第十六章电压教学课件

第十六章电压教学课件第一部分电压的基本概念什么是电压？电压是两点间电势的差值，也称为电势差或电位差它表示电荷从一点移动到另一点时，每单位电荷所做的功或获得的能量电压是推动电流在电路中流动的根本原因，就像水压推动水流一样电压的物理意义水压类比能量转换电压就像水管中的水压，推动水流电压是能量转换的关键参数当电荷动电压越高，推动电荷移动的能力在电压作用下移动时，电能转换为其越强，就像水压越大，水流越急他形式的能量，如热能、光能、机械能等电场强度电压的测量工具伏特计的结构使用方法伏特计是测量电压的专用仪器，内部由•选择合适的量程，确保待测电压不超高阻值的电阻和灵敏的电流计组成它过仪表量程必须并联在被测电路两端，以获得准确•正确连接正负极，红表笔接高电位，的电压读数黑表笔接低电位•读数时视线垂直于表盘，避免视差现代伏特计有指针式和数字式两种数字万用表更加精确，读数直观，是目前最常用的测量工具伏特计连接电路示意图电压的符号与表示电压符号电压方向参考点选择在电路图中，电压通常用符号U表示，有时电压有方向性，从高电位指向低电位在电也用V下标可以表示具体的测量点，如路分析中，通常用箭头或极性符号（+、-）UAB表示A点到B点的电压来表示电压的方向第二部分电压的计算与电路中的应用欧姆定律回顾计算实例例题一个10Ω的电阻通过2A的电流，求电阻两端欧姆定律是电路分析的基础，的电压描述了电压、电流和电阻之间的线性关系解答根据欧姆定律U=I×R=2A×10Ω=20V记住电压等于电流乘以电阻串联电路中的电压分配在串联电路中，各电阻上的电压分配遵循电阻分压原理电阻越大，分得的电压越大0102总电压等于各部分电压之和电压分配与电阻成正比U总=U1+U2+U3+...Ui=Ri/R总×U总03实例计算三个电阻5Ω、10Ω、15Ω串联，总电压30V并联电路中的电压特性并联电路电压规律实验验证在并联电路中，各支路两端的电压都相通过实际测量可以验证等，且等于电源电压这是因为并联的•用伏特计分别测量各支路电压各支路直接连接到电源的正负极•所有读数都应该相同•都等于电源提供的电压这个特性使得家用电器能够独立工作，互不干扰串联与并联电路电压分布对比电源电压与端电压理想电源内阻为零，端电压始终等于电动势，不随负载变化这是理论模型，实际中不存在实际电源具有内阻r，端电压U=ε-Ir，随负载电流增大而降低所有实际电源都有这个特性内阻影响实例分析电池供电时端电压变化让我们通过一个具体的实例来理解电池内阻对端电压的影响分析过程假设一个电动势为12V、内阻为

0.5Ω的汽车电池空载时电流I=0A，端电压U=12-0×

0.5=12V启动时电流I=100A，端电压U=12-100×

0.5=7V正常工作电流I=10A，端电压U=12-10×

0.5=7V电流A这就解释了为什么汽车启动瞬间车灯会变暗！第三部分电压的实际应用与安全知识了解电压的实际应用和安全知识，不仅有助于我们更好地理解电压概念，更重要的是保障我们的人身安全和设备安全家用电压标准中国电压标准的历史国际电压标准对比中国采用220V/50Hz的电压标准有其历史美国/日本110V/60Hz，更安全但效率原因建国初期，我国电力工业主要学较低习苏联经验，苏联当时采用220V标准欧洲230V/50Hz，与中国接近这个电压既能满足家用电器需求，又能英国240V/50Hz，稍高于中国标准保证相对安全澳大利亚240V/50Hz，插头规格不同220V电压在传输效率和使用安全之间取得了良好平衡，既能减少线路损耗，又不会造成过大的安全隐患电压与电器安全安全电压触电危险人体安全电压一般为36V以下在潮湿220V家用电压足以致命触电时电流环境中，12V以下才相对安全这是因路径、持续时间都影响伤害程度心为人体电阻会随环境湿度变化脏是最易受伤的器官防护措施使用绝缘工具，穿绝缘鞋，不用湿手接触电器，及时检查老化线路，安装漏电保护器电压调节与稳压器稳压器的工作原理稳压器通过自动调节变压器抽头或使用电子开关，将波动的输入电压稳定在额定值附近常见类型包括继电器式稳压器成本低，但有触点磨损问题碳刷式稳压器调节平滑，但碳刷需定期更换无触点稳压器可靠性高，使用寿命长现代UPS不间断电源集成了稳压功能，既能稳压又能在停电时提供电力稳压器的重要性电网电压会波动，可能在200V-240V之间变化，这对精密设备有害电压的测量误区与注意事项常见测量错误正确测量技巧安全注意事项•将伏特计串联到电路中（正确应该并•测量前先估计电压大小，选择合适量程•测量高压时使用专用高压表笔联）•红表笔接高电位，黑表笔接低电位•不要用手触摸表笔金属部分•超量程测量导致仪表损坏•读数时垂直观察，避免视差误差•测量完毕及时关闭仪表节约电池•极性接反造成指针反向偏转•多次测量求平均值提高准确度•定期检查表笔绝缘层是否完好•接触不良导致读数不稳定第四部分实验与练习理论联系实际，通过动手实验加深对电压概念的理解实验不仅能验证理论，更能培养我们的实际操作能力和科学思维实验一测量不同电池的电压实验目的实验步骤•掌握伏特计的正确使用方法

