23欧姆定律.docx
- 文档编号:16561269
- 上传时间:2023-07-14
- 格式:DOCX
- 页数:29
- 大小:317.42KB
23欧姆定律.docx
《23欧姆定律.docx》由会员分享,可在线阅读,更多相关《23欧姆定律.docx(29页珍藏版)》请在冰点文库上搜索。
23欧姆定律
3
欧姆定律
[学习目标] 1.了解电阻的定义式及电阻意义(重点) 2.理解欧姆定律(重点) 3.了解导体的伏安特性曲线(难点)
[知识清单]
欧姆定律
1.实验探究
(1)实验目的:
研究导体的电流与导体两端的、导体的的关系.
(2)实验电路:
图2-3-1
(3)数据处理:
用表格记录多组不同的电压、电流值,作
出U-I图象.
(4)实验结论:
①同一导体的U-I图象是一条.
②不同导体的U-I图象的倾斜程度.
(5)实验分析——电阻:
①定义:
导体两端的与的比值叫作电阻,即R=.
②意义:
反映导体对电流的阻碍作用.
③单位:
欧姆(Ω)、千欧(kΩ)、兆欧(MΩ)
1kΩ=103Ω;1MΩ=Ω.
2.欧姆定律
(1)内容:
导体中的电流跟导体两端的电压U成,跟导体的电阻R成.
(2)公式:
I=
.
(3)适用条件:
适用于导电和导电.对气态导体和半导体元件不适用.
[思考]
一台电动机接在电路中,正常工作时能用欧姆定律吗?
[判断]
(1)导体两端的电压越大,导体电阻越大.()
(2)导体的电阻与流过导体的电流成反比.()
(3)欧姆定律适用于白炽灯,不适用于日光灯管.()
导体的伏安特性曲线
1.伏安特性曲线
(1)概念:
用纵坐标表示,横坐标表示的I-U图象.
(2)形状
过原点的直线,对应元件叫;
过原点的曲线,对应元件叫.
(3)意义:
能形象直观的反映出的变化规律.
2.测绘小灯泡的伏安特性曲线
(1)实验器材:
小灯泡、、电流表、、学生电源(或电池组)、开关、导线、坐标纸、铅笔等.
(2)实验电路如图2-3-2所示.
图2-3-2
3.实验操作
(1)按如图2-3-2所示连接好电路,开关闭合前,将变阻器滑片滑至R的端.
(2)闭合开关,右移滑片到不同位置,并分别记下、的示数.
(3)依据实验数据作出小灯泡的图线.
[思考]
某同学用正确的方法描绘出了某种半导体元件的伏安特性曲线如图2-3-3所示,这种元件是线性元件吗?
该元件的电阻随U的增大是如何变化的?
图2-3-3
[判断]
(1)凡导电的物体,伏安特性曲线一定是直线.()
(2)对于线性元件,伏安特性曲线的斜率越大,电阻越大.()
(3)若伏安特性曲线为曲线,说明该导体的电阻随导体两端电压变化而变化.()
预习完成后,请把你认为难以解决的问题记录在下面
探究一 对欧姆定律的理解(对比分析)
第1步 探究——分层设问,破解疑难
1.导体的电阻R与导体两端的电压成正比,与电流成反比吗?
2.任意导体,电压大,电流一定大吗?
第2步 结论——自我总结,素能培养
1.欧姆定律的适用情况
欧姆定律仅用于纯电阻(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
第3步 例证——典例印证,思维深化
例1. 若加在某导体两端的电压变为原来的
时,导体中的电流减小了0.4A.如果所加电压变为原来的2倍,则导体中的电流是多大?
【思路点拨】 导体两端电压变化时,导体的电阻不变.
欧姆定律的应用推广
(1)欧姆定律的表达式是I=
,而公式R=
应该理解成电阻的比值定义式,比值定义的魅力就在于被定义的物理量与比值中的那两个物理量无关,但R=
告诉了我们一种测量导体电阻的方法,即伏安法.
