电流、电压与电阻

进阶

电流是电荷流动的强弱(安培 A),电压是推动电荷的推力(伏特 V),电阻是阻碍电流的性质(欧姆 Ω)。电压增大电流增大,电阻增大电流减小。

适合:中二科学 · 单元:电的使用 · 建议学习路径第 7/19 课

学完呢课,你会识:
  • 电流是电荷流动的强弱,单位安培(A)。
  • 电压是推动电荷的推力,单位伏特(V)。
  • 电阻阻碍电流通过,单位欧姆(Ω)。
文体:科普知识有声朗读

文体小知识:科普知识文章用生活实例解释科学概念,先看现象再讲原理,读完就能解释日常见到的东西。

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§课文原文 Passage

1同一枚电池,接一个灯泡很亮,加多一个电阻器就变暗 — 决定电路表现的,是三个基本量:电流、电压和电阻。

2电流描述「流过多少电荷」,单位是安培(A);电压是电源推动电荷的「推力」,单位是伏特(V);电阻则是元件阻碍电流的性质,单位是欧姆(Ω)。三者的关系可以用一句话概括:电压越大,电流越大;电阻越大,电流越小。

3量度它们各有专用仪器:安培计串联接进电路量电流,伏特计并联跨接在元件两端量电压。接法错了,轻则量不到数,重则烧毁仪器。

4掌握了三个量和两种接法,下一课就能解释一个日常现象:为什么家中一盏灯坏了,其他灯还亮着?

1重点摘要 Summary

电流是电荷流动的强弱(安培 A),电压是推动电荷的推力(伏特 V),电阻是阻碍电流的性质(欧姆 Ω)。电压增大电流增大,电阻增大电流减小。

2生字卡 Vocabulary

E
Electric current电流

电荷流动的强弱,单位是安培(A),用安培计量度。

A
Ampere安培

电流的单位,简称安,符号 A。

V
Voltage电压

电源推动电荷流动的「推力」,单位是伏特(V),用伏特计量度。

V
Volt伏特

电压的单位,符号 V;一枚干电池约 1.5 V。

R
Resistance电阻

物质阻碍电流通过的性质,单位是欧姆(Ω)。

O
Ohm欧姆

电阻的单位,符号 Ω。

A
Ammeter安培计

量度电流的仪器,必须串联接入电路。

V
Voltmeter伏特计

量度电压的仪器,必须并联跨接在元件两端。

3逐步讲解 Steps

  1. 电流:流过多少电荷电流表示每秒有多少电荷流过电路中的一点,想像成水管:电流就像每秒流过管子的水量,水流越大,输水越多;电流越大,灯泡越亮。电路中多加一粒电池,推动力增强,电流便增大。量度电流的仪器是安培计,单位是安培(A);实验室小灯泡的电流往往不足一安培,电热水壶却可达十安培左右。
  2. 电压:推动的力电压是推动电荷流动的力量,就像水塔的高度:水塔越高,水压越大,水流越急;电压越大,推动电荷的力量越强,电流也越大。一枚干电池的电压约 1.5 V,两枚串联约 3 V,所以两枚电池的灯泡更亮。量度电压的仪器是伏特计,单位是伏特(V),名字来自物理学家伏特。
  3. 电阻:阻碍的角色电阻是电路中阻碍电流的角色:把一段幼而长的铁线接入电路,灯泡明显变暗,因为铁线电阻大,电流便小;把铁线剪短,灯泡又亮起来,可见导线越长电阻越大。材料也决定电阻:同样尺寸下,铜的电阻远小于铁,所以电线多用铜。电阻的单位是欧姆(Ω),符号来自德国物理学家欧姆。
  4. 三者关系入门电流、电压与电阻三者紧密相连:电流 = 电压 ÷ 电阻。例如电压 3 V、电阻 3 Ω 时,电流为 3 ÷ 3 = 1 A;电压加倍到 6 V,电流便加倍到 2 A;若电阻加倍到 6 Ω,电流则减半为 0.5 A。只要知道其中两个量,代入公式便能求出第三个量,这是分析电路最基本的工具。
  5. 安培计的接法安培计必须串联接进电路,让全部电流都流过它:就像收费站设在唯一的道路上,所有车辆都必须经过,安培计才能量出准确的电流。接错成并联会令过大电流涌入安培计,可能损坏仪器。读数时留意单位是安培,别与伏特混淆;也要选择合适量程,先由大量程试接,才能保护仪器。
  6. 伏特计的接法伏特计必须并联跨接在待测元件两端,例如量度灯泡电压时,把伏特计两端分别接在灯泡两侧,它便显示灯泡两端相差的电压。若错接成串联,因为伏特计电阻极大,电路中几乎没有电流,灯泡熄灭,读数也失去意义。接线前先想清楚要量电流还是电压,再决定串联或并联,才不会出错。

