電學(xué)是初中物理的一大部分，在每年的中考中所占的分量與力學(xué)不相上下。電學(xué)也是中考的卡分點(diǎn)，區(qū)分度主要在電學(xué)與力學(xué)中體現(xiàn)。由于電學(xué)知識較難，提高電學(xué)知識的難度相對力學(xué)來說要高得多。所以說，學(xué)好電學(xué)就等于中考成功了一半。學(xué)好電學(xué)主要是要學(xué)會區(qū)分電路圖和懂得各物理量的計算方法。下面從幾個方面介紹電學(xué)知識。

　　一、連接方法

　　電路的連接方法不是串聯(lián)就是并聯(lián)（混聯(lián)在初中階段不要求掌握），沒有其他方法。

　?、欧治鲆c(diǎn)：從電流的路徑數(shù)分析，也就是說從電源的正極出發(fā)，流到電源的負(fù)極。只有一條路徑的電路是串聯(lián)，有二條或二條以上路徑的電路是并聯(lián)。

　　例1　分析圖1甲、乙兩圖電路到底是串聯(lián)還是并聯(lián)。

圖1

　　解析：甲圖電流從電源正極出發(fā)，回到負(fù)極有三條路徑。分別是①電源正極→開關(guān)→L₃→電源負(fù)極；②電源正極→開關(guān)→L₂→電源負(fù)極；③電源正極→開關(guān)→L₁→電源負(fù)極。所以是并聯(lián)電路。乙圖電流從電源正極出發(fā)，回到負(fù)極只有一條路徑：電源正極→L₃→L₂→L₁→開關(guān)→電源負(fù)極。所以說是串聯(lián)電路。

　?、齐妷罕?、電流表的處理方法：由于電壓表的電阻很大，所以在分析時作斷路處理。而電流表的電阻很小，故在分析時作短路處理。

　　例2　分析圖2甲、乙兩圖電路到底是串聯(lián)還是并聯(lián)。

圖2

　　解析：甲、乙兩圖電路看上去相似，但結(jié)果卻完全不同。在甲圖中，由于電流表當(dāng)作短路，結(jié)果與例1甲圖一樣。乙圖電壓表作斷路，電流根本上流不過去，電流從電源正極出發(fā)，回到負(fù)極只有一條路徑：電源正極→開關(guān)→L₃→L₂→L₁→電源負(fù)極。所以說是串聯(lián)電路。

　　二、三種測量儀器

　　1．電流表

　　電流表是串聯(lián)在被測電路中的，有兩個量程（0．6A和3A）。測量時不能超過它的量程外，還應(yīng)注意，為了提高準(zhǔn)確程度，如果被測電流不超過0．6A時，不應(yīng)選用3A的量程。共用的接線柱多數(shù)是“—”，也有少部分是“+”。由于內(nèi)部電阻很小，所以不能直接接到電源兩極上。

　　2．電壓表

　　電壓表是并聯(lián)在被測電路中的，有兩個量程（3V和15A）。測量時不能超過它的量程外，還應(yīng)注意，為了提高準(zhǔn)確程度，如果被測電壓不超過3V時，不應(yīng)選用15V的量程。共用的接線柱多數(shù)是“—”，也有少部分是“+”。由于內(nèi)部電阻很大，所以可以直接接到電源兩極上。如果電壓表與用電器串聯(lián)，用電器因?yàn)殡娏骱苄。◣缀鯙榱悖┒荒芄ぷ鳌ｋ妷罕淼氖緮?shù)則（幾乎）等于電源電壓。

　　例3　小明在進(jìn)行測量小燈泡電功率實(shí)驗(yàn)時，錯誤地將電路設(shè)計成如圖3所示的電路，并按該電路圖進(jìn)行連接實(shí)物。請你分析，小明連接好實(shí)物后，電流表和電壓表的示數(shù)各是多少？（電源為兩節(jié)干電池）

　　解析：此時電壓表串聯(lián)在電路中，由于其電阻很大，故電路中電流很小，幾乎為零。所以電流表示數(shù)為0。根據(jù)公式U=IR，R越大，U越大。所以電壓表示數(shù)幾乎等于電源電壓，所以示數(shù)為3V。

