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  4. 欧姆定律及其应用电阻的串联电阻的并联串联电路的电流规律串、并联电路的辨别

把5Ω的电阻Rl与15Ω的电阻R2串联,接在电压是6V的电源上,则这个串联电路的电流是______A.若把R1、R2以某一种方式分别连接(串联、并联或单独连接)到该电源上,则电路中的最大

一、题文

把5Ω的电阻Rl与15Ω的电阻R2串联,接在电压是6V的电源上,则这个串联电路的电流是______A.若把R1、R2以某一种方式分别连接(串联、并联或单独连接)到该电源上,则电路中的最大电流为______A.

考点提示:欧姆定律及其应用,电阻的串联,电阻的并联,串联电路的电流规律,串、并联电路的辨别

二、答案

串联电路的电流I=
U
R1+R2
=
6V
5Ω+15Ω
=0.3A,
两电阻并联时电流最大,I=
U
R1R2
R1+R2
=
6V
5Ω×15Ω
5Ω+15Ω
=1.6A.
故答案为0.3;1.6.

三、考点梳理

知名教师分析,《把5Ω的电阻Rl与15Ω的电阻R2串联,接在电压是6V的电源上,则这个串联电路的电流是______A.若把R1、R2以某一种方式分别连接(串联、并联或单独连接)到该电源上,则电路中的最大》这道题主要考你对 欧姆定律及其应用电阻的串联电阻的并联串联电路的电流规律串、并联电路的辨别 等知识点的理解。

关于这些知识点的“解析掌握知识”如下:

知识点名称:欧姆定律及其应用,电阻的串联,电阻的并联,串联电路的电流规律,串、并联电路的辨别

考点名称:欧姆定律及其应用
  • 内容:
    通过导体的电流与导体两端的电压成正比,与导体的电阻成反比;

    公式:

    I=U/R,U表示导体两端的电压,单位是V;R表示导体的电阻,单位是Ω;I表示通过导体的电流,单位是A。

    单位使用:
    使用欧姆定律时各物理量的单位必须统一,I的单位是A,U的单位是V,R的单位是Ω。

  • 解析“欧姆定律”:
         欧姆定律是电学中的基本定律和核心内容,是贯穿整个电学的主线,下面我们从以下几个方面进行深入分析.
    1.要理解欧姆定律的内容
    (1)欧姆定律中的关于成正比、成反比的结论是有条件的。如果说导体中的电流与导体两端的电压成正比,条件就是对于同一个电阻,也就是说在电阻不变的情况下;如果说导体中的电流与导体的电阻成反比,条件就是导体两端的电压不变。
    (2)注意顺序,不能反过来说,电阻一定时,电压跟电流成正比。这里存在一个逻辑关系,电压是原因,电流是结果。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有了电压,因果关系不能颠倒。
        同样也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性质,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.要知道欧姆定律的公式和单位 欧姆定律的表达式,可变形为U=IR和R=,但这三个式子是有区别的。
    (1),是欧姆定律的表达式,它反映了通过导体的电流的大小跟导体两端所加的电压这个外部原因和导体本身的电阻这个内部原因之间的因果关系。
    (2)U=IR,当电流一定时,导体两端的电压跟它的电阻成正比。不能说成导体的电阻一定时导体两端的电压与通过的电流成正比,因为电压是形成电流的原因。电压的大小由电源决定,跟I、R无关,此式在计算比值时成立,不存在任何物理意义。
    (3),此公式也是一个量变式,不存在任何物理意义。不能误认为导体的电阻跟导体两端的电压成正比,跟导体中的电流成反比。公式中的I、U、R都要用国际单位,即电流的单位为安培,符号A;电压的单位为伏特,符号V;电阻的单位为欧姆,符号Ω,且有

    3.要明白定律的适用范围
    (1)定律只适用于金属导电和液体导电,对于气体、半导体导电一般不适用。
    (2)定律只适用于纯电阻电路。如:电路中只接有电阻器、电热器、白炽灯等用电器的电路。对于非纯电阻电路,如:电动机电路、日光灯电路等,则不能直接应用。

    4.要理解欧姆定律的注意事项
    (1)物理量的同一性。叙述欧姆定律时,在两个 “跟”字后面都强调了“这段导体”四个字,它是指对电路中同一导体或同一电路而言。所以在运用欧姆定律等进行计算时,必须注意同一性,即I、R、U必须是 同一导体或同一段电路中的物理量。在表示I、U、R 时,注意脚标的一一对应。
    (2)物理量的同时性。由于电路的连接方式发生改变,开关的断开或闭合,或滑动变阻器滑片的左右移动都可能使电路中总电阻发生变化,从而可能引起电路中电流和各部分电阻两端的电压发生变化。因此,必须注意在同一时刻、同一过程中的电压、电阻与电流的相互对应,不可将前后过程的I、R、U随意混用。

