第十六章 电压 电阻（知识清单）（答案版）

第十六章电压和电阻（知识清单）思维导图第1节电压一、电压1.电压的概念：电压是形成电流的原因，能推动电荷定向流动。电源是提供电压的装置。类比法抽水机提供水压形成水流，电源提供电压形成电流。电源类似于抽水机，电压类似于水压。2.电压的符号：物理学中常用字母U表示电压。3.电压的单位：伏特，简称伏，符号V。常用单位：千伏（kV）毫伏（mV）。4.单位的换算：1kV=103V=106mV=109uV5.生活中常见的电压二、电压的测量1.认识电压表（1）电压表的作用：测量电压的大小的仪器。（2）电压表的电路符号：（3）电压表的电路符号：刻度盘、指针、正／负接线柱、调零螺母、单位等。2.电压表的读数（1）明确所选电压表的测量范围：0~3V或0~15V。（2）确定电压表的分度值，即表盘的一个小格所代表的电压大小。（3）同一个指针位置，若选择不同量程，选择大量程时候的读数是选择小量程时候的5倍。3.电压表的使用（1）使用前，观察电压表的指针是否对准零刻度线。若没有，可以使用调零旋钮进行调零。（2）电压表要与待测电路并联。（3）电流必须从电流表的“+”接线柱流入，“－”接线柱从流出。（2）必须正确选择电流表的测量范围。测量前，先估测电路电压。若无法估测，则先用大量程，采用试触法。4.电压表与电流表的比较符号电压表电流表用途测量电路两端的电压测量电路中的电流连接方式并联在被测电路两端串联在被测电路中与电源相连能直接并联在电源两极上绝不允许不经过用电器直接接在电源两极上分析电路时电压表可看做断路电流表看成一条导线相同点①使用前要调零，弄清分度值、量程。②使用时都要使电流从正接线柱流入，负接线柱流出；③都要选择合适的量程，使指针稳定后再读数；④不能估计出电流、电压值时，可用试触法判断选量程。三、用电压表测量电压1.实验：用电压表测量电压实验器材：2.5V灯泡1只、电压表1只、电池2节、开关1个、导线若干。实验过程：如图所示，先将电压表接在小灯泡两端，接通电路，读取的数据；再将电压表接在电源两端，接通电路，读取的数据。电压表两次的示数是否相同？实验结论：在只有一个用电器的电路中，用电器两端的电压与电源两端的电压相等。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.实验：探究串联电路中用电器两端电压与电源两端电压的关系实验思路：按照下图所示连接串联电路，用电压表分别测出：电池两端的电压，灯泡L1、灯泡L2两端的电压，导线上两点间的电压，分析这些电压之间的关系，即可找出串联电路中电压的规律。猜想与假设：猜想1：各用电器两端的电压之和等于电源电压。猜想2：各用电器两端的电压与各导线两端电压之和等于电源电压。猜想3：各用电器两端的电压相等，且等于电源电压。实验器材：2.0V，2.5V灯泡各2只、电压表1只、电池2节、开关1个、导线若干。实验过程：（1）设计实验电路并画出电路图；（2）选用不同规格的小灯泡L1、L2连接电路；（3）将电压表的两端分别连接小灯泡L1、L2及电源两端，测量电压U1、U2、U总，并设计表格记录数据。（4）换用不同规格的两个小灯泡，重做上述实验。实验数据：实验结论：串联电路两端的电压等于串联电路中各部分两端的电压之和。表达式：U总=U1+U2交流与合作：（1）实验中采用不同规格的灯泡进行多次实验的目的是什么呢?应选用不同规格灯泡进行多次实验，目的是避免偶然性，寻找普遍规律。（2）生活中常把一节电池的负极和另一节电池的正极连在一起组成电池组。用这样的办法可以把更多节电池串联起来使用。它们之间有什么关系？串联电池组两端的电压等于每节电池两端的电压之和几节干电池串联后，其电源电压为U=1.5V×n（n为电池节数）。2.串联电路的电压规律在串联电路中，电源两端电压等于各用电器两端的电压之和。数学表达式：U=U1+U2二、并联电路的电压规律1.实验：探究并联电路中各处电压的关系实验思路：采用规格相同或者规格不同的两个灯泡并联，分别测出电路AB、CD、EF之间的电压，并将实验数据记录在表格中。实验器材：不同规格的灯泡2只、电压表1只、电池2节、开关1个、导线若干。实验数据：实验结论：并联电路中各支路两端的电压相等且等于电路两端的电压。表达式：U总=U1+U22.并联电路的电压规律在并联电路中，电源两端电压与各支路用电器两端的电压相等。数学表达式：U=U1=U2第3节电阻一、电阻1.实验：做一个导体导电性检测器将电流表、小灯泡、开关、电源等串联起来，并接出两条导线A、B，就做成了一个导电性检测器。在导线间分别接入铜线、铁线、铅笔芯等导体（长度和直径相同），观察小灯泡的亮度和电流表的示数。实验数据：实验结论：电池提供的电压是相同的，当电路中接入不同导体时，电流表的示数通常不同。并导体容易导电，但对电流也有一定的阻碍作用。2.电阻的概念：在物理学中，把导体对电流阻碍作用的大小叫电阻。常用字母R表示。3.电阻的单位（1）国际单位：欧姆，简称欧，符号Ω（2）常用单位：千欧（kΩ）、兆欧（MΩ）（3）换算关系：1MΩ=103kΩ=106Ω4.生活中常见的电阻大小5．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。