电学知识专题讲座

电学知识专项讲座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,辨别度重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。因此说，学好电学就等于中考成功了一半。学好电学重要是要学会辨别电路图和懂得各物理量的计算措施。下面从几种方面简介电学知识。 一、连接措施 电路的连接措施不是串联就是并联（混联在初中阶段不规定掌握),没有其她措施。 分析要点:从电流的途径数分析，也就是说从电源的正极出发，流到电源的负极。只有一条途径的电路是串联，有二条或二条以上途径的电路是并联。 例1分析图1甲、乙两图电路究竟是串联还是并联。图 解析：甲图电流从电源正极出发,回到负极有三条途径。分别是电源正极开关L电源负极；电源正极开关电源负极;电源正极开关L1电源负极。因此是并联电路。乙图电流从电源正极出发,回到负极只有一条途径：电源正极L3LL1开关电源负极。因此说是串联电路。 电压表、电流表的解决措施：由于电压表的电阻很大,因此在分析时作断路解决。而电流表的电阻很小,故在分析时作短路解决。 例2分析图2甲、乙两图电路究竟是串联还是并联。图2 解析:甲、乙两图电路看上去相似，但成果却完全不同。在甲图中，由于电流表当作短路,成果与例甲图同样。乙图电压表作断路，电流主线上流但是去,电流从电源正极出发，回到负极只有一条途径：电源正极开关L3L21电源负极。因此说是串联电路。 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,为了提高精确限度,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，因此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(3和15A)。测量时不能超过它的量程外,还应注意，为了提高精确限度,如果被测电压不超过V时,不应选用5V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,因此可以直接接到电源两极上。如果电压表与用电器串联，用电器由于电流很小（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。因此电流表达数为0。根据公式U=IR,R越大，U越大。因此电压表达数几乎等于电源电压，因此示数为3。 .电能表 电能表是测量顾客一段时间内所消耗电能的仪表。它所记载的数据是类加的,最后一位数字表达小数点后的。它并联在家庭电路进户处的干路上。面板上的数字表达不同的物理意义。 例4 小华观测到家庭电路中电能表面板上标有“2w”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：25r/wh表达每消耗1Kh电能,电能表铝盘转200圈。也就是说,铝盘每转一圈,消耗Kh电能。电能表铝盘转过100圈,家庭电路消耗的电能就是Kh1000=Kh=04wh。 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。此时用电器由于没有电流通过而不工作。 短路 分为电源短路与局部短路两种。 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，因此会烧毁电路和电源，故不容许。 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，就叫L2短路。这种电路不仅容许还被广泛应用。 例5 八年级（)班的同窗为了避免晚上有贼进入宿舍偷东西,想设计一种电路，当贼推门进来宿舍时,电铃立即报警。请你帮她们设计一种电路。 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,充足运用门的移动把细导线拉断。如图5所示: 四、多种应用机械或元件 滑动变阻器（电阻箱)原理：通过变化接入电路中电阻丝的长度来变化接入电路中的电阻。 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容许通过的最大电流。 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。 构造与发电机相似，只但是是称呼不同而已。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。分析措施：先分析控制电路,再分析工作电路。 例 图6是一种水位自动报警器的原理图,水位没有达到金属块A时,绿灯亮；水位达到金属块时,红灯亮。阐明它的工作原理。1 解析:(分析控制电路)水位没有达到金属块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）当水位达到金属块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、电压与电阻的关系连接措施电流电压电阻串联电路I=I=IU1+U2R1+2并联电路I2U=U1U2或 注:三个电阻并联总电阻的计算措施在中考中几乎不考。 六、多种比例关系1.串联电路(见图7) 电流关系 串联电路中到处电流相等。因此通过R1和R2的电流之比:I1:I2=：1。电压关系 根据欧姆定律I=变形得到U=IR，又由于串联电路中到处电流相等。因此R两端的电压U1与R两端的电压U2之比： U：=IR1：I2=:2。 功率关系 串联电路中到处电流相等,根据功率的计算公式=UI得到R1消耗的功率U1I，R2消耗的功率P=U2I。因此P1:P2=U1：2I=1:U2。又由于 U1：U=R1：R2。因此P1:2= U:U=R1:R2。 2并联电路（见图8） 电压关系 并联电路中各支路电压相等。因此R1两端电压1与R2两端电压U2之比：1:U2=1:1。 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1的电流1，通过R2的电流I=。因此通过R的电流I1与通过R的电流2之比：I1:I2：=R:1。功率关系 并联电路中各支路电压相等，根据功率计算公式I。R1消耗的功率1=I1,R消耗的功率P2=UI2。因此1消耗的功率P与R2消耗的功率之比: ：= UI1:UI2I1：I。又由于I：I22：R1。故P：P2 I1：2R2：R1。 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相似时，所消耗的电功率根据功率计算公式P,推导得出PUI=U=。因此电阻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，电阻在电压U1下消耗的功率P1与在电压U下消耗的功率2之比： 1：P2=:U12：U22;或1:p=I12R:I2R=I12：I2。 