第6节 电压的测量

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第6节 电压的测量
联想情景导入
我们知道，水从自来水厂流淌到用户家中，是因为自来水厂为水提供了一定的压力，我们称为“水压”。接通电路，电荷在电路中定向移动形成电流，用电器就可以工作。那么，是什么促使电荷作定向移动的呢？电荷的定向移动是否也需要一定的设备呢？把一支完好的手电筒里的电池取出，无论怎样按动开关，手电筒里的小电珠也不会发光。可见，手电筒里的电池为电荷的定向移动提供了动力，也就是我们本节课要学的电压。
同样一只小电珠，分别用导线与一节电池连接和两节电池连接，小电珠的明亮程度是不同的，这又是什么原因呢？原来，不同的电源可以为电路提供的电压是不同的，学习了本节知识后，我们可以利用电压表来测量电路中的电压的高低。
重点知识详解
一、电压
1．水流和电流的形成的对比。
左图中水流的形成是由于抽水机给水流提供能量，抽水机的工作使水，路存在一个稳定的水压，从而保证水流得以持续。右图中电源作用与左图中的抽水机作用类似，电源的作用，是给电路中的电流提供能量，使电路存在一个稳定的电压，从而保证电流得以持续。电源两端有电压是金属导体中存在电流的必要条件。
2．电压：电压是形成电流的原因。电源是提供电压的装置。电压符号：U
3．电压的单位：伏特，简称伏(V)。常用单位：千伏(kV)、毫伏(mV)、微伏(V)等。
1千伏= 1000伏 1伏= l000毫伏 l毫伏= 1000微伏
二、电压的测量
1．测量工具：电压表(如下图所示)。符号
2．电压表的作用方法：
(1)必须把电压表并联在被测电路的两端；
(2)把电压表的正接线柱接在跟电源正极相连的那端；
(3)被测电压不能超过电压表的量程；
(4)允许电压表直接连入电源两极上测电源电压。
三、用电压表测电压
实验器材：干电池两节、小灯泡两个、开关一个、电压表一个、导线若干。
实验过程：
1．测量串联电路的电压。
(1)按下图所示连接好电路。
(2)用电压表分别测出灯L1和灯L2两端的电压U1、U2及L1、L2串联后的总电压U。
实验结论：总电压等于各灯两端电压之和。
2．测量并联电路中的电压。
(1)按下图所示连接好电路。
(2)用电压表分别测出图中两盏电灯两端的电压U1、U2及电源两端的电压U。
实验结论：总电压与各支路的电压相等。
精典例题解析
[例1] 下列说法中正确的是 ( )
A．导体内有大量的自由电荷，只要使导体构成通路，导体中就有电流通过
B．电路中只要有电压，就会有电流
C．电压是产生电流的必要条件
D．电路呈开路时，电流为零，则电路两端电压也为零
[解析] 若导体中只有自由电荷而没有电源，或者电路两端虽有电压，而电路没有形成闭合回路，都不能使电路中有电流，而电路呈开路状态时，电流为零，也不能肯定电路两端的电压为零，所以上述A、B、D说法是错误的。
[答案] C
[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
[例3] 如下图所示的电路中，电压表V1、V2和V3分别测量的是______、______和______的电压；如果电压表V1、V2的示数分别为6V和4V，那么电压表V3的示数为 ______V。
[解析] 要判断电压表测量哪段电路两端的电压，只要看电压表与哪段电路并联的。从图上可看出，电压表V1与电源两端相连，而V2和V3分别与L1和L2两端相连，因此电压表V1测量总电压，电压表V2和V3分别测量的是L1和L2两端的电压。由于电路中L1与L2是串联的，根据串联电路电压的特点，可得电压表V3的示数为6V-4V=2V。
[答案] 电路两端总电压 L1两端 L2 两端 2
[例4] 科学课后，小南和小雄将一块铜片和一块锌片插入西红柿，做成了一个 “西红柿电池”。小南和小雄想探究“西红柿电池的电压大小与哪些因素有关”，小雄说：“可能与两金属片之间的距离有关”。小南想了想说：“也可能与两金属片插入西红柿的深度有关”。”为了验证猜想是否正确，他们找来了电压表，连成了如图所示的电路。
(1)请你选择其中一个猜想，并提出验证的方法：
(2)目前人们乱扔废旧电池的现象非常普遍，请你针对这种现象，给有关部门提出一条合理建议：______________________________________________________________________。
