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决定电阻大小的因素:导体的电阻是导体本身的一种性质,它的大小决定于导体的材料、长度、横截面积和温度(大部分材料温度升高,电阻变大。少数材料温度升高,电阻变小)。(导体的电阻的大小和导体的长度成正比,和横截面积成反比)。(电阻与加在导体两端的电压和通过的电流无关)。
控制变量法:物理中对于多个因素(多变量)的问题,常常采用控制因素(变量)的办法,把多因素的问题变成多个单因素的问题,分别加以研究,最后再综合解决,这种方法叫控制变量法。
○半导体:导电性介于导体和绝缘体之间的材料。温度、光照、杂质对它的性能有较大的影响。半导体材料可制成二极管、三极管、集成电路等。
○超导现象:某些物质在温度降低时电阻变成零的现象。超导体适合做输电线和电动机、电磁铁的线圈等。
了解一些电阻值:手电筒的小灯泡,灯丝的电阻为几欧到十几欧。日常用的白炽灯,灯丝的电阻为几百欧到几千欧。实验室用的铜线,电阻小于百分之几欧。电流表的内阻为零点几欧。电压表的内阻为几千欧左右。(分析问题时把电流表的电阻看成0,相当于导线;把电压表的电阻看成无穷大,相当于断路) 四、变阻器 滑动变阻器:
结构:电阻丝、绝缘管、滑片、接线柱等。电阻丝的外面涂着绝缘漆,绕在瓷筒上。
原理:改变连入电路中电阻线的长度来改变电阻,从而改变电路中的电流。 作用:改变电路中的电流和电压;对电路起保护作用。
铭牌:例如一个滑动变阻器标有“50Ω2A”表示的意义是:最大阻值是50Ω,允许通过的
最大电流是2A。
正确使用:(1)、(通常)应串联在电路中使用;(2)、接线要“一上一下”(不能同时用上面的两个接线柱【相当于导线】和同时用下面的两个接线柱【相当于一个定值电阻】); (3)、闭合开关前应把阻值调至最大的地方(电流最小的位置)【对电路起保护作用】 应用:电位器(用来控制音量)
注意:①根据滑动变阻器的铭牌,我们能知道滑片放在两端及中点时,变阻器连入电路的电
阻;②分析因变阻器滑片的变化引起的动态电路问题,关键搞清哪段电阻丝连入电路,再分析滑片的滑动导致变阻器的阻值如何变化。
一、探究电阻上的电流跟两端电压的关系 (电阻的关系) 试验探究方法:控制变量法 实验电路图
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①提出问题:电流与电压电阻有什么定量关系?
②制定计划,设计实验:要研究电流与电压、电阻的关系,采用的研究方法是:控制变量法。 保持电阻不变,改变电压,研究电流随电压的变化关系:
调节滑动变阻器,使电阻两端电压成整数倍的发生变化,记录下对应的电压和电流。 保持电压不变,改变电阻,研究电流随电阻的变化关系:
把阻值不同的电阻连入电路,调节滑动变阻器,使不同电阻两端电压保持不变,记录下对应对电阻和电流。
③进行实验,收集数据信息:(会进行表格设计)
④分析论证:(分析实验数据寻找数据间的关系,从中找出物理量间的关系,这是探究物理规律的常用方法。)
⑤得出结论:
电阻一定时,导体中的电流跟导体两端的电压成正比。电压一定时,导体中的电流跟导体的电阻成反比。
二、欧姆定律及其应用
欧姆定律:导体中电流,跟导体两端的电压成正比,跟导体的电阻成反比。 公式:
式中单位:I→安(A);U→伏(V);R→欧(Ω)。
公式的理解和应用:①公式中的I、U和R必须是在同一段电路中;②I、U和R中已知任意的两个量就可求另一个量;③计算时单位要统一。④同一个电阻,阻值不变,与电流和电压无关 。加在这个电阻两端的电压增大时,通过的电流也增大,电压与电流的比值不变
(R=U/I)。⑤当电压不变时,电阻越大,则通过的电流就越小(I=U/R)。⑥当电流一定时,电阻越大,则电阻两端的电压就越大。(U=IR) 电阻的串联有以下几个特点:(指R1,R2串联) 电流:I=I1=I2(串联电路中各处的电流相等)
电压:U=U1+U2(总电压等于各部分电路的电压之和)
电阻:R=R1+R2(总电阻等于各电阻之和),串联电路的总电阻的阻值比任何一个分电阻的阻值都大。(导体串联起来,相当于增大了导体的长度) 如果n个阻值相同的电阻串联,则有R总=nR 串联电路电压与电阻关系:(分压作用)