　　3．電能表

　　電能表是測量用戶一段時間內(nèi)所消耗電能的儀表。它所記載的數(shù)據(jù)是類加的，最后一位數(shù)字表示小數(shù)點(diǎn)后的。它并聯(lián)在家庭電路進(jìn)戶處的干路上。面板上的數(shù)字表示不同的物理意義。

　　例4　小華觀察到家庭電路中電能表面板上標(biāo)有“2500r/Kw·h”字樣，問當(dāng)電能表鋁盤轉(zhuǎn)過1000圈，家庭電路消耗了多少電能？

　　解析：2500r/Kw·h表示每消耗1Kw·h電能，電能表鋁盤轉(zhuǎn)2500圈。也就是說，鋁盤每轉(zhuǎn)一圈，消耗Kw·h電能。電能表鋁盤轉(zhuǎn)過1000圈，家庭電路消耗的電能就是W=Kw·h×1000=Kw·h=0．4Kw·h。

　　三、三種狀態(tài)

　　1．通路

　　接通的電路叫通路。此時用電器能正常工作。

　　2．?dāng)嗦?/SPAN>（開路）

　　斷開的電路叫斷路或開路。此時用電器因?yàn)闆]有電流通過而不工作。

　　3．短路

　　分為電源短路與局部短路兩種。

　?、烹娫炊搪?/SPAN>

　　不經(jīng)用電器直接連接電源兩極叫電源短路（就是課本所說的“短路”）。由于電路中電流很大，所以會燒毀電路和電源，故不允許。

　?、凭植慷搪?/SPAN>

　　在串聯(lián)電路中，某一用電器兩端被導(dǎo)線直接連通，就叫局部短路。如圖4，就叫L₂短路。這種電路不但允許還被廣泛應(yīng)用。

　　例5　八年級（2）班的同學(xué)為了防止晚上有賊進(jìn)入宿舍偷東西，想設(shè)計一個電路，當(dāng)賊推門進(jìn)來宿舍時，電鈴馬上報警。請你幫他們設(shè)計一個電路。

　　解析：當(dāng)賊推開門時，門會移動。我們可以把一根細(xì)導(dǎo)線安裝在門和門框之間，充分利用門的移動把細(xì)導(dǎo)線拉斷。如圖5所示：

　　四、各種應(yīng)用機(jī)械或元件

　　1．滑動變阻器（電阻箱）

　　原理：通過改變接入電路中電阻絲的長度來改變接入電路中的電阻。

　　接法：串聯(lián)接入電路中，按“一上一下”接法。

　　銘牌上標(biāo)有最大電阻值和允許通過的最大電流。

　　2．電動機(jī)

　　原理：通電導(dǎo)體在磁場中受到力的作用。

　　構(gòu)造：磁極、線圈、換向器、電刷。

　　3．發(fā)電機(jī)

　　原理：電磁感應(yīng)現(xiàn)象。

　　構(gòu)造與發(fā)電機(jī)相同，只不過是稱呼不同而已。把換向器稱為銅環(huán)。

　　4．電磁繼電器

　　原理：通過控制低壓控制電路的通斷來間接控制高壓工作電路的通斷。

　　實(shí)質(zhì)：用電磁鐵控制電路通斷的開關(guān)。

　　分析方法：先分析控制電路，再分析工作電路。

　　例6　圖6是一種水位自動報警器的原理圖，水位沒有到達(dá)金屬塊A時，綠燈亮；水位到達(dá)金屬塊A時，紅燈亮。說明它的工作原理。^[1]

　　解析：（分析控制電路）水位沒有到達(dá)金屬塊A時，繼電器線圈沒有電流通過，它的上面兩個觸點(diǎn)接觸，（分析工作電路）工作電路中綠燈與電源構(gòu)成回路，綠燈亮；（分析控制電路）當(dāng)水位到達(dá)金屬塊A時，繼電器線圈有電流通過，它的下面兩個觸點(diǎn)接觸，（分析工作電路）工作電路中紅燈與電源構(gòu)成回路，紅燈亮。

