第一节 电是什么
答案:(1)吸引 (2)电荷 (3)正电荷 (4)橡胶棒 (5)排斥 (6)吸引 (7)转移 (8)验电器 (9)同种
1.摩擦起电
(1)电的概念
一些物体被摩擦后,能够吸引轻小物体,人们把这种现象称为物体带了“电”,或者说带了电荷。
(2)带电体性质
具有吸引轻小物体的性质。
(3)摩擦起电
通过摩擦的方法使物体带电叫摩擦起电。
释疑点 摩擦不一定“起电”
只有两种不同的物质组成的物体相互摩擦时,物体才会带电,同种物质组成的物体相互摩擦,通常不会带电。
【例1】摩擦起电现象在生产和生活上给人们带来了很多麻烦。下列现象中,不是由摩擦起电引起的是( )
A.化纤布料的衣服容易吸附灰尘
B.印刷厂里的纸张粘在一起不容易分开
C.买食品时,装食品的塑料袋粘在手上甩不掉
D.冬天用湿手去摸室外的铁棒,手会被粘在铁棒上
解析:
A × 化纤布料的衣服与空气或皮肤摩擦后布料带电、印刷厂里的纸张相互摩擦带电、塑料袋与手摩擦带电,因此A、B、C都属于摩擦后的带电体能吸引轻小物体的静电现象;
B ×
C ×
D √ 由于手上的水碰到铁棒后凝固。
答案:D
2.两种电荷及其相互作用规律
(1)两种电荷
①正电荷
把丝绸摩擦过的玻璃棒上所带的电荷规定为正电荷。
②负电荷
把毛皮摩擦过的橡胶棒上所带的电荷规定为负电荷。
(2)电荷间相互作用的规律
同种电荷互相排斥,异种电荷互相吸引。
辨误区 物体相互吸引时带电情况的判断
由于异种电荷相互吸引及带电体能吸引轻小物体,所以在判断两个相互吸引的物体的带电情况时,易漏掉带电体能吸引轻小物体这一知识点,而出现判断错误。
【例2】如图所示,李明拿绸子摩擦过的玻璃棒靠近用丝线悬挂的轻质小球时,它们相互吸引,则关于小球的带电情况,以下判断中正确的是( )
A.一定带正电
B.一定带负电
C.一定不带电
D.可能带负电,可能不带电
易错答案:A或B或C
纠错剖析:分析此题时,一定要明确带电体的性质与电荷间的作用规律。
选项 易错角度 纠错剖析
A 错误认为绸子摩擦过的玻璃棒带负电。由电荷间作用规律做出错误判断 由于异种电荷相互吸引及带电体能吸引轻小物体,所以在判断两个相互吸引的物体的带电情况时出现判断错误
B 忽略了带电体能吸引轻小物体
C 忽略了异种电荷间的作用
正确答案:D
3.摩擦起电的原因
(1)原子结构
原子是由原子核与核外电子组成的,原子核带正电,核外电子带负电。
(2)起电原因
物体带电的根本原因是电子发生了转移。
析规律 摩擦起电的实质
摩擦起电并不是创造了电荷,只是电子从一个物体转移到另一个物体上,使物体所带的正电荷总数与负电荷总数不再相等,从而显现出带电的性质。
辨误区 对摩擦起电的实质理解不清
①不同物质的原子核束缚电子的本领不同;②摩擦起电并不是创造了电荷,只是电子从一个物体转移到另一个物体上。
【例3】毛皮与橡胶棒相互摩擦后,毛皮带正电而橡胶棒带负电,由此可见,毛皮与橡胶棒的原子核对电子的束缚能力( )
A.毛皮比橡胶棒大 B.橡胶棒比毛皮大
C.两者一样大 D.无法确定
易错答案:A或C或D
纠错剖析:解决此题需明确摩擦起电的实质。
选项 易错角度 纠错剖析
A 认为带正电的原子核比带负电的原子核的束缚电子的本领强 两个物体相互摩擦时,哪个物体的原子核束缚电子的本领弱,它的一些电子就会转移到另一个物体上。失去电子的物体因缺少电子而带正电荷,得到电子的物体带等量的负电荷
C 忽略原子核对核外电子束缚本领与物质种类有关
D 认为摩擦起电过程中,正负电荷都可以发生转移或者不明确原子核束缚核外电子的能力而导致的得失电子的情况
正确答案:B
4.验电器
(1)用途
验电器是用来检验物体是否带电的仪器。
(2)构造
如图所示,验电器主要由金属球、金属杆、金属箔、绝缘塞、外壳组成。
(3)原理
根据同种电荷相互排斥的原理制成。
【例4】验电器的金属箔张开,说明验电器( )
A.一定不带电
B.一定带正电
C.一定带负电
D.可能带正电,也可能带负电
解析:验电器的金属箔张开是由于同种电荷互相排斥。两片金属箔都带正电,互相排斥会张开;两片金属箔都带负电,互相排斥也会张开。所以验电器的金属箔张开,可能是带正电,也可能是带负电。
答案:D
5.感应起电
(1)静电感应
一个带电的物体与不带电的导体相互靠近时,由于电荷间的相互作用,会使导体内部的电荷重新分布,异种电荷被吸引到离带电体较近的一端,而同种电荷被排斥到远离带电体的一端,这种现象叫静电感应,如图甲所示。
甲 乙
(2)感应起电
通过静电感应使物体带电的方法叫感应起电,如图乙所示,先让带电体C靠近导体的A端,由于静电感应会使导体中的电荷重新分布,这时将导体分成A、B两部分,则导体A、B就会带上等量的异种电荷。
【例5】用一根跟毛皮摩擦过的硬橡胶棒,靠近不带电验电器的金属小球a,这时验电器小球a和金箔b的带电情况是( )
A.a带正电,b带负电
B.a带负电,b带正电
C.a、b均带正电
D.a、b均带负电
解析:毛皮摩擦过的硬橡胶棒带负电,橡胶棒让验电器发生了静电感应,所以靠近棒的a端带正电,远离棒的b端带负电,即A正确。
答案:A
6.检验物体是否带电的方法
要检验物体是否带电,可用三种方法:
(1)看它能否吸引轻小物体,若能吸引轻小物体,则说明物体带电,否则不带电;
(2)根据电荷间的相互作用规律:将带正电的玻璃棒靠近被检验物体,若物体与玻璃棒相排斥,说明它带电且带正电;若物体与玻璃棒相吸引,说明它可能带负电也可能不带电。
(3)用验电器检验,将被检验的物体接触验电器的金属球,看验电器金属箔片是否张开,若张开,说明物体带电。
