专题03 电阻与欧姆定律(期中知识清单)九年级物理上学期新教材沪科版(五四学制)
2025-11-13
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精品
资源信息
| 学段 | 初中 |
| 学科 | 物理 |
| 教材版本 | 初中物理沪科版(五四学制)九年级上册 |
| 年级 | 九年级 |
| 章节 | 第1节 电阻 变阻器,第2节 电流与电压、电阻的关系 |
| 类型 | 学案-知识清单 |
| 知识点 | - |
| 使用场景 | 同步教学-期中 |
| 学年 | 2025-2026 |
| 地区(省份) | 上海市 |
| 地区(市) | - |
| 地区(区县) | - |
| 文件格式 | ZIP |
| 文件大小 | 2.14 MB |
| 发布时间 | 2025-11-13 |
| 更新时间 | 2025-11-13 |
| 作者 | xuekwwuli |
| 品牌系列 | 上好课·考点大串讲 |
| 审核时间 | 2025-10-17 |
| 下载链接 | https://m.zxxk.com/soft/54395340.html |
| 价格 | 4.00储值(1储值=1元) |
| 来源 | 学科网 |
|---|
内容正文:
专题03 电阻与欧姆定律
【清单01】电阻和变阻器
一、电阻和变阻器
1. 电阻
(1)概念:导体对电流的 作用叫电阻。用字母R表示。不同的导体,电阻一般不同。
(2)单位
①国际单位: ,简称欧,符号Ω。
②常用单位: (kΩ)、 (MΩ)。
③换算关系:1 kΩ = Ω 1MΩ = kΩ。
(3)电阻器
收音机、电视机等用电器的电路中连接着许多具有一定阻值的元件叫作 ,用来调节电路中的电流和电压。电路图中的符号:
2. 对电阻的理解
可从“阻碍作用”和“性质”两个角度来分析。
(1)导体的电阻越大,表示导体对电流的 越大。在相同的电压下,导体对电流的阻碍作用(电阻)越大,电路中的电流越小。而绝缘体之所以起绝缘作用,就是由于其电阻很大。
(2)导体的电阻是导体本身的一种 ,由自身情况决定。不管这个导体是否连入电路,是否有电流通过,也不管它两端的电压是否改变,导体对电流的阻碍作用(电阻)总是存在的。无电流通过时,这种阻碍作用仅仅是没有体现出来而已。
二、探究电阻的大小与哪些因素有关
【猜想与假设】从生活经验中知道,输电线越长,耗电量越大;高压输电线很粗,而实验室中做电学实验用的导线却很细;导线一般使用铜、铝制成。据此我们可以猜想,导体的电阻可能跟导体的长度、粗细(横截面积)和材料有关。
【实验器材】
电源、装有不同规格电阻丝的演示板、电流表、开关。a、b、c是三根用同一种材料制成的导线,a、b长短相同但粗细(横截面积)不同,a、c粗细相同而长短不同;导线d与导线c的长短、粗细都相同,但材料不同。
【实验设计】
(1)实验中用到的方法
①控制变量法:在探究电阻的大小可能与导体的材料、导体的长度、导体的粗细有关时,利用 法去探究每一个因素对电阻大小的影响。
②转换法:在电源电压不变的情况下,通过 或灯泡亮度来判断导体电阻的大小。
【进行实验】
(1)选用材料相同、长度相同,横截面积不同的两根电阻丝a和b,分别将它们接入电路,观察电流表的示数,记入表格中。
(2)选用材料相同、横截面积相同,长度不同的两根电阻丝a和c,分别将它们接入电路,观察电流表的示数,记入表格中。
(3)选用长度和横截面积相同、材料不同的电阻丝d和c,分别将它们接入电路,观察电流表的示数,记入表格中。
(3)数据收集
次数
导线
长度
横截面积
电流大小
电阻大小
1
a
l
S
小
大
b
l
2S
大
小
2
