九年级物理上册（北师大版）同步导学案：第11章第5节 电压

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五、电压
基础知识 基础技能
1．电压的作用
(1)水压的作用
导体中存在着可以自由移动的电荷，自由电荷的定向移动形成电流，那么是什么原因使电荷发生定向移动呢？我们来看一个实验，如图所示。21世纪教育网版权所有
图甲中，两容器水面相平，打开阀门，水不流 ( http: / / www.21cnjy.com )动，水轮机不转动。图乙中，阀门打开，水流动冲动水轮机转动，当两容器中水面相平时，水流停止流动，水轮机停止转动。图丙中，在有水位差的两个容器之间安装一水泵，把低处的水抽到高处，使它们之间保持一定的水位差，在下面不断形成水流冲动水轮机转动。21·cn·jy·com
通过分析以上现象，我们可以看出：要想使管中 ( http: / / www.21cnjy.com )的水流动，必须使管两端水位的高度不同。水位差产生了水压，此时水压是形成水流的原因，抽水机则是保持水压的装置。
(2)电压的作用
如图所示。与图丙相比，小灯泡相当于水轮机， ( http: / / www.21cnjy.com )开关相当于阀门，电源相当于水泵，电流相当于水流。与之类比，若电路两端保持一定的电压，就能形成持续的电流。因此我们说电压是使电荷定向移动形成电流的原因，而保持电压的装置是电源。21教育名师原创作品
在电学中通常用字母“U”表示电压。
释疑点 电压和电流的关系
虽然电压是形成电流的原因， ( http: / / www.21cnjy.com )但不是说有了电压就一定有电流。比如说，自来水公司送出的自来水流入千家万户，主要原因是由于有水压，但如果把自来水管的某一处的阀门关闭，自来水不再流动。可见有水压不一定有水流。与此相类似，电压是形成电流的原因，但是只有电压不一定能形成电流，有了电压同时电路是闭合的，才能形成电流。
【例1】 关于电压，下面的说法不正确的是(　　)
A．电压是电路中形成电流的原因
B．只要电路两端有电压，电路中就一定有电流
C．电路中有电流时，电路两端就一定有电压
D．电源是提供电压的装置
解析：电源在工作中，不断地使正极聚集正 ( http: / / www.21cnjy.com )电荷，负极聚集负电荷，从而保持电路两端有一定的电压，所以电源是提供电压的装置，D项正确；而电压使电路中的自由电荷发生定向移动形成了电流，故A、C两项也是正确的；当电路中有电压时，电路中无自由移动的电荷或电路未形成通路，则电路中不会产生电流。【来源：21·世纪·教育·网】
答案：B
2．电压的大小和单位
(1)单位
在国际单位制中，电压的单位是“伏特”，简称伏，符号是V。电压常用的单位还有：千伏(kV)、毫伏(mV)、微伏(μV)。
(2)单位换算关系
1 kV＝103 V　1 V＝103 mV　1 mV＝103 μV
(3)常见的一些电压值
①一节普通干电池的电压为1.5 V；
②一节蓄电池的电压是2 V；
③手机电池的电压一般为3.6 V；
④家庭电路的电压为220 V；
⑤不高于36 V的电压对人来说是安全电压。
【例2】 单位换算：
(1)0.54 kV＝__________mV；
(2)13.5 mV＝__________V。
解析：(1)0.54 kV＝0.54×106 mV＝5.4×105 mV。
(2)13.5 mV＝13.5×10－3 V＝1.35×10－2V。
答案：(1)5.4×105　(2)1.35×10－2
3．电压表
(1)认识电压表
①用途：测量电路中两点间电压的大小。
②符号：在电路图中，电压表的符号是。
③接线柱：如图所示是实验室常用的电压表，有三个接线柱，“－”“3”“15”表示两个量程共用一个负接线柱。【来源：21cnj*y.co*m】
④量程、分度值：