(2)对于定值电阻,由于U-I成正比,故R=
.
第4步 巧练——精选习题,落实强化
1.下列说法中正确的是( )
A.由R=
知道,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.导体电流越大,电阻越小
D.由I=
知道,一段导体两端的电压跟通过它的电流成正比
图2-3-4
2.如图2-3-4所示,图线Ⅰ和图线Ⅱ所表示的电阻值分别是( )
A.4Ω和2Ω
B.0.25Ω和0.5Ω
C.4kΩ和2kΩ
D.2.5×10-4Ω和5.0×10-4Ω
探究二 导体的伏安特性曲线(深化理解)
第1步 探究——分层设问,破解疑难
1.导体的伏安特性曲线形状不同,表示什么意义?
2.I-U图象和U-I图象意义上有何不同?
第2步 结论——自我总结,素能培养
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2-3-5(甲)中,R2
(甲) (乙)
2-3-5
2.线性元件与非线性元件
(1)线性元件:
欧姆定律适用的元件,例如,金属、电解质溶液,其伏安特性曲线是直线.
(2)非线性元件:
欧姆定律不适用的元件,例如,日光灯、霓虹灯,其伏安特性曲线是曲线.
3.非线性元件电阻的确定:
如图2-3-6,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2-3-6
第3步 例证——典例印证,思维深化
例2、 如图2-3-7所示的图象所对应的两个导体:
图2-3-7
(1)电阻关系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)若两个导体的电压相等(不为零)时,电流之比I1∶I2为多少?
【思路点拨】 ①I-U图象斜率的倒数等于电阻
②分析
(2)(3)两问可利用欧姆定律
利用伏安特性曲线分析问题应注意的问题
1.I-U图线中的斜率k=
,斜率k不能理解为k=tanα(α为图线与U轴的夹角),因坐标轴的单位可根据需要人为规定,同一电阻在坐标轴单位不同时倾角α是不同的.
2.某些电阻在电流增大时,由于温度升高而使电阻变化,伏安特性曲线不是直线,但对某一状态,欧姆定律仍然适用.
第4步 巧练——精选习题,落实强化
3.以下给出几种电学元件的电流与电压的关系图象,如图2-3-8所示,下列说法中正确的是( )
图2-3-8
A.这四个图象都是伏安特性曲线
B.这四种电学元件都是线性元件
C.①②是线性元件,③④是非线性元件
D.这四个图象中,直线的斜率都表示了元件的电阻
4.(2015·重庆一中检测)某同学做三种导电元件的导电性质实验,根据所测数据分别绘制了三种元件的I-U图象如图2-3-9甲、乙、丙所示,则下列判断正确的是( )
甲 乙 丙
图2-3-9
A.只有乙正确
B.甲、丙图曲线肯定是误差太大
C.甲、丙不遵从欧姆定律,肯定是不可能的
D.甲、乙、丙三图象都可能正确,并不一定有较大的误差
探究三 描绘小灯泡伏安特性曲线的实验(拓展延伸)
第1步 探究——分层设问,破解疑难
1.实验过程中电流表,电压表的位置怎样误差较小?
2.实验时滑动变阻器又怎样连接?
第2步 结论——自我总结,素能培养
1.实验电路的确定
(1)电流表外接法:
由于小灯泡的电阻较小,为减小误差,采用电流表外接法.
(2)滑动变阻器分压式连接:
描绘小灯泡的伏安特性曲线,需要从坐标原点开始的连续变化的电压,
因此滑动变阻器要采用分压式连接,实
验电路图如图2-3-10所示.
图2-3-10
2.实验过程的三个方面
(1)接线顺序:
先串后并.
先将电源、开关、滑动变阻器(全部)组成串联电路,再将电流表、小灯泡串联,并将其与部分滑动变阻器并联,最后将电压表与小灯泡并联.
(2)量程选择:
安全精确.
在保证电流、电压测量值不超过量程的情况下,指针的偏转角度越大,精度越高.