a
l
S
小
大
c
l/2
S
大
小
3
c
l/2
S
小
大
d
l/2
S
大
小
【分析论证】
(1)分析实验1:材料和长度相同,横截面积不同的两根电阻丝a和b,通过b的电流大,说明b电阻丝的电阻小。
(2)分析实验2:材料和横截面积都相同,长度不同的两根电阻丝a和c,通过a的电流小,说明a电阻丝的电阻大。
(3)分析实验3:长度和横截面积相同,材料不同的两根电阻丝c和d,通过c的电流小,说明c电阻丝的电阻大。
【实验结论】导体电阻的大小与导体的 、 和 有关。
横截面积相同的同种材料的导体,长度越长,电阻越大;长度相同的同种材料的导体,横截面积越小,电阻越大;长度和横截面积都相同的不同材料的导体,其电阻一般不同。
三、导体、绝缘体、半导体和超导体
1. 导体与绝缘体:人们常把容易导电的材料叫做 体,不容易导电的材料叫做 体。
2. 半导体:有些材料的导电性能介于导体和绝缘体之间,叫做半导体。
3. 超导体:20世纪初,科学家们还发现,有些材料在很低的温度时,电阻就变成了0,这就是 现象。发生超导现象的物体叫做超导体。
四、滑动变阻器
1. 变阻器
(1)概念:能够改变电阻的器件叫作变阻器。
(2)原理:靠改变连入电路中的电阻丝的 来改变接入电路中阻值的大小。
2. 滑动变阻器
(1)构造:主要部件是电阻丝绕成的线圈,与滑片接触处线圈表面涂有的绝缘漆已被刮去;滑片套在金属杆上,可自由滑动,金属杆的电阻很小,相当于一根导线;另有四个接线柱A、B、C、D。
(2)作用:调节滑动变阻器的滑片P,可以逐渐改变电路中的阻值,从而逐渐改变电路中的电流和部分电路两端的电压,另外还可以起到保护电路的作用(防止电路元件被烧坏)。
(3)结构示意图和符号
如图所示,A、B、C、D分别表示四个接线柱,P表示滑片。元件符号如图所示。
(4)铭牌上各数值的物理意义
例如,某一滑动变阻器标有“20Ω 2A”的字样,其中,“20Ω”表示变阻器的最大电阻是 欧;“2A”表示允许通过的最大的电流是 A。
(5)滑动变阻器的使用方法
①滑动变阻器应按照“一上一下”的方式接入电路中。
②关键是确定滑动变阻器的下端接线柱,上端两个接线柱中任何一个连入电路,接法是等效的。
③滑片向靠近下接线柱的方向移动,电阻变 ,滑片向远离下接线柱的方向移动,电阻变 ,可简记为:“近下电阻变小,远下电阻变大”。
四、电阻箱
1. 旋钮式电阻箱
(1)元件符号:电阻箱是一种能读出连入电路阻值的变阻器,在电路图中的元件符号:
(2)结构:如图所示,箱面上有两个接线柱、四个旋盘。
(3)使用方法:使用时把两个接线柱接入电路,调节四个旋盘就能得到0~9999欧的任意整数阻值。
(4)读数方法:分别计算出四个旋盘上小三角指示的示数与面板上对应倍数的乘积,将得到的四个乘积相加,就是电阻箱接入电路中的阻值。
如图所示,电阻箱接入电路的阻值为: Ω+ Ω Ω Ω Ω.
2. 插入式电阻箱
插入式电阻箱有两个接线柱,接线柱之间有几段电阻丝,电阻丝的上方有能插入或拔出的铜塞。拔出铜塞时,对应的那段电阻丝就接入了电路;插入铜塞时,对应的那段电阻丝就会被短路,相当于没有接入。如图所示是一个插入式电阻箱的示意图,接入电路的总电阻R= Ω;如果当四个铜塞都拔出时,接入电路的总电阻R= Ω
第二节 探究:电流与电压、电阻的关系
一、探究电流与电压、电阻的关系
【实验目的】
(1)探究电阻一定时,电流与电压的关系。(2)探究电压一定时,电流与电阻的关系。
【实验器材】
电源、电流表、电压表、开关、滑动变阻器、不同阻值的定值电阻、导线若干。
【实验设计】
本实验需采用控制变量法进行实验设计,图为实验电路图。请你说明为什么采用此电路图可进行本实验。你还有其他设计吗?
