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  4. 串联电路的电流规律电压的测量,电压表的使用串、并联电路的辨别电功率的计算

如图所示的电路,电源电压为3V,闭合开关,电压表示数为1V,则灯泡L2两端的电压为______V,流过灯泡L1与L2的电流之比为______,灯泡L1与L2的电功率之比为______.

一、题文

如图所示的电路,电源电压为3V,闭合开关,电压表示数为1V,则灯泡L2两端的电压为 ______V,流过灯泡L1与L2的电流之比为 ______,灯泡L1与L2的电功率之比为 ______.

考点提示:串联电路的电流规律,电压的测量,电压表的使用,串、并联电路的辨别,电功率的计算

二、答案

(1)去掉电压表,可以看出两个灯泡是串联的.
(2)电压表和灯泡L2组成一个方框,电压表测量灯泡L2的电压,电压表示数是1V,灯泡L2的电压是1V.
(3)电源电压有两节干电池组成,电源电压是3V,所以灯泡L1的电压是U1=U-U2=3V-1V=2V.
(4)串联电路的电流处处相等,电流之比是1:1.
(5)
P1
P2
=
U1I
U2I
=
2V
1V
=
2
1

故答案为:1;1:1;2:1.

三、考点梳理

知名教师分析,《如图所示的电路,电源电压为3V,闭合开关,电压表示数为1V,则灯泡L2两端的电压为______V,流过灯泡L1与L2的电流之比为______,灯泡L1与L2的电功率之比为______.》这道题主要考你对 串联电路的电流规律电压的测量,电压表的使用串、并联电路的辨别电功率的计算 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:串联电路的电流规律,电压的测量,电压表的使用,串、并联电路的辨别,电功率的计算

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:电压的测量,电压表的使用
  • 电压表的使用方法,读数方法:(下表)

     项目

     电压表

    实物图

     符号

     

     接线柱

     有三个接线柱,分别是“-”、“3”和“15”,“-”表示负接线柱,“3”和“15”是两个正接线柱

     量程及分度值

     0~3量程,分度值为0.1V;0~15V量程,分度值是0.5V

     使用方法

    ①电压表必须与被测用电器并联
    ②要让电流从电压表的正接线柱流入,从负接线柱流出
    ③所测电压不能超过电压表的量程,若不能估测被测电压的大小,可用试触法来试一下
    ④绝对不允许不经过用电器直接把电流表接在电源的两极上,这样会烧坏电流表和电源

     读数方法

    ① 根据导线连接的接线柱判定电压表使用的是哪个量程
    ② 根据量程确定所对应的分度值
    ③ 根据指针位置正确读取电压表的示数,若指针不指在整刻度要适当估读
    ④ 记录数值时不要忘记写上单位

  • 电压表的特点:
       电压表内阻很大,接入电路后相当于开路。由于这个特点,电压表可以直接接到电源两端测量电源电压。如果电压表在使用过程中与用电器串联,电路就相当于开路了。

    例在做“练习使用电压表”实验时,小华把电压表接在了如图所示的电路中,小灯泡的规格为“1.2v 1.5w”,电池的电压为1.5V。闭合开关S后,小灯泡__(填“发光”或“不发光”),电压表的示数为__V。


    解析:从图中可以看出,电压表与灯泡串联了,由于电压表的电阻很大,所以通过灯泡的电流很小,可以认为是零,所以灯泡不会亮,根据串联电路的分压规律,电源电压基本上都分在了电压表两端,所以电压表的示数为电源电压。

    答案:不发光、1.5

    去源法判断电压表测哪部分电路的电压:
        去源法是指在分析电路中电压表测的是哪个部分电路两端的电压时,可先将电源去掉,然后进行分析的方法使用“去源法”时应注意,在去掉电源(即电源处断开)后,电压表与哪个部分电路组成回路,则电压表测的就是那部分电路两端的电压。

    例1:存图所示的电路中,闭合开关S,电压表是测量L1两端电压的正确电路是(   )

    解析:去掉电源后,会发现A、B、C中电压表均与L2构成回路;D中电压表与L1、L2均构成回路。
    答案:D
    点拨:所谓“构成回路”是指电压表与其他用电器之间有导线(包括开关)相连,没有断开之处。

  • 电压表的试触:
         在预先不能确定电压表应选择的量程时,应该采用“试触”的方法,即在合上开关时仅轻轻接触一下就断开,而不是一下子将开关合到底且长时间不断开。试触时,先选用较大的量程。
       “试触”的方法在电学实验中很重要,要掌握这种方法。在试触时还町以根据电压表指针的方向变化,判断哪端是电池的正极,哪端是电池的负极。将电压表与失去电极标识的电源两极相连,然后迅速试触。如果电压表指针正向偏转,说明与“+”接线柱相连的电极为正极,与“-”接线柱相连的电极为负极。如果电压表指针反向偏转,说明与电压表的“+”接线柱相连的电极为负极,与电压表的“-”接线柱相连的电极为正极。

