第7讲 电流 电压 电阻
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专题7 恒定电流【2015年高考命题预测】该考点以串并联电路为载体,以电源,电阻,电动机为元件,以欧姆定律为考察形式,结合电源内阻,电流表和电压表和电功率,重点考察电路中的各个物理量的计算和动态转变。
考试命题形式多以选择题出现,选项均需要分析电路串并联形式,结合电路总电阻和支路电阻的转变,分析电路总电流的转变,从而判断内电压路端电压的转变,用电器电压电流电功率的转变,这是动态电路的常见分析流程,那么面对2015年高考,命题形式和考察内容不会有更大的转变,备考中仍然需要对这些做题流程强化训练,对于引发动态电路转变的滑动变阻器和热敏电阻、光敏电阻要有充分的熟悉,什么情况下电阻变大什么情况下电阻变小。
该考点还常常出现含电容器的电路动态分析,也是命题的热点选项。
备考中需要注意电容器的与哪个用电器后者哪个支路并联,从而顺藤摸瓜找到电容器的电压转变,从而按照电压转变分析电容器中匀强电场的转变,匀强电场中带电粒子的运动转变,电势能的转变。
按照串并联电路欧姆定律来分析电路各部份的电功率,并结合焦耳定律对纯电阻电路和非纯电阻电路采用不同的分析方式,也是常见的易错点。
加以微安表串联电阻改装为大量程电压表,并联电阻改装为大量程电流表,要弄清楚其原理,分清楚改装后的指针偏转角度和读数的关系。
【2015年高考考点定位】面对2015年高考,该考点的备考要做到概念清楚,分析进程熟练,物理模型成立适当,问题故障理解到位,可以从以下几个方面着手:一、电流电压电阻,电功率电动势,内阻电功等大体概念的理解熟悉。
二、串联电路和并联电路电流电压的特点,和两种连接方式下总电阻的计算方式。
闭合电路欧姆定律的应用。
3、光敏电阻和热敏电阻的特点和它们引发的电路动态转变分析,电路故障判断。
【考点pk】名师考点透析考点一、描述电路的大体概念【名师点睛】1、电流:电荷的定向移动形成电流,方向与正电荷定向移动方向相同,与负电荷定向移动方向相反,电流为矢量,电流大小概念为单位时间内通过横截面积的电荷量,即QIt,若是用n表示单位体积内的自由电荷数,用q表示单个自由电荷的电荷量,用v表示自由电荷定向移动的速度,用s表示导线的横截面积,则有电流的微观表达式I nqvs =。
第七讲欧姆定律(1)电流电压电阻的关系知识清单一、电流、电压、电阻的关系欧姆定律是关于电流、电压、电阻三者关系的实验规律。
在研究三者关系的时候用到了科学探究中广泛使用的方法----控制变量法。
所谓控制变量法就是在控制其他变量不变的情况下,分别探究其中部分变量的关系的方法。
1.电流与电压的关系在电阻一定时,导体中的电流与导体两端的电压成正比。
可以用数学表达式:U/I=定值注意正确理解电流与电压的关系:(1)这里导体中的电流与导体两端的电压都是针对同一导体而言的,我们用电压表和电路表测量的是同一导体中的电压和电流,不能说一个导体中的电流与另一个导体上的电压成正比。
(2)不能反过来说,电阻一定时,电压跟电流成正比。
这里存在一个逻辑关系的问题,电流、电压都是物理量,有各自的物理意义,物理量之间存在一定的因果关系,这里的电压是原因,电流是结果,是因为导体两端加了电压,导体中才有电流,不是因为导体中通过了电流才加了电压,因果关系不能颠倒。
2.电流与电阻的关系电压不变的情况下,导体中的电流跟导体的电阻成反比。
可以用数学表达式:IR=定值注意正确理解电流与电阻的关系:(1)电流和电阻也是针对同一导体而言的,谁的电阻就影响谁的电流,不能说一个导体的电流与另一个导体的电阻成反比。
(2)不能说导体的电阻与通过它的电流成反比。
我们知道,电阻是导体本身的一种特性,即使导体中不通电流,它的电阻也不会改变,更不会因为导体中电流的增大或减小而使它的电阻发生改变。
