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第十四章 探究电路
第一节 电阻和变阻器
第二节 欧姆定律
第三节 伏安法测电阻
第四节 电阻的串联及并联
第五节 家庭用电
第一节 电阻和变阻器
1、电阻：导体对电流的阻碍作用叫电阻。〔符号用R表示，单位是欧姆〔〕，常用的单位还有、。
2、决定导体电阻大小的因素：
〔1〕导体的电阻是导体本身的一种性质，导体电阻的大小及导体的长度、横截面积和材料的性质有关，其关系为，是导体的电阻率。同种导体的长度越长，横截面积越小，电阻越大。
〔2〕导体的电阻还和温度有关。及两端的电压大小、通过它的电流的大小无关。
3、变阻器：变阻器是一种通过改变连入电路中电阻丝的长度来改变电阻的器件。常见的变阻器有滑动变阻器和变阻箱。
〔1〕作用：通过改变滑动变阻器滑片的位置，从而改变接入电路中电阻 丝的长度，来改变电路中电阻的大小，从而改变电路中的电流和局部电路两端的电压，还可以保护电路。
〔2〕使用方法：
① 串联在要改变的电路中。
② 两接线头要采用一上一下的接法
a. 假设使用全上的接法那么相当于一条导线。
b. 假设使用全下的接法相当于一个定值电阻。
③ 连接电路时应将滑动变阻器的滑片移至阻值最大处。滑动变阻器在使用时，不能使通过的电流超过最大量程，否那么会烧坏变阻器，所以在使用前，要将电阻调到最大，能连续地改变连入电路中的电阻，但不能直接读出电阻值的大小。
④ 接入电路中的时间不宜过长。
4、电阻箱：电阻箱是一个能表示出阻值的变阻器，能直接读出连入电路的电阻值，但不能连续地调节。读数方法：旋盘下面“△〞所对示数乘以相应的倍数之和。四个是0~9999之间的整数值。
第二节 欧姆定律
1、电流跟电压的关系：在电阻一定时，导体中的电流跟段导体两端的电压成正比。
〔1〕这里导体中的电流和导体两端的电压都是针对同一导体而言的，不能说一个导体中的电流和另一导体上的电压成正比。
〔2〕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的问题，电流、电压都是物体量，有各自和物体，物体量之间存在一定的因果关系，这里的电压是原因，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加了电压，因果关系不能颠倒。
2、电流跟电阻的关系：在电压一定的情况下，导体中的电流跟导体的电阻成反比。
〔1〕电流和电阻是针对同一导体而言的，不能说一个导体的电流及另一个导体的电阻成反比。
〔2〕不能反过来说，电压不变时，导体的电阻及通过它的电流成反比。电阻是导体本身的一种特性，即使导体中不通电流，它的电阻也不会改变，更不会顺为导体中电流的增大或减小而使它的电阻发生改变。
3、欧姆定律：导体中的电流跟导体两端的电压成正比，跟导体的电阻成反比。
〔1〕表达式：，表示一段导体两端的电压，单位是伏特〔〕；表示这段导体的电阻，单位是欧姆〔〕；表示通过这段导体中的电流，单位是安培〔〕。
〔2〕公式的物体意义：欧姆定律的公式表示加在导体两端的电压增大几倍，导体中的电流就增大几倍；当加在导体两端的电压不变时，导体的电阻增大几倍，其电流就减小为原来的几分之一。
〔3〕由公式可变形为：① ②
〔4〕对欧姆定律的理解：
①定律涉及的电流、电压、电阻三个物体量都是针对同一导体或同一段电路而言的，即满足“同体性〞；式中的、、还应是同一段导体在同一时刻的电流、电压、电阻，即满足“同时性〞；运用该式时，式中各物理量的单位要统一使用根本单位。
