緒論:寫作既是個(gè)人情感的抒發(fā),也是對(duì)學(xué)術(shù)真理的探索,歡迎閱讀由發(fā)表云整理的11篇?dú)W姆定律的比值問題范文,希望它們能為您的寫作提供參考和啟發(fā)。

歐姆定律是初中物理電學(xué)部分的核心內(nèi)容,也是中考中考點(diǎn)的重點(diǎn)內(nèi)容、難點(diǎn)內(nèi)容。歐姆定律掌握的好壞直接影響學(xué)生的考試成績,要多用時(shí)間將這塊知識(shí)夯實(shí),才能取得高考的勝利。
一、明確歐姆定律的內(nèi)容
1、實(shí)驗(yàn)思想和方法
歐姆定律在教材上是通過在“控制變量法”的實(shí)驗(yàn)思想基礎(chǔ)上歸納總結(jié)出來的:即在控制電阻不變,得到通過導(dǎo)體的電流跟導(dǎo)體兩端的電壓成正比;控制導(dǎo)體兩端的電壓不變,得到通過導(dǎo)體的電流跟導(dǎo)體的電阻成反比。由此得到了電路中電流與電壓、電阻之間的關(guān)系。
2、歐姆定律的表達(dá)式
由實(shí)驗(yàn)總結(jié)和歸納出歐姆定律:通過導(dǎo)體的電流跟導(dǎo)體兩端的電壓成正比,跟導(dǎo)體的電阻成反比。
表達(dá)式為:I=U/R;I的單位是安(A),U的單位是伏(V),R的單位是歐(Ω);導(dǎo)出式:U=IRR=U/I
注意表達(dá)式中的三個(gè)物理量之間的關(guān)系式是一一對(duì)應(yīng)的關(guān)系,即具有同一時(shí)間,同一段導(dǎo)體的關(guān)系。
3、歐姆定律的應(yīng)用條件
(1).歐姆定律只適用于純電阻電路;
(2).歐姆定律只適用于金屬導(dǎo)電和液體導(dǎo)電,而對(duì)于氣體、半導(dǎo)體導(dǎo)電一般不適用;
(3).歐姆定律表達(dá)式I=U/R表示的是研究不包含電源在內(nèi)的“部分電路”;
(4).歐姆電律中“通過”的電流I、“兩端”的電壓U及“導(dǎo)體”的電阻R都是同一個(gè)導(dǎo)體或同一段電路上對(duì)應(yīng)的物理量,不同導(dǎo)體之間的電流、電壓和電阻間不存在上述關(guān)系。
4.區(qū)別I=U/R和R=U/I的意義
歐姆定律中I=U/R表示導(dǎo)體中的電流的大小取決于這段導(dǎo)體兩端的電壓和這段導(dǎo)體的電阻。當(dāng)導(dǎo)體中的U或R變化時(shí),導(dǎo)體中的I將發(fā)生相應(yīng)的變化。可見,I、U、R都是變量。另外,I=U/R還反映了導(dǎo)體兩端保持一定的電壓,是導(dǎo)體形成持續(xù)電流的條件。若R不為零,U為零,則I也為零;若導(dǎo)體是絕緣體R可為無窮大,即使它的兩端有電壓,I也為零。因此,在歐姆定律I=U/R中,當(dāng)R一定時(shí)I與U成正比;當(dāng)U一定時(shí)I與R成反比。
R=U/I是歐姆定律推導(dǎo)得出的,表示一段導(dǎo)體兩端的電壓跟這段導(dǎo)體中的電流之比等于這個(gè)導(dǎo)體的電阻。它是電阻的計(jì)算式,而不是它的決定式。導(dǎo)體的電阻反映了導(dǎo)體本身的一種性質(zhì),因此,在導(dǎo)出式R=U/I中R與I、U不成比例。
對(duì)于給定的一個(gè)導(dǎo)體,比值U/I是個(gè)定值;而對(duì)于不同的導(dǎo)體,這個(gè)比值是不同的。不能認(rèn)為導(dǎo)體的電阻跟電壓和電流有關(guān)。
二、歐姆定律的應(yīng)用
在運(yùn)用歐姆定律,分析、解決實(shí)際問題,進(jìn)行有關(guān)計(jì)算時(shí)應(yīng)注意以下幾方面的問題:
1.要分析清楚電路圖,搞清楚要研究的是哪一部分電路。這部分電路的連接方式是串聯(lián),還是并聯(lián),這是解題的關(guān)鍵。
2.利用歐姆定律解題時(shí),不能把不同導(dǎo)體上的電流、電壓和電阻代入表達(dá)式I=U/R及導(dǎo)出式U=IR和R=U/I進(jìn)行計(jì)算,也不能把同一導(dǎo)體不同時(shí)刻、不同情況下的電流、電壓和電阻代入歐姆定律的表達(dá)式及導(dǎo)出式進(jìn)行計(jì)算。為了避免混淆,便于分析問題,最好在解題前先根據(jù)題意畫出電路圖,在圖上標(biāo)明已知量的符號(hào)、數(shù)值和未知量的符號(hào)。同時(shí)要給“同一段電路”同一時(shí)刻的I、U、R加上同一種腳標(biāo);不能亂套公式,并注意單位的統(tǒng)一。
3.要搞清楚改變和控制電路結(jié)構(gòu)的兩個(gè)基本因素:一是開關(guān)的通、斷情況;二是滑動(dòng)變阻器連入電路中的阻值發(fā)生變化時(shí)對(duì)電路的影響情況。因此,電路變化問題主要有兩種類型:一類是由于變阻器滑片的移動(dòng),引起電路中各個(gè)物理量的變化;另一類是由于開關(guān)的斷開或閉合,引起電路中各個(gè)物理量的變化。解答電路變化問題的思路為:先看電阻變化,再根據(jù)歐姆定律和串、并聯(lián)電路的特點(diǎn)來分析電壓和電流的變化。這是電路分析的基礎(chǔ)。
三、典型例題剖析
例1 在如圖所示的電路中,R=12Ω,Rt的最大阻值為18Ω,當(dāng)開關(guān)閉合時(shí),滑片P位于最左端時(shí)電壓表的示數(shù)為16V,那么當(dāng)滑片P位于最右端時(shí)電壓表的示數(shù)是多少?
解析:分析本題的電路得知是定值電阻R和滑動(dòng)變阻器Rt 串聯(lián)的電路,電壓表是測R兩端電壓的。當(dāng)滑動(dòng)變阻器的滑片P位于最左端時(shí)電壓表的示數(shù)為6V,說明電路中的總電壓(電源的電壓)是6V,而當(dāng)滑動(dòng)變阻器的滑片P位于最右端時(shí),電壓表僅測R兩端的電壓,而此時(shí)電壓表的示數(shù)小于6V。
滑片P位于變阻器的最右端時(shí)的電流為I=U1R+Rt=6V12Ω+18Ω=0.2A。此時(shí)電壓表的示數(shù)為U2=IR=0.2A×12Ω=2.4V。
例2 如圖所示,滑動(dòng)變阻器的滑片P向B滑動(dòng)時(shí),電流表的示數(shù)將;電壓表的示數(shù)將。(填“變大”、“變小”或“不變”)如此時(shí)電壓表的示數(shù)為2.5V,要使電壓表的示數(shù)變?yōu)?V,滑片P應(yīng)向端滑動(dòng)。
圖1
分析:根據(jù)歐姆定律I=UR,電源電壓不變時(shí),電路中的電流跟電阻成反比。此電路中滑動(dòng)變阻器接入電路的電阻是AP段,動(dòng)滑片P向B滑動(dòng)時(shí),AP段變長,電阻變大,所以電流變小。電壓表是測Rx兩端的電壓,根據(jù)Ux=IRx可知,Rx不變,I變小,電壓表示數(shù)變小。反之,要使電壓表示數(shù)變大,滑片P應(yīng)向A端滑動(dòng)。
答案:變小;變小;A。
《歐姆定律》一課,學(xué)生在初中階段已經(jīng)學(xué)過,高中必修本(下冊(cè))安排這節(jié)課的目的,主要是讓學(xué)生通過課堂演示實(shí)驗(yàn)再次增加感性認(rèn)識(shí);體會(huì)物理學(xué)的基本研究方法(即通過實(shí)驗(yàn)來探索物理規(guī)律);學(xué)習(xí)分析實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù),得出實(shí)驗(yàn)結(jié)論的兩種常用方法――列表對(duì)比法和圖象法;再次領(lǐng)會(huì)定義物理量的一種常用方法――比值法。這就決定了本節(jié)課的教學(xué)目的和教學(xué)要求。這節(jié)課不全是為了讓學(xué)生知道實(shí)驗(yàn)結(jié)論及定律的內(nèi)容,重點(diǎn)在于要讓學(xué)生知道結(jié)論是如何得出的;在得出結(jié)論時(shí)用了什么樣的科學(xué)方法和手段;在實(shí)驗(yàn)過程中是如何控制實(shí)驗(yàn)條件和物理變量的,從而讓學(xué)生沿著科學(xué)家發(fā)現(xiàn)物理定律的歷史足跡體會(huì)科學(xué)家的思維方法。
本節(jié)課在全章中的作用和地位也是重要的,它一方面起到復(fù)習(xí)初中知識(shí)的作用,另一方面為學(xué)習(xí)閉合電路歐姆定律奠定基礎(chǔ)。本節(jié)課分析實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的兩種基本方法,也將在后續(xù)課程中多次應(yīng)用。因此也可以說,本節(jié)課是后續(xù)課程的知識(shí)準(zhǔn)備階段。
通過本節(jié)課的學(xué)習(xí),要讓學(xué)生記住歐姆定律的內(nèi)容及適用范圍;理解電阻的概念及定義方法;學(xué)會(huì)分析實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的兩種基本方法;掌握歐姆定律并靈活運(yùn)用.
