1、分析电路:
电路图是电学的重要组成部分。 许多电气问题通常以“在如图所示的电路中”这句话开头。 如果电路图识别错误,电路中的电流强度、电压、电阻等物理量的计算也会不正确,造成“全军覆没”的情况。 因此,分析电路是学好电的第一步。
简单的电路图可以通过分析电路中电流的路径来判断。 电路中的电流始终是单向的,说明它是串联电路。 如果电路中电流被分成两路或多路,则说明它是并联电路。 对于复杂的电路图,需要通过画等效电路图来分析电路。 该方法可以分为四个步骤:
1、初中时普遍认为电流表的电阻为零,电压表的电阻为无穷大。 将电流表视为一根电线,将电压表视为开路。
2. 在电路图中用字母标记三根导线相交的节点。
3、从电源正极开始,根据电流的路径和各节点的位置,画出简单的电路图。
4. 重置电流表和电压表。
例1:请画出图1所示电路的等效电路图,并说明电流表和电压表的功能。
解决方法:(1)、将电流表视为导线,将电压表视为开路。
(2) 标记电路图中的节点A、B、C、D。
(3)根据电流路径,电流从电源正极开始,经过D点、R1到A点。电流在A点分两路,一路经R2到B点,另一条路径经过R3到达B点,两条路径在B点汇聚到达电源负极,形成回路。 画出简单易懂的电路图(图1)。 可以看出,R2和R3并联,然后与R1串联。
(4)、电流表和电压表复位。 从电路图1中我们可以看出,C点和A点用导线连接在一起,可以看作是同一点。 电压表两端分别接D点和A点,因此电压表测量R1两端的电压。 电流经过A点分成两路,一路经过电流表,然后经过R3到达B点,因此电流表测量经过R3的电流强度(图1-2)。
从上面的例子,我们可以看出分析电路的重要性。 复习时要特别强调分析电路和绘制等效电路图的必要性,使学生掌握这项基本技能。 并且能够养成遇到电气问题时先画电路图的习惯。 遇到电路图先分析电路是一个好习惯。
2.欧姆定律的应用。
欧姆定律是初中电学计算的核心。 它揭示了电中三个最重要的物理量:电流、电压和电阻之间的关系。 应用欧姆定律时,应特别注意:
(1)、需要明确法律中涉及的U、I、R。 它们是电路同一部分的三个物理量。 切勿将不属于同一电路的U、I、R代入计算公式中。
(2) 公式 、 、 在数学意义上没有本质上的不同。 但前两个方程是欧姆定律的数学表达式,后者是电阻的定义。 我们不能错误地认为“电阻与电压成正比,与电流成反比”,也不能错误地认为“导体两端没有电压就没有电阻”。
例1:如图2所示,有两个电阻串联。 电源电压为6伏,电阻阻值为10欧姆,电阻两端电压为2伏。 求:通过电阻的电流和电阻的阻值。
解: 由串联电路的特点可知: 。
此示例问题强调应用欧姆定律时 U、I 和 R 之间的对应关系。 切勿使用端子两端的电压或电源电压除以电阻值来求出通过的电流,或使用电源电压除以电流来求出电阻值。
例2:在图3所示电路中,电源电压为6伏,电阻R1阻值为15欧姆,电阻R3阻值为10欧姆,电流表读数为0.3A,则电阻R1的阻值是多少电阻R2的单位是欧姆?
