電學一直是整個初中階段物理學習的難點和重點,很多同學看到復雜的電學題心里就會不自覺的頭腦發(fā)懵,不知道要怎么下手,整理了電學中綜合問題難點和易錯點分析,也就是說,把這篇文章看懂,基本上電學不在話下!

一、理清“短路”概念
在教材中,只給出了“整體短路”的概念,“導線不經過用電器直接跟電源兩極連接的電路,叫短路”。
而在電學綜合題中常常會出現局部短路的問題,如果用導線將某個用電器(或某部分電路)首尾相連就形成局部短路。
局部短路僅造成用電器不工作,并不損壞用電器,因此是允許的。因它富于變化成為電學問題中的一個難點。局部短路概念抽象,可用實驗突破此難點。
實驗原理如圖1,當開關S閉合前,兩燈均亮(較暗);閉合后,L1不亮,而L2仍發(fā)光(較亮)。

為幫助大家理解,可將L1比作“有阻”,而開關S的局部短路通道則比作是“無阻”。電流只會“走無阻”而不會去“走有阻”。即L1短路不工作,電流從導線經過。
二、識別串并聯電路
識別串、并聯有三種方法,電流法;等效電路法;去表法。
⑴電流法:即從電源正極出發(fā),順著電流的流向看電流的路徑是否有分支,如果有,則所分的幾個分支之間為并聯,(分支前后有兩個節(jié)點)如果電流的路徑只有一條(無分支點),則各元件之間為串聯。此方法學生容易接受。
⑵節(jié)點法:沒經過用電器,導線再長都相當于一個節(jié)點,觀察每個用電器兩端的端點確定它在電路中的位置。圖2、圖3是對各電阻的連接情況分析。

如上圖2各個A點都與電源正極相連,各個B點與電源負極相連,可以簡化為圖3。在圖3中,R1、R2、R3的并聯關系也就顯而易見了。
⑶去表法:由于電壓表的內阻很大,并聯在電路中時,通過它的電流很小,可忽略不計。故在電路中去掉電壓表,不會影響電路結構,電壓表所在之處可視為開路。
而電流表的內阻很小,串聯在電路中幾乎不影響電路的電流強度,因而,在電路分析中,電流表可以看成一根導線,去掉后改成一根導線即可。
三、串、并聯電路中總電阻的變化特點
1.兩個電阻無論是串還是并聯,其中一個電阻增加,總電阻都增加。
原因:串聯時,R=R1+R2 ,若R1增大,則R增大;
并聯時,1/R=1/R1+1/R2,若R1增大 1/R1減小,則1/R減小,所以R增大。
2.幾個電阻并聯起來,總電阻比任何一電阻都小。
并聯時 1/R=1/R1+1/R2
因為1/R>1/R1 ,1/R>1/R2
所以R<R1,R<R2
四、歐姆定律的理解
歐姆定律:導體中的電流跟導體兩端的電壓成正比,跟導體的電阻成反比。即I= U/R 。
注意點:(1)三個量必須是同一時刻,對同一電阻(或同一段電路)而言的。即一 一對應。
(2)注意不變量和變量:在R一定時,I與U成正比。 在U一定時,I與R成反比。
(3) 變形公式 R=U/I 的理解:R可以通過U/I的比值求出,但R的大小不是由U/I決定的,R的大小由公式R=ρL/S的因素決定。
例 對于歐姆定律公式I=U/R的理解,下列說法中錯誤的是( D )
A.對某一導體來說,導體中的電流與其兩端電壓成正比
B.在電壓相同的條件下,不同導體中的電流與該導體的電阻成反比
C.導體中的電流與該導體兩端的電壓及其電阻有關
D.公式R=U/I,表明電阻與電壓成正比,與電流成反比
五、R1、R2串、并聯在電路中公式
1.串聯分壓
(1) I=I1=I2
(2) U=U1+U2
(3) R=R1+R2
(4) 各量比例關系:串正比

(指各種量之比與電阻之比的關系屬于正比,用電流相等推導)
2.并聯分流
(1) I=I1+I2
(2) U=U1=U2
(3) 1/R=1/R1+1/R2 或者 R=R1R2/(R1+R2)
(4) 各量比例關系: 并反比

(指各種量之比與電阻之比的關系屬于反比,用電壓相等推導)
六、燈泡的的電壓和功率
關于燈泡的額定電壓、額定功率和實際電壓、實際功率的問題。
燈泡銘牌上標的“220V 60W”就是燈泡的額定電壓和額定功率。
額定電壓(U0) 額定功率(P0)
實際電壓(U) 實際功率(P)
對某用電器而言,額定電壓、額定功率只有一個。
對某用電器而言,實際電壓、實際功率可有很多個。
當U > U0時,則P > P0 ;燈很亮,易燒壞。
當U < U0時,則P < P0 ;燈很暗,
當U = U0時,則P = P0 ;正常發(fā)光。
例1 "220V 100W"的燈泡正常工作時的電流是多少?若把這只燈泡接到110V的電源上,燈泡的實際電功率為多少?工作10分鐘消耗電能多少?1度電能讓它工作多少小時?

