第3课 欧姆定律-【帮课堂】2021-2022学年高二物理同步精品讲义（人教版选修3-1）

第3节 欧姆定律 目标导航 学习目标 1.会用电压表和电流表测量某段电路的电压和其中的电流。 2.熟练掌握欧姆定律及其表达式I＝，明确欧姆定律的适用条件。 3.知道电阻的定义及定义式R＝。 核心提炼 1个概念——电阻 1个定律——欧姆定律 1个图象——导体的伏安特性曲线 知识精讲 知识点01 欧姆定律 1.电阻 (1)物理意义：反映导体对电流的阻碍作用。 (2)定义：加在导体两端的电压跟通过该导体的电流的比值。 (3)定义式：R＝。 (4)单位：欧姆，符号是Ω，常用的电阻单位还有千欧(kΩ)和兆欧(MΩ)：1 kΩ＝103 Ω，1 MΩ＝106 Ω。 2.欧姆定律 (1)内容：导体中电流强度跟它两端电压U成正比，跟它的电阻R成反比。 (2)表达式：I＝。 (3)适用条件：适用于金属导电和电解液导电，对气态导体和半导体元件不适用。 思考判断 1.任何情况下导体的电阻与两端的电压成正比，与通过的电流成反比。(×) 2.对于某个电阻而言，它两端的电压越大，通过它的电流越大。(√) 3.欧姆定律适用于金属导体，也适用于半导体元件。(×) 4.定值电阻满足R＝，U和I变化时，二者变化的倍数相同。(√) 5.电阻越大，表示导体对电流的阻碍作用越大，导体的导电能力越强。(×) 知识点02导体的伏安特性曲线 1.定义 建立平面直角坐标系，用纵轴表示电流I，用横轴表示电压U，画出导体的I－U图线。 2.线性元件 导体的伏安特性曲线是一条直线，即电流与电压成正比，如金属导体、电解液等。 3.非线性元件 伏安特性曲线不是直线的，即电流与电压不成正比的电学元件，如气态导体、半导体等。 思维拓展 　金属导体的电阻随温度的升高会增大，它的伏安特性曲线是向上弯曲还是向下弯曲？ 答案　金属导体的电阻随温度升高而增大，所以它的电阻增大，根据I－U图象上各点与原点连线的斜率可以反映出电阻的倒数，所以图线向下弯曲。 【知识拓展】 　对欧姆定律的理解 [要点归纳]　 1.欧姆定律的适用情况 欧姆定律仅适用于纯电阻(将电能全部转化为内能)电路。非纯电阻(电能部分转化为内能)电路不适用。 2.欧姆定律的两性 (1)同体性：表达式I＝中的三个物理量U、I、R对应于同一段电路或导体。 (2)同时性：三个物理量U、I、R对应于同一时刻。 3.公式I＝和R＝的比较 比较项目 I＝ R＝ 意义 欧姆定律的表达形式 电阻的定义式 前后物理 量的关系 I与U成正比，与R成反比 R是导体本身的性质，不随U、I的改变而改变 适用条件 适用于金属导体、电解液等 适用于计算一切导体的电阻 [精典示例] [例1] (多选)下列说法正确的是(　　) A.由R＝可知，一段导体的电阻跟它两端的电压成正比，跟通过它的电流成反比 B.比值反映了导体阻碍电流的性质，即电阻R＝ C.通过导体的电流越大，导体的电阻越小 D.由I＝可知，通过同一段导体的电流跟加在它两端的电压成正比 解析　导体的电阻跟它两端的电压、通过它的电流均无关，选项A、C错误；由可知，在U一定时，I越大，越小，说明导体对电流的阻碍作用越弱，反之I越小，越大，说明导体对电流的阻碍作用越强，故比值反映了导体阻碍电流的性质，即电阻R＝，选项B正确；由欧姆定律I＝可知，通过同一段导体的电流跟加在它两端的电压成正比，故选项D正确。 答案　BD [例2] 一根镍铬合金丝的两端加8 V的电压，通过它的电流是2 A，它的电阻是多少？若通电时间为50 s，那么有多少库仑的电荷量通过它？如果在它两端加4 V电压，则这根合金丝的电阻是多少？ 解析　由电阻的定义式得R＝＝＝4 Ω，q＝It＝100 C。导体的电阻由自身决定，如果在它两端加4 V电压，其电阻不变，仍为4 Ω。 答案　4 Ω　100 C　4 Ω 　导体的伏安特性曲线 [要点归纳]　 1.U－I图象与I－U图象 (1)坐标轴意义不同：I－U图线为导体的伏安特性曲线，表示电流I随电压U的变化规律，横轴表示U为自变量，纵轴表示I为因变量；U－I图线的横轴表示电流I，纵轴表示电压U。 (2)图象上任意一点与坐标原点连线的斜率的意义不同：如图1甲中，R1>R2；而在图乙中R2>R1。 图1 2.非线性元件电阻的确定 如图2所示，非线性元件的I－U图线是曲线，导体电阻Rn＝，即电阻等于图线上点(Un，In)与坐标原点连线的斜率的倒数，而不等于该点切线斜率的倒数。 图2 [精典示例] [例3] 如图3所示的图象所对应的两个导体为R1、R2，则： 图3 (1)电阻R1∶R2为多少？ (2)若两个导体中的电流相等(不为零)时，电压之比U1∶U2为多少？ (3)若两个导体中的电压相等(不为零)时，电流之比I1∶I2为多少？ 解析　(1)因为在I－U图象中，R＝＝， 所以R1＝