分析:这是一个混合电路,电阻R1和R2并联,然后与R3串联。 电阻器R2所需的阻值必须知道R2两端的电压和流经R2的电流。 从串联和并联电路的特性可以看出,电阻R1和R2两端的电压相等,这个电压与电阻R3两端的电压之和等于电源电压。 流经R1和R2的电流之和等于主电路电流初中物理电学变化量,即电流表读数0.3A。
解:R3两端电压:=10欧姆×0.3A=3伏
R1 和 R2 两端的电压:=6 伏 - 3 伏 = 3 伏
通过 R1 的电流:
通过 R2 的电流:0.3A - 0.2A = 0.1A
答:电阻R2的阻值是30欧姆。
这两个例题都比较简单。 关键是强调U、I、R三个物理量之间的对应关系,以及串并联电路特点和欧姆定律的灵活运用。
3、电功率、电功率、焦耳定律公式的应用。
初中生学了欧姆定律后,还是觉得电并不难。 因为只有一个公式或其修改才能解决问题。 然而,在学习电功( )、电功率( )和焦耳定律( )时,很容易对这三个非常接近且密切相关的概念感到困惑。 有同学反映,这部分内容有十多个大大小小的公式,而且经常用错公式。 学好电、突破电难的关键就在于这十几个公式的灵活运用。 其实这十几个公式彼此之间有很深的联系,可以通过下图来记忆。
纯电阻电路(电功率的定义)
公式 , 常用于并联电路(当电压不变时),公式 , 常用于串联电路(当电流不变时)。 公式 和 仅适用于纯电阻电路。 对于非纯电阻电路,只能用焦耳定律来计算电流产生的热量。
例1:两个相同的电阻串联并连接到电源。 产生的热量为Q。如果它们并联连接到同一电源,则同一时间内产生的热量为( )
A、Q; B、Q; C、4Q; D、2Q。
分析:从题意可以看出,两次都是接同一个电源,电压相等。 使用公式计算更方便。 假设两个相同的电阻为R,串联后放出的热量为,并联后放出的热量为。 从两个方程的比值可知,答案应为C。
例2:两盏灯A、B分别标有“4V,2W”和“6V,3W”。 如果两个灯并联在电路中,哪个灯更亮? 如果两个灯串联在电路中,哪一个更亮? (施加的电压不会导致灯丝熔断)
分析:灯泡的亮度取决于其实际耗电量。 功耗越大,灯泡就越亮。 当灯泡两端的电压发生变化时,就会引起电功率的变化。 灯丝的电阻不随电压的变化而变化。通过灯泡
从上面标注的额定电压和额定功率就可以求出灯丝的电阻。 当两个灯并联时,灯泡两端的电压相等,因此使用该公式。 当两个灯串联时,通过灯丝的电流相同,因此使用该公式。
解决办法:首先计算两根灯丝的电阻
两盏灯并联时电压相等
因为 < ,所以 > 灯 A 更亮。
两盏灯串联时电流相等
因为 < ,所以 < 表示 B 的光更亮。
答:当两个灯并联到电路中时,灯 A 会更亮。 当两个灯串联到电路中时,灯 B 会更亮。
4.电路改变。
许多学生反映“改变电路很困难,不仅仅是从哪里开始”。 这是因为变化电路的分析涉及面广,需要考虑的问题也很深。 在分析电阻、电流强度、电压和电功率之间的关系时,稍有不慎就会造成错误的连接,从而得出错误的结论。 电路变化的关键是分析电阻的变化。 分析电路变化的方法一般可分为四个步骤:
1. 首先手动更改电阻。
2、根据串、并联电路的特点看电阻的变化。
3、由于总电压(电源电压)不变,因此可以得到总电流的变化。
4、根据电路的特点和题意,判断部分电路的电流、电压、电功率的变化情况。
例1:在图4所示电路中,滑动变阻器R2的滑块P向右移动。 请分析电流表和电压表的变化。
解:这是一个电阻R1和R2串联的串联电路。 电流表测量干电路电流,电压表测量滑动变阻器两端的电压。 滑块P向右移动,与滑动变阻器相连的电路中的电阻为R2'。 分析过程如下:
(1)、分析电流表的变化:
' 增加
固定 R 总增加
'U总计保持不变,电流表读数变小。
(2)分析电压表的变化:减少、增加、无法判断的变化。 直接分析电路中电阻电流的变化并不能得到相应的电压变化。 这时应通过分析电路其他部分的变化以及电路的特性来研究电路的变化。 这个问题可以从分析电阻两端电压的变化开始:
减少
不断减少
不断减少
不断增加
电压表读数增加
例2:在图5所示电路中,开关S闭合后,灯泡的亮度会发生怎样的变化?
