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第十六章 電壓 電阻
第1節 電壓
要點一、 電壓
1.電壓的定義:電壓是使自由電荷發生定向移動形成電流的原因,電壓通常用字母U表示。
2.電源的作用:電源是提供電壓的裝置。電源的作用是在電源內部使正極聚集正電荷,負極聚集負電荷,使正、負極之間產生電壓,不同的電源提供的電壓一般不同。
3.電壓的符號及單位:
（1)符號∶物理學中常用字母U表示電壓。
(2）單位：在國際單位制中,電壓的單位是伏特,簡稱伏,符號是V。常用的單位還有千伏(kV)、毫伏(mV)和微伏(uV)。
1kV=1000V lV=1000mV lmV=1000uV
4.四種常見的電壓值:一節干電池的電壓是1.5V,每個鉛蓄電池的電壓是2V,我國家庭電路的電壓是220V ,對人體的安全電壓不高于36V。
要點詮釋:
1.形成電流的條件:一是要有電流;二是電路是通路(或閉合回路);
2.電壓是使電路中的自由電荷定向移動形成電流的原因.某段電路中有電流，則該電路兩端就一定有電壓;但電路兩端有電壓，電路中卻不一定有電流，因為電流的形成還取決于電路是不是通路。從能量角度看，對外供電時，電源提供用電器把電能轉化為其他形式的能。
3.“類比法”理解水壓（圖甲）和電壓（圖乙) .
抽水機型提供水壓→使水定向流動形成水流
電源提供電壓→使電荷定向移動形成電流
4.說電壓時，要說“用電器”兩端的電壓，或“某兩點”間的電壓。不能說電路哪一點存在電壓，表述電壓時，必須指明電路中“哪一部分電路（或哪個用電器）兩端的電壓”，或“哪兩點間的電壓”。
要點二、電壓的測量
1.認識電壓表
(1)作用:測量電路兩端電壓的大小。
(2)結構和符號:實驗室常用
電壓表的結構如圖所示,其電路圖中符號是“”。
2.電壓表的使用規則
使用方法 原因
使用前先調零，同時要明確電壓表的量程和分度值 不調零，測量不準;明確量程和分度值的目的是便于快速、準確地計數
電壓表應該跟被測用電器并聯 若將電壓表串聯在電路中，電路中的電流幾乎為零，此時電壓表將不能測出被測用電器兩端電壓，而是顯示電源電壓
正接線柱靠近電源正極，負接線柱靠近電源負極 如果正、負接線柱接反了，會使電壓表指針反向偏轉，造成指針碰彎等損壞電壓表的事故
被測電壓不能超過電壓表所用量程的最大測量值 如果被測電壓超過了電壓表所用量程的最大測量值,容易把電壓表燒壞，可用最大量程試觸法來選合適的量程
可直接連到電源的正、負極上 電壓表直接連到電源的正、負極上，測出的是電源電壓
3.電壓表的讀數
(1）明確所選電壓表的量程，例如0~3V或0~15 V，知道每一個大格表示多少伏。
(2〉確定所使用電壓表的分度值，即表盤上一個小格所代表電壓的大小。例如：選用電壓表的量程是0~3V時，每一個小格就代表0.1 V，即分度值為0.1V；選用電壓表的量程是0~15V時，每一個小格就代表0.5V，即分度值為0.5 V。
由指針所指的位置，讀出電壓表的示數。
示例分析：
用“一”“3” 接線柱 量程:0~3 v
一大格:1V
一小格:0.1V
示數:2.5V
用“一”“15” 接線柱 量程:0~15V
一小格:0.5V
一大格:3V
示數:12.5V
要點詮釋:
1.(1)電壓表要并聯在被測電路兩端。要測量哪一部分電路兩端的電壓,必須把電壓表跟這部分電路并聯起來。
(2)電壓表的“+”“-”接線柱的接法要正確。在連接電壓表時,必須使電流從“+”接線柱流入，從“-”接線柱流出。
2.在預先不知道被測電壓大約值的情況下，如果判定被測電壓不會超出15V，可以先用最大測量值為15V的量程，如果測得的電壓不超過3V，為提高讀數的準確性，可以改用最大測量值為3V的量程進行測量。
3.如果與被測用電器串聯，會因為電壓表內阻很大，此段電路開路而無法測此用電器兩段的電壓。如果被測用電器在支路上，這時電壓表測的是其他支路兩端的電壓:如果被測用電器在干路上，則整個電路便成開路了，這時電壓表測的是電源電壓。
