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文檔簡介

第六講電流和電路

思維導(dǎo)圖

(定義:單位時間內(nèi)通過導(dǎo)體任一橫截面電量的多少

形成條件:電壓差和閉合回路

山方向的規(guī)定:把正電荷定向移動的方向規(guī)定為電流方市

,電流j

兩個公式的區(qū)別:定義式1=號,微觀表達(dá)式I=Svne

電'電流的效應(yīng)

流通路

和我太斷路(開路)

電J

路’狀個(電源短路

短路I部分用電器短路(短接)

(串聯(lián)]

〔電耐連接方式|并聯(lián)彼點

【混聯(lián))

動態(tài)電路-*分析電流、電壓、電阻等物理量的變化

壬防團(tuán)(實物圖與電路圖的轉(zhuǎn)化

電路圖?等效電路圖簡化方法

知識梳理

一、電流

1.定義:電荷的定向移動形成電流.

2.方向:物理學(xué)規(guī)定正電荷定向移動的方向為電流方向,負(fù)電荷定向移動的反方向是電流的方向.

如何理解電流方向的規(guī)定:

物理學(xué)規(guī)定正電荷定向移動的方向為電流的方向.金屬導(dǎo)體中能自由移動的電荷只有負(fù)電荷一自由電子.如何

解釋這種矛盾呢?我們經(jīng)??吹结t(yī)院里病人坐在候診室里的椅子上等候醫(yī)生看病的情景.以這個情景建立一個模型,

如圖所示.當(dāng)?shù)谝粋€病人輪到而離開時,出現(xiàn)了一個空位子[圖(a)],后面所有的病人同時左移一個位子,則最右端出

現(xiàn)了空位子.可以看到,固定的椅子是不能移動的,但是隨著人的移動,空位子的“空”正在以與人移動的相反方向“移

動”[圖(b)].以此類比,現(xiàn)在我們可以理解:自由電子的定向移動相當(dāng)于引起了正電荷的反方向的定向移動.

(a)

人移動的方向

空位子頡勺方向

(b)

電子移動方向

為宋灰頭為一丸

—<-------+

電流方向

有的同學(xué)認(rèn)為,電流是電荷定向移動形成的,電源就是電流之“源”,只要一合上開關(guān),電荷就會從電源正極源

源不斷地流向電源的負(fù)極,因此圖中的甲燈應(yīng)比乙燈先亮.這種看法對嗎?

其實,以上認(rèn)識是錯誤的,究其錯誤的原因,是這些同學(xué)對電流形成的概念模糊不清.在接通電源前,金屬導(dǎo)體

中的自由電子沒有做定向運動,因而不能形成電流.當(dāng)導(dǎo)體接到電源上,導(dǎo)體兩端具有一定電壓時,每個自由電子除

做無規(guī)則熱運動外,還將發(fā)生定向運動,于是在金屬導(dǎo)體中形成了電流.

通電時自由電子的運動有多快呢?事實上,自由電荷定向移動的速度是很緩慢的,大約為10-4m/s(即0.1mm

/s),但自由電子定向移動的速度,并不是電流形成的速度.

在導(dǎo)體接通電源時,每段導(dǎo)體兩端是以光的速度(3x108m/s)建立電壓的,導(dǎo)體兩端建立電壓的同時,導(dǎo)體里的

所有自由電子是同時起步做定向移動而形成電流的,如圖所示.可見,在接通電源構(gòu)成回路的瞬間,整個電路中就同

時形成了電流.因此,圖中的甲燈和乙燈同時發(fā)光.

3.兩個公式的理解及區(qū)別:

⑴定義式:/=/電流強(qiáng)度是描述電流強(qiáng)弱的物理量,單位時間通過導(dǎo)體橫截面的電量叫做電流強(qiáng)度.

(2)微觀式:I=neSv

導(dǎo)體處于靜電平衡時,導(dǎo)體內(nèi)部場強(qiáng)處處為零.如果導(dǎo)體內(nèi)部場強(qiáng)不為零,帶電粒子在電場力作用下發(fā)生定向移

動,形成了電流.形成電流條件是:存在自由電荷和導(dǎo)體兩端有電勢差(即導(dǎo)體中存在電場)啟由電荷在不同種類導(dǎo)體

內(nèi)部是不同的,金屬導(dǎo)體中自由電荷是電子;酸、堿、鹽在水溶液中是正離子和負(fù)離子;在導(dǎo)電氣體中是正離子、

負(fù)離子和電子.

