内容正文:
第14章 欧姆定律
考点梳理
考点1 电流与电压、电阻的关系
导体中的电流与导体两端的电压及导体的电阻有关,因此探究电流与它们的关系时,就采用“控制变量法”。
(1)器材:电源、开关、导线、电流表、电压表、滑动变阻器、定值电阻(三个)。
(2)电流与电压的关系(只用一个定值电阻,保持电阻不变)
①按电路图连接电路;
②闭合开关S,调节滑动变阻器的滑片,使定值电阻R两端的电压成整数倍变化,并读出对应的电流表的值,记入表格;
③换用另一个定值电阻,重复上面的实验。
归纳结论:电阻一定时,导体中的电流与导体两端的电压成正比。
(3)电流与电阻的关系(保持电压一定,改变定值电阻)
①按电路图连接电路;
②闭合开关S,调节滑动变阻器的滑片,使定值电阻R1两端的电压为U0,并读出对应的电流表的值,记入表格;
③断开开关,分别用定值电阻R2、R3代替R1,并调节滑动变阻器,使电压表的示数仍为U0,并将相应电流表示数记入表格。
归纳结论:电压一定时,导体中的电流与导体的电阻成反比。
考点2 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)公式:I=
其中U表示导体两端的电压,单位是伏特(V);R表示导体的电阻,单位是欧姆(Ω);I表示通过导体的电流,单位是安培(A)。
(3)公式的变形:由I=变形可得
①R=,这个公式表示导体的电阻在数值上等于导体两端的电压与通过它的电流的比值,但R是导体本身的属性,不能理解为导体的电阻与电压成正比,与电流成反比。
②U=IR,说明导体两端的电压在数值上等于通过导体的电流与导体电阻的乘积,不表示电压与电流成正比,因为电压是电流形成的原因。
(4)注意事项
适用范围:欧姆定律研究的是电源外部的一部分或全部纯电阻电路。
物理量的同一性、同时性:I、U、R都是同一段导体或者同一段电路在同一时间的三个物理量。
考点3 电阻的串联、并联
(1)电阻的串联:串联电路总电阻大于任一个分电阻,导体的串联相当于增加了导体的长度。
串联电路的总电阻等于各串联电阻之和,即R=R1+R2。
(2)电阻的并联:并联电路的总电阻小于任一个分电阻,导体的并联相当于增大了导体的横截面积。
并联电路总电阻的倒数等于各并联电阻的倒数之和,即=+。
(3)串联电路和并联电路的特点
电路图
电流
I=I1=I2
I=I1=I2=…=In
I=I1+I2
I=I1+I2+…+In
电压
U=U1+U2
U=U1+U2+…+Un
U=U1=U2
U=U1=U2=…=Un
电阻
R=R1+R2
R=R1+R2+…+Rn若电阻均为r,则R=nr
=+
=++…+
若电阻均为r,则R=
电压与电流分配关系
=,=
=
考点4 伏安法测电阻
(1)实验原理:R=
(2)实验电路图:
(3)实验表格:
实验次数
U/V
I/A
R/Ω
1
2
3
(4)注意事项
①在选取器材时,电流表的量程要大于电路中的最大电流;滑动变阻器的最大阻值应略大于或接近于小灯泡的电阻,以使调节效果明显。
②在连接电路时,要断开开关,将电流表、电压表、滑动变阻器正确接入电路,并注意防止短路的发生。
③在闭合开关前,应把变阻器的滑片移到阻值最大处,使电路中电流最小,目的是保证电路中各元件的安全。
④注意把每次测量的结果和灯泡的发光情况记录下来。
⑤分析处理数据,对于测得的各组电压值和电流值,计算出相应的电阻,然后比较几次实验测得的电阻,会发现灯泡变暗时,电阻变小。这不是测量误差,而是因为随着灯泡两端的电压减小,灯泡的温度降低,从而使灯丝的电阻减小。
典例·解读
1.如何正确理解欧姆定律
I=和R=的区别:虽然从数学角度看不出这两式有什么本质上的区别,但它们的物理意义却是不同的。I=表明导体中的电流跟导体的电压成正比,跟导体的电阻成反比;若将公式R=也理解为导体的电阻跟这段导体两端的电压成正比,跟导体的电流成反比那就错了。这是因为导体的电阻是导体本身的一种性质,其大小是由导体的材料、长度和横截面积决定的,而与导体两端的电压及通过导体的电流大小无关。也不是导体两端的电压为零时,导体的电阻也为零,我们只不过是利用这个公式测量与计算导体的电阻值。对同一导体来说是不变的,但对于不同的导体一般不同。
例1、将欧姆定律基本公式I=变形得到R=,关于R=的物理意义,下列说法中正确的是( )。
A.导体中通过的电流增大时,其电阻值反而减小
B.加在导体两端的电压增大时,其电阻也会相应增大
C.导体的电阻值可用电压与电流的值来计算,它等于导体两端的电压与通过的电流之比值
D.导体的电阻与加在两端的电压成正比,与通过导体的电流成反比
解析:电阻是导体本身的一种性质,它的大小取决于