释疑点 “相吸”与“相斥”
两物体互相吸引,有两种可能:一是两物体带异种电荷;二是一个物体带电、另一个物体不带电。两物体相排斥则一定是带同种电荷,因为只有两物体都带电,且是同种电荷,才会互相排斥。
7.用验电器判断带电体带何种电荷
方法:(1)先让与丝绸(或毛皮)摩擦过的玻璃棒(或橡胶棒)接触验电器的金属球,使验电器的金属箔带上已知的正(负)电荷;
(2)再让被检验的带电体去接触验电器的金属球,看验电器金属箔片张角的变化,若张角直接增大或不变,表明被检验物体带正(负)电;
(3)若张角减小或先闭合后又张开一个角度,表明被检验者带负(正)电。
点技巧 验电器判断物体带电性质
验电器金属箔张开的角度越大,说明带的电越多;让另一个带电体接触这个验电器,若金属箔的张角变大或不变,说明带的是同种电荷,若张角变小或先闭合后又张开一个角度,说明带的是异种电荷。
【例6】用丝线悬挂着A、B、C、D、E、F六个轻质小球,他们之间的相互作用情况如图所示,则肯定带电的小球是________,肯定不带电的小球是________,不能肯定是否带电的小球是________。
解析:两个小球带同种电荷才会发生相互排斥的现象,所以可以根据乙图判断出C、D两小球肯定都带电,而且都带同种电荷;丙图表示A、F两球之间没有相互作用,所以A、F两球肯定不带电。甲图中两球相互吸引,有两种可能,一是A、B两球都带电,且带异种电荷,二是A、B两球中只有一个带电,通过丙图已经判定A球不带电,那么B球就肯定带电,丁图中B、E两球相互吸引,不能肯定E球是否带电。
答案:C、D A、F E
【例7】丝绸摩擦过的玻璃棒带________电,是因为玻璃棒在摩擦的过程中________电子,若把它和不带电的验电器金属球接触,会发现验电器金属箔片张开,如图甲所示,原因是________________。若将另一带电小球与验电器金属球接触,发现箔片闭合,如图乙所示,则此带电小球带________电。
解析:在丝绸与玻璃棒摩擦时,玻璃棒上的电子会转移到丝绸上,使玻璃棒因缺少电子而带正电。若把它和不带电的验电器金属球接触,则验电器的两片金属箔也都带上正电,同种电荷相互排斥,所以金属箔片会张开,而与另一小球接触时,箔片会闭合,这是正负电荷中和的现象,所以另一小球一定带负电。
答案:正 失去 同种电荷互相排斥 负
8.使物体带电的方法
(1)摩擦起电:利用摩擦使不同物体带电的方法。摩擦起电实际上是电子的得失,相互摩擦的两个物体带异种电荷,而且是等量的。
(2)接触带电:让不带电的物体接触带电体,不带电的物体就会带上与带电体同种的电荷,接触带电实际上是电荷的转移。
(3)感应起电:感应起电是利用静电感应来使物体带电的方法。
点技巧 理解接触带电实质
接触带电的实质是电荷从一个物体转移到了另一个物体。
【例8-1】市场上有一种能滚动的毛刷,当毛刷在毛料衣服上滚动时,可以将灰尘及微小脏物吸入刷内,这是因为____________________。
解析:毛刷与衣服摩擦带了电,带电体又能吸引轻小物体,故毛刷可吸引灰尘和微小脏物,这是摩擦起电现象的具体应用。
答案:见解析
【例8-2】带负电的物体接触不带电的与大地绝缘的金属球,这个金属球会( )
A.带正电 B.不带电
C.带负电 D.无法确定
解析:带负电的物体与不带电的金属球接触时,将有部分负电荷从物体转移到金属球上,使金属球具有多余的负电荷,从而使金属球带负电。
答案:C第二节 让电灯发光
答案:(1)用电器 (2)电路 (3)电流 (4)正电荷 (5)通路 (6)开路 (7)短路 (8)电路图
1.电路的组成
(1)电路
用导线把电源、用电器、开关连接起来组成的电流通路就称为电路。
(2)电路中各元件的作用
①电源:维持电路中有持续的电流,为电路提供电能,它实质是能量转换装置,它是将其他形式的能转化为电能的装置。
常见的电源有:干电池、蓄电池、发电机等。
②用电器:把电能转化为人们需要的能量。
常见的用电器有:电灯、电铃、电熨斗、电风扇、电冰箱等。
③开关:用来控制电路通、断的装置。
常见的开关有:拉线开关、拨动开关、闸刀开关、实验室所用的单刀单掷开关、单刀双掷开关等。
④导线:将电源、用电器、开关连接起来构成电路,是输送电能的。
谈重点 三点理解电池
①干电池和蓄电池是日常生活和实验室常用的电源,它们对外供电时,电池内部发生化学反应,化学能转化为电能。②干电池的正极是碳棒(从外表看,即为带铜帽的一端),负极是锌筒;蓄电池的正、负极通常用“+”“-”号标在电池的上部。③干电池是一次性电池,蓄电池可以反复多次充电使用。
【例1】如图所示电路中,________是消耗电能的,________是提供电流的,________是控制电流通断的,________是传输电流的。
解析:在电路中,用电器(灯泡)是消耗电能的,电源是提供电流的,开关是控制电流通断的,导线是传输电流的。
答案:灯泡 电池 开关 导线
提示:常见的导线是金属导线,由金属内芯和绝缘外皮组成,内芯的材料通常是铜、铝,外皮是塑料、橡胶等绝缘材料。
2.电流
(1)电流的形成
电荷的定向移动形成电流。
(2)电流的方向
正电荷定向移动的方向为电流的方向。在电源外部,电流从电源正极流出,经过导线,流过用电器,最后流入电源的负极,即电流沿着“正极—用电器—负极”的方向流动。
谈重点 三点理解电流方向
①电流的方向与正电荷定向移动的方向相同;
②电流的方向与负电荷定向移动的方向相反;
③在电源外部电流从电源的正极流出,经过用电器,流回电源的负极。
【例2-1】从显像管尾部的热灯丝发射出来的电子,高速撞击在电视机的荧光屏上,使荧光屏发光,则在显像管内( )