电阻的并联有以下几个特点:(指R1,R2并联) 电流:I=I1+I2(干路电流等于各支路电流之和) 电压:U=U1=U2(各支路两端电压相等)
电阻: 总电阻的倒数等于各并联电阻的倒数的
和),并联电路的 总电 阻的阻值比
任何一个分电阻的阻值都小。(导体并联起来,相当于增大了导体的横截面积) 如果n个阻值相同的电阻并联,则有
并联电路电流与电阻关系:(分流作用)
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解电学题的基本思路:
② 真审题,根据题意画出电路图;
②在电路图上标出已知量和未知量(必要时加下标);
③选择合适的公式或规律进行求解。 三、测量小灯泡的电阻
实验原理:欧姆定律(R=U/I)。(导体的电阻大小与电压、电流无关) 实验电路:
实验步骤:1、画出实验电路图;2、连接电路;(连接过程中,开关断开;闭合开关前,滑动变阻器滑片滑到电阻最大位置;合理选择电压表和电流表的量程)。3、从额定电压开始,逐次降低加在灯两端的电压(防止电流过大造成灯泡损坏),获得几组电压值和电流值(多次测量求平均值可减小实验误差,本实验没有求平均值);4、算出电阻值;5、分析实验数据中电阻值变小的原因:灯丝电阻受到了灯丝温度变化的影响,加在灯丝两端的电压变小,通过灯丝的电流变小,灯丝的温度降低,灯丝的电阻变小。(反之同理)
☆常见故障:1、灯泡不亮、电流表无示数;电压表有示数说明灯泡断路或接触不良,电压表无示数说明主电路断路。2、灯泡不亮、电流表有读数,电压表无读数;灯泡或电压表短路。3、闭合开关后,灯泡很亮,调节滑动变阻器灯泡的亮度不变;滑动变阻器同时使用上面两个接线柱。4、闭合开关后,灯泡很暗,调节滑动变阻器灯泡的亮度不变;滑动变阻器同时使用下面两个接线柱。(仅举出常见的几例) 四、欧姆定律和安全用电
对触电的理解:有电流通过人体,并可能导致人伤或亡的现象。危险性与电流的大小、通电时间的长短等因素有关。
电压越高越危险:根据欧姆定律,导体中的电流的大小跟导体两端的电压成正比;人体也是导体,电压越高,通过的电流就越大,达到一定程度就很危险了。
不能用湿手摸电器:对人体来说,比较潮湿的时候电阻小,发生触电时通过人体的电流会很大;另外,用湿手摸电器,易使水流入电器内,使人体和电源相连。
注意防雷:雷电是大气中一种剧烈的放电现象,放电时,电压和电流极大,放出巨大的热量和引起空气的振动。防雷要安避雷针。
生活中防雷:(举例)不要手持金属物体在雨中行走;不要在大树下避雨;不要到位置较高或空旷的地方。
断路:某处断开,没有接通的电路,此时用电器不工作,电路中没有电流。
短路:电路中两点不该连的两点连到一起的现象。由于电线的电阻很小,电源短路时电流会非常大,会损坏电源和导线。(这里指的是电源短路,还有一种情况是用电器短路)
一、电能
电能是一种能量。如:电灯发光:电能→光能;电动机转动:电能→动能;电饭锅工作:电能→热能。
电能的单位:J(国际单位),KWh(常用单位)。
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换算关系:1kWh=3.6×10J。
电能表:测用户消耗的电能(电功),
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几个重要参数:“220V”:这个电能表应接在220V的电路中使用。10(20)A:标定电流为10A,短时间电流允许大些,但不能超过20A。(例子。不同电能表不同)50HZ:电能表接在频率是50HZ的交流电路中使用。600revs/kwh:接在电能表上的用电器,每消耗1kwh的电能,电能表的转盘转600转。(例子。不同电能表不同)
电功:电流做的功,等于用电器消耗的电能。电流做功的过程,实际就是电能转化为其他形式的能(消耗电能)的过程;电流做多少功,就有多少电能转化为其他形式的能,就消耗了多少电能。
电流做功的形式:电流通过各种用电器使其转动、发热、发光、发声等都是电流做功的表现。
二、电功率
电功率(P):表示消耗电能的快慢(电流做功快慢),用电器在单位时间内(1S)消耗的电能。
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单位:w, kw;1kw=10w.
