第13讲 电路初探

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  知识梳理
  1.初识家用电器和电路
  (1)电路组成:由电源、导线、开关和用电器组成.
  (2)电源:能提供持续电流(或电压)的装置.
  (3)电源是把其他形式的能转化为电能.如干电池是把化学能转化为电能,发电机则由机械能转化为电能.
  (4)有持续电流的条件:必须有电源和电路闭合.
  (5)电路有三种状态:(1)通路:接通的电路叫通路;(2)断路:断开的电路叫开路;(3)短路:直接把导线接在电源两极上的电路叫短路.
  (6)电路图:用符号表示电路连接的图叫电路图.
  2.电路连接的基本方式
  (1)串联:把电路元件逐个顺次连接起来的电路,叫串联.(电路中任意一处断开,电路中都没有电流通过)
  (2)并联:把电路元件并列地连接起来的电路,叫并联.(并联电路中各个支路是互不影响的)
  (3)串联和并联只是针对用电器,不包括开关和电表.串联电路电流只有一条路径,没有分流点,并联电路电流有多条路径,有分流点.
  3.电流和电流表的使用
  (1)电流的大小用电流强度(简称电流)表示.
  (2)电流I的国际单位是安培(A);常用单位是毫安(mA)、微安(μA).1A=103mA=106μA.
  (3)测量电流的仪表是电流表.它的使用规则:①电流表要串联在电路中;②接线柱的接法要正确,使电流从“+”接线柱入,从“-”接线柱出;③被测电流不要超过电流表的量程;④绝对不允许不经过用电器而把电流表连到电源的两极上.
  (4)实验室中常用的电流表有两个量程:①0~0.6A,每小格表示的电流值是0.02A;②0~3A,每小格表示的电流值是0.1A.
  4.电压和电压表的使用
  (1)电压(U):电压是使电路中形成电流的原因,电源是提供电压的装置.
  (2)电压U的国际单位是伏特(V);常用单位是千伏(kV)、毫伏(mV)、微伏(μV).1kV=103V=106mV=109μV.
  (3)测量电压的仪表是电压表.它的使用规则:①电压表要并联在电路中;②接线柱的接法要正确,使电流从“+”接线柱入,从“-”接线柱出;③被测电压不要超过电压表的量程;
  (4)实验室中常用的电压表有两个量程:①0~3V,每小格表示的电压值是0.1V;②0~15V,每小格表示的电压值是0.5V.
  (5)需熟记的电压值:①1节干电池的电压为1.5V;②1节铅蓄电池电压为2V;③家庭照明电压为220V;④对人体安全的电压不高于36V;⑤工业电压为380V.
  考点扫描
  考点1 电路状态分析
  例1 如图1所示的电路中,闭合开关后两盏灯都可能发光的是( ).
  A.只闭合开关S1
  B.只闭合开关S2
  C.只闭合开关S1、S2
  D.开关S1、S2、S3都闭合
  解析 只闭合开关S1,灯L2与电源构成通路,L2发光;而灯L1断路,L1不发光.只闭合开关S2,灯L1、L2与电源构成通路,L1、L2都发光.只闭合开关S1、S2,灯L2与电源构成通路,L2发光,而灯L1被局部短路,L1不发光.开关S1、S2、S3都闭合,电源发生短路,L1、L2都不发光,电源会烧坏.
  答案 B
  考点2 电路故障的判断
  例2 如图2所示,闭合开关S时,灯L1、L2都不亮.用一段导线的两端接触a、b两点时,两灯都不亮;接触b、c两点时,两灯都不亮;接触c、d两点时,两灯都亮.故障原因可能是( ).
  A.开关S接触不良
  B.灯L1断路
  C.灯L2断路
  D.灯L2短路
  解析 在用导线接触a、b两点时(灯L1的两端),两灯均不亮,说明电路中无电流,电路断路;用导线接触b、c两点时(灯L2的两端),两灯均不亮,说明电路中无电流,电路断路;用导线接触c、d两点时,两灯都亮,则说明电路中灯L1、L2完好无损,开关S处发生断路,可能是开关S接触不良.
  答案 A
  考点3 电路连接方式的识别
  例3 如图3所示,要使灯泡L1和L2组成并联电路,应( ).