A.电流的方向是从灯丝到荧屏
B.电流的方向是从荧屏到灯丝
C.显像管是真空,无法通过电流
D.电视机使用的是交流电,显像管中的电流方向不断改变
解析:
答案:B
辨误区 对电流的形成及方向理解不清
在金属导体中,定向移动的是带负电的自由电子,所以金属导体中电流的方向与自由电子定向移动的方向相反。在酸、碱、盐的水溶液中,定向移动的是正、负离子,其中电流的方向与正离子定向移动的方向相同,与负离子定向移动的方向相反。
【例2-2】关于电流的形成,下列说法中正确的是( )
A.只有电子的定向移动才能形成电流
B.只有正电荷的定向移动才能形成电流
C.只有正负电荷同时定向移动才能形成电流
D.金属导体中的电流是电子定向移动形成的
易错答案:A或B或C
纠错剖析:解决此题需明确电流的形成原因
选项 易错角度 纠错剖析
A 片面认为电流的形成只是依靠电子即负电荷定向移动形成的 电荷的定向移动形成电流,电流的方向规定为正电荷定向移动的方向,而与负电荷定向移动的方向相反。如果定向移动的是正电荷,则电流方向与电荷的移动方向相同;如果定向移动的是负电荷,则电流方向与电荷的移动方向相反
B 认为只有正电荷的定向移动才能形成电流
C 由原子结构知识认为电流的形成是由于原子核和核外电子共同移动形成的
正确答案:D
3.通路、开路和短路
(1)通路
处处连通的电路叫做通路。如图甲所示。
(2)开路
某处断开的电路叫做开路,也叫断路。如图乙所示。
(3)短路
①电源短路
电源两极不经过用电器直接连通的电路叫做电源短路。如图丙所示。
②用电器短路
用一根导线将某用电器的两端连接起来,叫做用电器短路。
释疑点 走出短路的误区
如果只是用电器短路而电源并未短路,一般情况下,不会烧坏电源,只是被短路的用电器中无电流。如图所示,当开关S1、S2都闭合时,灯L1被短路,灯L1不亮,但电源并未短路,电源不会烧坏。
【例3】如图所示,当开关S1、S2断开时,电路处于________状态;当S2闭合,S1断开时,电路处于________状态;当S1、S2都闭合时,电路处于________状态。
解析:解答本题的关键是弄清通路、开路、短路的特征。如图所示,当S1闭合时,电源的两极不经过用电器直接用导线连接在一起,形成电源短路。
答案:开路 通路 短路
4.电路图
(1)电路图
用规定的符号表示电路连接的图叫做电路图。以下是几种常用的电路元件及其图形符号。
实物 符号 实物 符号
灯泡 电池、电池组
电铃 电动机
二极管 交叉不连接导线
开关 交叉连接导线
(2)画电路图时要注意以下几点:
①电路元件要用统一规定的符号;
②电路的连接情况要与实际电路一致,即电路图中各元件的顺序、位置、电源的正负极等必须与实物电路一一对应;
③合理安排电路元件符号,使之均匀地分布在电路中,具有对称性,特别要注意元件符号一定不要画在电路的拐角处。
④电路图最好呈长方形,导线要画得横平竖直,尽量使电路图简洁、美观、大小比例适中。
谈重点 电路图要求“三会”
会看——能看懂电路图,知道电路中各元件的连接方法;会画——给定元件和连接方法时,能按照要求画出电路图;会连——会根据电路图连接实际电路。
【例4】画出如图所示实物电路的电路图。
解析:按照电流路径法从电池组的正极、开关、到电池组负极连接,画出一一对应的电路图。
答案:如图所示
5.电路作图题的类型和方法
(1)电路作图题一般有这样几种题型:按题目的要求设计电路图;根据所给的电路图连接实物图;根据实物连线图画出电路图。
(2)电路作图题的一般处理方法是:在实物图或电路图上标出电流方向,特别要标出电流的分流点、合流点,按照电流的流向画出电路图或实物连接图,在画好的图上再次标出电流方向,并与原图对照,避免连线错误。
点技巧 连接实物图要注意四点
①按顺序连接,即从电源的一极(如正极)出发,按顺序依次把各元件连接起来,直至电源的另一极,这样思路清晰,可以避免顾此失彼;
②与电路图连接情况一致,即各元件的顺序、位置、电源的正负极等,必须与电路图对应;
③尽量避免导线交叉;
④导线一定要接在各元件的“接线柱”上。
【例5】按照图甲所示的电路图,将图乙中各个元件连接起来(用铅笔画线表示导线)。
解析:
答案:如图所示
6.电路知识的应用
电路与生产、生活联系特别密切,因而此部分应用型题目较多。
(1)电路正误的判断
分析此类题时要仔细看清图中各元件的连接方式及开关通断时对各元件产生的影响。有关电路的常见错误有:①电路不完整;②部分用电器未接入电路;③开关不能控制电路;④电路中出现电源被短路或某一用电器被短路。
点技巧 常见的电路错误
常见的电路错误一般可分为三种:①缺少必不可少的元件(如电源、开关、用电器);②元件开路,电流不能形成回路;③电源短路。
(2)电路故障判断
电路故障判断是一种常见的题型,这类题能考查我们综合运用电学知识分析实际问题的能力。分析电路故障时,首先要观察电路的组成,搞清电路中有哪些元件,是如何连接的,然后根据故障现象进行分析推理,作出判断。
【例6】如图所示的电路中正确的是( )
解析:
A × 图A中没有用电器,开关闭合后会发生电源短路
B × 图B中,尽管有电源、用电器、开关和导线,但有一根导线使电源短路
C √ 一个完整的电路是由四部分组成的,它们分别是电源、用电器、开关和导线,且各部分都能正常工作,因此可判断C正确
D × 图D中缺少电源
答案:C第四节 科学探究:串联和并联电路的电流
答案:(1)I (2)A (3)毫安(mA) (4)三 (5)0.6 (6)3 (7)量程 (8)0.02 A (9)0.1 A (10)相等 (11)之和
