中學(xué)物理電學(xué)專(zhuān)題講義第一章電學(xué)基本概念與電流電路1.1電荷與摩擦起電核心知識(shí)點(diǎn)：自然界存在兩種電荷：用絲綢摩擦過(guò)的玻璃棒帶正電，用毛皮摩擦過(guò)的橡膠棒帶負(fù)電。摩擦起電的本質(zhì)是電子轉(zhuǎn)移（失去電子的物體帶正電，得到電子的物體帶負(fù)電，電荷不會(huì)被創(chuàng)造）。電荷間的相互作用：同種電荷相互排斥，異種電荷相互吸引。驗(yàn)電器的工作原理：利用同種電荷相互排斥判斷物體是否帶電，但無(wú)法直接判斷電荷正負(fù)（需結(jié)合已知電荷的相互作用分析）。典型例題：用絲綢摩擦過(guò)的玻璃棒帶正電，其原因是（）A.玻璃棒得到電子B.玻璃棒失去電子C.絲綢失去電子D.絲綢產(chǎn)生正電荷解析：摩擦起電是電子轉(zhuǎn)移的過(guò)程，玻璃棒對(duì)電子的束縛能力弱于絲綢，因此摩擦?xí)r玻璃棒失去電子，帶正電。答案選B。易錯(cuò)點(diǎn)提醒：錯(cuò)誤認(rèn)為“摩擦起電創(chuàng)造了電荷”，實(shí)際是電子的轉(zhuǎn)移。驗(yàn)電器只能判斷“是否帶電”，不能直接判斷“帶何種電”（需結(jié)合已知電荷的相互作用分析）。1.2電流與電路核心知識(shí)點(diǎn)：電流的形成：電荷的定向移動(dòng)形成電流（自由電子、正離子、負(fù)離子均可定向移動(dòng)）。規(guī)定正電荷定向移動(dòng)的方向?yàn)殡娏鞣较?，因此電子（?fù)電荷）定向移動(dòng)的方向與電流方向相反。電路的組成：由電源（提供電能）、用電器（消耗電能）、開(kāi)關(guān)（控制通斷）、導(dǎo)線（輸送電能）四部分組成。電路的三種狀態(tài)：通路：電路處處連通，用電器正常工作；斷路（開(kāi)路）：電路某處斷開(kāi)，用電器不工作；短路：電源兩極直接被導(dǎo)線連接（電源短路，會(huì)燒壞電源），或用電器兩端被導(dǎo)線直接連接（用電器短路，該用電器不工作）。典型例題：請(qǐng)畫(huà)出“電源、開(kāi)關(guān)、兩個(gè)燈泡串聯(lián)”的電路圖，并描述電流路徑。解析：電路圖中，電流從電源正極出發(fā)，經(jīng)開(kāi)關(guān)、燈泡L?、燈泡L?，最終回到電源負(fù)極（電流只有一條路徑）。易錯(cuò)點(diǎn)提醒：短路的危害：電源短路會(huì)導(dǎo)致電流過(guò)大，燒壞電源甚至引發(fā)火災(zāi)；用電器短路時(shí)，被短路的用電器無(wú)電流通過(guò)（不工作），但電路總電阻減小，干路電流增大。電流方向的判斷：電子（負(fù)電荷）移動(dòng)方向與電流方向相反，例如金屬導(dǎo)體中電流由自由電子定向移動(dòng)形成，電流方向與電子移動(dòng)方向相反。第二章串聯(lián)與并聯(lián)電路2.1串聯(lián)電路核心知識(shí)點(diǎn)：串聯(lián)電路的定義：用電器依次連接，電流只有一條路徑。串聯(lián)電路的規(guī)律：電流：I=I?=I?（各處電流相等）；電壓：U=U?+U?（總電壓等于各用電器兩端電壓之和）；電阻：R=R?+R?（總電阻等于各分電阻之和）。串聯(lián)電路的特點(diǎn)：一個(gè)用電器斷路，整個(gè)電路斷路；開(kāi)關(guān)控制所有用電器。典型例題：兩個(gè)電阻R?=2Ω、R?=3Ω串聯(lián)在電源電壓為5V的電路中，求電路中的電流和各電阻兩端的電壓。解析：總電阻R=2Ω+3Ω=5Ω；電路電流I=5V/5Ω=1A；R?兩端電壓U?=1A×2Ω=2V，R?兩端電壓U?=1A×3Ω=3V。