(3)实验操作:
先查后合.
先检查各部分连接是否正确,滑动变阻器是否使分压电路电压为零,再合上开关,调整滑动变阻器,使小灯泡的电压、电流逐渐变大.
第3步 例证——典例印证,思维深化
例3. 在“测绘小灯泡的伏安特性曲线”的实验中,使用的小灯泡为“6V 3W”,其他可供选择的器材有:
电压表V1(量程6V,内阻20kΩ)
电压表V2(量程20V,内阻60kΩ)
电流表A1(量程3A,内阻0.2Ω)
电流表A2(量程0.6A,内阻1Ω)
变阻器R1(0~1000Ω,0.5A)
变阻器R2(0~20Ω,0.5A)
学生电源E(6~8V)
开关S及导线若干.
实验中要求电压表在0~6V范围内读取并记录下12组左右不同的电压值U和对应的电流值I,以便作出伏安特性曲线,在上述器材中,电压表应选用________,电流表应选用________,滑动变阻器应选用________.在以下方框中画出实验的原理图.
【思路点拨】
(1)结合小灯泡额定电压和额定电流选电压表和电流表.
(2)灯泡为小电阻,选电流表外接.
(3)要求电流从零开始,滑动变阻器分压且选小者.
处理该实验应注意的问题
(1)调节电压时不要超过小灯泡的额定电压.
(2)坐标系标度要合理选取,尽量使描出的图象占据坐标纸的大部分.
(3)小灯泡电压、电流变大时,电阻变大,伏安特性图线是曲线.连线时要用平滑的曲线,不能连成折线.
第4步 巧练——精选习题,落实强化
5.某同学用图2-3-11甲所示的电路将规格为“6V3W”的小灯泡的伏安特性曲线描绘出来,该同学描绘出小灯泡的伏安特性曲线如图2-3-11乙所示,则小灯泡的电阻值随电压的增大而______(选填“不变”“增大”或“减小”).
图2-3-11
6.用伏安法测电阻R,按图2-3-12中甲图测得的结果为R1,按乙图测得为R2,若电阻的真实值为R,则( )
甲 乙
图2-3-12
A.R1>R>R2 B.R1<R<R2
C.R>R1,R>R2D.R1=R=R2
滑动变阻器的两种接法
滑动变阻器在物理实验中有两种接法,分别如图2-3-13所示,其中甲称为限流式接法,乙称为分压式接法.
图2-3-13
1.两种接法的特点:
滑动变阻器的限流式接法,用以控制或调节电路中的电流;滑动变阻器的分压式接法,是从滑动变阻器上分出一部分电压加在待测电阻上.待测电阻RL上可分得从零开始连续变化的电压(限流式不能),电压的调节范围是0~E,比用限流式调节范围要大.
2.两种接法的选择
(1)若实验要求某部分电路的电压变化范围较大,或要求某部分电路的电流或电压从零开始连续可调,或要求多测几组I、U数据,则必须将滑动变阻器接成分压电路.
(2)若题目中要用较大阻值的滑动变阻器控制阻值较小的负载,在保证负载和电表安全的前提下,一般将滑动变阻器接成限流电路.
例4. 讨论滑动变阻器在电路中的二种连接方式.
(1)滑动变阻器的限流接法,如图2-3-14所示,试讨论R上的电流和电压的调节范围.
(2)滑动变阻器的分压接法,如图2-3-15所示,试分析R上的电流和电压调节范围.
图2-3-14 图2-3-15
【思路点拨】
(1)如图所示为一典型的限流电路,其中滑动变阻器的作用是用来控制电路中的电流,移动滑动变阻器的滑动片P可以改变连入电路中的阻值,从而控制负载R中的电流大小.
(2)由电路分析可知,连接方式为aP间的电阻与R并联,然后与Pb间的电阻串联.
——[先看名师指津]——————————————
两种接法的对比以及在电路中的应用
1.负载电阻R的阻值远大于变阻器总电阻R0,需用分压式电路.