(3)在说明电流与电压、电阻的关系时,一定要标明是哪一段电路或哪一个导体。
二、欧姆定律1. 欧姆定律的内容:导体中的电流跟导体两端的电压成正比,跟导体的电阻成反比。
2. 欧姆定律的表达式:I=U/RU表示一段导体两端的电压,单位为伏特(V);I表示通过这段导体中的电流,单位为安培(A);R表示这段导体的电阻,单位为欧姆(Ω)。
注意:(1)欧姆定律适用于从电源正极到负极之间的整个电路或其中某一部分电路,并且是纯电阻电路。
什么叫电流、电压和电阻电流:我们知道,水能在管中流动,我们管它叫水流。
同样,电子也能在导线中流动,这种电子的流动就叫做电流。
电流一般用符号”I”表示。
水在流动中有高低之分,电在流动中也有强弱之别。
电流的发笑用电流强度来表示。
电流强度在数值上等于一秒钟内通过导线横截面的电量的大小。
通常所说的电流大小,就是指电流强度的大小。
一般表示电流强度的单位是安培,简称安,用符号”A”表示。
在有些电路中流过的电流很小,通常用毫安、微安来计量。
它们之间的换算关系是:1安培= 1000毫安(mA)1毫安= 1000微安(μA)电压:大家都知道,水在管中所以能流动,是因为有着高水位和低水位之间的差别而产生的一种压力,水才能从高处流向低处。
城市中使用的自来水,所以能够一打开水门,就能从管中流出来,也是因为自来水的贮水塔比地面高,或者是由于用水泵推动水产生压力差的缘故。
电也是如此,电流所以能够在导线中流动,也是因为在电流中有着高电位和低电位之间的差别。
这种差别叫电位差,也叫电压。
换句话说。
在电路中,任意两点之间的电位差称为这两点的电压。
电压用符号”U”表示。
电压的高低,一般是用单位伏特表示,简称伏,用符号”V”表示。
高电压可以用千伏(kV)表示,低电压可以用毫伏(mV)表示。
它们之间的换算关系是:1千伏(kV)=1000伏(V)1伏(V)=1000毫伏(mV)电阻:水在管中流动时,并不是畅通无阻的,而是受着一定的阻力,阻止水的流通,这种阻力叫做水阻。
同样道理,电线内通过电流时,电子在导线内运动也受着一定的阻力,这种阻力叫做电阻。
电阻用符号”R”表示,表示电阻大小的单位是欧姆,简称欧,用符号”Ω”表示。
测量大电阻值可用千欧(KΩ)或兆欧(MΩ)。
它们之间的换算关系是:1千欧(KΩ)= 1000欧(Ω)1兆欧(MΩ)= 1,000,000欧(Ω)。
第7节《电路分析与应用》(一)串联电路、并联电路学习目标:1.掌握电流、电压、电阻在串联电路中的规律,并能进行简单的计算。
2.掌握电流、电压、电阻在并联电路中的规律,并能进行简单的计算。
同步训练:1.【温州】小明利用某压敏电阻R及相关电路元件设计身高体重测量仪的电路,压敏电阻的阻值R随压力F变化的关系如图所示,现要求用电压表、电流表分别显示身高和体重的大小,且电压表、电流表的示数分别随身高、体重的增大而增大。
下列电路设计中最合理的是( )2.在如图所示的电路中,电源电压为6V,定值电阻的阻值为10Ω,滑动变阻器的最大阻值为20Ω。
在开关闭合,滑片由B端向A端移动的过程中,下列说法中正确的是( )A.电压表的示数减小B.电压表示数与电流表示数的比值不变C.当滑片移到中点时,电压表示数为2VD.当滑片移到A端时,电流表示数为0.2A3.如图所示,在探究串联电路电压的关系时,闭合开关S后,电压表V1的示数是2.5V,V2的示数是2.5V,按规律电压表V3的示数应为( )A.OVB.2.5VC.5VD.无法确定4.如图所示为研究并联电路电流特点的实验电路图,电源电压保持不变。
闭合开关S和S1,两灯均发光,观察并记录电流表示数后,断开开关S1,此时( )A.甲表示数不变,乙表示数变大B.甲表示数变小,乙表示数变大C.甲表示数变大,乙表示数不变D.甲表示数变小,乙表示数不变5.在如图所示的电路中,电源电压不变。