例2 把"6v 3w"與"6v 1w"的電燈串聯接入某一電路中,如果讓其中一個燈泡正常發(fā)光,電路兩端的電壓應是多少。(燈絲電阻不隨溫度改變)

解:初學者最易犯的錯誤是: 6v+6v=12V
正確解法:“并聯看電壓,串聯看電流。
串聯小電流,關聯小電壓”
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 燈泡L1上標有“80Ω 0.1A”,燈泡L2上標有“20Ω 0.2A”。將它們并聯接在某電源兩端,在不損壞燈泡的情況下,恰使其中的一只小燈泡正常發(fā)光。求:
(1) 電源電壓是多大?
(2) 此時干路電流是多大?

解:解題思路,并聯看小電壓
(1) U1=80*0.1=8V
U2=20*0.2=4V U2<U1
故:U=U2=4V
(2) 容易出錯:I=I1+I2=0.1+0.2=0.3A(把額定電流和實際電流搞混了)
正解:I=U/R U=4V
R=R1R2/(R1+R2)=80*20/(80+20)=16歐
故I=4/16=0.25A
七、電功和電功率單位問題
有的同學在計算時由于單位不統(tǒng)一,或者不會選擇合適的單位,使計算很繁鎖還容易出錯。
電功的單位有兩個,一個是國際單位:焦耳;還有一個大單位:千瓦時(又叫度)
1度=1千瓦時=3.6X106焦耳(6為次方)
電功率的單位也有兩個:W,KW 1KW=1000W
W=UIt =I2Rt =U2t/R=Pt
P=W/t=UI=I2R=U2/R(2為平方)
計算時單位要統(tǒng)一:
①都用國際單位P→瓦(w);W→焦(J);t→秒;U→伏(V);I→安(A);R→歐姆(Ώ)
②如果W用千瓦時、t用小時,則P的單位是千瓦。
例1 一個“220V 1000W”的電熱器,在額定電壓下通電15分鐘,
(1) 產生的熱量是多少焦?
(2) 若家用電能表上標有“3000r/ KWh”的字樣,則在這段時間內電能表的轉盤轉過了多少轉?
(3) 若這些熱量有30%被2.5千克、30℃的水吸收,在1標準大氣壓下,水溫升高到多少℃?[水的比熱是4.2×103焦/(千克·℃)](3為立方)
解:(1) Q放=Pt=1000*15*60=900000J
(2) 轉數n=0.25*3000=750轉 (注意:電能表上標有“3000r/ KWh”的字樣,故算轉數功的單位應該用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℃
八、如何畫等效電路圖
(1) 特點法 (根據串并聯電路的特點)
(2) 電流流向法(電流有分支,被分支的部分是并聯,無分支是串聯)
(3) 節(jié)點法(把開關、電流表看成導線,導線無論多長,都相當于一個節(jié)點)
(4) 含有電表的――“開除電表法”(電流表相當于短路即用導線直接連接電流表兩端,電壓表相當于斷路去掉)
1.識別含有電表電路的小竅門--(打油詩)
兩表先“開除” 等效看懂圖
恢復明職責 結果立即出
注意:恢復電流表很容易,看它原來在哪一支路或干路上直接畫出,而恢復電壓表有點困難,關鍵看它是直接加在哪個用電器的兩端(中間不能是用電器再串有電源),即是測該用電器的電壓,電壓表直接和它并聯。
例1 請你畫出如圖一所示的電路的等效電路圖,并說明電流表和電壓表的作用。

解:(1) 兩表先開除 把電流表當作導線,電壓表視為開路。
(2) 標出電路圖的結點A、B、C、D。
(3) 等效看懂圖 根據電流路徑,電流由電源正極出發(fā)經過D點和R1來到A點,電流在A點分開兩路,一路通過R2到達B點,另一路通過R3到達B點,兩路在B點匯合到達電源負極形成回路。畫出簡單易看的電路圖(如圖一1)。由此可知R2、R3是并聯,然后再與R1串聯。
(4) 恢復明職責電流表電壓表復位。由電路圖一可知C、A兩點之間用導線連接在一起可看作同一點,電壓表的兩個接線柱分別連接D點和A點,所以電壓表是測量R1兩端的電壓。電流通過A點分開兩路,一路經過電流表后,再經過R3到達B點,所以電流表是測量通過R3的電流強度(如圖一2)。
由上面例子,可看出分析電路的重要性。在復習中應特別強調分析電路,畫等效電路圖的必要性,使學生掌握這個基本技能。并能養(yǎng)成遇到電學問題,先畫出電路圖。遇到電路圖先分析電路的好習慣。
2.分析開關閉合\斷開(斷路和短路)引起的電路變化(抓住狀態(tài),畫出等效圖)
例2 在圖所示的電路中,電源兩端的電壓為6V并保持不變,R1、R2為兩個相同阻值的電阻,開關S1閉合后,下列說法中正確的是?。ˋ)

A.開關S2斷開時,R1兩端的電壓為3V
B.開關S2斷開時,R1兩端的電壓為6V
C.開關S2閉合時,R1兩端的電壓為3V
D.開關S2閉合時,R2兩端電壓為6V
3.滑動變阻器引起的電路變化
例3 如下圖示,當滑動變阻器滑片向右滑動時各表的示數如何變化?