电压表有两个量程：0～3 V,0～15 V。0～3 V量程，分度值为0.1 V；0～15 V量程，分度值为0.5 V。
(2)连接方法
①电压表要并联在电路中。测量哪个用电器(或哪部分电路)两端的电压，电压表就并联在哪个用电器(哪部分电路)的两端。
②正、负接线柱接法要正确。电流要从 ( http: / / www.21cnjy.com )电压表的“＋”接线柱流入，从“－”接线柱流出来。如果电压表的正、负接线柱接反了，指针会反向偏转，即指针将向没有刻度的方向偏转，不但无法读数，还可能损坏电压表。
③要选择合适的量程，被测电压不能超 ( http: / / www.21cnjy.com )过电压表的量程。若不能估计被测电压的大小，可用“试触”的方法选择合适的量程。如果被测电压超过3 V而低于15 V，应选用15 V的量程；如果被测电压不超过3 V，为提高精确度，应选用3 V的量程。
④另外，可以将电压表直接连到电源的两极上，测量电源的电压。由于电压表的构造与电流表不同，这样连接不会损坏电压表。　　21*cnjy*com
使用电压表还需注意什么？
① 校零：检查电压表的指针是否对准零刻线，如有偏差，进行校正。 ② 试触法：当被测电压大小不能确定时，可采用试触法选择电压表的合适量程。
【例3】 要测L2两端的电压，如图所示的电路图中正确的是(　　)
解析：要测L2两端的电压，应将电压表并联在L ( http: / / www.21cnjy.com )2两端且“＋”“－”接线柱接法要正确。A中电压表“＋”“－”接线柱接反了；C中电压表串联在电路中；D中电压表与L1、L2并联，测得值应为L1、L2的电压之和，即电源电压。故应选B。【出处：21教育名师】
答案：B
4．电压表的读数
(1)先看使用哪个接线柱，确定选用的量程。
(2)再根据所用的量程，认 ( http: / / www.21cnjy.com )清分度值，即每一小格表示的电压值，如果使用的是0～3 V量程，分度值是0.1 V；如果使用的是0～15 V量程，则分度值是0.5 V。
(3)接通电路后，看清指 ( http: / / www.21cnjy.com )针偏转多少小格，用分度值乘以小格数就是所测得的电压值。例如，如图所示，电压表使用的是“－”和“3”两个接线柱，由此确定所用量0～3 V，分度值是0.1 V，指针向右偏转了23个小格，因此所测电压值0.1 V×23＝2.3 V。
谈重点 电压表读数注意事项
(1)电压表读数可分三步：一看接线柱确定量程；二看每小格表示多少伏；三看指针处，正视仔细读。
(2)电压表指针在同一位置处，不同的量程对应的电压值不同，它们之间是5倍的关系。
【例4】 如图所示，甲表中的指针每偏转 ( http: / / www.21cnjy.com )1小格对应的刻度值为__________V，故甲表对应的示数为__________V。同理，乙表中的指针每偏转1小格对应的刻度值为__________V，故乙表对应的示数为__________V。
解析：甲表中的“－”和“3”接线柱连入 ( http: / / www.21cnjy.com )电路，说明该表量程为0～3 V，读下排刻度，每1小格代表0.1 V，指针偏转18格，则示数为18×0.1 V＝1.8 V。同理，乙表量程为0～15 V，读上排刻度，每1小格代表0.5 V，指针偏转17格，则示数为17×0.5 V＝8.5 V。
答案：0.1　1.8　0.5　8.5
基础方法 基本能力
5．探究串联电路电压的规律
(1)提出问题
串联电路中电压具有什么规律？
(2)猜想假设
①串联电路电压可能处处相等；
②串联电路两端的总电压可能等于各部分电路两端电压之和。
(3)设计实验
将两只不同规格的小灯泡串联后通过开 ( http: / / www.21cnjy.com )关接到电池组两端组成串联电路，如图所示。用电压表分别测出AB间两端的电压U1，BC间的电压U2，AC间的总电压U，比较U1、U2、U三者的关系。【版权所有：21教育】
