本试题 “下面关于电学和磁学的叙述中,正确的是( ) A.并联电路的总电阻等于各并联电路电阻的倒数之和 B.温度、长度都相同的导体,横截面积越小的电阻越大 C.电阻...” 主要考查您对电磁感应现象
电阻的并联
探究电流与电压、电阻的关系
影响电阻大小的因素
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定义 | 闭合电路的一部分导体在磁场中做切割磁感线运动时产生电流的现象称为电磁感应现象,电磁感应中产生的电流称为感应电流 |
产生感应电流的条件 | 一是“闭合电路的一部分导体”(这句话包括两层意思:①电路应该是闭合的,而不是断开的,即组成电路的各元件连接成一个电流的通路; ②要有一部分导体做切割磁感线运动,也就是说切割磁感线的导体一定是闭合电路的一部分);二是“做切割磁感线运动”,所谓切割磁感线,类似于切菜,可以是垂直切割,也可以是斜着切割,但导体运动方向不能与磁感线方向平行,可能是导体运动,也可能是磁场运动 |
与感应电流方向有关的因素 | 在电磁感应现象中,感应电流的方向跟导体切割磁感线运动的方向和磁感线方向有关,若改变导体运动方向与原运动方向相反,或将磁感线方向改为与原方向相反,则感应电流方向将与原方向相反;若导体运动方向和磁感线方向都变为和原来相反,则感应电流的方向不变 |
能量转化 | 机械能转化为电能 |
应用 | 发电机、动圈式话筒、变压器等 |
控制变量法研究“电磁感应”现象:
通电导体在磁场中受力的方向、感应电流的产生及方向都不只与一个因素有关,在研究通电导体在磁场中受力的方向、产生感应电流的条件及感应电流的方向与哪些因素有关时,我们都用到了控制变量思想。
例如图是探究“怎样产生感应电流”的实验装置。ab是一根导体,通过导线、开关连接在灵敏电流计的两接线柱上。
(1)本实验中,如果____,我们就认为有感应电流产生。
(2)闭合开关后,若导体不动,磁铁左右水平运动,电路____感应电流(选填“有”或“无”)。
(3)小李所在实验小组想进一步探究“感应电流的大小跟哪些因素有关?”,小李猜想:“可能跟导体切割磁感线运动的快慢有关。” 请你根据图示的实验装置,帮助小李设计实验来验证她的猜想,你设计的实验做法是:__________
解析:(1)有微弱的电流通过灵敏电流计,其指针就会摆动。
(2)由图知,导体不动,磁铁左右水平运动。此时也相当于导体做切割磁感线运动,会产生感应电流。
(3)本实验设计要应用控制变量法。在其他条件不变的情况下,只改变导体切割磁感线运动的速度,然后观察电流计指针的偏转程度。
答案:(1)灵敏电流计的指针偏转 (2)有 (3)闭合开关,保持其他条件不变,只改变导体切割磁感线运动的速度,观察灵敏电流计的指针偏转程度
电磁感应部分涉及三个方面的知识:
一是电磁感应现象的规律。电磁感应研究的是其他形式能转化为电能的特点和规律,其核心是法拉第电磁感应定律和楞次定律。
楞次定律表述为:感应电流的磁场总是阻碍引起感应电流的磁通量的变化。即要想获得感应电流(电能)必须克服感应电流产生的安培力做功,需外界做功,将其他形式的能转化为电能。法拉第电磁感应定律是反映外界做功能力的,磁通量的变化率越大,感应电动势越大,外界做功的能力也越大。
二是电路及力学知识。
主要讨论电能在电路中传输、分配,并通过用电器转化成其他形式能的特点规律。在实际应用中常常用到电路的三个规律(欧姆定律、电阻定律和焦耳定律)和力学中的牛顿定律、动量定理、动量守恒定律、动能定理和能量守恒定律等概念。
三是右手定则。
右手平展,使大拇指与其余四指垂直,并且都跟手掌在一个平面内。把右手放入磁场中,若磁力线垂直进入手心(当磁感线为直线时,相当于手心面向N极),大拇指指向导线运动方向,则四指所指方向为导线中感应电流的方向。电磁学中,右手定则判断的主要是与力无关的方向。为了方便记忆,并与左手定则区分,可以记忆成:左力右电(即左手定则判断力的方向,右手定则判断电流的方向)。或者左力右感、左生力右通电。
串联电路 | 并联电路 | |
电路图 | ||
电流 | I总=I1=I2 | I总=I1+I2 |
电压 | U总=U1+U2 | U总=U1=U2 |
