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  4. 串联电路的电压规律电路的连接电路的三种状态:通路、短路和断路电压的测量,电压表的使用

小刚和小丽用图所示的器材探究串联电路的电压关系,用三节干电池串联做电源,两只小灯泡的规格不同。(1)请用笔画线代替导线,连接实验电路。要求:L1和L2:串联,电压表测量两

一、题文

小刚和小丽用图所示的器材探究串联电路的电压关系,用三节干电池串联做电源,两只小灯泡的规格不同。
(1)请用笔画线代替导线,连接实验电路。要求:L1和L2:串联,电压表测量两灯串联后的总电压。
(2)小刚用电压表测量L1两端的电压时,直接选用0~3V的量程,小丽说这样不行,规范的操作方法应该是_____________________________________。
(3)他们在测量L2两端的电压时,两灯突然熄灭,电压表示数变为0。小刚用电压表检测L1两端的电压,示数为电源电压,由此判断出L1处的故障是______________;L2是短路还是正常的?小丽在原电路中又添加了一个电学器材,就检验出了结果,她的方法可能是____________________________;
(4)他们排除故障后继续实验,得出了下表所示的一组数据。为了得出串联电路电压关系的普遍规律池们还应当________________________________________。

考点提示:串联电路的电压规律,电路的连接,电路的三种状态:通路、短路和断路,电压的测量,电压表的使用

二、答案

(1)
(2)先选用0~15V的量程试测,如果示数小于3V,再改用0~3V量程测量
(3)断路;用小灯泡或定值电阻或滑动变阻器与L1并联(或替换L1),如果L2发光,则L2正常;若L2不发光,则L2短路
(4)换用不同规格的器材(灯泡、电源)或加滑动变阻器,多次测量

三、考点梳理

知名教师分析,《小刚和小丽用图所示的器材探究串联电路的电压关系,用三节干电池串联做电源,两只小灯泡的规格不同。(1)请用笔画线代替导线,连接实验电路。要求:L1和L2:串联,电压表测量两》这道题主要考你对 串联电路的电压规律电路的连接电路的三种状态:通路、短路和断路电压的测量,电压表的使用 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:串联电路的电压规律,电路的连接,电路的三种状态:通路、短路和断路,电压的测量,电压表的使用

考点名称:串联电路的电压规律
  • 串联电路电压规律:
    在串联电路中,总电压等于各用电器两端的电压之和,即U=U1+U2+…+Un
  • 实验探究串联电路电压规律:
    1.实验器材:电源、导线、开关、灯座、小灯泡、电压表。

    2.实验电路图:如图甲所示。
     

    3.实验步骤:
    (1)按实验电路图连接好电路。连接电路过程中,开关应处于断开状态。
    (2)将电压表并联在灯L1两端,测出Ll两端电压U1。在不超过量程的前提下,电压表量程应首选“0~3V”。
    (3)合上开关后,将电压表的示数记录在下表中。
    (4)用电压表分别测出L2两端电压U2、电路总电压U总,记下电压表示数,并填入表中。

    4. 结论:串联电路中U=U1+U2

  • 用去表法分析电路的连接方式:
        由于电流表、电压表这些测量仪表的加入,使电路的分析成为学习的难点。初学时可先将这些测量仪表用等效法去掉,分清电路的基本构造后,再把电表添在原处,弄清电表所测物理量。
        去表法主要用于分析含有电流表和电压表的复杂的串、并联电路。
    例1:在图示的电路中,电压表的示数分别为,电流表的示数分别为,那么下列关系式正确的是(   )

    A.
    B.
    C.
    D.

    解析:先用“去表法”(将电流表看成导线,电压表看成断路)简化电路,可看出此电路为两个电阻串联的电路,总电压等于各部分电路两端电压之和,电流处相等。电压表分别测量两个电阻两端的电 压,测电路的总电压,故有,两个电流表分别测电路中两点的电流,是相等的,有
考点名称:电路的连接
  • 电路连接的类型:
    ①按电路图连接实物图;
    ②根据要求设计电路一般步骤是:从电源的一极开始,顺着或逆着电流方向连接实物元件,最后连在电源的另一极。,连接实物图时要注意导线不能交叉,导线的端点要接在各元件的接线柱上。
  •  四种连接类型的作图说明:
    (一)看实物画电路图,关键是在看图,图看不明白,就无法作好图,中考有个内部规定,混联作图是不要求的,那么你心里应该明白实物图实际上只有两种电路,一种串联,另一种是并联,串联电路非常容易识别,先找电源正极,用铅笔尖沿电流方向顺序前进直到电源负极为止。明确每个元件的位置,然后作图。顺序是:先画电池组,按元件排列顺序规范作图,横平竖直,转弯处不得有元件若有电压表要准确判断它测的是哪能一段电路的电压,在检查电路无误的情况下,将电压表并在被测电路两端。对并联电路,判断方法如下,从电源正极出发,沿电流方向找到分叉点,并标出中文“分”字,(遇到电压表不理它,当断开没有处理)用两支铅笔从分点开始沿电流方向前进,直至两支笔尖汇合,这个点就是汇合点。并标出中文“合”字。首先要清楚有几条支路,每条支路中有几个元件,分别是什么。特别要注意分点到电源正极之间为干路,分点到电源负极之间也是干路,看一看干路中分别有哪些元件,在都明确的基础上开始作电路图,具体步骤如下:先画电池组,分别画出两段干路,干路中有什么画什么。在分点和合点之间分别画支路,有几条画几条(多数情况下只有两条支路),并准确将每条支路中的元件按顺序画规范,作图要求横平竖直,铅笔作图检查无误后,将电压表画到被测电路的两端。

