第十五章 电压 电阻

第十五章 电压 电阻第一节 电压电 压电与我们的生活息息相关，“电压”一词听起来并不陌生。

例如，一节干电池的电压一般是1.5伏；我们家里用的电灯、电视机的电压是220伏；输电用的高压电线的电压可达一万伏、五万伏甚至更高……警察使用的电警棍，能够产生高达数万伏的电压；起电机的电火花可以击穿一张薄纸，它的两个放电球之间的电压也能达到几万伏。

夏日的夜晚，闷得令人难受。

天空中的乌云似浓烟上下翻滚，远处不时传来阵阵雷鸣，一场暴风雨就要来临。

突然，一道电光像把利刃刺破了黑色的天幕，大地也被闪电照得通亮。

紧接着，震耳欲聋的巨雷在耳边炸响，豆大的雨点倾盆而下……自然界真是奇妙无穷。

你想知道雷电有多么强大吗？雷电的电压能达到多高？雷电和家里用的电在本质上一样吗？让我们一起探索这些有趣的问题吧！图15.1-1 起电机的高压放电想想做做小灯泡发光时，电路中一定有电流通过。

试试看，电路中先后接入1节和2节干电池时， 小灯泡的亮度一样吗（图15.1-2）？你看到的现象对我们有什么启示？实验结果表明，小灯泡的亮度是不一样的。

电路中用1节干电池时，小灯泡发光较暗；用2节干电池时，小灯泡发光较亮。

电池节数的增加对流过小灯泡的电流有影响。

也就是说，电路中电流的强弱与电源有关。

要让一段电路中有电流，它的两端就要有电压（voltage ）。

电源的作用就是给用电器两端提供电压。

通常用字母 U 代表电压，电压的单位是伏特( volt ) ，简称伏，符号是 V 。

当电压很高时，常用千伏（kV ）做单位；当电压很低时，常用毫伏（mV ）做单位。

不同的电压单位跟伏特的换算关系是：1 kV = 103 V 1 mV = 10-3 V电压的测量电压的高低可以用电压表测量。

电压表的使用同样有规范的操作步骤要求。

那么，怎样将电压表接入电路，并测量用电器两端的电压呢？ 图15.1-4 是一种学生用电压表， 请阅读下面某种型号学生用电压表使用说明书，学习电压表的使用方法。

人们常常通过说明书来掌握某一仪器的使用方法。

图15.1-2小汽车蓄电池的电压 12 V图15.1-3 电鳐。

它可以产生200V 左右的电压，用来自卫。

图15.1-4 电压表实验研究电压表的使用方法从使用说明书中你看懂了什么？思考以下问题，并与同学交流。

1．电压表的连接第一，电压表应该怎样跟被测用电器连接？第二，电压表的红接线柱（或标有“+”号的接线柱）应该连接在什么位置？黑接线柱（或标有“－”号的接线柱）应该连接在什么位置？第三，什么情况下使用标有“3”字样的接线柱，什么情况下使用标有“15”字样的接线柱？第四，在预先不知道被测电压的大小时，为了保护电压表，应先选用大量程，还是小量程？2．电压表的读数参照电流表读数的相关知识，你能说出电压表的读数步骤吗？ 第一步： 第二步：……如图15.1-5所示，请你用1节干电池、1只小灯泡和1个开关组成电路。

先将电压表接在小灯泡两端，接通电路，读取电压表的示数。

再将电压表接在电源两端，接通电路，读取电压表的示数。

电压表两次读数分别是 V； V。

想想议议在给图15.1-6的电路连接电源时，哪端应连接电源正极? 哪端应连接电源负极? 被测电阻两端电压的测量范围是多少? 你能在图上标出电流的方向吗?图15.1-6图15.1-5图15.1-7图15.1-7图15.1-8图15.1-9图15.1-8图15.1-9第二节 探究串、并联电路电压的规律家用电器通常都要并联在电路中，而节日小彩灯常常是既有串联，又有并联的，它们为什么不像家用电器那样，各个并联起来呢？要想了解其中的原因，我们需要研究串、并联电路电压的规律。