1.将万用表调至直流电压挡，选择20V量程•了解不同电池的电压特性

2.用表笔接触电池正负极，记录读数•观察电池电压随使用时间的变化实验器材

3.分别测量新电池和旧电池的电压

4.测量电池在负载情况下的端电压数据记录表•数字万用表一台•各种电池干电池、纽扣电池、充电电池记录各种电池的标称电压和实测电压，分析差异原因•连接导线若干实验二串联电路电压分配实验通过实际搭建串联电路，验证电压分配定律，观察电阻对电压分配的影响01电路设计用三个不同阻值的电阻（如100Ω、200Ω、300Ω）串联，连接6V电源，预测各电阻上的电压分配02电路搭建在面包板上搭建串联电路，确保连接牢固可靠，各节点连接清晰明确03电压测量用伏特计依次测量各电阻两端的电压，记录数据并与理论计算值对比04结果分析验证总电压等于各部分电压之和，电压分配与电阻成正比的规律实验三并联电路电压测量实验目的支路电阻值测量电压验证并联电路中各支路电压相等的规律，理解并联电路的基本特性支路1100Ω

6.0V实验设计要点支路2200Ω

6.0V•选择不同阻值的电阻作为并联支路支路3300Ω

6.0V•使用稳定的直流电源供电•分别测量各支路两端电压电源-

6.0V•观察开关某支路对其他支路电压的影响结果讨论通过实验数据验证理论预测，分析实验误差的来源，如仪表精度、接触电阻等因素的影响课堂练习题精选计算题判断题选择题题目一个电阻为15Ω的灯泡接在12V电源题目在串联电路中，电阻越大的元件分得的题目家用电器的额定电压是220V，这个电上，求通过灯泡的电流和灯泡的功率电压越大（√）压是指（B）解析根据欧姆定律I=U/R=12V/15Ω=

0.8A解析这是正确的根据分压公式，电压与电A.峰值B.有效值C.平均值D.瞬时值阻成正比，电阻大的元件确实分得更多电压解析交流电的额定电压指有效值，它在电功功率P=UI=12V×

0.8A=

9.6W率计算中与直流电压等效典型例题解析例题电池端电压计算例题串联电路电压分配12₁₂₃题目一个电动势为9V、内阻为1Ω的电池，外接6Ω负载电阻，求电池的题目三个电阻R=10Ω、R=20Ω、R=30Ω串联，接在60V电源上，端电压求各电阻两端的电压解答过程解答过程

1.总电阻R总=r+R=1Ω+6Ω=7Ω

1.总电阻R总=10+20+30=60Ω

2.电路电流I=ε/R总=9V/7Ω≈

1.29A

2.电路电流I=60V/60Ω=1A₁₁

3.端电压U=ε-Ir=9V-

1.29A×1Ω≈

7.71V

3.U=IR=1A×10Ω=10V₂₂

4.U=IR=1A×20Ω=20V₃₃端电压小于电动势，这是内阻造成的电压损失

5.U=IR=1A×30Ω=30V验证10V+20V+30V=60V✓互动问答环节常见疑问生活现象问为什么手机充电器输出是5V，而问为什么冬天汽车电瓶更容易没手机电池是

3.7V？电？答充电器需要提供比电池电压更高答低温下电池内阻增大，化学反应的电压才能驱动电流向电池充电，同变慢，实际可输出的电压和电流都会时还要克服充电电路的电压损失下降，所以表现为没电安全知识问为什么鸟站在高压线上不会被电死？答鸟的两只脚站在同一根导线上，它们之间没有电压差，所以不会有电流通过鸟的身体复习总结电路作用电压定义串联分压，并联等压，遵循基尔霍夫定律电势差，推动电荷移动的原因，单位伏特V计算方法欧姆定律U=IR，功率公式P=UI，电阻分压公式安全知识测量技术安全电压36V以下，高压危险，正确使用防护用品伏特计并联接入，正负极正确连接，选择合适量程拓展阅读与资源推荐推荐教材章节在线模拟工具《高中物理选修3-1》第二章恒定电流PhET仿真电路构建套件，直观理解电路概念《大学物理》电磁学部分第21-22章Tinkercad电路在线搭建和仿真电路《电路分析基础》第1-3章LTSpice专业电路仿真软件《电子技术基础》模拟电路部分经典实验Multisim教学用电路仿真平台•伏特发明电池的历史实验建议同学们利用这些工具进行虚拟实验，加深理解！•基尔霍夫定律验证实验•戴维南定理实验验证课后作业布置12基础练习题实验报告完成课本第16章课后习题1-15题，重撰写电压测量实验报告，包括实验点掌握欧姆定律的应用和串并联电路目的、步骤、数据记录、误差分析和的电压计算结论总结截止时间下次课前要求数据真实，分析深入，字数1000字以上3创新思考调研生活中三个与电压相关的现象，用所学知识解释其原理，并思考改进方案形式可以是小论文、思维导图或PPT致谢与期待感谢同学们的积极参与在这节电压教学课中，同学们展现了浓厚的学习兴趣和积极的参与态度从基础概念的理解到复杂电路的分析，从理论知识的学习到实际动手操作，每一个环节都体现了大家对物理学习的热情特别感谢在实验环节中积极动手、仔细观察、认真记录数据的同学们正是这种严谨的科学态度，让我们能够更深入地理解电压这一重要的物理概念学而时习之，不亦说乎希望大家继续保持这种学习热情，在物理的海洋中尽情探索！期待下次课下节课我们将学习第十七章电阻，探讨物质对电流的阻碍作用，了解电阻的本质和影响因素请同学们提前预习相关内容，准备好更精彩的物理探索之旅！。