物理电压教学课件

物理电压教学课件九年级物理电学基础专题·理论实验生活应用全面覆盖，带你深入了解电压知识++电压的意义电压是电流产生的根本原因，就像水流需要水压一样电流无法自发产生，必须依靠电压的推动才能在导体中形成定向运动用电器工作时两端必须存在电压差，这是所有电器能够正常工作的基本条件如果没有电压差，即使电路是连通的，也不会有电流流过电源的主要功能就是为电路两端提供稳定的电压，推动电荷在闭合电路中定向移动，从而形成电流电压推动电子在导体中移动形成电流，就像水压推动水流一样电压的国际单位电压单位体系国际单位制中电压的基本单位是伏特，以物理学家伏特命名•V常用的电压单位还包括毫伏和千伏•mV kV单位换算关系千伏伏，伏毫伏•1kV=1,000V1V=1,000mV日常生活中接触的电器一般使用伏作为标注单位•V电压的物理理解没有电压如果电路中没有电压，即使电路是闭合的，也不会产生电流这就像没有水压，水管中的水不会流动一样有电压但电路断开即使电源提供了电压，但如果电路是断开的，电流也无法形成这相当于水管被堵住，即使有水压也无法产生水流有电压通路+只有同时满足有电压和电路闭合两个条件，才能在电路中形成电流这就是电流产生的必要条件电路与电压关系电压与电路的基本关系电源是维持电路两端电压的关键装置，如干电池、发电机等•电流形成的必要条件存在电压差和闭合电路•电压的大小直接影响电流的强弱，在同一电路中电压越大，电流越大•生活中常见的电源干电池、充电宝、插座电源

1.5V5V220V电压的产生及本质化学能转化电池通过化学反应产生电势差，将化学能转化为电能，形成电压推动电子定向移动电磁感应发电机利用磁场中导体切割磁力线产生感应电动势，形成电压光电效应太阳能电池利用光电效应，将光能转化为电能，产生电压日常生活中的电压220V

1.5V5V家庭用电干电池充电USB中国家庭标准电压，用于常见五号、七号电池的标手机标准充电电压，快充大多数家用电器准电压可达9V220kV高压输电城市间远距离输电线路的典型电压电压表的结构电压表的主要结构组成表头内含磁电式或电磁式测量机构，指针随电压变化而偏转•接线柱通常标有和极性，用于连接被测电路•+-刻度盘刻有不同量程的刻度，用于读取电压值•调零螺丝用于校准指针的零位•量程选择开关常见量程为和两档•0~3V0~15V电压表的量程与分度电压表量程与分度值量程指电压表能测量的最大电压值，如、•3V15V分度值每小格代表的电压值，计算公式为分度值量程÷总•=刻度格数如量程、格刻度的电压表，分度值为格•3V

300.1V/如量程、格刻度的电压表，分度值为格•15V

300.5V/电压表刻度盘通常采用小数构制，便于精确读数电压表使用原则1并联测量法电压表必须与被测电器并联，不能串联并联测量能确保测量电压准确且不影响电路正常工作2正确接线方式电压表极接高电势点，极接低电势点教学中常用一表示负极，二表+-示正极，记住一低二高原则3选择合适量程先选大量程，确认大致电压范围后再根据需要调整到小量程，避免指针过度偏转损坏仪表电压表读数训练1例题分析问题在量程下，电压表指针指向第格位置（共格），此时被3V1730测电压值是多少？解析步骤确定分度值÷格格

1.3V30=

0.1V/计算电压值格×格

2.

170.1V/=

1.7V答案被测电压为

1.7V量程下指针指向位置的示意图3V

1.7V电压表读数训练2例题详解问题在量程下，电压表指针指向第格位置（共格），此时15V1730被测电压值是多少？详细步骤计算分度值÷格格

1.15V30=

0.5V/计算电压值格×格

2.