4.被測電壓不能超過電壓表量程。若不能預先估計待測電壓的大小時，應選用最大量程進行試觸。若被測電壓超過電壓表的量程將使指針轉出刻度范圍把指針打彎或把電壓表燒壞。若指針偏轉超過最大值則應斷開開關檢查;如果指針偏轉幅度太小(小于3V)，會影響讀數的準確性，應選用小量程檔。
5.電池組電壓特點:
①串聯電池組的電壓等于每節電池電壓之和:②并聯電池組的電壓跟每節電池的電壓相等。
4.電流表和電壓表的異同點：
異同 項目 電流表 電壓表
不 同 點 符號
連接 串聯 并聯
直接連接電源 不能 能
量程 0.6；3A 3V；15V
每大格 0.2A；1A 1V；5V
每小格 0.02A；0.1A 0.1V；0.5V
內阻 很小，幾乎為零,相當于短路。 很大，相當于開路。
相同點 調零；讀數時看清量程和每大（小）格的數值;正接線柱流入，負接線柱流出；不能超過最大測量值。
3 .4.3了解串、并聯電路電流和電壓的特點。
3. 4.4會使用電流表和電壓表。
【例題1】在圖中，請用筆畫線表示導線來連接實物圖，使小燈泡能夠發光并且電壓表能夠測出燈泡兩端的電壓（估計在2～3V之間）。
【分析】
根據實物電路的連接，將電源、開關和燈泡依次連接起來，將電壓表并聯在燈泡兩端。
【解答】
將電源、開關和燈泡依次連接起來，將電壓表并聯在燈泡兩端，燈泡電壓估計在2～3V之間，所以電壓表使用0-3V量程。如圖所示：
【例題2】在燒杯中加入鹽水，將銅片和鋅片放在鹽水中，這就是一個電池。試著用電壓表測量這個自制電池的電壓，如圖所示，下列說法正確的是（　　）
A．鋅片是電池的正極
B．該電池的電壓是3V
C．電壓表所用量程的分度值是0.5V
D．兩個相同電池串聯后可提供更高電壓
【分析】
根據電壓表的量程和分度值讀出示數即為電池的電壓，根據“電流必須從電壓表的正接線柱流入，負接線柱流出”判斷電池的正極。電池串聯時，得到的電壓是每個電池的電壓之和。
【解答】
解：由圖可知，電壓表的選量程為0～3V，分度值是0.1V，電池的電壓為0.5V；
因為與電壓表正接線柱相連的為電池的正極，所以銅片是電池的正極。
兩個相同電池串聯后可提供更高電壓，故ABC錯誤，D正確。
故選：D。
【例題3】如圖是一位同學所連的電路，他要測量小燈泡L2兩端的電壓。圖中有一根導線接錯了。請你找出這根接錯的導線，在這根導線上打“×”（表示不要），并用筆重新畫一根正確連接的導線。
【分析】（1）電壓表的使用要求：并聯到被測電路兩端；電流從正接線柱流入，從負接線柱流出。（2）沿著電流流動的路徑，保證電流從正接線柱進入，從負接線柱流出，并且保證導線不交叉。
【解答】解：分析圖中電路圖，發現電壓表測量L1、L2的總電壓，因此電壓表與L1之間的連線錯誤，應把“+”接線柱與L1連的導線去掉，改接為“+”接線柱和L2邊接線柱之間。如圖所示：
1. 下列對生活中一些物理量的估測不合理的是（　　）
A．一節干電池的電壓是1.5V
B．初中物理課本的寬度約為18cm
C．人的正常體溫38℃
D．15℃時聲音在空氣中的傳播速度是340m/s
2. 用絲綢摩擦過的玻璃棒所帶的電荷叫 電荷（選填“正”或“負”）；教室里一個開關控制4盞日光燈，這4盞燈之間是 聯連接的，它們正常工作時兩端電壓為 V。
3. 在如圖在“〇”內填入電流表A與電壓表V的符號，使閉合開關后兩燈均能發光。
4.按要求填空。如圖，某同學正確連接電路后，閉合開關測出了L1兩端的電壓，在測量L2兩端的電壓時，為節省時間，她采用以下方法：電壓表所接的B點不動，只斷開A接點，并改接到C接點上，則她 （選填“能”或“不能”）測出L2兩端的電壓。
5. 如圖所示電路，各元件完好，下列說法正確的是（　　）
A．若甲乙都是電壓表，S1、S2都閉合，則R1和R2是并聯
B．若甲乙都是電流表，S1閉合、S2斷開，則R1和R2是串聯
C．若甲乙都是電流表，S1閉合、S2斷開，則甲表測干路中的電流
D．若甲乙都是電壓表，S1、S2都閉合，則甲表測的是電源電壓。