(1)探究电流跟电压的关系时,保持电路中的电阻不变,通过调节滑动变阻器接入电路中的阻值大小来改变电阻两端的电压,探究通过电阻的电流随它两端电压变化的关系。
(2)探究电流跟电阻的关系时,通过调节滑动变阻器使电阻两端的电压不变,分别换用不同阻值的电阻接入电路,探究电流与电阻的关系。
(3)设计如图所示的电路图。
(4)实验器材:电源、定值电阻多个(5Ω、10 Ω、20Ω)、滑动变阻器、开关、电流表、电压表、导线等。
【实验步骤】
(1)按照电路图将实验器材连接好。
(2)保持电阻不变,如接入R= 5Ω的定值电阻,探究电流随定值电阻两端电压变化的关系,通过调节滑动变阻器接入电路的阻值,使定值电阻R两端的电压成整数倍变化目,如电压分别为2V、4 V、6V,观察电流表,读出不同电压下电流表的示数,将数据填入表一中。
(3)用换接的方法改变电阻的阻值,如将R= 5 Ω的电阻先后换接为10 Ω、20Ω的电阻,调节滑动变阻器滑片,保持电阻R两端的电压不变,如U=5V,观察电流表,读出不同电阻时电流表的示数,将数据填入表二中。
【分析论证】
(1)数据分析:对以上两个表格的数据进行仔细分析,归纳出电流随电压、电阻变化的规律。
实验结论:电阻不变时,电流跟电压成 比关系;电压不变时,电流跟电阻成 比关系。
(2)图像法分析: 在坐标图上画出保持电阻不变时,电流随电压变化的图像(甲图)。同理,还可画出电压不变时,电流随电阻变化的图像(乙图)。
①分析图甲可看出,在导体的电阻一定时,加在它两端的电压越大,通过该导体的电流越大。电压与电流的比值是一个定值,即导体中的电流跟导体两端的电压成正比。
②分析图乙可以看出,在导体两端的电压一定时,导体的电阻越小,通过该导体的电流越大。电流与电阻的乘积是一个定值,即导体中的电流跟导体的电阻成反比。
(3)实验结论:大量实验表明:
当导体电阻不变时,通过导体的电流跟导体两端的电压成正比;当导体两端电压不变时,通过导体的电流跟导体的电阻成反比。
【评估交流】
(1)闭合开关前须将滑动变阻器调到最大阻值处,目的是 ,避免电路被烧坏。
(2)使R两端的电压(电阻)成整数倍变化是为了便于寻找通过R的电流与R两端电压(R的阻值)的关系。在调节过程中不要忘了观察电流表示数的变化,以免烧坏电流表。
(3)得到多组数据是为了寻找规律,使实验结论具有 性。
二、欧姆定律
1. 欧姆定律
(1)内容:一段导体中的电流,跟加在这段导体两端的电压成 比,跟这段导体的电阻成 比。
(2)数学表达式
如果用U表示导体两端的电压,R表示导体的电阻,I表示导体中的电流,那么用公式表示就是:
公式中的物理量及其单位:
U表示电压,单位是伏特(V);R表示电阻,单位是欧姆(Ω);I表示电流,单位是安培(A)。
2. 理解欧姆定律
(1)物理意义:对于同一导体而言,电阻一定,加在导体两端的电压增大几倍,导体中的电流就增大几倍,当电压一定时,导体中的电阻增大几倍,导体中的电流就变为原来的几分之一。
(2)变形公式的意义:由欧姆定律的公式I=U/R可推出U=IR、R=U/I。
①U=IR:表示导体两端的电压等于通过导体的电流与其电阻的乘积。因电压是由电源提供的,电压是形成电流的原因,所以不能说成电压与电流成正比。
② R=U/I:表示导体的电阻在数值上等于导体两端的电压与通过的电流的比值。因电阻是导体本身的一种性质,只与导体的材料、长度、横截面积及温度有关,与加在两端的电压和流过的电流大小无关。
(3)统一性:I、U、R必须使用国际单位制中的单位,即分别为V、Ω、A。
(4)同一性
① I、U、R是对同一个导体或同一段电路而言的,三者要一一对应。
②在解题时,习惯上把同一个导体或同一段电路各个物理量符号的角标用同一数字或字母表示,如I1、R1、U1等。
(5)条件性:定律中提到的“成正比”和“成反比”的两个关系分别有不同的成立条件。即当导体的电阻一定时,导体中的电流跟它两端的电压成正比;当导体的电压一定时,通过它的电流跟它的电阻成反比。