1.电流
(1)定义
物理学中用每秒通过导体任一横截面的电荷量来表示电流的强弱,叫做电流。用字母I表示。
(2)单位
安培,简称安,符号A,比安小的单位有毫安(mA)和微安(μA)。
它们之间的换算关系是:1 A=1 000 mA,1 mA=1 000 μA。
(3)公式
由定义可知,I=,Q表示电荷量,单位是库仑(C);t表示通过这些电荷量所用的时间,单位是秒(s);I表示电流的大小,单位是安培(A)。
(4)常见的电流值如下表所示:
用电器名称 电流值
电子计算器 130 μA
家庭用普通照明灯 0.2~0.5 A
电视机 0.2~0.4 A
电风扇 0.3 A
家用电冰箱 1.1~1.7 A
家用空调 5 A
析规律 电荷量和电流的区别与联系
电流 电荷量
定义 1 s内通过导体横截面的电荷量,即电流的强弱 电荷的多少
单位 安培(A) 库仑(C)
性质 在确定的电路中,电流的大小与时间无关 电荷量随通电时间的增长而增多
联系 由电流的定义式I=,可以得出Q=It
【例1】下列关于电流的说法中正确的是( )
A.电流表示电荷运动的快慢
B.电流是表示电流强弱的物理量
C.通过导体的电荷量越多,导体中的电流越强
D.通电时间越少,电路中的电流越强
解析:
A × 电流是为了表示电流强弱而引入的物理量,故A项错误,B项正确;
B √
C × 电流的大小等于1 s内通过导体任一横截面的电荷量,即I=,电流的大小I是由电荷量Q和通电时间t两个因素决定的,不能只根据其中一个因素的大小来判断电流的大小,故C、D项错误。
D ×
答案:B
2.电流表
(1)认识电流表
①作用:测量电路中电流的大小。
②符号:
③种类:学生电流表、教学电流表、灵敏电流计。
④量程:常用的电流表有三个接线柱,两个量程。
当用“-”和“0.6”两个接线柱时,其量程为“0~0.6 A”,每一小格表示0.02 A,每一大格表示0.2 A;当用“-”和“3”两个接线柱时,其量程为“0~3 A”,每一小格表示0.1 A,每一大格表示1 A。
(2)电流表的使用规则及电路图如下表:
使用规则 电路图
电流表必须和被测量的用电器串联
电流必须从电流表的“+”接线柱流入,从“-”接线柱流出
被测电流不能超过电流表的量程
绝对不能把电流表直接接到电源的两极上
析规律 电流表的试触
具体做法是使电流表的一个接线柱接好,用导线瞬时碰接另一接线柱。通过试触可以达到下面的作用:①判断电路是否接通,若指针动,则电路接通,否则未接通;②判断正负接线柱是否接反,若顺时针偏转,则接正确,否则接反;③判断量程是否选对,先选用大量程试触,指针偏转角度小,则量程选大,应改用小量程。
【例2】用电流表测量通过小灯泡L1的电流,如图所示的四个电路中,正确的是( )
解析:
A × 图中电流表与L1并联;
B √ 图中,灯泡L1、L2并联,电流表测量通过小灯泡L1的电流;
C × 图中电流表虽然与L1串联,但电流是从电流表的负接线柱流入,从正接线柱流出的;
D × 图中,电流表直接跨接在电源两极造成短路,易将电源和电流表烧坏。
答案:B
3.电流表的读数
(1)一看量程:根据电流表接线柱的连接情况,确定电流表使用的量程。
(2)二看分度值:选用0~0.6 A量程时,对应分度值为0.02 A,按表盘的下排刻度读取数据;选用0~3 A量程时,对应分度值为0.1 A,按表盘的上排刻度读取数据。
(3)三看指针的偏转。
点技巧 巧用口诀解决电流表读数
读电流表的示数时,可记住下述口诀:一看接线柱,确定量程数;二看每小格,明确分度值;三看指针处,正视仔细读。
【例3】如图所示是电流表的刻度盘和接线柱的示意图,电流表的示数是( )
A.1.6 A B.1.52 A
C.0.26 A D.0.32 A
解析:由于导线接在“-”和“0.6”两个接线柱上,即使用0~0.6 A的量程,应按刻度下排的标注读数,分度值是0.02 A,电流表的示数为0.32 A。
答案:D
4.串联电路、并联电路中电流的特点
(1)串联电路中各处的电流都相等,即I1=I2=I3=…=In。
(2)并联电路干路中的电流等于各支路中的电流之和。即I=I1+I2+I3+…+In。
【例4-1】如图为用电流表测量同一串联电路的电流的三种接法,以下说法中正确的是( )
A.甲测法的电流最大
B.乙测法的电流最大
C.丙测法的电流最大
D.三种测法的电流一样大
解析:
→→
答案:D
辨误区 对电流表所测电流的判断错误
电流表与所测用电器是串联关系,但在一些较复杂的电路中,电流表测的是哪部分电路的电流,许多同学分不清,解答时应按照电流的方向,也可画出等效电路图予以辨析。
【例4-2】如图所示,电流表A1、A2、A3的示数分别为I1、I2、I3,比较它们的大小( )
A.I1>I2>I3
B.I1=I2+I3
C.I1=I2=I3
D.I2<I1<I3
易错答案:B或C
纠错剖析:分析此题时,一定要明确电路的连接及电流表使用规则
选项 易错角度 纠错剖析
B 没有理清电流表A1、A2、A3测的是哪部分电路的电流。 根据电流路径可判断三灯泡并联。再根据电流表的使用规则判断出电流表的测量对象。
C 对于电流路径分析不清,错误认为电流表A1、A2、A3与灯泡L3串联。
正确答案:A
5.电流表量程的选择
(1)若能预先估计被测电流的大小,则根据估计的电流的大小,选择合适量程的电流表。
(2)若不能估计被测电流的大小,要采用最大量程并用“试触法”选择合适的量程。试触时闭合开关,用线头试触电流表最大量程的接线柱,观察指针偏转的范围。