6. （1）如圖甲所示為多用途“演示教學電表”的接線情況，此時所測的物理量是 ，示數為 ，使用時應使該電表 聯在電路中。
（2）如圖乙電壓表的分度值為 ，讀數為 ；小瑩同學測量電壓時，連接好電路，閉合開關，發現電表指針向左偏轉至如圖丙所示位置，原因是 ；斷開開關，糾正錯誤后，再閉合開關，發現指針偏至如圖丁所示位置，接下來的操作是：斷開開關， 繼續進行實驗。
1.“翼龍”Ⅱ無人機
無人駕駛飛機簡稱“無人機”。我國近年來在無人機制造方面進展神速。無人機的飛行控制系統簡稱“飛控”。無人機懸停還是飛行、向哪個方向飛行、上升還是下降等飛行指令都由“飛控”下達。“飛控”主要由感知飛行姿態的陀螺儀（控制飛行姿態）、GPS定位模塊（與地面傳遞信息）、超聲波傳感器（探測障礙物）、氣壓傳感器（獲取氣壓、獲知高度）等各種功能的傳感器及控制電路組成。
2017年2月27日，中國航空工業自主研制的新型長航時偵察打擊一體型多用途無人機系統——“翼龍”Ⅱ無人機成功首飛。該機表面采用的復合材料受力不易形變，飛機外形采用流線型設計，可攜帶各種偵察、測距、電子對抗設備及小型空對地打擊武器，可以執行偵察監視和對地打擊等任務，經擴展還可以進行情報收集、電子戰、搜救，適合于軍事任務、反恐維穩、邊境巡邏和民事用途。我國已經牢牢自主掌握航空裝備的關鍵技術，進入全球大型偵察打擊型無人機一流水平。
閱讀上文，回答下列問題：
（1）請從短文描述中找出蘊含的物理知識。（答出兩條即可，知識點不能重復）
舉例：超聲波傳感器可探測無人機在飛行時遇到的障礙物，這是利用聲波能夠傳遞信息。
（2）若翼龍無人機攜帶小型空地打擊武器向地面目標投擲炸彈時，你認為無人機應怎樣投擲？并說明理由。
（3）飛機利用超聲波傳感器來判斷離地高度。若某測距傳感器的阻值R1與離地高度h的關系如圖甲所示，圖乙是檢測電路（電源電壓不變），要使高度表（實質是電流表或電壓表）示數能隨飛行高度的增大而增大，則此高度表應該選用 （選填“電流表”或“電壓表”），應安裝在圖乙中 （選填“1”、“2”或“3”）位置。
2. 閱讀短文，回答問題
人體永動機--靠體溫發電能亮的手電筒
流明（Lμmen）手電筒是一款既不需要電池，也不需要太陽能，更不利用風力，而是靠人體體溫發電的手電筒。它外形并沒有什么特別，就像一張電話卡，如左圖所示，其內置一顆溫差電池，只要外部環境溫度低于體溫，將手指放在上面就能利用溫差來為小電筒供電，如右圖所示。這就是體溫發電。體溫發電是通過半導體，利用溫差來獲取電能。溫差發電的基本原理是“澤克”效應，即兩種不同的金屬連接起來構成一個閉合回路時，如果兩個連接點的溫度不一樣，就能產生微小的電壓，且溫差越大，產生的電壓越大。
Lμmen就是利用了這一原理，其上配備一個熱電發電機（TEG）的陶瓷部件，它的上部可以感受你手指的溫度，下部感受環境溫度，再通過兩者的溫度差進行發電，進而讓手電筒工作。
Lμmen手電筒比起傳統手電筒來說，照明功率偏小，但光通量更大，更方便在照明不良情況下找尋物體，安全導航以及在黑暗中閱讀。
（1）體溫發電的基本原理是人體和周圍環境間存在 。
（2）體溫發電的優點有 。（說一點即可）
（3）實際使用中利用體溫發電能獲得大范圍的電壓值嗎？ （選填“能”或不能”）。理由是 。
參考答案：
熱身訓練：
C;
正；并；220；
；
不能；
C；
6. （1）電壓；1V；并。
（2）0.1V；2.3V；正負接線柱接反；換用0-3V量程。
拓展閱讀：
（1）通過4G/5G通信技術及衛星傳輸說明設備使用電磁波傳遞信號；超聲波傳感器可探測無人機在飛行時遇到的障礙物，這是利用聲波能夠傳遞信息；
（2）無人機投放救災物資時，救災物資由于慣性，保持原來的運動狀態不變，繼續向前飛行，救災物資在下落過程中，仍會向前運動一段距離，所以投擲點應選在目標的前方提前投擲，物體才會掉在目標區；
（3）電壓表；3
2.（1）溫度差；
（2）環保；
（3）不能；人體和周圍環境之間不會有太大的溫差
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