電壓

（一）電壓的作用

1.電壓是形成電流的原因：電壓使電路中的自由電荷定向移動形成了電流。電源是提供電壓的裝置。

2.電路中獲得持續電流的條件：①電路中有電源（或電路兩端有電壓）；②電路是連通的。

3.在理解電流、電壓的概念時，通過觀察水流、水壓的模拟實驗幫助我們認識問題，這裡使用了科學研究方法“類比法”

（二）電壓的單位

1.國際（基本）單位：V

常用單位：kV 、mV 、μV

換算關系：1Kv＝1000V　1V＝1000mV 1mV＝1000μV

2.記住一些電壓值：一節幹電池1.5V 一節蓄電池2V 家庭電壓220V 對人體安全電壓不高于36V

3.電池組串聯：U=U1 U2 U3； 電池組并聯：U=U1=U2=U3；2節幹電池串聯是 3 V，2節幹電池并聯是 1.5 V。

（三）電壓測量

儀器：電壓表

符号：

2.讀數時，應先看量程 ，再看分度值，最後讀數。

3.使用規則：

①電壓表應與被測用電器 并聯 。

②電壓表介入電路時，應使電流從電壓表的“ 正接線柱 ”流入，從“ 負接線柱 ”流出。否則指針會反偏 。

③被測電壓不要超過電壓表的量程 。

④量程範圍内，電壓表可直接接到電源兩極上，測 電源電壓 。

⑤在預先不能預測被側電壓值時，應先進行試觸 。

Ⅰ危害：被測電壓超過電壓表的最大量程時，不僅測不出電壓值，電壓表的指針還會被打彎甚至燒壞電壓表。

Ⅱ選擇量程：實驗室用電壓表有兩個量程，0～3V和0～15V。測量時，先選大量程，進行試觸，若被測電壓在3V～15V可測量，若被測電壓小于3V則換用小的量程，若被測電壓大于15V則換用更大量程的電壓表。

（四）電流表、電壓表的比較

（五）利用電流表、電壓表判斷電路故障

1.電流表示數正常而電壓表無示數

“電流表示數正常”表明主電路為通路，“電壓表無示數”表明無電流通過電壓表。

則故障原因可能是：

①電壓表損壞；

②電壓表接觸不良；

③與電壓表并聯的用電器短路。

2.電壓表有示數而電流表無示數

“電壓表有示數”表明電路中有電流通過電壓表，“電流表無示數”說明沒有或幾乎沒有電流流過電流表，則故障原因可能是：

①電流表短路；

②或電壓表并聯的用電器開路，此時電流表所在電路中串聯了大電阻（電壓表内阻）使電流太小，電流表無明顯示數。

3.電流表電壓表均無示數

“兩表均無示數”表明無電流通過兩表，除了兩表同時短路外，最大的可能是主電路斷路導緻無電流（即電壓表之外的電路有斷路）。

電阻

（一）定義及符号

電阻表示導體對電流的 阻礙作用 的大小。符号:R 。

（二）單位

1.國際單位： 歐姆 。規定：如果導體兩端的電壓是1V，通過導體的電流是1A，這段導體的電阻是 1 Ω。

2.常用單位：千歐、兆歐。

3.換算：1MΩ= 106 Ω　1KΩ= 103 Ω (10和3均為指數)

4.了解一些電阻值：手電筒的小燈泡，燈絲的電阻為幾歐到十幾歐。日常用的白熾燈，燈絲的電阻為幾百歐到幾千歐。實驗室用的銅線，電阻小于百分之幾歐。電流表的内阻為零點幾歐。電壓表的内阻為幾千歐左右。 超導體的電阻為零。

（三）影響因素

（材料、長短L、橫截面積S、溫度T）

1.實驗原理：在電壓不變的情況下，通過電流的變化來研究導體電阻的變化。（也可以用串聯在電路中小燈泡亮度的變化來研究導體電阻的變化）

2.實驗方法：控制變量法。

3.結論：導體的電阻是導體本身的一種性質，它的大小決定于導體的 材料 、 長度 和 橫截面積 ，還與 溫度 有關。 與電壓和電流的大小 無關 。

4.結論理解：

導體電阻的大小由導體本身的材料、長度、橫截面積決定。與是否接入電路、與外加電壓及通過電流大小等外界因素均無關，所以導體的電阻是導體本身的一種性質。

（四）分類

1.定值電阻：

電路符号：

2.可變電阻（變阻器）：

滑動變阻器電路符号

滑動變阻器：

構造：瓷筒、電阻絲（阻值很大）、滑片P、金屬杆、接線柱。結構示意圖：

變阻原理：通過改變接入電路中的電阻線的 長度 來改變電阻。

使用方法：

①根據銘牌選擇合适的滑動變阻器；

②滑動變阻器應 串 聯在電路中；

③接法是“ 一上一下”接；

④接入電路前（閉合開關前）應将滑動變阻器調到 阻值最大處 。

銘牌：某滑動變阻器标有“50Ω　1.5A”字樣，50Ω表示滑動變阻器的最大阻值為50Ω或變阻範圍為0～50Ω。1.5A表示滑動變阻器允許通過的最大電流為1.5A。