2.要求负载上电压或电流变化范围较大,且从零开始连续可调,需用分压式电路.
3.负截电阻R的阻值小于变阻器的总电阻R0或相差不多,且电压、电流变化不要求从零调起,可采用限流法.
4.两种电路均可用的情况下,应优先采用限流式接法,因为限流式接法总耗能小.
5.特殊问题中还要根据电压表和电流表量程以及允许通过的最大电流来反复推敲,若用限流法,负载的额定电流小于用限流接法所能达到的最小电流;或所用电流表和电压表的量程小于用限流法所能达到的最小电流和分到的电压时,采用分压接法.
巧练——精选习题,落实强化
7.有一灯泡上标有“6V 0.1A”字样,现要测绘该灯泡的伏安特性曲线,有下列器材可供选用:
A.电压表(0~5V,内阻2.0kΩ)
B.电压表(0~10V,内阻3.0kΩ)
C.电流表(0~0.3A,内阻2.0Ω)
D.电流表(0~6A,内阻1.5Ω)
E.滑动变阻器(30Ω,2A)
F.滑动变阻器(100Ω,0.5A)
G.学生电源(直流9V)及开关、导线等
(1)实验中所用的电压表应选__________,电流表应选__________,滑动变阻器应选____________.
(2)画出实验电路图,要求电压从零开始测量.
课时作业(十二) 欧姆定律
[全员参与·基础练]
1.(多选)由欧姆定律I=
导出U=IR和R=
,下列叙述中正确的是( )
A.由R=
知,导体的电阻由两端的电压和通过的电流决定
B.导体的电阻由导体本身的性质决定,跟导体两端的电压及流过导体的电流的大小无关
C.对确定的导体,其两端电压和流过它的电流的比值就是它的电阻值
D.一定的电流流过导体,电阻越大,其电压降越大
2.鸟儿落在110KV的高压输电线上,虽然通电的高压线是裸露导线,但鸟儿仍然安然无恙,这是因为( )
图2-3-16
A.鸟有耐高压的本领
B.鸟脚是干燥的,所以鸟的身体不导电
C.鸟两脚间的电压几乎为零
D.鸟身体的电阻极大,所以无电流通过
3.如图2-3-17所示,四只电阻并联起来使用时,通过各个电阻的电流分别是I1、I2、I3、I4,则其大小顺序为( )
图2-3-17
A.I2>I4>I3>I1 B.I4>I3>I2>I1
C.I1=I2=I3=I4D.I1>I2>I3>I4
4.(多选)如图2-3-18所示是电阻R的I-U图象,图中α=45°,由此得出
( )
图2-3-18
A.通过电阻的电流与两端电压成正比
B.电阻R=0.5Ω
C.因I-U图象的斜率表示电阻的倒数,故R=1/tanα=1.0Ω
D.在R两段加上6.0V的电压时,每秒通过电阻横截面的电荷量是3.0C
5.(多选)如图2-3-19所示是某导体的伏安特性曲线,由图可知正确的是
( )
图2-3-19
A.导体的电阻是25Ω
B.导体的电阻是0.04Ω
C.当导体两端的电压是10V时,通过导体的电流是0.4A
D.当通过导体的电流是0.1A时,导体两端的电压是2.5V
6.(多选)一个标有“220V 60W”的白炽灯泡,加上的电压由零逐渐增大到220V,在此过程中,电压U和电流I的关系可用图线表示,如图所示,肯定不符合实际的是( )
7.一个阻值为R的电阻两端加上电压后,通过导体截面的电荷量q与通电时间t的图象如图2-3-20所示.此图线的斜率等于( )
图2-3-20
A.UB.R
C.
D.
