内容正文:
第18讲 欧姆定律
电流、电压、电阻的关系
1.电路中电流的大小跟电压、电阻有关,需采用__控制变量__的思想进行分步探究。
2.探究电流与电压的关系时,需要控制__电阻__一定,调节__滑动变阻器__,使电阻两端的电压__改变__。
3.探究电流与电阻的关系时,需要更换__电阻__,调节__滑动变阻器__,使电阻两端的电压__不变__。
[2021·金华]按如图所示电路研究电流与电压的关系。已知电源电压为6 V,R1为定值电阻,滑动变阻器R2标有“20 Ω 1 A”的字样,电流表量程为“0~0.6 A”,电压表量程为“0~15 V”。完成下列问题:
(1)闭合开关后,电流表无示数,电压表示数接近电源电压,出现此故障的原因可能是__R1断路__。
(2)若R1=6 Ω,为保证电路安全,滑动变阻器允许接入电路的最小阻值为__4__Ω__。
在探究“电流与电阻关系”的实验中,所用的器材有:电压恒定为6 V的电源、开关、电流表、电压表、三个定值电阻(5 Ω,10 Ω,20 Ω)、几个规格不同的滑动变阻器、导线若干。
电压U/V
2
电阻R/Ω
5
10
20
电流I/A
0.4
0.2
0.1
(1)如图所示是某同学连接的电路,图中有一根导线连接错误,请你在连接错误的导线上打“×”,并补画出正确的连线。
(2)电路连接正确后,闭合开关前滑动变阻器的滑片应置于__A端__(填“A端”或“B端”)。
(3)分别把5 Ω和10 Ω的定值电阻接入电路中,移动滑动变阻器的滑片使电压表的示数为2 V,记录下电流表的示数。可是当把20 Ω的定值电阻接入电路中时,该同学无论怎样移动滑片都无法使电压表示数调到控制值,说明选择的滑动变阻器__最大阻值偏小__。
(4)更换器材后,重新实验,将数据记录在表格中,分析实验数据可得结论:__电压一定时,通过导体的电流与导体的电阻成反比__。
【答案】(1)如图所示
欧姆定律及其简单应用
1.欧姆定律:一段导体中的电流跟这段导体两端的电压成__正比__,跟这段导体的电阻成__反比__。
2.公式:__I=__。注意公式中各个物理量的意义。
某同学利用如图甲所示的电路进行实验,电源电压恒为3伏,更换5个定值电阻Rx,得到如图乙所示的图像。以下有关叙述正确的是( C )
A.该同学研究的是电流和电压的关系
B.实验中电压表的示数保持0.5伏不变
C.滑动变阻器阻值变化范围为1欧~5欧
D.将Rx从5欧换成10欧后,应将滑片P向左移
变式题 某小灯泡上标有“6 V 6 W”字样,其电流随两端电压变化关系的曲线如图所示,则当小灯泡两端的电压为2 V时,通过小灯泡的电流为__0.5__A,此时小灯泡的电阻为__4__Ω。
小金尝试将电流表改装成可直接测电阻的表,并设计了如图所示电路,在M、N中可接待测电阻,已知电流表量程为0~0.6安,电源电压为12伏,请回答:
(1)闭合开关前,滑动变阻器的滑片P应处于__B__(填“A”或“B”)端。
(2)先将M、N直接用导线连接,并移动滑动变阻器的滑片使电流表满偏,电流表0.6安的刻度上标定的电阻值为__0__,此时滑动变阻器的阻值为__20__欧。若在M、N间接入一个与此时滑动变阻器阻值相同的电阻,电流表示数为__0.3__安。
(3)电流表0.2安刻度处,标定的电阻值为__40__欧。
(4)改装后可直接测电阻的表,其表盘刻度__不均匀__(填“均匀”或“不均匀”),理由是__由I=可知刻度不均匀__。
电路种类
串联电路
并联电路
电流特点
__________
__________
电压特点
__________
__________
电阻特点
__________
__________
【答案】略
小金用图甲所示的电路探究串联电路电压的规律,实验时意外发现:“当滑动变阻器滑片P向左移时,两电压表的读数之和减小。”他产生了疑惑,在老师的引导下,知道了用久的普通干电池内部有不可忽略的电阻,可将它看成一个理想电源(电压U恒定,电阻为0)与一个电阻r串联(如图乙所示),为了测量干电池电阻r,他选择了适当器材,设计出如下的实验方案。
(1)选用的器材:一个电压表,符合实验要求的已知阻值的定值电阻R1,导线和开关若干,一节旧干电池。
(2)设计出了如图丙所示的实验电路图。
(3)请你根据他所设计的电路图,帮他写出主要的实验步骤和需测量的物理量__①按照电路图连接电路,记下开关S断开时电压表的示数U;②闭合开关,记下电压表示数U1__。
(4)请你帮他写出干电池电阻r的数学表达式(用已知量和测量量表示):__r=R1__。
如图所示,电源电压恒为6 V,定值电阻R