易錯(cuò)點(diǎn)提醒：串聯(lián)分壓規(guī)律：U?/U?=R?/R?（電壓分配與電阻成正比），計(jì)算時(shí)需結(jié)合總電壓和電阻比例分析。錯(cuò)誤認(rèn)為“串聯(lián)電路中各用電器電壓相等”，實(shí)際只有電阻相等時(shí)，電壓才相等。2.2并聯(lián)電路核心知識(shí)點(diǎn)：并聯(lián)電路的定義：用電器并列連接，電流有多條路徑（干路和支路）。并聯(lián)電路的規(guī)律：電流：I=I?+I?（干路電流等于各支路電流之和）；電壓：U=U?=U?（各支路兩端電壓相等，且等于電源電壓）；電阻：1/R=1/R?+1/R?（總電阻的倒數(shù)等于各分電阻倒數(shù)之和）。并聯(lián)電路的特點(diǎn)：一個(gè)支路斷路，不影響其他支路；干路開(kāi)關(guān)控制所有用電器，支路開(kāi)關(guān)僅控制所在支路。典型例題：兩個(gè)電阻R?=4Ω、R?=4Ω并聯(lián)在電源電壓為4V的電路中，求干路電流和各支路電流。解析：各支路電壓等于電源電壓（4V），支路電流I?=4V/4Ω=1A，I?=4V/4Ω=1A；干路電流I=1A+1A=2A。易錯(cuò)點(diǎn)提醒：并聯(lián)分流規(guī)律：I?/I?=R?/R?（電流分配與電阻成反比），計(jì)算時(shí)需結(jié)合干路電流和電阻比例分析。并聯(lián)總電阻的計(jì)算：需用“倒數(shù)和”公式，不能直接相加；并聯(lián)總電阻小于任何一個(gè)分電阻。第三章歐姆定律3.1電流與電壓、電阻的關(guān)系（探究實(shí)驗(yàn)）核心知識(shí)點(diǎn)：實(shí)驗(yàn)方法：控制變量法（探究電流與電壓的關(guān)系時(shí)，控制電阻不變；探究電流與電阻的關(guān)系時(shí)，控制電壓不變）。實(shí)驗(yàn)結(jié)論：電阻一定時(shí)，通過(guò)導(dǎo)體的電流與導(dǎo)體兩端的電壓成正比（I∝U，R不變）；電壓一定時(shí)，通過(guò)導(dǎo)體的電流與導(dǎo)體的電阻成反比（I∝1/R，U不變）。典型例題：某實(shí)驗(yàn)小組探究“電流與電壓的關(guān)系”，保持電阻R=5Ω不變，測(cè)得數(shù)據(jù)如下：電壓U/V234------------------電流I/A0.40.60.8分析數(shù)據(jù)，可得出什么結(jié)論？解析：電阻R=5Ω不變，電壓與電流的比值恒定（U/I=5Ω），因此結(jié)論為：電阻一定時(shí)，通過(guò)導(dǎo)體的電流與導(dǎo)體兩端的電壓成正比。易錯(cuò)點(diǎn)提醒：實(shí)驗(yàn)結(jié)論的“條件性”：必須說(shuō)明“電阻一定”或“電壓一定”，否則結(jié)論不成立。更換電阻后忘記調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器（探究電流與電阻關(guān)系時(shí)，需保持電壓不變）。3.2歐姆定律的內(nèi)容與應(yīng)用核心知識(shí)點(diǎn)：歐姆定律公式：I=U/R（電流I與電壓U成正比，與電阻R成反比），變形公式：U=IR、R=U/I（注意：R是導(dǎo)體本身的性質(zhì)，與U、I無(wú)關(guān)，R=U/I是計(jì)算式，不是決定式）。應(yīng)用場(chǎng)景：計(jì)算電流、電壓、電阻；分析電路故障（例如：電壓表示數(shù)為電源電壓，可能是與電壓表并聯(lián)的用電器斷路）。典型例題：一個(gè)小燈泡標(biāo)有“2.5V0.3A”，求：（1）小燈泡的電阻；（2）若將其接在3V的電源上，需串聯(lián)一個(gè)多大的電阻才能使小燈泡正常發(fā)光？