内容正文:
欧姆定律的理解及应用
1
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:__________,其中U的单位为伏特(V),R的单位为欧姆(Ω),I的单位为安培(A)。
【说明】 欧姆定律适用于在电源外部,从电源正极到负极之间的整个电路或其中的某一部分电路,且必须是纯电阻电路。
【注意】 用欧姆定律求解电路问题时,应注意I、U和R是同一段电路在同一工作状态下的电流、电压和电阻。
必备知识一
欧姆定律
I=
2
对点小练1 (教科九上P84T1改编) 小明由欧姆定律的公式推导得到R=,据此他认为电阻跟它两端的电压成正比,跟通过它的电流成反比。
他的观点是__________的;理由是________________________________ ___________________________________________________________________________________。
错误
导体的电阻是导体本身的一种性
质,其大小跟导体的材料、长度和横截面积等因素有关,跟它两端的电压和通过的电流无关
3
1.串并联电路中电流、电压、电阻关系(以两个电阻为例)
必备知识二
等效电路
电路类型 串联电路 并联电路
电路图
电流关系 I=I1=I2 I=I1+I2
4
电路类型 串联电路 并联电路
电压关系 U=U1+U2 U=U1=U2
电阻关系 R=R1+R2
比例关系 串联分压: 并联分流:
2.等效电路:用一个简单的电路代替复杂电路,使问题得到简化。这个简单的电路就是复杂电路的等效电路。例如:如图1所示的电路,当开关S闭合,甲、乙两表为电压表时的等效电路如图2;当开关S断开,甲、乙两表为电流表时的等效电路如图3。
6
例1 (2021·达州) 如图所示电路,R1=10 Ω,R2为未知电阻,电源电压不变。只闭合S1,电流表示数为0.3 A;S1、S2均闭合,电流表示数为
0.5 A,此时通过R1的电流为__________A,R2的阻值为__________Ω。
核心考点
欧姆定律的应用
0.3
15
7
例2 (2025·达州模拟) 将R1、R2两个电阻按如图所示的两种方法先后连
接到电压不变的电源上。闭合开关,图甲中电压表的示数是6 V,电流
表的示数是0.3 A;图乙中电压表的示数是4 V,电阻R1=_________Ω。
甲 乙
30
例3 (2022·达州) 如图所示,电源电压恒为6 V,R1=10 Ω,R2=15 Ω,
R3的规格为“30 Ω 1 A”,电压表V1的测量范围为0~3 V,V2的测量范
围为0~15 V,电流表A的测量范围为0~0.6 A,下列说法正确的是( )
A.只闭合S1时,向左移动滑片,A示数变大,V2示数变大
B.只闭合S1时,向左移动滑片,V2示数变化量的绝对
值与A示数变化量的比值不变
C.只闭合S1时,向右移动滑片,R2两端的电压变化量
的绝对值与R3两端的电压变化量相等
D.闭合S1、S2时,移动滑片,在保证电路安全的情况
下,电路消耗的最大功率为3.6 W
B
【解析】 只闭合S1,R1、R2、R3串联,A测电路电流,
V1测R1两端电压,V2测R2和R3两端电压之和。向左移动
滑片P,电路接入总电阻变小,根据欧姆定律和串联电
路电压特点可得:电路电流变大即A示数变大,V1示数
变大,V2示数变小,故A错误。无论向左或向右移动滑
片,R1=,故B正确;R2两端的电压变化量:Δ=ΔIR2,R3两端的电压变化量:Δ=Δ=ΔI(R1+R2),故Δ≠Δ,故C错误。闭合S1、S2,R1、R3串联,A测电路电流,V1测R1两端电压,V2测R3两端电压。当电压表V1示数最大为3 V时,电路电流最大:Imax==0.3 A,电路最大功率:Pmax=6 V×0.3 A=1.8 W,故D错误。
1.如图是导体甲、乙的I-U关系图像,下列说
法正确的是( )
A.导体甲的电阻为0.2 Ω
B.导体甲的电阻随电压的增大而增大
C.通过导体乙的电流与其两端电压成正比
D.将导体甲、乙串联接在3 V的电源两端,电路的电流为0.4 A
变 式 训 练
D
2.如图所示,电源电压为3 V,闭合开关后,电流表A1的示数为0.6 A,电流表A2的示数为0.2 A,则通过灯泡L2的电流为__________A,灯泡L1的阻值为__________Ω。
0.4
15
3.如图甲所示,电源电压保持不变,闭合开关S,将滑动变阻器滑片P分别置于最右端a和其上某处b(图中未标出),记录两电表数据并标于图乙中M、N两点处。则滑动变阻器的最大阻值为__________Ω,电源电压是__________V,电阻R1的阻值为__________Ω。
20
6
10
4.(2025·成都) 教室灯光改造需要检测室内光照强度(简称照度,单位为Lux)。小成利用身边器材设计了一个测量照度的电路,如图甲所示。电源电压取值范围0~12 V;电压表所选测量范围0~3 V;R1为阻值范围10~30 kΩ的电阻箱;R2为光敏电阻,其阻值随照度变化的规律如图乙所示。
甲
乙
(1)若电源电压为3 V,R1为15 kΩ,电压表读数为0.75 V,
