阶梯训练(电功、电功率)

第五章 电流和电路开关在电路中的位置有讲究开关在电路中起到一个闭合和断开的作用，但它在电路中所处的位置是有讲究的。

由于电路中的基本元件只有电源、用电器、开关和导线，开关与用电器、电源的不同连接就出现了不同的电路。

一、开关与电源、用电器依次连接这是控制用电器是否工作的最典型电路，如图1甲所示。

无论开关在电路中的什么位置，只要与用电器是串在一起的，都可以起到控制电路的作用。

像如图1乙所示的开关对灯泡L 1也起到控制的作用，而图1丙中的开关对灯泡L 1、L 2同时起到了控制的作用。

二、开关直接接在用电器两端如果将开关直接接在用电器两端，如图2所示。

闭合开关，灯泡L 1不发光；断开开关，两灯泡才都发光。

闭合开关时，开关把灯泡L 1短路了，电流都从开关S 处通过，灯泡L 1中没有了电流，自然它不会发光。

这是一种特殊的电路，在有些电路设计中要用到这种接法。

例1、如图3所示的电路，当开关S 闭合时( )A ． 只有灯L 1能发光B ． 只有灯L 2能发光C ． 灯L 1、L 2都能发光D ． 灯L 1、L 2都不能发光 分析：该电路可等效为图4所示的电路，当开关断开时，电流通过两个灯泡，L 1、L 2都发光；当S 闭合时，电流就不再通过灯L 1了，开关S 将L 1短路了，故应选B 。

该题很容易因看不清电路的连接方式而出错。

三、开关直接接在电源两端如果将开关的两端直接接在电源两端，如图5所示。

开关闭合时，就相当于在电源两端直接接了一根导线，这时电路中会有很强的电流，会把电源烧坏，所以这是一种错误的电路，应注意避免。

例2、在以下各电路图中，不正确的是( )分析：开关的位置虽形态各异，但我们可以看出，只有B 的开关两端是与电源直接接通的，故它是不正确的，所以应选B 。

例3、用一节干电池、一个开关和一个小灯泡自制台灯。

接上电源时，开关虽然未闭合，灯泡却己发光；若闭合开关，灯泡反而熄灭了；几秒后再次断开开关，小灯泡又亮了，但亮度减少了许多。

请画出这个错误的电路图。

分析：开关虽未闭合，灯泡己经发光，初步可画出图4所示的电路图，但闭合开关时灯泡反而又熄灭了，说明开关将灯泡短路了，这样再L 1L 2 S 图5 S L 1 L 2 图2 甲 L L 1 L 2 L 1 L 2 乙 丙 图1 S S S S A B C D 图3 甲乙S L 1 L 2图3 S L 1L 2图4 S 授之以渔 动 手 动脑 学 物 理将电路修改成图乙所示的电路；再次断开，灯泡又亮了，但亮度减少了许多，说明电源被损耗了许多，这正是电源被短路造成的现象，故这个错误的电路图为图4乙所示。

认识三种类型的开关在电路中，开关的作用是控制整个电路。

它的种类不至一种，常见的有单刀单掷开关、单刀双掷开关和双刀双掷开关，下面我们分别看一下它们的具体应用。

一、单刀单掷开关这是一种一个闸刀，两个接线柱的开关，只能向一个方向闭合。

在电路中，这种开关出现的次数最多。

例1、如图1所示的电路中，(1)当开关S 1、S 2闭合，S 3、S 4断开时，________灯泡发光；(2)当S 2、S 4闭合，S 1、S 3断开时，________灯泡发光；(3)当S 3、S 4闭合，S 1、S 2断开时，________灯泡发光；(4)当S 1、S 2、S 3闭合，S 4断开时，________灯泡发光；(5)若要使三个灯泡串联，必须使开关_______闭合，开关_______断开；若要使三个灯泡并联呢？分析：这些开关都是单刀单掷开关，在满足开关的某种断开或闭合情景时，重要的是看电路变成了一个什么样的等效电路，其中要涉及到通路、断路和短路的概念。