金屬導(dǎo)體內(nèi)的電流強(qiáng)度與自由電子的平均定向運動速率有關(guān).設(shè)金屬導(dǎo)體的橫截面積為S單位體積內(nèi)自由電子

的數(shù)密度為n,自由電子的平均定向運動速率為v,電子電量為e,貝h

_AqneSvAt?

/=—二------=neSv

Att

由上式可估算出電子的定向運動速率是很小的,一般為10-5M/S數(shù)量級,與電子熱運動的平均速率(約10sm

/s數(shù)量級)和“電的傳播速率,(即電場的傳播速率為3x108m/s)不能混為一談.

對電流兩個公式的理解應(yīng)用

公式適用范圍字母含義公式含義

q為時間t內(nèi)通過導(dǎo)體橫截面的電何

定義式I=a/t一切電路a/t反映了I的大小

n:導(dǎo)體單位體積內(nèi)的自由電荷數(shù)

q:每個自由電荷的電荷量從微觀上看n、q、S、v

微觀式I=nqSv一切電路

S:導(dǎo)體《?積決定了I的大小

V:電荷定向移動的速率

4.電流的形成條件:

⑴一是有電源提供電壓,電路中的自由電荷在電源提供的電壓的作用下發(fā)生定向移動形成電流;

⑵二是電路是通路,提供電流的路徑.

5.電流的三種效應(yīng):

①電流的熱效應(yīng);②電流的磁效應(yīng);③電流的化學(xué)效應(yīng).

二、電路

1.電路定義:由電源、用電器、開關(guān)和導(dǎo)線等組成的電流路徑叫做電路.

⑴從能量的角度講:電源把其他形式的能轉(zhuǎn)化成電能,在電路中提供電能;用電器在電路中消耗電能,把電能

轉(zhuǎn)化成其他形式的能量.

(2)開關(guān)在電路中控制用電器的工作狀態(tài),一般情況下,開關(guān)跟用電器串聯(lián),開關(guān)斷開時,用電器不工作.如果

開關(guān)與用電器并聯(lián),則開關(guān)閉合時用電器不工作(此時用電器被短接,沒有電流通過用電器)

(3)導(dǎo)線的作用是輸送電流(或輸送電能).

2.電路的狀態(tài)

⑴通路:處處連通的電路叫做通路.其特征為:電路中有電流通過.

⑵斷路:斷開的電路叫做斷路(開路).其待征為:電路中沒有電流通過一

⑶電源短路:用導(dǎo)線直接把電源兩極連接起來稱之為電源短路.其特征為:電路中的電流很大,會損壞電源或

引起火災(zāi).

⑷局部短路:用導(dǎo)線直接把用電器兩端連接起來稱之為局部短路.其特征為:被局部短路的用電器中沒有電流,

所有的電流都經(jīng)短路導(dǎo)線通過(前提條件:不能引起電源短路).

3.電路的兩種連接形式

(1)串聯(lián)電路:把用電器逐個順次連接起的電路叫做串聯(lián)電路.

串聯(lián)電路的特點:

①串聯(lián)電路中,只有一條電流的路徑,各用電器的工作狀態(tài)完全相同;

②串聯(lián)電路中,電流處處相等:I=l1=I2=-=In

③串聯(lián)電路中,各用電器兩端的電壓之和等于總電壓(電源電壓).U=%+/+…+

④電路等效總電阻:R=⑹+&+…+Rn

⑤各導(dǎo)體電壓分配(分壓原理)?=?=—?

(2)并聯(lián)電路:把用電器并列的連接起的電路叫做并聯(lián)電路.

并聯(lián)電路的特點:

①并聯(lián)電路中,有兩條以上的電流的路徑,各用電器的工作狀態(tài)不完全相同,可以獨立控制;

②并聯(lián)電路中,各支路的電流之和等于干路中的電流:/=人+/2+…+/n

③并聯(lián)電路中,各支路兩端的電壓相等,等于電源電壓:U1=U2=-=Un

④電路電阻關(guān)系:/=2+/+1■白

R

⑤各支路電流分配(分流原理):=I22=>,?=InRn

【注意】串聯(lián)電路中各用電器的工作狀態(tài)完全相同,但是工作狀態(tài)完全相同的不一定是串聯(lián)電路.并聯(lián)電路中,

各用電器的工作狀態(tài)也可以完全相同.

4.電路圖:用規(guī)定的元件符號表示電路連接情況的圖叫做電路圖.

在作電路圖時,要做到:①使用統(tǒng)一的電路元件符號;②導(dǎo)線與元件符號間不能斷開.

在用筆線代替導(dǎo)線連接實物圖時,要做到:①不交叉;②不破線.