  • 利用欧姆定律进行计算:
       根据串、并联电路的特点和欧姆定律的公式可进行有关计算。
    解题的方法是:(1)根据题意画出电路图,看清电路的组成(串联还是并联);
    (2)明确题目给出的已知条件与未知条件,并在电路图上标明;
    (3)针对电路特点依据欧姆定律进行分析;
    (4)列式解答。
    例1如图所示的电路中,电阻尺。的阻值为10Ω。闭合开关S,电流表A1的示数为2A,电流表A2的示数为0.8A,则电阻R2的阻值为____Ω。

    解析:闭合开关s,R1与R2并联,电流表A1测 R1与R2中的电流之和,即;电流表A2测R2中的电流I2,则,电源电压,则=15Ω

    答案:15

    如何判断电压表、电流表的示数变化:
    1.明确电路的连接方式和各元件的作用
    例如:开关在电路中并不仅仅是起控制电路通断的作用,有时开关的断开和闭合会引起短路,或改变整个电路的连接方式,进而引起电路中电表示数发生变化。
    2.认清滑动变阻器的连入阻值例如:如果在与变阻器的滑片P相连的导线上接有电压表,如图所示,则此变阻器的连人阻值就是它的最大阻值,并不随滑片P的滑动而改变。
    3.弄清电路图中电表测量的物理量在分析电路前,必须通过观察弄清各电表分别测量哪部分电路的电流或电压,若发现电压表接在电源两极上,则该电压表的示数是不变的。
    4.分析电路的总电阻怎样变化和总电流的变化情况。
    5.最后综合得出电路中电表示数的变化情况。

    例1如图所示的电路中,电源两端电压保持不变,当开关S闭合时,灯L正常发光。如果将滑动变阻器的滑片P向右滑动,下列说法中正确的是(   )

    A.电压表的示数变大,灯L变亮
    B.电压表的示数变小,灯L变暗
    C.电压表的示数变大,灯L变暗
    D.电压表的示数变小,灯L变亮

    解析:题中L、R1、R2三元件是串联关系,R2的滑片P向右滑动时,电路中总电阻变大,电流变小,灯L 变暗,其两端电压变小,电压表测除灯L以外的用电器的电压,电源总电压不变,所以电压表示数变大。所以选C项。

    答案:C

    滑动变阻器滑片移动时,电表的示数变化范围问题:
         解决此类问题的关键是把变化问题变成不变问题,把问题简单化。根据开关的断开与闭合情况或滑动变阻器滑片的移动情况,画出等效电路图,然后应用欧姆定律,结合串、并联电路的特点进行有关计算。

    例1如图甲所示电路中,电源电压为3V且保持不变,R=10Ω,滑动变阻器的最大阻值R’=20Ω,当开关s闭合后,在滑动变阻器的滑片由A端移动到B 端的过程中,电流表示数的变化范围是______。

    解析:把滑片在A点和B点时的电路图分别画出来,如图乙、丙所示,应用欧姆定律要注意I、U、R的同一性和同时性。滑片在A端时, 0.3A;滑片在B端时 =0.1A。

    答案:0.3~0.1A

  • 欧姆定律知识梳理:
  • 用欧姆定律分析短路现象:

         导线不通过用电器而直接连到电源两极上,称为短路,要是电源被短路,会把电源烧坏。还有一种短路,那就是用电器被短路。如图所示的电路中,显然电源未被短路。灯泡L1的两端由一根导线直接连接。导线是由电阻率极小的材料制成的,在这个电路中,相对于用电器的电阻来说,导线上的电阻极小,可以忽略不计。图中与L1并联的这段导线通过灯泡L2接在电源上,这段导线中就有一定的电流,我们对这段导线应用欧姆定律,导线两端的电压U=IR,由于R→0,说明加在它两端的电压U→0,那么与之并联的灯泡L1两端的电压U1=U→0,在L1上应用欧姆定律知,通过L1 的电流,可见,电流几乎全部通过这段导线,而没有电流通过L1,因此L1不会亮,这种情况我们称为灯泡L1被短路。
         如果我们在与L1并联的导线中串联一只电流表,由于电流表的电阻也是很小的,情形与上述相同,那么电流表中虽然有电流,电流表有读数,但不是L1中的电流,电路变成了电流表与L2串联,电流表的读数表示通过L2的电流,L1被短路了。

    例:在家庭电路中,连接电灯电线的绝缘皮被磨破后可能发生短路,如果发生短路,则会造成(   )
    A.电灯两端电压增大
    B.通过电灯的电流减小
    C.电路中保险丝熔断
    D.电灯被烧坏

    解析由于发生短路时,电路中电阻非常小,由 欧姆定律知,电路中的电流将非常大,所以保险儿丝将熔断。

    答案:C

    注意防雷:
    1.雷电现象及破坏作用
         雷电是大气中一种剧烈的放电现象。云层之间、云层和大地之间的电压可达几百万伏至几亿伏。根据,云与大地之间的电压非常高,放电时会产生很大的电流,雷电通过人体、树木、建筑物时,巨大的热量和空气的振动都会使它们受到严重的破坏。因此,我们应注意防雷。避雷针就可以起到防雷的作用。

