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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
量
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
路
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-
室
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.
后
【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:
凡
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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