解析：（1）正常工作時(shí)，U?=2.5V，I?=0.3A，由R=U/I得：R?=2.5V/0.3A≈8.33Ω；（2）小燈泡正常發(fā)光時(shí)，電路電流I=0.3A，總電壓U=3V，因此串聯(lián)電阻兩端的電壓U_R=3V-2.5V=0.5V；由R=U/I得：R=0.5V/0.3A≈1.67Ω。易錯(cuò)點(diǎn)提醒：混淆“電阻的決定式”與“計(jì)算式”：R=U/I僅用于計(jì)算電阻，導(dǎo)體電阻與U、I無(wú)關(guān)（例如：導(dǎo)體兩端電壓為0時(shí)，電阻仍為原值）。電路故障分析誤區(qū)：電壓表示數(shù)為0，可能是與電壓表并聯(lián)的用電器短路，或電壓表與電源斷開(kāi)。第四章電功與電功率4.1電功核心知識(shí)點(diǎn)：電功的定義：電流通過(guò)用電器所做的功，實(shí)質(zhì)是電能轉(zhuǎn)化為其他形式的能（如電燈：電能→光能+內(nèi)能；電動(dòng)機(jī)：電能→機(jī)械能+內(nèi)能）。電功公式：普遍適用：W=UIt；純電阻電路（電能全部轉(zhuǎn)化為內(nèi)能）：W=I2Rt=U2t/R。電功單位：焦耳（J）、千瓦時(shí)（kW·h），換算關(guān)系：1kW·h=3.6×10?J。典型例題：某電熱水器的額定功率為1000W，正常工作10分鐘，電流做的功是多少？解析：正常工作時(shí)，P=1000W，t=10min=600s；由W=Pt得：W=1000W×600s=6×10?J。易錯(cuò)點(diǎn)提醒：純電阻電路的判斷：只有電能全部轉(zhuǎn)化為內(nèi)能的用電器（如電爐、白熾燈）屬于純電阻電路；電動(dòng)機(jī)、電風(fēng)扇等屬于非純電阻電路（電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能和內(nèi)能），此時(shí)W=UIt≠I(mǎi)2Rt。4.2電功率核心知識(shí)點(diǎn)：電功率的定義：電流做功的快慢（表示用電器消耗電能的快慢），公式：普遍適用：P=W/t=UI；純電阻電路：P=I2R=U2/R。額定功率與實(shí)際功率：額定功率（P_額）：用電器正常工作時(shí)的功率（此時(shí)U=U_額）；實(shí)際功率（P_實(shí)）：用電器實(shí)際工作時(shí)的功率（U_實(shí)與U_額可能相等或不等）。典型例題：一個(gè)燈泡標(biāo)有“220V40W”，求：（1）燈泡的電阻；（2）若將其接在110V的電路中，實(shí)際功率是多少？解析：（1）正常工作時(shí)，U_額=220V，P_額=40W，由R=U_額2/P_額得：R=(220V)2/40W=1210Ω；（2）接在110V電路中，U_實(shí)=110V，由P_實(shí)=U_實(shí)2/R得：P_實(shí)=(110V)2/1210Ω=10W。易錯(cuò)點(diǎn)提醒：實(shí)際功率的判斷：只有在額定電壓下，實(shí)際功率才等于額定功率；電壓變化時(shí)，功率隨電壓的平方變化（例如：電壓變?yōu)樵瓉?lái)的1/3，功率變?yōu)樵瓉?lái)的1/9）。非純電阻電路中，P=UI（總功率），P_熱=I2R（發(fā)熱功率），P_機(jī)=P-P_熱（機(jī)械功率），此時(shí)P≠U2/R。4.3焦耳定律核心知識(shí)點(diǎn)：焦耳定律內(nèi)容：電流通過(guò)導(dǎo)體產(chǎn)生的熱量Q=I2Rt（普遍適用，與電路是否為純電阻無(wú)關(guān)）。