电学综合复习 (1)

一、电流1.电流的定义：每秒中通过导体横截面的电量叫电流，用字母I表示．电流也可以定义为通过导体横截面的电量和通过这些电量所用时间的比值．2.表达式：电流=电量/时间，数学表达式为QIt3.电流的形成：电荷的定向移动形成电流．4.电流的方向：物理学中规定正电荷的移动方向为电流的方向．金属导体中形成的电流是带负电的自由电子的定向移动，所以金属导体中的电流方向跟自由电子的实际移动方向相反．在电源外部，电流的方向是电源正极→用电器→负极．在电源内部，电流从负极流向正极．5.电流的单位：在国际制单位中，电流的单位是A（安培），简称安，11CAs．其他单位还有：毫安（mA），微安（µA）．换算关系：3611010AmAA．电流是物理学中的七个基本量纲之一（另外6个为：长度m、时间s、质量kg、热力学温度K、发光强度cd、物质的量mol)。6.发光二极管：电流只能从它的一端流向另一端，不能反向流动．当有电流流过发光二极管时，方能发光．二、电压的测量电压表的外部特征：1.表盘上的标度分为上下两行，上面的标度从015～，小面的标度从03～．读数下面有个醒目的V，以区分电压表和电流表．2.调零旋钮：在没有电压的情况下调节指针的位置.3.接线柱：我们实验室常用的电流表有三个接线柱，分别标有“－”、“3”和“15”，测量电压时，将“3”和“15”其中的一个和“－”接入电路．读数方法：1.明确所使用电压表的量程.2.认清所使用量程的最小刻度值.3.由指针所指的位置读出电压表的示数，一般不需要估读.电压表使用时注意事项：V电学综合复习知识点1.在测量电压前，如果电压表的指针没有指在“0”的位置，需要调节表盘下面的调零旋钮，把指针调节到指“0”的位置；2.电压表应该并联在被测量电路的两端；3.电流要从电压表有“3”或“15”的接线柱流入，再从标有“－”号的接线柱流出来．4.在不能预先估计被测电压大小时，可以先使用15V的量程，将开关瞬间闭合再断开，看指针的偏转情况．若指针偏转超出量程，要换更大量程的电压表；如指针的偏转不大于15V，但是大于3V，应该使用15V的量程，如果偏转小于3V，应该改用3V的量程测量．5.读数时，视线要与表盘垂直．注意：电压表的阻值很大，在接入电路中时我们一般不考虑有电流流过，可以直接连到电源的正、负极上.这一条与电流表是绝然不同的，当把电压表接在电源的两极上时，它所测出的是电源电压.电流表、电压表的比较：表1电流表、电压表的比较电表电流表电压表实物图异符号连接串联并联直接连接电源不能能量程0～0.6A0～3A0～3V0～15V分度值0.02A0.1A0.1V0.5V内阻很小，几乎为零相当于短路很大相当于开路同调零；正接线柱流入，负接线柱流出；不能超过最大测量值。三、影响电阻大小的因素电阻定律导体的电阻是导体本身的一种性质，它跟导体两端是否有电压以及导体中是否有电流无关，导体电阻的大小跟导体的材料，长度，横截面积和温度有关，对一段材料一定的均匀导体，在温度不变时，导体的电阻跟长度成正比，和它的横截面积成反比，这个规律叫做电阻定律，数学表达式为：LRS电阻率电阻率是反映导体材料导电性能好坏的物理量．由某种材料制成的长度为1m，横截面积为21m的导体的电阻叫做这种材料的电阻率．纯金属的电阻率较小，合金电阻率较大，常用来做电阻器，输电线常用铜线和铝线。AV温度对电阻有影响，一般情况下，温度升高，电阻率增大；温度降低，电阻率减小．四、探究电流与电压和电阻的关系实验原理在研究三者关系的时候用到了科学探究中广泛使用的方法——控制变量法．所谓控制变量法就是在控制其他变量不变的情况下分别探究其中部分变量的关系的方法．电流与电压的关系通过实验我们发现：在电阻一定时，导体中的电流与导体两端的电压成正比．可以用数学形式表达为：I=kU（其中k是定值）。正确理解电流跟电压的关系：1.这里导体中的电流和导体两端的电压都是针对同一导体而言的，我们用电压表和电流表测量的是同一导体中的电压和电流，不能说一个导体中的电流和另一个导体上的电压成正比．