常見電路元件符號:

精講精練

一、對電流的理解

【例題】一根粗細(xì)均勻的導(dǎo)線,兩端加上電壓u時,通過導(dǎo)線中的電流為I,導(dǎo)線中自由電子定向移動的平均

速率為V,若導(dǎo)線均勻拉長,使其半徑變?yōu)樵瓉鞹再給它兩端加上電壓U,則()

A.自由電子定向移動的平均速率為U/4

B.通過導(dǎo)線的電流為1/4

C.自由電子定向移動的平均速率為V/6

D.通過導(dǎo)線的電流為1/6

【變式訓(xùn)練1]電視機(jī)顯像管尾部的熱燈絲發(fā)射出來的電子高速撞擊在電視機(jī)的熒光屏上,使熒光屏發(fā)光,則

在顯像管內(nèi)()

A.電流方向從燈絲到熒光屏

B.電流方向從熒光屏到燈絲

C.顯像管內(nèi)是真空,沒有電流

D.顯像管內(nèi)電流方向不斷改變

【變式訓(xùn)練2]如圖所示的電路的滑動變阻器最大阻值R為20歐,電源電壓保持不變,R。為定值電阻,當(dāng)

把變阻器的滑片位于最左端時,電流表的示數(shù)為0.3安則把變阻器的滑片向右移到C否(華0吊及時,通過R

&ACB

的電流大小可能()@

A.0.28A--------電源---------1

B.0.33A

C.0.5A

D.以上都有可能

【變式訓(xùn)練3】安培提出了著名的分子電流假說,根據(jù)這一假說,電子繞核運動可等效為一環(huán)形電流.設(shè)電荷量

為e的電子以速率v繞原子核沿順時針方向做半徑為r的勻速圓周運動,關(guān)于該環(huán)形電流的說法,正確的是

()

A.電流大小為汽,電流方向為順時針

271r

B.電流大小為p,電流方向為順時針

C.電流大小為魯,,電流方向為逆時針

D.電流大小為ve/r,電流方向為逆時針

【變式訓(xùn)練4](多選)有一橫截面為S的銅導(dǎo)線,流經(jīng)其中的電流強(qiáng)度為I,設(shè)每單位體積的導(dǎo)線中有n個自

由電子,電子的電量為q,此時電子的定向移動速度為v,在t時間內(nèi),通過導(dǎo)線橫截面的自由電子數(shù)目可表示為

)

A.nvStB.nvt

C.It/9D.LS/S

二、電路和電流方向

[例題1]如圖中僅畫出了某電路的一部分已知流過燈泡的電流為2安,流過R1的電流為1安,方向如圖中

箭頭所示,則流過變阻器R2的電流是()

A.3安,方向a—b

B.3安,方向b—a

C.1安,方向b—a

D.只有畫出整個電路,才能作出正確判斷

【例題2】如圖所示,當(dāng)開關(guān)S閉合后,燈Li、Lz、L3均發(fā)光,下列說法中正確的是()

A.燈Li、Lz、L3是串聯(lián)在電路中的

B.燈Li、Lz、L3不是并聯(lián)在電路中的

C.甲、乙、丙是三只電流表

D.乙表測的是燈L2、L3兩端的電壓之和

【例題3】如圖所示,(a)(b)兩個電路的電源完全相同,且%=&=力心,,則下列說法中正確的是()

A.電流表Ai沒有示數(shù),電流表A2有示數(shù)

B.電流表A1、A2都有示數(shù),且示數(shù)相同

C.電流表Ai、A2都有示數(shù),目電流表A\的示數(shù)較大

D.電流表Ax、A2都有示數(shù),目電流表A2的示數(shù)較大

【變式訓(xùn)練1]如圖所示,a接電源正極,b接電源負(fù)極,通過電阻Ri的電流I】=0.5A,通過電阻R2的電流

=14通過電阻R3電流13=24試問電流表A1和A2的讀數(shù)各為多大?

【變式訓(xùn)練2]如圖所示,兩個定值電阻的阻值大小關(guān)系為七=3/?2,斷開開關(guān)S時,電路中的電流為I;閉合

RS

S后(設(shè)電源電壓不變),下列關(guān)于R1和R2中電流強(qiáng)度的說法中正確的是-----豐=b_

A.%和R2中的電流強(qiáng)度之比為3:1

-------------11

B.Ri和R2中的電流強(qiáng)度之比為1:3

C.Ri中的電流|3,R2中的電流為|/

D.R1中的電流為I4,R2中的電流為.