①如果超过最大量程,就应换用更大量程的电流表,否则该电流表将被烧坏;
②如果小于大量程而大于小量程,就应选用大量程的接线柱;
③如果小于最小量程就应选最小量程的接线柱。
【例5】王海同学用电流表测量电流时,把电流表串联接入电路后闭合开关,发现指针偏转如图甲所示,产生这种情况的原因是________;另一同学测量时,则发现指针偏转如图乙所示,产生这种情况的原因是________。
解析:根据电流表的使用方法,让电流从电流表“+”接线柱流入电流表,“-”接线柱流出,当接反时就会出现反偏现象(如图乙);另外应选择合适的量程,当量程选小了时,就会造成指针偏转角度太大(如图甲),有可能损坏电流表。
答案:电流表量程选小了 电流表正、负接线柱接反了
6.对串联和并联电路电流规律的理解
(1)串联电路电流的规律:串联电路中各处电流相等。
从理论上分析,串联电路只有一条电流路径,流经电路各个部分的电荷,既不会消失,也不能堆积,所以流过一处的电荷也将流过另一处,也就是说串联电路中各处的电流相等。
(2)并联电路电流的规律:并联电路干路中的电流等于各支路中的电流之和。
电流和水流相似,我们用水流来类比:从干渠里流出来的水分成几条支流,由于每条支流的水都是从干渠里分出来的,所以每条支流的流水量之和等于干渠里的流水量。
同理,在并联电路中,干路电流分成支路电流,支路电流汇成干路电流,而电路中的电荷不会消失,也不能堆积,所以干路中的电流等于各支路中的电流之和。
【例6】两只灯泡连接后接到两节干电池的电路上,用电流表测得通过它们的电流相等,那么( )
A.这两只灯泡一定是串联
B.这两只灯泡一定是并联
C.这两只灯泡可能是串联
D.这两只灯泡可能是并联
易错答案:A
纠错剖析:一定要明确串并电路电流特点
选项 易错角度 纠错剖析
A 片面地根据串联电路中各处电流相等,误认为通过两灯泡中电流相等,两灯泡就一定是串联的。 两只灯泡串联,两灯泡中的电流一定相等;若两只灯泡并联,两支路的电流也有可能相等。
B 片面地根据两只灯泡规格相同且并联,流过它们的电流相等而错误地做出判断。
正确答案:CD第三节 连接串联电路和并联电路
答案:(1)首尾 (2)一条 (3)互相 (4)所有 (5)并联 (6)并联电路 (7)两条 (8)互不影响
1.串联电路
(1)定义
把用电器首尾连成一串后再接入电路中,这种连接方式叫串联。按串联的方式连接起来的电路叫串联电路。如图所示L1和L2组成串联电路。
(2)特点
①电流只有一条路径,无干路、支路之分;
②通过一个用电器的电流也一定通过另一个用电器,各用电器互相影响;
③只要串联电路中串联接入一只开关,即可控制所有用电器。
【例1】如图所示的四个电路图中,各开关都闭合后,灯泡L1与L2串联的是( )
解析:根据串联电路的定义或特点作出判断,串联电路中电流只有一条路径。因此选项D符合题意要求。
答案:D
提示:电路的识别,要从串联电路的基本特征判断,不能单从电路的形状上判断。
2.并联电路
(1)定义
把用电器的两端分别连在一起,然后再接入电路中,这种连接方式叫并联。按并联的方式连接起来的电路叫并联电路。如图所示L1和L2组成并联电路。
(2)特点
①电流有两条或两条以上的路径,有干路、支路之分;
②干路在分支处分成两条或两条以上的支路,每条支路中都有一部分电流流过,即每条支路都与电源形成一个通路,各支路用电器互不影响;
③干路开关控制整个电路的用电器,支路开关只控制本支路上的用电器。
析规律 理解“串、并联电路中开关的作用”
串联电路
开关S在电路中的位置 开关S对灯泡L1、L2的控制情况
S闭合时 S断开时
S在a点处 两灯都亮 两灯都不亮
S在b点处 两灯都亮 两灯都不亮
S在c点处 两灯都亮 两灯都不亮
并联电路
开关S、S1、S2的状态 对灯泡L1、L2的控制情况
L1 L2
开关S、S1、S2闭合 亮 亮
开关S断开,S1、S2闭合 不亮 不亮
开关S闭合,S1断开、S2闭合 不亮 亮
开关S闭合,S1闭合、S2断开 亮 不亮
【例2】如图所示的电路中,若要L1和L2串联,须闭合开关________断开开关________;若要使L1和L2并联,则须闭合________断开________;若同时闭合S1、S2和S3,此时电路________。
解析:若要L1和L2串联,须让通过L1的电流也通过L2,所以须闭合S2,断开S1、S3;若要L1和L2并联,则应让电流在通过L1前分流,一支过L1,另一支过L2,然后再汇合在一起,流回电源负极,所以须闭合S1、S3,断开S2;若同时闭合S1、S2和S3,电源的正负极就直接用导线连接起来了,此时电路发生短路,是不允许的。
答案:S2 S1和S3 S1和S3 S2 短路
提示:分析这类问题要抓住关键,看准通与不通,找清电流的路径。
3.实验探究:连接串联电路和并联电路
(1)连接电路的步骤
①观察、认识仪器、仪表,阅读说明书,了解使用方法;
②画好电路图,确认电路图无误后,再根据电路图连接电路;
③按顺序连接电路。对于串联电路,一般从电源的正极开始,用导线依次把元件逐个连接起来。并联电路的连接应掌握“先串后并”的方法,即先按电流的方向将干路与一条支路中的元件连接好,再将另一条支路单独连好后,并接在相应的位置(电流的分点和合点)上;
④连接电路的过程中,开关应处于断开状态,待连接好并检查无误后,再闭合开关进行实验。
(2)实验要点
①串联电路中若将开关接在电路的不同位置,所起的作用是否改变?并联电路中干路开关和支路开关的控制作用有什么不同?
