电学知识专题讲座
http://www.newdu.com 2025/09/23 12:09:01 人民教育出版社 佚名 参加讨论
电学知识专题讲座 广西藤县塘步镇第一中学 邓善源 电学是初中物理的一大部分，在每年的中考中所占的分量与力学不相上下。电学也是中考的卡分点，区分度主要在电学与力学中体现。由于电学知识较难，提高电学知识的难度相对力学来说要高得多。所以说，学好电学就等于中考成功了一半。学好电学主要是要学会区分电路图和懂得各物理量的计算方法。下面从几个方面介绍电学知识。 一、连接方法 电路的连接方法不是串联就是并联（混联在初中阶段不要求掌握），没有其他方法。 ⑴分析要点：从电流的路径数分析，也就是说从电源的正极出发，流到电源的负极。只有一条路径的电路是串联，有二条或二条以上路径的电路是并联。 例1 分析图1甲、乙两图电路到底是串联还是并联。  图1 解析：甲图电流从电源正极出发，回到负极有三条路径。分别是①电源正极→开关→L3→电源负极；②电源正极→开关→L2→电源负极；③电源正极→开关→L1→电源负极。所以是并联电路。乙图电流从电源正极出发，回到负极只有一条路径：电源正极→L3→L2→L1→开关→电源负极。所以说是串联电路。 ⑵电压表、电流表的处理方法：由于电压表的电阻很大，所以在分析时作断路处理。而电流表的电阻很小，故在分析时作短路处理。 例2 分析图2甲、乙两图电路到底是串联还是并联。  图2 解析：甲、乙两图电路看上去相似，但结果却完全不同。在甲图中，由于电流表当作短路，结果与例1甲图一样。乙图电压表作断路，电流根本上流不过去，电流从电源正极出发，回到负极只有一条路径：电源正极→开关→L3→L2→L1→电源负极。所以说是串联电路。 二、三种测量仪器 1．电流表 电流表是串联在被测电路中的，有两个量程（0．6A和3A）。测量时不能超过它的量程外，还应注意，为了提高准确程度，如果被测电流不超过0．6A时，不应选用3A的量程。共用的接线柱多数是“—”，也有少部分是“+”。由于内部电阻很小，所以不能直接接到电源两极上。 2．电压表 电压表是并联在被测电路中的，有两个量程（3V和15A）。测量时不能超过它的量程外，还应注意，为了提高准确程度，如果被测电压不超过3V时，不应选用15V的量程。共用的接线柱多数是“—”，也有少部分是“+”。由于内部电阻很大，所以可以直接接到电源两极上。如果电压表与用电器串联，用电器因为电流很小（几乎为零）而不能工作。电压表的示数则（几乎）等于电源电压。 例3 小明在进行测量小灯泡电功率实验时，错误地将电路设计成如图3所示的电路，并按该电路图进行连接实物。请你分析，小明连接好实物后，电流表和电压表的示数各是多少？（电源为两节干电池）  解析：此时电压表串联在电路中，由于其电阻很大，故电路中电流很小，几乎为零。所以电流表示数为0。根据公式U=IR，R越大，U越大。所以电压表示数几乎等于电源电压，所以示数为3V。 3．电能表 电能表是测量用户一段时间内所消耗电能的仪表。它所记载的数据是类加的，最后一位数字表示小数点后的。它并联在家庭电路进户处的干路上。面板上的数字表示不同的物理意义。 例4 小华观察到家庭电路中电能表面板上标有“2500r/Kw·h”字样，问当电能表铝盘转过1000圈，家庭电路消耗了多少电能？ 解析：2500r/Kw·h表示每消耗1Kw·h电能，电能表铝盘转2500圈。也就是说，铝盘每转一圈，消耗  Kw·h电能。电能表铝盘转过1000圈，家庭电路消耗的电能就是W=Kw·h×1000= Kw·h=0．4Kw·h。三、三种状态 1．通路 接通的电路叫通路。此时用电器能正常工作。 2．断路（开路） 断开的电路叫断路或开路。此时用电器因为没有电流通过而不工作。 