(4)实验过程
按照下面图所示电路，依次测出AB间的电压 ( http: / / www.21cnjy.com )U1，BC间的电压U2，AC间的电压U，并将测得的电压值记录在下面的表格中。然后换上另外两只小灯泡，再次测量，记录数据。
次数 AB间电压U1/V BC间电压U2/V AC间电压U/V
1 1.5 2 3.5
2 2.2 1.9 4.1
(5)分析与论证
通过分析实验数据可以发现：U＝U1＋U2。探究结论为：串联电路两端的总电压等于各部分电路两端电压之和，即U＝U1＋U2＋…＋Un。21教育网
6．探究并联电路电压的规律
(1)提出问题
并联电路中电压具有什么规律？
(2)猜想假设
①并联电路两端电压可能相等；
②并联电路两端的总电压可能等于各部分电路两端电压之和。
(3)设计实验
将两只2.5 V小灯泡并联接入电路， ( http: / / www.21cnjy.com )如图所示。用电压表分别测出灯L1两端的电压U1，灯L2两端的电压U2，灯L1和L2并联后的总电压U，比较U1、U2、U三者的关系。
(4)实验过程
按照下面图所示电路，依次测出AB间的电 ( http: / / www.21cnjy.com )压U1，CD间的电压U2，EF间的电压U，并将测得的电压值记录在下面的表格中。然后换上另外两组小灯泡，再次测量，记录数据。
　　
【例5】 在探究“串联电路电压的规律”实验中：
(1)要用电压表测灯L2两端的 ( http: / / www.21cnjy.com )电压。连接电路如图甲所示。图中只有一根导线连错了，请你在连错的导线上画“×”，并用笔画线表示导线将电路连接正确。21cnjy.com
(2)改正电路后，闭合开关。如图乙所示 ( http: / / www.21cnjy.com )，电压表的示数为__________V，若电源电压为3 V，则灯L1两端的电压是__________V。
解析：(1)要用电压表测量灯L2两端的电压 ( http: / / www.21cnjy.com )，应将电压表与L2并联。从图中可以看出，电压表与灯L1串联后再与L2并联，故L2与开关相接的导线是错误的。
(2)电压表选择的是0～3 ( http: / / www.21cnjy.com )V的量程，此时示数为1.2 V，由串联电路电压的规律知，灯L1两端的电压U1＝U－U2＝3 V－1.2 V＝1.8 V。
答案：(1)如图所示　(2)1.2　1.8
或
【例6－1】 小明同学学过串联电路电压 ( http: / / www.21cnjy.com )的规律之后，知道了串联电路两端的总电压等于各部分电路两端的电压之和。他又考虑，在并联电路中，各支路两端的电压之间有什么关系呢？
小明做了如下实验，他按图甲连接好电路， ( http: / / www.21cnjy.com )用电压表分别测出：灯泡L1两端的电压U1，灯泡L2两端的电压U2，记下测量结果。通过实验他发现：U1＝U2，因此小明得出的结论是：在并联电路里，各支路两端的电压__________。利用小明的结论，完成下面两题：
(1)在图甲所示的电路中，电压表V1的示数为2.5 V，电压表V2的示数应为__________，电压表V的示数为__________。21*cnjy*com
(2)在图乙所示的电路中，闭合开关，电压表V1的示数为2.5 V，电压表V2的示数为3.8 V，电压表V的示数应为__________。
解析：由实验数据可以看到并联电路中，各支路两端的电压相等，且各支路都直接与电源相连接，因此各支路电压也就是电源电压。2-1-c-n-j-y
(1)电压表V1、电压表V2、电压表V的示数相等，都等于2.5 V；
(2)灯L1、L2串联在电路中，各部分电 ( http: / / www.21cnjy.com )路电压不一定相等。但总电压即电源电压一定等于各部分电路电压之和，因此电压表V的示数为U＝U1＋U2＝2.5 V＋3.8 V＝6.3 V。