4图解 Diagrams

电压・电流・电阻(水路比喻)V · A · Ω电压 Voltage伏特 V推动电荷嘅压力 the push电流 Current安培 A每秒流过几多电荷 charge flow电阻 Resistance欧姆 Ω阻碍电流 resists the flow水路比喻 Water analogy水泵= 电压 push窄管=电阻 narrow pipe水流=电流 flow电压越大 → 电流越大;电阻越大 → 电流越小 More push → more flow; more resistance → less flow
图 1:电压电流电阻(水路比喻)
安培计串联 · 伏特计并联 Ammeter in series, voltmeter in parallelA串联 in series安培计跟电流走同一条路break the loop to insert itV并联 in parallel伏特计跨住灯泡两端no need to break the loop接错会烧表:安培计绝对唔可以直接驳电池两端! Never wire an ammeter straight across a battery
图 2:安培计与伏特计接法

5例题示范 Example

例题:3 V 电池接一个电阻 3 Ω 的灯泡,电流是多少?若换成电阻 6 Ω 的灯泡,电流又如何?

  1. 应用关系式:电流 = 电压 ÷ 电阻。
  2. 第一个灯泡:3 V ÷ 3 Ω = 1 A。
  3. 第二个灯泡:3 V ÷ 6 Ω = 0.5 A。
  4. 比较:电阻加倍,电流减半 — 电阻越大,电流越小。
  5. 答案:应用电流 = 电压 ÷ 电阻:第一个灯泡的电流 = 3 V ÷ 3 Ω = 1 A;换上 6 Ω 灯泡后,电流 = 3 V ÷ 6 Ω = 0.5 A。可见电压保持 3 V 不变时,电阻加倍,电流便减半,即电流与电阻成反比;电阻越大,对电流的阻碍越大。

6常见错误 Mistakes

✗ 「安培计并联在灯泡两端。」
✓ 安培计必须串联;错误并联会令大电流流过安培计,可能烧毁仪器。
✗ 「伏特计串联接入电路。」
✓ 伏特计必须并联跨接在元件两端;串联的伏特计令电路近乎断路。
✗ 「电阻越大,电流越大。」
✓ 恰恰相反:电压不变时,电阻越大电流越小。
✗ 「电流的单位是伏特。」
✓ 电流单位是安培(A);伏特(V)是电压的单位。

75 题快测 Quick check

Q1电流的单位是什么?用什么仪器量度?

Q2一枚干电池的电压大约是多少?

Q3电压不变时,电阻增大,电流怎样变化?

Q4伏特计应该怎样接入电路?

Q56 V 电池接一个 3 Ω 的电阻,电流是多少?

8重点回顾 Recap

  • 电流是电荷流动的强弱,单位安培(A)。
  • 电压是推动电荷的推力,单位伏特(V)。
  • 电阻阻碍电流通过,单位欧姆(Ω)。
  • 电压增大电流增大;电阻增大电流减小(电流 = 电压 ÷ 电阻)。
  • 安培计串联接入;伏特计并联跨接。

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