开关S 闭合,灯L1和L2都正常发光,电流表、电压表均有示数。
一段时间后其中一盏灯突然熄灭,而电流表和电压表的示数都不变,出现这一现象的原因可能是( )A.灯L1短路B.灯L1断路C.灯L2短路D.灯L2断路6.如图所示,电源电压保持不变,闭合开关,将滑动变阻器的滑片向右滑动时,则( )A.电流表的示数变大B.滑动变阻器接入电路的阻值变小C.电压表的示数变小D.电压表的示数不变7.小琳按照图甲所示的电路图进行实验,探究并联电路的电流规律,读出了电流表A1和A3的示数,但小琳忘了图乙、图丙所示哪个是电流表A3的示数。
1 第7节 电流、电压和电阻的关系(一)
※ 学习目标
知道研究电流、电压和电阻关系的实验思路,并能初步设计和评价实验方案;体验科学探索的过程;理解欧姆定律。
※ 课前导学
1.根据前几节的实验现象,判断同一灯泡分别在三种情况下的电流大小:
;电流与电压可能存在怎样的关系?__________________________________。
(2)甲、丙相比,电流较大的是_____,你的分析过程是__________________________,电流与电阻可能存在怎样的关系?__________________________________。
2.研究电流与电压、电阻关系
(从定性分析到定量研究)
(1)控制____________一定,研究电流和____________的关系;
控制____________一定,研究电流和____________的关系。
(2)设计实验方案 ※ 一.分析交流:课前导学完成情况交流:先四人小组再全班交流
二.实验探究
(一)保持电阻不变,研究电流跟电压的关系。
数据记录:
结论一:。
归纳总结:
(二)保持电阻两端的电压不变,研究电流跟电阻的关系。
数据记录:
结论二: A。
如何通俗的理解电流,电压,电阻,电容和电感?一、电流电荷的有规律的运动叫做电流通常我们将水滴比作电荷,用水流来形象的比喻电流。
二、电压电压就是电势差,好象流水一样水面高的相对水面低的就产生了压力差,有水往低处流的趋势。
电压源相当于水泵,将低处的水抽到高处形成压力差。
初中课程基本会提到以下结论水位差是形成水流的原因,有水流就一定有水位差,而有水位差却不一定会有水流。
有电流一定有电压差,有电压差不一定有电流。
三、电阻电阻就是阻碍水流动的力量,可以理解为水管表面的粗糙面,或河道里的关卡。
电阻也可以理解为一条难走的路,蜀道难,难于上青天,要想走过这条路必须消耗一定能量/体力。
目前除超导体外,所有的物体都有电阻。
电阻的大小取决与R=ρL/S(其中,ρ表示电阻的电阻率,是由其本身性质决定,L表示电阻的长度,S表示电阻的横截面积)。
ρ相当与路途表面的粗糙特性,L 路的长度,S路的宽度。
坑洼石头路和平坦水泥路,一百米和一公里,路宽一米和十米,怎样的路好走,怎样的路更容易让水流过,其中的区别非常明显。
四、电容电容的作用是储存电荷, 通常比喻为水缸,水桶,水塔,湖泊。
电容使水的压力平缓的变化,水缸装入水后会形成一定的压差,在电容一定情况下,装的水越多,水位越高,压差越大。
电容的电压不能突变,就像水缸的水不能一瞬间的装满,即使过来的水流很大,也需要一个水位逐渐上升的过程。
五、电感电感具有阻碍电流变化的能力,使电流的变化变的平缓。
电感是一种使电流表现出明显惯性的器件,电感既阻碍流过线圈的电流变大,也阻碍流过线圈的电流变小。
由于实际工程中电感的应用不如电容广泛,相对也更难理解其概念,我们举多个比喻说明。
电感可以理解为水的惯性,当水的速度变化时将产生压力,比如快速流动的浪花打在礁岩上,速度急剧变小,会产生压力并发出明显拍打的声音。
可以把电感看成装水的火车,火车的速度不能突变,火车越长,惯性越大,从静止到运动需要更大的推力更长的时间,如果运动的火车撞上障碍物,那么将产生巨大的冲击力。