电阻 | R总=R1+R2(若n个相同的电阻R串联,则R总=nR) | (若n个相同的电阻R并联,则) |
比例分配 |
采用控制变量法研究电流与电压、电阻的关系:
研究电流跟电压、电阻关系的实验分两步:第一步保持电阻不变,通过改变电压,观察电流的变化;第二步保持电压不变,通过改变电阻,观察电流的变化,从而得出了它们之间的关系。这种研究方法称为控制变量法。
例:某实验小组的同学在探究欧姆定律时,采用丁如图甲所示的电路图,实验中他们选用的定值电阻分别是5Ω、8Ω、10Ω,电源电压是3V,滑动变阻器的阻值范围是0~15Ω。
(1)他们在探究某一因素变化对电流的影响时,采用控制变量法。实验分两步进行:
①保持电阻不变,探究电流与____的关系;
②保持电压不变,探究电流与____的关系。
(2)实验中,电流表的量程应选____A,电压表的量程应选_____V;某次实验中,若电流表的示数是0.3A,电压表的示数是1.5V,请根据你前面选择的量程,在图乙中分别画出两表指针的位置。
(3)在研究电阻对电流的影响时,把定值电阻由5Ω换成10Ω,闭合开关后,下一步的操作是:调节滑动变阻器的滑片,保持_____不变。
解析:影响电路中电流大小的因素有电压和电阻,因此实验采用控制变量的方法。实验分两步进行:一是保持电阻不变,改变电阻两端的电压,测量三次;二是保持电压不变,改变电阻的大小,测量三次。实验器材中电源电压为3V,因此电压表使用0~3V量程即可.所用定值电阻的最小阻值为5Ω,所以电路中最大电流为,电流表的量程选用0~ 0.6A。当电流值为0.3A、电压值为1.5V时,指针均指在表盘的中央刻度。改变定值电阻阻值是为了研究电流与电阻的关系,应控制电压不变,所以改变定值电阻后,应调节变阻器使定值电阻两端的电压与原来电阻两端的电压相同。
答案(1)①电压②电阻(2)0—0.6(或0.6) 0~3(或3)指针位置如图所示(3)定值电阻两端的电压(或电压表示数)
如何分析“电流与电压、电阻关系”实验中的电路故障:
答案(1)断开(2)如图所示
(3)0.45 (4)变大 A 2 (5)定值电阻开路(答案科学合理即可)
在探究“电流与电压、电阻关系”实验中滑动变阻器的作用:
1.滑动变阻器的作用改变电路中的电流大小;改变R两端的电压大小;保护电路,使电路中的电流不至于过高。
2.判断电路中滑动变阻器的阻值变化时,(1)弄清滑动变阻器的哪部分连入电路(一般是滑片和下边所用接线柱之间的电阻线);(2)看滑动变阻器的滑片移动方向,即远离下接线柱时变大,靠近下接线柱时变小。
3.注意事项:连接电路时开关应断开,在闭合开关前,应将滑动变阻器的滑片调到电阻值最大的位置,电压表和电流表应选用合适的量程。
运用数形结合思想分析电流与电压、电阻的关系:
在物理学中,经常利用图像表示一个物理量随另一个物理量的变化情况,它可以直观、形象地表示出物理量的变化规律。在探究电流跟电压、电阻的关系的实验中,就应用了图像法;对实验得到的数据进行描点,分别画出电阻不变时电流随电压变化的图像和电压不变时电流随电阻(或电阻的倒数)变化的图像,分析图像,进而可得出电流跟电压、电阻的关系。
例1某实验小组的同学“探究电流与电压的关系”时,用到如下器材:电源1个,电流表、电压表各1 只,定值电阻(5Ω、10Ω、15Ω各1只),滑动变阻器1 只,开关1个,导线若干。设计的电路图如图甲所示。
(1)这个实验中使用了控制变量的方法,其中被控制的变量是__,滑动变阻器R2的作用是__。
下面是他们获取的一组实验数据
(2)请在图乙的坐标系中画出电流随电压变化的图像。
(3)分析表中的数据或图像,你能得出的探究结论:__。
解析因为电流的大小是由电压和电阻两方面因素共同决定的,所以在探究电流与电压的关系时,必须控制电阻不变。数据处理用的是图像法,先根据数据描点,画出的图像是一条直线,如图所示,则表明在电阻不变的情况下,电流与电压是成正比的。
答案(1)电阻通过改变阻值来改变电路中的电流,从而改变电阻R,两端的电压(2)如图所示 (3)电阻一定时,通过电阻的电流与加在电阻两端的电压成正比
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