  A.只闭合S2
  B.只闭合S3
  C.只闭合S1和S3
  D.只闭合S2和S3
  解析 只闭合S2,电源外部电流的流向是电源的正极→L2→L1→S2→电源的负极,L1与L2串联;只闭合S3,电源外部电流的流向是电源的正极→L2→S3→电源的负极,L1断路,电路中只有L2工作;只闭合S1和S3,电源外部电流的流向是电源的正极
  → →S3→电源
  的负极,L1与L2并联;只闭合S2和S3,电源外部电流的流向是电源的正极→L2→S3→电源的负极,L1被局部短路,电路中只有L2工作.
  答案 C
  考点4 根据要求改动电路
  例4 如图4所示,在某些接线柱间去掉或接上一些导线,可使3盏小灯泡分别成为串联或并联.
  (1)成为串联最简单的方法是 .
  (2)成为并联最简单的方法是 .
  解析 原电路中的小灯泡L2和L3已被导线CG局部短路了,据串联电路的定义可知,去掉CG导线,即可使3盏小灯泡串联;因为电路中B、C、G三点可看成一点,所以根据并联电路的定义可知,用导线将E、H或D、H连上,即可使3盏小灯泡并联在B、H两点间.
  答案 (1)去掉CG导线 (2)用导线将E、H连上(或用导线将D、H连上)   考点5 观察电流表
  例5 某电流表有两个量程,只知道大量程是0~9A,小量程的刻度值未标明.王强为了探究电流表的小量程是多少,他先用大量程测一较小的电流,其示数如图5甲所示,再改用小量程测同一电流,指针指在如图5乙所示的位置.
  (1)他测得的电流值是 A.
  (2)在下表中填写与大量程的数字相对应的小量程的数字.
  解析 (1)由图5甲可知,与该电流表大量程对应的分度值是0.3A,图中的示数是1.5A.
  (2)由图5乙可知,该电流表小量程正中央的刻度值是1.5A,故其小量程是0~3A,与小量程对应的分度值是0.1A.因此,大、小量程相应的数字是3倍的关系.
  答案 (1)1.5A (2)1、2、3
  考点6 串联电路中电压的判断与计算
  例6 如图6所示的电路,当开关S闭合后,电压表V1和V2的示数分别为10V和4V,则灯泡L2两端的电压为 .
  解析 因为电压表的内阻很大,所以在进行电路分析时可将它视为断路.本题可采用“先摘除后复原”的方法来判定电压表在电路中的作用.取掉电压表V1和V2,不难识别出灯泡L1和L2是串联关系.先复原电压表V1,可以看出其并联在电源两端,即电压表V1是测量灯泡L1和L2组成串联电路的总电压.再复原电压表V2,可以看出,电压表V2并联在灯泡L1两端,是测量灯泡L1两端的电压.灯泡L2两端的电压U2=U-U1=10V-4V=6V.
  答案 6V
  实验探究
  1.探究串、并联电路电流的方法及注意事项
  (1)实验要注意的问题:①按从正极到负极(或负极到正极)的顺序连线;②连接电路时开关应处于断开状态,同时将选好量程的电流表正确接入电路;③闭合开关前一定要复查电路;④正式接通电路前开关先进行试触,若发现闭合开关后电流表指针反打或其他异常情况,应立即断开开关,排除故障;⑤连接并联电路时,可先按串联电路连好其中一个支路,然后将另一个支路并接上去,并联的关键要找分支点;⑥连线要注意一定的技巧,如导线应按顺时针方向缠绕在接线柱的螺丝上;⑦读取电流的示数要客观,且在读数后立即断开电源.
  (2)探究方法:①测电路中的电流时至少要测3组数据(或更多次),以排除偶然性,使实验结论具有普遍性;②实验应选用不同规格的灯泡做实验,排除因灯泡相同而得到并联支路的电流相等这一错误结论;③分析数据时有可能测得的并联电路干路中的电流值与各支路中的电流之和并不严格相等,这种情况一般认为是正常,这是实验误差的问题,但若两者相差较大,应该是实验中出现了错误,必须分析产生错误的原因,重新进行实验.
  2.探究串联电路电压的特点
  探究电路图和实物电路,如图7所示.
  进行实验:
  分析和论证:
  结论:串联电路两端的总电压等于各部分电路的电压之和,即UAD=UAB+UCD(或U=U1+U2+…+Un).
  串联电路两端的总电压等于各部分电路的电压之和,且各部分电路两端的电压不一定相等.