    判断未知电表的方法:
        对电路中未知电表的判定是个难点,下面介绍几种常用的方法。
    1.短路法
        电流表和电压表是测量仪表,将它们接入电路中对电路结构不产生影响。电流表内阻很小,相当于一根导线;电压表内阻很大,相当于开路。因此可将要填电表的地方换成一根导线,若电路出现短路,则所要填的表应是电压表;若电路并未出现短路,则所要填的表应是电流表。
    2.去表法
        假设把电表从电路中去除,分析电路是否因此而受到影响。若其他元件不能正常工作,则电表一定是串联在电路中,应是电流表;若其他元件不受影响,则电表一定是并联在电路中,应是电压表。
    3.分析法
        对于连接方式已确定的电路,可以先观察电路的连接情况,再考虑电表的连接法则,即电流表应串联在电路中,电压表应并联在电路中,最后进行综合判断。
    例1如图所示电路中,a、b、c是电压表或电流表,其中(   )

    A.a、b为电流表,c为电压表
    B.a为电压表,b、c为电流表
    C.a为电流表,b、c为电压表
    D.c为电流表,a、b为电压表
    解析:在a、b、c三处分别换上一根导线,则在a处灯泡L1发生短路,所以a应为电压表,b、c处电路未出现短路,所以b、c处为电流表。
    答案:B
  • 由电压表示数判断电路故障:
    电路出现故障,一般有两种情况:
    (1)发生短路
    (2)发生断路。
    两种情况,电压表的示数都有可能是零或接近电源电压
    故障电压表示数出现故障的位置出现故障的原因用电器工作情况电路图
    短路与电压表并联的用电器发生短路导线两端电压为零部分用电器工作
    短路电压表的示数
    接近电源电压
    与电压表并联的用电器以外的用电器发生短路电源电压全部加在与电压表并联的用电器两端部分用电器工作
    断路与电压表并联的用电器以外的用电器发生断路电压表的接线柱 (至少有一个)没有与电源接通用电器不工作
    断路电压表的示数
    接近电源电压
    与电压表并联的用电器发生断路电压表、用电器与电源直接构成了一个通路用电器不工作
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
考点名称:电功率的计算
  • 电功率的计算公式:
    1. 定义式:P=W/t

    2. 常用公式:P=W/t=UIt/t=UI,即P=UI
  • 并、串联电路的总功率:
    1.并联电路的总功率
    因为P1=I1U,P2=I2U
    P=IU=(I1+I2)U=I1U+I2U,所以P=P1+P2
    即并联电路的总功率等于各并联用电器的电功率之和。
    并联电路电功率的分配:
    因为P1=I1U,P2=I2U,
    所以
    又因为,所以
    即并联电路中,电功率的分配跟电阻成反比。

    2. 串联电路的总功率
    因为P1=I1U,P2=I2U
    P=IU=(I1+I2)U=I1U+I2U,所以P=P1+P2
    即串联电路中总功率等于各串联电器的电功率之和。
    串联电路电功率的分配:
    因为P1=I1U,P2=I2U
    所以
    又因为,所以
  • 灯泡铭牌问题
      “铭牌问题”是电功率知识与实际生活相结合的热点问题,做这类题目时,首先要读懂用电器的“铭牌”。
    如图:灯泡上的铭牌。“PZ”是“普通照明灯泡”中 “普”和“照”的汉语拼音的第一个字母,表示灯泡的型号。另外可知:U=220V,P=25W。

    例:甲、乙两灯泡分别标有“220V 40W”和 “110V 40W”字样,将它们串联起来接入220V电路中,比较两灯的亮度,则(  )
    A.甲灯亮B.乙灯亮 C.一样亮D.无法判断

    解析:灯的亮度决定于灯的实际功率,串联时电流相同,根据P=I2R,电阻大的实际功率大,灯更亮一些。根据,R=,所以,甲灯更亮一些。


    公式法计算电功率:

    1.
         这是电功率的定义式,此公式适用于各种用电器和电路。
    2. P=UI
         这是电功率的决定式,即电功率是由用电器两端的电压和通过它的电流之积来决定的。此公式适用于所有电路,它是“伏安法”测小灯泡电功率的理论依据。该公式表明,用电器的实际功率等于实际电压与实际电流的乘积。常常借助于用电器的铭牌用此公式来计算用电器的额定电流,进而计算用电器的电阻;当然这个公式的最大用处还是用来计算各类用电器实际消耗的电功率或电路的总功率。

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