170.5V/=

8.5V答案被测电压为

8.5V提示读数时注意观察量程和指针位置，保持视线与表盘垂直，避免视差误差量程下指针指向位置的示意图15V

8.5V电压表正确连接法正确连接方式电压表必须与被测电器并联连接•电压表的正极接电路高电势点•电压表的负极接电路低电势点•测量整个电源电压时，电压表应并联在电源两端•测量电路元件电压时，电压表应并联在该元件两端•左图正确的并联连接方式；右图错误的串联连接方式电压表使用注意事项1量程选择2指针校零先选择大量程，初步测出电压大小后，再根据需要调整到小量程以使用前检查指针是否指向零位，若有偏差，应调整校零螺丝使指针提高测量精度这样可以避免指针过度偏转损坏仪表精确指向零位，确保测量准确3极性正确4读数位置接线时确保电流从正接线柱流入，从负接线柱流出接反会导致指读数时视线应与表盘垂直，避免视差误差导致读数不准确针反向偏转，可能损坏仪表电压实验基础测量电池和电灯泡电压的步骤检查电压表指针是否指向零位

1.选择合适的量程（如或）

2.3V15V测量电池将电压表正极接电池正极，负极接电池负极

3.测量电灯泡将电压表并联在电灯泡两端

4.读取电压表示数，记录测量结果

5.实验连线图测量电池和电灯泡两端电压的正确连接方式电压表分度计算分度值计算方法分度值量程÷总刻度格数=例电压表量程为，总刻度为格13V30分度值÷格=3V30=

0.1V/例电压表量程为，总刻度为格215V30分度值÷格=15V30=

0.5V/小数读数技巧观察指针位置在小格间的位置，进行估读，如格就

12.5是格半12电压表分度值计算示意图常见生活用电压灯左右电脑主板供电汽车电瓶LED3V12V发光二极管常用工作电压约为，是许多小型电脑主板需要多种电压供电用于数字电汽车启动和电气系统主要使用蓄电池供电，3V

3.3V12V电子设备中的指示灯和照明元件路，用于外设接口，用于风扇和硬盘为灯光、音响、空调等提供电能5V12V电压测量误差分析常见测量误差原因视差误差观察角度不垂直于表盘，导致读数不准•接线松动接线不牢固造成接触不良，电压读数不稳定•内阻影响电压表内阻有限，会对高阻电路测量产生影响•量程选择不当量程过大导致精度不够，读数不准确•零位误差指针未调零导致的系统误差•视差误差不同观察角度导致读数不同电压实际应用家电1冰箱电饭煲220V220V冰箱作为大型家电，直接使用市电电饭煲通过电压驱动内部发热元件，220V220V供电，内部压缩机需要较大电压启动和运将电能转化为热能煮熟食物现代电饭煲行冰箱在制冷循环中将电能转化为机械还配有低压控制电路，精确控制温度和时能，再带动制冷剂循环制冷间小家电与低压安全许多小型家电如电动剃须刀、电动牙刷等采用低压直流供电，通过适配器3-12V将转换为安全低压，减少触电风险220V电压实际应用交通运输2电动交通工具的电压系统电动自行车、是常见电池组电压•36V48V电动摩托车提供更大功率•60V~72V电动汽车高压电池组•300V~400V高端电动车超高压系统，充电更快•800V地铁系统直流牵引电压•750V~1500V高铁系统交流接触网供电•25kV电动车充电系统需要将交流电转换为直流电，为高压电池组充电电压实际应用电池3干电池方形电池锂电池

1.5V9V

3.7V常见的五号、七号碱性电池标准电由个小电池内部串联而成，常用于烟雾报单节锂离子电池标准电压为，多节串联可AA AAA

61.5V

3.7V压为，广泛应用于遥控器、时钟、手电筒警器、收音机等需要较高电压的设备获得更高电压，如手机电池，笔记本电池

1.5V

3.7V等小型电子设备串

11.1V3电压与人体安全安全电压与触电危害安全电压标准交流以下，直流以下•36V24V人体触电危险阈值交流约，直流约•30mA50mA潮湿环境下安全电压更低交流，直流•12V24V高压触电危害肌肉痉挛、呼吸困难、心脏骤停•预防措施使用漏电保护器、双重绝缘、接地保护•特别注意儿童防护插座、浴室防水电器•安全警示标志提醒人们注意高压电的危险电压与电流关系电压与电流的基本关系电流是否产生取决于两个条件电路中存在电压差，提供电荷移动的动力

1.电路形成闭合通路，允许电荷定向移动

2.在同一电路中，电压与电流成正比关系，这就是欧姆定律的基础其中为电流，为电压，为电阻I UR电压与电流关系图在电阻一定时，电压越大，电流越大电压与电阻关系电压、电阻与电流三者关系在固定电压下，电阻值与电流大小成反比关系电阻值越大，电流越小•电阻值越小，电流越大•例如在电压下5V电阻产生电流÷•5Ω1A I=5V5Ω=1A电阻产生电流÷•10Ω

