内容正文:
欧姆定律
一、欧姆定律
1.内容:导体中的电流,跟导体两端的电压成 ,跟导体的电阻成
。
2.公式: 。
3.变形公式:求电压用U= ;求电阻用R= 。
说明:欧姆定律中电流、电压和电阻是针对同一导体或同一段电路在同一时刻而言的。
因果关系:电流随电压和电阻的变化而变化,即电压、电阻是因,电流是果。
知识梳理 夯基础
正比
反比
IR
二、电阻的测量原理: 。
三、欧姆定律在串、并联电路中的应用
U1+U2
I1+I2
图说物理 扣教材
1.如图甲所示是一种家用天然气泄漏检测仪,其内部简化电路图如图乙所示,R0为定值电阻,报警器由电压表改装而成,R为气体传感器,R的阻值与天然气浓度的关系如图丙所示。
(1)天然气泄漏进入空气中,这是 现象。
(2)天然气浓度越大,气体传感器R的阻值越 ,电路中的电流越
,报警器的示数越 。
(3)若将电压表上电压刻度线都标记为对应的“天然气浓度”,此浓度表的零刻度与电压表的零刻度线 重合的;其刻度线对应的浓度值 均匀的。(均选填“是”或“不是”)
扩散
小
大
大
不是
不是
2.如图甲所示是伏安法测电阻的实物器材,请用笔画线代替导线,把图甲的实物连接成一个正确测量电阻的实物电路图;图乙是测量时电流表和电压表的示数,则被测电阻器的阻值是 Ω。
6
答案:如图所示
考点突破 炼方法
考点一 欧姆定律的理解
易错警示 (1)电阻是导体本身的一种性质,与I、U无关。
(2)不能忽视电压、电流、电阻三者的同一性。
(3)不能忽视电压、电流、电阻三者的同时性。
A.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
B.导体中的电流,跟导体的电阻成正比,跟导体两端的电压成反比
C.导体两端的电压为0时,导体的电阻也为0
D.导体电阻的大小跟导体两端的电压和通过导体的电流都有关
A
变式1 小明在“探究通过导体的电流与其两端电压的关系”时,作出了如图所示的图像,下列说法正确的是( )
A.甲、乙的电阻大小关系是R甲>R乙
B.同一导体两端的电压与通过它的电流成正比
C.将甲、乙两电阻器串联接入电路,当电流为0.2 A时,电源电压为3 V
D.将甲、乙两电阻器并联接到电压为3 V的电源上,干路中的电流为0.8 A
C
变式2 小海用如图所示的电路做了一系列实验,实验记录如表格所示,下列能正确表示“电流、电压和电阻关系”的是( )
A
项目数据 U1=1 V U2=2 V U3=3 V
R1=5 Ω 0.2 A 0.4 A 0.6 A
R2=10 Ω 0.1 A 0.2 A 0.3 A
R3=20 Ω 0.05 A 0.1 A 0.15 A
考点二 电阻的测量
例2 如图所示是小唐同学进行“伏安法”测电阻的实验电路图。关于该实验,下列说法正确的是( )
A.滑动变阻器的作用是多次改变电源电压
B.多次测量取平均值是为了寻找普遍规律
C.用该电路图探究“电流与电阻的关系”过程中,滑动变阻器作用之一是保持R两端的电压不变
D.将定值电阻R换成小灯泡测小灯泡的电阻,也需要多次测量求平均值减小误差
C
变式3 在如图所示的电路中,电源电压未知但保持不变,R0是阻值已知的定值电阻。只闭合开关S1时,电流表的示数为I1,开关S1和S2均闭合时,电流表的示数为I2,则电阻器Rx的阻值可以表示为( )
D
变式4 在测电阻的实验中,小明发现电流表已损坏,于是他设计了如图所示的电路来测量Rx的阻值,已知电源电压为12 V,R1的阻值为10 Ω,开关S闭合后,当R2的滑片位于最左端时,电压表的示数为5 V,则待测电阻器Rx的阻值为 Ω。调节滑动变阻器滑片,使电压表的示数变为3 V,则R2接入电路中的阻值为 Ω。
14
16
考点三 欧姆定律的应用(2024省考第16题)
例3 (2025湖南一模)在如图甲所示的电路中,电源电压恒为6 V,R0是阻值为20 Ω的定值电阻,电流表的测量范围为0~0.6 A,R是一个推力传感器,
R的阻值随推力F的变化关系如图乙所示。
(1)当R受到的推力为0 N时,R的阻值为 Ω。
解析:(1)由图乙可知,当F=0时,R=40 Ω。
答案:(1)40
(2)当推力增大时,电流表的示数大小将 。
答案:(2)变大
(3)为保证电路安全,推力的最大值为多少?
