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针对初中物理教学中学生对电路分析,以及电流表、电压表的应用解题的困难,根据自己的教学经验,整理了有关电流表、电压表的解题,望能对教师的教学、学生的复习有所帮助。
本知识板块包括电学的三个最基本的物理量电流I、电压U和电阻R,以及把它们结合起来的电路知识。常考的知识点有:电流方向的确定,连接实物图和设计电路,电路的三种状态(尤其是短路),识别电路的两种连接方式及串联电路和并联电路电流电压的特点,以及电流表电压表的应用等。
一、电流表电压表在电路中的作用及接入
根据日常教学,电流表电压表的内阻各有特点,决定了它对电路的作用也各不相同。如电流表的内阻很小,在电路中相当与导线,所以电流表必须跟用电器串联。电压表的内阻很大,在电路中相当于开路,所以电压表必须跟电路并联。关于“相当于”的理解:相当于并不等于等于,对电流表相当于在电路中串联一个小电阻,对于电压表相当于并联一个大电阻。在教学中我们可以应用简单的串联并联知识解释。
在串联电路中电压的分配和电阻成正比,在并联电路中电流的分配和电阻成反比。电流表如果和用电器串联,由于其电阻较小,对电路的分压作用很小,但如果和用电器并联其分流作用很大,会对用电器造成短接,或对电路造成短路;电压表如果和电路并联,由于其电阻很大,对电路的分流作用很小,但如果和电路串联其分压作用很大,对电路的影响相当于断路,电压表此时测量的是电源电压。
二、判断电路中电流表电压表的方法
1.直接观察法
若电表盒其他元器件串联,则这个电表为电流表;若电表跟其他元器件并联,则这个电表为电压表。
2.电表删除法
删除电路中的某个电表,若不影响电路所有用电器的工作,则这个电表为电压表;反之则为电流表。
三、电压表测量电压的的判断
电压表是用来测量电路两端电压的,一是测量用电器两端的电压,二是测量电源两端的电压,所以电压表要么跟用电器并联,测量用电器两端的电压;要么跟电源并联,测量电源的电压,不能认为电压表跟电源和用电器并联。
四、电路故障的判断
电路故障的判断题,它主要分无电表和有电表两种情况下的电路故障,电路故障主要包括断路和短路,造成的主要原因有:①连接电路时,导线与接线柱之间接触不良造成电路断路;②由于用电器上的电压远高于用电器的额定电压,而烧毁用电器造成电路断路;③将电压表串联在电路中,因为电压表的内阻过大造成电压表所在的的、电路接近断路。④电流表和用电器并联,因电流表的内阻太小,使电路接近短路。现举例如下。
1.某同学在做实验时把甲、乙两灯串联后通过开关接在电源上,闭合开关后,甲灯发光,乙灯不发光。乙灯不发光的原因是什么?
解析:因为甲、乙串联,当闭合开关后,甲灯发光,这证明电路是通路,所以要想知道乙灯不亮的原因,就必须搞清楚串联电路的特点,因为串联电路的电流处处相等,电阻两端的电压与电阻成正比关系,当乙灯的电阻太小时,两端的电压远小于其额定值,所以乙灯不会发光。
2.如图所示,两个电灯组成串联电路,电源电压为6V,闭合开关S后两灯均不发亮,用一只理想电压表测量电路中ab间的电压为0V,bc间的电压为6V,电路的故障可能是什么?
解析:
①当电压表接在ab间时电压为0V
说明电压表中无电流通过,电路是开路;
②当电压表接在bc间时电压为6V,说明电压表中有持续的电流通过,即电压表、电源、开关灯L1组成通路,这时电压表的示数接近电源电压为6V。经过综合分析只有L2断路才可为上述现象。
五、利用电流表、电压表判断电路故障
1.电流表示数正常而电压表无示数
电流表示数正常表明电流表所在的电路为通路,电压表无示数表明无电流通过电压表。故障原因可能是:电压表损坏;电压表接触不良;与电压表并联的用电器短路。
2.电压表示数正常而电流表无示数
电压表有示数表明电路中有电流,电流表无电流说明没有或几乎没有电流流过电流表。故障原因可能是电流表短路;和电压表表并联的用电器断路。
3.电流表电压表均无示数
两表均无示数表明无电流通过两表,除了两表同时短路外,可能是干路断路导致无电流。