本節(jié)課的重點(diǎn)是成功進(jìn)行演示實(shí)驗(yàn)和對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析。這是本節(jié)課的核心,是本節(jié)課成敗的關(guān)鍵,是實(shí)現(xiàn)教學(xué)目標(biāo)的基礎(chǔ)。
本節(jié)課的難點(diǎn)是電阻的定義及其物理意義。盡管用比值法定義物理量在高一物理和高二電場一章中已經(jīng)接觸過,但學(xué)生由于缺乏較多的感性認(rèn)識(shí),對(duì)此還是比較生疏。從數(shù)學(xué)上的恒定比值到理解其物理意義并進(jìn)而認(rèn)識(shí)其代表一個(gè)新的物理量,還是存在著不小的思維臺(tái)階和思維難度。對(duì)于電阻的定義式和歐姆定律表達(dá)式,從數(shù)學(xué)角度看只不過略有變形,但它們卻具有完全不同的物理意義。有些學(xué)生常將兩種表達(dá)式相混,對(duì)公式中哪個(gè)是常量哪個(gè)是變量分辨不清,要注意提醒和糾正。
二、關(guān)于教法和學(xué)法
根據(jù)本節(jié)課有演示實(shí)驗(yàn)的特點(diǎn),本節(jié)課采用以演示實(shí)驗(yàn)為主的啟發(fā)式綜合教學(xué)法。教師邊演示、邊提問,讓學(xué)生邊觀察、邊思考,最大限度地調(diào)動(dòng)學(xué)生積極參與教學(xué)活動(dòng)。在教材難點(diǎn)處適當(dāng)放慢節(jié)奏,給學(xué)生充分的時(shí)間進(jìn)行思考和討論,教師可給予恰當(dāng)?shù)乃季S點(diǎn)撥,必要時(shí)可進(jìn)行大面積課堂提問,讓學(xué)生充分發(fā)表意見。這樣既有利于化解難點(diǎn),也有利于充分發(fā)揮學(xué)生的主體作用,使課堂氣氛更加活躍。
通過本節(jié)課的學(xué)習(xí),要使學(xué)生領(lǐng)會(huì)物理學(xué)的研究方法,領(lǐng)會(huì)怎樣提出研究課題,怎樣進(jìn)行實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì),怎樣合理選用實(shí)驗(yàn)器材,怎樣進(jìn)行實(shí)際操作,怎樣對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析及通過分析得出實(shí)驗(yàn)結(jié)論和總結(jié)出物理規(guī)律。同時(shí)要讓學(xué)生知道,物理規(guī)律必須經(jīng)過實(shí)驗(yàn)的檢驗(yàn),不能任意外推,從而養(yǎng)成嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)態(tài)度和良好的思維習(xí)慣。
三、對(duì)教學(xué)過程的構(gòu)想
為了達(dá)成上述教學(xué)目標(biāo),充分發(fā)揮學(xué)生的主體作用,最大限度地激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的主動(dòng)性和自覺性,對(duì)一些主要教學(xué)環(huán)節(jié),有以下構(gòu)想:1.在引入新課提出課題后,啟發(fā)學(xué)生思考:物理學(xué)的基本研究方法是什么(不一定讓學(xué)生回答)?這樣既對(duì)學(xué)生進(jìn)行了方法論教育,也為過渡到演示實(shí)驗(yàn)起承上啟下作用。2.對(duì)演示實(shí)驗(yàn)所需器材及電路的設(shè)計(jì)可先啟發(fā)學(xué)生思考回答。這樣使他們既鞏固了實(shí)驗(yàn)知識(shí),也調(diào)動(dòng)他們盡早投入積極參與。3.在進(jìn)行演示實(shí)驗(yàn)時(shí)可請(qǐng)兩位同學(xué)上臺(tái)協(xié)助,同時(shí)讓其余同學(xué)注意觀察,也可調(diào)動(dòng)全體學(xué)生都來參與,積極進(jìn)行觀察和思考。4.在用列表對(duì)比法對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析后,提出下面的問題讓學(xué)生思考回答:為了更直觀地顯示物理規(guī)律,還可以用什么方法對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析?目的是更加突出方法教育,使學(xué)生對(duì)分析實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的兩種最常用的基本方法有更清醒更深刻的認(rèn)識(shí)。到此應(yīng)該達(dá)到本節(jié)課的第一次,通過提問和畫圖象使學(xué)生的學(xué)習(xí)情緒轉(zhuǎn)向高漲。5.在得出電阻概念時(shí),要引導(dǎo)學(xué)生從分析實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)入手來理解電壓與電流比值的物理意義。此時(shí)不要急于告訴學(xué)生結(jié)論,而應(yīng)給予充分的時(shí)間,啟發(fā)學(xué)生積極思考,并給予適當(dāng)?shù)乃季S點(diǎn)撥。此處節(jié)奏應(yīng)放慢,可提請(qǐng)學(xué)生回答或展開討論,讓學(xué)生的主體作用得到充分發(fā)揮,使課堂氣氛掀起第二次,也使學(xué)生對(duì)電阻的概念是如何建立的有深刻的印象。6.在得出實(shí)驗(yàn)結(jié)論的基礎(chǔ)上,進(jìn)一步總結(jié)出歐姆定律,這實(shí)際上是認(rèn)識(shí)上的又一次升華。要注意闡述實(shí)驗(yàn)結(jié)論的普遍性,在此基礎(chǔ)上可讓學(xué)生先行總結(jié),以鍛煉學(xué)生的語言表達(dá)能力。教師重申時(shí)語氣要加重,不能輕描淡寫。隨即強(qiáng)調(diào)歐姆定律是實(shí)驗(yàn)定律,必有一定的適用范圍,不能任意外推。7.為檢驗(yàn)教學(xué)目標(biāo)是否達(dá)成,可自編若干概念題、辨析題進(jìn)行反饋練習(xí),達(dá)到鞏固之目的。然后結(jié)合課本練習(xí)題,熟悉歐姆定律的應(yīng)用,但占時(shí)不宜過長,以免沖淡前面主題。
四、授課過程中幾點(diǎn)注意事項(xiàng)
1.注意在實(shí)驗(yàn)演示前對(duì)儀表的量程、分度和讀數(shù)規(guī)則進(jìn)行介紹。
2.注意正確規(guī)范地進(jìn)行演示操作,數(shù)據(jù)不能虛假拼湊。
3.注意演示實(shí)驗(yàn)的可視度.可預(yù)先制作電路板,演示時(shí)注意位置要加高.有條件的地方可利用投影儀將電表表盤投影在墻上,使全體學(xué)生都能清晰地看見。
求:(1)電源電壓U
(2)定值電阻R
二、試題分析
令滑片P在滑動(dòng)變阻器上從左向右由1向2點(diǎn)滑動(dòng),由題目分析知:滑動(dòng)變阻器接入電路的電阻變大,電流表示數(shù)變小,電壓表示數(shù)變大,故電流表示數(shù)從1A變化到0.5A,電壓表示數(shù)從2V變化到7V,定值電阻R兩端的電壓從U-2V變化到U-7V,滑動(dòng)變阻器接入電路的電阻值分別是__________,__________ 。
三、參考解答
解法一:由題意知,當(dāng)滑片處于1和2兩點(diǎn)時(shí),定值電阻R兩端的電壓分別為U-2V和U-7V,通過的電流分別為1A和0.5A,對(duì)于定值電阻R利用歐姆定律,可以兩次列式
解之得:U=12V R=10Ω
評(píng)析:本解法使用的物理知識(shí)是歐姆定律的數(shù)學(xué)表達(dá)
,使用該公式時(shí),I、U、R三個(gè)物理量必須對(duì)應(yīng)于同一用電器或同一段電路,對(duì)于整個(gè)電路利用歐姆定律也可以列式:
解法二:由題意知,當(dāng)滑片處于1和2兩點(diǎn)時(shí),定值電阻R兩端的電壓和電流均發(fā)生改變,由于R的阻值不變,根據(jù)歐姆定律的含義,當(dāng)電阻不變時(shí),通過的電流與加在兩端的電壓成正比,可以列式:
解之得:U=12V
再由題意易求得:R=10Ω
評(píng)析:本解法使用的物理知識(shí)是深刻理解歐姆定律的含義之一,當(dāng)電阻不變時(shí),通過的電流與加在兩端的電壓成正比。
解法三:根據(jù)電阻的計(jì)算式_____ 可知,當(dāng)定值電阻R兩端的電壓和電流均發(fā)生改變時(shí),定值電阻R的阻值等于R兩端電壓變化值與電流變化值的比值,即_____,因此可以列式:
解之得:R=10Ω
再由題意易求得:U=12V
評(píng)析:本解法使用的物理知識(shí)是深刻理解電阻計(jì)算式的使用,不僅_____ ,而且_____ 。
解法四: 由題意知,當(dāng)滑片處于1和2兩點(diǎn)時(shí),整個(gè)電路的電阻值發(fā)生了改變,導(dǎo)致電路中的電流發(fā)生了改變,但電源的電壓不變,因此可以列式:
解之得:R=10Ω
再由題意易求得 U=12V
評(píng)析:本解法使用的物理知識(shí)表面上好像就是電源電壓U=IR總,其深刻理解是歐姆定律的另一個(gè)含義,即當(dāng)電壓不變時(shí),電流與電阻成反比。
解法五:根據(jù)串聯(lián)電路的分壓規(guī)律,各導(dǎo)體兩端的電壓之比等于導(dǎo)體的電阻之比,當(dāng)滑片處于1和2兩點(diǎn)時(shí),兩次使用串聯(lián)電路的分壓規(guī)律可以列式:_____
解之得:U=12V R=10Ω
評(píng)析:本解法使用的關(guān)鍵能熟練使用串聯(lián)電路的分壓規(guī)律。
解法六:根據(jù)串聯(lián)電路各串聯(lián)導(dǎo)體兩端電壓的計(jì)算公式 可以兩次列式:
解之得:U=12V R=10Ω
評(píng)析:本解法使用的關(guān)鍵能熟練使用串聯(lián)電路導(dǎo)體兩端電壓的計(jì)算公式。
About linear, nonlinear element and pure resistance, impure resistor’s discussion
Zhang Feng
【Abstract】Linear, the mis alignment and the pure resistance, the impure resistor’s concept is separately from two different angles the classification which carries on to the electricity component, between them not direct relation.