(6)适用范围:欧姆定律适用于从电源正极到负极之间的整个电路或其中某一部分电路,并且是纯电阻电路。
三、欧姆定律的应用
1. 应用欧姆定律进行分析或定量计算
(1)分析或计算依据
由欧姆定律I=U/R可直接求电流,由I=U/R可推导出求电压公式U=IR和求电阻公式R=U/I。
(2)利用欧姆定律解答计算题的“四步骤”
①审题:画电路图,标已知量、待求量,明确各用电器之间的连接方式、各个电表测量的对象。
②思考:明确解题思路,寻找解题依据,如欧姆定律以及串、并联电路中的电流、电压的特点。
③求解:利用公式分步计算;列方程,用数学方法求解,要有必要的文字说明及依据的物理公式。
④评价:讨论结果的合理性,得出答案。
(3)动态电路分析
如图所示,电源电压保持不变,开关S闭合后,滑动变阻器接入的是左边部分,把滑片P向左移动时,滑动变阻器接入电路的阻值将变 ,电流表的示数将变 ,由欧姆定律可知定值电阻两端电压变 ,即电压表示数变 。
(4)应用实例分析
例如,呼吸式酒精检测仪中的气敏元件,就是利用不同酒精浓度引起元件电阻的变化,从而引起电路中电流等的变化,由此检测驾驶员是否酒后驾车。
如图甲是酒精浓度检测仪的简化电路图,R1为定值电阻,R2为酒精气体传感器,R2的阻值随酒精气体浓度变化如图乙所示。由图象知,驾驶员呼出的酒精气体浓度越大,R2的阻值就越 ,R1和R2串联,总电阻变 ,根据I=U/R可知,电源电压不变,电路中的电流变 ,电压表测定值电阻两端电压,R1电阻值不变,电流变 ,电压表示数变 。
2. 利用欧姆定律解释电源短路、电流表、电压表的连接
(1)电源短路
导线的电阻接近0,根据欧姆定律I=U/R可知,当电阻接近0时,电路中的电流将趋向于 ,会烧坏电源和导线,所以绝对不能把电源两极直接用导线相连,否则会造成电源短路。
(2)通过欧姆定律理解电流表为何串联、电压表为何并联
电流表电阻很 ,相当于导线,若将电流表直接连在电源的两端,情形跟上述情况相同,因此不允许将电流表直接接在电源两端。
电压表电阻很 ,有电压表的支路相当于 路,所以只要电源电压不超过电压表的量程,就可以将电压表直接接在电源两端。
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专题03 电阻与欧姆定律
【清单01】电阻和变阻器
一、电阻和变阻器
1. 电阻
(1)概念:导体对电流的阻碍作用叫电阻。用字母R表示。不同的导体,电阻一般不同。
(2)单位
①国际单位:欧姆,简称欧,符号Ω。
②常用单位:千欧(kΩ)、兆欧(MΩ)。
③换算关系:1 kΩ = 1000Ω 1MΩ =1000kΩ。
(3)电阻器
收音机、电视机等用电器的电路中连接着许多具有一定阻值的元件叫作电阻器,用来调节电路中的电流和电压。电路图中的符号:
2. 对电阻的理解
可从“阻碍作用”和“性质”两个角度来分析。
(1)导体的电阻越大,表示导体对电流的阻碍作用越大。在相同的电压下,导体对电流的阻碍作用(电阻)越大,电路中的电流越小。而绝缘体之所以起绝缘作用,就是由于其电阻很大。
(2)导体的电阻是导体本身的一种性质,由自身情况决定。不管这个导体是否连入电路,是否有电流通过,也不管它两端的电压是否改变,导体对电流的阻碍作用(电阻)总是存在的。无电流通过时,这种阻碍作用仅仅是没有体现出来而已。
二、探究电阻的大小与哪些因素有关
【猜想与假设】从生活经验中知道,输电线越长,耗电量越大;高压输电线很粗,而实验室中做电学实验用的导线却很细;导线一般使用铜、铝制成。据此我们可以猜想,导体的电阻可能跟导体的长度、粗细(横截面积)和材料有关。
【实验器材】
电源、装有不同规格电阻丝的演示板、电流表、开关。a、b、c是三根用同一种材料制成的导线,a、b长短相同但粗细(横截面积)不同,a、c粗细相同而长短不同;导线d与导线c的长短、粗细都相同,但材料不同。