　　五、串、并聯(lián)電路電流、電壓與電阻的關(guān)系

　　注：三個電阻并聯(lián)總電阻的計算方法在中考中幾乎不考。

　　六、各種比例關(guān)系

　　1．串聯(lián)電路（見圖7）

　?、烹娏麝P(guān)系

　　串聯(lián)電路中處處電流相等。因此通過R₁和R₂的電流之比：I₁：I₂=1：1。

　?、齐妷宏P(guān)系

　　根據(jù)歐姆定律I=變形得到U=IR，又因?yàn)榇?lián)電路中處處電流相等。因此R₁兩端的電壓U₁與R₂兩端的電壓U₂之比： U₁：U₂=IR₁：IR₂=R₁：R₂。

　?、枪β赎P(guān)系

　　串聯(lián)電路中處處電流相等，根據(jù)功率的計算公式P=UI得到R₁消耗的功率P₁=U₁I，R₂消耗的功率P₂=U₂I。因此P₁：P₂= U₁I：U₂I=U₁：U₂。又因?yàn)?SPAN> U₁：U₂=R₁：R₂。所以P₁：P₂= U₁：U₂=R₁：R₂。

　　2．并聯(lián)電路（見圖8）

　?、烹妷宏P(guān)系

　　并聯(lián)電路中各支路電壓相等。因此R₁兩端電壓U₁與R₂兩端電壓U₂之比：U₁：U₂=1：1。

　　⑵電流關(guān)系

　　并聯(lián)電路中各支路電壓相等，根據(jù)歐姆定律I=。通過R₁的電流I₁=，通過R₂的電流I₂=。所以通過R₁的電流I₁與通過R₂的電流I₂之比：I₁：I₂=：=R₂：R₁。

　　⑶功率關(guān)系

　　并聯(lián)電路中各支路電壓相等，根據(jù)功率計算公式P=UI。R₁消耗的功率P₁=UI₁，R₂消耗的功率P₂=UI₂。所以R₁消耗的功率P₁與R₂消耗的功率P₂之比：

　　P₁：P₂= UI₁：UI₂=I₁：I₂。又因?yàn)?SPAN>I₁：I₂= R₂：R₁。故P₁：P₂= I₁：I₂= R₂：R₁。

　　3．同一用電器（同一電阻）在不同電壓下消耗電功率的關(guān)系

　　當(dāng)電阻R相同時，所消耗的電功率根據(jù)功率計算公式P=UI，推導(dǎo)得出P=UI=U·=。所以電阻R在電壓U₁下消耗的功率P₁=；在電壓U₂下消耗的功率P₂=。因此，電阻R在電壓U₁下消耗的功率P₁與在電壓U₂下消耗的功率P₂之比：

　　P₁：P₂=：=U₁²：U₂²；或p₁：p₂=I₁²R：I₂²R=I₁²：I₂²。

　　同理，也可以推導(dǎo)出電阻R消耗功率為P₁時兩端的電壓U₁與電阻R消耗功率為P₂時兩端的電壓U₂之比：U₁：U₂=。

　　七、用控制變量法決定電功率公式的使用

　　初中物理有關(guān)電功率的計算有四個公式（含推導(dǎo)公式）,它們分別是p=,p=UI,p=I²R和p=。對于這四個公式，在計算題中學(xué)生經(jīng)常弄不懂應(yīng)該用哪一個，經(jīng)常被這四個公式搞得頭暈?zāi)X漲。初中物理實(shí)驗(yàn)研究方法中有一個著名的“控制變量法”。也就是說一個物理量當(dāng)它有可能受幾個因素影響的時候，我們研究它與哪一個因素的關(guān)系時就改變哪一個因素，其它因素都要控制不變。上面四個有關(guān)電功率計算的公式中分別有兩個物理量，我們在應(yīng)用它們來解答物理計算題時，就應(yīng)該認(rèn)真審理題目所給的物理量中有哪一個是不改變的，有哪一個是改變的，不變量與改變量所組成的電功率公式就是我們所要應(yīng)用的公式。

　　例7（2008成都）某電磁爐的額定功率是1．1KW,額定電壓是220V,接入某電路時,測得通過它的電流為4A,求（1）電磁爐的電阻是多少？（2）電磁爐的實(shí)際功率是多少？