【變式訓(xùn)練3]如圖是電路的某一部分.Ri=Rz>R3,表A為理想電流表.若電流只從A點流入此電路,且流

過Ri的電流為0.2A,則以下說法正確的是()

A-——

('------1M-C

A.電流不可能從C點流出,只能從B點流出

B.流過A點的電流為零

C.流過R?的電流一定大于0.4A

D.R2兩端的電壓不一定比R3兩端電壓大

三、電路故障

1.故障特點

電路故障一般是短路或斷路.常見的情況有導(dǎo)線斷芯、燈泡斷絲、燈泡短路、電阻內(nèi)部斷路、接觸不良等現(xiàn)象.

⑴斷路特點:表現(xiàn)為路端電壓不為零而電流為零.

⑵短路特點:表現(xiàn)為有電流通過電路但它兩端電壓為零.

2.檢查方法

如果電壓表示數(shù)為零,則說明可能在并聯(lián)路段之外有斷路,或并聯(lián)路段短

電壓表檢測

當(dāng)電路中接有電源時,可用電流表測量各部分電路上的電流,通過對電流

電流表檢測值的分析,可以確定故障的位置.在使用電流表檢測時,一定要注意電流表的正、

負(fù)極和量程

當(dāng)測量值很大時,表示該處斷路,當(dāng)測量值很小或為零時,表示該處短路.

歐姆表檢測

在使用歐姆表檢測時,電路一定要切斷電源

將整個電路劃分為若干部分,然后逐一假設(shè)某部分電路發(fā)生某種故障,運

假設(shè)法

用閉合電路或部分電路的歐姆定律進(jìn)行推理

【例題11如圖所示電路中,由于某處出現(xiàn)了故障,導(dǎo)致電路中的A、B兩燈變亮,C、D兩燈變暗,故障的原

因可能是T()

I

T

A.Ri短路B.R2斷路

C.R2短路D.R3短路

[例題2]如圖所示的電路中,閉合開關(guān)S,燈Li、L2正常發(fā)光.由于電路出現(xiàn)故障,突然發(fā)現(xiàn)燈Li變亮,

燈L2變暗,電流表的讀數(shù)變小,根據(jù)分析,發(fā)生的故障可能是()

A.&斷路B.R2斷路C.R3短路D.R4短路

【變式訓(xùn)練1】在如圖所示的電路中,電源電壓保持不變.已知電阻R、燈L可能出現(xiàn)了故障,開關(guān)S閉合前后,

電流表指針?biāo)诘奈恢貌蛔?,下列判斷中正確的是()

A.若燈L不發(fā)光,則一定電阻R短路

B.若燈L不發(fā)光,則一定電阻R斷路

C.若燈L發(fā)光,則一定電阻R短路

D.若燈L發(fā)光,則一定電阻R斷路

【變式訓(xùn)練2】電阻Ri、Rz、R3以不同的方式組成如圖(a)(b)所示的電路.在兩電路中,電源、電壓表完全相

同且完好,三個電阻中至少有一個電阻存在故障.閉合開關(guān)S1、S2,如果兩電壓表Vi和V2均有示數(shù)且示數(shù)相

等.則下列判斷正確的是()

(a)(b)

A.電阻Ri一定短路

B.電阻Rz可能斷路

C.電阻R3可能斷路

D.電阻R3一定完好

四、動態(tài)電路

1動態(tài)電路中判定總電阻變化情況的規(guī)律:

(1)當(dāng)外電路的任何一個電阻增大(或減小)時,電路的總電阻一定增大(或減小).

(2)若開關(guān)的通、斷使串聯(lián)的用電器增多時,電路的總電阻增大;若開關(guān)的通、斷使并聯(lián)的支路增多時,電路的

總電阻減小.

(3)在如圖所示分壓電路中,滑動變阻器可視為由兩段電阻構(gòu)成,其中一段R并與用電器并聯(lián),另一段R串與

并聯(lián)部分串聯(lián).A、B兩端的總電阻與R串的變化趨勢一致.

火小R井

2.分析思路

⑴程序法:

|并聯(lián)分流|

|串聯(lián)分壓|

(2)“串反并同”結(jié)論法:

①所謂“串反”,即某一電阻增大時,與它串聯(lián)或間接串聯(lián)的電阻中的電流、兩端電壓、電功率都將減小,反之

則增大.

②所謂“并同”,即某一電阻增大時,與它并聯(lián)或間接并聯(lián)的電阻中的電流、兩端電壓、電功率都將增大,反之

則減小.