8.(多选)某导体中的电流随其两端的电压的变化图象如图2-3-21所示,则下列说法中正确的是( )
图2-3-21
A.加5V的电压时,导体的电阻约是5Ω
B.加11V的电压时,导体的电阻约是1.4Ω
C.由图可知,随着电压增大,导体的电阻不断减小
D.由图可知,随着电压减小,导体的电阻不断减小
[超越自我·提升练]
9.(多选)白炽灯接在220V电源上能正常发光,将其接在一可调电压的电源上,使电压从0V逐渐增大到220V,则下列说法正确的是( )
A.电流将逐渐变大
B.电流将逐渐变小
C.每增加1V电压而引起的电流变化量是相同的
D.每增加1V电压而引起的电流变化量是减小的
【答案】 AD
10.电路中有一段导体,给它加上3V的电压时,通过它的电流为2mA,可知这段导体的电阻为________Ω;如果给它两端加上2V的电压,它的电阻为________Ω;如果在它的两端不加电压,它的电阻为________Ω.
11.在探究小灯泡的伏安特性实验中,所用器材有:
灯泡L、量程恰当的电流表A和电压表V、直流电源E、滑动变阻器R、电键S等,要求灯泡两端电压从0V开始变化.
(1)实验中滑动变阻器应采用________接法(填“分压”或“限流”).
(2)某同学已连接如图2-3-22所示的电路,在连接最后一根导线的c端到直流电源正极之前,请指出其中仅有的2个不当之处,并说明如何改正.
图2-3-22
A.____________________________________________________
B.____________________________________________________
12.某研究性学习小组为了探究灯丝电阻与温度的关系,设计并完成了有关实验.以下是实验中可供选择的器材:
A.待测小灯泡(额定功率6W,额定电流0.5A);B.电流表(0~0.6A,内阻0.1Ω);C.电压表(0~5V,内阻5kΩ);D.电压表(0~15V,内阻15kΩ);E.滑动变阻器(0~50Ω);F.滑动变阻器(0~1000Ω);G.直流电源(电压15V,内阻可忽略);H.电键一个、导线若干.
实验中调节滑动变阻器,小灯泡两端电压可以在零至额定电压范围内变化,从而测出小灯泡在不同电压下的电流.
(1)请在实线方框中画出为完成上述实验而设计的电路图,并在每个选用的器材旁标上题目所给的字母序号.
图2-3-23
(2)如图2-3-23所示是该小组测得小灯泡的I-U图线,由图线可知,小灯泡的灯丝电阻随温度的升高而________(填“增大”、“减小”或“不变”);当小灯泡两端所加电压为6V时,其灯丝电阻值约为________Ω.
3
欧姆定律
欧姆定律
[思考]
【提示】 不能.欧姆定律适用于金属导体、电解液等导体,对于含电动机的电路、含蓄电池的电路等欧姆定律是不适用的.
[判断]
(1)×
(2)×(3)√
导体的伏安特性曲线
[思考]
【提示】 其I-U图象为曲线,所以它是非线性元件.随着电压的增大,半导体元件的温度升高,图线的斜率逐渐增大,又因为斜率的物理意义反映了电阻的倒数的变化规律,所以半导体元件的电阻随温度的升高而减小.
[判断]
(1)×
(2)√(3)√
例1.【解析】 由欧姆定律得:
R=
,电压变化后有:
R=
,解得I0=1.0A.电压加倍后同理可得R=
=
,所以I2=2I0=2.0A.
【答案】 2.0A
例2.【解析】
(1)因为在I-U图象中,
R=
=
所以R1=
Ω=2Ω,
R2=
Ω=
Ω,
所以R1∶R2=2∶
=3∶1.
(2)由欧姆定律得U1=I1R1,U2=I2R2
由于I1=I2,则U1∶U2=R1∶R2=3∶1.
(3)由欧姆定律得I1=
,I2=
.
由于U1=U2,故I1∶I2=R2∶R1=1∶3.
【答案】
(1)3∶1
(2)3∶1 (3)1∶3
例3.【解析】 “6V 3W”的小灯泡的额定电压为6V,额定电流为0.5A,即允许通过小灯泡的电流最大不超过0.5A,最大电压不超过6V.在选择电压表和电流表时,本着安全、精确的原则,安全原则即量程要大于所测电流或电压值,精确原则是量程要尽量小,量程越小测量越精确,故电流表应选A2,电压表应选V1;在选择滑动变阻器时要本着安全、够用、调节方便的原则,“安全”即流过变阻器的最大电流应小于允许通过的最大电流.
