人教版九年级全册 第十六章 《电压 电阻》知识清单(学生版)+(教师版)
展开一、电压
1. 电压的作用:电压是使自由电荷定向移动形成电流。物理学中常用字母U表示电压。
2. 电源的作用:是给用电器两端提供电压。
3. 用类比法理解电压的作用
4. 电压的单位
(1)国际单位:伏特,简称伏,符号V。
(2)常用单位:千伏(kV)、毫伏(mV)等。
(3)单位换算: 1kV=103V,1V=103mV
5. 常见的电压值
一节干电池的电压为1.5V;一节铅蓄电池的电压为2V;手机电池的电压为3.7V;家庭电路的电压为220V;对人体安全的电压为不高于36V。
二、电压的测量
1. 认识电压表
(1)作用:测量电路两端的电压。
(2)电压表的电路符号: 。
(3)电压表的构造:三个接线柱(两个红色的为正接线柱、一个黑色的为负接线柱)、表盘、指针、调零螺丝等。
2. 电压表的量程与分度值
实验室用电压表有三个接线柱,两个量程:
(1)使用“-”与“3”接线柱时,量程为0~3V,分度值为0.1V。
(2)使用“-”与“15”接线柱时,量程为0~15V,分度值为0.5V。
电压表的构造 电压表的示数
3. 电压表的读数
明确所选电压表的量程;确定电压表的分度值;由指针位置读出示数,先大格后小格。如图所示,电压表的量程0~15V;分度值为0.5V;示数为2.5V。
4. 电压表的使用
(1)使用前进行调零。使用电压表前应该先观察指针,是否指在零刻度线上,若不指在零刻度线,则调零旋钮使指针指在零刻度线。
(2)电压表与被测用电器并联。
(3)电压表的“+”接线柱靠近电源的正极,“-”接线柱靠近电源的负极。
(4)被测电压不能超过电压表的最大量程。
5. 使用电压表常见的错误
(1)接线柱接反,电压表指针反偏;
(2)量程选择不合理:①指针偏角较小,电压表量程选择过大;②指针偏转超过最大刻度,电压表量程选择偏小。
(3)电压表串联接入电路,此时测电源电压。
第2节 串、并联电路中电压的规律
一、串联电路的电压规律
1. 串联电路的电压规律
串联电路中电源两端电压等于各用电器两端电压之和。数学表达式: U=U1+U2。
2. 串联电池组的电压
串联电池组两端的电压等于每节电池两端电压之和,即U=1.5V×n(n为电池节数)
二、并联电路电压的规律
1. 并联电路的电压规律
并联电路中电源两端电压与各支路用电器两端电压相等。数学表达式: U=U1=U2。
2. 并联电池组的电压
当把几节相同的新干电池并联时,并联电池组两端的电压等于一节干电池两端的电压,即
U=U1=1.5 V。
第3节 电阻
一、 电阻
1. 概念:在物理学中,用电阻表示导体对电流阻碍作用的大小。用字母R表示。
2. 单位:
(1)国际单位:欧姆,简称欧,符号Ω.
(2)常用单位:千欧(kΩ)、兆欧(MΩ).
换算关系:1 kΩ =103 Ω 1MΩ =103kΩ.
3. 电阻器:在电子技术中,我们常用到有一定电阻值的元件——电阻器,也叫做定值电阻。电路图中用符号 表示。
4. 对电阻的理解:
(1)导体的电阻越大,表示导体对电流的阻碍作用越大。在相同的电压下,导体对电流的阻碍作用(电阻)越大,电路中的电流越小。
(2)导体的电阻是导体本身的一种性质,由自身情况决定。不管这个导体是否连入电路,是否有电流通过,也不管它两端的电压是否改变,导体对电流的阻碍作用(电阻)总是不变的。
5. 一些物体的电阻值
二、影响电阻大小的因素
1. 影响电阻大小的因素
导体的电阻与导体的长度、横截面积、材料和温度有关。
在材料、横截面积相同时,导体越长,电阻越大。在材料、长度相同时,导体的横截面积越大,电阻越小。在长度、横截面积相同时,导体的材料不同,电阻不同。在一定条件下,金属导体的电阻随温度的升高而增大。
2. 半导体
导电性能介于导体和绝缘体之间,称做半导体。例如锗、硅等。利用半导体材料可以制作二极管、三极管。如果把很多二极管、三极管和电阻、电容等元件直接做在硅单晶片上(俗称芯片),就成了集成电路。
3. 超导现象
某些物质在很低的温度时,如铝在-271.76°C以下,铅在-265.95°C以下,电阻就变为0,这就是超导现象。
第4节 变阻器
一、滑动变阻器
1. 变阻器
能改变接入电路中电阻大小的元件叫做变阻器。常见的有:滑动变阻器、电阻箱、电位器。
2. 滑动变阻器
(1)结构:电阻线,接线柱ABCD、金属杆、滑片P等。
