11电流定律
第十一讲 电流定律
一、中考要求:
(一)本单元知识的重点和难点
电流定律是初中物理电学的核心内容,因此其在升学考试中的地位是非常重要的,历年来这部分内容都是升学考试的重点和难点,因此对于这部分知识的复习在升学考试复习中都要引起突出的重视,本单元的重点是电流的概念、欧姆定律、电流的串并联关系;本单元的难点内容是利用电流规律灵活解决电学问题,由于这部分题目一般都以中高档形式出现,因此对于学生的分析物理问题的能力和综合解题能力的要求较高。
(二)中考要求:
从上面的分析中可知,这部分内容是升学考试电学的重点内容之一,也是重要的难题点之一,从题型上看,填空题、选择题、计算题和探究实验题等都可以出现。因此从考试要求上来看,对于这部分知识要从过程和内容上以及使用上都要清楚,总之,这部分内容应是电学复习中要突出重视的内容之一。
二、知识内容讲解
(一)本单元知识结构:
电流
电流定律
串联电路的几个基本关系
并联电路的几个基本关系
(二)重点知识讲解
1. 电学中三个基本概念:
(1)电流:
1).电荷的多少叫电荷量,用字母Q 表示,在国际单位制中,电荷量的单位是库仑,简称库,用字母C 表示。
2).电流是电荷定向移动形成的。人们规定,正电荷定向移动的方向为电流方向。
Q ,单位是t
安培,简称安,用符号A 表示,1A =1C/s。比安小的电流单位是毫安(mA )、微安(μ A),它们之间的换算关系是: 1A = 1000 mA;lmA = 1000μA 。
4).测量电流的仪表叫电流表,电路符号为一○A 一;有两个量程,0~0.6 A每小格0.02A ,0~3 A每小格0.1A .有三个接线柱(如“3”、“0.6”、“+”或“-”)。
5).电流表使用注意事项①与被测电路串联;②电流从“+”接线柱流入;③不超量程;④绝对不允许将电流表的两个接线柱直接连在电源两级上。使用前还要注意检查一下指针是否对准零刻度。 3).电流大小等于1s 内通过导体横截面的电荷量。它的计算公式为:I =
(2)电压:
1).电源是提供电压的装置 ,电压是使导体中的自由电荷发生定向移动形成电流的原因。
2).电压用字母U 表示。在国际单位制里,电压的单位是伏特,简称伏,用字母V 表示。除了伏以外,还有千伏(kV )、毫伏(mV )、微伏(μV )。
1kV =103 V;1V =103mV ;lmV =103μV 。
3).测量电路中电压的仪表叫电压表。在电路图中的符号是○V
4).电压表使用注意事项①并联接在被测电路的两端;②电流从电压表的“+”接线柱流入,从 “-’接线柱流出;③不超量程;④使用前注意检查指针是否对准零刻度。
(3)电阻:
1).电阻是用来表示导体对电流阻碍作用大小的物理量。
2). 电阻用字母“R ”来表示。电阻的单位是欧姆,用字母Ω表示。其它单位还有千欧(k Ω)、兆欧(M Ω),换算关系是:1M Ω=1000 kΩ,1k Ω= 1000Ω。
3).导体的电阻是导体本身的一种性质,它的大小决定于导体的材料、长度、横截面积。 另外:导体的电阻还和导体的温度有关。
例1: 根据欧姆定律公式I =U/R,可导出R =U/I,关于此公式,下面说法正确的是( )
A .导体电阻的大小跟导体两端的电压成正比
B .导体电阻的大小跟导体中的电流成反比
C .导体电阻的大小跟导体两端的电压和通过导体的电流无关
D .当导体两端电压为零时,导体电阻也为零
解析:解答本题首先要清楚,导体的电阻大小由哪些因素决定,我们前面已经复习过,导体的电阻是导体的性质,导体电阻的大小决定于导体本身,也即导体的长度、材料和横截面积,而与导体的电压和电流无关,本题的正确选项是C 。
例2: 在如图1所示电路中,电流表A 1的示数为0.4A ,电流表A 2的示数为0.72A ,通电1分40秒,通过L 2灯丝横截
面的电荷[量]是多少? 解析:灯L 1 和L 2并联在电路中,电流表A 1测量通过L 1
的电流,电流表A 2测量干路中电流,则可算出通过灯L 2的电Q 流。再根据公式I =可求出通过灯L 2的电荷量。 t