3．短路 分为电源短路与局部短路两种。 ⑴电源短路 不经用电器直接连接电源两极叫电源短路（就是课本所说的“短路”）。由于电路中电流很大，所以会烧毁电路和电源，故不允许。 ⑵局部短路 在串联电路中，某一用电器两端被导线直接连通，就叫局部短路。如图4，就叫L2短路。这种电路不但允许还被广泛应用。  例5 八年级（2）班的同学为了防止晚上有贼进入宿舍偷东西，想设计一个电路，当贼推门进来宿舍时，电铃马上报警。请你帮他们设计一个电路。 解析：当贼推开门时，门会移动。我们可以把一根细导线安装在门和门框之间，充分利用门的移动把细导线拉断。如图5所示：  四、各种应用机械或元件 1．滑动变阻器（电阻箱） 原理：通过改变接入电路中电阻丝的长度来改变接入电路中的电阻。 接法：串联接入电路中，按“一上一下”接法。 铭牌上标有最大电阻值和允许通过的最大电流。 2．电动机 原理：通电导体在磁场中受到力的作用。 构造：磁极、线圈、换向器、电刷。 3．发电机 原理：电磁感应现象。 构造与发电机相同，只不过是称呼不同而已。把换向器称为铜环。 4．电磁继电器 原理：通过控制低压控制电路的通断来间接控制高压工作电路的通断。 实质：用电磁铁控制电路通断的开关。 分析方法：先分析控制电路，再分析工作电路。 例6 图6是一种水位自动报警器的原理图，水位没有到达金属块A时，绿灯亮；水位到达金属块A时，红灯亮。说明它的工作原理。[1]  解析：（分析控制电路）水位没有到达金属块A时，继电器线圈没有电流通过，它的上面两个触点接触，（分析工作电路）工作电路中绿灯与电源构成回路，绿灯亮；（分析控制电路）当水位到达金属块A时，继电器线圈有电流通过，它的下面两个触点接触，（分析工作电路）工作电路中红灯与电源构成回路，红灯亮。 五、串、并联电路电流、电压与电阻的关系
注：三个电阻并联总电阻的计算方法在中考中几乎不考。 六、各种比例关系 1．串联电路（见图7）  ⑴电流关系 串联电路中处处电流相等。因此通过R1和R2的电流之比：I1：I2=1：1。 ⑵电压关系 根据欧姆定律I=  变形得到U=IR，又因为串联电路中处处电流相等。因此R1两端的电压U1与R2两端的电压U2之比： U1：U2=IR1：IR2=R1：R2。⑶功率关系 串联电路中处处电流相等，根据功率的计算公式P=UI得到R1消耗的功率P1=U1I，R2消耗的功率P2=U2I。因此P1：P2= U1I：U2I=U1：U2。又因为 U1：U2=R1：R2。所以P1：P2= U1：U2=R1：R2。 2．并联电路（见图8）  ⑴电压关系 并联电路中各支路电压相等。因此R1两端电压U1与R2两端电压U2之比：U1：U2=1：1。 ⑵电流关系 并联电路中各支路电压相等，根据欧姆定律I= 。通过R1的电流I1= ，通过R2的电流I2= 。所以通过R1的电流I1与通过R2的电流I2之比：I1：I2=：=R2：R1。⑶功率关系 并联电路中各支路电压相等，根据功率计算公式P=UI。R1消耗的功率P1=UI1，R2消耗的功率P2=UI2。所以R1消耗的功率P1与R2消耗的功率P2之比： P1：P2= UI1：UI2=I1：I2。又因为I1：I2= R2：R1。故P1：P2= I1：I2= R2：R1。 3．同一用电器（同一电阻）在不同电压下消耗电功率的关系 当电阻R相同时，所消耗的电功率根据功率计算公式P=UI，推导得出P=UI=U· = 。所以电阻R在电压U1下消耗的功率P1= ；在电压U2下消耗的功率P2= 。因此，电阻R在电压U1下消耗的功率P1与在电压U2下消耗的功率P2之比：P1：P2= ：=U12：U22；或p1：p2=I12R：I22R=I12：I22。