【Key words】Linear element; Nonlinear element; Pure resistance; Impure resistor; Ohm’s law
在歐姆定律一章的教學(xué)過程中常常會(huì)遇到有些資料或者一線教學(xué)的教師,對(duì)線性、非線性元件及純電阻、非純電阻元件和歐姆定律的適用關(guān)系出現(xiàn)一些概念上的混亂。所以在此我們就這個(gè)問題做一些專門的討論。
人們對(duì)通過導(dǎo)體的電流與電壓關(guān)系的實(shí)驗(yàn)研究中,發(fā)現(xiàn)溫度變化不大時(shí),常見的金屬導(dǎo)體中所通過的電流與其兩端所加的電壓是成正比的,即電壓與電流的比值是確定的;而對(duì)不同的金屬導(dǎo)體這個(gè)比值是不同的。看來電壓與電流的比值可以反映導(dǎo)體本身的一種性質(zhì),于是物理學(xué)中將其比值定義為導(dǎo)體的電阻。但是在后來的研究中發(fā)現(xiàn)也有一些導(dǎo)體所通過的電流與加在其兩端的電壓并不成正比,于是人們把電壓與電流成正比的導(dǎo)體材料叫做線性元件(伏安特性曲線是直線),而把不成正比的導(dǎo)體材料叫做非線性元件。實(shí)驗(yàn)表明常見的線性元件除金屬外還有電解質(zhì)溶液。而常見的氣態(tài)導(dǎo)體、半導(dǎo)體材料都是非線性元件。
我們知道物理學(xué)中的歐姆定律是實(shí)驗(yàn)定律,其內(nèi)容表述是:導(dǎo)體中的電流跟導(dǎo)體兩端的電壓成正比,而跟導(dǎo)體的電阻成反比。這是由于歐姆當(dāng)初實(shí)驗(yàn)是用常見的金屬導(dǎo)體來做實(shí)驗(yàn)所得出的該結(jié)論。由此看來歐姆定律是只對(duì)線性元件而言的,或者說歐姆定律的適用范圍只是線性元件。需要注意的是I=U/R這個(gè)公式對(duì)非線性元件仍然是成立的,對(duì)非線性元件I=U/R是在某一個(gè)工作狀態(tài)下所對(duì)應(yīng)的數(shù)學(xué)關(guān)系。
人們對(duì)用電器工作中能量轉(zhuǎn)化問題的研究中,注意到有一類用電器所消耗的電能是全部轉(zhuǎn)化為內(nèi)能的,即電流做功用來全部產(chǎn)生焦耳熱。所以電流所做的功W=UIt和焦耳實(shí)驗(yàn)定律中得到的電熱Q=IR2t二者是相等的,即UIt=IR2t。化簡得到U/I=R,可以理解為這種用電器對(duì)電流的阻礙作用全部來自于電阻,所以這種用電器被稱之為純電阻元件。相反,有些用電器所消耗的電能并沒有全部轉(zhuǎn)化為內(nèi)能,即電流所做的功是大于所產(chǎn)生的焦耳熱的,由UIt>IR2t可化簡得到U/I>R,可以理解為這種用電器對(duì)電流的阻礙作用不純粹來自于電阻而是還有其它的阻礙作用(將來可由反電動(dòng)勢、感抗、容抗等概念予以解釋),所以這種用電器被稱之為非純電阻元件。
所以對(duì)純電阻元件,其電壓、電流、電阻之間還是具有等量關(guān)系的,U/I=R I=U/R U=IR都是成立的。而對(duì)非純電阻元件因?yàn)閁/I>R,所以I,U,R之間也就不再具有等量關(guān)系了。
總之,線性、非線性元件與純電阻、非純電阻元件的概念是分別從兩個(gè)不同的角度對(duì)電學(xué)元器件所進(jìn)行的分類,他們之間無直接的聯(lián)系。純電阻元件可能是線性的也可能是非線性的,而對(duì)非純電阻元件則通常都是非線性的,當(dāng)然從概念上講也不排除將來會(huì)發(fā)現(xiàn)或人為合成出線性的非純電阻元件。非線性元件不適用于歐姆定律是由于電流與電壓不成正比;非純電阻元件不適用于歐姆定律則是對(duì)電流的阻礙作用不僅有電阻還有感抗或容抗等作用,所以U/I>R。
下面我們來看兩個(gè)涉及線性、非線性元件與純電阻、非純電阻元件的電學(xué)問題;
例題1. 要描繪某電學(xué)元件(最大電流不超過6 mA,最大電壓不超過7 V)的伏安特性曲線,設(shè)計(jì)電路如圖1-1所示。圖中定值電阻R為1 kΩ,用于限流;電流表量程為10 mA,內(nèi)阻約為5 Ω;電壓表(未畫出)量程為10 V,內(nèi)阻約為10 kΩ;電源電動(dòng)勢E為12V,內(nèi)阻不計(jì)。
(1)實(shí)驗(yàn)時(shí)有兩個(gè)滑動(dòng)變阻器可供選擇:
a.阻值0~200 Ω,額定電流0.3 A
b.阻值0~20 Ω,額定電流0.5 A
本實(shí)驗(yàn)應(yīng)選用的滑動(dòng)變阻器是(填“a”或“b”)。
(2)正確接線后,測得數(shù)據(jù)如下表:
a. 根據(jù)以上數(shù)據(jù),電壓表是并聯(lián)在M與(填“O”或“P”)之間的。 b.根據(jù)以上數(shù)據(jù),在圖1-2中畫出該元件的伏安特性曲線。
(3)畫出待測元件兩端電壓UMO隨MN間電壓UMN變化的示意圖(無需數(shù)值)。
【答案】(1)a (2)a. P b.見解析中圖1-4
(3)見解析中圖1-5
【解析】(1)由于電源內(nèi)阻不計(jì),所以若使用變阻器b時(shí),流過其電阻絲的電流(觸頭右側(cè)部分)I>12/20 A=0.6 A>0.5 A,會(huì)燒毀變阻器,故只能用變阻器a。 (2)a. 由題表格數(shù)據(jù)知,被測元件的電阻R=U/I在不同電壓下都在1 kΩ以上,與電壓表內(nèi)阻很接近,故為減小實(shí)驗(yàn)誤差,電流表應(yīng)采用內(nèi)接法,即電壓表應(yīng)接在M與P兩點(diǎn)之間。b. 以縱軸表示電流,以橫軸表示電壓建立坐標(biāo)系,在縱軸上以5小格(1大格)表示1 mA,在橫軸上以5小格(1大格)表示1 V,將表格中各組數(shù)據(jù)對(duì)應(yīng)的點(diǎn)描繪在坐標(biāo)系中,然后用平滑的曲線將描出的各點(diǎn)連接起來,即得伏安特性曲線。 (3)UMO隨MN間電壓UMN的變化如圖1-5所示。
例題2 抽油煙機(jī)是現(xiàn)代廚衛(wèi)不可缺少的用具,下表是“惠康牌”家用抽油煙機(jī)說明書中的主要技術(shù)參數(shù)表.用多用表測量得兩只電動(dòng)機(jī)的線圈電阻均為R=90 Ω.若保險(xiǎn)絲的熔斷電流是保險(xiǎn)絲允許通過的電流的1.5倍,啟動(dòng)時(shí)電動(dòng)機(jī)當(dāng)作純電阻處理,則
(1)這種抽油煙機(jī)保險(xiǎn)絲的熔斷電流不得低于多少?
(2)兩電動(dòng)機(jī)每分鐘消耗的電能為多少?
(3)兩電動(dòng)機(jī)每分鐘所做的有用功是多少?
(4)這種油煙機(jī)的機(jī)械效率是多少?
思維引導(dǎo) 電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)過程和工作過程有何不同?啟動(dòng)過程中電功的作用是什么?工作過程中電功分為幾部分?電動(dòng)機(jī)的有用功部分是做什么工作?效率的計(jì)算方法是什么?
解析 (1)電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)時(shí)通過的電流大于正常工作時(shí)的電流,所以保險(xiǎn)絲的熔斷電流應(yīng)以啟動(dòng)時(shí)通過的電流來確定.I=UR×2+P燈U=5.1 A.所以保險(xiǎn)絲的熔斷電流至少:I′=1.5I=7.7 A.
