关于初中物理电路短路问题探究

关于初中物理电路短路问题探究 人教版八年级物理上册第五章《电流和电路》,在谈到怎样连接电流时,“任何情况下都不能使电流表直接连到电源的两极，”.爱动脑筋的同学肯定会思考,电流表为什么不能直接连到电源的两极呢,当然在学完《欧姆定律和安全用电》这一节后,同学们自然能解释这一问题.这一节也对电路的短路做了简单地说明,“在电路中,如果电流不流经用电器,而是电源两极直接相连,我们就说电源短路了.根据欧姆定律知道,由于导线的电阻很小,电源短路时电路上的电流会非常大.这样大的电流,电池或者其他电源都不能承受,会造成电源损坏,更为严重的是,因为电流太大,会使导线的温度升高,严重时有可能造成火灾.” 短路的危害这么大,实际电路中有很多用电器串联或者并联,那么电路发生短路后,会损坏其他的用电器吗,电路短路难道就只有弊没有利,人教版八年级物理正如前面所说的,只对短路作了简单的说明,根本不能让学生对于电路的短路有更全面、系统、深入地了解,但在各种考试中却经常出现电路短路的问题.因此有必要利用课余时间,组织学生开展关于电路短路问题的探究,让学生全面了解并联电路短路和串联电路短路.同时也能极大地调动学生学习的积 1 极性,开拓学生的视野,培养学生积极探索的精神,真正让学生“从物理走向生活,从生活走向物理”. 在并联电路中,电路发生短路时,由于导线的电阻很小,电流都直接经过导线流回到电源的负极,几乎没有电流经过用电器,用电器不工作,所以对电路中的用电器不会造成损坏,但会损坏电源.实事果真如此吗,能用实验进行验证吗,为了打消学生的疑虑,我把学生带到了物理实验室,用物理实验中常用的小灯泡等实验器材,组成并联电路,做起了短路的实验.结果两只小灯泡并联时,电路短路,两只小灯泡仍能发光,只是亮度较暗.是不是实验失败了,或者并联电路短路,不是我们前面所说的情况呢,如果是,又该怎样给学生解释这一现象呢,在实际电路中,由于用电器的电阻比导线的电阻要大得多,在并联电路中,各支路中的电流跟各支路中的电阻是成反比的,电路发生短路时,几乎没有电流经过用电器.而在此次实验中,由于小灯泡的电阻约为几欧到十几欧,和做短路用的导线的电阻差距不是很大,所以仍有很小一部分电流经过小灯泡,小灯泡仍能发出较暗的灯光. 在串联电路中,整个电路全部被短路,也就是八年级教材中所描述的电流不流经用电器,而是电源两极直接相连,用电器不工作,也不会损坏,但会损坏电源,若某一用电器被短路,另一用电器没有短路,也就是我们通常所说的局部短路,被短路的用电器没有电流通过,该用电器停止工作, 2 不会被损坏,另一用电器电压升高,在实际电压不是超过其额定电压很多的情况下,它能继续工作,但功率变大,若电压过大,该用电器有可能被烧毁.同样我们可以到实验室利用两只小灯泡串联做实验,对前面的结论进行检验,结果被短路的小灯泡,因为前面所述的电阻原因,它并没有熄灭,而是亮度变暗,另一只没有被短路的小灯泡仍能继续发光,并且比原来更亮了. 利用串联电路某一用电器或电阻发生局部短路,另一用电器在不超过其额定电压,也可通过调节让其实际电压小于或等于额定电压,很多的情况下,仍能继续工作,并且实际功率比原来要大.在实际生活中,比如电饭煲、电热毯的保温和加热,就是把内部的加热器和另一电阻串联,通过定值电阻局部短路,达到调节电饭煲、电热毯功率的目的,使它们同时具有保温和加热等多种功能,让其更好地为我们日常生活服务. 做完下面这些题,你将对初中物理学中的电路短路,有更加全面地了解和认识. 1.如图1所示是由三只开关,两盏灯组成的电路,下列说法中错误的是 A.S1、S3断开,S2闭合时,L1、L2串联 B.S2断开,S1、S3闭合时,L1、L2并联 C.S1、S2闭合,S3断开时,只有L2发光 3 D.S1、S2、S3均闭合时,L1、L2都发光 D 2.如图2所示为某种保温电饭锅的电原理图,R1、R2是电热丝,S为温控开关,A、B两点间电源电压不变.,1,S闭合后,电饭锅处于保温状态还是加热状态,,2,若R1?R2=9?1,加热时功率为800 W,则保温时功率为多少, 分析 要判断电饭锅处于加热还是保温状态,关键看此时电饭锅的功率大小.,1,S闭合后,R1被短路,电路中总电阻变小,根据P=U 2R可知,U不变,R变小,故P增大,所以此时应为加热状态. ,2,S断开时应为保温状态,故有 P保温=U 2R1+R2=U 210R2, 又因为P加热=U 2R2=800 W, 所以P保温=110P加热=80 W. 3.李明同学从商店里买来一个电热毯.使用中有时感到温度太高,他想用一个开关和一个电阻把它改装为两档,使电热毯在单位时间内的发热量为原来的一半,厂家说明书上只写着额定电压为220 V,没有其它额定指标.请你设计一个完成这项改装.要求,,1,画出电路图,,2,指出安装时必须注意的 问题. 分析与解答 ,1,依题意要使电热毯在单位时间内产生的热量变为原来的一半,那么电热毯两端的电压应 4 变小,需要串联一个分压电阻.设计电路如3图所示. ,2,在安装串联电阻时应注意,?必须绝缘,防止漏电而出现触电事故.?串联电阻的散热条件要好,以防火灾.?考虑串联电阻的额定功率的大小,以防电阻自身烧毁. 电路短路,有时是连接电路时,不小心造成的,有时是人为的.无论哪种情况,一般都不会损坏用电器,虽然有时会造成电源损坏,严重时会造成导线温度升高,甚至有可能造成火灾,但串联电路的局部短路,可以改变电路中总电阻的大小, 在电压不变的情况下,能达到调节电路功率大小的目的,有时也有被人们利用的一面.因此电路短路,既有害的一方面,也有利的一方面.我们在连接电路时,要注意避免电路短路时给我们造成的危害,充分合理地利用串联电路的局部短路,为人类的生产、生活服务.我们要全面认识电路的短路,具体情况具体分析.不要一味地只按照课本上所说的,短路是有害的,要不断地利用课余时间,对所学的知识进行拓展和探究,这样才能达到我们学习物理的目的. 5