求此时的照度大小。
解:R1、R2串联,电压表测量R1两端的电压,
由串联电路的电压规律可得,R2两端的电压:
U2=U-U1=3 V-0.75 V=2.25 V,
由串联电路的电流特点及欧姆定律可得:
I=,则R2的阻值:R2=
=45 kΩ,
由图乙可知,此时的照度大小是3 Lux。
甲
乙
15
(2)调节R1阻值,使电路能测量7 Lux的照度,求电源
电压的最大值。
解:由图乙可知,电路测量7 Lux的照度时,R'2=15 kΩ,
由串联电路中的电流、电阻特点及欧姆定律可得:
I'=,则电源电压:
U'==U'1(1+),
电压表最大值即U'1max=3 V,R1的阻值范围为
10~30 kΩ,
故最大电源电压:Umax=U'1max(1+)=3 V×(1+)=7.5 V。
甲
乙
1.图甲是自动气象站中的测温装置,它的测温电路可简化为图乙,其中的“恒流源”是一个特殊电源,电流大小由电源内部结构决定,当电阻R变化时,通过R的电流大小保持不变。电阻R的阻值随温度的变化规律如图丙所示,通过数字电压表的示数可反映环境的温度。
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某次环境温度从20 ℃上升到30 ℃,电压表的示数
变化了8 mV。当温度的变化值相同时,电压表示
数的变化值越大,该测温装置的灵敏度越高。下
列说法正确的是( )
A.每升高1 ℃,R的阻值增大1.65 Ω
B.通过R的电流为20 mA
C.环境温度为20 ℃时,电压表的示数为216 mV
D.若要增大该测温装置的灵敏度,可换一个电流值
更小的恒流源
C
2.(2021·达州) 如图甲所示的电路中,开关
均闭合后,发现电流表A1、A2的指针指在
如图乙所示的同一位置。则下列结论正确
的是( )
A.通过灯L1的电流为1.0 A
B.通过灯L2的电流为0.8 A
C.L1、L2电阻之比为R1∶R2=1∶4
D.L1、L2消耗的功率之比为P1∶P2=1∶4
甲
乙
C
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3.亮亮设计了一个如图甲所示的电子高度测量仪,用粗细均匀的电阻丝代替滑动变阻器,将电压表改装成高度显示仪,电压表示数随高度变化的规律如图乙所示。已知电阻丝R足够长,每1 cm的阻值大小为0.1 Ω,电压表测量范围为0~15 V,电流表测量范围为0~3 A,身高为170 cm的同学站上去后电压表示数为9 V,电流表示数为1 A。求:
甲
乙
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(1)身高为170 cm的同学站上后,电阻丝接入电路的长度为多少?
解:由图甲可知,R、R0串联,电压表测量R两端
电压,电流表测量电路中的电流;由欧姆定律可
知,h1=170 cm的同学站上后电阻丝R接入电路的
电阻值:R==9 Ω,
因为电阻丝每1 cm的阻值大小为0.1 Ω,所以电阻丝接入电路的长度:L==90 cm。
甲
21
(2)身高为110 cm的同学站上后,电流表的示数为多少?
解:由题意可知,h2=110 cm的同学站上后,
电阻丝R接入电路的电阻值:R'=R-(h1-h2)
×0.1 Ω/cm=9 Ω-(170 cm-110 cm)×
0.1 Ω/cm=3 Ω,
由图乙可知,此时电压表的示数为4.5 V,
由欧姆定律可得,此时电路中的电流:I'==1.5 A。
乙
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(3)为保证安全,该测量仪能够测量的最大高度为多少?
解:当h1=170 cm和h2=110 cm的同学站上后,由
串联电路的特点和电源电压不变可得:U总=UR+
IR0=9 V+1 A×R0①,U总=U'R+I'R0=4.5 V+
1.5 A×R0②,
联立①②解得:R0=9 Ω,U总=18 V;
当电压表的示数最大时分压最多,电阻丝R接入
电路的电阻最大,由于电压表的测量范围为
甲
乙
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0~15 V,所以R两端的最大电压为15 V,由串联电
路电压的规律知,此时定值电阻R0两端的电压:
U0=U总-UV大=18 V-15 V=3 V,电路中的电
流:I″= A,电阻丝R接入电路的最
大电阻:R大==45 Ω,
45 Ω的电阻丝长度:L'==450 cm,
甲
乙
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由(1)可知,当h1=170 cm时,电阻丝连入电路的总长度为90 cm,则滑动变阻器最下端到地面的距离:h0=h1-L=170 cm-90 cm=
80 cm,所以该测量仪能够测量的最大高度:hmax=h0+L'=80 cm+450 cm=530 cm。
甲
乙
25
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