很多同学对于电学题束手无策,稍一疏忽就会痛失分数。因此小编特地整理了电学问题的难点和易错点分析,帮助同学们在中考时物理畅通无阻。
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理清“短路”概念
在教材中,只给出了“整体短路”的概念,“导线不经过用电器直接跟电源两极连接的电路,叫短路”。
而在电学综合题中常常会出现局部短路的问题,如果用导线将某个用电器(或某部分电路)首尾相连就形成局部短路。
局部短路仅造成用电器不工作,并不损坏用电器,因此是允许的。因它富于变化成为电学问题中的一个难点。局部短路概念抽象,可用实验突破此难点。
实验原理如图1,当开关S闭合前,两灯均亮(较暗);闭合后,L1不亮,而L2仍发光(较亮)。
为帮助大家理解,可将L1比作“有阻”,而开关S的局部短路通道则比作是“无阻”。电流只会“走无阻”而不会去“走有阻”。即L1短路不工作,电流从导线经过。
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识别串并联电路
识别串、并联有三种方法,电流法;等效电路法;去表法。
⑴电流法:即从电源正极出发,顺着电流的流向看电流的路径是否有分支,如果有,则所分的几个分支之间为并联,(分支前后有两个节点)如果电流的路径只有一条(无分支点),则各元件之间为串联。此方法学生容易接受。
⑵节点法:没经过用电器,导线再长都相当于一个节点,观察每个用电器两端的端点确定它在电路中的位置。图2、图3是对各电阻的连接情况分析。
如上图2各个A点都与电源正极相连,各个B点与电源负极相连,可以简化为图3。在图3中,R1、R2、R3的并联关系也就显而易见了。
⑶去表法:由于电压表的内阻很大,并联在电路中时,通过它的电流很小,可忽略不计。故在电路中去掉电压表,不会影响电路结构,电压表所在之处可视为开路。
而电流表的内阻很小,串联在电路中几乎不影响电路的电流强度,因而,在电路分析中,电流表可以看成一根导线,去掉后改成一根导线即可。
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串、并联电路中总电阻的变化特点
1.两个电阻无论是串还是并联,其中一个电阻增加,总电阻都增加。
原因:串联时,R=R1+R2 ,若R1增大,则R增大;
并联时,1/R=1/R1+1/R2,若R1增大 1/R1减小,则1/R减小,所以R增大。
2.几个电阻并联起来,总电阻比任何一电阻都小。
并联时 1/R=1/R1+1/R2
因为1/R>1/R1 ,1/R>1/R2
所以R<R1,R<R2
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欧姆定律的理解
欧姆定律:导体中的电流跟导体两端的电压成正比,跟导体的电阻成反比。即I= U/R 。
注意点:(1)三个量必须是同一时刻,对同一电阻(或同一段电路)而言的。即一 一对应。
(2)注意不变量和变量:在R一定时,I与U成正比。 在U一定时,I与R成反比。
(3) 变形公式 R=U/I 的理解:R可以通过U/I的比值求出,但R的大小不是由U/I决定的,R的大小由公式R=ρL/S的因素决定。
例对于欧姆定律公式I=U/R的理解,下列说法中错误的是( D )
A.对某一导体来说,导体中的电流与其两端电压成正比
B.在电压相同的条件下,不同导体中的电流与该导体的电阻成反比
C.导体中的电流与该导体两端的电压及其电阻有关
D.公式R=U/I,表明电阻与电压成正比,与电流成反比
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R1、R2串、并联在电路中公式
1.串联分压
(1) I=I1=I2
(2) U=U1+U2
(3) R=R1+R2
(4) 各量比例关系:串正比
(指各种量之比与电阻之比的关系属于正比,用电流相等推导)
2.并联分流
(1) I=I1+I2
(2) U=U1=U2
(3) 1/R=1/R1+1/R2 或者 R=R1R2/(R1+R2)
(4) 各量比例关系: 并反比
(指各种量之比与电阻之比的关系属于反比,用电压相等推导)
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灯泡的电压和电压和功率
关于灯泡的额定电压、额定功率和实际电压、实际功率的问题。
灯泡铭牌上标的“220V 60W”就是灯泡的额定电压和额定功率。
额定电压(U0) 额定功率(P0)
实际电压(U) 实际功率(P)
对某用电器而言,额定电压、额定功率只有一个。
对某用电器而言,实际电压、实际功率可有很多个。
当U > U0时,则P > P0 ;灯很亮,易烧坏。
当U < U0时,则P < P0 ;灯很暗,
当U = U0时,则P = P0 ;正常发光。
例1"220V 100W"的灯泡正常工作时的电流是多少?若把这只灯泡接到110V的电源上,灯泡的实际电功率为多少?工作10分钟消耗电能多少?1度电能让它工作多少小时?
例2把"6v 3w"与"6v 1w"的电灯串联接入某一电路中,如果让其中一个灯泡正常发光,电路两端的电压应是多少。(灯丝电阻不随温度改变)
解:初学者最易犯的错误是: 6v+6v=12V
正确解法:“并联看电压,串联看电流。
串联小电流,关联小电压”
I1=P1/U1=1A R1=U1/I1=6Ω
I2= P2/U2=0.5A R2= U2/I2 =12Ω
R= R1+R2=18
U=I小R =0.5A *18Ω =9V
例3灯泡L1上标有“80Ω 0.1A”,灯泡L2上标有“20Ω 0.2A”。将它们并联接在某电源两端,在不损坏灯泡的情况下,恰使其中的一只小灯泡正常发光。求:
(1) 电源电压是多大?
(2) 此时干路电流是多大?
解:解题思路,并联看小电压
(1) U1=80*0.1=8V
U2=20*0.2=4V U2<U1
故:U=U2=4V
(2) 容易出错:I=I1+I2=0.1+0.2=0.3A(把额定电流和实际电流搞混了)
正解:I=U/RU=4V
R=R1R2/(R1+R2)=80*20/(80+20)=16欧
故I=4/16=0.25A
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电功和电功率单位问题
有的同学在计算时由于单位不统一,或者不会选择合适的单位,使计算很繁锁还容易出错。
电功的单位有两个,一个是国际单位:焦耳;还有一个大单位:千瓦时(又叫度)
1度=1千瓦时=3.6X106焦耳(6为次方)
电功率的单位也有两个:W,KW 1KW=1000W
W=UIt =I2Rt =U2t/R=Pt
P=W/t=UI=I2R=U2/R(2为平方)
计算时单位要统一:
①都用国际单位P→瓦(w);W→焦(J);t→秒;U→伏(V);I→安(A);R→欧姆(Ώ)
②如果W用千瓦时、t用小时,则P的单位是千瓦。
例1一个“220V 1000W”的电热器,在额定电压下通电15分钟,
(1) 产生的热量是多少焦?
(2) 若家用电能表上标有“3000r/ KWh”的字样,则在这段时间内电能表的转盘转过了多少转?
(3) 若这些热量有30%被2.5千克、30℃的水吸收,在1标准大气压下,水温升高到多少℃?[水的比热是4.2×103焦/(千克·℃)](3为立方)
解:(1) Q放=Pt=1000*15*60=900000J
(2) 转数n=0.25*3000=750转 (注意:电能表上标有“3000r/ KWh”的字样,故算转数功的单位应该用KWh)
(3) Q吸=30%*Q放=0.3*900000=270000J
又 Q吸=cm(t2-t1)
270000=4.2×103*2.5*(t2-30℃)
t2=55.7℃