解答:已知I 1=0.4A I 2=0.72A t =1分40秒=100s
求:Q
解:I = I1+ I2 I 2=0.72A—0.4A=0.32 A
Q Q = I2 t =0.32 A⨯100s=32C t
所以通过灯L 2的电荷量是32C 。
练习:
1.导体电阻大小的决定因素是( ) B
A .导体两端的电压或通过它的电流强度来决定
B .导体的长度、横截面积和它的材料
C .导体的温度和材料
D .通过导体横截面的电荷量
又因为I =
2.一个滑动变阻器铭牌上标有“20Ω 1A”字样,它的意思是( )D
A .变阻器电阻值是20Ω,允许通过的最大电流是1A
B .变阻器电阻最小值是20Ω,允许通过的最小电流是1A
C .变阻器电阻最大值是20Ω,允许通过的最小电流是1A
D .变阻器电阻变化范围是0-20Ω,允许通过的最大电流是1A
3.设电路中通过灯泡的电流为200mA ,则通过它10C 的电荷所需的时间为( )C
A .0.05s B .2s C .50s D .2000s
2. 欧姆定律
欧姆定律是电学中一个重要的规律,它主要表示电路中的电流与导体两端电压和导体电阻的关系。
(1)欧姆定律内容:欧姆定律的内容:导体中的电流,跟这段导体两端的电压成正比,跟这段导体的电阻成反比。
(2)表达式:I =
(3)公式I =U R U 中I 、U 、R 三个量的单位分别是A 、V 、Ω。 R
3、伏安法测电阻
伏安法测电阻是初中物理中的一个重点的电学实验,要从实验原理、实验测量步骤、实验表格等方面掌握。 U ①原理:R = I
②测量仪器:电流表、电压表、滑动变阻器、电源、开关、导
线若干。 ③表格设计:要根据测量的物理量来进行设计,为了减小误差,
需多次测量取平均值。
④电路图:如图2所示。 图2
U R +R 2+R 3 R =1 I 3
使用欧姆定律解题时一定要注意电路中的电流、电压和电阻的对应
关系,解电学计算题时首先要根据题目条件画出电路图,根据电路图分
析已知和未知的关系。
例1:小明和小红用如图3所示的实验电路研究一段导体中的
电流跟电压、电阻之间的关系,得到了下表所列数据
⑤计算式:R =图3
表2
(1)分析表1得出的结论是 。
(2)分析表2中的数据,可以归纳出的结论是 。
解析:分析表1得出的结论是:在电阻不变的情况下,通过导体的电流跟导体两端的电压成正比;分析表2中的数据,可以归纳出的结论是:在电压不变的情况下,通过导体的电流跟导体的电阻成反比。
例2:某段电路两端的电压为12V 时,通过的电流为0.8A ,保持这段电路的电阻不变,要使通过的电流变为1.2A ,这段电路两端电压应变为 V .若保持这段电路两端电压不变,要使通过的电流变为1.2A ,电路的电阻应变为原来的⎽⎽⎽⎽⎽ 倍。
解析:根据题目条件可知,第一种情况是导体的电阻不变,因此可以抓住电阻不变列方程解题;在第二种情况,电压不变,因此可以抓住电压不变列方程。具体解答如下:
当电阻不变时:U 1/I1 = U 2/I 2 解得 :U 2 = U 112V ⨯I 2=⨯1. 2A =18V ; I 10. 8A
当电压不变时:I 1R 1 =I 2R 2,解得:R 2=I 1R 1=10Ω。 I 2
例3:小明同学在研究电阻两端的电压跟通过该电阻的电流之间的关系时发现:电阻不变
时,电阻两端的电压跟通过该电阻的电流成正比。小明进一步分析实验数据后又发现了一个新规律,为了检验自己发现的新规律是否正确,他又重新设计了一个实验,得到的实验数据如下表所示,小明分析了表中实验数据认为自己发现的新规律是正确的。
(1)根据表中实验数据可以推断小明发现的新规律为:
(2
)小明发现的新规律可以应用于电学测量中,请列举一个应用该规律进行测量的例子: 。