②定律中提到的“成正比〞和“成反比〞的两个关系分别有不同的前提条件，即当电阻一定时，通过它的电流跟它两端的电压成正比，当导体两端的电压一定时，通过它的电流跟它的电阻成反比。
③欧姆定律公式可以变形为，但不能认为导体两端的电压跟导体中的电流、导体的电阻成正比，因为电压是形成电流的原因；公式还可以变形为，但不能说导体的电阻跟它两端的电压成正比，跟电流成反比，因为电阻是导体本身的一种特性，跟所加电压和通过的电流无关，只是为我们提供一种测量、计算导体电阻的方法而已。
④欧姆定律只适用于纯电阻电路，如：只接有电阻器、电热器、白炽灯等电路。对于非纯电阻电路，如电动机电路、日光灯电路等，不能直接应用。
4、电阻的串联和并联
①电阻串联：。导体的串联相当于增加了导线的长度，由影响电阻的因素可知，串联电路的总电阻大于任何一个分电阻。如果把个阻值都是的导体串联，那么总电阻。
②电阻并联：。如果个阻值都是的导体并联，那么总电阻。当只有两个电阻并联时，电阻的并联实际上是增大了导体的横截面积，所以并联电路的总电阻小于任一分电阻。
③在串、并联电路中，任意一个电阻增大，电路总电阻也增大。串联电路中，各电阻分压，且各电阻两端电压及各电阻阻值成正比；并联电路中，各电阻分流，且各支路电流之比为各支路阻的反比。
5、测量小灯泡的电阻实验：
〔1〕实验原理：根据欧姆定律的变形公式R=U/I，测出待测电阻两端的电压和通过的电流就可以计算出导体的电阻。这种测电阻的方法叫伏安法。
〔2〕实验器材：电源、开关、电流表、电压表、小灯泡、滑动变阻器、导线假设干。
〔3〕实验电路图：
〔4〕实验操作步骤：
①按电路图连接好电路，检查电路无误后闭合开关。
②调节滑动变阻器的滑片，读出一组电压和电流值，记录数据。
③计算出待测电阻的阻值。
④整理实验器材。
实验中可以多测几驵电流和电压的数据，分别算出相应的电阻R，进展比拟。用伏安法测量小灯泡的电阻时，加在灯泡两端的电压不同，小的亮度不同，也就是小灯泡灯丝的温度不同，这样测出的几组数据中，算出的灯泡的电阻是不同的加在灯泡两端的电压越大，灯泡越亮，灯丝的温度越高，其电阻越大。由此可得出灯丝的电阻随温度的升高而增大的规律。
〔5〕滑动变阻器的作用：改变小灯泡两端的电压及保护电路。
〔6〕实验过程中应注意的事项：
①连接电路时开关应是断开的。
②电路连好开关闭合前，应使滑片位于阻值最大处。
③电压表、电流表要选择适宜的量程。
④每个小灯泡的金属口上都标着它正常工作的电压。接通电源后通过变阻器把电压调到该电压值，测量时从该电压开场逐次降低。
6、家庭电路：
〔1〕家庭电路的组成：家庭电路由进户线、电能表、总开关、保险丝、插座、开关、和用电器等几局部组成。
① 进户线：连接户外供电电路的电线，相当于电源。
② 电能表：用来测量用户一定时间内消耗的电能。
③ 总开关：当需修理家庭电路时，必须断开总开关。
④ 保险丝：当电流过大时保险丝就会自动熔断，起保护电路的作用。
注意：根据电路设计的平安电流选取适宜的保险丝，不能随意使用横截面积过大的保险丝，更不能用铜丝、铁丝代替。
⑤ 插座、开关、用电器：插座和电灯是并联的，开关和用电器是串联的。
〔2〕火线和零线：进户线通常有两根，一根是火线，一根是零线。一般用试电笔来区分零线和火线。当试电笔和电线接触时，试电笔氖管发光的是火线。在我国火线和零线间的电压是220V，频率为50。
7、欧姆定律及平安用电：
〔1〕电压越高越危险：
① 对人体的平安电压：电流对人体的危害性跟电流的大小、通电时间的长短等因素有关。大量触电事故说明：当人体两端的电压低于36V，通过人体的电流低于0.1mA时，才不会引起触电感觉。因此只有不高于36V的电压才是平安的。