作用：①通過改變電路中的電阻，逐漸改變電路中的電流和部分電路兩端的電壓；②保護電路。

優缺點：能夠逐漸連續改變連入電路的電阻，但不能表示連入電路的阻值是多少。

3.電阻箱的讀數方法

A：旋盤式：各旋盤下小三角指示的數×面闆上标記的倍數，然後加在一起，就是電阻箱接入電路的電阻值。

B：插孔式：插入的不讀，不插入的讀 。

典型例題

例1 .現有幾根錳銅合金絲和鎳鉻合金絲，其規格如右表所示．請你設計實驗方案，在不剪斷合金絲的前提下，比較錳銅合金絲和鎳鉻合金絲這兩種材料的導電性能。

(1)應選用編号為　_________　的錳銅合金絲和編号為　_________　的鎳鉻合金絲進行實驗．

(2)選擇實驗器材并根據所選器材，畫出一個能反映實驗方案的電路圖．

解析：(1)對于多變量的探究題目，要采用控制變量的思想來設計實驗；探究的是不同材料的合金絲的導電性能，就需要保持合金絲的材料不同，而控制其他因素保持一緻．回歸此題，錳銅合金絲和鎳鉻合金絲的材料不同，要想探究它們的導電性能就必須控制長度和橫截面積保持一緻，據此來選擇實驗材料。

(2)合金絲導電性能的好壞無法直接看出，所以需要運用“轉換法”将其轉化為易觀察的現象；方法有多種，可在電路中接入一個小燈泡，通過小燈泡的明暗程度來判斷它們的導電性，但這樣的實驗效果不是太明顯；也可以在電路中接入一個電流表，通過電流表的示數來間接判斷它們的導電性能。

答案：解：(1)由控制變量法知，應控制兩種材料的長度和橫截面積相等來進行研究，表格中，D、H兩根導線符合要求．

故答案為：D、H

(2)由分析可知，在電路中串聯一電流表，通過電流表的示數來判斷它們的導電性能；

器材：電源、電流表、開關一個、導線若幹、D導線和H導線各一根；

方法：在A、B之間分别接入D、H兩根導線，觀察電流表的示數的不同．若電流大，則表示導電性能好．作圖如下：

例2 實驗課上，同學們把兩個相同規格的小燈泡連接在如圖甲所示的電路中，閉合開關後，兩燈發光．此時，一同學不小心把L1的玻璃外殼打破了，結果L1熄滅，L2卻更亮了．這是為什麼呢？他們提出猜想：

猜想一：可能L1處發生斷路；

猜想二：可能L1處發生短路．

(1)根據串聯電路的特點，可知“猜想一”是　_________　（選填：“正确”或“不正确”）的．

(2)針對“猜想二”，同學們找來一隻電壓表，先後并聯在L1、L2兩端，如圖乙所示．假如“猜想二”是正确的，則電壓表并聯在L1兩端時　_________　示數（選填“有”或“無”），并聯在L2兩端時　_________　示數（選填“有”或“無”）．

(3)實驗發現兩次電壓表均有明顯讀數，且L1兩端電壓比L2兩端電壓小，說明“猜想二”也不正确．你認為L1熄滅、L2更亮的原因可能是（　_________　）

A、L1電阻變大． B、L1電阻變小．

C、L2電阻變小． D、L1功率變大

解析：本題考查了串聯電路的特點和電壓表使用，對一個物理問題可以大膽猜想，然後通過試驗驗證猜想，如果符合則猜想正确，如果不符合，則猜想錯誤．

答案：解：(1)根據串聯電路的特點，如果某處有斷路，則整個電路就會不通，而結果是結果L1熄滅，L2卻更亮了，所以猜想1不正确；

(2)L1處如果發生短路，則電阻為0，所以電壓表兩端應該沒示數，L2正常，所以并聯在L2兩端時有示數；

(3)實驗發現兩次電壓表均有明顯讀數，且L1兩端電壓比L2兩端電壓小，說明既不是段路也不是短路，而是L1電阻變小；

故答案為：(1)不正确；(2)無、有；(3)B

例3 小明同學在科技活動中，了解到有一種熱敏電阻，其電阻R随溫度t變化的圖象如圖甲所示．請回答：

(1)熱敏電阻的阻值随溫度的升高而　_________　（選填“增大”或“減小”）．

(2)小明想利用熱敏電阻制成溫度報警器．實驗室中現有兩隻外形完全相同的電阻R1和R2，其中一隻為熱敏電阻，另一隻為定值電阻（阻值不随溫度的變化而變化）．為了辨别它們，小明設計了如圖乙所示的電路．