P并T

⑶極限法:因變阻器滑片滑動引起電路變化的問題,可將變阻器的滑片分別滑至兩個極端,讓電阻最大或電阻

為零去討論.

(4)賦值法:適當(dāng)?shù)念}型可以用特值代入尋找變化規(guī)律.

【例題】(多選)如圖所示,電表均為理想電表,兩個相同燈泡的電阻均為R,且R大于電源內(nèi)阻r.將滑動變阻

器滑片向下滑動,電壓表Vi、Vz、V3示數(shù)變化量的絕對值分別為△Ui、△5、△U3,電流表A示數(shù)變化量的

絕對值為4I,則()

A.兩燈泡的亮度始終一樣且逐漸變暗

B.表Vi、V2的示數(shù)增大,表V3的示數(shù)減小

C.AU3與4I的比值為2R+r

D.△U3>△U1>△U2

【變式訓(xùn)練】在如圖所示的電路中,電源恒定,當(dāng)滑動變阻器R的滑動端向左滑動時,三個燈泡亮度的變化

是()r--------2一I

h.

A.Li變鳧,L2變暗,L3變最

B.U變暗,L2變亮,L3變暗

C.Li和L2都變靈,L3變暗

D.U和Lz都變暗,L3變亮

拓展兩種特殊電路中電阻的比較

⑴如圖甲所示結(jié)構(gòu)中,當(dāng)滑片由上向下滑動時,該結(jié)構(gòu)的阻值先增加后減小,上下支路電阻相等時,電阻值最

大.

⑵如圖乙所示結(jié)構(gòu)中,當(dāng)滑片由左向右滑動時,該結(jié)構(gòu)的阻值越來越大.

【例題1】如圖所示的電路中.電源的電動勢E=12V,內(nèi)阻r=0.5Q,外電阻.七=2D,R2=3。,滑動變阻器R3=

50..則滑動變阻器的滑動頭P滑到什么位置,電路中電壓表的示數(shù)有最大值?最大值是多少?

【分析】“電壓表示數(shù)有最大值”對應(yīng)P滑動過程中外電路電阻最大值.

【解析】設(shè)aP間電阻為x,外電路總電阻為R,貝II:

R_(-1+%)(/?2+—3-%)_(2+%)(3+5T)0_

R1+R2+R32+3+5

(2+x)(8-x)^

10

先求出外電阻的最大值Rmax,再求出電壓表示數(shù)的最大值Umax.本題的關(guān)鍵是求Rmax,下面用兩種方法求

解Rmax.

方法一:用頂點坐標(biāo)法求解:

拋物線方程可表示為:y=ax2+bx+c

2

(2+x)(8-x)八-X+6X+16八

考慮R=------11=-------11

1010

22/0"(3)^X3+16J

設(shè)y=-%+6x+16,當(dāng)x=-^=-=3時,/?max(3)=2=2.52

方法二:用均值定理法求解

考慮R=(2+?,-x)優(yōu)設(shè)a=2+x;b=8-x

當(dāng)a=b時,即2+x=8-x

即X=3Q時Rmax(3)=。+3;,-3)。=2

以上用兩種方法求出Rmax=2.5。,然后求電壓表的最大讀數(shù).

Anin=—=-^—4=4A

Rmax+丁2.5+0.5

U回ax=E-/回a=12M-4X0.57=10K即變阻器的滑動頭P滑到IaP間的電阻為3Q處,電壓表有最大值,

最大值為10V.

【答案】aP間的電阻為3Q10V

【變式訓(xùn)練1】如圖,電源電壓不變,當(dāng)滑片P向右滑動時,電流表%示數(shù)變化是電流表Az示

數(shù)變化是________;燈泡的亮暗變化是________.

【變式訓(xùn)練2】如圖所示電路中,電源內(nèi)阻忽略不計.閉合電鍵,電壓表示數(shù)為U,電流表示數(shù)為I;在滑動變

阻器Ri的滑片P由a端滑到b端的過程中()

A.U先變大后變小

B.I先變大后變小

C.U與I比值先變大后變小

D.U變化量與I變化量比值等于R3

【變式訓(xùn)練3】一個T型電路如圖所示,電路中的電阻%=100,&=120。&=402另有一測試電源,電

壓為100V,內(nèi)阻忽略不計.則)

A.當(dāng)cd端短路時,ab之間的等效電阻是40Q

B.當(dāng)ab端短路時,cd之間的等效電阻是40Q

C.當(dāng)ab兩端接通測試電源時,cd兩端的電壓為60V

D.當(dāng)cd兩端接通測試電源時,ab兩端的電壓為80V

【變式訓(xùn)練4](多選)利用滑動變阻器來改變用電器R。上所得到的電壓可以有圖中甲、乙兩種電路.用R表示

滑動變阻器的全部阻值.選擇哪個電路更合適,以下敘述正確的是()

