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初三物理中,小灯泡短路,电流为什么从导线中通过,而不从小灯泡的灯丝流过?

发布时间:2024-04-25 10:30来源:本站点击:标签: 电流 为什么 物理 初三 短路 灯泡

  初中物理对电路的理想化处理,认为导线是理想化导线,即导线无电阻。小灯泡短路,准确说叫短接,即用导线直接连接小灯泡的两端。这样,小灯泡与导线并联,根据并联电路的分流特点,电流的分配跟电阻成反比。导线无电阻,则电流为无穷大,小灯泡中电流为0。实际上,导线不会没有电阻只是比较小,所以,导线中的电流不会是无穷大只是比较大,小灯泡中也不会没有电流只是比较小。

  在初中物理的电路问题中,除导线是理想导线之外,被理想化的还有电源、电流表和电压表。这对处理电路问题很重要:理想电源没有内阻,因此,电源电压就是外电路两端的总电压;理想电流表的内阻为0,因此接入电流表相当于一段导线;理想电压表内阻趋于无穷,因此接入电压表的位置等同于开路。这也决定了接电流表的位置不能开路,接电压表的位置不能短路,否则,电路必然出现故障。认识到这些对于识别电流表和电压表,十分有效。下面举几个例子,显性的例子就不举了,举个隐性的例子。

  例题.下图所示电路连接无误,电表都有正常示数,试判断甲、乙分别是电流表还是电压表?

  电路有三种状态,通路、断路、短路;通路和断路比较好理解;最难理解的是短路,尤其是初三刚开始学电路的时候,所以在刚接触短路的时候我建议通过实验观察就行,小灯泡发光就说明有电流通过,小灯泡不发光就说明没有电流通过。但是等学了欧姆定律以后我们可以通过欧姆定律来解释。

  注意:小灯泡短路,严格的讲是小灯泡被短接。

  用实验来说明电流为什么从导线通过,而不从小灯泡的灯丝流过:

  

初三物理中,小灯泡短路,电流为什么从导线中通过,而不从小灯泡的灯丝流过?

  下图是正常情况下,电路中电流的情况(图中白点的移动表示电流)

  下图表示灯被短接的情况:

  请仔细观察以上动图,在图中右侧灯泡不再发光,说明灯丝中没有电流,但是连接该灯的导线有电流通过。

  用欧姆定律解释电流为什么从导线通过,而不从小灯泡的灯丝流过:

  可以认为导线和电灯并联(两端电压相等),因为导线的电阻远远小于灯泡的电阻,根据欧姆定律,通过导线的电流远远大于通过灯泡的电流。通过灯泡的电流非常小(可以认为没有电流通过),导致灯泡的实际功率很小,所以不发光。

  先直接回答一下题主的问题:不是没有电流通过灯泡,而是通过的电流太小、不足以把灯泡点亮罢了。但并非被短路的灯泡在仼何情况下都不亮,亮与不亮要取决于电源内阻 。因为电流有它自已的行为准则,这个准则就是“欧姆定律”。

  不过解释这个问题要用到一点高中物理知识,这就是“全电路欧姆定律”。和部分电路欧姆定律相比,它只是在计萛时增加了电池内阻r0 。下面用两个实例作一下具体分析:

  先举一个实例,如图

  实验1通电后灯泡被点亮,由于电池内阻r0的存在,电池电压U降为1.36 ⅴ,电流0.5A。

  下面再作一下实验2。首先把小灯泡接到由1000节5号电池并联的电池组上

  我们归纳一下以上的以上的实验和计萛,主要涉及两方面的知识:一是“部分电路欧姆定律”和“全电路欧姆定律”的区别,前者把电源理想化了,可便于对电路的分析研究,后者加进了电源内阻使计萛结果更贴近实际。

  二是不同阻值电阻并联的计萛方法 。它的计萛过程就是求“倒数和的倒数”。比如3Ω和9Ω电阻并联,先改为倒数和:1/3+1/9=4/9,然后再求倒数变为9/4=2.25Ω。

  

初三物理中,小灯泡短路,电流为什么从导线中通过,而不从小灯泡的灯丝流过?

