内容正文:
专题05 欧姆定律
知识点一。探究电流与电压、电阻的关系
①提出问题:电流与电压电阻有什么定量关系?
②制定计划,设计实验:要研究电流与电压、电阻的关系,采用的研究方法是:控制变量法。即:保持电阻不变,改变电压研究电流随电压的变化关系;保持电压不变,改变电阻研究电流随电阻的变化关系。
③进行实验,收集数据信息:(会进行表格设计)
④分析论证:(分析实验数据寻找数据间的关系,从中找出物理量间的关系,这是探究物理规律的常用方法。)
⑤得出结论:在电阻一定的情况下,导体中的电流与加在导体两端的电压成正比;在电压不变的情况下,导体中的电流与导体的电阻成反比。
典例1.(2013秋•上城区期末)小刚同学用如图电路探究“一段电路中电流跟电阻的关系,在此实验过程中,当A、B两点间的电阻由10Ω更换为15Ω后,为了探究上述问题,他应该采取的唯一操作是( )
A.将电池个数增加
B.保持变阻器滑片不动
C.将变阻器滑片适当向左移动
D.将变阻器滑片适当向右移动
【答案】D
【解析】在滑动变阻器滑片位置不变的情况下,电路中由于将10Ω的定值电阻换成15Ω的定值电阻,使整个电路的电阻值R总增大。利用公式I=可知,电路中的总电流I减小。此时滑动变阻器两端的电压Up=IRp,由于Rp不变,I减小,导致了Up的减小,而定值电阻两点之间的电压等于总电压减去滑动变阻器两端的电压,由于滑动变阻器两端的电压减小导致了定值电阻两点之间的电压增大,为了保证导体两端的电压不变,要减小定值电阻两点之间的电压U2.根据公式U2=IR2可知,R2为15Ω不变,只能减小电路中的电流,所以要使电路中的电阻增大,即滑片P向右端移动增大电阻。故选:D。
典例2.(2018秋•新干县期中)小美利用如图甲电路探究电流跟电阻的关系,已知电源电压为6V且保持不变,实验用到的电阻阻值分别为5Ω、10Ω、15Ω、20Ω、25Ω。
(1)请根据图甲的电路图将图乙实物图补充完整,要求滑片右移时电流变小,(导线不允许交叉)。
(2)实验中多次改变R的阻值,调节滑动变阻器,使电压表示数保持不变,记下电流表的示数,得到如图丙I-R图象。
①由实验图象可得出的结论: 。
②上述实验中,小明利用5Ω的电阻完成实验后,接下来的操作是:将10Ω的电阻接入电路中,闭合开关,向 (选填“左”“右”)移动滑片,使电压表示数为 V,读出电流表的示数。
(3)为完成整个实验,根据上述定值电阻,应选择最大阻值至少为 Ω的滑动变阻器,若实验室只有标有“50Ω0.3A”的滑动变阻器,上述定值电阻中有 个不能够完成上述试验。
(4)探究过程中多次实验的目的是: 。
【答案】(1)如下图所示;(2)①电压一定时,通过导体的电流与它的电阻成反比;②右;2.5;
(3)35;1;(4)得到普遍规律。
【解析】(1)要求滑片右移时电流变小,即电阻变大,故滑片以左电阻丝连入电路中与电阻串联,电压表与电阻并联;
(2)①由图知,电阻两端的电压始终保持:UV=IR=0.5A×5Ω=----=0.1A×25Ω=2.5V,为一定值,故得出的结论是:电压一定时,通过导体的电流与它的电阻成反比;
②根据串联分压原理可知,将定值电阻由5Ω改接成10Ω的电阻,电阻增大,其分得的电压增大;
探究电流与电阻的实验中应控制电压不变,即应保持电阻两端的电压不变,根据串联电路电压的规律可知应增大滑动变阻器分得的电压,由分压原理,应增大滑动变阻器连入电路中的电阻,所以滑片应向右端移动,使电压表的示数为2.5V;
(3)根据串联电路电压的规律,变阻器分得的电压:U滑=U-UV=6V-2.5V=3.5V,变阻器分得的电压为电压表示数的
倍,根据分压原理,当接入25Ω电阻时,变阻器连入电路中的电阻为:
R滑=1.4×25Ω=35Ω,故为了完成整个实验,应该选取最大阻值至少35Ω的滑动变阻器;若实验室只有标有“50Ω 0.3A”的滑动变阻器,可知,变阻器允许通过的最大电流为0.3A,因电压表示数为2.5V不变,由欧姆定律,定值电阻的最小电阻:
,故上述定值电阻中有1个不能够完成上述试验。
(4)探究过程中多次实验的目的是得到普遍规律。
知识点二.欧姆定律
1.内容:导体中的电流,跟导体两端的电压成正比,跟导体的电阻成反比。
2.数学表达式
3.说明:①适用条件:纯电阻电路(即用电器工作时,消耗的电能完全转化为内能)
典例3.(2020•浉河区校级模拟)对于欧姆定律的公式I=的理解,以下说法不正确的是( )
A.对一确定的导体来说,通过导体的电流跟加在这段导体两端的