本实验中小灯泡在正常工作时电阻为R灯=
=
Ω=12Ω,故应选用R2.连接电路时,变阻器采取分压式接法,电流表接成外接法,原理图如图所示.
【答案】 V1 A2 R2 原理图见解析
例4.【解析】
(1)图中滑动触头P滑至b端时,连入电路中的电阻值是滑动变阻器的最大值,此时电流最小,因此,在闭合电键S之前,应使P移至b端.
采用限流式电路,负载电阻R的电流I=
,
当R0减小时,I增大,I的调节范围为
~
,
R两端的电压调节范围为
~U,当R0>R时,调节范围较大.
(2)当滑动触头由a向b移动时,加在R上的电压逐渐增大,因此,在闭合电键S之前,应使P移至a端,此时R上的电压为零.
采用分压式电路,负载电阻R的电压范围约为0~U,显然,电阻R上的电流调节范围为0~U/R.
【答案】 见解析
巧练——精选习题,落实强化
1.【解析】 导体的电阻取决于导体自身,与U、I无关,故A、C错.比值
反映了导体对电流的阻碍作用,定义为电阻,所以B正确.由电流与电压的关系知电压是产生电流的原因,所以正确的说法是“通过导体的电流跟加在它两端的电压成正比”,因果关系不能颠倒,D错误.
【答案】 B
2.【解析】 在U-I图中,斜率越大,电阻越大,且斜率大小与电阻阻值大小相等,所以R1=k1=
Ω=4kΩ,同理R2=2kΩ.
【答案】 C
3.【解析】 伏安特性曲线是以I为纵轴、U为横轴的,所以A错误.线性元件并不只是说I-U图象是直线,而必须是过原点的直线,所以①②是线性元件,③④是非线性元件,B错误,C正确.在U-I图象中,过原点的直线的斜率才是导体的电阻.
【答案】 C
4.【解析】 本题的伏安特性曲线是I-U图象,图象中某点与原点连线的斜率的倒数表示导体在该状态下的电阻,图甲反映元件的电阻随电压的升高而减小,是非线性元件;图乙反映元件的电阻不随电压的变化而变化,是线性元件;图丙反映元件的电阻随电压的升高而增大,说明元件类似于小灯泡,综上所述,三种图象都有可能,故D对.
【答案】 D
5.【解析】 由题图乙知,I-U图线的斜率随电压的增大而减小,即电阻的倒数在减小,所以小灯泡的阻值在增大.
【答案】 增大
6.【解析】 用内接法测电阻有R1>R,用外接法测电阻有R2<R,所以R1>R>R2,选项A正确.
【答案】 A
7.【解析】
(1)电压表的量程应大于小灯泡的额定电压6V,故电压表应选B.小灯泡的额定电流是0.1A,故电流表应选C.由题目要求可知变阻器用分压式,故应选电阻较小的E.
(2)小灯泡的电阻R=
=
=60Ω,故电流表应采用外接法,滑动变阻器接成分压式,电路如图所示.
【答案】
(1)B C E
(2)见解析图
课时作业(十二) 欧姆定律
1.【解析】 由欧姆定律导出R=
说明对确定的导体,其两端电压和流过它的电流的比值就是它的电阻值,这个值由导体本身的性质决定,跟电压U和电流I无关,故选项A错,选项B、C正确.由U=IR可知当电流I不变,电阻R越大,其电压降越大,选项D正确.
【答案】 BCD
2.【解析】 鸟两脚间导线的电阻非常小,故两脚间电压几乎为零.
【答案】 C
3.【解析】 由I-U图象可知斜率越小的图线代表的电阻值越大,所以R4>R3>R2>
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 23 欧姆定律