第七讲电流电压电阻名家导航从形象到抽象,用“水路”模型类比基本电路在电学中,电流、电压都是比较抽象的物理量,我们可以用“水路”模型来类比电路,进行学习。
如下图所示,分别是基本电路和“水路”模型。
电路中主要有电源、开关、灯泡,“水路”模型中主要有水泵、阀门、水轮机。
在“水路”模型中,水泵将水从低处抽到高处,从而使左右液面保持落差,产生水压。
打开阀门水就能从高处经水轮机流到低处,水在流动过程中,推动水轮机工作。
在基本电路中,电源的作用就是提供电压,使电源的正、负极保持电压差,类似于水路中的水泵。
电路中产生电流,类似水路中产生水流,电路中的开关类似于水路中的阀门。
电路中的灯泡类似于水路中的水轮机。
电源类似于水泵,只要工作就能不断提供电压,产生持续的电流。
而干电池等电源类似于处于高处的水库。
高处的水库虽然也能提供水压,但水库的水量(生活中称库容量)毕竟有限,水终有流完的时候。
干电池等电源像高处的水库一样,自己的电荷量(生活中称容量)有限,对外供电的时间有限。
干电池等电源对外供电的时间长短一是取决于自己的电荷量,二是与供电电流大小有关,对外供电电流越小,供电的时间就越长。
知识清单图7-1图7-2三、电阻7.电阻是表示______________________,物理学中用符号表示,其国际单位是______。
8.导体的电阻是导体本身的一种性质,它的大小决定于导线的_________、、___________,它还与___ ______有关。
9.滑动变阻器是通过改变来达到改变接入电路中的电阻,从而改变电路的电流。
滑动变阻器在电路中要起到“变阻”的作用,正确的接线方法是:进线和出线应分别接在滑动变阻器的上部或下部。
如图7-3所示为学生实验室常用的滑动变阻器,若一根导线已接在C接线柱上,实验时要使滑片P向右移,接入的阻值增大,则另一根导线应接在接线柱上。
图7-310.电阻箱有活塞式电阻箱和旋盘式电阻箱两种,如图7-4为旋盘式电阻箱连入电路中的情况,则图中连入电路的阻值为Ω。
滑动变阻器连入电路可以“连续”改变电路的电阻,而电阻箱连入电路中是“间断”式改变电路的电阻。
图7-411. 电流表的内阻很小,在电路简化时可看作一段导线;电压表的内阻很大,在电路简化时可看作开路。
典例视窗【例1】(兰州中考) 在图7-5所示的电路中,闭合开关S ,能用电压表测量L 1两端电压的正确电路是( )【点击突破口】用电压表测用电器两端的电压,电压表必须与用电器并联,而且必须是电流从“+”接线柱流入,从“-”接线柱流出。
在本例A 图中电压表与L 2并联,闭合开关测量的是L 2两端的电压;B 、C 图中的电压表,在开关闭合前测量的是电源电压,开关闭合后,测量的也是L 2两端的电压。
【完全解答】D【同类尝试】1. (泰安中考)如图7-6下列电路正确的是( )【例2】(2010·河池中考)在“探究串联电路中电流大小的关系”实验中,某同学用电流表分别测出如图7-7中A 、B 、C 三处的电流大小。
为了进一步探究A 、B 、C 三处的电流大小的关系,总结普遍规律。
他下一步的操作应该是 ( )A .将电源两极对调,再次测量A 、B 、C 三处的电流 B .改变开关S 的位置,再次测量A 、B 、C 三处的电流C .将图中两只灯泡位置对调,再次测量A 、B 、C 三处的电流D .换用不同规格的灯泡,再次测量A 、B 、C 三处的电流【点击突破口】试验中为了减少实验的偶然因素导致实验结果的偏差,除增加试验次数外,还必须更换实验器材,增加实验结果的可靠性。
本题A 、B 、C 选项中的方法都无法回避灯泡的不同可能造成对实验结果的影响。