【实验设计】
(1)实验中用到的方法
①控制变量法:在探究电阻的大小可能与导体的材料、导体的长度、导体的粗细有关时,利用控制变量法去探究每一个因素对电阻大小的影响。
②转换法:在电源电压不变的情况下,通过电流表的示数或灯泡亮度来判断导体电阻的大小。
【进行实验】
(1)选用材料相同、长度相同,横截面积不同的两根电阻丝a和b,分别将它们接入电路,观察电流表的示数,记入表格中。
(2)选用材料相同、横截面积相同,长度不同的两根电阻丝a和c,分别将它们接入电路,观察电流表的示数,记入表格中。
(3)选用长度和横截面积相同、材料不同的电阻丝d和c,分别将它们接入电路,观察电流表的示数,记入表格中。
(3)数据收集
次数
导线
长度
横截面积
电流大小
电阻大小
1
a
l
S
小
大
b
l
2S
大
小
2
a
l
S
小
大
c
l/2
S
大
小
3
c
l/2
S
小
大
d
l/2
S
大
小
【分析论证】
(1)分析实验1:材料和长度相同,横截面积不同的两根电阻丝a和b,通过b的电流大,说明b电阻丝的电阻小。
(2)分析实验2:材料和横截面积都相同,长度不同的两根电阻丝a和c,通过a的电流小,说明a电阻丝的电阻大。
(3)分析实验3:长度和横截面积相同,材料不同的两根电阻丝c和d,通过c的电流小,说明c电阻丝的电阻大。
【实验结论】导体电阻的大小与导体的横截面积、长度和材料有关。
横截面积相同的同种材料的导体,长度越长,电阻越大;长度相同的同种材料的导体,横截面积越小,电阻越大;长度和横截面积都相同的不同材料的导体,其电阻一般不同。
三、导体、绝缘体、半导体和超导体
1. 导体与绝缘体:人们常把容易导电的材料叫做导体,不容易导电的材料叫做绝缘体。
2. 半导体:有些材料的导电性能介于导体和绝缘体之间,叫做半导体。
3. 超导体:20世纪初,科学家们还发现,有些材料在很低的温度时,电阻就变成了0,这就是超导现象。发生超导现象的物体叫做超导体。
四、滑动变阻器
1. 变阻器
(1)概念:能够改变电阻的器件叫作变阻器。
(2)原理:靠改变连入电路中的电阻丝的长度来改变接入电路中阻值的大小。
2. 滑动变阻器
(1)构造:主要部件是电阻丝绕成的线圈,与滑片接触处线圈表面涂有的绝缘漆已被刮去;滑片套在金属杆上,可自由滑动,金属杆的电阻很小,相当于一根导线;另有四个接线柱A、B、C、D。
(2)作用:调节滑动变阻器的滑片P,可以逐渐改变电路中的阻值,从而逐渐改变电路中的电流和部分电路两端的电压,另外还可以起到保护电路的作用(防止电路元件被烧坏)。
(3)结构示意图和符号
如图所示,A、B、C、D分别表示四个接线柱,P表示滑片。元件符号如图所示。
(4)铭牌上各数值的物理意义
例如,某一滑动变阻器标有“20Ω 2A”的字样,其中,“20Ω”表示变阻器的最大电阻是20欧;“2A”表示允许通过的最大的电流是2A。
(5)滑动变阻器的使用方法
①滑动变阻器应按照“一上一下”的方式接入电路中。
②关键是确定滑动变阻器的下端接线柱,上端两个接线柱中任何一个连入电路,接法是等效的。
③滑片向靠近下接线柱的方向移动,电阻变小,滑片向远离下接线柱的方向移动,电阻变大,可简记为:“近下电阻变小,远下电阻变大”。
四、电阻箱
1. 旋钮式电阻箱
(1)元件符号:电阻箱是一种能读出连入电路阻值的变阻器,在电路图中的元件符号:
(2)结构:如图所示,箱面上有两个接线柱、四个旋盘。
(3)使用方法:使用时把两个接线柱接入电路,调节四个旋盘就能得到0~9999欧的任意整数阻值。
(4)读数方法:分别计算出四个旋盘上小三角指示的示数与面板上对应倍数的乘积,将得到的四个乘积相加,就是电阻箱接入电路中的阻值。
如图所示,电阻箱接入电路的阻值为:3000Ω+600Ω+0Ω+8Ω=3608Ω.