  在U=U1+U2+…+Un这一关系式中,U是电路两端的总电压,U1、U2…Un是各部分电路两端的电压,U1、U2…Un不一定相等.
  3.探究并联电路电压的特点
  探究电路如图8所示.
  进行实验:
  分析和论证:
  结论:并联电路中各并联支路两端的电压相等.
  即:UAB=UCD(或U1=U2=…=Un).
  典例解析
  例1 中考期间某考场保密室有两把不同的钥匙,分别由两名保密工作人员保管,只有当两把钥匙都插入钥匙孔(相当于闭合开关)电动门才会打开,单独使用某一把钥匙不能使门打开,图9中符合要求的电路是( ).
  解析 在A电路中,当两把钥匙都插入钥匙孔后形成通路,电动门打开;在B、D两个电路中,当两把钥匙插入钥匙孔后发生电源短路,不仅电动门不能打开,还会烧坏电路;在C电路中,只要有一把钥匙插入钥匙孔就形成通路,电动门打开.
  答案 A
  例2 如图10甲所示是由电灯L1、L2、L3以及开关S1与S2组成的电路,画出与此电路相对应的电路图.
  解析 先分析电路,然后再按分析结果画出电路图.
  此题由于用电器和开关都较多,因此可用电流流向法分析电路.
  当开关S1和S2都闭合后,电流从电池正极流出,在A接线柱处分为三路.一路经过电灯L1到达电灯L3的右侧接线柱B;另一路经过电灯L2之后与过电灯L1的电流汇合也到达接线柱B;第三路先经过开关S2再经过电灯L3之后也到达接线柱B.三条支路的电流在B点汇合,最后经过开关S1回到电源负极.
  综合上述分析可知,电灯L1、L2和L3是并联的.开关S1处于干路上,三盏电灯的电流都由开关S1控制通与断,所以开关S1是总开关.开关S2与电灯L3处在同一条支路上,开关S2只控制电灯L3的电流通断.
  根据分析结果可画出对应电路图,如图10乙所示.
  答案 如图10乙所示.
  例3 如图11所示是张华同学在“用电流表测电流”的实验中连接的电路.
  (1)闭合开关,你会观察到灯L1和L2的发光情况是 .
  (2)针对上述现象,你认为该电路存在的问题是 .
  (3)请你在原图上只改动一根导线,使两只电流表分别测干路和支路的电流.要求:在需要改动的导线上画“×”,用笔将改动后的导线画出,导线不许交叉.
  解析 闭合开关后,由于灯L1和电流表A2被局部短路,所以会观察到灯L2发光,L1不发光.原电路中灯L1和电流表A2串联,若电流表A2未被短路,则其正、负接线柱接反.现只需将电流表A2接在电流表A1左接线柱上的线头调到灯L2的右接线柱上,既改正了电流表A2的正、负接线柱接反的错误,又能满足题目的改动要求,可谓一举两得.   答案 (1)灯L2发光,L1不发光 (2)灯L1和电流表A2被短路 (3)如图12所示
  例4 在“探究串联电路电压的规律”的实验中:(1)要用电压表测灯L2两端的电压,连接电路如图13所示.图中只有一根导线连错了,请你连错的导线上画“×”,并用笔画线表示导线将电路连接正确.
  (2)改正电路后,闭合开关,如图14所示,电压表的示数为 V.若电源电压为3V,则灯L1两端的电压是 V.
  解析 (1)要用电压表测灯L2两端的电压,应将电压表与灯L2并联,故应将图甲中灯L2接在开关右接线柱上的线头改接到电压表的“-”接线柱上.
  (2)由图14可知,电压表的“-”和“3”两个接线柱接入了电路,故读数时应以刻度盘下方的刻度为准,分度值为0.1V,即L2两端电压U2=1.2V.根据串联电路电压的特点可知:U1=U-U2=3V-1.2V=1.8V.
  仿真测试
  一、选择题
  1.为了提醒司机是否关好了车门,小轿车上一般都装有一个指示灯,4个车门中只要有一个门没有关好(相当于有一个开关断开),该指示灯就会发光.如图所示的4个模拟电路图中符合要求的是( ).
  2.下列4个电路图中与上边实物图相对应的是( ).
  3.如图所示,开关都闭合时,灯泡L1与L2组成串联电路的是( ).
  4.在如图所示的4个电路中,当闭合开关S后,小灯泡都能正常发光,其中电压表不能直接测出L1两端电压的电路图是( ).