同理，也可以推导出电阻R消耗功率为P1时两端的电压U1与电阻R消耗功率为P2时两端的电压U2之比：U1：U2=  。七、用控制变量法决定电功率公式的使用 初中物理有关电功率的计算有四个公式（含推导公式）,它们分别是p=  ,p=UI,p=I2R和p=。对于这四个公式，在计算题中学生经常弄不懂应该用哪一个，经常被这四个公式搞得头晕脑涨。初中物理实验研究方法中有一个著名的“控制变量法”。也就是说一个物理量当它有可能受几个因素影响的时候，我们研究它与哪一个因素的关系时就改变哪一个因素，其它因素都要控制不变。上面四个有关电功率计算的公式中分别有两个物理量，我们在应用它们来解答物理计算题时，就应该认真审理题目所给的物理量中有哪一个是不改变的，有哪一个是改变的，不变量与改变量所组成的电功率公式就是我们所要应用的公式。例7（2008成都）某电磁炉的额定功率是1．1KW,额定电压是220V,接入某电路时,测得通过它的电流为4A,求（1）电磁炉的电阻是多少？（2）电磁炉的实际功率是多少？ 解析：（1）题目给出了额定功率和额定电压,根据公式“p= ”推导得出R=  = =44Ω（2）因为电磁炉的电阻是不变的，题目又给出了实际电流，故用公式 p=I2R=（4A）2×44Ω=704W 例8 一电阻丝通过的电流是3A，在t时间内产生400J的热量，现使通过电阻丝的电流增大到6A，则在t时间内产生的热量是 J。 解析：电炉丝的电阻不变，题目给出了电流，故应根据公式W=pt=I2Rt计算。 Q1=I12Rt=（3A）2 Rt=9A2 Rt =400J， Q2= I22Rt=（6A）2 Rt=36A2 Rt=4Q1=1600J。 例9 随着生活水平提高，家用电器日益增多。某户对旧电路改造后，将保险丝的规格由5A换成8A，则该线路允许同时接入的用电器功率比原来增大了（ ） A．1100W B．1760W C．660W D．2860W 解析：家庭电路电压不变，为220V。题目给出了电流值，故用公式p=UI计算。 P1=UI1=220V×5A=1100W， P2=UI2=220V×8A=1760W， △P=P2-P1=1760W-1100W=660W， 所以选C 例10 家用电饭锅的加热和保温状态，如图9为其工作原理图。图中R0为加热电阻，R1保温电阻。将电饭锅接入220V的电路中，如果在加热状态消耗的总功率为1100W，保温状态消耗的总功率为220W。（1）开关S闭合时电饭锅处于什么工作状态？为什么？（2）求出加热电阻R0和保温电阻R1。[3]  解析：（1）电路电压一定，S的闭合或断开只是改变电路的总电阻。根据公式p= 分析。U一定，S闭合使R1短路，电路电阻减小，功率p增大，所以是加热状态。（2）电路电压一定，为220V。当开关S闭合或断开，只改变了电路的总电阻，所以根据公式p= 变形得R= 。S闭合时，R1短路，只有R0接入电路， R0=  ==44Ω，S断开，R0和R1串联， R=  = =2200Ω，R1=R-R0=2200Ω-44Ω=2156Ω。 例11 如图10所示是小明同学安装的家用调光灯电路图，灯泡上标有“PZ220—40”字样，滑动变阻器的最大阻值为1210Ω。求调光灯功率的调节范围。（不考虑温度对灯丝电阻的影响）[4]  解析：当滑动变阻器的滑片在左端时，灯泡的电压为220V，所以灯泡的功率是40W。 当滑动变阻器的滑片在右端时，灯泡两端的电压和通过的电流都发生了改变，但灯泡的电阻不变，所以不是选公式“p= ”就是选公式“p=I2R”。RL= = =1210Ω，I=  = = = A，所以此时灯光功率p= I2R=（ A）2×1210Ω=10W。所以调光灯功率的调节范围：10W～40W。 