【完全解答】D图7-7图7-5图7-6图7-8图7-9图7-10【同类尝试】2. (2010·广州中考)在探究电路的电流规律实验时用了图7-8中的某个电路,已知R 1=R 2<R 3,电流表的读数分别是:A 1为0.3A 、A 2为0.15A 、A 3为0.45A .测量时的电路图应是( )3. (2010·泸州中考)在“探究并联电路电流的特点”实验中,实验电路如图7-9甲所示,闭合开关S 后,电流表A 1、A 2示数分别如图乙、丙所示,则通过灯泡L 1、L 2电流大小的判断正确的是( )A 、L 1的电流大于L 2的电流B 、L 1的电流等于L 2的电流C 、L 1的电流小于L 2的电流D 、无法比较L 1、L 2的电流大小【例3】 (2010·福州中考)如图7-10所示,L 1和L 2是两只相同的小灯泡,a 、b 是电流表或电压表。
闭合开关S 后,若两灯都能发光,则( ) A .a 、b 均为电流表 B .a 、b 均为电压表C .a 为电流表,b 为电压表D .a 为电压表,b 为电流表【点击突破口】此类题目可以将各选项的答案先尝试填入,再看是否符合题意。
a 、b 如果均为电流表,电流表内阻小,可看作导线,闭合开关,电源短路;a 、b 如果均为电压表,电压表内阻大,在电路中可看作开路,简化原电路后则灯L 2不能发光;如果a 为电压表,b 为电流表,简化原电路,灯L 2两端连在同一导线上,同样不能发光;只有a 为电流表,b 为电压表时,灯L 1和L 2并联,电流表a 测量灯L 2流过的电流,电压表b测量电路中电流表的读数表示,关键是看电流表在电路中是测那个用电器的电流。
图中的是测量表示,表示,是测量图7-11图7-12并联电路两端的电压。
【完全解答】C【同类尝试】4. (2010·苏州中考)如图7-11所示,试在两个虚线框内,选填“电源”和“开关”的符号,并满足当开关都闭合时两灯组成并联电路。
5. (2010·镇江中考)从电源、电流表和电压表中选择两个器材,在如图7-12中的空缺处填入它们的符号,使两个相同灯泡都能发光。
(画出一种)【例4】 (成都中考)在“探究导体的电阻跟哪些因素有关”的实验中。
(1)小明的猜想是:①电阻可能与导体的材料有关; 小亮的猜想是:②电阻可能与导体的温度有关; 小敏的猜想是:③电阻可能与导体的长度有关; 根据你掌握的电学知识,你认为:④电阻还与 有关。
(2)图7-13是三位同学为上述探究活动准备的实验器材,他们已经完成了部分实物的连接。
若电阻受温度的影响可以忽略,要探究猜想①,应该控 制 不变;要探究猜想③,应该选用导线____和导线____(填导线的代号字母)进行对比实验。
【点击突破口】导体的电阻是导体的一种属性,它的大小取决于导体的材料、长度、横截面积以及温度。
在探究这些因素对电阻大小的影响时,必须用“控制变量法”进行探究,要探究“导体电阻的大小是否与导体的材料有关”时,必须控制其它影响因素相同,即必须选取长度和横截面积都相同的两段电阻丝,分别接入电路。
要探究“导体电阻的大小是否与导体的长度有关”时,必须选取材料、粗细都相同,长度不同的两段电阻丝。
本题中c 和d 的长度、粗细都相同,材料不同;a 和c 的材料、粗细都相同,长度不同。
【完全解答】(1)导体的横截面积;(2)导体的长度和横截面积;a (c );c (a )。
【同类尝试】6. (2010·成都中考)下列能决定导体电阻大小的物理量是( )A .导体两端的电压B .导体中的电流C .导体的材料D .导体实际消耗的电功率 7. (2010·宿迁中考)在“探究影响导体电阻大小的因素”实验中,小明设计了如图7-14所示电路.⑴在连接电路时发现,还缺少一个元件,他应该在电路中再接入的元件是 .⑵为粗略判断a 、b 两点间导体电阻的大小,可观察 . ⑶另有甲、乙两位同学分别对小明的电路作了如下的改进:甲把灯泡更换为电流表;乙在原电路中串联接入电流表.你认为 同学的改进更好一些,理由是 .【例5】(2010·乐山中考)在如图7-15所示的各电路中,能用滑动变阻器调节灯泡亮度的是:( )图7-13 图7-14【点击突破口】本题A 选项中的电路,移动滑片可改变整个电路的电阻,但灯泡被短路,始终不会发光。