变阻器结构 结构示意图 变阻器符号
(2)原理:改变接入电路中电阻丝的长度来改变电路的电阻。
(3)结构示意图和符号
A、B、C、D分别表示四个接线柱,P表示滑片。元件符号如图所示。
(4)铭牌上各物理量的意义:
例如,一滑动变阻器标有“20Ω 1A”,其中“20Ω”表示变阻器的最大电阻是20欧;“1A”表示允许通过的最大的电流是1A。
(5)滑动变阻器的接法
①滑动变阻器应按照“一上一下”的方式接入电路中。
②关键是确定滑动变阻器的下端接线柱,上端两个接线柱中任何一个连入电路,接法是等效的。
③滑片向靠近下接线柱的方向移动,电阻变小,滑片向远离下接线柱的方向移动,电阻变大,可简记为:“近下电阻变小,远下电阻变大”。
(6)滑动变阻器常见两种错误的接法
①把接线柱C、D连入电路。把C、D接线柱连入电路,相当于一条导线,连入电路的阻值为0,移动滑片不能改变电阻。
②把接线柱A、B连入电路。将A、B接线柱接入电路时,电流要经过全部电阻线,此时变阻器连入电路的电阻值为变阻器的最大阻值,相当于一个定值电阻,移动滑片不能改变电阻。
3. 电阻箱
(1)电阻箱的特点
电阻箱由若干个不同阻值的定值电阻,按一定的方式连接而成,是一种可以调节电阻大小并且能够显示出电阻阻值的变阻器。
(2)电阻箱的读数
使用时,把两个接线柱接入电路,调节旋盘就能得到0 ~×××××Ω(通常为9999.9Ω)之间的任意阻值。各旋盘对应的指示点的示数乘以面盘上标出的倍数,然后加在一起,就是接入电路的阻值。
如图所示电阻箱接入电路的阻值为=3000+600+8=3608Ω.
(3)插孔式电阻箱
插入式电阻箱的工作原理为:把铜塞插进去,靠铜棒来短接下面的电阻,电流不从电阻丝走了使之失去作用来调整电阻大小的;缺点是阻值不能连续变化,只能是几个固定阻值电阻的组合数。
如图所示电阻箱接入电路的阻值为1+2=3Ω.
二、用滑动变阻器改变小灯泡的亮度
用滑动变阻器改变小灯泡的亮度,滑动变阻器应该与小灯泡串联。电阻变大→电流变小→灯泡变暗;电阻变小→电流变大→灯泡变亮;所以滑动变阻器可以起到控制电路中电流的作用(也叫限流作用)。
三、用滑动变阻器控制电阻两端的电压
①利用滑动变阻器可以改变定值电阻两端的电压。
②利用滑动变阻器可控制定值电阻两端电压不变,方法是“换大调大,换小调小”(即如果定值电阻的阻值变大时,则需要把滑动变阻器接入电路的阻值变大)。
四、变阻器的应用
1. 电位器及其应用
滑动变阻器一般只在实验室中应用。有些家用电器(如收音机)音量调节的器件也是一种变阻器,通常称为电位器。
(1)机械式电位器
如图所示是机械式电位器,由内部构造图可知,电位器在电路相当于滑动变阻器的作用。
电位器 电位器结构图 电位器原理
如图所示,把A和B两个接线柱串联接入收音机电路,当顺时针旋转时,接入电路中的电阻变大,电流变小,音量变小,反之音量变大。
(2)数字电位器
数字电位器是一种用数字信号控制阻值的器件(集成电路)。与机械式电位器相比,数字电位器具有可程序控制改变阻值、耐震动、噪声小、寿命长、抗环境污染等重要优点,因而,已在自动检测与控制、智能仪器仪表、消费类电子产品等许多重要领域得到应用。
2. 变阻器在生产和生活中的应用实例
(1)亮度可变的灯、转动速度可变的电风扇、舞台用到的调音台、家庭用的调温电褥子等都是应用了变阻器。
(2)汽车油量表、称重仪、测高仪等。
本章重要的探究实验
一、探究串联电路电压的规律
【设计实验】
(1)实验器材:规格不同的灯泡若干、电压表、电源、开关、导线若干。
(2)设计实验电路并画出电路图,如图所示。选用不同(相同/不同)规格的小灯泡L1、L2连接电路。根据电源电压选择电压表的量程。
(3)将电压表的两端分别连到A与B、B与C、A与C,测量电压U1、U2、U。改变两个小灯泡的规格,重做上述实验。
【进行实验】
(1)根据电路图连接电路,闭合电键,测出AB两点间(即L1两端)的电压并记录;
(2)根据电路图连接电路,闭合电键,测出BC两点间(即L2两端)的电压并记录;
(3)根据电路图连接电路,闭合电键,测出AC两点的电压(电源两端电压)并记录;
(4)实验数据
实验次数
L1两端电压
UAB/V
L2两端电压UBC/V
电源两端电压UAC/V
1
1.8
1.2
3.0
2
1.1
1.9
3.0
3
1.4
1.6
3.0
【分析论证】
实验结论:分析实验数据可得结论:串联电路中电源两端电压等于各用电器两端电压之和.