①接下來小明應進行的操作步驟是．

②如何判斷哪隻是熱敏電阻？．

解析：(1)從圖象中可以看出，電阻随溫度的升高而減小；

(2)①根據熱敏電阻的阻值随溫度的變化而變化，因此使電路形成通路，并改變其中一個電阻的溫度；

②根據電流表的示數和溫度變化的電阻判斷出熱敏電阻。

答案：解：(1)根據圖甲坐标系中曲線的趨勢可以得出，電阻随溫度的升高而減小，因此熱敏電阻的阻值随溫度的升高而減小；

(2)小明将兩個完全相同的電阻串聯起來，為了探究電阻與溫度的關系，首先需要操作的是：

閉合開關，對其中一隻電阻加熱。

然後通過觀察電流的示數變化，如果電流示數變化說明熱敏電阻随溫度的變化而改變；若電流表示數增大．則該電阻為熱敏電阻（或若電流表示數不變，則該電阻為定值電阻，另一隻為熱敏電阻）。

故答案為 (1)減小；

(2)①閉合開關，對其中一隻電阻加熱．

②若電流表示數增大．則該電阻為熱敏電阻（或若電流表示數不變，則該電阻為定值電阻，另一隻為熱敏電阻）。

例4 小王同學在探究“決定電阻大小的因素”時，做出了如下猜想：

①在溫度不變時，導體的電阻與導體的材料有關；

②在溫度不變時，導體的電阻與導體的橫截面積有關。

供他選擇的導體如表所示。

要想驗證猜想①，應選表中兩個導體的序号時：　_________　；

要想驗證猜想②，應選表中兩個導體的序号時：　_________　．

解析：要探究電阻與材料的關系，根據控制變量法，應選取長度、橫截面積都相同，而材料不同的兩根電阻絲；

要探究電阻與橫截面積的關系，根據控制變量法，應選取材料、長度都相同，而橫截面積不同的兩根電阻絲．

答案：解：要探究電阻與材料的關系，根據控制變量法必須控制除了材料以外的所有因素相同．由表格中可知，序号A和C的長度、橫截面積都相同，所以要想驗證猜想①，應選表中的序号A和C；

要探究電阻與橫截面積的關系，根據控制變量法必須控制除了橫截面積以外的所有因素相同．由表格中可知，序号B和C的材料、長度都相同，所以要想驗證猜想②，應選表中的序号B和C．

故答案為 A和C；B和C．

例5 現有兩個電壓表、一個電源、一個已知阻值為R0的電阻、一個開關和一些導線，要用以上器材測出未知阻值的電阻Rx要求：

(1)在下面虛線框内分别畫出兩種不同方法的電路圖；

(2)如果實驗中電壓表V1、V2的讀數分别為U1、U2，請在橫線寫上對應的電阻Rx的表達式．(本題中x、1、2均為下标)

方法一的Rx=　_________　

方法二的Rx=　_________　

解析：本題中由于隻給了兩隻電壓表，無法直接用歐姆定律求解，故可以利用串聯電路的電壓特點求得Rx上的電壓；由已知R0的電壓可求得電流，則即可由歐姆定律求出電阻Rx。

答案：解：方法一：将兩電阻串聯，電壓表V1測總電壓，V2測R0上的電壓，則可由串聯電路的電壓規律求得RX上的電壓，即UX=U1﹣U2；

由歐姆定律求得R0的電流，I=U2/R0；

則RX=[(U1-U2)/U2]×R0；

方法二，将兩電阻串聯，電壓表V1與RX并聯，V2與R0并聯，則可求得RX兩端的電壓為U1，電流為U2/R0，則測得電阻為：RX=(U1/U2)×R0

故答案為：(1)電路圖如圖：

(2)方法一的R=[(U1-U2)/U2]×R0

方法二的RX=(U1/U2)×R0

例6 如圖，已知電源電壓為9V，V1表示數為6V，L2電流為2.5A，則

(1)燈L1和L2兩端的電壓各是多少？

(2)L1和L2的電流誰大？電流表示數為多少？

解析：(1)通過對電路的分析，由串聯電路的特點和歐姆定律求解；

(2)由串聯電路的電流規律可直接得出結果。

答案：解：(1)由電路可知，V1測量L1的電流，故V1兩端的電壓為6V；

兩燈串聯，由串聯電路的電壓規律得：U2=U﹣U1=9V﹣6V=3V；

(2)因兩燈串聯在電路中，故電流一樣大都等于L2中的電流2.5A

答：(1)L1兩端的電壓為6V，L2兩端的電壓為3V，

(2)兩燈中的電流一樣大，電流為2.5A

例7 如圖所示，用相同的電壓表測量不同電阻的電壓，已知第一個電壓表的示數是9V，第一個電流表示數是15mA，第二個電流表示數是12mA．求各電壓表之和是多少伏？

分析：首先根據電路圖分析電路的連接方式，分析電壓表的實質，電壓表其實就是一個大電阻接一個電流表，然後根據歐姆定律和并聯電路電流特點計算各電壓表之和是多少伏。

答案：解：電壓表其實就是一個大電阻接一個電流表，所以所測的仍是電流，所以電路圖可視為并聯電路．

在該電路中，由第一個電流表示數和第二個電流表示數可知，通過電壓表的電流為3mA，對應示數為9V．又每個回路都恰隻有一個電壓表，所以接入電壓表的回路一定會把幹路的15mA電流分完．

15mA÷3mA=5

5×9V=45V

答：各電壓表示數之和為45V

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