②若将电路中的一盏灯泡取下,观察另一盏灯泡的发光情况。
(3)实验结论
①开关和用电器总是串联的;
②如果要使几个用电器在工作时互不影响,即任一个用电器的通断不影响其他用电器的通断,这几个用电器必须并联;
③在并联电路中,干路开关控制整个电路,支路开关只能控制一个支路;
④用电器串联时,任何一个用电器开路,则其他用电器都不能工作。
点技巧 电学实验要注意三点
①严格按照连接电路的步骤进行实验;
②在连接电路的过程中,开关应处于断开状态;
③严禁短路。
(4)电路故障分析
电路连好后,闭合开关,发现灯泡不亮,可能是以下几个方面的原因:
①电池组的电池松动,彼此接触不良;
②导线与接线柱之间松动;
③小灯泡与灯座间接触不良;
④小灯泡的灯丝烧断。
【例3-1】在“组成串联电路和并联电路”的实验中,小张将两个灯泡和一个开关与电源连成了一个电路,闭合开关后,发现两灯都不亮,经检查,小张发现有一个灯泡与灯座接触不良,小张将这个灯泡安装好后,再次闭合开关,两灯都发光了,由此可以判定,两灯的连接关系为________。
解析:这种运用现象来判断电路的串并联,需要我们对串并联电路有很深的理解,从题目中的现象可以看出:一个灯泡不亮,另一个也不亮,后来检查安装好,两灯泡都亮。这正是串联电路的特点。
答案:串联
提示:判断串、并联时可以假设去掉电路中的一个用电器,如果其他用电器仍可工作,说明这是并联电路,反之则为串联。
辨误区 走出电路连接的误区
电路的连接方法有三种:①电流流向法:即从电源的一个极开始,顺着或逆着电流方向根据电路图连接实物元件,最后连到电源的另一个极。②先通后补法:即从电流正极出发按电流的方向先连通一条支路,在分流点和汇流点再补接其他支路。③先支后干法:将各个支路分别连接好,再在分流点、汇流点将各支路的“头、头”相连,“尾、尾”相连,最后连接电源正、负极与分流点、汇流点之间的连线。
【例3-2】根据图甲所示的电路图连接图乙中的实物元件。
易错答案:如图所示
纠错剖析:解决此题需明确并联电路中分流点与汇流点
易错角度 纠错剖析
由于对电路元件的实物结构不清楚,在做实物图与电路图互化的题目时,不能正确确定电路中分流点与汇流点的位置,误认为电流在S2之前就分叉,造成开关S2在支路上的错误 正确确定电路中的分流点与汇流点的位置的方法是:应用电流流向法分析电路,对电路中的元件可按电流流进与流出的次序定为前与后,即元件的电流流入端为前,电流流出端为后,在每根导线上标出电流的方向,这样就能方便地找出并联电路中分流点与汇流点的位置
正确答案:如图所示
4.串、并联电路的比较
串联电路 并联电路
连接特点 用电器逐个顺次连接,只有一条电流路径,无分支 各用电器并列地连接在电路的两个点之间,有干路与支路之分
工作特点 任意一个用电器不工作,其他用电器均停止工作 某一支路断路时,其他支路上的用电器仍可工作
连接方法和技巧 逐个顺次,一一连接 “先串后并法”或“先并后串法”
5.串联和并联电路的识别
(1)电流路径
①串联电路中只有一个电流路径,电流先后通过所有的用电器,通过各用电器的电流是一有皆有、一无皆无;
②并联电路中有两条或多条电流路径,各支路能独立地通电或断电。判断时可以假设去掉电路中的一个用电器,如果其他用电器仍可工作,说明这是并联电路,反之则为串联。
(2)开关的作用
串联电路中一个开关能控制整个电路的通与断,且开关的位置对电路没有影响;并联电路中干路开关可以控制整个电路的通与断,支路开关只控制它所在支路的通与断。
【例4】电路中有两盏电灯,将开关闭合上后,下列说法正确的是( )
A.若只有一盏灯亮,则两灯一定并联
B.若只有一盏灯亮,则两灯一定串联
C.若两盏灯同时发光,则两灯一定并联
D.若两盏灯同时发光,则两灯一定串联
解析:
A √ 若开关闭合只有一盏灯亮,另一盏灯不亮,表明两灯的工作互不影响,可以肯定两灯是并联的;
B ×
C × 开关闭合两灯同时发光,则不能确定两灯是串联还是并联,因为串联电路的开关控制所有用电器,并联电路的干路开关也可以控制所有用电器。
D ×
答案:A
【例5】如图所示,下列电路中属于串联电路的是( )
解析:本题可以用“电流法”来识别。所谓“电流法”,就是在识别电路时,让电流从电源正极出发经过各用电器回到电源负极,途中不分流,这些用电器的连接方式就是串联;如果电流在电路中有分有合,则这些用电器之间的连接方式就是并联。由此可以判断出B为串联电路,其余都为并联电路。
答案:B
6.串联、并联电路的应用
串联电路和并联电路的特点是本节的重点内容,也是一切电路判断、电路设计的依据。一般用电器要求独立工作的电路设计成并联。
设计电路,一般采用如下几个步骤:(1)根据设计的要求,确定用电器、开关和电源的连接方式;(2)画出草图后,根据设计要求进行验证;(3)符合题意要求后,再画出规范的电路图。
析规律 电路设计有规律
在设计电路时,应注意弄清题意、看清要求,特别是开关的控制作用,然后根据串、并联电路的特点进行设计。串联电路中只需一个开关,各用电器相互影响;并联电路中可用多个开关,各支路互不影响。
7.电学实验的“四字”规律
初中电学实验具有系统性和渐近性两个特点,所有的电学实验都有共性,但每次电学实验又有不同的要求。为了做好电学实验,可按看、摆、连、通四字口诀去做,这是一个便于大家掌握的规律。
(1)看:是指要看懂每次实验的电路图,知道要用几种电路元件和多少条导线。
(2)摆:除导线外,把电路元件按电路图上的位置摆放在实验的桌面上,这样便于连接电路。