    2.  避雷针
         避雷针是金属做的,放在建筑物的高处,当电荷传至避雷针尖上时极易沿着金属线流入大地。这一电流通道可使云层和建筑物间的正、负电荷中和,使云层放出的电荷完全通过避雷针流人大地而不会损坏建筑物。

考点名称:电阻的串联
  • 电阻的串联:
    串联电路的总电阻等于各串联电阻之和
    (1)把几个导体串联起来,相当于增加了导体的长度,其总电阻一定比每一个导体的电阻大。

    (2)由R=R1+R2+…+R4可推出,n个阻值均为Rn的电阻串联,其总电阻为R=nR0
  • 串联电路中电压分配特点:
    在串联电路中,导体两端的电压跟导体的电阻成正比,即
      如图所示,在串联电路中,根据欧姆定律的变形公式U=IR可得:电阻R1两端的电压U1=IR1,电阻R2两端的电压U2=IR2,所以,即,该式表明串联电路的电压分配特点。

  • 如何理解“串联分压与并联分流”问题:
    1.分压原理:根据串联电路的电流特点及欧姆定律可知,变形得,这便是分压原理,即在串联电路中,电压的分配与电阻成正比。
    2.分流原理:在并联电路中,由于并联电路电压相等,由变形得,这就是分流原理,即在并联电路中,电流的分配与电阻成反比。

    例1在如图所示的电路中,两只电流表的规格相同,电流表有两个量程(0~0.6A以及0~3A)。闭合开关s,电阻R1与R2中均有电流流过,两只电流表的指针偏转角度相同,则R1与R2的比值为(   )

    解析:电流表A2测通过R2的电流,A1测干路中的电流,两只电流表的偏转角度相同,说明干路中的电流是R2支路中电流的5倍(注意:电流表的两量程是5倍关系),则通过R1的电流是通过R2电流的4 倍,故R1:R2=I2:I1=1:4。

    答案:C

考点名称:电阻的并联
  • 电阻的并联:
    并联电路总电阻的倒数等于各并联电阻的倒数之和
    (1)把n个导体并联起来,相当于增加了导体的横截面积,其总电阻比每一个导体的电阻都要小。

    (2)由可推出

    (3)由可推出,n个阻值均为R0的电阻并联,其总电阻为
  • 并联电路中的电流分配特点:
        在并联电路中,导体中的电流跟导体的电阻成反比即
        如图所示,在并联电路中,根据欧姆定律,可得:通过电阻R1的电流,通过电阻R2的电流I2 =,因此,即,该式表明并联电路中的电流分配特点。
  • 串、并联电路中电流、电压、电阻的规律:
    串联电路并联电路
    电路图
    电流I=I1=I2I=I1+I2
    电压U=U1+U2U=U1=U2
    电阻R=R1+R2(若n个相同的电阻R串联,则R总=nR)
    (若n个相同的电阻R并联,则
    比例分配
考点名称:串联电路的电流规律
  • 串联电路特点:
    串联电路中,电流处处相等,即I=I1=I2=…=In。在串联电路中只要测出任何一个位置的电流,就知道了其他位置的电流。

  •  实验探究串联电路的电流规律:
    1. 实验电路:


    2. 实验步骤:
    (1)根据串联电路的电路图,组装好实验装置
    (2)选用电流表的最大量程,并把电流表接在电路的a处。
    (3)合上开关,测出a处的电流值。
    (4)把电流表先后改接在电路中的b、c处,分别测出电流值,并对电路中Ia、Ib、Ic进行比较分析。

    3. 结论:串联电路:各处电流都相等Ia=Ib=Ic。

  • 串联电路中短路的特殊作用:
    1.跟某个用电器并联的开关,可起到控制电路的作用。闭合开关时,被控制的用电器因短路而停止工作;断开开关时,被控制的用电器可与其他用电器一起工作。
    2.报警电路,用于防盗与防逃。用电线与电铃并联,线断后电铃发声。
考点名称:串、并联电路的辨别
  • 核心提示:
        学会正确识别串并联电路是初中物理的重要知识点之一,会识别电路是学习电路连接和电路计算的基础,对于电路的识别要紧紧抓住串联电路和并联电路的基本特征,而不应单从形状上去分析。
  • 串并联电路的识别方法:
    方法方法介绍
    定义法若电路中各元件是逐个顺次首尾相连的,此电路就是串联电路;若各用电器“首首相接.尾尾相接”并列地连在电路两点间,此电路就是并联电路
    电流法如果让电流从电源正极出发经过各用电器回到电源负极,途中不分流,始终是一条路径,则这些用电器的连接方式就是串联;如果电流在某处分为几条支路,且每条支路上只有一个用电器,电流在电路中有分有合,则这些用电器之间的连接方式就是并联
    拆除法拆除法的原理是串联电路中各用电器互相影响,并联电路中各用电器互不影响。逐个拆除电路中的用电器,根据电路中其他用电器中有无电流通过来识别电路的连接分式
    节点法所谓“节点法”就是在识别不规范电路的过程中,不论导线有多长,只要中间没有电源、用电器,导线两端点均可以看成同一个点,从而找出各用电器两端的公共点

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