(2)兩電動(dòng)機(jī)每分鐘消耗的電能E=2Pt=22 200 J
(3)電動(dòng)機(jī)所做的有用功是用于排風(fēng)的,故兩電動(dòng)機(jī)每分鐘所做的有用功為:
W=PΔV=300×15 J=4 500 J
靜電場是電荷周圍存在的一種特殊形式的物質(zhì),電荷之間的相互作用是通過電場實(shí)現(xiàn)的。對(duì)電場的任何一點(diǎn)來說,放在這點(diǎn)的電荷所受的電場力跟它的電荷的比值,總是一個(gè)常量,可以用來表示電廠的強(qiáng)弱叫做這一點(diǎn)的電場強(qiáng)度。電場強(qiáng)度是矢量,它的方向規(guī)定為正電荷所受電場力方向。除了用電場強(qiáng)度來描述電場的強(qiáng)弱及方向外,電場線也用來形象表示電場強(qiáng)弱及方向。電場線是在電場中畫出的一系列從正電荷出發(fā)到負(fù)電荷終止的曲線,并且使曲線上每一點(diǎn)的切線方向都跟該點(diǎn)的電場強(qiáng)度方向一致;電場強(qiáng)度越大的地方,電場線越密,電場強(qiáng)度越小的地方,電場線越疏,沿著電場線的方向是電勢降落的方向。
在復(fù)雜電路的某一段電路或一個(gè)電路元件的分析與計(jì)算時(shí),可事先假定一個(gè)電流的方向,這個(gè)假定的方向叫做電流的“參考方向”。我們規(guī)定:若電流的“參考方向”與實(shí)際方向相同,則電流值為正值,即I>0;若電流的“參考方向”與實(shí)際方向相反,則電流值為負(fù)值,即I<0。和分析電流一樣,有時(shí)很難對(duì)電路或元件中電壓的實(shí)際方向做出判斷,必須對(duì)電路或元件中兩點(diǎn)之間的電壓任意假定一個(gè)方向?yàn)?“參考方向”,在電路中一般用實(shí)線箭頭表示,箭頭所指的方向?yàn)閰⒖挤较颉.?dāng)電壓的“參考方向”與實(shí)際方向一致時(shí),電壓值為正,即U>0;反之,當(dāng)電壓的“參考方向”與實(shí)際方向相反時(shí),電壓值為負(fù),即U<0。電流與電壓有了參考方向后,電流與電壓就有了正負(fù)。
電流與電壓參考方向,在應(yīng)用基爾霍夫定律解決復(fù)雜電路計(jì)算中,貫穿始終。
歐姆定律是分析與計(jì)算電路的基礎(chǔ)。如果電阻元件上的電壓與通過它的電流參考方向相同,歐姆定律可表示為U=IR,如果電阻元件上電壓的參考方向與電流的參考方向不同時(shí),則歐姆定律可表示為U=-RI。除了歐姆定律,分析與計(jì)算電路還離不開基爾霍夫電流定律和電壓定律。基爾霍夫電流定律應(yīng)用于節(jié)點(diǎn),基爾霍夫電壓定律應(yīng)用于回路。
基爾霍夫電流定律是用來確定連接在同一節(jié)點(diǎn)上的各個(gè)支路電流之間的關(guān)系的。由于電流的連續(xù)性,電路中任何一點(diǎn)(包括節(jié)點(diǎn))均不能堆積電荷。因此“任何一瞬時(shí),流入任一節(jié)點(diǎn)的支路電流之和恒等于流出該節(jié)點(diǎn)的支路電流之和”,這就是基爾霍夫電流定律的基本內(nèi)容。
基爾霍夫電壓定律是用來確定回路中的各段電壓之間的關(guān)系。“在任一回路中,從任何一點(diǎn)出發(fā)以順時(shí)針或逆時(shí)針方向沿回路循行一周,回路中各段電壓的代數(shù)和等于零”,這就是基爾霍夫電壓定律的基本內(nèi)容。為了應(yīng)用基爾霍夫電壓定律,必須選定回路的參考方向,當(dāng)電壓的參考方向與回路的循行方向一致時(shí)取正號(hào),反之取負(fù)號(hào)。列方程時(shí),不論是應(yīng)用基爾霍夫定律或歐姆定律,首先都要在電路圖上標(biāo)出電流、電壓或電動(dòng)勢的參考方向;因?yàn)榉匠淌街械恼?fù)號(hào)是由它們的參考方向決定的,若參考方向選得相反,則會(huì)相差一個(gè)負(fù)號(hào)。
如圖所示電路中,已知R1=10Ω,R2=5Ω,R3=5Ω,Us1=12v,Us2=6V。
求:R1、R2、R3所在支路電流I1、I2、I3。
解:1.先假定各支路電流的參考方向,如圖所示。
2.根據(jù)KCL列出節(jié)點(diǎn)電流方程,由節(jié)點(diǎn)A得到I1+I3-I2=0。
3. 選定回路的繞行方向就是電勢降落的方向,如圖所示。
4. 根據(jù)KVL列出兩個(gè)網(wǎng)孔的電壓方程。
網(wǎng)孔AdcBbA:-I2R2-I3R3+Us2=0;其中I2R2、I3R3為負(fù)是因?yàn)殡娏髋c電壓參考方向相反,歐姆定律用負(fù)的。
網(wǎng)孔AbBaA:I1R1+I2R2-Us1=0;其中Us1為負(fù)是因?yàn)樗妷旱姆较蚺c循行方向相反。
代入電路參數(shù),得方程組:
I1+I3-I2=0
-6=-5I2-5I3
12=10I1+5I2
解方程組,得:I1=0.72A,I2=0.96A,I3=0.24A。
從基爾霍夫定律的應(yīng)用中可以看到,電流、電壓的方向問題就是解題的對(duì)錯(cuò)問題,足以見證電流、電壓方向的重要性。如果沒有靜電場的電場線的形象講解,學(xué)生就很難看出電流與電壓實(shí)際方向的一致性,那么,歐姆定律正負(fù)公式推出就難講述,歐姆定律講不好,基爾霍夫定律就很難講,更別說應(yīng)用基爾霍夫定律解決實(shí)際問題了。所以,靜電場內(nèi)容是是直流電內(nèi)容講解的前提和基礎(chǔ),兩章內(nèi)容密不可分。
參考文獻(xiàn):
學(xué)生理解能力的形成,是個(gè)循序漸進(jìn)的過程,是從不自覺到有目的地自覺進(jìn)行的.在初中兩年的物理教學(xué)中,老師對(duì)學(xué)生的理解能力要有正確的預(yù)估,備課時(shí)設(shè)計(jì)的教學(xué)過程要在學(xué)生理解能力的“最近發(fā)展區(qū)”,不可過高也不能過于低,才可能實(shí)現(xiàn)真正意義上的高效課堂.
理解是一種積極思維活動(dòng)的心理過程,理解能力是認(rèn)識(shí)物理現(xiàn)象的前提.相對(duì)其他科目來說,很多同學(xué)反映物理比較難學(xué)難懂.往往上課聽了,概念公式也背了,類似的題目練了,到解決實(shí)際問題時(shí)還是腦子一片模糊,究其原因主要是理解能力不足,沒有弄清事物的意義,影響了他們的學(xué)習(xí)效果.主要存在的問題有:(1)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的問題.對(duì)實(shí)驗(yàn)探究不能明確探究目的,不會(huì)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)與制定計(jì)劃;(2)概念教學(xué)中的問題.不能從物理現(xiàn)象和實(shí)驗(yàn)中歸納科學(xué)規(guī)律,對(duì)同一概念的幾種表達(dá)形式鑒別能力差;(3)規(guī)律教學(xué)中的問題.不理解物理規(guī)律的確切內(nèi)涵和外延,包含其適用條件及在簡單情況下的應(yīng)用.以上這些問題的存在直接影響著教學(xué)質(zhì)量的提高.
2培養(yǎng)學(xué)生理解能力的三點(diǎn)方法
2.1在物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)中培養(yǎng)學(xué)生的理解能力
在進(jìn)行實(shí)驗(yàn)探究時(shí),可以設(shè)置問題串引導(dǎo)學(xué)生的思維.問題設(shè)計(jì)是很重要的一個(gè)教學(xué)技巧,教師可以通過問題來引導(dǎo)、促進(jìn)學(xué)生思維過程.教師務(wù)必注意引導(dǎo)學(xué)生思考探究目的是什么,如何進(jìn)行設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)與制定計(jì)劃,應(yīng)該準(zhǔn)備哪些實(shí)驗(yàn)器材?哪些物理量需要測[HJ1.9mm]量?筆者相信學(xué)生經(jīng)過多次訓(xùn)練,在主動(dòng)尋求途徑解決問題時(shí)才理解了整個(gè)實(shí)驗(yàn).否則,學(xué)生們要么不知道要做什么,要么就是被動(dòng)地記錄一堆數(shù)據(jù)而已.
例1[HT]探究“物質(zhì)吸熱或放熱規(guī)律”的實(shí)驗(yàn)教學(xué)時(shí),設(shè)置問題串引導(dǎo)學(xué)生的思維.
(1)探究的問題是物質(zhì)吸熱與物質(zhì)的種類、物質(zhì)溫度的變化、物質(zhì)質(zhì)量的關(guān)系,要采用什么方法研究?
(2)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)以前,先要解決一個(gè)問題,就是怎樣比較物質(zhì)吸熱的多少?物質(zhì)要吸熱,必須要給它加熱,加熱越多,則物質(zhì)吸熱就越多.加熱的多少怎樣比較?
(3)利用生活經(jīng)驗(yàn)說明物質(zhì)吸熱的多少與溫度變化、質(zhì)量有什么關(guān)系?物質(zhì)吸熱與物質(zhì)的種類有什么關(guān)系?怎樣設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)探究?引導(dǎo)學(xué)生答出取相同質(zhì)量的水和煤油,升高相同的溫度,比較吸熱的多少.(同時(shí)師生共同設(shè)計(jì)表格)
(4)更進(jìn)一步地,提問取相同質(zhì)量的水和煤油,加熱相同的時(shí)間,比較升高的溫度,可以嗎?思維上清楚了,學(xué)生實(shí)施觀察和思考就有效了很多.
2.2在物理概念教學(xué)中培養(yǎng)學(xué)生的理解能力
循序漸進(jìn)地要求學(xué)生從物理現(xiàn)象和實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)中歸納科學(xué)規(guī)律,敢于表達(dá)并對(duì)同一規(guī)律進(jìn)行不同形式的表達(dá),通過實(shí)驗(yàn)與思維過程的結(jié)合提升理解能力.想讓學(xué)生主動(dòng)建構(gòu)獲得概念,應(yīng)該注重概念的來龍去脈:為什么要研究這個(gè)問題,怎樣進(jìn)行研究,通過研究得到怎樣的結(jié)論,物理量的物理意義是什么以及這個(gè)物理量有什么重要的應(yīng)用等.