0.5A I=5V10Ω=

0.5A电阻产生电流÷•50Ω

0.1A I=5V50Ω=

0.1A不同电阻值下，同一电压产生的电流大小对比这种关系是电路设计的重要基础创建自制电源实验水果电池实验步骤准备材料柠檬、土豆、铜片、锌片、导线、电压表

1.将铜片和锌片插入水果中，两片金属不要接触

2.用导线连接两片金属与电压表

3.观察电压表读数，记录不同水果产生的电压

4.尝试串联多个水果电池，观察电压变化

5.实验原理不同金属在酸性环境中产生电化学反应，形成电势差柠檬电池实验酸性果汁作为电解质，铜锌两种金属作为电极探究不同电源电压75%95%1/3干电池输出稳定性纽扣电池持久性电池寿命影响普通碱性干电池在使用过程中电压会逐渐纽扣电池如锂电池具有更稳定的当电池电压下降到额定值的以下时，大多数

1.5VCR20323V2/3下降，但在大部分使用寿命内能保持在初始电压放电平台，可在的使用寿命内保持接近额定设备将无法正常工作，这是电池需要更换的信号95%的以上电压75%电压测量实验安全措施1严禁超量程操作2不接带电体操作规范测量前必须估计被测电压范围，选择合适的量程例如测量更换量程或调整仪表时，应先断开电源接线时应一手操作，避免220V电源必须使用以上量程的电压表，否则会烧毁仪表甚至造成形成通过心脏的电流回路操作高压电路时必须使用绝缘手套和工250V人身伤害具3保持测量环境干燥4正确存放仪表潮湿环境会降低人体电阻，增加触电风险实验桌面应保持干燥，使用后应将电压表断开电源，调至最大量程档位，防止下次使用时避免水或导电液体溅到电气设备上忘记调整量程造成损坏动手演练照亮小灯泡不同电压驱动亮度差异实验准备材料小灯泡、干电池、电池盒、导线

1.

3.8V

1.5V连接一节电池与灯泡，观察亮度

2.

1.5V连接两节电池与灯泡，观察亮度变化

3.3V连接三节电池与灯泡，观察亮度变化

4.

4.5V用电压表测量各种情况下灯泡两端实际电压

5.记录并分析电压与亮度的关系

6.实验结论电压越高，灯泡越亮，但超过额定电压会缩短灯泡寿命不同电压下小灯泡亮度对比实验电压表故障与自查1指针不动故障可能原因接线松动、表内线路断开、被测电路无电压解决方法检查接线是否牢固，更换导线尝试，用已知电源测试电压表是否工作2归零不准问题可能原因机械零位偏移、弹簧老化、受到外力撞击解决方法使用调零螺丝调整指针位置，若无法调整则需送修3读数不稳定可能原因接触不良、被测电压波动、电压表内部接触不良解决方法确保接线牢固清洁，检查被测电源是否稳定4指针剧烈摆动可能原因测量交流电但使用直流量程、电源有大幅波动解决方法确认电源类型，选择正确的测量模式电压表课堂实验设计小组分工测量实验实验目标测量教室不同用电设备的工作电压小组分工第一组测量各种干电池的实际电压•第二组测量不同灯工作电压•LED第三组测量电子设备接口电压•USB第四组测量太阳能电池板在不同光照下的电压•实验要求记录数据、绘制图表、分析结果、小组汇报学生分组进行电压测量实验，培养动手能力和团队协作电压与电能消耗电压对功率与能耗的影响电功率与电压的关系可表示为从公式可以看出在电阻不变的情况下，电压升高，功率按电压平方增加•例如电压提高一倍，功率增加四倍•实际应用台灯接比额定，功率增加倍，容易烧毁•220V110V4电能消耗功率×时间，单位为千瓦时•=kWh高压输电可以减少线路损耗，提高输电效率•同一设备在不同电压下的功率变化示意图电压在电路图上的标注电压符号与标注方法电压的国际符号或•U V电源电压通常标为或•E U_s电压降压降标为•U_R电动势符号或•Eε电位差符号₁₂或•φ-φΔφ电路图中，电压值通常标注在元件旁•电源符号长短两线，长线为正极•电路图中电压标注的常见方式元件旁标明电压值电压与电流强弱举例低压高电流汽车蓄电池电压但能提供上百安培的启动电流，用于发动机启动时带动马达高速旋转12V高压低电流远距离输电线路高达的超高压输电，但电流相对较小，减少了线路热损耗500kV高压微电流电子围栏数千伏高压但微安级电流，可以产生威慑效果而不致命拓展高压输电原理为什么要高压输电？远距离输电采用高压的主要原因是减少电能损耗电能传输损耗与电流的平方成正比损P=I²R输送相同功率时P=UI当电压提高倍，电流减小倍，但损耗降低倍！U nI nn²例如将电压提高倍，电流减小到原来的，线路损耗降低到原101/10来的1/100这就是为什么长距离输电线路采用超高压的原因500kV-1000kV高压输电大幅降低线路损耗，提高能源利用效率探究多用表的电压测量功能选择测量模式将多用表旋钮旋转至直流电压或交流电压区域，根据被测电压类型选VV~⎓择选择合适量程根据预估电压值选择合适量程，如测量电池选择档，测量插座电压选