答案：相等　(1)2.5 V　2.5 V　(2)6.3 V
【例6－2】 如图所示电路中，电源电压保持不变，当开关S闭合时，电压表的示数将(　　)
A．不变　　　　　　　　　 B．变大
C．变小 D．无法确定
次数 U1/V U2/V U/V
1 3 3 3
2 3 3 3
3 3 3 3
(5)分析与论证
通过分析实验数据可以发现：U＝U1＝U2。
探究结论为：并联电路中，各支路两端电压相等，即U＝U1＝U2＝…＝Un。
解析：开关断开时，电压表测量L1两端的电压， ( http: / / www.21cnjy.com )此时电压表的示数也等于电源电压。开关闭合时，L1和L2并联，此时电压表测量L1或L2两端的电压，根据并联电路的电压特点知，此时电压表的示数也等于电源电压。由于电源电压保持不变，所以电压表的示数不变。
答案：A
思维拓展 创新引用
7．比较电压表和电流表
名称 电流表 电压表
用途 测量电路中的电流 测量电路两端的电压
符号
使用方法 不同之处 ①串联在被测电路中；②不允许直接接到电源两极上；③在电路中相当于导线 ①并联在被测电路两端；②可以直接接到电源两极上测量电源电压；③在电路中相当于断路
相同之处 ①测量前调零；②电流必须从“＋”接线柱流进，从“－”接线柱流出；③被测电流和电压不要超过电表的量程；④不能估计出电流值或电压值时可用试触法判断是否超过量程
8.用电压表检测电路故障
(1)若电压表有示数且示数为电源电压 ( http: / / www.21cnjy.com )，说明有电流通过电压表，即电压表与两侧电路包括L1、开关S在内构成通路，则电路的故障在与电压表并联的部分，可能是L2断路。断点在电压表所跨接的a、b两点之间。2·1·c·n·j·y
(2)若电压表无读数，说明电压表中没有 ( http: / / www.21cnjy.com )电流通过，电路故障可能是：①电压表没接好；②电压表本身被损坏；③被测电路短路；④被测电路以外的电路某处断路。
【例7】 如图所示的电路中，当开关S闭合后，要使灯泡L1、L2串联，甲乙应该接入的是(　　)
A．甲接电压表，乙接电流表 B．甲接电流表，乙接电压表
C．甲、乙都接电压表 D．甲、乙都接电流表
解析：因为串联电路只有一条路径，要使灯泡 ( http: / / www.21cnjy.com )L1、L2串联，那么流过L1的电流必定也流过L2，即电流通过L1→L2→开关S构成通路。而电流表要串联在电路中，电压表要并联在电路中，因此甲、乙不可能是电流表，都是电压表。www.21-cn-jy.com
答案：C
【例8】 如图中，电源电压是6 V，开关S闭合后，电灯L1、L2都不亮，电压表示数为6 V，出现此现象的原因是可能(　　)21·世纪*教育网
A．L2断路　　　　　　 B．L1断路，L2短路
C．L1、L2都断路 D．L1、L2都短路
解析：由电路图可知，L1与L2串联 ( http: / / www.21cnjy.com )，电压表测L2两端的电压。电路若正常，在串联电路中总电压等于各部分电路两端电压之和，所以电压表的示数应小于总电压6 V，而实际示数为6 V，有几种可能：www-2-1-cnjy-com
一是L1短路，L2正常；题目的现象是电灯L1、L2都不亮，故L1短路，L2正常，与题所述现象不符。
二是L2断路，由图看出电压表“＋”接 ( http: / / www.21cnjy.com )线柱通过灯丝与电源正极相连，“－”接线柱通过开关与电源负极相连。电压表测电源电压，示数为6 V，电压表与L1串联，L1不亮。
三是L1短路同时L2断路，电压表测电源电压。综上所述选项A正确。
答案：A
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