2.不能反过来说，电阻一定时，电压跟电流成正比．电压是产生电流的原因，是因为导体两端加了电压，导体中才有电流，不是因为导体中通了电流才加了电压，因果关系不能颠倒．电流与电阻的关系通过实验我们发现：电压不变的情况下，导体中的电流跟导体的电阻成反比．可以用数学形式表达为：kIR（其中k是定值）．正确理解电流跟电阻的关系：1.不能说导体的电阻与通过它的电流成反比．我们知道，电阻是导体本身的一种特性，即使导体中不通电流，它的电阻也不会改变，更不会因为导体中电流的增大或减小而使它的电阻发生改变．2.电流与电压、电阻的关系一定要标明是哪一段电路或哪一个导体．五、导体和绝缘体1.导体：善于导电的物体；绝缘体：不善于导电的物体。2.常见导体：金属、石墨、大地、酸碱盐的水溶液、人体等；常见绝缘体：橡胶、玻璃、陶瓷、塑料、油、纯水等。3.导体和绝缘体之间没有绝对的界限，在一定的条件下，绝缘体也可以转化成导体。4.导电的实质：导体容易导电的原因是导体内有大量的自由电荷．金属导电，靠的就是自由电子，酸、碱、盐的水溶液是靠“离子”来导电的．绝缘体不容易导电的原因是绝缘体内几乎没有自由电荷，绝缘体中的电荷几乎都被束缚在原子或分子的范围内，不能自由移动．绝缘体导体玻璃常温下红炽状态水纯水有杂质的水木头干木头湿木头六、欧姆定律欧姆定律的内容通过一系列的实验得出导体中的电流跟导体两端的电压成正比，跟导体的电阻成反比．欧姆定律的表达式UIRU表示一段导体两端的电压，单位为伏特V；R表示这段导体的电阻，单位为欧姆；I表示通过这段导体中的电流，单位为安培A．欧姆定律的理解1.欧姆定律适用于从电源正极到负极之间的整个电路或其中某一部分电路，并且是纯电阻电路．2.欧姆定律中“通过”的电流I，“两端”的电压U及“导体”的电阻R都是同一个导体或同一段电路上对应的物理量．不同导体的电流、电压、电阻之间不存在上述关系．因此在运用公式UIR时，必须将同一个导体或同一段电路的电流、电压、电阻代入计算，三者对应．3.由欧姆定律的公式UIR可推出：UIR；URI．这两个公式并非欧姆定律的内容，切勿混淆．导体的电阻是导体本身的一种特性，与电压的大小和电流的大小无关，因此对于某一电路或某一导体来说，U与I的比值不变．即使导体未连入电路，两端未加电压，其电阻还是客观存在的，如果题目中没有特别的说明，每个导体的电阻可认为是不变的．4.公式中的三个物理量，必须使用国际单位制中的单位．七、测电阻1、伏安法测小灯泡的电阻:（1）实验原理：URI（2）实验电路图2、利用定值电阻0R测未知电阻xR的阻值（1）伏阻法（2）安伏法八、动态电路（欧姆定律）基本思路我们经常遇到复杂电路的情况，包含了多个用电器、多个电流表、电压表．为了准确进行判断、计算，常用这样的方法来分析电路结构：电流表当作导线（电阻为零），电压表当作断路（电阻无穷大），然后观察电流有几条通路，以判断是串联还是并联电路．动态电路分析方法：1.确定电路的联接方式是串联还是并联：可以将电流表简化成导线，将电压表简化成断开的电键或干脆拿掉。2.确定各表测量对象：电压表只抱一个，电流表和谁串联。3.电阻的变化情况：变阻器滑片的移动以及断开（或闭合）电键，注意局部短路的情况。4.各表的变化情况：在串联电路中，电流表与电阻的变化相反，测定值电阻的电压表与电流表变化相同，测滑动变阻器的电压表与电阻变化相同；在并联中，电压表示数不变，测定值电阻的电流表示数不变，测滑动变阻器的电流表与电阻变化相反，测干路中的电流表与测滑动变阻器的电流表变化情况相同。电路动态变化的两种常见情况1.滑动变阻器的滑片P的位置的变化引起电路中电学物理量的变化为了分析表达的简洁，我们约定一套符号：“→”表示引起电路变化；“↑”表示物理量增大或电表示数增大；“↓”表示物理量减小或电表示数减小。