[解析] 当一个物理量与其余几个物理量有关系时，为了使研究简化和方便，一般采用控制变量法。本题中要研究西红柿电池的电压与两金属片之间的距离有关时，就要控制插入的深度不变；同样要研究西红柿电池的电压与两金属片插入的深度有关时，就要控制距离不变。第二问意在培养学生环保意识及可持续发展意识。
[答案] (1)答案一：探究电压与两金属片插入深度的关系当两金属片插入西红柿某一深度时，观察并记录电压表示数。在同一位置，改变两金属片插入的深度，再观察并记录电压表示数，比较两次电压表示数的大小与深度的关系。答案二：探究电压与两金属片之间的距离的关系两块金属片相距一定的距离插入西红柿，记下插入的深度，观察并记录电压表示数。改变两金属片间的距离，仍插入相同的深度，再观察并记录电压表示数。比较两次电压表示数的大小与距离的关系。 (2)分类回收等。
实践创新应用
1．学生在学习电学知识时，在老师的引导下，联想到如图所示的力学实验现象，进行比较并找出相类似的规律，其中不准确的是 ( )
A．水压使水管中形成水流；类似地，电压使电路中形成电流
B．抽水机是提供水压的装置；类似地，电源是提供电压的装置
C．抽水机工作时消耗水能；类似地，电灯发光时消耗电能
D．抽水机给水流提供能量；类似地，电源给电路提供能量
2．同学们在学习了电压的知识后，对电压有各自不同的认识。下列说法中不正确的是
( )
A．电源是提供电压的装置 B．电路中有电流就一定有电压
C．电路中有电压就一定有电流 D．电压是电路中形成电流的原因
3．图中电表a、b接法都正确，由图可知 ( )
A．电表a和b都是电流表
B．电表a和b都是电压表
C．电表a是电压表，b是电流表
D．电表a是电流表，b是电压表
4．下列关于电压的单位换算关系式中，错误的是 ( )
A．1000伏=l千伏 B．1毫伏=10- 伏
C．1伏=106 微伏 D．1千伏=109毫伏
5．比较电流表和电压表的使用规则，下列说法中不正确的是 ( )
A．使用前都要检验指针是否对准零刻度线
B．测量前都要估计测量值的范围，以选定量程
C．接入电路时，都要使电流从表的正接线柱流入，从表的负接线柱流出
D．接入电路时，都要严禁将表的两个接线柱直接连到电源两极上
6．在如图所示的电路图中，能用电压表正确测出灯L1两端电压的是 ( )
7．在图a所示电路中，当闭合开关后，两个电压表指针偏转均为图b所示，则电阻R1和R2两端的电压分别为 ( )
A．4.8V，1.2V B．6V，1.2V C．1.2V，6V D．1.2V，4.8V
8．如图所示的电路中，电压表示数为零，正确的判断是 ( )
A．灯L1短路
B．L2支路断路
C．灯L2短路
D．灯L2的灯丝断了
9．电压是使________发生________形成________的原因，而________是提供电压的装置。
10．实验室最常用的电压表有______个接线柱，______个量程。接线如右图所示，电压表量程为_____，刻度盘每个大格表示____伏特，每个小格表示______伏特，指针所指位置表示______伏特。
11．家庭电路电压是______伏，两节干电池串联起来可提供______伏电压。不高于_______伏的电压对人体是安全的。
12．有一收音机的电源电压标有4.5伏，可以用______节干电池______联起来供电。
13．在下图所示的电路中，开关S1和开关S2原来是断开的，如果将开关S1闭合，则电压表测量的是________两端的电压，如果将开关S2闭合，则电压表测量的是______两端的电压。
14．学校实验室常用电压表有3伏和l5伏两个量程，在某次实验中选用3伏的量程进行实验测量，可是某同学却从15伏量程的刻度盘上发现指针指在11伏位置上，则实际测得的电压值是________伏。
15．在下图中，要求L1、L2并联，用电流表测量干路中的电流(约为0.4A)，电压表测量灯泡L1两端的电压，变阻器调节L2的亮度，开关控制整个电路，将符合要求的电路图画在虚线框内，并用笔画线表示导线将右下图中各个元件连接起来。
参考答案
1．C 2．C 3．D 4．D 5．D 6．B 7．A 8．C
9．电荷 定向移动 电流 电源
l0．三 两 O～3V 1 0.1 2.3
11．220 3 36
12．3 串
13．L1 L1和L2
14．2.2
15．略
课后练习答案
1．A电压表、B电流表；A电流表、B电压表；A电压表、B电流表
2．提示：注意各元件的连接顺序
3．提示：可搜集一些相关资料了解更多关于电压的知识
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