(3)连:连接电路时,首先要把开关打开,再按电路图从电源的某一个电极开始连接,直至把电路连通为止。
(4)通:检查电路连接无误后,先用开关进行试触,在确定电路没问题后,正式接通电路。
点技巧 实验中灯泡不亮原因分析
①电池松动,彼此接触不良;
②导线与接线柱之间松动,或导线的绝缘橡皮被夹在接线柱内;
③小灯泡与灯座间接触不良,也可能是灯泡的灯丝断了;
④若电路中灯泡的两端被另外一条导线相连(或灯座接线柱两接头相碰),发生局部短路,灯泡也不会发光。
【例6】一商品仓库,后门进货、前门取货,现有红绿两只灯泡和一个电铃、一个电池组、两个开关,若干条导线。请你为仓库值班人员设计一个电路:电铃响同时红灯亮,表示取货人在前门按开关;电铃响同时绿灯亮,表示送货人在后门按开关。要求画出设计的电路图,图中要标明红灯、绿灯及对应的前门、后门的开关。
解析:根据题意可知:绿灯、红灯的工作情况互不影响,所以这两盏灯应该并联,前门开关与红灯在一支路上,后门开关与绿灯在另一支路上。因为无论红灯亮或是绿灯亮,电铃均响,所以电铃应位于干路上。
答案:如图所示
【例7】小明和同组同学利用如图所示的(a)、(b)两个电路进行“串联电路和并联电路的比较”的探究活动,在保持电源电压不变的条件下,他们所记录的实验结果如下。你认为其中不可能的是( )
A.在(a)电路中,当灯L1和灯L2都发光时,取下灯L1,灯L2将会熄灭
B.在(a)电路中再串联一个小灯泡,接通电路后,灯L1和灯L2发光会变暗
C.在(b)电路中,当灯L1和灯L2都发光时,取下灯L1,灯L2将会熄灭
D.在(b)电路中,当灯L1和灯L2都发光时,取下灯L1,灯L2将不会熄灭
解析:(a)图中两灯L1和灯L2是串联的,根据串联电路的特点:电流只有一条路径,各用电器互相影响,当取下灯L1,灯L2将会熄灭,故A可能;由实验现象可知,当在(a)电路中再串联一个小灯泡时,接通电路后,灯L1和灯L2发光会变暗,故B可能。(b)图中两灯L1和灯L2是并联的,并联电路中各用电器互不影响,取下灯L1,灯L2将不会熄灭,故C不可能,D可能。
答案:C
提示:解答本题的关键是看清楚电路的连接,抓住串、并联电路的特点,即串联电路中电流只有一条路径,各用电器互相影响;并联电路中各用电器互不影响。第五节 测量电压
答案:(1)电压 (2)U (3)伏 (4)V (5)0~3 V (6)15 (7)并 (8)+ (9)- (10)量程 (11)和 (12)U1+U2+…+Un (13)相等
1.电压
(1)作用
电压是使电路中产生电流的原因。电源在电路中的作用就是提供电压,不同的电源在电路两端提供的电压一般不同。电压通常用U来表示。
(2)单位
①在国际单位制中电压的单位是“伏特”,简称“伏”,符号是V。
②常用单位分别是:千伏(kV)和毫伏(mV)。
③它们之间的换算关系:1 kV=1 000 V;1 V=1 000 mV。
(3)几种常见的电压值
电视信号在天线上的感应电压 约0.1 mV
维持人体生物电流的电压 约1 mV
每节干电池的电压 1.5 V
电子手表氧化银电池 1.5 V
每节蓄电池的电压 2 V
对人体安全的电压 不高于36 V
家庭电路 220 V
电视机显像管的工作电压 10 kV
发生闪电的云层间电压 可达103 kV
点技巧 电压与电流的关系
电压是形成电流的原因,因此有了电流就一定有电压,但有电压不一定有电流。要在电路中得到持续电流,必须满足两个条件:①有电源;②电路是通路。
【例1】下列说法正确的是( )
A.电路中只要有电压,就一定有电流
B.电路不闭合,电源两端就没有电压
C.电路中有电流,电路两端一定有电压
D.电流使电路两端有电压
解析:
A × 电压是电路中形成电流的原因,如果电路中没有闭合形成通路,电路中是不会有电流的;
B × 电路不闭合,电路中一定没有电流,但电源两端的电压是存在的;
C √ 电压是电路中形成电流的原因,因此有了电流就一定有电压,但有电压不一定有电流;
D × 电压是电流形成的原因,不是电流形成电压。
答案:C
2.电压表
(1)认识电压表
①作用:测量电路两端电压的大小。
②符号:
③量程:常用的电压表有三个接线柱,两个量程。当用“-”和“3”两个接线柱时,其量程为“0~3 V”,每一小格表示0.1 V,每一大格表示1 V;当用“-”和“15”两个接线柱时,其量程为“0~15 V”,每一小格表示0.5 V,每一大格表示5 V。
(2)电压表的读数
①看清接线柱是如何连接的,明确使用的量程;
②看清每一大格分成几个小格,算出分度值,0~3 V的量程分度值为0.1 V,0~15 V的量程分度值为0.5 V;
③看清指针位置,读出示数,读数时视线应与表盘垂直。
点技巧 电压表读数的巧记方法
一看接线柱,确定量程数;二看每小格,表示多少伏;三看指针处,正视仔细读。
(3)电压表的使用规则
①电压表必须和被测的电路并联。
②必须保证电流从电压表的“+”接线柱流入,从“-”接线柱流出;
③被测电压不要超过电压表的量程。
析规律 电压表与电流表的比较
【例2】如图所示,用电压表测灯泡两端的电压的电路图,正确的是( )
解析:电压表应与被测电路并联,且电流从“+”接线柱流进电表(即正接线柱靠近电源正极),从“-”接线柱流出电表。
答案:D
3.用电压表测电压
(1)用电压表测干电池的电压
串联电池组的电压等于各节干电池的电压之和。