同理,也可以推导出电阻消耗功率为P时两端的电压U1与电阻R消耗功率为2时两端的电压U2之比:U: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=U，p=I2和p=。对于这四个公式,在计算题中学生常常弄不懂应当用哪一种，常常被这四个公式搞得头晕脑涨。初中物理实验研究措施中有一种出名的“控制变量法”。也就是说一种物理量当它有也许受几种因素影响的时候,我们研究它与哪一种因素的关系时就变化哪一种因素,其他因素都要控制不变。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,就应当认真审理题目所给的物理量中有哪一种是不变化的,有哪一种是变化的,不变量与变化量所构成的电功率公式就是我们所要应用的公式。 例7（成都）某电磁炉的额定功率是.1K,额定电压是220V，接入某电路时，测得通过它的电流为A,求（1）电磁炉的电阻是多少？（)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=44（2)由于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=2R=（A）24=70W例 一电阻丝通过的电流是3A,在t时间内产生00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Wpt=2Rt计算。 Q1=I1R=（3A）2 Rt=9A2t =400J,Q2= I22t=(6）2 Rt=6A2 Rt=1600。 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,则该线路容许同步接入的用电器功率比本来增大了( )A.110W B1760W 660W D.260W 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=U计算。 P1=I1=220VA=00W，=I220V8A=1760W， =P-P1=17601100W660W， 因此选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22V的电路中,如果在加热状态消耗的总功率为10，保温状态消耗的总功率为20。（1)开关S闭合时电饭锅处在什么工作状态？为什么？(2)求出加热电阻R0和保温电阻R。3 解析：（1)电路电压一定,S的闭合或断开只是变化电路的总电阻。根据公式p=分析。一定，闭合使R短路，电路电阻减小,功率p增大，因此是加热状态。 (2)电路电压一定,为22V。当开关S闭合或断开,只变化了电路的总电阻，因此根据公式=变形得R=。 S闭合时,R短路,只有0接入电路，0=4, 断开,R0和R1串联, R=20， R1RR0=2200-4=215。 例11如图1所示是小明同窗安装的家用调光灯电路图，灯泡上标有“P20”字样,滑动变阻器的最大阻值为1210。求调光灯功率的调节范畴。(不考虑温度对灯丝电阻的影响）解析:当滑动变阻器的滑片在左端时,灯泡的电压为220，因此灯泡的功率是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变化,但灯泡的电阻不变,因此不是选公式“p=”就是选公式“p=I2R”。L=110, I=A， 因此此时灯光功率p I2(A）121010。 因此调光灯功率的调节范畴:10WW。 或:由于灯泡电阻与变阻器最大电阻相似,因此灯泡两端的电压与变阻器两端的电压相似，即均是110V。因此用公式p=计算得 p=10W。 例2如图11所示，1:2=2:3,求R1,R消耗的功率之比。解析:串联电路到处电流相等，因此计算电功率应用公式“pIR”,故 1:P2=2:3。 例1如图12所示，1：2=2：，求R1,R2消耗的功率之比。 解析:并联电路各支路电压相等，因此计算电功率就用公式“=”,故1：P2=：2。例14一电阻R，分别接在电压为00和220V的电路上,消耗的电功率分别是P1和2,求1：2。 解析:电阻的阻值不变，电压变化。因此选用电功率公式“p=”，故P1:P2=10:。 八、换位思考在电路分析题中的应用换位思考的实质,就是设身处地为她人着想,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,否则很容易钻进死胡同。 例5（河南省中考题、图1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，A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增长时电压表的示数将( ) A变大 变小 C不变 .无法拟定 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。当握力增长时,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=I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，主线无法判断。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=IR，0阻值一定，电流变小,因此变小。那么滑动变阻器两端电压2=-1,电源电压不变,1变小，因此U变大。故选。 例6（无锡市中考题)如图14电路,电源电压不变，开关S闭合。在滑动变阻器滑片向右移动的过程中，如下判断对的的是( ）电压表达数不变B.电压表达数变大 .电压表达数变小D电压表达数先变大后变小 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,电流变小,滑动变阻器R变大，主线无法判断。这时，就要换个位置思考了。电路中只有两个电阻，滑动变阻器两端电压直接分析不了，那就分析定值电阻R0两端电压。R两端电压1=IR0，阻值一定，电流I变小,因此U1变小。那么滑动变阻器R两端电压U2U-U,电源电压不变,U1变小，因此U2变大。故选B。 九、特殊测量措施 伏安法是用电压表和电流表测电阻的措施。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? 只有电压表，没有电流表的测量措施 解析：有电压表,可以测量电压。电流可以根据串联电路电流到处相等的结论求出。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两端的电压和U2，则Rx=。 2只有电流表，没有电压表的测量措施 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和两端的电流1和I2,则x=。注:功率同样可以用上述措施测量。