电功率公式: (定义式);P=UI。式中单位P→瓦(w);W→焦(J);t→秒(S);U→伏(V); I→安(A)。
计算时单位要统一,①如果W用J、t用S,则P的单位是W;②如果W用KWh、t用h,则P的单位是kw。
Kwh的意义:功率为1kw的用电器使用1h所消耗的电能。 计算电功率还可用公式:P=IR和P=2(纯电阻电路)
额定电压(U0):用电器正常工作的电压。 额定功率(P0):用电器在额定电压下的功率。 实际电压(U):实际加在用电器两端的电压。 实际功率(P):用电器在实际电压下的功率。 ☆灯泡的亮度由实际电功率决定。
当U > U0时,则P > P0 ;灯很亮,易烧坏。 当U < U0时,则P < P0 ;灯很暗, 当U = U0时,则P = P0 ;正常发光。
☆同一个电阻或灯炮,接在不同的电压下使用, 则有。 进一步可推出:
☆利用电能表和钟表测用电器电功率:1、关闭其他用电器,只让测定的用电器连入电路。2、用手表等计时,同时数出电能表圆盘转过的圈数。3、根据P=W/t进行计算。 三、测量小灯泡的电功率 实验原理:P=UI. 实验电路:
实验步骤:1、画出实验电路图;2、连接电路(同测小灯泡电阻)3、闭合开关,调节滑动变阻器,使电压表的示数为小灯泡的额定电压,读出电流表的读数,观察灯泡发光情况;4、使小灯泡两端的电压为额定电压的1.2倍,观察灯泡的亮度,测出它的功率;5、使小灯泡两端的电压低于额定电压(约0.8倍),观察小灯泡的亮度,测出它的功率。6、计算功率并进行比较。U实际电压、U0额定电压。
当U > U0时,则P > P0 ;灯很亮,易烧坏。
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当U < U0时,则P < P0 ;灯很暗, 当U = U0时,则P = P0 ;正常发光。
注:实验时,电源电压要高于灯泡的额定电压。
☆判断灯丝电阻口诀:“大(功率)粗短,小细长”(U额 相同) ☆判断哪个灯亮的口诀:“串小(功率)并大” (U额 相同)
四、电与热
电流的热效应:电流通过导体时电能转化成热的现象。
实验说明:1、串联的目的是电流相同,实验表明:电流和通电时间相同,电阻越大,产生热量越多。
2、在通电时间相同的情况下,分别给一个烧瓶中的镍铬合金丝通不同的电流,实验表明:时间和电阻相同,电流越大,产生的热量越多。
探究焦耳定律
焦耳定律:电流通过导体产生的热量跟电流的二次方成正比,跟导体的电阻成正比,跟通电时间成正比。
注:不要单纯认为电阻越大,在相同时间内放热越多。
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焦耳定律公式:Q=IRt ,(式中单位Q→J;I→A;R→Ω;t→S。) 当电流通过导体做的功(电功)全部用来产生热 量(电热),则有W=Q,可用电功公式来计算Q。(如电热器,电阻就是这样的。)Q=UIt ;
☆特别强调:电流相同时,电阻越大,单位时间放出的热量越多。电压相同时,电阻越小,单位时间放出的热量越多。
电热的利用:加热(电饭锅、电熨斗) 电热器:
①定义:利用电流的热效应而制成的发热设备 ②原理:焦耳定律
③组成:电热器的主要组成部分是发热体,发热体是由电阻(率)大、熔点高的合金制成。(不用掌握)
④优点:清洁卫生没有污染、热效率高、方便控制和调节温度。
电热的防止:温度过高,损坏电器、引起火灾(散热窗、散热片、散热风扇) ○电流的三种效应:热效应、化学效应、磁效应 (超导时没有电流的热效应) ☆知识小结:(规律)
电流过大的危害:烧保险丝、导线,甚至引起火灾。 电流过大的原因:1、短路;2、用电器总功率过大。
保险丝:保险丝是用铅锑合金制作的,电阻比较大,熔点比较低(材料特点)。当电流过大时,它的温度升高而熔断,切断电路,起到保护电路的作用。(作用)