　　解析：（1）題目給出了額定功率和額定電壓,根據(jù)公式“p=”推導(dǎo)得出

　　R===44Ω

　?。?SPAN>2）因?yàn)殡姶艩t的電阻是不變的，題目又給出了實(shí)際電流，故用公式

　　p=I²R=（4A）²×44Ω=704W

　　例8　一電阻絲通過的電流是3A，在t時間內(nèi)產(chǎn)生400J的熱量，現(xiàn)使通過電阻絲的電流增大到6A，則在t時間內(nèi)產(chǎn)生的熱量是           J。

　　解析：電爐絲的電阻不變，題目給出了電流，故應(yīng)根據(jù)公式W=pt=I²Rt計算。

　　Q₁=I₁²Rt=（3A）² Rt=9A² Rt =400J，

　　Q₂= I₂²Rt=（6A）² Rt=36A² Rt=4Q₁=1600J。

　　例9　隨著生活水平提高，家用電器日益增多。某戶對舊電路改造后，將保險絲的規(guī)格由5A換成8A，則該線路允許同時接入的用電器功率比原來增大了（  ）

　　A．1100W  B．1760W   C．660W   D．2860W

　　解析：家庭電路電壓不變，為220V。題目給出了電流值，故用公式p=UI計算。

　　P₁=UI₁=220V×5A=1100W，

　　P₂=UI₂=220V×8A=1760W，

　　△P=P₂-P₁=1760W-1100W=660W，

　　所以選C

　　例10　家用電飯鍋的加熱和保溫狀態(tài)，如圖9為其工作原理圖。圖中R₀為加熱電阻，R₁保溫電阻。將電飯鍋接入220V的電路中，如果在加熱狀態(tài)消耗的總功率為1100W，保溫狀態(tài)消耗的總功率為220W。（1）開關(guān)S閉合時電飯鍋處于什么工作狀態(tài)？為什么？（2）求出加熱電阻R₀和保溫電阻R₁。^[3]

　　解析：（1）電路電壓一定，S的閉合或斷開只是改變電路的總電阻。根據(jù)公式p=分析。U一定，S閉合使R₁短路，電路電阻減小，功率p增大，所以是加熱狀態(tài)。

　　（2）電路電壓一定，為220V。當(dāng)開關(guān)S閉合或斷開，只改變了電路的總電阻，所以根據(jù)公式p=變形得R=。

　　S閉合時，R₁短路，只有R₀接入電路，

　　R₀===44Ω，

　　S斷開，R₀和R₁串聯(lián)，

　　R===2200Ω，

　　R₁=R-R₀=2200Ω-44Ω=2156Ω。

　　例11　如圖10所示是小明同學(xué)安裝的家用調(diào)光燈電路圖，燈泡上標(biāo)有“PZ220—40”字樣，滑動變阻器的最大阻值為1210Ω。求調(diào)光燈功率的調(diào)節(jié)范圍。（不考慮溫度對燈絲電阻的影響）^[4]