答案:(3)200 N
变式5 如图所示,电源电压恒为9 V,R1=20 Ω,R2=30 Ω,电压表测量范围为0~15 V,电流表测量范围为0~0.6 A。只闭合S1,电压表示数是6 V。下列说法正确的是( )
A.R1两端的电压为2 V
B.R3的阻值为30 Ω
C.通过R1的电流为0.1 A
D.再闭合S2、S3,通过电流表的电流为0.525 A
D
核心实验 培素养
实验1 探究电流与电压、电阻的关系
例1 在“探究电流与电压的关系”的实验中:
基础设问
(1)请用笔画线代替导线,将图甲电路连接完整,要求滑片P向B端移动时,滑动变阻器接入电路中的电阻变大。(连线时导线不允许交叉)
答案:(1)如图所示
(2)正确连接好电路后,闭合开关发现电压表示数为2.8 V,电流表无示数,移动滑片P,两表示数均无变化,则故障原因是 。
(3)小明排除故障后,移动滑片P到某一位置时电流表示数如图乙所示,此时通过定值电阻R的电流为 A。若要增大定值电阻R两端的电压,应将滑片P向 (选填“A”或“B”)端移动。
(4)实验中测得多组数据,绘制出定值电阻R的 I-U 图像如图丙所示,由图像可得电流与电压的关系是
。本实验所用定值电阻的阻值为 Ω。
定值电阻R断路
0.12
A
电阻一定时,通过导体的电流与导体两端的
电压成正比
5
(5)在探究电流与电压的关系时,不能用小灯泡代替定值电阻的原因可能是 。
(6)检查电路时小明发现电压表、电流表位置互换了,若闭合开关,电流表 (选填“会”或“不会”)被烧坏。
(7)另一个实验小组连接电路后,闭合开关,移动滑动变阻器的滑片的过程中发现,电流表示数变大时,电压表示数反而减小,经检查所有器材均完好,你认为出现上述现象的原因是 。
灯丝电阻随温度的变化而变化
不会
电压表并联在了滑动变阻器的两端
拓展设问
(8)排除故障后,小明又取了两个定值电阻,想利用这些器材继续探究“电压不变时,电流与电阻的关系”的实验。实验中所用定值电阻的阻值分别为5 Ω、10 Ω、20 Ω,电源电压改为四节新干电池,分别接入三个定值电阻,调节滑动变阻器的滑片,记录数据,得到了如图丁所示的图像,由图像可以得出结论:
。
电压一定时,通过导体的电流与导体的电阻
成反比
(9)上述实验中:
①小明用5 Ω的定值电阻做完实验后,保持滑动变阻器滑片的位置不变,接着把R换为10 Ω的定值电阻接入电路,闭合开关,应向 (选填“A”或“B”)端移动滑片,直至电压表示数为 V时,读出电流表的示数;
②实验中选用的滑动变阻器规格是 (选填字母)。
A.“50 Ω 1.0 A” B.“30 Ω 1.0 A”
C.“20 Ω 1.0 A”
B
2
A
实验2 用电流表和电压表测量电阻
例2 小聪用电流表和电压表测量电阻时,实验电路图如图甲所示,电源电压恒为4.5 V不变。
基础设问
(1)该实验的原理是 。
(2)闭合开关S前,滑动变阻器的滑片P应置于 (选填“A”或“B”)端。
(3)假如小聪用完好的器材按如图甲所示的实验电路图正确连接电路,实验时正确操作,刚“试触”,就发现电流表的指针迅速摆动到最大刻度,其原因可能是① ;② 。
(4)调整后,小聪重新按图甲所示的实验电路图正确连接电路,进行实验。某次实验中电压表示数如图乙所示,电流表示数如图丙所示,则电阻器Rx的阻值为
Ω。
B
滑动变阻器最大阻值偏小
电流表选用的测量范围偏小
8
拓展设问
(5)伏滑法测电阻 若滑动变阻器的最大阻值为R,实验过程中电流表突然烧坏,不能正常使用了,他想出一个方法,应用现有的器材,也能测出电阻器Rx的阻值。实验步骤如下:
①将滑动变阻器的滑片P移到A端,电压表选择合适的测量范围,闭合开关S,读出电压表的示数,记为U;
② ;
③则电阻器Rx的阻值为Rx= (写出表达式)。
将滑动变阻器的滑片P移到B端,闭合开关S,读出电压表的示数,记为U1
(6)实验时小聪分别读取电压表和电流表的示数为U1′、I1,结果发现连接图甲电路时误将电压表与滑动变阻器并联,但也能算出电阻器Rx的阻值,其表达式为Rx′= 。
(7)用小灯泡替换电阻器Rx,小聪继续测额定电压为2.5 V小灯泡的电阻,闭合开关后,发现小灯泡不亮,则接下来合理的操作是 (选填字母)。
A.断开开关,更换小灯泡
B.移动滑动变阻器的滑片P,观察小灯泡是否发光