解决办法:灯泡的亮度是由灯泡的实际电功率决定的。 但对于相同(或相同类型)的灯泡,电阻是相同的。 灯泡是纯电阻性电器。 可见,只需分析灯泡两端电压的变化就可以知道灯泡亮度的变化。
开关闭合后,电路变为电阻R与灯泡L1并联,然后与灯泡L2串联。 R和L1并联的总电阻为R。闭合前后灯泡L1两端电压之和,闭合前后灯泡L2两端电压之和。 由并联电路的特点我们可以得到:
R < < 灯泡 L1 的亮度变暗
并联电路分压原理不变
> 灯泡L2的亮度会变亮
完成前四题后,引导学生总结一些规律:(1)计算前,对电路进行分析,明确电路中几种电器的连接方法。 (2)、电路中的电源电压通常是恒定的。 (3)掌握电流强度的计算,求出电流是求出其他物理量的关键。 (4)电路中电流变化的原因是滑动变阻器改变电阻,将电阻移开或接入电路,引起电路的电阻变化。 (5)、无论若干电器是串联还是并联,它们的总功率都等于各电器的电功率之和(…)。 (6) 、 、 、 三个公式常用于并联电路中。 (7)、、、、通常用于串联电路中。
5、电学实验。
初中电要求学生掌握根据实物图绘制电路图,或根据电路图连接实物图,以及简单的电路设计。 要求学生使用电流表和电压表测量电流和电压、电阻和电功率。初中物理课本上有串联电路和并联电路的组成方法,用电流表测量电流,用电压表测量电压,用电压表测量电阻。伏安法和测量小灯泡。
电力等五名学生被分组进行实验。 前三个实验是为后两个实验准备知识和技能,所以复习重点应该放在伏安法测量电阻和测量小灯泡电功率这两个实验上。 下面根据各个知识点之间的联系,对电学实验进行三步回顾。
1、根据实物绘制电路图或根据电路图连接实际图。 要求两张图的连接方法一致,包括电源、电流表、电压表的正负极,各电器的位置和开关的功能一致。 画电路图的方法首先要了解实物图,特别是各个电器的连接关系和开关的功能。 然后在脑海中进行处理,形成完整的电路图。 最后按照电路图的“横横竖”要求画出相应的电路图。 连接物理图的方法是了解电路图和物理图的分布,然后从电源的一极开始,根据电路图中电流的流动,逐段连接物理图。 连接时,尽量避免连接线相互交叉。
2、电路设计简单。电路设计应根据题目要求分析各电器及开关的连接方式。
例如:从“一个开关控制两个灯泡同时点亮或同时变暗”的要求可知,电路连接方法为:
有两种可能:一是开关和两个灯泡串联;二是开关和两个灯泡串联。 另一种是两个灯泡并联,开关接主路。 从“一个开关控制一个灯泡初中物理电学变化量,另一个开关同时控制两个灯泡,如果一个灯泡坏了,不会影响另一个灯泡”的要求,可以看出,两个灯泡是并联的,一个开关连接到一个灯泡的分支上。 ,并在主路上连接另一个开关来控制主开关。 然后根据各电器的连接方式画出电路图。
3.学生小组实验回顾。 用伏安法测量电阻和电功率是初中的两个重要实验。 这两个实验有很多共同点,可以通过比较来回顾。
实验设备
实验电路图
计算公式
电阻测量实验
电流表1个,电压表1个,滑动变阻器1个,电池组1个,开关1个,待测电阻1个,电线数条。
电功率测量实验
电流表1个,电压表1个,滑动变阻器1个,电池组1个,开关1个,待测灯泡1个,电线若干。
实验过程中常见的注意事项:(1)电流表、电压表的正确使用。 (2)、连接线路时必须打开开关。 (3)、滑动变阻器的连接。 (4)通电前,将滑动变阻器调节至接入电路的最大阻值,实验过程中逐渐增大接入电路的阻值。
两个实验的区别在于,测量电阻时,可以通过滑动变阻器在一定范围内改变电阻两端的电压。 测量额定电功率时,通过滑动变阻器调节灯泡两端的电压,使其等于灯泡的额定电压。
在实施以上五个专题的电气复习过程中,每个专题都应增加一些练习和作业。 通过这五个专题的复习,可以很好的衔接电学的相关知识。让学生从更高的角度看待这部分知识,获得新的认识、新的提高,收到突出重点、分析难点的复习效果,并突破困难。