例2[HT]密度這個(gè)概念的建立是重點(diǎn)也是難點(diǎn),初二新授課時(shí)學(xué)生能直觀地體會(huì)到體積相同的不同物質(zhì)質(zhì)量不同.但是傳統(tǒng)的講授式教學(xué)直接用“比值法”定義密度概念,初中生接受起來會(huì)有一定的難度.要體現(xiàn)以教師為主導(dǎo)學(xué)生為主體的課改理念,就要引導(dǎo)學(xué)生對(duì)各組實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)討論,去發(fā)現(xiàn)“同一物質(zhì)的體積增大幾倍,它的質(zhì)量也增大幾倍”,“同種物質(zhì)的質(zhì)量和體積比值一定”,“物質(zhì)的質(zhì)量和體積成正比”,“不同種類的物質(zhì),質(zhì)量跟體積的比值是不同的”,進(jìn)一步引導(dǎo)學(xué)生用圖像法處理數(shù)據(jù)畫出[TP2CW01.TIF,Y#]如圖1所示的m-V圖像.雖然各抒己見,但教師務(wù)必給予每個(gè)人及時(shí)表揚(yáng).師生進(jìn)一步共同總結(jié),區(qū)別物質(zhì)的一種辦法:質(zhì)量跟體積的比值.可見單位體積的質(zhì)量反映了物質(zhì)的一種特性,密度就是表示這種特性的物理量.學(xué)生通過體驗(yàn)理解物理方法,對(duì)于學(xué)習(xí)后續(xù)物[HJ1.85mm]理知識(shí)具有很好的遷移價(jià)值.
2.3在物理規(guī)律教學(xué)中培養(yǎng)學(xué)生的理解能力
利用圖示法能形象地表達(dá)物理規(guī)律,直觀地?cái)⑹鑫锢磉^程,鮮明地表示各物理量之間的關(guān)系,幫助學(xué)生弄清物理?xiàng)l件過程,把握概念條件.理解物理規(guī)律[JP2]的確切含義,包含其適用條件及在簡單情況下的應(yīng)用.
【中圖分類號(hào)】G632 【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】A 【文章編號(hào)】1674-4810(2013)30-0133-02
動(dòng)態(tài)電路是指滑動(dòng)變阻器滑片的移動(dòng)或開關(guān)的閉合與斷開引起電路的變化,通常考查電壓表或電流表示數(shù)的變化情況。動(dòng)態(tài)電路分析一直是電學(xué)主流題型之一,中考一般出現(xiàn)在選擇、填空或?qū)嶒?yàn)題中。主要是考查學(xué)生對(duì)歐姆定律、電能、電功率的把握及其運(yùn)用電學(xué)知識(shí)解決實(shí)際電路問題的能力。
一 如何解決此類問題
首先要分析電路是串聯(lián)還是并聯(lián),各個(gè)電表分別測哪個(gè)用電器的哪個(gè)物理量。(1)若是通過移動(dòng)滑片來改變電路,先分析電阻如何變化。若是串聯(lián)電路,電阻的變化會(huì)引起電流的變化,再根據(jù)串聯(lián)電路分壓的規(guī)律(分壓與電阻成正比)判斷電壓表的示數(shù)變化。(2)若是并聯(lián)電路,根據(jù)并聯(lián)電路中各支路兩端電壓相等,通過電壓表的位置判斷,一般情況下,此時(shí)電壓表示數(shù)不變;再根據(jù)各支路工作互不影響,判斷電流表的示數(shù)是否變化,最后再判斷如何變化。(3)若是通過開關(guān)改變電路,需分別分析開關(guān)斷開時(shí)和開關(guān)閉合時(shí)電路的連接情況,以及各個(gè)電表分別測什么,再對(duì)比電表示數(shù)的變化。
二 典型例題
下面例舉兩種典型例題以供參考。
1.滑動(dòng)變阻器的滑片P的位置的變化引起電路中電學(xué)物理量的變化
第一,串聯(lián)電路中滑動(dòng)變阻器的滑片P的位置的變化引起的變化。
例1:如圖1,是典型的伏安法測電阻的實(shí)驗(yàn)電路圖,當(dāng)滑片P向右移動(dòng)時(shí),請(qǐng)你判斷電流表和電壓表的變化。
分析:(先確定電路,再看電阻的變化,再根據(jù)歐姆定律判斷電流的變化,最后根據(jù)歐姆定律的變形公式判斷電壓的變化。)此電路是串聯(lián)電路,電流表測的是總電流,電壓表測的是R1兩端的電壓。當(dāng)滑動(dòng)變阻器的滑片向右移動(dòng)時(shí),滑動(dòng)變阻器的電阻增大,電路的總電阻增大,從而使電路中的總電流減小。因此,電流表的讀數(shù)減小。根據(jù)歐姆定律U1=I總R1,R1兩端的電壓減小,因此,電壓表的讀數(shù)減小。
針對(duì)練習(xí):
[練習(xí)一]在如圖2所示電路中,當(dāng)閉合開關(guān)后,滑動(dòng)變阻器的滑動(dòng)片P向右移動(dòng)時(shí)( )。
A.電流表示數(shù)變大,燈變暗;
B.電流表示數(shù)變小,燈變亮;
C.電壓表示數(shù)不變,燈變亮;
D.電壓表示數(shù)不變,燈變暗。
[練]在如圖3所示電路中,當(dāng)閉合開關(guān)后,滑動(dòng)變阻器的滑動(dòng)片P向右移動(dòng)時(shí)( )。
A.電壓表示數(shù)變大,燈變暗;
B.電壓表示數(shù)變小,燈變亮;
C.電流表示數(shù)變小,燈變亮;
D.電流表示數(shù)不變,燈變暗。
第二,并聯(lián)電路中滑動(dòng)變阻器的滑片P的位置的變化引起的變化。
例2:如圖4,當(dāng)滑片P向右移動(dòng)時(shí),A1表、A2表和V表將如何變化。
分析:(先確定電路,然后看準(zhǔn)每個(gè)電表分別測的電壓和電流值,再根據(jù)歐姆定律判斷變化,歐姆定律無法判斷的再用電路的電流、電壓、和電阻的關(guān)系判斷。)此電路是并聯(lián)電路,電壓表測的是電源電壓,電流表A1測的是支路上通過R1的電流,電流表A2測的是總電流。當(dāng)滑動(dòng)變阻器的滑片向右移動(dòng)時(shí),滑動(dòng)變阻器的電阻增大,導(dǎo)致并聯(lián)電路的總電阻增大,因此電路中的總電流減小,電流表A2的讀數(shù)減小。由于定值電阻R1的阻值和它兩端的電壓保持不變,根據(jù)歐姆定律通過R1的電流不變,因此,電流表A1的讀數(shù)不變。由于電壓表測的是電源電壓,所以電壓表的讀數(shù)也不變。
針對(duì)練習(xí):
[練習(xí)三]如圖5,當(dāng)滑片P向右移動(dòng)時(shí),A1表、A2表和V表將如何變化?
[練習(xí)四]如圖6所示的電路中,電源電壓保持不變,閉合開關(guān)S,當(dāng)滑動(dòng)變阻器的滑片P向右移動(dòng)時(shí),電流表A1的示數(shù)如何變化?電壓表V與電流表A示數(shù)的乘積將如何變化?
2.開關(guān)的斷開或閉合引起電路中電學(xué)物理量的變化
例3:在如圖7所示的電路中,開關(guān)K由斷開到閉合時(shí),電流表的示數(shù)將 ,電壓表的示數(shù)將 (選填“變大”、“變小”或“不變”)。
分析:(先畫出開關(guān)斷開和閉合時(shí)的等效電路,然后再根據(jù)歐姆定律判斷。)
如圖8所示,開關(guān)斷開時(shí)電阻R1和R2構(gòu)成串聯(lián)電路,電流表測的是總電流,電壓表測得是R1兩端的電壓。開關(guān)
閉合時(shí),整個(gè)電路只有一個(gè)電阻R1,電流表測的是總電流,電壓表測的是R1兩端的電壓,也是電源電壓。
如圖9所示,當(dāng)開關(guān)由斷開到閉合時(shí)電路中的總電阻減小,所以電路中的總電流增大,電流表的讀數(shù)增大。由于串聯(lián)電路是分壓電路,所以電壓表的讀數(shù)增大。
針對(duì)練習(xí):
[練習(xí)五]在圖10中,燈泡L1和燈泡L2是 聯(lián)連接的。當(dāng)開關(guān)K由閉合到斷開時(shí),電壓表的示數(shù)將 ;電流表的示數(shù)將 (選填“增大”、“不變”或“減小”)。
[練習(xí)六]如圖11所示,電源電壓不變,R1、R2為定值電阻,開關(guān)S1、S2都閉合時(shí),電流表A與電壓表V1、V2均有示數(shù)。當(dāng)開關(guān)S2由閉合到斷開時(shí),下列說法正確的是( )。
A.電壓表V1示數(shù)不變;
在《電工基礎(chǔ)》教學(xué)中滲透“習(xí)題意識(shí)”,是指根據(jù)教學(xué)大綱的要求,按知識(shí)的系統(tǒng)性、規(guī)律性,有目的、有意識(shí)地結(jié)合教材內(nèi)容,適當(dāng)編制習(xí)題讓學(xué)生去解答,克服做題的盲目性、隨意性,使教學(xué)趨向量化和定向化。同時(shí),在《電工基礎(chǔ)》教學(xué)中滲透“習(xí)題意識(shí)”,也能有效增強(qiáng)學(xué)生的主動(dòng)性,激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣。
筆者多年來一直擔(dān)任計(jì)算機(jī)對(duì)口單招班《電工基礎(chǔ)》課程教學(xué)和高三復(fù)習(xí)教學(xué)任務(wù),在教學(xué)過程中經(jīng)過總結(jié)和提煉,認(rèn)為在《電工基礎(chǔ)》課程中滲透“習(xí)題意識(shí)”應(yīng)切實(shí)從下列三個(gè)方面去做。
一、講清基本概念和基本定律的同時(shí),注意滲透“習(xí)題意識(shí)”