数学表达式: U=U1+U2
【交流与评估】
(1)采用不同规格的小灯泡多次测量的目的是使实验结论具有普遍性,防止偶然性。
(2)换用不同规格的小灯泡时,各小灯泡两端的电压会发生改变,但电源两端的电压(总电压)是不变的。
二、探究并联电路电压的规律
探究并联电路各支路用电器两端的电压与电源两端电压的关系。
【设计实验】
(1)设计实验电路并画出电路图。选用不同(相同/不同)规格的小灯泡L1、L2连接电路。根据电源电压选择电压表的量程。
(2)将电压表的两端分别连到L1两端、L2两端和电源两端,测量电压U1、U2、U。改变两个小灯泡的规格,重做上述实验。
【进行实验】
(1)测灯L1两端的电压并记录;
(2)测灯L2两端的电压并记录;
(3)测电源两端电压并记录。
(4)实验数据
实验
次数
L1两端电压
U1/V
L2两端电压
U2/V
电源两端电压U/V
1
2.9
2.9
2.9
2
2.8
2.8
2.8
3
2.8
2.8
2.8
【分析论证】
实验结论:并联电路中电源两端电压与各支路用电器两端电压相等。数学表达式: U=U1=U2
【交流与评估】
(1)当电路中有多个用电器并联时,此结论仍然成立,表达式为U1=U2=U3=…=Un=U。
(2)当把几节相同的新干电池并联时,并联电池组两端的电压等于一节干电池两端的电压,即
U=U1=1.5 V。
③采用不同的方法多次进行实验的目的是得出普遍规律,防止结论的偶然性。
三、探究影响电阻大小的因素
【设计实验】
(1)实验中用到的方法
①控制变量法:在探究电阻的大小可能与导体的材料、导体的长度、导体的粗细、导体的温度有关时,利用控制变量法去探究每一个因素对电阻大小的影响。
②转换法:在电源电压不变的情况下,通过电流表的示数或灯泡亮度来判断导体电阻的大小。
【进行实验】
(1)实验器材
电源(电池或蓄电池)、导线、规格不同的镍铬合金丝、锰铜合金丝、电流表、灯泡、开关、酒精灯、日光灯丝等。
(2)进行实验
①根据所研究的问题连接如图所示的实物图。
探究导体的电阻与长度、粗细、材料及温度的关系
②选用长度和横截面积相同的锰铜合金丝a和镍铬合金丝b,分别将它们接入电路,观察电流表的示数,记入表格中。
③选用横截面积相同,长度不同的两根镍铬合金丝b和c,分别将它们接入电路,观察电流表的示数,记入表格中。
④选用长度相同,横截面积不同的两根镍铬合金丝b和d ,分别将它们接入电路,观察电流表的示数,记入表格中。
⑤探究导体的电阻与温度的关系
控制导体的材料、长度、横截面积相同,导体的温度不同。用酒精灯给日光灯丝加热,观察灯泡的亮暗情况及电流表的示数,记入表格中。
(3)数据收集
【分析论证】
(1)电阻与导体的材料、长度、横截面积的关系
①由实验次数1与2可得出:在导体的长度和横截面积相同时,导体的电阻与导体的材料有关。
②由实验次数2与3可得出:在导体的材料和横截面积相同时,导体的长度越长,电阻越大。
③由实验次数2与4可得出:在导体的材料和长度相同时,导体的横截面积越大,电阻越小。
(2)金属导体的电阻与温度的关系
结论:同一灯丝的电阻随温度的升高而增大。
(3)实验结论
导体的电阻与导体的长度、横截面积、材料和温度有关。
在材料、横截面积相同时,导体越长,电阻越大。在材料、长度相同时,导体的横截面积越大,电阻越小。在长度、横截面积相同时,导体的材料不同,电阻不同。在一定条件下,金属导体的电阻随温度的升高而增大。水压
电压
图示
分析
抽水机提供水压形成水流
电源提供电压形成电流
小灯泡
约10欧
人体
约几千欧
白炽灯
约800欧
电流表
约0.1欧
热水壶
约50欧
电压表
约几十兆欧
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