绝缘体之所以起绝缘作用，就是由于其电阻很大。（2）导体的电阻是导体本身的一种性质，由自身情况决定。二、电阻1.定义：在电子技术中，我们常用到具有一定电阻值的元件——电阻器，也叫作定值电阻，简称电阻。2.电路图中用符号:3.电路图中用符号:三、影响电阻大小的因素1.实验：导体电阻的大小与导体的哪些因素有关提出问题：电阻大小跟什么因素有关？猜想与假设：电阻的大小可能与导体的材料有关；导体的长度有关；导体的横截面积有关；导体的温度等有关。实验设计：在实验中应采用控制变量法进行研究，画出实验电路图，连接电路，电流表测量电路中电流，观察电流表的示数来判断导体电阻的大小（转换法）。（1）控制变量法：只改变其中的一个因素，而控制其余几个因素不变。（2）转换法：通过灯的亮度或电流的大小判断接入导体电阻大小。实验过程：（1）探究电阻的大小与导体的材料的关系选用横截面积和长度相同镍铬合金丝和锰铜丝，分别将它们接入电路，观察电流表的示数。结论二：导体电阻与导体的材料有关。长度、横载面积相同的导体，材料不同，电阻不同。（2）探究电阻的大小与导体的长度关系选用横截面积相同、长度不同的镍铬合金丝，分别将它们接入电路中，观察电流表的示数。比较通过长短不同的镍铬合金丝的电流大小。结论二：导体的电阻与其长度有关。同种材料、横截面积相同导体，长度越长，电阻越大。（3）探究电阻的大小与导体横截面积的关系选用长度相同、横截面积不同的两根镍铬合金丝，分别将它们接入电路中，观察电流表的示数。比较通过横截面积不同的镍铬合金丝的电流大小。结论三：导体的电阻跟它的横截面积有关。同种材料、长度相同的导体，横截面积越小，电阻越大。（4）探究电阻的大小与导体温度的关系选用一根镍铬合金丝，接入电路中，观察电流表的示数，用酒精灯对合金丝进行加热，观察电流表的示数，比较通过镍铬合金丝的电流大小。结论四：导体的电阻跟温度有关。金属导体的电阻在一定条件下，温度越高，电阻越大。归纳总结：导体的电阻是导体本身的一种性质，它的大小取决于导体的材料、长度和横截面积和温度等因素。在材料和横截面积不变时，导体的长度越长，电阻越大；在材料和长度不变时，导体的横截面积越小，电阻越大。在一定条件下，金属导体的电阻随温度的升高而增大。四、物体的导电性1.导体和绝缘体（1）导体：物体对电流阻碍作用较小，容易导电，叫做导体。（2）绝缘体：物体对电流阻碍作用很大，不容易导电，叫做绝缘体。2.半导体（1）概念：导体导电性能好，绝缘体导电性能比较差。例如锗、硅，导电性能介于导体和绝缘体之间，常常称做半导体。温度、光照、杂质等外界因素对半导体的导电性能有很大影响。（2）常见半导体：二极管、三极管等。3.超导现象（1）概念：当温度降低到某个临界值时一些全属的电阻会突然消失，这种现象叫超导现象。（2）特点：①零电阻和完全抗磁性是超导体的基本特性。②出现超导现象的临界温度低于-250.15℃。第4节变阻器一、变阻器1.定义：通过改变电阻来控制电流的装置，这种装置叫作变阻器。2.常见的变阻器（实验室）（1）滑动变阻器：能逐渐改变连入电路的电阻，不能够显示连入电路的电阻值。（2）变阻箱：能准确表示连入电路的电阻值，不能连续改变电阻值。二、滑动变阻器的使用1.认识滑动变阻器（1）工作原理：改变接入电路中电阻线的长度来改变接入电阻，从而改变电流。（2）滑动变阻器的结构：电阻丝、接线柱、瓷管、滑片等。（3）实物图与结构示意图（4）元件符号：（5）滑动变阻器的作用：①通过改变连入电路中的电阻来改变电路中的电流；②改变部分电路两端的电压；②还起到保护电路的作用。滑动变阻器和电阻箱在接入电路中时，闭合开关之前，都应调节到最大阻值。（6）滑动变阻器的铭牌每一个滑动变阻器都有最大的电阻值和允许通过的最大电流值。使用时，要根据电路中的电流变化范围，选择适当变阻器，不要使电流超过它的最大值，否则会损坏变阻器。“20Ω”表示变阻器的最大电阻是20欧；“2A”表示允许通过的最大的电流是2安。2.连接滑动变阻器（1）要使滑动变阻器和用电器中的电流相同，滑动变阻器应与用电器串联。（2）滑动变阻器的六种接法（3）总结归纳：①滑动变阻器应按照“一上一下”的方式，与用电器串联接入电路中。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”。3．实验：用滑动变阻器改变通过灯泡的电流实验设计：根据电路图，将小灯泡与变阻器串联，电流表串联在电路中，改变滑动变阻器接入电路的电阻大小，观察电流表的示数变化。实验过程：（1）根据电路图连接好电路，接通电路前应将滑片放到阻值最大值处（最右端），闭合开关，观察电流表示数及小灯泡的亮度；（2）将滑片向左滑动至最左端，观察电流表示数及小灯泡的亮度。结论四：滑动变阻器起到控制电路中电流的作用（即限流作用）。三、电阻箱1.电阻箱（1）定义：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表示出电阻阻值的变阻器。（2）符号：（3）分类：旋转式电阻箱和插孔式电阻箱等（4）读数①旋转式电阻箱：将各旋钮对应指示点的示数乘以面板上标记的倍数，然后相加。R=