B
(8)多次移动滑动变阻器的滑片P,记下多组对应的电压表和电流表的示数,并绘制成如图丁所示的图像,则小灯泡正常发光时的电阻为 Ω;通过图像可以发现灯丝的电阻是变化的,这一现象表明:灯丝的电阻随温度的升高而 (选填“增大”“减小”或“不变”)。
(9)为使小灯泡正常发光,在提供的滑动变阻器中,规格分别有A(5 Ω
2 A)、B(20 Ω 1 A)、C(100 Ω 0.1 A),则应选择 (选填“A”“B”或“C”)。
12.5
增大
B
聚焦湖南 明考向
1.(2025常德一模)如图所示是某同学“探究电流与电阻的关系”的实验电路,所用的电源电压恒为6 V,电流表选用0~0.6 A测量范围,滑动变阻器规格为“60 Ω 1 A”,如表所示是该同学进行实验时记录的数据。下列说法错误的是( )
D
序号 1 2 3 4
R/Ω 5 10 15 20
I/A 0.40 0.20 0.13 0.10
A.图中a是电压表,b是电流表
B.如果闭合开关后两表都没有示数,故障可能是电流表断路
C.为使所有定值电阻都能完成实验,定值电阻两端电压的控制范围为1.5~3 V
D.分析表中数据,可初步得出结论:电压一定时,电阻与电流成反比
2.(多选)(2025长沙)如图是小湘设计的一款测定水箱内水量的装置。其中R是滑动变阻器的电阻片,滑片跟滑杆相连,滑杆可以绕着O点转动,另一端固定着浮子。电源电压保持不变,当水箱内水位上升时( )
A.水对箱底的压强变小
B.R接入电路的电阻变小
C.电路中的电流变小
D.电压表的示数变大
BD
3.(2025长沙)如图所示电路中,电阻器R1和R2的连接方式为 联。已知电源电压为9 V且保持不变,R1的阻值为10 Ω。闭合开关S后,通过R1的电流为 A,此时电流表的示数为1.2 A,R2的阻值为 Ω。
并
0.9
30
4.(2025岳阳一模)如图所示是甲、乙两个电学元件的I-U关系图像。将这两个元件并联接在3.5 V电源上,甲元件的电阻为 Ω;再将两个元件串联在某一电源上,电流为0.3 A,则此时电源电压为 V。
5
4
5.(2024湖南)超载存在安全隐患,交通部门常用“地磅”检测货车是否超载。图甲是小枫设计的模拟地磅原理的简化电路图,电源电压恒为3 V,定值电阻R0规格可选,电压表选0~3 V测量范围,力敏电阻R的阻值随所受压力F变化关系如图乙所示。力敏电阻R上方紧密连接一轻质绝缘平板,检测时将货车模型静置于其上。(g取10 N/kg)
(1)若货车模型总质量为1.5 kg,则其所受重力为 N。
(2)如果用图甲所示电路检测,当定值电阻R0一定时,静置在绝缘平板上的货车模型总质量越大,电压表示数越 。
(3)小枫将电压表改接到定值电阻R0两端后,如图丙所示,且将电压表2 V刻度线处设置为货车模型总质量最大值,超过此刻度线代表超载。如果设定检测的货车模型总质量不超过2 kg,则R0阻值应为 Ω。
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小
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38
I=
R=
项目
电路图
电流
电压
电阻
串联电路
I=I1=I2
U= (=)
R总=R1+R2
说明:a.n个相同电阻器R串联时的总电阻为R串=nR;
b.n个相同电阻器R0并联时的总电阻为R并=。
并联电路
I=
(=)
U=U1=U2
=+
(R总=)
例1 (2025永州模拟)关于欧姆定律的公式I=和变形公式R=,下列说法正确的是( )
A.R0 B.R0
C.R0 D.R0
解析:(2)由图甲可知,R0、R并联,电流表测干路电流;由图乙可知,当推力增大时,R的阻值变小,电源电压不变,由I=可知通过R的电流变大;由并联电路的特点可知通过R0的电流不变,由并联电路电流的规律可知,干路电流变大,即电流表的示数变大。
解析:(3)通过R0的电流为I0===0.3 A,
由于电流表的测量范围为0~0.6 A,干路电流最大为Imax=0.6 A,
根据并联电路电流的规律可得,通过R的电流为
IR=Imax-I0=0.6 A-0.3 A=0.3 A,
则R的阻值为R′===20 Ω,由图乙可知,此时推力F=200 N。
R=
$