(2)串联电路电压的特点
串联电路两端的总电压等于各部分电路两端的电压之和。即U=U1+U2+…+Un。
(3)并联电路中的电压特点
并联电路中各支路两端的电压都相等。即U1=U2=…=Un。
点技巧 电压与电流的对比
【例3-1】如图甲所示的电路,当开关S闭合后,电压表V、V2的示数如图乙、丙所示,那么灯L1的电压为( )
A.4.7 V B.0.1 V
C.5.3 V D.2.5 V
解析:
答案:A
辨误区 对电压表测哪段电路两端电压的判断错误
判断电压表测量哪个用电器的电压,主要是用电流法,观察电压表和哪个用电器并联,和哪个用电器并联就测量哪个用电器的电压。
【例3-2】如图甲所示,电源电压是6 V且保持不变,开关S闭合后,电压表的示数是2 V,则( )
A.L1两端的电压是2 V
B.L2两端的电压是4 V
C.L1两端的电压是4 V
D.L2两端的电压是2 V
易错答案:AB
纠错剖析:分析此题时,一定要明确电压表的使用规则
选项 易错角度 纠错剖析
A 误认为S闭合后,电压表测的是L1两端的电压。 当S闭合时,电路是通路,电压表测的不再是电源电压,等效电路图如图乙所示,电压表测的是L2两端的电压,故D项正确。又因为L1与L2串联,电路两端的总电压等于各串联部分电路的电压之和,故C项也正确。
B 误认为电压表测的是L1两端的电压,则由串联电路电压特点求出L2两端的电压是4 V。
正确答案:CD
4.类比法理解电压
水压使水管中的水定向移动,形成了水流;电压使导体中的自由电荷在电路中定向移动,形成了电流。(如图所示)
水流的形成
抽水机水压水流。
电流的形成
电源电压电流。
5.正确使用电压表要做到“会调”“会选”“会连”“会读”
电压表在使用过程时,一般分为“调”“选”“连”“读”四个步骤:
(1)“调”:使用前先将表的指针调到指向“零”的位置。
(2)“选”:根据电路的实际情况选用合适的量程,量程选得过小,被测电压超过电压表的量程,会损坏电压表;量程选得过大,读数精确度就低,如果事先不能估计被测电压的大小,可以选较大的量程并进行试触。
(3)“连”:电压表要与被测电路并联,而且使“-”接线柱靠近电源的负极,“+”接线柱靠近电源的正极。
(4)“读”:首先观察电压表接入电路的接线柱,确认其量程,然后认清对应这个量程每个大格和每个小格所表示的电压值,读出指针指示的电压值。
点技巧 电压表检测电路故障有技巧
电压表有示数说明:从电压表的正接线柱到电源的正极是通路,从电压表的负接线柱到电源的负极是通路。
【例4】在研究电压的作用时,我们可以引入“水路”同“电路”进行类比。如图所示。将抽水机比作电源,则可将阀门比作________,将涡轮比作________,将水管比作________,还可将水压比作________,水流比作________。
解析:涡轮是利用水流工作的设备,图中小灯泡是利用电流工作的设备,水流可以比作电流,水压可以比作电压。
答案:开关 用电器 导线 电压 电流
提示:用水压是形成水流的原因,来类比电压是形成电流的原因,这种方法有助于我们理解电压的概念。
【例5-1】在用电压表测某电阻两端的电压时,若选用0~3 V的量程,测得的电压值为2.2 V;若使用0~15 V量程,测得的电压值为2.0 V,那么该电阻两端电压的大小应是( )
A.2.2 V B.2.0 V
C.2.1 V D.无法确定
解析:在选择电压表的量程时,如果被测电压小于小量程,应选用小量程,因为使用小量程测得的结果更准确,所以题中使用0~15 V量程,测得的电压值为2.0 V是不准确的,选用0~3 V的量程,测得的电压值为2.2 V是较准确的。
答案:A
【例5-2】如图是某同学用电压表测小灯泡L2两端电压的电路图,请指出图中的两处错误:
(1)______________________________________________________________________;
(2)______________________________________________________________________。
解析:根据电压表的使用说明,电压表应并联在电路中,而题图电压表串联在电路中;电压表接入电路时,应使电流从“+”接线柱流入,从“-”接线柱流出,而题图中电流从“-”接线柱流入,从“+”接线柱流出。
答案:见解析
6.利用电压表检测电路故障
因电压表可以直接接在电源的两极上,所以人们常用电压表检测电路的故障,这样不会损坏电路元件。
(1)在检测时,若电压表的示数等于或接近电源电压,则证明与电压表并联的电路发生了开路,即电压表与电路发生了串联。
(2)若电压表无示数,说明并联的电路发生了短路,或并联部分外电路发生了开路。
【例6】小明用如图所示的电路来探究串联电路的电压关系。已知电源电压为6 V,当开关S闭合后,发现两灯均不亮。他用电压表分别测a、c和a、b两点间的电压,发现两次电压表示数均为6 V,由此断定灯________(选填“L1”或“L2”)开路,用电压表测b、c两点间的电压,示数为________V。
解析:因为当开关S闭合后,发现两灯均不亮,所以断定电路存在开路,根据电压表接在a、b两点间的电压,且等于电源电压,则电压表到电源两极之间不可能出现开路,即灯L2不可能开路,所以只能是L1开路;当L1开路时,用电压表测b、c两点间的电压时,示数为0,因为电压表到电源两极之间出现了开路。
答案:L1 0