1.5V2V择档750V正确连接将黑表笔插入插孔，红表笔插入插孔，然后将表笔并联到被测电路两COM V端读取数值从数字显示屏直接读取电压值，注意单位和小数点位置误区电压表能否串联1电压表只能并联的原因电压表内部电阻非常大，通常在几千欧姆到几兆欧姆之间如果将电压表串联在电路中由于电压表内阻很大，电路中的电流会变得极小•电路中其他用电器会因电流不足而无法正常工作•电压表指针几乎不会偏转，无法正确读数•长时间串联可能损坏电压表内部元件•正确做法电压表应始终与被测电路并联连接，这样既不影响电路工作，又能准确测量电压错误连接方式电压表串联在电路中误区电压越高能耗越大？2纠正观念电压与能耗关系常见误区认为电压越高，电器耗电量就越大实际情况能耗由功率和使用时间决定וE=P t功率由电压和电流共同决定וP=U I同一电器在设计电压下有固定功率•不同电器即使电压相同，功率也可能差异巨大•例如同为，台灯，电热水器•220V40W2000W反例手机充电器，灯•5V/2A10W LED3V/

0.02A

0.06W结论电压本身不能直接决定能耗，还需考虑电流和时间同为电压的不同电器功率对比220V能力训练识读电压表图练习题请判断下列电压表的读数

1.3V量程，指针指向20格（总30格）

2.15V量程，指针指向15格（总30格）

3.30V量程，指针指向24格（总50格）

4.250V量程，指针指向40格（总100格）解答过程

1.分度值=3V÷30=

0.1V/格，读数=20×

0.1=

2.0V

2.分度值=15V÷30=

0.5V/格，读数=15×

0.5=

7.5V

3.分度值=30V÷50=

0.6V/格，读数=24×

0.6=

14.4V

4.分度值=250V÷100=

2.5V/格，读数=40×

2.5=100V能力训练判断正负极正负极判断练习问题在以下情况下，判断电压表红黑表笔应如何连接？测量干电池电压

1.测量灯两端电压

2.LED测量电路中电阻两端电压

3.测量电源适配器输出电压

4.解答红表笔接电池正极，黑表笔接电池负极

1.+-红表笔接阳极长脚，黑表笔接阴极短脚

2.LED红表笔接电流进入电阻的一端，黑表笔接电流流出的一端

3.红表笔接适配器输出正极，黑表笔接输出负极

4.正确判断正负极可以避免电压表指针反向偏转能力提升电压表选择低压测量中压测量测量范围测量范围0-10V10-50V适用场景干电池、灯、电子电路板适用场景汽车电瓶、电动车电池LED建议量程先选档，必要时调整至档建议量程或档3V15V50V75V高压测量超高压测量测量范围测量范围100-250V250V适用场景家庭用电、交流电源适用场景工业设备、高压电路建议量程或档建议使用专业高压表，非专业人员不应尝试250V300V注意必须使用绝缘手柄的表笔课堂探究交通信号灯电压交通信号灯电压分析现代城市交通信号灯系统电压情况主电源输入市电交流电•220V控制系统供电降压至直流电•24V灯组供电或直流电•LED12V24V备用电源蓄电池组（断电时自动切换）•12V太阳能辅助系统太阳能板，白天为蓄电池充电•18V信号灯的优势LED低电压运行，安全性高现代交通信号灯系统内部结构示意图•LED能耗仅为传统灯泡的•1/10寿命长，可达万小时以上•10生活实际手机充电器结构交流输入AC充电器插入插座，接收交流电，通过插头金属触点导入内部电路220V降压变换内部变压器将高压交流电转换为低压交流电，使用开关电源技术提高效率220V整流滤波二极管整流桥将交流电转换为直流电，电容滤波使电压平滑稳定精确调节稳压电路将电压精确调节为标准输出，现代快充技术可根据需要5V USB提供或更高9V趣味科学湍流电池实验湍流电池实验步骤准备材料几个透明杯子、铜片、锌片、导线、电压表、不同浓度盐