串联电路电压的规律在上节的实验中我们已经知道，在只接入1个小灯泡组成的电路中，小灯泡两端的电压与电源两端的电压是相等的。

那么两个或两个以上用电器串联在一起，电路中的电压存在怎样的规律呢？如果两个用电器串联在一起，其电压的规律与电流的规律会一样吗？猜测： 。

如图15.2-1所示，用两个小灯泡、电池组和1个开关组成串联电路。

要研究的问题是：AB 之间、BC 之间、AC 之间的电压可能有什么关系？实验时需要注意的几个问题： 1．选用合适量程的电压表进行测量。

2．分三次并联接入电压表，分别测量这三个电压值。

3．画出表格，忠实记录实验数据。

4．得出的结论与你的猜想一致吗？改变小灯泡的规格，重做上述实验。

看一看结论是否一致。

5．尝试用自己的语言描述串联电路的电压规律。

结论： 。

并联电路电压的规律如果两个或两个以上的用电器以并联的形式连接在电路中构成并联电路，其电压的规律与电流的规律会一样吗？或者说，并联电路两端的总电压跟各个支路两端的电压之间是否存在与串联电路相同的电压规律？请你作出猜测。

猜测： 。

如图15.2-2所示，用两个小灯泡、电池组和1个开关组成并联图15.2-1图15.2-2电路。

要研究的问题是：并联电路两端的总电压跟各个支路两端的电压之间可能有什么关系？实验时需要注意的几个问题： 1．选用合适量程的电压表进行测量。

2．分三次并联接入电压表，分别测量这三个电压值。

3．画出表格，忠实记录实验数据。

4．得出的结论与你的猜想一致吗？改变小灯泡的规格，重做上述实验。

看一看结论是否一致。

5．尝试用自己的语言描述并联电路的电压规律。

结论： 。

想想做做探究节日小彩灯的连接方式1个节日小彩灯上标识的电压一般比较小，例如有4.5 V 或9 V 的。

找一串节日小彩灯（图15.2-3），数一数它的个 数，如果它使用的电源是220 V ，经过分析，你就能够弄清 楚有多少个小彩灯是串联的，有多少个灯串是并联的。

说出你分析的依据是什么？图15.2-3图15.2-4图15.2-4图15.2-4图15.2-54．现有一些节日小彩灯，若每只小彩灯正常工作时的电压为9 V，为了接入家庭电路都能正常工作，一串彩灯应该由几只小彩灯串联？若要使50只小彩灯接入照明后都能正常发光，它们应该怎样连接？第三节 电阻导线多是用铜做的，特别重要的电器设备的导线还要用昂贵的银来做。

铁也是导体，既多又便宜，想想看，为什么不用它来做导线呢？演示比较小灯泡的亮度在图15.3-1中，把长短、粗细相同的铜丝和镍铬 合金（或锰铜）丝分别接入电路，闭合开关，观察电路中小灯泡的亮度。

你看到的现象对我们有什么启示？电阻如果在上述实验电路中接入电流表，可以看到，灯泡亮时，通过电路的电流大；灯泡暗时，通过电路的电流小。

所以，在相同的电压下，通过铜丝的电流比通过镍铬合金丝的电流大。

这是什么原因呢?原来，导体虽然容易导电，但是对电流也有一定的阻碍作用。

在相同的电压下，通过铜丝的电流较大，表明铜丝对电流的阻碍作用较小；通过镍铬合金丝的电流较小，表明镍铬合金丝对电流的阻碍作用较大。

在物理学中，用电阻(resistance )来表示导体对电流阻碍作用的大小。

导体的电阻越大，表示导体对电流的阻碍作用越大。

导体的电阻通常用字母 R 表示，电阻的单位是欧姆（ohm ），简称欧，符号是Ω。

比较大的单位有千欧(k Ω)、兆欧(M Ω)，它们的换算关系是：1 k Ω＝ 1 000 Ω ＝ 103 Ω1 M Ω＝ 1 000 000 Ω ＝ 10 6 Ω　手电筒的小灯泡，灯丝的电阻为几欧到十几欧；日常用的白炽灯，灯丝的电阻为几百欧到几千欧。