對(duì)于基本概念,一般都應(yīng)使學(xué)生理解它的含義,了解概念之間的區(qū)別和聯(lián)系。如在講授“電壓和電位”的概念時(shí),教師要引導(dǎo)學(xué)生理解兩者之間的關(guān)系,理解電壓的“絕對(duì)性”,即電路中兩點(diǎn)之間的電壓與所選擇的參考點(diǎn)無關(guān);理解電位的“相對(duì)性”,即電路中某點(diǎn)的電位取決于所選擇的參考點(diǎn),參考點(diǎn)改變,該點(diǎn)的電位也隨之改變。在講清這些概念的同時(shí),教師應(yīng)及時(shí)設(shè)計(jì)一些習(xí)題讓學(xué)生思考,以加深對(duì)知識(shí)的理解。例如,討論某電路中A、B兩點(diǎn)之間的電壓(分別選擇A點(diǎn)和B點(diǎn)作為參考點(diǎn)),驗(yàn)證A、B兩點(diǎn)之間電壓的“絕對(duì)性”;討論該電路中A、B兩點(diǎn)的電位(分別選擇A點(diǎn)和B點(diǎn)作為參考點(diǎn)),驗(yàn)證A、B兩點(diǎn)電位的“相對(duì)性”。
對(duì)于基本定律,在講解時(shí)教師應(yīng)注意通過實(shí)例、實(shí)驗(yàn)和分析推理過程引出,應(yīng)使學(xué)生掌握基本定律的表達(dá)式(包括文字表達(dá)和數(shù)字表達(dá)式)和適用范圍。如在講授“部分電路歐姆定律”時(shí),筆者要求學(xué)生理解該定律的文字表達(dá):“通過電阻的電流與加在它兩端的電壓成正比”;掌握該定律的數(shù)學(xué)表達(dá)式I=U/R。在理解和運(yùn)用該定律時(shí)學(xué)生要注意以下幾點(diǎn):①R、U、I必須屬于同一段電路;②不可把三個(gè)量間的因果關(guān)系與數(shù)量上的聯(lián)系混為一談:從電流形成條件的角度來分析,導(dǎo)體兩端存在的電壓是因,而導(dǎo)體中形成電流是果。歐姆定律揭示了由導(dǎo)體兩端電壓決定導(dǎo)體中電流的規(guī)律性。U、I之間的這種聯(lián)系是因果關(guān)系。在運(yùn)用歐姆定律來解決具體問題時(shí),已知三個(gè)量中的任意兩個(gè)量,即可求出第三個(gè)量。這僅僅是利用了三個(gè)量之間數(shù)量上的聯(lián)系。③運(yùn)用歐姆定律計(jì)算電阻時(shí),即R=U/I。這僅僅意味著利用加在電阻兩端的電壓和流過電阻的電流來量度電阻的大小,而絕不意味著電阻是由電壓和電流的大小決定。無論加在電阻R兩端的電壓取何值,電壓U和相應(yīng)的電流I的比值總是不變的。這時(shí),教師可以通過設(shè)計(jì)一些判斷題和選擇題,通過習(xí)題來鞏固該定律,辨析相關(guān)的表述。
因此,教師在傳授電工基礎(chǔ)知識(shí)時(shí),要探索處理問題的方法,理清研究的思路,注意培養(yǎng)學(xué)生的分析能力、推理能力和想象能力。在這一環(huán)節(jié)中,教師應(yīng)按知識(shí)重點(diǎn)、學(xué)生的知識(shí)水平及知識(shí)的“轉(zhuǎn)化”規(guī)律,編選一些有利于鞏固知識(shí)、掌握知識(shí)的基本練習(xí)題。這些習(xí)題,盡可能包括計(jì)算題、問答題(所學(xué)知識(shí)定向說明和解釋電現(xiàn)象的題目)、選擇題(目的性較強(qiáng)的題目)、證明題、思考討論題和引申題等。
二、選好習(xí)題,上好習(xí)題課,通過例題滲透“習(xí)題意識(shí)”
題目的選擇直接影響習(xí)題課的質(zhì)量。教師必須精心選題,習(xí)題的選編要有利于學(xué)生加深對(duì)概念和知識(shí)的理解,以及對(duì)解題方法的掌握,通過例題的講解和作業(yè)題的練習(xí),達(dá)到明確概念、掌握方法、啟迪思維、培養(yǎng)能力的目的。因此,在選擇電工基礎(chǔ)習(xí)題時(shí),教師要注意目的性、典型性、延伸性、針對(duì)性和綜合性。習(xí)題教學(xué)是將知識(shí)轉(zhuǎn)化成能力的過程,在習(xí)題教學(xué)中教師應(yīng)盡可能采用“多變、多析、多問、多解”的導(dǎo)向法。“多變”就是對(duì)一道題改變敘述方式、增減或隱蔽條件,增設(shè)“干擾量”或“比較量”,進(jìn)行縱變、橫變、縱橫變,讓學(xué)生在分析、比較和判斷中拓寬思路。“多析”,就是讓學(xué)生對(duì)一道題從不同角度入手進(jìn)行分析,培養(yǎng)學(xué)生的邏輯思維能力。“多問”,就是對(duì)一道題從不同角度提問,使原題“開花”形成程序題,這樣做既可以拓寬思路,又可以使學(xué)生把知識(shí)學(xué)活。“多解”,就是對(duì)同一題從不同角度啟發(fā)、誘導(dǎo),讓學(xué)生用多種方法去解答。這樣做不但可以發(fā)展學(xué)生思維,而且可以讓學(xué)生溝通新舊知識(shí)的聯(lián)系。可見,在習(xí)題教學(xué)中通過“四多”導(dǎo)向有助于激發(fā)學(xué)生求知欲望,發(fā)展學(xué)生的創(chuàng)造性思維。同時(shí),教師應(yīng)通過講例題滲透“習(xí)題意識(shí)”,讓學(xué)生注重習(xí)題的變通性,強(qiáng)化對(duì)問題的多維思考,以便充分發(fā)揮例題的示范、開發(fā)、導(dǎo)向等功能。
三、搞好復(fù)習(xí),以“考”代“練”,強(qiáng)化“習(xí)題意識(shí)”
復(fù)習(xí)是電工基礎(chǔ)教學(xué)中不可缺少的環(huán)節(jié),復(fù)習(xí)的本身就滲透著提高。復(fù)習(xí)的重點(diǎn)應(yīng)放在系統(tǒng)地掌握教材內(nèi)容的內(nèi)在聯(lián)系上,掌握分析問題的方法和解決問題的方法上。教師努力從如下三方面去做,才能實(shí)現(xiàn)復(fù)習(xí)所要達(dá)到的目標(biāo)。
1.在概念和規(guī)律的復(fù)習(xí)中,教師要向?qū)W生介紹知識(shí)結(jié)構(gòu),注重挖掘知識(shí)的內(nèi)在聯(lián)系,搞清知識(shí)的來龍去脈,務(wù)必使學(xué)生把所學(xué)知識(shí)系統(tǒng)化、條理化、立體化。
2.教師應(yīng)結(jié)合各知識(shí)點(diǎn)編選習(xí)題,對(duì)典型題深入剖解,解題強(qiáng)調(diào)“四多”,即“多變、多析、多問、多解”,使學(xué)生通過解典型題,達(dá)到觸類旁通的學(xué)習(xí)效果。
3.教師要搞好訓(xùn)練,精選題目,以“考”代“練”,單元過關(guān)。“練”是關(guān)鍵,“考”是手段。為此,教師要注重理解能力的考查,進(jìn)行鑒定性測試、形式性測試和總結(jié)性測試,在形成性測試后,及時(shí)進(jìn)行反饋、矯正、補(bǔ)缺、提高。同時(shí),教師要瞄準(zhǔn)對(duì)口高考試題的題型和考查方向,強(qiáng)化規(guī)定時(shí)間內(nèi)的仿真適應(yīng)性做題訓(xùn)練,從而提高學(xué)生做題效率,強(qiáng)化“習(xí)題意識(shí)”。
從上述幾個(gè)方面可見,在電工基礎(chǔ)教學(xué)中巧妙滲透“習(xí)題意識(shí)”是符合教學(xué)規(guī)律的,它與搞“題海戰(zhàn)術(shù)”截然不同。滲透“習(xí)題意識(shí)”跟傳授知識(shí)和培養(yǎng)能力是有機(jī)的結(jié)合,它貫穿在教學(xué)的全過程中。這個(gè)過程是一個(gè)以“用”促“學(xué)”,學(xué)用結(jié)合的過程。在教學(xué)過程中巧妙設(shè)計(jì)習(xí)題(或題組),能給學(xué)生提供一個(gè)運(yùn)用所學(xué)知識(shí)解決實(shí)際問題的“實(shí)習(xí)”場所,有效地調(diào)動(dòng)和發(fā)揮學(xué)生的主觀能動(dòng)性,提高“轉(zhuǎn)化”效率。值得注意的是不能以習(xí)題代課本,因?yàn)榱?xí)題在很大程度上只能體現(xiàn)知識(shí)的點(diǎn),體現(xiàn)不了知識(shí)的面,但習(xí)題有導(dǎo)向作用,所以教師對(duì)習(xí)題的選編要緊緊圍繞掌握知識(shí)、發(fā)展智能這兩個(gè)基本點(diǎn),使習(xí)題有實(shí)際意義。
在過去的教學(xué)過程中,按照教材提供的素材和呈現(xiàn)知識(shí)的順序進(jìn)行施教.在實(shí)際教學(xué)中,學(xué)生就會(huì)出現(xiàn)以下的現(xiàn)象:(1)容易混淆電功和電熱這兩個(gè)物理概念.因?yàn)榻滩闹校褪菑碾姽酵茖?dǎo)出焦耳定律.很容易讓學(xué)生認(rèn)為求電熱就用電功來計(jì)算,再遇到非純電阻電路不能清晰的區(qū)分開,要費(fèi)力抹掉前面的那些“深刻印象”,重新認(rèn)識(shí)問題,這樣的反復(fù)往往使學(xué)生感到比掌握新知識(shí)還要困難.(2)閉合電路歐姆定律各公式的適用范圍含糊不清.根據(jù)教材的設(shè)計(jì),從純電阻電路推導(dǎo)出了公式I=ER+r或E=IR+Ir,再把公式推導(dǎo)成E=U外+U內(nèi).這種從特殊到一般的推導(dǎo)順序違背了學(xué)生的認(rèn)知規(guī)律,學(xué)生不能理解E=U外+U內(nèi)適用于一切電路.