I—

&

---------]-----------

R

——I―

圖甲圖乙

A.若Ro>R,則采用電路甲比較合適

B.若R。?R,則采用電路乙比較合適

C.若R0?R,則甲、乙電路都合適

D.兩種電路都能使R。上的電壓改變,因此兩種電路都適合

【變式訓(xùn)練5】在如圖所示的電路中,電路兩端電壓恒定,R。為定值電阻,當(dāng)變阻器R,的滑片P由最左端a

滑到最右端b的過程中,兩電流表變化情況正確的是()

—"——0-------1=3--------@-

A.A1表示數(shù)一直變小,A2表示數(shù)先變大后變小

B.Ai表示數(shù)一直變小,A2表一直變大

C.A1表示數(shù)先變小后變大,A2表示數(shù)先變大后變小

D.A1表示數(shù)先變小后變大,A2表示數(shù)一直變大

五、等效電路圖

[例題1]如圖所示電路中,電流表A1、A2、A3的示數(shù)比為5:3:1,則電阻Ri、Rz、R3之比為)

--------@--------

A.l:3:5B.3:5:15

C.l:l:2D.2:2:1

【例題2】利用節(jié)點法分析下圖電路中的三個電阻的連接方式.

【變式訓(xùn)練1】如圖所示的電路中,總電流I為L2安,R1=R2=27?3.?則下列對通過R2電流的判斷正確的

A.大小為0.6安,方向向右

B.大小為0.6安,方向向左

C.大小為0.3安,方向向右

D.大小為0.3安,方向向左

【變式訓(xùn)練2]把下列電路圖簡化成層次易辨析的電路圖.

————?-------

Ir~"

(V)n號

&④

—__I

【變式訓(xùn)練3】用節(jié)點法畫出層次更簡潔的電路圖.

【變式訓(xùn)練4】阻值都是R的五個電阻連接如圖所示,則A、B之間的等效電阻值為

A.OB.R

C.R/2D.R/s

【變式訓(xùn)練5】在如圖所示的電路中,%=%=&=&=&=R,試求A、B兩端的電阻RAB.

六、設(shè)計電路

【例題】常見樓梯控制電路的設(shè)計.

【變式訓(xùn)練1]電工師傅要在院子里裝一盞燈,燈泡與室內(nèi)的燈泡完全相同,并且共用一個開關(guān).他打算在閉合

開關(guān)時,兩燈同時正常發(fā)光,斷開開關(guān)時兩燈同時熄滅.他要求一位學(xué)徒電工進(jìn)行操作.學(xué)徒電工把接在院子里電燈

的兩根導(dǎo)線直接接在室內(nèi)開關(guān)的兩個接線螺絲上,結(jié)果沒達(dá)到目的,在圖(a)中畫出學(xué)徒電工安裝的電路圖,并說明

院子燈

學(xué)徒工電路一

1室

W內(nèi)

220V

T燈

T

(a)

院子燈

正確的電路--0-

1內(nèi)

220V燈

1

當(dāng)斷開或閉合開關(guān)時,兩燈是否發(fā)光及亮度情況.然后在圖(b)中畫出正確的電路圖.

【變式訓(xùn)練2】小明的爸爸知道小明已經(jīng)學(xué)過電路連接等基本知識,就買了一些電路元件,如圖所示,要求小

明安裝一個門鈴電路,要能達(dá)到如下目的:當(dāng)從前門來的客人按前門的開關(guān)時,電鈴響、紅燈亮,而從后門來的客

人按后門的開關(guān)時,電鈴響、綠燈亮.請你幫小明畫出電路圖,并在實物上用線按電路圖連接起來,導(dǎo)線不能相交叉.

【變式訓(xùn)練3】在如圖所示電路中,有三個完全相同的小燈泡和兩個單刀雙擲開關(guān)Si、S2(動觸片只能和兩靜

觸點接觸).請按下述要求畫出它們的電路連接圖:當(dāng)紅燈亮?xí)r,黃燈和綠燈不亮;當(dāng)紅燈不亮?xí)r,黃燈、綠燈可以

分別亮其中任何一個.