2. 插入式电阻箱
插入式电阻箱有两个接线柱,接线柱之间有几段电阻丝,电阻丝的上方有能插入或拔出的铜塞。拔出铜塞时,对应的那段电阻丝就接入了电路;插入铜塞时,对应的那段电阻丝就会被短路,相当于没有接入。如图所示是一个插入式电阻箱的示意图,接入电路的总电阻R=3Ω;如果当四个铜塞都拔出时,接入电路的总电阻R=10Ω
第二节 探究:电流与电压、电阻的关系
一、探究电流与电压、电阻的关系
【实验目的】
(1)探究电阻一定时,电流与电压的关系。(2)探究电压一定时,电流与电阻的关系。
【实验器材】
电源、电流表、电压表、开关、滑动变阻器、不同阻值的定值电阻、导线若干。
【实验设计】
本实验需采用控制变量法进行实验设计,图为实验电路图。请你说明为什么采用此电路图可进行本实验。你还有其他设计吗?
(1)探究电流跟电压的关系时,保持电路中的电阻不变,通过调节滑动变阻器接入电路中的阻值大小来改变电阻两端的电压,探究通过电阻的电流随它两端电压变化的关系。
(2)探究电流跟电阻的关系时,通过调节滑动变阻器使电阻两端的电压不变,分别换用不同阻值的电阻接入电路,探究电流与电阻的关系。
(3)设计如图所示的电路图。
(4)实验器材:电源、定值电阻多个(5Ω、10 Ω、20Ω)、滑动变阻器、开关、电流表、电压表、导线等。
【实验步骤】
(1)按照电路图将实验器材连接好。
(2)保持电阻不变,如接入R= 5Ω的定值电阻,探究电流随定值电阻两端电压变化的关系,通过调节滑动变阻器接入电路的阻值,使定值电阻R两端的电压成整数倍变化目,如电压分别为2V、4 V、6V,观察电流表,读出不同电压下电流表的示数,将数据填入表一中。
(3)用换接的方法改变电阻的阻值,如将R= 5 Ω的电阻先后换接为10 Ω、20Ω的电阻,调节滑动变阻器滑片,保持电阻R两端的电压不变,如U=5V,观察电流表,读出不同电阻时电流表的示数,将数据填入表二中。
【分析论证】
(1)数据分析:对以上两个表格的数据进行仔细分析,归纳出电流随电压、电阻变化的规律。
实验结论:电阻不变时,电流跟电压成正比关系;电压不变时,电流跟电阻成反比关系。
(2)图像法分析: 在坐标图上画出保持电阻不变时,电流随电压变化的图像(甲图)。同理,还可画出电压不变时,电流随电阻变化的图像(乙图)。
①分析图甲可看出,在导体的电阻一定时,加在它两端的电压越大,通过该导体的电流越大。电压与电流的比值是一个定值,即导体中的电流跟导体两端的电压成正比。
②分析图乙可以看出,在导体两端的电压一定时,导体的电阻越小,通过该导体的电流越大。电流与电阻的乘积是一个定值,即导体中的电流跟导体的电阻成反比。
(3)实验结论:大量实验表明:
当导体电阻不变时,通过导体的电流跟导体两端的电压成正比;当导体两端电压不变时,通过导体的电流跟导体的电阻成反比。
【评估交流】
(1)闭合开关前须将滑动变阻器调到最大阻值处,目的是保护电路,避免电路被烧坏。
(2)使R两端的电压(电阻)成整数倍变化是为了便于寻找通过R的电流与R两端电压(R的阻值)的关系。在调节过程中不要忘了观察电流表示数的变化,以免烧坏电流表。
(3)得到多组数据是为了寻找规律,使实验结论具有普遍性。
二、欧姆定律
1. 欧姆定律
(1)内容:一段导体中的电流,跟加在这段导体两端的电压成正比,跟这段导体的电阻成反比。
(2)数学表达式
如果用U表示导体两端的电压,R表示导体的电阻,I表示导体中的电流,那么用公式表示就是:
公式中的物理量及其单位:
U表示电压,单位是伏特(V);R表示电阻,单位是欧姆(Ω);I表示电流,单位是安培(A)。
