电学知识专题讲座00001.docx
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电学知识专题讲座00001
电学知识专题讲座
电学知识专题讲座
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，区分度主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。
所以说，学好电学就等于中考成功了一半。
学好电学主要是要学会区分电路图和懂得各物理量的计算方法。
下面从几个方面介绍电学知识。
一、连接方法
电路的连接方法不是串联就是并联（混联在初中阶段不要求掌握），没有其他方法。
⑴分析要点：
从电流的路径数分析，也就是说从电源的正极出发，流到电源的负极。
只有一条路径的电路是串联，有二条或二条以上路径的电路是并联。
例1 分析图1甲、乙两图电路到底是串联还是并联。
图1
解析：
甲图电流从电源正极出发，回到负极有三条路径。
分别是①电源正极→开关→L3→电源负极；②电源正极→开关→L2→电源负极；③电源正极→开关→L1→电源负极。
所以是并联电路。
乙图电流从电源正极出发，回到负极只有一条路径：
电源正极→L3→L2→L1→开关→电源负极。
所以说是串联电路。
⑵电压表、电流表的处理方法：
由于电压表的电阻很大，所以在分析时作断路处理。
而电流表的电阻很小，故在分析时作短路处理。
例2 分析图2甲、乙两图电路到底是串联还是并联。
图2
解析：
甲、乙两图电路看上去相似，但结果却完全不同。
在甲图中，由于电流表当作短路，结果与例1甲图一样。
乙图电压表作断路，电流根本上流不过去，电流从电源正极出发，回到负极只有一条路径：
电源正极→开关→L3→L2→L1→电源负极。
所以说是串联电路。
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，为了提高准确程度，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，所以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（3V和15A）。
测量时不能超过它的量程外，还应注意，为了提高准确程度，如果被测电压不超过3V时，不应选用15V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，所以可以直接接到电源两极上。
如果电压表与用电器串联，用电器因为电流很小（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。
所以电流表示数为0。
根据公式U=IR，R越大，U越大。
所以电压表示数几乎等于电源电压，所以示数为3V。
3．电能表
电能表是测量用户一段时间内所消耗电能的仪表。
它所记载的数据是类加的，最后一位数字表示小数点后的。
它并联在家庭电路进户处的干路上。
面板上的数字表示不同的物理意义。
例4 小华观察到家庭电路中电能表面板上标有“2500r/Kw·h”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：
2500r/Kw·h表示每消耗1Kw·h电能，电能表铝盘转2500圈。
也就是说，铝盘每转一圈，消耗
Kw·h电能。
电能表铝盘转过1000圈，家庭电路消耗的电能就是W=
Kw·h×1000=
Kw·h=0．4Kw·h。
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。
此时用电器因为没有电流通过而不工作。
3．短路
分为电源短路与局部短路两种。
⑴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，所以会烧毁电路和电源，故不允许。
⑵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4，就叫L2短路。
这种电路不但允许还被广泛应用。
例5 八年级
（2）班的同学为了防止晚上有贼进入宿舍偷东西，想设计一个电路，当贼推门进来宿舍时，电铃马上报警。
请你帮他们设计一个电路。
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，充分利用门的移动把细导线拉断。
如图5所示：
四、各种应用机械或元件
1．滑动变阻器（电阻箱）
原理：
通过改变接入电路中电阻丝的长度来改变接入电路中的电阻。
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允许通过的最大电流。
2．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。
构造与发电机相同，只不过是称呼不同而已。
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。
分析方法：
先分析控制电路，再分析工作电路。
例6 图6是一种水位自动报警器的原理图，水位没有到达金属块A时，绿灯亮；水位到达金属块A时，红灯亮。
说明它的工作原理。
[1]
解析：
（分析控制电路）水位没有到达金属块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）当水位到达金属块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
连接方法
电流
电压
电阻
串联电路
I=I1=I2
U=U1+U2
R=R1+R2
并联电路
I=I1+I2
U=U1=U2
或
注：
三个电阻并联总电阻的计算方法在中考中几乎不考。
六、各种比例关系
1．串联电路（见图7）
⑴电流关系
串联电路中处处电流相等。
因此通过R1和R2的电流之比：
I1：
I2=1：
1。
⑵电压关系
根据欧姆定律I=
变形得到U=IR，又因为串联电路中处处电流相等。
因此R1两端的电压U1与R2两端的电压U2之比：
U1：
U2=IR1：
IR2=R1：
R2。
⑶功率关系
串联电路中处处电流相等，根据功率的计算公式P=UI得到R1消耗的功率P1=U1I，R2消耗的功率P2=U2I。
因此P1：
P2=U1I：
U2I=U1：
U2。
又因为U1：
U2=R1：
R2。
所以P1：
P2=U1：
U2=R1：
R2。
2．并联电路（见图8）
⑴电压关系
并联电路中各支路电压相等。
因此R1两端电压U1与R2两端电压U2之比：
U1：
U2=1：
1。
⑵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R1的电流I1=
，通过R2的电流I2=
。
所以通过R1的电流I1与通过R2的电流I2之比：
I1：
I2=
：
=R2：
R1。
⑶功率关系
并联电路中各支路电压相等，根据功率计算公式P=UI。
R1消耗的功率P1=UI1，R2消耗的功率P2=UI2。
所以R1消耗的功率P1与R2消耗的功率P2之比：
P1：
P2=UI1：
UI2=I1：
I2。
又因为I1：
I2=R2：
R1。
故P1：
P2=I1：
I2=R2：
R1。
3．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相同时，所消耗的电功率根据功率计算公式P=UI，推导得出P=UI=U·
=
。
所以电阻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R在电压U1下消耗的功率P1与在电压U2下消耗的功率P2之比：
P1：
P2=
：
=U12：
U22；或p1：
p2=I12R：
I22R=I12：