1.水溶液在每个杯子中放入相同体积的不同浓度盐水

2.将铜片和锌片插入溶液中，保持相同间距

3.用导线连接金属片和电压表，测量电压

4.记录不同浓度溶液产生的电压值

5.观察并分析浓度与电压的关系

6.探究发现电解质浓度会影响电池输出电压，但达到一定浓度后电压不再明显增加不同浓度盐水电池的电压对比实验三种常见电源型号电压对比插线板输入输出电压交流电/220V特点直接传递市电，不改变电压，主要提供多个插座和过载保护适用大多数家用电器，电脑，电视等干电池输出电压碱性电池，纽扣电池，方形电池

1.5V3V9V特点便携，独立供电，容量有限，一次性或可充电适用遥控器，时钟，手电筒，便携设备蓄电池输出电压汽车，电动车12V48V特点大容量，可反复充电，提供大电流，体积重量较大适用汽车启动，电动车动力，备用电源系统电学安全必知电压安全范围知识电压过高危害•设备损坏超过额定电压可能烧毁电器•20%绝缘击穿高压可能导致绝缘层击穿短路•安全隐患高压增加触电和火灾风险•电压过低问题•设备无法启动电动机等需要足够电压启动•工作异常电压不足导致性能下降•寿命缩短某些设备长期低压工作损害寿命•电压安全警示标志提醒人们注意不同电压级别的危险电压提升科技应用电动汽车快充桩传统电动车使用电池系统，最新技术采用高压平台，充电功率从提升至，充电时间缩短以上400V800V150kW350kW50%基站供电5G新一代通信基站采用高效电源系统，输入电压为直流，通过电源模块转换为多种工作电压，支持高功率密度需求-48V氮化镓充电技术新型氮化镓半导体材料能承受更高电压，使充电器体积缩小，效率提高，支持多设备同时快充GaN65%30%典型案例电压突变引发故障某企业设备烧毁案例分析事件概述某制造企业在雷雨天气后发现多台精密设备同时损坏原因分析雷击导致电网瞬间高压脉冲可达数千伏

1.电压脉冲通过电网传输至企业配电系统

2.设备内部电子元件承受能力有限

3.瞬间高压击穿了敏感元件绝缘层

4.导致设备控制板短路烧毁

5.防护措施安装电涌保护器•SPD电压突变导致的设备损坏实例使用不间断电源•UPS重要设备加装隔离变压器•知识拓展国际电压标准220-240V/50Hz中国、欧洲、澳大利亚等地区使用的标准，占全球约人口覆盖38%38%100-127V/60Hz美国、日本、加拿大等地区使用的标准，占全球约人口覆盖12%12%标准USB-C全球通用的新一代电子设备充电标准，支持至可变电压5V20V100%总结与巩固实际应用家用电器，干电池电压测量220V实验相关，手机充电，高压

1.5V5V电压表必须并联，选择合适自制电池实验，电压与电流输电线路500kV量程，注意极性，分度值计关系探究，电压影响亮度实算验电压基础电压安全电压是电流产生的原因，单安全电压标准，高压危36V位是伏特，只有在闭合电险，电压不稳定对设备的影V路中才能形成电流响1课后思考与拓展思考题设计一个利用身边材料制作的简易电压测量实验

1.查阅不同国家的插座电压标准，并分析为什么会有这些差异

2.探究手机快充技术的原理，电压如何变化以提高充电速度

3.调查家中各种电器的工作电压，分析其用电安全性

4.太阳能电池板的电压与光照强度有什么关系？可以设计实验验证

5.鼓励学生通过实验探究，加深对电压知识的理解和应用可以尝试制作简易电压表，观察不同材料的电压特性，或研究电压在生活中的实际应用。