    (二)看电路图连元件作图方法:先看图识电路:混联不让考,只有串,并联两种,串联容易识别重点是并联。若是并联电路,在电路较长上找出分点和合点并标出。并明确每个元件所处位置。(首先弄清楚干路中有无开并和电流表)连实物图,先连好电池组,找出电源正极,从正极出发,连干路元件,找到分点后,分支路连线,千万不能乱画,顺序作图。直到合点,然后再画另一条支路[注意导线不得交叉,导线必须画到接线柱上(开关,电流表,电压表等)接电流表,电压表的要注意正负接线柱]遇到滑动变阻器,必须一上,一下作图,检查电路无误后,最后将电压表接在被测电路两端。

    (三)设计电路方法如下:首先读题、审题、明电路,(混联不要求)一般只有两种电路,串联和并联,串联比较容易,关键在并联要注意干路中的开关和电流表管全部电路,支路中的电流表和开关只管本支路的用电器,明确后分支路作图,最后电压表并在被测用电器两端。完毕检查电路,电路作图必须用铅笔,横平竖直,转弯处不得画元件,作图应规范。

    (四)识别错误电路一般错误发生有下列几种情况:
    1、是否产生电源短路,也就是电流不经过用电器直接回到电源负极;
    2、是否产生局部短接,被局部短路的用电器不能工作;
    3、是否电压表、电流表和正负接线柱错接了,或者量程选的不合适(过大或过小了);
    4、滑动变阻器错接了(全上或全下了)。

    并联电路中电流表的连接问题:
        如图,要保证L1和L2并联,只要线头M接在从灯 L2的左接线柱到电流负极的任一接线柱上都可以。但当M接在灯泡L1的左接线柱上或电流表的右接线柱上时,电流表被留在干路中;当M接在电源负极或电流表的左接线柱上时,电流表被留在了L2的支路上。所以两种接法电流表所处的位置不同,所测的电流也不同。

    例如:图甲是小亮同学测量并联电路中的总电流时连接的电路。
    (1)请你在a、b导线中撤掉一根多余的导线,使电路符合实验要求。你选择撤掉的是_____导线。
    (2)撤掉多余的导线后,闭合开关,电流表的读数如图乙所示,其读数为_____A。

    解析从图示可以看出导线6是多余的,去掉b 后,两灯泡并联,电流表测干路的电流,从电流表的量程和指针偏转可以看出,此时的示数为0.34A。

    答案(1)b(2)0.34

考点名称:电路的三种状态:通路、短路和断路
  • 通路:处处接通的电路

    断路:又叫开路,是某处断开的电路

    短路:将导线直接连接到电源两端的电路
  • 三种状态的特点:
    通路电路中有电流通过,用电器能够工作(如下图甲所示)
    断路电路中无电流通过,用电器不能工作(如图乙、丙所示)
    短路电路中电流会很大,可能烧坏电源,这是绝对不允许的(如图丁所示)
  • 常见电路故障的识别方法:
    1. 常见的几种电路故障:
    连接状态产生原因结果
    开路开关未闭合、电线断裂、接头松动等用电器不能工作
    短路电源短路——导线不经过用电器直接跟电源两极连接起来轻则引起电路故障,重则将烧毁电源,甚至引起火灾
    局部短路——当电路中有多个用电器时,把其中部分用电器两端直接用导线连接起来被短路的部分用电器不能工作

    2.一般说来,电源短路是必须避免的错误(特殊情况例外,如演示奥斯特实验)。局部短路可分为有意和无意两种。有意短路是一种知识在实际应用中的迁移 (如一些电热器的保温电路等),而无意短路则是在操作中出现的错误或疏忽(如家用电器中的两线相碰等)。短路未必会有严重性后果,有时也可以巧妙利用,但应视具体情况而定。
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

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