料 、 长度 和 横截面积 ,还与 温度 有关。 与电压和电流的大小 无关 。

4.结论理解:

⑴导体电阻的大小由导体本身的材料、长度、横截面积决定。与是否接入电路、与外加电压及通过电流大小等外界因素均无关,所以导体的电阻是导体本身的一种性质。

(四)分类

1.定值电阻:电路符号: 。

2.可变电阻(变阻器):滑动变阻器电路符号

⑴滑动变阻器:

构造:瓷筒、电阻丝(阻值很大)、滑片P、金属杆、接线柱。 结构示意图: 。

使用方法:

①根据铭牌选择合适的滑动变阻器;②滑动变阻器应 串 联在电路中;③接法是“ 一上一下”接;④接入电路前(闭合开关前)应将滑动变阻器调到 阻值最大处 。

变阻原理:通过改变接入电路中的电阻线的 长度 来改变电阻。

铭牌:某滑动变阻器标有“50Ω 1.5A”字样,50Ω表示滑动变阻器的最大阻值为50Ω或变阻范围为0~50Ω。1.5A表示滑动变阻器允许通过的最大电流为1.5A.

作用:①通过改变电路中的电阻,逐渐改变电路中的电流和部分电路两端的电压;②保护电路。

优缺点:能够逐渐连续改变连入电路的电阻,但不能表示连入电路的阻值是多少。

3.电阻箱的读书方法:

A:旋盘式:各旋盘下小三角指示的数×面板上标记的倍数,然后加在一起,就是电阻箱接入电路的电阻值。

B:插孔式:插入的不读,不插入的读 。

典型例题

例1.现有几根锰铜合金丝和镍铬合金丝,其规格如右表所示.请你设计实验方案,在不剪断合金丝的前提下,比较锰铜合金丝和镍铬合金丝这两种材料的导电性能. 编号 A B C 材料 锰铜合金 锰铜合金 锰铜合金 长度 0.5m 1.5m 1.8m 横截面积 2.0mm2 1.5mm2 1.0mm2

D E F G H 锰铜合金 镍铬合金 镍铬合金 镍铬合金 镍铬合金 2.0m 0.3m 1.3m 1.5m 2.0m 0.5mm2 2.0mm2 1.5mm2 1.0mm2 0.5mm2 (1)应选用编号为 _________ 的锰铜合金丝和编号为 _________ 的镍铬合金丝进行实验.

(2)选择实验器材并根据所选器材,画出一个能反映实验方案的电路图.

解析:(1)对于多变量的探究题目,要采用控制变量的思想来设计实验;探究的是不同材料的合金丝的导电性能,就需要保持合金丝的材料不同,而控制其他因素保持一致.回归此题,锰铜合金丝和镍铬合金丝的材料不同,要想探究它们的导电性能就必须控制长度和横截面积保持一致,据此来选择实验材料.

(2)合金丝导电性能的好坏无法直接看出,所以需要运用“转换法”将其转化为易观察的现象;方法有多种,可在电路中接入一个小灯泡,通过小灯泡的明暗程度来判断它们的导电性,但这样的实验效果不是太明显;也可以在电路中接入一个电流表,通过电流表的示数来间接判断它们的导电性能.

答案:解:(1)由控制变量法知,应控制两种材料的长度和横截面积相等来进行研究,表格中,D、H两根导线符合要求.

故答案为:D、H.

(2)由分析可知,在电路中串联一电流表,通过电流表的示数来判断它们的导电性能;

器材:电源、电流表、开关一个、导线若干、D导线和H导线各一根;

方法:在A、B之间分别接入D、H两根导线,观察电流表的示数的不同.若电流大,则表示导电性能好.作图如下:

例2.实验课上,同学们把两个相同规格的小灯泡连接在如图甲所示的电路中,闭合开关后,两灯发光.此时,一同学不小心把L1的玻璃外壳打破了,结果L1熄灭,L2却更亮了.这是为什么呢?他们提出猜想:

猜想一:可能L1处发生断路;

猜想二:可能L1处发生短路.

(1)根据串联电路的特点,可知“猜想一”是 _________ (选填:“正确”或“不正确”)的.

(2)针对“猜想二”,同学们找来一只电压表,先后并联在L1、L2两端,如图乙所示.假如“猜想二”是正确的,则电压表并联在L1两端时 _________ 示数(选填“有”或“无”),并联在L2两端时 _________ 示数(选填“有”或“无”).

(3)实验发现两次电压表均有明显读数,且L1两端电压比L2两端电压小,说明“猜想二”也不正确.你认为L1熄灭、L2更亮的原因可能是( _________ )

A、L1电阻变大. B、L1电阻变小. C、L2电阻变小. D、L1功率变大

解析:本题考查了串联电路的特点和电压表使用,对一个物理问题可以大胆猜想,然后通过试验验证猜想,如果符合则猜想正确,如果不符合,则猜想错误.

答案:解:(1)根据串联电路的特点,如果某处有断路,则整个电路就会不通,而结果是结果L1熄灭,L2却更亮了,所以猜想1不正确;

(2)L1处如果发生短路,则电阻为0,所以电压表两端应该没示数,L2正常,所以并联在L2两端时有示数;

(3)实验发现两次电压表均有明显读数,且L1两端电压比L2两端电压小,说明既不是段路也不是短路,而是L1电阻变小;

故答案为:(1)不正确;(2)无、有;(3)B.

例3.小明同学在科技活动中,了解到有一种热敏电阻,其电阻R随温度t变化的图象如图甲所示.请回答:

(1)热敏电阻的阻值随温度的升高而 _________ (选填“增大”或“减小”).

(2)小明想利用热敏电阻制成温度报警器.实验室中现有两只外形完全相同的电阻R1和R2,其中一只为热敏电阻,另一只为定值电阻(阻值不随温度的变化而变化).为了辨别它们,小明设计了如图乙所示的电路.

①接下来小明应进行的操作步骤是.

②如何判断哪只是热敏电阻?.

解析:(1)从图象中可以看出,电阻随温度的升高而减小;

(2)①根据热敏电阻的阻值随温度的变化而变化,因此使电路形成通路,并改变其中一个电阻的温度;

②根据电流表的示数和温度变化的电阻判断出热敏电阻.

答案:解:(1)根据图甲坐标系中曲线的趋势可以得出,电阻随温度的升高而减小,因此热敏电阻的阻值随温度的升高而减小;

(2)小明将两个完全相同的电阻串联起来,为了探究电阻与温度的关系,首先需要操作的是:

闭合开关,对其中一只电阻加热.

然后通过观察电流的示数变化,如果电流示数变化说明热敏电阻随温度的变化而改变;若电流表示数增大.则该电阻为热敏电阻(或若电流表示数不变,则该电阻为定值电阻,另一只为热敏电阻).

故答案为 (1)减小;

(2)①闭合开关,对其中一只电阻加热.

②若电流表示数增大.则该电阻为热敏电阻(或若电流表示数不变,则该电阻为定值电阻,另一只为热敏电阻).

例4.小王同学在探究“决定电阻大小的因素”时,做出了如下猜想:

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