对于断路，我们可以直接将断开的支路去除，对于短路，我们可以认为直接把这两个接点连接在了一起，同时被短接的元件中没有了电流，它也可以去掉。

在第(1)问中，等效电路只有一个灯泡L 1了，故L 1发光；在第(2)问中，电路中只有L 2了，故灯泡L 2发光；在第(3)问中，电路中只有L 3了，故灯泡L 3发光；在第(4)问中，开关S 2把灯泡L 2、L 3短路了，故只有L 1发光；在第(5)问中，若要三个灯泡串联，应闭合S 1、S 3，断开S 2、S 4；若要三灯泡并联，应让这四个开关都闭合。

二、单刀双掷开关 这是一种一个闸刀，三个接线柱的开关，它可以连接两条支路，闸刀拔向一端，电路就与这端连通，拔向另一端，就与那端连通。

例2、在如图2所示的箱体中，面板由红灯、绿灯、电铃和单刀双掷开关组成，当开关S 拔向A 端时，电铃响且红灯亮；当开关S 拔向B 端时，电铃响且绿灯亮。

试画出箱内的电路图。

分析：因为单刀双掷开关可以连接两条支路，当开关拔向A 时，电铃响且红灯亮，说明电源、电铃和红灯组成了串联电路；当开关拔向B 时，电铃响且绿灯亮，说明电源、电铃和绿灯组成了串联电路。

因两个回路上都有电源和电铃，说明电源、电铃在干路上，红灯、绿灯分别在两个支路上，电路图如图3所示。

三、双刀双掷开关这是一种两个闸刀、六个接线柱的开关，它可以同时接通两条路线，闸刀拔向一端，与这边的两条路线接通，拔向另一边，就与那边的两条路线接通。

例3、在如图4所示的电路中，S 为双刀双掷开关，A 、B 为两个相同的小灯泡。

当S 接1、2时，A 、B 两灯为________；当S 接3、4时，A 、B 两灯为________(填“串联”或“并联”)。

分析：这种双刀双掷开关的连线是比较复杂的，考虑S 1 S 2 S 4 S 3 L 2 L 1 L 3图1 红灯 绿灯 电铃 S A B A B S 绿灯红灯 电铃 图2 图3 + 电源 － 1 2 3 4 A B S 图4 + 电源 － 1 3 A B S + 电源 － 1 3A B S 知识拓展双刀双掷时，不要只注意一个接线柱的连通情况，还应注意另一个是如何连通的问题，最好画出它们的等效电路图，由图按电流的路径来判断灯泡的连接方式。

开关接1、2时的等效电路图为图5，开关接3、4时的等效电路图为图6，故本题答案应填串联、并联。

例说电流表的使用原则电流表是一个比较精密的仪表，使用它有一些特别要注意的问题，概括起来有4点。

一、电流表要串联在电路中这是电流表使用的基本原则，只有将它串联在电路中，让电流流过该表，才能测量出电路中电流的大小，否则如果将其并联在电路中，电流表中通过的电流会很大，容易烧坏电表。

反过来，如果一个电表己经串联在电路中了，那么这个电表肯定是电流表。

例1：在如图1所示的电路中，电流表A 1测量的是______________中通过的电流；A 2测量的是______________中通过的电流；A 3测量的是______________中通过的电流。