② 电压越高越危险：由欧姆定律可以知道，在电阻一定时，通过导体的电流和导体两端的电压成正比。电压越高，通过人体的电流就会越大，对人体的伤害就会越大。人体是导体，一般情况下加在人体的电压越过36V时，通过人体的电流就会给人体造成危险，家庭电路的电压是220V，大大超过了平安电压，故我们不能接触220V的电压。高压电路的电压到达几十万伏，人体不直接接触，也会有危险，因此对人体的平安电压是不高于36V。
③ 不能用湿手触摸用电器：由欧姆定律，导体中电流的大小及导体的电阻成反比。人体也是导体，家庭电路的电压是220V，大大超过了平安电压，而湿手又使人体的电阻大大减小，触摸电器就很可能发生触电事故；并且不纯洁的水也是导体。如果用湿手插〔拔〕插头、按开关等，极易使水流入插座和开关内，使人体和电源相连，造成危险。因此，千万不要用湿手触摸用电器。
〔2〕断路和短路
①断路：电路没有接通。可能原因：灯丝断了；灯头内的电线断了；开关等处的接线松动、接触不良。
②电源短路：不经过用电器直接将电源两极连接起来的现象。由欧姆定律可以知道，由于导线的电阻很小，电源短路时电路上的电流会很大，这样大的电流，电池或其它的电源都不能承受，会造成电源损坏；更为严重的是，因为电流太大，会使导线的温度升高，严重时有可能造成火灾。
③用电器短路：即电路中的某一用电器的两端由导线直接连接。当用电器发生短路时，此用电器无法工作，并会引起整个电路中的电流过大而发生危险，这也是不允许的。
〔3〕平安常识：
① 触电：指的是一定强度的电流通过人体所造成的伤害事故。常见的触电类型有双相触电、单相触电、高压电弧触电和跨步电压触电。
② 防止触电的措施：首先家庭电路的安装要符合平安要求；同时不要弄湿用电器，保护好用电器的绝缘体，不使它的火线裸露；带有金属外壳的家用电器，其外壳要接地；不要靠近高压带电体，不要接触低压带电体。
③ 触电急救：一是尽快用绝缘体切断触电者触电的电源；二是尽力进展抢救〔尽快通知医务人员抢救，必要时先进展人工呼吸〕。
〔4〕注意防雷：雷电是大气中一种剧烈的放电现象，雷雨天要注意防雷。高大的建筑物上安装的避雷针、高压输电铁塔上最上面的两根导线也是用来防雷的。雷雨时不要在空旷的地方活动或停留；不要在树下避雨；不要接触金属物品〔包括金属把的雨伞〕；拔掉所有的电源线、网线、电视天线插头等。
〔5〕家庭电路中电流过大的原因：过载，即用电器总功率太大；短路。
〔6〕保险丝：保险丝用熔点低、电阻率较大的铅锑合金制成。当电流过大时，根据，电流在保险丝上的发热功率大，保险丝的温度升高，到达熔点而熔断，切断电路保护电路的平安。保险丝越粗其额定电流和熔断电流越大。选用保险丝时，其额定电流应等于或者稍大于电路的额定电流，过粗的保险丝不能起到保险作用，过细的保险丝接入电路用电器不能正常工作。决不能用铜丝或铁丝代替保险
〔7〕测电笔：
①作用：识别火线和零线
②使用方法：用手接触笔尾金属体，笔尖金属体接触电线或及电线相连接的导体时，如果氖管发光，表示接触的是火线。
③判别简单的电路故障的方法：当电路发生故障时，用电器一般不能工作，用测电笔检查插座，如果两孔内的金属片及测电笔笔尖金属均使氖管发光，那么说明干路中零线断路；如果接触时两孔都不能使氖管发光，那么说明火线断路。
〔8〕平安用电的原那么：①不接触低压带电体。②不靠近高压带电体。③不弄湿用电器④不损坏绝缘局部。⑤金属外壳的用电器一定要接地。⑥家庭电路的安装一定要正确。
8、欧姆定律在电流表和电压表中的应用