1一、對電流的理解

【例題】A【解析】將導(dǎo)線均勻拉長,使其半徑變?yōu)樵瓉砜凵?,橫截面積變?yōu)樵瓉?倍,導(dǎo)線長度要變

為來的4倍,金屬絲電阻率不變,由電阻定律R=pg可知,導(dǎo)線電阻變?yōu)樵瓉淼?6倍,電壓U不變,由歐姆定

律/=?可知,電流變?yōu)樵瓉砥?,故B、D誤;電流I變?yōu)樵瓉砼c,橫截面積變?yōu)樵瓉?單位體積中自由移動的

電子數(shù)n不變,每個電子所帶的電荷量e不變,由電流的微觀表達(dá)式:I=nevS可知,電子定向移動的速率變?yōu)樵瓉?/p>

%,故A確,C錯誤.

【變式訓(xùn)練1]B【解析】從顯像管尾部的熱燈絲發(fā)射出來的電子,高速撞擊在電視機(jī)熒光屏上,使熒屏發(fā)光,

電子定向移動的方向是從熱燈絲到熒光屏,電子的定向移動方向與電流的方向相反,故在顯像管中電流的方向是從

屏幕指向燈絲的.

故選:B.

【變式訓(xùn)練2]B【解析】本題可用極值法,考慮Ro的電阻為0和無窮大時,電路中電流的兩種極值.

當(dāng)R?電阻為0時,滑片在最左端A時電源電壓U=IRAB

當(dāng)滑片滑至C點時,U=《RAB

則可知此時電流/,=20.3754

同理當(dāng)為無窮大時,電流為0.3A,因此只有0.33A處于范圍之內(nèi),故選B.

【變式訓(xùn)練3]C【解析】電子繞核運動可等效為一環(huán)形電流,電子運動周期為T=絲;根據(jù)電流的定義式可

V

得:電流強(qiáng)度為V/F,因為電子帶負(fù)電,所以電流方向與電子定向移動方向相反,即沿逆時針方向,故c

tT2nr

正確.

【變式訓(xùn)練4】AC

【解析】根據(jù)題意,電子速度為v,則在時間t運動距離為:L=vt,則對應(yīng)所運動后的體積V=SL=vtS,又已知單

位體積導(dǎo)線中有n個自由電子,則時間t內(nèi)運動的電子總數(shù)N=i1Vts,故A正確.

根據(jù)電流的定義:/=§=R則N=生

ttq

故c也正確.

故選:AC.

二、電路和電流方向

[例題1]C【解析】幾個電流匯合的點叫做結(jié)點.匯合在結(jié)點的電流代數(shù)和應(yīng)為零(規(guī)定流入結(jié)點為正,流出

結(jié)點為負(fù)).或者說,流入結(jié)點的電流應(yīng)與流出結(jié)點的電流大小相等,則流過變阻器R2的電流為(2安一1安=1安),

方向為b—a.

【例題2】C【解析】分析電路:首先可以判斷甲肯定為電流表;若乙是電壓表,則Lz、L3會被斷路,所以

乙也應(yīng)該是電流表;若丙為電壓表,燈L3不會發(fā)光,所以丙也是電流表;所以三盞燈應(yīng)該是并聯(lián)在電路中,且甲

電流表測的是干路中的總電流,乙電流表測的是Lz、L3的電流和,丙測的是L3的電流.

【例題3】D【解析】由電路圖可知,兩電路圖均可以看作:Ri與R2并聯(lián)、R3與R4并聯(lián)后兩者再串聯(lián),則

兩圖中的總電阻相等,由/=:可知,電路中的總電流相等,因串聯(lián)電路中電阻兩端的電壓與電阻成正比,所以,

兩圖中Ri與R2并聯(lián)部分兩端的電壓相等,R3與R4并聯(lián)部分兩端的電壓相等,因并聯(lián)電路中各支路兩端的電壓

相等,且.4心,所以,通過R3和R4的電流不相等,(a)圖中電流表A1兩接線柱之間有電勢差,測量的是通

過R3與R。電流的差值;(b)圖中電流表A2測干路電流,則電流表A1、Az都有示數(shù),目電流表Az的示數(shù)較大.

【變式訓(xùn)練1】解:表Ai測量的是通過R2和R3電流之和,表A2測量的是通過改和R2電流之和.所以:

[A1=12+13=1Z+2A…Z

.=A+1=0.5A+1A=1.54,,電流表At的讀數(shù)為3A,電流表A2的讀數(shù)為1.5A.

【變式訓(xùn)練2】B

【變式訓(xùn)練3】C

【解析】如果只從C點流出,則Ri、R3被短路,不會有電流流過Rt,所以一定有電流從B流出,但也有

可能有電流從C流出,兩者并不矛盾!電流有疊加原理!