2. 理解欧姆定律
(1)物理意义:对于同一导体而言,电阻一定,加在导体两端的电压增大几倍,导体中的电流就增大几倍,当电压一定时,导体中的电阻增大几倍,导体中的电流就变为原来的几分之一。
(2)变形公式的意义:由欧姆定律的公式I=U/R可推出U=IR、R=U/I。
①U=IR:表示导体两端的电压等于通过导体的电流与其电阻的乘积。因电压是由电源提供的,电压是形成电流的原因,所以不能说成电压与电流成正比。
② R=U/I:表示导体的电阻在数值上等于导体两端的电压与通过的电流的比值。因电阻是导体本身的一种性质,只与导体的材料、长度、横截面积及温度有关,与加在两端的电压和流过的电流大小无关。
(3)统一性:I、U、R必须使用国际单位制中的单位,即分别为V、Ω、A。
(4)同一性
① I、U、R是对同一个导体或同一段电路而言的,三者要一一对应。
②在解题时,习惯上把同一个导体或同一段电路各个物理量符号的角标用同一数字或字母表示,如I1、R1、U1等。
(5)条件性:定律中提到的“成正比”和“成反比”的两个关系分别有不同的成立条件。即当导体的电阻一定时,导体中的电流跟它两端的电压成正比;当导体的电压一定时,通过它的电流跟它的电阻成反比。
(6)适用范围:欧姆定律适用于从电源正极到负极之间的整个电路或其中某一部分电路,并且是纯电阻电路。
三、欧姆定律的应用
1. 应用欧姆定律进行分析或定量计算
(1)分析或计算依据
由欧姆定律I=U/R可直接求电流,由I=U/R可推导出求电压公式U=IR和求电阻公式R=U/I。
(2)利用欧姆定律解答计算题的“四步骤”
①审题:画电路图,标已知量、待求量,明确各用电器之间的连接方式、各个电表测量的对象。
②思考:明确解题思路,寻找解题依据,如欧姆定律以及串、并联电路中的电流、电压的特点。
③求解:利用公式分步计算;列方程,用数学方法求解,要有必要的文字说明及依据的物理公式。
④评价:讨论结果的合理性,得出答案。
(3)动态电路分析
如图所示,电源电压保持不变,开关S闭合后,滑动变阻器接入的是左边部分,把滑片P向左移动时,滑动变阻器接入电路的阻值将变小,电流表的示数将变大,由欧姆定律可知定值电阻两端电压变大,即电压表示数变大。
(4)应用实例分析
例如,呼吸式酒精检测仪中的气敏元件,就是利用不同酒精浓度引起元件电阻的变化,从而引起电路中电流等的变化,由此检测驾驶员是否酒后驾车。
如图甲是酒精浓度检测仪的简化电路图,R1为定值电阻,R2为酒精气体传感器,R2的阻值随酒精气体浓度变化如图乙所示。由图象知,驾驶员呼出的酒精气体浓度越大,R2的阻值就越小,R1和R2串联,总电阻变小,根据I=U/R可知,电源电压不变,电路中的电流变大,电压表测定值电阻两端电压,R1电阻值不变,电流变大,电压表示数变大。
2. 利用欧姆定律解释电源短路、电流表、电压表的连接
(1)电源短路
导线的电阻接近0,根据欧姆定律I=U/R可知,当电阻接近0时,电路中的电流将趋向于无限大,会烧坏电源和导线,所以绝对不能把电源两极直接用导线相连,否则会造成电源短路。
(2)通过欧姆定律理解电流表为何串联、电压表为何并联
电流表电阻很小,相当于导线,若将电流表直接连在电源的两端,情形跟上述情况相同,因此不允许将电流表直接接在电源两端。
电压表电阻很大,有电压表的支路相当于开路,所以只要电源电压不超过电压表的量程,就可以将电压表直接接在电源两端。
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