  A.甲图 B.乙图 C.丙图 D.丁图
  5.如图所示,当闭合开关S后看到灯L1发光,灯L2不发光,则可能的原因是( ).
  A.灯L1断路 B.灯L1短路
  C.灯L2断路 D.灯L2短路
  6.如图是某同学做实验时的电路图.闭合开关S后,发现灯泡L1、L2均不亮,电流表示数为零,电压表示数等于电源电压,则该电路中的故障是( ).
  A.电源正极与a之间断路
  B.a、L1、b之间断路
  C.b、L2、c之间断路
  D.c与电源负极之间断路
  7.在一个电路中安装了两盏电灯、一个开关、一个电源,闭合开关两盏电灯能正常发光.要用探究方法来判断这两盏电灯的连接方式是串联还是并联,某学习小组进行了讨论,4名同学都发表了自己的观点.以下哪个观点可以推断这两盏电灯肯定是串联的( ).
  A.开关能同时控制这两盏灯的亮与灭
  B.用电流表分别测出这两盏灯都发光时的电流,发现电流不相等
  C.用电压表分别测出这两盏灯都发光时两端的电压,发现它们的电压相等
  D.用电压表分别测出这两盏灯都发光时两端的电压,发现它们的电压不相等
  8.如图所示的电路中,下列说法正确的是( ).
  A.S2断开,S1、S3闭合时,R1和R2并联
  B.S2闭合,S1、S3断开时,R1和R2并联
  C.S1断开,S2、S3闭合时,R1和R2串联
  D.S1、S2、S3均闭合时,R1和R2串联
  二、填空题
  9.我国提供给家庭电路的电压是
  V;对人体的安全电压是不高于 V.
  家里的电灯、电视、电冰箱等家用电器的连接方式是 的(选填“串联”或“并联”).在你家中,同时工作的用电器越多,干路中的电流越 .
  10.小明同学在使用电流表测电流时,他发现表针是向左边偏转的,则这是因为电流表的正、负接线柱 .电路连接正确后,他测得的电流(如图所示)是 A.
  11.如图所示,在电路中要使电灯L1和L2并联,应闭合开关 ;为了防止电路出现短路,不能同时闭合开关 .
  12.如图所示的电路,开关闭合时电流表(甲)测量的是通过 的电流(选填“L1”“L2”或“干路”),电流表(乙)测量的是通过 的电流(选填“L1”“L2”或“干路”).L1和L2两只灯泡是 关系(选填“串联”或“并联”).
  13.图中圆圈a、b为连接正确的电表,闭合开关后,两灯都发光,a应是 表,
  b应是 表.
  14.如甲图电路,当开关S闭合后,电流表的指针偏转如乙图所示,其中a电流表测量的是通过 (选填“电源”“L1”或“L2”)的电流,b电流表的读数应为 A.
  三、综合题
  15.如图所示,试在两个虚线框内,选填“电源”和“开关”的符号,并满足当开关都闭合时两灯组成并联电路.
  16.在图中用笔画线代替导线,把灯L1、L2组成并联电路,要求开关S能同时控制灯L1和灯L2,用电流表测通过L2的电流.
  17.根据如图所示的实物图,在虚线框内画出对应的电路图.
  18.小明在探究“串联电路的电流和电压”的实验中,将两盏标有“1.5V 0.2A”的小灯泡按如图所示连接起来,用电压恒定的电源供电.闭合开关S后,发现L1、L2均不亮.对此故障,他有下列几种猜想:
  A.—盏灯断路,另一盏灯完好
  B.一盏灯短路,另—盏灯完好
  (1)你认为正确的是 ;
  (2)如果这两盏灯熄灭的原因是其中的一盏灯有故障,现有以下器材可选:
  ①规格相同的灯泡
  ②符合要求的电压表
  ③符合要求的电流表
  在它们中间选择一样来检测故障,你认为不适用的有 .你的理由是
  .
  (3)故障排除后、小明测出了如下数据,并得出了结论:
  结论1:串联电路中电流处处相等;
  结论2:串联电路中各部分电压相等,各部分电压之和等于总电压.
  请你对上述结论进行评价,写出评价意见: .
  19.如图所示电路中,电源是由4节干电池串联而成,开关闭合后,电流表的示数分别是1.2A、0.8A、0.3A,求出每只中灯泡中通过的电流和每只灯泡两端的电压.
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