A進(jìn)C出的電流不經(jīng)過Ri,R2,R3.

A進(jìn)B出的電流,經(jīng)過Ri限,R3.此時電路是七風(fēng)并聯(lián),再和R2串聯(lián).

%=&>氏3,所以R3上的電流>0.2A,流過R2的電流大于0.4A.

/?2>R3,,所以R2兩端的電壓也大于Rs兩端的電壓.故選:C

三、電路故障

[例題1]D【解析】A燈在干路上,A燈變亮,說明電路中總電流變大,由閉合電路歐姆定律可知電路的

外電阻減小,這就說明電路中只會出現(xiàn)短路而不會出現(xiàn)斷路,選項B被排除.因為短路部分的電阻變小,分壓作用

減小,與其并聯(lián)的用電器兩端的電壓減小,C、D兩燈變暗,A、B兩燈變亮,這說明發(fā)生短路的電阻與C、D兩

燈是并聯(lián)的,而與A、B兩燈是串聯(lián)的.觀察電路中電阻的連接形式,只有R3短路符合條件.

[例題2]A【解析】等效電路如圖所示:

c-------0--------b

ESL

——1|-------/--------------

若Ri斷路,總電阻變大,總電流減小,路端電壓變大,J兩端電壓變大,Li變亮;ab部分電路結(jié)構(gòu)沒變,

電流仍按原比例分配,總電流減小,通過L2、電流表的電流都減小,故A正確.若R2斷路,總電阻變大,總電

流減小,ac部分電路結(jié)構(gòu)沒變,Ri、Li中電流都減小,與題意相矛盾,故B錯誤.若R3短路或R4短路,總電阻

減小,總電流增大,電流表中電流變大,與題意相矛盾,C、D錯誤,因此正確選項只有A.

【變式訓(xùn)練11C【解析】若燈L不發(fā)光,則可能是燈L短路或斷路,若燈短路,閉合開關(guān)后,電源短路,

電流表會燒壞,故不合題意;若燈斷路,閉合開關(guān)前后,電流表均無示數(shù),指針位置不變,是有可能的,故A、B

中的描述不合題意;

若燈L發(fā)光,說明只有電阻出現(xiàn)故障,且不可能是斷路,因為電阻斷路在閉合開關(guān)前燈是不可能發(fā)光的,故只

能是電阻R短路,所以C正確,D錯誤.

【變式訓(xùn)練2]C【解析】在兩電路中,電源、電壓表完全相同且完好,(b)圖并聯(lián)電路電壓表示數(shù)為電源電壓,

故障可能是Ri斷路,可能是R3斷路;(a)圖串聯(lián)電路電壓表測R2兩端電壓,電壓表示數(shù)為電源電壓,故障可能

是Ri短路,可能R2斷路.綜合分析:(b)圖中Ri不能短路,所以要使(a)圖中的電壓表示數(shù)為電源電壓,只有R

2一定斷路,B選項R2可能斷路,不符合.(a)圖中Ri不能斷路.三個電阻中至少有一個電阻存在故障,所以故障

是R2一定斷路,R3可能斷路.

四、動態(tài)電路

【例題】AD【解析】此電路為串聯(lián)電路,將滑片向下滑動,電路中的總電阻增大,總電流減小,通過兩串聯(lián)

燈泡的電流始終一樣且減小,兩燈泡逐漸變暗,A對;電壓表V2測量的是路端電壓,電壓表%測量的是燈泡L

1兩端的電壓,因總電流減小,所以表Vx的示數(shù)減小、表V2的示數(shù)增大,B錯;將燈泡J的電阻等效為電源

的內(nèi)阻,由閉合電路歐姆定律知塞=r+R,C錯:翳=八半=R,所以△U3>△力>AU2,D正確.

【變式訓(xùn)恪東】A

【解析】當(dāng)滑片向左滑動時,滑動變阻器電阻值變大,電路總電阻變大,干路電流變小,因此干路上Ro分得

電壓變小,Li燈兩端電壓變大,通過Li燈電流變大,因此Li燈變亮;通過L2燈電流變小,因此L2燈變暗;

因此L2燈兩端電壓變小,L3兩端電壓變大,因此L3燈變靈.

故選A

拓展兩種特殊電路中電阻的比較

【變式訓(xùn)練1]逐漸變小先變小后變大變暗

【解析】滑片P向右滑動時,總電阻逐漸變大,因此表A1逐漸變小.電流表A2先變小后變大,可以三點對

比電流,當(dāng)滑片在左端點和在右端點時,表A2示數(shù)相同.當(dāng)滑片在中點時,通

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