純電阻電路中，熱量等于電功（Q=W），因此Q=UIt=U2t/R=Pt；非純電阻電路中，Q<W（例如電動(dòng)機(jī)，電能大部分轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，小部分轉(zhuǎn)化為內(nèi)能）。典型例題：一個(gè)電爐的電阻為50Ω，通過(guò)的電流為2A，工作10分鐘產(chǎn)生的熱量是多少？解析：由Q=I2Rt得：Q=(2A)2×50Ω×600s=1.2×10?J。易錯(cuò)點(diǎn)提醒：區(qū)分“電功”與“電熱”：非純電阻電路中，W（電功）=機(jī)械能+Q（電熱），因此W>Q；純電阻電路中，W=Q。錯(cuò)誤認(rèn)為“所有用電器的電熱都可用Q=U2t/R計(jì)算”，實(shí)際只有純電阻電路中，Q=U2t/R才成立。第五章家庭電路與安全用電5.1家庭電路的組成核心知識(shí)點(diǎn)：進(jìn)戶(hù)線：包括火線（帶電，電壓220V）、零線（不帶電，與大地相連）、地線（與用電器金屬外殼相連，防止觸電）。主要元件：電能表：測(cè)量家庭電路消耗的電能（單位：kW·h）；總開(kāi)關(guān)：控制整個(gè)家庭電路的通斷（便于檢修）；保險(xiǎn)裝置：保險(xiǎn)絲（鉛銻合金，電阻率大、熔點(diǎn)低）或空氣開(kāi)關(guān)，電流過(guò)大時(shí)自動(dòng)切斷電路；用電器、插座：用電器并聯(lián)在電路中（各用電器獨(dú)立工作），插座用于給可移動(dòng)用電器供電（兩孔插座：左零右火；三孔插座：左零右火上地）；開(kāi)關(guān)：控制用電器時(shí)，需接在火線與用電器之間（斷開(kāi)開(kāi)關(guān)時(shí)，用電器與火線斷開(kāi)，防止觸電）。典型例題：家庭電路中，開(kāi)關(guān)應(yīng)接在火線與用電器之間，為什么？解析：當(dāng)開(kāi)關(guān)斷開(kāi)時(shí)，用電器與火線斷開(kāi)連接，此時(shí)用電器不帶電，人接觸用電器時(shí)不會(huì)觸電；若開(kāi)關(guān)接在零線與用電器之間，斷開(kāi)開(kāi)關(guān)后，用電器仍與火線相連，人接觸時(shí)可能觸電。易錯(cuò)點(diǎn)提醒：地線的作用：用電器金屬外殼帶電時(shí)，地線將電荷導(dǎo)入大地，防止人體觸電（例如電冰箱、洗衣機(jī)的外殼需接地）。保險(xiǎn)絲的替代：不能用銅絲、鐵絲代替保險(xiǎn)絲（銅、鐵熔點(diǎn)高，電流過(guò)大時(shí)無(wú)法熔斷，起不到保險(xiǎn)作用）。5.2安全用電核心知識(shí)點(diǎn)：安全電壓：不高于36V的電壓對(duì)人體是安全的。觸電原因：人體直接或間接接觸火線，且與大地（或零線）形成通路，導(dǎo)致電流通過(guò)人體。觸電類(lèi)型：?jiǎn)尉€觸電：人站在地上，接觸火線（電流從火線→人體→大地）；雙線觸電：人同時(shí)接觸火線和零線（電流從火線→人體→零線）。安全用電原則：不接觸低壓帶電體，不靠近高壓帶電體；保持電器干燥，濕手不碰開(kāi)關(guān)、插座；定期檢查電路，及時(shí)更換老化導(dǎo)線；雷雨天氣，不在大樹(shù)下避雨，不接打手機(jī)。典型例題：下列做法符合安全用電要求的是（）A.用濕手拔電源插頭B.在電線上晾曬濕衣服C.更換燈泡前斷開(kāi)開(kāi)關(guān)D.用銅絲代替保險(xiǎn)絲解析：A.濕手拔插頭，水是導(dǎo)體，易觸電；B.電線上晾衣服，易導(dǎo)致短路或觸電；C.更換燈泡前斷開(kāi)開(kāi)關(guān)，使燈泡與火線斷開(kāi)，安全；D.銅絲熔點(diǎn)高，無(wú)法保險(xiǎn)。