①如图1，判断：当滑片P向左移动时，请你判断A表和V表的变化：P左移→2R↓→R↓→I↑→A表↑1R不变→1IR↑→1U↑→V表↑；U2↓=U-U1判断V表的变化还可以根据串联电路的分压原理来分析：2R↓→2U↓→1U↑→A表↑②当滑片P向右移动时，1A表、2A表和V表将如何变化：并联电路各支路两端电压相等，等于电源电压，故电压表V示数不变。由于并联电路各支路独立工作，互不干扰，滑动变阻器滑片P向右移动时，对1R这条支路没有影响，所以电流表1A示数不变。滑片P右移，2R变大，两端电压不变，故电流变小，干路中电流也随之变小，所以2A示数也会变小。2.电键的断开或闭合引起电路中电学物理量的变化在如图所示的电路中，将电键K闭合，则安培表的示数和伏特表的示数的变化在电键尚未闭合前，两个电阻组成串联电路。电压表测量1R两端的电压，电键K闭合后，电阻2R被局部短路，电压表变成测量电源两端的电压了，因此电压表的示数将变大。在电键尚未闭合前，电流表测量的是串联电路的电流值，由于此时电阻较大，故电流较小；电键K闭合后，电阻2R被局部短路，电路中的电阻只有1R了，因此电流表的示数将变大。动态电路△U与△I1.11UIR，11=URI2.21UUIR，21URI九、电路故障分析电路故障分析：（1）发生短路（2）发生断路．检验故障的常考题型：①用电压表检测电路故障②用导线检测电路故障③用检验灯泡检测电路故障。十、额定电压、额定电功率额定功率和实际功率．用电器正常工作时的电压叫做额定电压，用电器在额定电压下工作时的功率叫做额定功率．用电器铭牌上标示的就是额定电压和额定功率．用电器实际消耗的功率叫做实际功率，实际功率的大小随用电器两端的电压的变化而变化；一般情况下，实际功率并不一定等于额定功率．一个用电器有无数个实际功率．相关计算在实际计算电功率时，如果用电器的阻值不变，可利用下式解题22PUPU实实额额十一、串并联电路的电功率特点串联①I相等②U=U1+U2③R=R1+R2④W=W1+W2⑤P=P1+P2⑥11112222===WPURWPUR并联①I=I1+I2②U相等③121212111()RRRRRRRR④W=W1+W2⑤P=P1+P2⑥11122221===WPIRWPIR十二、测量小灯泡电功率常规测量：测量小灯泡（额定电压为2.5V）正常工作时的电功率1.实验原理根据公式PUI，用电压表测小灯泡两端的电压，用电流表测小灯泡中的电流，利用公式PUI计算电功率，在额定电压下测出的电功率就是额定功率。这是物理学中常用的一种间接测量方法，这种方法又被称为“伏安法”。2.实验电路：根据实验的目的和原理设计如右图所示。（与伏安法测电阻的电路图相同）3.实验步骤：①要把滑动变阻器滑片置于最大阻值处，开关断开，根据电路图连接实验电路。②闭合开关，移动滑片的位置，使灯泡两端的电压为额定电压U=2.5V，读出电流表的示数I并记录。③利用公式R=𝑈𝐼计算灯泡的内阻。要画出灯泡的I-U图像，则要多次测量。4.实验结论：①不同电压下，小灯泡的功率不同。实际电压越大，小灯泡功率越大。②小灯泡的亮度由小灯泡的实际功率决定，实际功率越大，小灯泡越亮。其他方法1.可以利用电压表、定值电阻R0测已经额定电压灯泡的内阻；2.可以利用电流表、定值电阻R0测已经额定电压灯泡的内阻。十三、焦耳定律的实验1.电流通过导体产生的热量与电流的平方成正比，与导体的电阻成正比，与通电的时间成正比，这个规律叫做焦耳定律，公式为2QIRt(适用于所有电路)．2.焦耳定律是个实验定律，是电流热效应的定量反映．它描述的是电能通过电流做功转化为内能的多少，这个规律具有普遍意义．一、单选题1、（2016中考西城二模）下列说法正确的是（）A．原子是由原子核和核外质子组成B．正电荷的移动形成电流C．电阻中有电流，电阻两端就有电压D．电荷移动方向规定为电流方向【答案】C【解析】例题原子是由原子核和核外电子组成；正电荷的定向移动可以形成电流；正电荷定向移动的方向规定为电流的方向；电压是产生电流的原