或：因为灯泡电阻与变阻器最大电阻相同，所以灯泡两端的电压与变阻器两端的电压相同，即均是110V。所以用公式p= 计算得p= = =10W。例12 如图11所示，R1：R2=2：3，求R1，R2消耗的功率之比。  解析：串联电路处处电流相等，所以计算电功率应用公式“p=I2R”，故 P1：P2=  = =2：3。例13 如图12所示，R1：R2=2：3，求R1，R2消耗的功率之比。  解析：并联电路各支路电压相等，所以计算电功率就用公式“p= ”，故P1：P2=  = =3：2。例14 一电阻R，分别接在电压为200V和220V的电路上，消耗的电功率分别是P1和P2，求P1：P2。 解析：电阻R的阻值不变，电压改变。所以选用电功率公式“p= ”，故P1：P2=  = = =100：121。八、换位思考在电路分析题中的应用 换位思考的实质，就是设身处地为他人着想，即想人所想，理解至上。如果单从字义理解，就是换个位置思考。初中物理电学分析题就常常要换个位置思考，不然很容易钻进死胡同。 例15（2008年河南省中考题、图13所示的是握力计的原理图，其中弹簧上端和滑动变阻器滑片固定在一起，AB间有可收缩的导线，R0为保护电阻，电压表可显示压力的大小。则当握力F增加时电压表的示数将（ ）  A．变大 B．变小 C．不变 D．无法确定 解析：电压表并联在滑动变阻器的两端，测滑动变阻器两端的电压。当握力F增加时，滑动变阻器滑片向下移动，电阻变大，电路电流变小。如果用公式U=IR分析滑动变阻器两端的电压，电流I变小，滑动变阻器R变大，根本无法判断。这时，就要换个位置思考了。电路中只有两个用电器，滑动变阻器两端电压直接分析不了，那就分析定值电阻R0两端电压。R0两端电压U1=IR0，R0阻值一定，电流I变小，所以U1变小。那么滑动变阻器两端电压U2=U-U1，电源电压不变，U1变小，所以U2变大。故选A。 例16（2006年无锡市中考题）如图14电路，电源电压不变，开关S闭合。在滑动变阻器滑片P向右移动的过程中，以下判断正确的是（ ）  A．电压表示数不变 B．电压表示数变大 C．电压表示数变小 D．电压表示数先变大后变小 解析：电压表并联在滑动变阻器的两端，测滑动变阻器两端的电压。滑动变阻器滑片P向右移动，电路总电阻变大，电流变小。如果用公式U=IR分析滑动变阻器两端的电压，电流I变小，滑动变阻器R变大，根本无法判断。这时，就要换个位置思考了。电路中只有两个电阻，滑动变阻器R两端电压直接分析不了，那就分析定值电阻R0两端电压。R0两端电压U1=IR0，R0阻值一定，电流I变小，所以U1变小。那么滑动变阻器R两端电压U2=U-U1，电源电压不变，U1变小，所以U2变大。故选B。 九、特殊测量方法 伏安法是用电压表和电流表测电阻的方法。原理是根据欧姆定律  的变形公式R= 。但如果在做用伏安法测电阻的实验时，没有电压表或电流表，如何测量阻呢？1．只有电压表，没有电流表的测量方法 解析：有电压表，可以测量电压。电流可以根据串联电路电流处处相等的结论求出。如图15所示。将滑动变阻器的滑片移到最大值位置，根据变阻器的铭牌可知接入电路的电阻为最大值R。用电压表分别测出Rx和R两端的电压U1和U2，则Rx=  。 2．只有电流表，没有电压表的测量方法 解析：有电流表，可以测出电流值。电压可以根据并联电路各支路电压相等的结论求出。如图16所示。将滑动变阻器的滑片移到最大值位置，根据变阻器的铭牌可知接入电路的电阻为最大值R。用电流表分别测出通过Rx和R两端的电流I1和I2，则Rx=  。 注：功率同样可以用上述方法测量。 (责任编辑：admin) |
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