　　解析：當(dāng)滑動變阻器的滑片在左端時，燈泡的電壓為220V，所以燈泡的功率是40W。

　　當(dāng)滑動變阻器的滑片在右端時，燈泡兩端的電壓和通過的電流都發(fā)生了改變，但燈泡的電阻不變，所以不是選公式“p=”就是選公式“p=I²R”。

　　R_L===1210Ω，

　　I====A，

　　所以此時燈光功率p= I²R=（A）²×1210Ω=10W。

　　所以調(diào)光燈功率的調(diào)節(jié)范圍：10W～40W。

　　或：因?yàn)闊襞蓦娮枧c變阻器最大電阻相同，所以燈泡兩端的電壓與變阻器兩端的電壓相同，即均是110V。所以用公式p=計算得

　　p===10W。

　　例12　如圖11所示，R₁：R₂=2：3，求R₁，R₂消耗的功率之比。

　　解析：串聯(lián)電路處處電流相等，所以計算電功率應(yīng)用公式“p=I²R”，故

　　P₁：P₂===2：3。

　　例13　如圖12所示，R₁：R₂=2：3，求R₁，R₂消耗的功率之比。

　　解析：并聯(lián)電路各支路電壓相等，所以計算電功率就用公式“p=”，故

　　P₁：P₂===3：2。

　　例14　一電阻R，分別接在電壓為200V和220V的電路上，消耗的電功率分別是P₁和P₂，求P₁：P₂。

　　解析：電阻R的阻值不變，電壓改變。所以選用電功率公式“p=”，故

　　P₁：P₂====100：121。

　　八、換位思考在電路分析題中的應(yīng)用

　　換位思考的實(shí)質(zhì)，就是設(shè)身處地為他人著想，即想人所想，理解至上。如果單從字義理解，就是換個位置思考。初中物理電學(xué)分析題就常常要換個位置思考，不然很容易鉆進(jìn)死胡同。

　　例15（2008年河南省中考題、圖13所示的是握力計的原理圖，其中彈簧上端和滑動變阻器滑片固定在一起，AB間有可收縮的導(dǎo)線，R₀為保護(hù)電阻，電壓表可顯示壓力的大小。則當(dāng)握力F增加時電壓表的示數(shù)將（   ）

　　A．變大    B．變小     C．不變    D．無法確定

　　解析：電壓表并聯(lián)在滑動變阻器的兩端，測滑動變阻器兩端的電壓。當(dāng)握力F增加時，滑動變阻器滑片向下移動，電阻變大，電路電流變小。如果用公式U=IR分析滑動變阻器兩端的電壓，電流I變小，滑動變阻器R變大，根本無法判斷。這時，就要換個位置思考了。電路中只有兩個用電器，滑動變阻器兩端電壓直接分析不了，那就分析定值電阻R₀兩端電壓。R₀兩端電壓U₁=IR₀，R₀阻值一定，電流I變小，所以U₁變小。那么滑動變阻器兩端電壓U₂=U-U₁，電源電壓不變，U₁變小，所以U₂變大。故選A。

　　例16（2006年無錫市中考題）如圖14電路，電源電壓不變，開關(guān)S閉合。在滑動變阻器滑片P向右移動的過程中，以下判斷正確的是（　  ）

　　A．電壓表示數(shù)不變

　　B．電壓表示數(shù)變大

　　C．電壓表示數(shù)變小

　　D．電壓表示數(shù)先變大后變小

　　解析：電壓表并聯(lián)在滑動變阻器的兩端，測滑動變阻器兩端的電壓。滑動變阻器滑片P向右移動，電路總電阻變大，電流變小。如果用公式U=IR分析滑動變阻器兩端的電壓，電流I變小，滑動變阻器R變大，根本無法判斷。這時，就要換個位置思考了。電路中只有兩個電阻，滑動變阻器R兩端電壓直接分析不了，那就分析定值電阻R₀兩端電壓。R₀兩端電壓U₁=IR₀，R₀阻值一定，電流I變小，所以U₁變小。那么滑動變阻器R兩端電壓U₂=U-U₁，電源電壓不變，U₁變小，所以U₂變大。故選B。

　　九、特殊測量方法

　　伏安法是用電壓表和電流表測電阻的方法。原理是根據(jù)歐姆定律的變形公式R=。但如果在做用伏安法測電阻的實(shí)驗(yàn)時，沒有電壓表或電流表，如何測量阻呢？

　　1．只有電壓表，沒有電流表的測量方法

　　解析：有電壓表，可以測量電壓。電流可以根據(jù)串聯(lián)電路電流處處相等的結(jié)論求出。如圖15所示。將滑動變阻器的滑片移到最大值位置，根據(jù)變阻器的銘牌可知接入電路的電阻為最大值R。用電壓表分別測出Rx和R兩端的電壓U₁和U₂，則Rx=。

　　2．只有電流表，沒有電壓表的測量方法

　　解析：有電流表，可以測出電流值。電壓可以根據(jù)并聯(lián)電路各支路電壓相等的結(jié)論求出。如圖16所示。將滑動變阻器的滑片移到最大值位置，根據(jù)變阻器的銘牌可知接入電路的電阻為最大值R。用電流表分別測出通過Rx和R兩端的電流I₁和I₂，則Rx=。

　　注：功率同樣可以用上述方法測量。