I22。
同理，也可以推导出电阻R消耗功率为P1时两端的电压U1与电阻R消耗功率为P2时两端的电压U2之比：
U1：
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=UI,p=I2R和p=
。
对于这四个公式，在计算题中学生经常弄不懂应该用哪一个，经常被这四个公式搞得头晕脑涨。
初中物理实验研究方法中有一个著名的“控制变量法”。
也就是说一个物理量当它有可能受几个因素影响的时候，我们研究它与哪一个因素的关系时就改变哪一个因素，其它因素都要控制不变。
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，就应该认真审理题目所给的物理量中有哪一个是不改变的，有哪一个是改变的，不变量与改变量所组成的电功率公式就是我们所要应用的公式。
例7（2008成都）某电磁炉的额定功率是1．1KW,额定电压是220V,接入某电路时,测得通过它的电流为4A,求
（1）电磁炉的电阻是多少？
（2）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=
=
=44Ω
（2）因为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=I2R=（4A）2×44Ω=704W
例8 一电阻丝通过的电流是3A，在t时间内产生400J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W=pt=I2Rt计算。
Q1=I12Rt=（3A）2Rt=9A2Rt=400J，
Q2=I22Rt=（6A）2Rt=36A2Rt=4Q1=1600J。
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，则该线路允许同时接入的用电器功率比原来增大了（ ）
A．1100W B．1760W C．660W D．2860W
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=UI计算。
P1=UI1=220V×5A=1100W，
P2=UI2=220V×8A=1760W，
△P=P2-P1=1760W-1100W=660W，
所以选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220V的电路中，如果在加热状态消耗的总功率为1100W，保温状态消耗的总功率为220W。
（1）开关S闭合时电饭锅处于什么工作状态？
为什么？
（2）求出加热电阻R0和保温电阻R1。
[3]
解析：
（1）电路电压一定，S的闭合或断开只是改变电路的总电阻。
根据公式p=
分析。
U一定，S闭合使R1短路，电路电阻减小，功率p增大，所以是加热状态。
（2）电路电压一定，为220V。
当开关S闭合或断开，只改变了电路的总电阻，所以根据公式p=
变形得R=
。
S闭合时，R1短路，只有R0接入电路，
R0=
=
=44Ω，
S断开，R0和R1串联，
R=
=
=2200Ω，
R1=R-R0=2200Ω-44Ω=2156Ω。
例11 如图10所示是小明同学安装的家用调光灯电路图，灯泡上标有“PZ220—40”字样，滑动变阻器的最大阻值为1210Ω。
求调光灯功率的调节范围。
（不考虑温度对灯丝电阻的影响）[4]
解析：
当滑动变阻器的滑片在左端时，灯泡的电压为220V，所以灯泡的功率是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改变，但灯泡的电阻不变，所以不是选公式“p=
”就是选公式“p=I2R”。
RL=
=
=1210Ω，
I=
=
=
=
A，
所以此时灯光功率p=I2R=（
A）2×1210Ω=10W。
所以调光灯功率的调节范围：
10W～40W。
或：
因为灯泡电阻与变阻器最大电阻相同，所以灯泡两端的电压与变阻器两端的电压相同，即均是110V。
所以用公式p=
计算得
p=
=
=10W。
例12 如图11所示，R1：
R2=2：
3，求R1，R2消耗的功率之比。
解析：
串联电路处处电流相等，所以计算电功率应用公式“p=I2R”，故
P1：
P2=
=
=2：
3。
例13 如图12所示，R1：
R2=2：
3，求R1，R2消耗的功率之比。
解析：
并联电路各支路电压相等，所以计算电功率就用公式“p=
”，故
P1：
P2=
=
=3：
2。
例14 一电阻R，分别接在电压为200V和220V的电路上，消耗的电功率分别是P1和P2，求P1：
P2。
解析：
电阻R的阻值不变，电压改变。
所以选用电功率公式“p=
”，故
P1：
P2=
=
=
=100：
121。
八、换位思考在电路分析题中的应用
换位思考的实质，就是设身处地为他人着想，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，不然很容易钻进死胡同。
例15（2008年河南省中考题、图13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，AB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增加时电压表的示数将（ ）
A．变大 B．变小 C．不变 D．无法确定
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F增加时，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=IR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，根本无法判断。
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=IR0，R0阻值一定，电流I变小，所以U1变小。
那么滑动变阻器两端电压U2=U-U1，电源电压不变，U1变小，所以U2变大。
故选A。
例16（2006年无锡市中考题）如图14电路，电源电压不变，开关S闭合。
在滑动变阻器滑片P向右移动的过程中，以下判断正确的是（ ）
A．电压表示数不变
B．电压表示数变大
C．电压表示数变小
D．电压表示数先变大后变小
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I变小，滑动变阻器R变大，根本无法判断。
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R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=IR0，R0阻值一定，电流I变小，所以U1变小。
那么滑动变阻器R两端电压U2=U-U1，电源电压不变，U1变小，所以U2变大。
故选B。
九、特殊测量方法
伏安法是用电压表和电流表测电阻的方法。
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？
1．只有电压表，没有电流表的测量方法
解析：
有电压表，可以测量电压。
电流可以根据串联电路电流处处相等的结论求出。
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U1和U2，则Rx=
。
2．只有电流表，没有电压表的测量方法
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R两端的电流I1和I2，则Rx=
。
注：
功率同样可以用上述方法测量。
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