简析：A 1测量的是通过电阻R 2、R 3中的电流；A 2测量的是通过电阻R 1、R 2中的电流；A 3测量的是通过电阻R 1、R 2、R 3中的总电流。

二、“+”、“－”接线柱的接法要正确“+”接线柱要接电源正极，“－”接线柱要接电源负极；也就是说必须使电流从“+”接线柱流进电流表，从“－”接线柱流出电流表。

这也向我们提供了一个判断电源正负极的方法，将电流表接入电路中后，如果指针向右正常偏转，说明与电流表“+”接线柱相连的是电源正极，与“－”接线柱相连的是电源负极。

例2：将某电表接在如图2所示的电路中，闭合开关后发现，指针向右偏转，则电源的正极是_______端，负极是_______端。

简析：与电压表“+”接线柱相接的应是电源的正极，故电源右端为正极，左端为负极。

三、认清电流表的量程实验室中常用的电流表有三个接线柱，如果接“－”和“0.6”，表示指针偏到最右端时，电流值是0.6A ，每个最小格是0.02A ；如果接“－”和“3”，表示指针偏到最右端时，电流值是3A ，每个最小格是0.1A 。

使用电流表不能超过它的最大测量值。

我们怎样才能知道被测电流是否会超过测量值呢？一是通过估计，根据电源、用电器的规格估计电路中的电流大约是多大。

如电源是两节干电池，用灯泡做用电器，这时电路中的电流不会超过0.6A ，就可以直接用0.6A 的量程测量；二是试触，在不能预先估计的情况下，就要先选择电流表的大量程，防止电流过大，将电流表接入电路中，连好电路，拿电路中的开关迅速闭合后断开，看指针的偏转程度，如果超过最大测量值，就要改用更大量程的电流表来测电流大小；如果指针偏转辐度较小，在下一个小量程的范围内，则就要改用小量程来测量，因为量程越小，测量的准确程度就越高。

所以在测量中，我们要选择适当的量程，其目的不仅要保护电表，还要尽量使测量误差减小到最低程度。

四、任何情况下都不能使电流表直接连到电源两极上由于电流表直接接在电源两极上时，电路中的电流会很大，电源内部由于迅速发热会把电源烧坏，电流也会大大超过电流表的量电源 图2 A 1 A 2R 1 R 2 R 3 A 3 图1 重点讲解程，所以这是一种非常错误的做法，在操作中应加以避免。

例3、在图3所示的各电路中，错误的是( )简析：该题应选C ，因为选项A、B在开关闭合时电流表都直接与电源接通，故是不对的，D 中没有电源，灯泡不会正常工作。

巧妙应对实物电路的故障问题在电路的识别中，实物电路的连接方式有一定的隐蔽性，如元件摆放不整齐，导线的画法不规范或电表的介入方式不确定等都为问题的分析带来了很大的不便。

针对这样的实物电路，我们一般先要紧紧依靠电流的方向来确认电路的连接方式，先整体后局部，然后逐步缩小问题范围，从而找出解决问题的方法。

例1、物理兴趣小组的同学做用电流表测量两只小灯泡并联后的总电流的实验，该小组连接的电路如图1所示。

(1)闭合开关的瞬间，会发生什么现象？应立即采取什么措施？ (2)在图中只改动一根导线的一个线头就可以排除故障，请指出是哪根导线，并在图中加以改正。

分析：为了先看清电路的连接方式，我们沿着电流方向看去，会发现电流从电源正极→导线a →c →d →e →电流表→电源负极。

(1)闭合开关的瞬间，电路中只有电流表，灯泡被短路，电路中电流会很大，远超过电流表的量程，故应立即断开开关；(2)为了排除短路状态，我们只需把导线a 接小灯泡右端的一个线头改接在它的左边即可，或者将导线d 接在小灯泡右边的一个线头改接在它的左边，这样电流表测量的就是两灯泡并联后干路的电流值。

例2、图2所示是用电流表测量电流的实物连接图，请按要求回答：(1)图甲中电流表测量的是通过灯泡_______的电流；(2)如果电流表表示的示数如图乙所示，则电流表测出的电流是________A ；(3)如果要用电流表测通过L 1和L 2的总电流，且只允许移动一根导线，应将导线_______L 1 L 2L 1 L 1 L 2 L 2 S S S SL 1 L 2 ABC D图3 A AA A 图1 a b c d e 授之以渔最大最全最精的教育资源网的右端接在电流表的________接线柱上。