思路:部分電阻變化--整體電阻變化--整體電流變化--部分電流(電壓)變化
例4 在如圖所示的電路中,當滑片P向左滑動時 ( D )

A.電壓表示數變大,燈變暗
B.電壓表示數變大,燈變亮
C.電壓表示數減小,燈變暗
D.電流表示數增大,燈變亮(注意分析此題時,以電燈上電壓做為電壓變化的參照物,因為燈泡的電阻不變)
小結:電路的識別
1.有電表的“等效開除”
2.有開關的注意斷開、閉合抓狀態(tài)
3.有滑動變阻器的看變化
4.關鍵畫好等效電路圖
九、有關“電路變化”的分析和計算
變化電路主要是通過開關或滑動變阻器的改變來引起電路變化的。電路中有多個開關,通過開關閉合和斷開的狀態(tài)變化,往往會使各用電器的連接關系發(fā)生變化,而滑動變阻器則通過滑片來改變其連入電路的有效電阻,從而使電路中的各電器的電壓、電流、電功率等數值發(fā)生變化(也有改變電路結構的)。
分析電路變化的方法一般可分為四步:
1. 從變化電阻人手。
2. 由串并聯電路的特點,看電阻的變化情況。
3. 一般電源的電壓是不變的,由總電壓(電源電壓)不變,得出總電流的變化情況。
4. 根據電路特點以及題意,由歐姆定律來判斷部分電路電流,電壓,電功率的變化。
1.開關的通、斷造成電路的變化
當開關處在不同狀態(tài)時,由于斷路和短路,接入電路中的用電器,及其用電器之間的連接方式一般要發(fā)生變化,因此首先要在原電路的基礎上畫出各種情況下的實際等效電路。畫圖時注意應用串并聯知識、去除電表再還原法、局部短路法等知識的應用。
例1 如圖5所示
電路中,電源電壓保持4伏,L1的電阻為4歐,L2、L3的電阻均為16歐
求:⑴S1、S2都斷開時,電流表和電壓表的示數。
⑵S1、S2都接通時,整個電路消耗的電功率。

例題分析:在題中的當開關處于閉合或斷開的兩種情況下電路結構發(fā)生了變化,可進行電路的改畫,見圖6。

2.滑動變阻器變化問題
滑動變阻器連入電路中的有效電阻發(fā)生變化了,或是引起電路結構的變化,或是引起電路中電壓、電流、電功率的變化。有關滑動變阻器的此類型問題,解題關鍵是:
⑴弄清滑動變阻器原理,滑片滑動時電阻是變大還是變?。?BR> ⑵弄清物理量是否變化,一般來說,電源的電壓,定值電阻的阻值是不變,其它的物理量都是可變化的;
⑶弄清電壓表讀數讀出的是哪一個電器兩端的電壓;
⑷反復利用串并聯電路中各量的公式以及歐姆定律來求解,注意要一一對應。
例1 如圖8所示電路中,電源電壓不變,當滑動變阻器的滑片向右滑動時,電流表和電壓表的示數變化情況是[ B ]

A、電流表和電壓表的示數變大;
B、電流表和電壓表的示數變??;
C、電流表示數變小,電壓表示數變大;
D、電流表示數變大,電壓表示數變小。
例2 如圖所示當開關S閉合后,滑動變阻器的滑片P在B端時,電壓表的示數為9V,電流表的示數為0.15A;滑片在中點C時電壓表的示數為6V。

求: (1)滑動變阻器R2的阻值;(2)電源的電壓和R1的阻值.。(3)電路的功率P
解 解題思路:利用不變量(如電源的電壓、定值電阻)列方程,兩個未知數,列兩個方程求解。
由題意知R1與R2是串聯關系,電流表測總電流,電壓表測R2電壓。
(1)滑動變阻器的滑片P在B端時,這個時候滑動變阻器連入電路中為阻值。
R2=U2/I=9v/0.15A=60歐
(2)P在C處:RAC=1/2R2 =30歐
R=R1+RAC=R1+30
U=IR=UAC/RAC(R1+30)=6/30(R1+30)①
P在B處:R=R1+RAB=R1+60
U=IR=0.15(R1+60)=0.15(R1+60)②
解①②方程組得:U=18V R1=60歐
(3)由P=U2/R知,U一定,R最小,則P,而P在A處時R2最小 此時R=R1=60
P=U2/R=18×18/60=5.4W

