《电路揭秘》电流电压电阻间关系的形象比喻
(2012-11-30 19:05:16)
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一、电压
由于初中学生的知识储备的局限性,教材没有提到“电势差”这个概念,学生根本就不能理解什么叫“电压”。课本上所列举的一些生活中常见的电压值,仅仅能让学生记住一些数字而已。而“电压”到底是什么,他们的头脑中则不能形成清晰又明确的印象。这样对于以后学习欧姆定律也不利。
在学习“电压”时,我是这样教学的。
我先问学生:要想使水流动起来产生水流,需要什么条件?学生马上就能想到答案。需要“地势差”。
“地势差是形成水流的原因,那么电压就是形成电流的原因。在这里,我们可以把电压简单的理解为地势的高低。”
为了让学生更进一步地弄清电压和电流之间的关系,我又让他们讨论地势高低和水流(自然产生的水流,不包括其它外力的作用)的关系。讨论后,他们又得到了结论:有水流就一定有地势差,而有地势差却不一定会有水流。
“同样的道理,有电流就一定有电压,而有电压却不一定就有电流,如电路断路时。”
我们在讲高度时一定得说明是哪两点间的高度才有意义,只有一个点是不能讲高度的;所以在讲电压的时候,我们一定要说清楚是电路中哪两点间的的电压才有意义,如果说成“电路中某点的电压是多少”是没有意义的。
二、电流
在学习电流时,我先问学生:“江河和小溪有什么不同?”学生会不假思索地说:“江河的水流量较大,而小溪的水流量较小。”
“是呀,水流有大小,电流也有强弱。我们可以把电路中电流的强弱理解为河里水流的大小。”
这个比喻同时纠正了学生这样的一个错误认识:认为只有在电路中有电流时才会产生电荷,没有电流时,电路中就没有电荷存在,好像通电以后一下子电荷就从天而降似的。其实电荷早就存在于电路中,只不过电荷都在自由活动,只是还没有开始顺流而下罢了。
三、电阻
我们可以把电阻比喻成江河里的关卡。
关卡就在那里,不会因地势高低改变而改变,所以电阻的大小也不会因电压的改变而改变;关卡的通过能力不会因水流大小的改变而改变,所以电阻的大小也不会因电流的改变而改变。
也就是说,电阻的大小与电压和电流无关。
江河里的关卡对水流有阻碍作用,而电阻对电流也有阻碍作用。电阻越大,对电流的阻碍作用也越大,表现为:如果电压一样,电阻越大,那么电流越小。与此相对应,虽然有阻碍作用,但也有通行能力。
四、串联电路中的电流、电压、电阻间关系
串联电路就像一条河,电路中不同的点就是河里的上游、中游或下游。上游有多少水流下来,中游、下游就能流出去多少水,上中下游的水流量是相等的。所以,串联电路中各点的电流都相等,或者说串联电路中电流处处相等;
河流的每段高差加起来就是总高差,也即“串联电路的总电压等于各串联部分两端的电压之和”;
江河里的关卡阻碍水流,河水克服所有的阻碍才能完成流程,也即“串联电路的总电阻等于各串联部分的电阻之和”。
五、并联电路中的电流、电压、电阻间关系
并联电路就像三条河,其中有一条干流(如长江)和两条支流(如汉江和嘉陵江)。两条支流的水流
量互不影响,但它们却共同组成了干流的水流量。所以,并联电路中干路的电流等于各支路电流之和。
不管滚滚洪流也好,涓涓细流也好,河水从哪条支流流,总要流完全程,经过的高差总是总高差,也即“在并联电路中,各支路两端
的电压相等”;
当河水由原来的一个支流奔流变为由两个支流奔流,原来支流受到的阻碍不变,也就是通行能力不变,新的支流虽然也受到了新的阻碍,但同时也产生了新的通行能力,通过的流量增加了,也就是说,受到的阻碍其实是变小了。也即“并联电路的总电阻要比任何一个支路的电阻都要小”。
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