解析:本题是北京市2005年的一道中考题,要求根据实验数据分析、归纳总结实验结论,考查分析实验数据的能力是探究能力重点要求的能力之一,也是考查探究能力最主要的一项能力。本题中,从电压、电流、电阻的数据看都发生变化,显然不是研究两个物理量中间的关系的,仔细分析会发现,尽管每一组数据电压和电流都不相同,但是同一组数据的电压和电流的比值都等于电阻值,这是一个很重要的规律,伏安法测电阻就是应用了这个原理,答案:(1)电阻等于电压与电流之比;(2)伏安法测电阻。
练习:
1(广东云浮市)在1 s内通过灯泡L 1的电荷量是0.3C ,在lmin 内通过灯泡L 2的电荷量是 6C,则通过灯L 1、L 2的电流之比是 ,由此可判断灯泡L 1与L 2的连接方式不可能是 联的.(3:1;串联)
2. (广西柳州市)在测量小灯泡电阻的实验中,小明设计了图l 所示的三个电路图,正确的是 C
A .甲、丙 B .乙、丙 c .甲、乙 D .甲、乙、丙
3. 有一段裸导线,下列哪一种方法可以减少它的电阻 ( ) A
A .把导线对折合在一起 B .减少通过导线的电流
C .增大导线两端的电压 D .把导线拉长一些
4. 一位同学设计了一个风力测定仪,如图所示,O 是转动轴,OC 是
金属杆,下面连接着一块受风板.无风时OC 是竖直的,风越强,OC
杆偏转的角度越大.AB 是一段圆弧形电阻,P 点是金属杆与圆弧形
电阻相接触的点,电路中接有一个小灯泡,测风力时,闭合开关S
即可.通过分析可知:金属杆OC 与弧形电阻AB 组合在一起相当于
一个 ,观察小灯泡的______可以粗略地知道风力的大
小.(滑动变阻器;亮度)
三、小结
本单元复习了电学中的三个重要概念,复习了欧姆定律和伏安法测电阻的基本实验,这部分内容是电学计算的基础,也是解答电学综合题的基础,因此要确实将本单元中的几个基本概念理解清楚,将欧姆定律的使用能够熟练,是复习好电学部分的前提。总之,这部分内容是电学规律的基础,要确实把握牢固。
四、目标测试:
1. (庐江县)把甲、乙两段电阻线接在相同的电压下,甲线中的电流大于乙线中的电流,忽略温度的影响,下列判断中错误的是( ) B
A. 当它们材料、粗细都相同时,甲线长乙线短
B. 当它们材料、长度都相同时,甲线粗乙线细
C. 当它们长度、粗细都相同时,两线的材料一定不同
D. 甲、乙两电阻线的材料、长短、粗细不可能完全相同
2. (天津)在图3所示的四个电路中,当闭合开关S 后,小灯泡L 1、L 2都能正常发光,其中电压表可直接测出L 1两端电压的电路图是 ( ) ABD
A 、甲图 B 、乙图 C 、丙图 D 、丁图
、
3. 某同学使用电流表时,估计待测电路中的电流应选用0~0.6A的量程,但他误用0~3A的量程来测量。这样做的结果是 ( ) D
A 、指针摆动角度大,会损坏电流表 B 、指针摆动角度小,会损坏电流表
C 、指针摆动角度小,读数比较准确 D 、指针摆动角度小,读数不够准确
4.某学生做伏安法测电阻的实验时,刚一“试触”,就发现电流表的指针迅速摆动到最大刻度,发生这种现象的原因可能是( ) C
A .表的正、负接线柱接反了
B .待测电阻的电阻丝断了
C .线路接错,在电路中的某处发生了短路
D .以上说法都不正确
5.用伏安法测电阻时,若电源电压为3V ,被测电阻为20 ,则电压表、电流表的量程应选( ) C
A .0~3V , 0~3A B .0~15V , 0~3A
C .0~3V , 0~0.6A D .0~15V , 0 ~0.6A
6.某电路两端电压减为原来的l/2,电阻增大到原来的2倍,则此时通过该电路的电流是( )
A .原来的1/4 B .原来的1/2 C .原来的4倍 D .没有变化 A
7. 5min内通过导体横截面的电荷量是60C ,那么通过该导体的电流
是 A 。(0.2) 3 8. 如图所示,电压和电流的图象,1、2、3三条直线分别代表三个
电阻的两端电压和通过电阻的电流之间的关系,那么直线 所代
表的电阻大,直线 所代表的电阻小。(填序号)(1;3)
9. 一个电阻加在其两端的电压为3V ,通过其电流为0.2A ,那么
该电阻为多大?若所加电压加大一倍为6V ,那么电阻又为多大?
(15Ω;15Ω)