  上面实验中的短路导线和灯泡就是两个不同阻值电阻的并联,当电流通过时会产生压降,既然有电压,那么用电压/电阻就可以计萛出导线和灯泡各有多少电流通过了。以上就是我的回答。

  但有两点需要说明一下 ,一是灯泡的冷、热电阻是不一样的,为简化计萛过程文中采用了统一数据,但不会影响结论 。还有就是没有考虑接触电阻以及电源内阻随放电电流产生的变化。

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  我初中物理还行。不妨说两句。有个“欧姆定律”,应该是“电路中的电流与电压成正比,与电阻成反比”公式表示是I=U/R(A=V/Ω)。

  在一个闭合电路中,如果没有接驳回路,那么尽管有一个电压,但是确没有电流流动。并联接上一个灯泡,假设电路电压是220V一火一零制。在灯泡连通形成一个回路时(也就是问题所说的形成“短路”),那么电流就会通过“短路”向零线流动,火线电压是220V,零线电压为0,电压差就是220VA。一般的灯泡结构式在零、火两线间连接一个细小的相对电阻较高的导体(灯丝)。这个灯丝的电阻是一个常数值Ω。那么根据欧姆定律。这个电阻越大,电流就越小,而电阻越小电流就越大。这是因为电流经过电阻时,需要克服电阻时阻抗,而在克服阻抗时便产生了能量消耗,这个消耗的能量发生了能量转换。即由电能转换成热能。而这个热能达到一定程度时,灯丝就红了开始发光。也就是我们看到了一个明亮的灯。……。电流通过灯丝后经过零线回到了他的老家——电路零点。而这个回程中压差驱使体走最快捷阻击最小的路径——零线。因此在你测量零线电压时电压为零,电流亦为零。电流直接回家了。但是,如果你把零线切断了,阻断电流回家的路,那么电路断了,它也就不干活了。灯也就不亮了。如果在这个时候,你用手摸零线,而恰好你的脚与地连接重新形成一个回路,让电流通过你的身体回家,而你身上的电阻就形成了一个新的耗能结构。或许能那时你会发光,但那时你已经死了。这就是平时你摸零线时感觉不到有电,但你正赶上它断了,生气了的时候摸它,那就是在找死。

  所以,其实是不似“问题”所说的电流不走短路灯丝,而是它回家时走的太快你感觉不到。而且是留下了买路钱——灯亮了。

  (1)短路即导电率良好的导体将电源的正负或两级直接相连,理想情况下短路情况下,电路回路电阻为零,这给以金属为导体的电子提供低阻的最佳路径。

  (2)针对提问者的问题来分析,首先说明一下灯泡灯丝,为什么灯丝类的灯泡通电会发光,其实正是灯丝电阻的结果,灯丝一般选择相对高电阻率的金属,如“钨丝”,当通电后由于金属内部原子核对电子的阻碍,即电子和原子核的碰撞结果就是发光发热,能量来源于电源,还记得卢瑟福用射线轰击或照射金箔的实验吗,正是原子核对的存在才发生了射线的部分弹回,确立了原子核模型。所以像这个问题说短路,既然短路了,电子当然是经过对自己阻碍小的路径即短接线,短接线与电源形成回路,而不会去碰撞大阻抗部分,即题目中提到的灯丝。

  (3)任何事物都具有相似性,电子在电动势提供动力的作用下,做定向运动,是一种驱使型的被动运动,如同人去一个地方,如果有路径选择,只要是正常人,他总会选择捷径,对于电子的捷径就是低电阻回路,回路电阻接近为零,就是极限情况--短路。

  总之,任何事物都是惰性事物,你已知的选择就是对自己最优的选择。

  其实都有电流。只是因为把小灯泡短路,只要导线纯在电阻,那么小灯泡就有电流流过,电流和电阻成反比,电阻越小,电流越大。那么两端电压相同的条件下。显然,导线的电流远远大于流过小灯泡的电流,差数量级之后。就可以看做0。那么推到理想极限。导线电阻无穷小。那么流过小灯泡的电流为0

  如果从灯丝通过,就不叫短路,是正常,而短路在R=O时,从欧姆定理知道I无限大。

  因为题中默认是理想导线,没有电阻的。短路时相当于导线与小灯泡并联,根据欧姆定律可以知道小灯泡两段电压等于短路它的导线电压都是0,结合并联时电流与电压成反比,所以小灯泡中没有电流流过。

  这是电阻并联,电流不是不经过灯丝,而是经过灯丝的很少。

  

初三物理中,小灯泡短路,电流为什么从导线中通过,而不从小灯泡的灯丝流过?

  

初三物理中,小灯泡短路,电流为什么从导线中通过,而不从小灯泡的灯丝流过?

  就像走路一样有捷径为什么还会想绕一个大圈呢,电流就和你走路一样会走更近的一条