2 適當(dāng)調(diào)整教材中概念和規(guī)律的設(shè)計(jì)
在施教恒定電流的過程中,以電動(dòng)勢、電功兩個(gè)概念和焦耳定律為基礎(chǔ),貫徹能量轉(zhuǎn)化與守恒定律思想的講授順序,學(xué)生反映知識(shí)的系統(tǒng)是清晰的,掌握起來比較方便.
這樣的教學(xué)設(shè)計(jì)一方面從理論分析的角度使學(xué)生對(duì)概念和規(guī)律有了更深刻的理解;另一方面使學(xué)生體會(huì)到,許多概念和規(guī)律都靠邏輯關(guān)系聯(lián)系著,物理學(xué)是一個(gè)自洽的體系.
2.1 電動(dòng)勢概念的建立
從非靜電力做功的角度引入電動(dòng)勢的概念,教學(xué)設(shè)計(jì)上要有層次,努力使學(xué)生經(jīng)歷一個(gè)理性的、邏輯的科學(xué)思維過程,并將其思維上的臺(tái)階搭建合理.
設(shè)計(jì)的幾個(gè)臺(tái)階:①電源能維持電荷逆勢而上,一定存在著“非靜電力”;②非靜電力一定要克服靜電力做功,靜電力做負(fù)功,所以電能在增加.從能量轉(zhuǎn)化的角度看,電源是把其他形式能轉(zhuǎn)化為電能的裝置,非靜電力做功的物理意義就是量度了產(chǎn)生多少電能.③把相同的正電荷從負(fù)極經(jīng)電源內(nèi)部移到正極,非靜電力在不同的電源中做功不一樣,即不同的電源非靜電力做功的本領(lǐng)是不同的,引入電動(dòng)勢來表達(dá)電源的這種特性.
可以看出,以這樣方法引入電動(dòng)勢,的確要比直接給出一個(gè)名詞費(fèi)些時(shí)間,但這是值得,因?yàn)檫@里體現(xiàn)了物理學(xué)的基本思想之一,通過做功研究能量變化的思想,用比值定義物理量的思想.不僅如此,這樣的學(xué)習(xí)還有助于建立閉合電路中電荷運(yùn)動(dòng)的圖景.
2.2 焦耳定律的教學(xué)
教材中,根據(jù)功和能的關(guān)系,從電能的轉(zhuǎn)化引入電功的概念,然后根據(jù)靜電力做功知識(shí)和電流與電荷量的關(guān)系得到了電功的公式W=UIt.此處要強(qiáng)調(diào)電功的物理意義,功是能量轉(zhuǎn)化的量度,電流做了多少功,就有多少電能轉(zhuǎn)化為其他形式的能,即電功量度了電路中電能的減少,這是電路中能量轉(zhuǎn)化與守恒的關(guān)鍵.
焦耳定律的教學(xué),我們要?dú)w還焦耳定律的本來面貌,以物理學(xué)史的方式進(jìn)行教學(xué),更科學(xué)更合理.學(xué)生知道焦耳定律是一條實(shí)驗(yàn)規(guī)律,電流的熱效應(yīng)Q=I2Rt,反映了電流流經(jīng)電阻就產(chǎn)生Q=I2Rt電熱.通過電動(dòng)機(jī)電路,討論消耗的電能與產(chǎn)生電熱的關(guān)系,這樣學(xué)生對(duì)電功和電熱的關(guān)系就一目了然.
2.3 閉合電路歐姆定律的教學(xué)
教材的基本思路:電源所產(chǎn)生的電能即非靜電力做功等于內(nèi)外電路產(chǎn)生的電熱.即
EIt=I2Rt+I2rt,
可推導(dǎo)出
E=IR+Ir
或
一、伏安法測電阻的原理
用電壓表測出待測電阻兩端的電壓U,用電流表測出通過待測電阻的電流I,利用部分電路歐姆定律可以算出待測電阻的阻值Rx,即Rx=U/I,這就是待測電阻的測量值。
二、伏安法測電阻的系統(tǒng)誤差分析
1.電流表外接法
在這種電路中,電壓表的示數(shù)是加在待測電阻Rx兩端的真實(shí)電壓,但由于電壓表內(nèi)阻分流的影響,電流表的示數(shù)比通過電阻的真實(shí)電流大,按這種電路測出的電阻值實(shí)質(zhì)上是電壓表內(nèi)阻和待測電阻Rx并聯(lián)后的總阻值,所以Rx測量值比真實(shí)值小。設(shè)電壓表的示數(shù)為U,電流表的示數(shù)為I,通過電阻的電流為IR,通過電壓表的電流為IV,則I=IR+IV,所以R真=>R測=測量值比真實(shí)值偏小。這里的系統(tǒng)誤差來源于電壓表的分流作用,分流越小,誤差越小,相對(duì)誤差δ=
=。所以該電路適合測量小電阻,即當(dāng)滿足條件Rx
2.電流表內(nèi)接法
在這種電路中,電流表的示數(shù)是通過待測電阻Rx的真實(shí)電流,但由于電流表內(nèi)阻分壓的影響,電壓表的示數(shù)比加在待測電阻Rx兩端的電壓大,所以按這種電路測出的待測電阻的阻值比真實(shí)值偏大。設(shè)電流表的示數(shù)為I,電壓表的示數(shù)為U,加在待測電阻Rx兩端的電壓為UR,加在電流表兩端的電壓為UA,則U=UR+UA,所以R真=>R測=測量值比真實(shí)值偏大。這里的系統(tǒng)誤差來源于電流表的分壓,分壓越小,誤差越小,相對(duì)誤差δ=
=。所以該電路適合測量大電阻,即當(dāng)滿足條件Rx>>RA時(shí),采用電流表內(nèi)接法測量系統(tǒng)誤差小。為了幫助學(xué)生理解和記憶電流表兩種連接方式的系統(tǒng)誤差特點(diǎn),我在課堂教學(xué)中和同教研組的老師們共同總結(jié)了如下規(guī)律:“大內(nèi)偏大;小外偏小。”即:電阻值大的電阻采用電流表內(nèi)接法測量,測量值比真實(shí)值偏大;電阻值小的電阻采用電流表外接法測量,測量值比真實(shí)值偏小。
三、伏安法測電阻電流表連接方式的選擇方法
1.比較法。若已知待測電阻的大約值Rx,電流表的內(nèi)阻RA和電壓表的內(nèi)阻RV可以分別計(jì)算出電流表外接法的相對(duì)誤差和電流表內(nèi)接法的相對(duì)誤差兩個(gè)比值,然后進(jìn)行比較。
(1)若
(2)若>,則選用電流表內(nèi)接法,系統(tǒng)誤差小;
(3)若=,則電流表兩種接法都可以。
2.算術(shù)根法。若已知待測電阻的大約值Rx,電流表的內(nèi)阻RA和電壓表的內(nèi)阻RV可以分別計(jì)算出Rx和兩個(gè)比值,然后進(jìn)行比較。
(1)若Rx
1.電源僅起搬運(yùn)電荷的作用,其本身不能創(chuàng)造電荷;電源是將其他形式的能量轉(zhuǎn)化為電能的裝置。
2.圖l示意了非靜電力使正電荷在電源內(nèi)部由負(fù)極移至正極。
我們知道,在外電路中正電荷在恒定電場的作用下由電源正極移向電源負(fù)極,靜電力做正功。作為電源只是將由外電路到達(dá)電源負(fù)極的正電荷及時(shí)運(yùn)送到電源正極;電源內(nèi)部的電場力對(duì)移動(dòng)的正電荷是做負(fù)功的,因此,需要存在非靜電力,且需要非靜電力做正功。電源是通過非靜電力做功把其他形式的能轉(zhuǎn)化為電勢能的裝置。
3.不同的電源,非靜電力做功的本領(lǐng)不相同,物理學(xué)中用電動(dòng)勢來表明電源的這種特性。
對(duì)電源電動(dòng)勢E存在以下兩種理解。
(1)電勢的“躍升”:以一節(jié)電池為例,電池內(nèi)部的正極和負(fù)極附近分別存在化學(xué)反應(yīng)層。反應(yīng)層中的非靜電力(化學(xué)作用)把正電荷從電勢低處移至電勢高處,在這兩個(gè)地方,沿電流方向電勢產(chǎn)生“躍升”。圖2深刻、直觀地表現(xiàn)出了閉合電路中的電勢變化(圖中D、C分別表示電池溶液中與兩電極靠近的位置)。外電路中的電流由高電勢流向低電勢(沿圖示電流方向由A到B),內(nèi)電路中的電流由低電勢流向高電勢(沿圖示電流方向由B到A)。
進(jìn)一步來理解“電勢的變化”。如圖3所示,探針A與正極板靠得很近(對(duì)應(yīng)圖2中的DA),探針B與負(fù)極板靠得很近(對(duì)應(yīng)圖2中的BC),將這兩處升高的總電勢取為E,它等于內(nèi)、外路電勢降落(分別為電壓表V'、V的示數(shù)U內(nèi)、U外)之和,即E=U內(nèi)+U外。從電源內(nèi)部有電流、電壓,能體會(huì)到電源內(nèi)部是有電阻的。
(2)非靜電力做功:①非靜電力做功W非電是非電能轉(zhuǎn)化為電能的量度。若電荷量q通過電源,電源內(nèi)部電勢的“躍升”(即電源電動(dòng)勢)取為E電源.則有W非電=qE電源。②根據(jù)能量守恒定律可知,非靜電力做的功應(yīng)該等于內(nèi)、外電路中電能轉(zhuǎn)化為其他形式能的總和,即W非電一E外+E內(nèi)。③靜電力做正功,電荷的電勢能減少,電能轉(zhuǎn)化為其他形式的能:這里非靜電力做正功,電荷的電勢能增加,其他形式的能轉(zhuǎn)化為電能。
電源電動(dòng)勢E的數(shù)值:①由W非電=qE電源可得,電源電動(dòng)勢,即電源的電動(dòng)勢在數(shù)值上等于單位正電荷經(jīng)電源內(nèi)部從負(fù)極板移動(dòng)到正極板非靜電力所做的功。對(duì)于確定電源,電源電動(dòng)勢E為比值定義式。②由U內(nèi)分別為外、內(nèi)電路電阻上的電壓,則,可以得出E=U外+U內(nèi),即③U外又稱為路端電壓U路,故外電路斷開時(shí),I=0,Ir=0,則開路路端電壓等于電源電動(dòng)勢;當(dāng)電源內(nèi)阻可以忽略不計(jì)時(shí),r=0,Ir=0.則路端電壓等于電源電動(dòng)勢。④電源電動(dòng)勢取決于電源本身的構(gòu)造,與外電路的變化無關(guān)。
側(cè),將電動(dòng)勢為3.0V的電源接入電路中,測得電源兩極間的電壓為2.4V,當(dāng)電路中有6C的電荷通過時(shí),求:
(1)有多少其他形式的能轉(zhuǎn)化為電能?