实验室用的约1 m 长的铜导线，电阻小于百分之几欧，通常可以略去不计。

在电子技术中，要经常用到具有一定电阻值的元件——电阻器，也叫做定值电阻，简称电阻(图15.3-2)，在电路图中用——表示。

图15.3-1决定电阻大小的因素前面的演示实验中，铜丝和镍铬合金丝是用不同材料制成的，虽然它们的长短、粗细都相同，但是对电流的阻碍作用却不同，这说明电阻的大小跟导体的材料有关。

绝缘体对电流的阻碍作用大，导体对电流的阻碍作用小。

天然橡胶棒的电阻，大约是相同粗细、长短铁棒的 2×1016倍！在其他条件相同的情况下，电阻较小的材料，导电性能较强；反之，电阻较大的材料，导电性能较弱。

图15.3-3展示的是不同材料在导电性能方面的排序，从上至下，材料的导电性能依次减弱。

图15.3-2 各种电阻器实验探究影响导体电阻大小的因素选用同种材料的不同导体，参考前面演示实验的装置进行研究。

其中，在电路中串联电流表。

1.选用粗细相同、长度不同的两根镍铬合金丝，分别将它们接入电路，观察电流表的示数。

画好实验电路图。

比较流过长、短镍铬合金丝电流的大小。

2.选用长度相同、粗细不同的两根镍铬合金丝，分别 将它们接入电路，观察电流表的示数。

画好实验电路图。

比较流过粗、细镍铬合金丝电流的大小。

分析影响导体电阻大小的因素有哪些？都是怎样的关 系？实验表明，较长的镍铬合金丝中电流小。

这说明，导体的电阻跟它的长度有关系：导线越长，电阻越大。

较细的导线中电流小。

这说明，导体的电阻跟它的横截面积有关系：导线横截面积越小，电阻越大。

大量实验结果表明，导体的电阻是导体本身的一种性质，它的大小决定于导体的材料、长度和横截面积。

绝缘体（如天然橡胶） 2×1021图15.3-3图15.3-3动手动脑学物理1. 有两段导线1和2，在相同的电压下，通过导线1的电流较大，通过导线2的电流较小，哪段导线的电阻大?2. 24 000 Ω＝kΩ＝MΩ。

3. 导体的电阻是导体本身的一种性质，它的大小决定于导体的、和。

4．用1 个小灯泡、1节干电池和1个开关组装电路。

选取横截面积为1 mm2，长度为1 m 和20 m 长的铜的漆包线分别接入电路中，做做看，小灯泡的亮度会发生变化吗？你能解释这个现象吗？第四节变阻器现代舞台布景中，灯光堪称是舞台美术的灵魂。

舞台画面虚实相映，照明灯光，时亮时暗……现在请你设想一下，在不改变电源电压的情况下，用什么办法来逐渐改变小灯泡的亮度？图15.4-1图15.4-1使小灯泡的亮度发生变化有好多种办法。

例如，电池组中串联电池的节数会影响小灯泡的亮度；串联在电路中的铅笔芯的长短也会影响小灯泡的亮度……变阻器能改变接入电路中电阻大小的元器件叫做变阻器。

例如，图15.4-2是学生实验中常用的让导体的材料和横截面积不变，只改变导体长短的变阻器叫做滑动变阻器。

电阻丝外面涂着绝缘层，绕在绝缘管上，它的两端连在A 、B 两个接线柱上。

滑片P 通过金属杆和接线柱C 相连，滑片移动到不同位置时，A 、C 两个接线柱间电阻丝的长度不一样，这样就可以改变接入电路中电阻的大小。

变阻器在电路图中用符号表示。

图15.4-2图15.4-3实验怎样用变阻器改变小灯泡的亮度1.练习使用滑动变阻器观察滑动变阻器的结构，思考下面的问题。

●电阻丝什么位置的绝缘漆被刮去了？为什么要刮去？●哪两个接线柱之间的电阻是不变的？●哪两个接线柱之间的电阻很小，几乎是0？●移动滑片时，哪两个接线柱之间的电阻随着改变？向哪个方向移动时电阻变大？按图15.4-4所示连接电路，移动滑片使电阻增大，观察电流表的示数或小灯泡的亮度变化。