〔1〕电流表的电阻很小，将它串联到电路中就相当于串联一根电阻可忽略不计的导线，因电流表串联在电路中不会影响电路中的电流大小。以由于串联中的电流处处相等，因此通过电流表上的示数可以知道电路中及电流表串联的其它局部中的电流。如果将电流表直接接到电源两极上，由于电流表的电阻很小，根据欧姆定律，电路中的电流会很大，就会把电路中的电流表及电源烧坏，所以绝不允许将电流表直接在电源两极上。
〔2〕电压表的电阻很大，将电压表并联在某段电路或电源的两端时，有电压表的支路就相当于断路，所以电压表可直接接在电源两极上，这时测的是电源电压。
9、电流表、电压表的示数变化：
在含有滑动变阻器的电路中，由于开关的闭合或断开会引起电流表、电压表示数的变化，或滑动变阻器的滑片移动也会引起电流表、电压表的示数变化。
〔1〕首先分析电路的连接情况，看清是串联电路还是并联电路，分析电路连接时一般先去表。即把电流表当成导线，把电压表当做开路处理。
〔2〕分析滑片滑动时，变阻器电阻如何变化，电路总电阻如何变化，或开关闭合、断开时电路连接情况如何变化，电路中总电阻如何变化。
〔3〕运用欧姆定律看总电流如何变化，然后再进一步分析各用电器上电流和电压的变化情况。这种题目从解题过程来看，一般符合总→分→总的特点。
10、解电学题的方法、步骤：
〔1〕根据题意和所给出的电路图分析电路的连接情况〔用电器串联、并联情况的电压表、电流表、所测电压的电流的情况〕，画出等效电路图。
①简化电路。将不工作的用电器和电路中的电表去掉，电流表的内阻很小，简化处理时可先当作一根导线，电压表的内阻很大，简化处理时将其所在支路当作断路。
②看滑动变阻器连入电路的是哪段电阻丝。
③分析电流表和电压表分别测的是哪段电路的电流和电压。
〔2〕在电路图上标明量和未知量，同一个导体的、、下角标要一样。
〔3〕根据欧姆定律和串、并联电路的特点列方程解题。
11、移动滑动变阻器的滑片P对电路影响的分析步骤：
〔1〕要分析滑片P移动时滑动变阻器对电路的控制作用时，首先应通过描电流的路径来判断滑动变阻器连入电路的是哪段电阻丝〔电流通过哪段电阻丝，哪段电阻丝就被接入电路中〕，然后分析当滑片P移动时会使连入电路的电阻丝变长还是变短，从而知道变阻器的电阻变大还是变小，最后再利用欧姆定律和串、并联电路的特点来分析电路中电流和电压的变化。
〔2〕电压表不能串联在干路上，电流表不能及其它元件并联。
12、电路故障主要表现为：
〔1〕电路断路：电路不通
①灯泡不亮
②电流表无示数
③电压表示数为零
④电压表示数接近电源电压
⑤断开处一端能使试电笔氖管发光，另一端不能使其发光。
〔2〕电路短路：电路仍通
①灯泡可能仍亮
②灯泡可能不亮〔说明灯泡被短路〕
③电流表有示数
④电压表可能有示数〔和电压表并联局部无短路而断路〕
⑤电压表示数可能为零〔和电压表并联局部无断路而短路〕
⑥短路处任意点均能使试电笔氖管恨光
13、使用不同的电器检测电路故障：
〔1〕电压表：
① 没有读数：说明所接局部以外电路是断开的，有读数那么说明所接局部以外电路是连通的。断路故障的判断：用电压表逐段及电路并联，假设电压表指针偏转，那么现电压表并联的电路有断点；短路故障的分析：用电压表和电源并联
② 有示数：说明电路未全部发生短路，再逐段及电路并联，假设电压表示数为零；那么该电路被短路；假设电压表示数不为零，那么该电路不被短路或不完全被短路。
〔2〕电流表：
接入电路时，假设有示数，说明电路其它局部连通；假设假设无示数，说明电路其它局部断开。
〔3〕小灯泡：用小灯泡检测电路故障时，根本过程和用电压表类似。
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