(2)外電路中有多少電能轉(zhuǎn)化為其他形式的能?
(3)內(nèi)電路中有多少電能轉(zhuǎn)化為其他形式的能?
解析:(1)Eq=3×6J=18J。
點(diǎn)評(píng):Eq為其他形式的能轉(zhuǎn)化為電能的數(shù)值,U外q、U內(nèi)q分別為外電路、內(nèi)電路中電能轉(zhuǎn)化為其他形式能的數(shù)值。
二、電流
1.恒定電場:導(dǎo)線內(nèi)的電場是由電源、導(dǎo)線等電路元件所積累的電荷共同形成的。盡管這些電荷也在運(yùn)動(dòng),但有的流走了,另外的又來補(bǔ)充,所以電荷的分布是穩(wěn)定的,穩(wěn)定分布的電荷所產(chǎn)生的電場是穩(wěn)定的電場,稱為恒定電場。
在靜電場中所講的電勢、電勢差及其與電場強(qiáng)度的關(guān)系等,在恒定電場中同樣適用(如勻強(qiáng)電場中場強(qiáng),恒定電場中場強(qiáng),均表示單位長度內(nèi)的電勢變化)。
有同學(xué)問:靜電平衡的導(dǎo)體內(nèi)部場強(qiáng)處處為零,為什么流有電流的導(dǎo)線內(nèi)部的場強(qiáng)卻不為零?
釋疑:其實(shí),原因就在于靜電平衡的導(dǎo)體內(nèi)不存在電荷的定向移動(dòng),而流有電流的導(dǎo)線內(nèi)卻存在電荷的定向移動(dòng),不是靜電平衡的導(dǎo)體了。
2.電流方向的規(guī)定:正電荷定向移動(dòng)的方向規(guī)定為電流的方向。導(dǎo)體中可以自由移動(dòng)的電荷為自由電子,定向移動(dòng)的自由電子(載流子)的移動(dòng)方向與電流的方向相反。
電流雖有方向,但是標(biāo)量,不是矢量。如圖4所示,干路電流I與兩支路電流I1、I2間的大小關(guān)系是I=,這一關(guān)系不會(huì)因a值的變化而改變,也就是說I1、I2與I不滿足平行四邊形定則(滿足平行四邊形定則的物理量才為矢量)。
3.電流的定義式,其中g(shù)為時(shí)間t內(nèi)通過導(dǎo)體橫截面的電荷量。
4.電流的微觀表達(dá)式:如圖5所示,設(shè)導(dǎo)體中單位體積內(nèi)的載流子數(shù)為n,載流子的電荷量為q,載流子的定向移動(dòng)速率為v,則,
(l)單位體積內(nèi)的載流子數(shù)n取決于導(dǎo)體的材質(zhì)。
(2)若單位長度內(nèi)的載流子數(shù)為N,則電流的微觀表達(dá)式為I=Nqv。
例2(2015年安徽卷)一根長為L,橫截面積為S的金屬棒,其材料的電阻率為ρ,棒內(nèi)單位體積內(nèi)的自由電子數(shù)為n,電子的質(zhì)量為m,電荷量為e。在棒兩端加上恒定的電壓時(shí),棒內(nèi)產(chǎn)生電流,自由電子定向移動(dòng)的平均速率為v,則金屬棒內(nèi)的電場強(qiáng)度大小為()。
解析:如圖6所示,金屬棒內(nèi)的場強(qiáng)大小答案為C。
點(diǎn)評(píng):ρnev字面上與電壓U無關(guān),實(shí)際上,v是與U有關(guān)的,故ρnev也就與電壓U有關(guān)了。
例3 某電解液中,若2s內(nèi)各有1×1019個(gè)二價(jià)正離子和2×1019個(gè)一價(jià)負(fù)離子以相反方向通過某截面,那么通過這個(gè)截面的電流是()。
A.O
B.0.8A
C.1.6A
D.3.2A
解析:負(fù)離子的定向移動(dòng)可以等效為等量正電荷沿負(fù)離子移動(dòng)的相反方向運(yùn)動(dòng)。因此,I=答案為D。
點(diǎn)評(píng):正、負(fù)載流子做定向移動(dòng)時(shí)都能形成電流,只要注意負(fù)離子定向移動(dòng)與等量正電荷定向移動(dòng)形成電流的方向相反即可。
三、用歐姆定律分析電路動(dòng)態(tài)問題
歐姆定律:在同一電路中,導(dǎo)體中的電流與導(dǎo)體兩端的電壓成正比,與導(dǎo)體的電阻成反比,即。
例4 在如圖7所示的電路中,閉合開關(guān)S,當(dāng)滑動(dòng)變阻器的滑動(dòng)觸頭P向下滑動(dòng)時(shí),四個(gè)理想電表的示數(shù)都發(fā)生變化,電表A、V1、V2、V3的示數(shù)分別用I、U1、U2和U3表示,電表示數(shù)變化量的大小(絕對(duì)值)分別用I、U、U2和U3表示,下列比值錯(cuò)誤的是()。
解析:分析“電路連接方式”,可以認(rèn)為電流I從電源正極流出,經(jīng)電流表A、R1、R2、開關(guān)S回到電源負(fù)極。
因?yàn)閁1為定值電阻R1上的電壓,定值電阻R1,所以選項(xiàng)A正確。當(dāng)滑動(dòng)變阻器的滑動(dòng)觸頭P向下滑動(dòng)時(shí),可變電阻R2接人電路的阻值變大(回路總電路R總變大,電流I變小,U1變小,U2變大,U3變大)。由可知,變大。取Ur為電源內(nèi)阻電壓改變量的大小,由閉合電路歐姆定律可知,初態(tài),末態(tài),對(duì)等式兩邊取改變量后,得,即,則,因此,可見不變.選項(xiàng)B錯(cuò)誤.c正確。因?yàn)閁3為上的電壓,又有,可知變大。由閉合電路歐姆定律,得,即,因此見選項(xiàng)D正確。答案為B。
點(diǎn)評(píng):電阻的定義式,表示某一狀態(tài)下的電阻等于其上電壓與電流的比值。對(duì)于定值電阻R,有u=RI,即R能等于;但對(duì)于變化的電阻R變,有,不滿足“”,不滿足“”,即變化的電阻不恒等于其上電壓變化量與電流變化量的比值。在閉合電路中,對(duì)于變化電阻部分的,不是恒等于R變,而是等于回路中除變化電阻以外的所有定值電阻的總和,電源的內(nèi)阻r等于“路端電壓變化量與通過電源電流變化量I的比值”,即
跟蹤訓(xùn)練
1.在導(dǎo)體中有電流通過時(shí),下列說法中正確的是()。
A.電子定向移動(dòng)速率很小
B.電子定向移動(dòng)速率是電場傳導(dǎo)的速率
C.電子定向移動(dòng)速率是電子熱運(yùn)動(dòng)速率
D.在金屬導(dǎo)體中,自由電子只不過是在速率很大的無規(guī)則熱運(yùn)動(dòng)上附加了一個(gè)速率很小的定向移動(dòng)
2.半徑為R的橡膠圓環(huán)均勻帶正電,總電荷量為Q。現(xiàn)使橡膠圓環(huán)繞垂直圓環(huán)平面且通過圓心的軸以角速度叫勻速轉(zhuǎn)動(dòng),則由圓環(huán)產(chǎn)生的等效電流應(yīng)有()。
A.若ω不變而使電荷量變?yōu)樵瓉淼?倍,則電流也將變?yōu)樵瓉淼?倍
B.若電荷量Q不變而使角速度變?yōu)樵瓉淼?倍,則電流也將變?yōu)樵瓉淼?倍
C.若Q、ω均不變,將橡膠網(wǎng)環(huán)的橫截面積變小,并使圓環(huán)半徑變大,電流也將變大
D.若Q、ω均不變,將橡膠圓環(huán)的橫截面積變小,并使圓環(huán)半徑變大,電流也將變小
3.如圖8所示,電壓表由靈敏表G與電阻R串聯(lián)而成,某同學(xué)在使用中發(fā)現(xiàn)此塊電壓表的讀數(shù)總比真實(shí)值偏小一點(diǎn)兒,要想使電壓表讀數(shù)準(zhǔn)確可采取的措施是()。
A.在電阻R上并聯(lián)一個(gè)比其小得多的電阻
B.在電阻R上并聯(lián)一個(gè)比其大得多的電阻
C.在電阻R上串聯(lián)一個(gè)比其小得多的電阻
D.在電阻R上串聯(lián)一個(gè)比其大得多的電阻
4.如圖9所示,直線“是電源的路端電壓隨輸出電流變化的圖像,曲線b是一個(gè)小燈泡兩端電壓與電流的關(guān)系圖像。如果把該小燈泡與電源連接,此時(shí)電源效率為0.4,則下列說法正確的是()。
A.小燈泡工作時(shí)的電阻大小為4Ω
B.電源電動(dòng)勢為9V