B 选项中的电路,无论怎样移动滑片,灯泡两端的电压始终不变,等于电源电压。
D 选项中的电路,同样灯泡被短路,不会发光。
只有C 图中的滑动变阻器与灯泡串联,移动滑片可改变流过灯泡的电流。
【完全解答】C【同类尝试】8.(2010·镇江中考)在如图7-16所示的电路中,用滑动变阻器调节灯的亮度,若要求滑片P 向右端滑动时灯逐渐变暗,则下列接法正确的是( )A .M 接C ,N 接B B .M 接A ,N 接BC .M 接C ,N 接D D .M 接A ,N 接D9.(2010·重庆中考)重庆市高速公路收费站于去年开始对过往的超载货车实施计重收费,某同学结合所学物理知识设计了如图7-17所示的计重秤原理图,以下说法正确的是( )A.称重表相当于一个电压表B.电路中的R 1是没有作用的C.当车辆越重时,称重表的示数越小D. 当车辆越重时,称重表的示数越大10.(2010·株洲中考)小青在探究“怎样用变阻器改变灯泡的亮度”时,连接的电路如图7-18所示。
闭合开关后,灯泡不亮,她用电压表进行电路故障检测,测试结果如右表所示,则电路中的故障可能是( )图7-15 图7-16图7-17A. 开关断路B. 开关短路C. 变阻器断路D. 灯泡断路图7-1810智能升级本讲主要涉及4个考点:【考点1】电流表、电压表的使用。
熟练掌握电流表、电压表的接线、读数是电学实验的基础,通过实验体验和观察,要清楚错误的接线会产生怎样的危害和现象,从而提高实验技能和分析能力。
该知识点考试形式多种多样,填空题、选择题、实验题都可能出现。
【考点2】串联、并联电路中电流、电压的规律。
通过实验的探究,分析数据,得出规律。
在该知识点的应用中,同学们总是机械地写出等量关系式,没有真正的理解;不能根据用电器名称和位置的改变,灵活地变化表达式的形式。
该知识点考试形式以实验题、综合题为主。
【考点3】电阻。
要求能用控制变量法探究导体的电阻跟哪些因素有关,知道探究问题的一般流程:提出问题--作出猜想--实验验证—分析实验数据或现象--得出结论。
知道导体的电阻大小与导体两端的电压、导体中的电流无关。
【考点4】滑动变阻器。
滑动变阻器的接线是考试的重点,滑动变阻器的调节对电路中电流、其它用电器的影响是该知识点中的难点。
实战演练【基础训练,立足课标】1. (2010·株洲中考)如图7-19所示电流表(量程为0.6A )的读数为( ) A. 0.46A B. 0.52A C.2.6A D. 2.60A2.(2010·温州中考)如图7-20所示,该电表的示数是( ) A. 4.00伏 B .0.90伏 C. 4. 50安 D .0.90安3.(2010·江西中考)如图7-21所示,下列用电器的额定电流最接近4A 的是( )4.(2010·江汉油田中考)下列各电路元件中,阻值最大的是( ) A .实验室用的短铜导线 B .实验室用的小灯泡 C .家用普通白炽灯泡 D .试电笔中和氖管串联的电阻 5.(2010·大连中考)下列各因素,不属于决定电阻大小的因素是( )A. 导体的长度B. 导体的横截面积C. 导体的材料D. 导体两端的电压 6.(2010·崇左中考)小文在探究“电阻的大小与什么因素有关”的活动中,发现实验器材中电阻丝只有一根,其它器材足够,如果要他完成下面的实验探究活动,其中不可能完成的是( )图7-21图7-19 图7-20A.探究导体电阻与长度的关系B.探究导体电阻与横截面积的关系C.探究导体电阻与材料的关系D.探究导体电阻与温度的关系7.(2010·襄樊中考)下列哪个物理量是决定导体电阻大小的因素之一()A.导体两端的电压B.导体的实际功率C.导体中的电流D.导体的材料8.(2010·成都中考)如图7-22所示,是小敏同学在某次实验探究中连接的电路。