152欧姆定律

第二节科学探究:欧姆定律【自学卡片】1.影响电流大小的因素:(1)电压:电阻不变,电流与电压成。(2)电阻:电压不变,电流与电阻成。参考答案:(1)正比(2)反比2.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成正比,跟这段导体的成反比。(2)公式:。(3)变形公式。①求电压:。②求电阻:。参考答案:(1)电压电阻(2)I=(3)①U=IR②R=URUI【想一想】如图甲、乙,分别用一节和两节干电池给小灯泡供电,哪个电路中的灯泡更亮?在乙电路中串联一个电阻,如图丙,与乙相比,灯泡亮度如何变化?参考答案:乙变暗探究1电流的大小与哪些因素有关1.提出问题:电流的大小与哪些因素有关?2.猜想与假设:电流的大小可能与有关。参考答案：电压和电阻3.设计实验:(1)选择器材。①用测导体两端的电压。②用测通过导体的电流。③用改变电阻两端的电压。参考答案：①电压表②电流表③滑动变阻器(2)设计电路图并连接电路。参考答案：如图所示4.进行实验:(1)探究电流与电压的关系。①控制电阻不变,调节滑动变阻器,多次改变电压,记下相应的电流值填入下表。电阻/Ω电压/V电流/A2020.12040.22060.3②请分析数据并在上图中作出电流和电压的图像。提示:用数学方法描点作出图像。参考答案:如图所示③得出结论:。提示:图像是一条过原点的直线,由此可知电阻一定时,导体中的电流与导体两端的电压成正比。参考答案:在电阻一定时,导体中的电流与导体两端的电压成正比(2)探究电流与电阻的关系。①使用以上探究的电路,断开开关。改变电阻,调节滑动变阻器,控制电压不变,记下相应的电流值,多次改变电阻,测出数据填入下表:电阻/Ω电压/V电流/A1040.42040.24040.1②请分析数据在上图中作出电流和电阻的图像。提示:用数学方法描点作出图像。参考答案:如图所示③得出结论:。提示:电流和电阻的图像是一条反比例曲线,由此可知电压一定时,导体中的电流与导体的电阻成反比。参考答案:电压一定时,导体中的电流与导体的电阻成反比【交流与讨论】(1)实验中,滑动变阻器的作用是什么?提示:把滑动变阻器接入电路,增大了电路中的电阻,可以限制电路中的电流,有保护电路的作用;另外,通过改变滑动变阻器的电阻,来改变电阻两端的电压,探究电阻中电流与电压的关系。参考答案:①保护电路②改变电阻两端电压(2)如何选择电流表和电压表的量程?提示:在选择电压表时,保证电源电压小于电压表的最大测量值,且尽量选用小量程,提高精确度。根据试触法选择电流表的量程。首先将电流表的大量程接入电路,如果电流表示数小于小量程,则换用小量程,否则选用大量程。参考答案:根据电源电压选择电压表,电压表量程大于电源电压。利用试触法选择电流表。为了提高测量的精确度,尽量选用小量程。(3)在探究电流与电阻关系时,怎样更换电阻并调节滑动变阻器,保证电阻两端的电压不变?参考答案：探究电流与电阻的关系时,要先断开开关,把滑动变阻器的滑片移到最大阻值处换下电阻,检查无误后再闭合开关,调节滑片保持电压与上次相同。【记一记】(1)在测量过程中,电路闭合时间不能太长,读取数据后要及时断开电路,以防通电时间过长,电阻发热给测量带来误差。(2)调节滑动变阻器的滑片时,眼睛要盯着电压表的表盘。探究2欧姆定律1.欧姆定律的公式是,电压U=,电阻R=。参考答案：I=IRURUI2.由U=IR知,是否可以说电压与电流成正比或者说与电阻成正比?为什么?参考答案:根据变形公式U=IR,不可以说电压跟电流成正比,因为电压是产生电流的原因,有了电压才有电流,而不是有电流才有电压,电压影响电流,所以应该是电流与电压成正比,同样也不可以说电压与电阻成正比,只在电流一定时,电压才和电流成正比。3.根据变形公式R=,是否可以说电阻跟电压成正比,电阻跟电流成反比?为什么?提示:此变形公式表示导体的电阻在数值上等于导体两端的电压跟通过导体的电流的比值。这里要注意的是,导体的电阻是由导体本身的性质决定的,即由导体的材料、长度、横截面积决定,它跟导体两端是否有电压或电压的大小,导体中是否有电流或电流的大小无关。参考答案:不可以导体的电阻跟导体的材料、长度、横截面积有关,跟导体两端的电压和通过导体的电流无关。UI【交流与讨论】电流表本身的电阻很小,电压表本身的电阻很大,结合欧姆定律思考讨论:电流表为什么不允许直接接在电源的两极,而电压表却可以?提示:根据欧姆定律分析电流与电阻的关系。参考答案:根据欧姆定律I=可知,在电压一定时,电流与电阻成反比。电压表本身的电阻很大,接在电源两端时,通过它的电流很小,可以直接接在电源两端。电流表本身的电阻很小,接在电源两端时,通过它的电流很大,可能烧坏电流表。UR【记一记】在分析电路时电压表可以当作开路处理,电流表当作导线处理。【知识拓展】电流、电压、电阻三者之间的因果关系电流的大小是由电压、电阻共同决定的,电流的变化一定是电压或电阻的变化引起的,绝对不可以说电流的变化使电压或电阻发生了变化。电阻与电压之间没有因果关系,也就是说电阻的变化只会引起电流的变化,不能直接引起电压的变化,反之,电压的变化也只会引起电流的变化,而不能直接引起电阻的变化。考点一探究电流与电压、电阻的关系【示范题1】(2014·河北中考)探究“电流与电阻的关系”。器材有:滑动变阻器、开关、电源(电压恒为6V)各一个,电流表、电压表各一块,三个定值电阻(10Ω、15Ω、20Ω),导线若干。(1)图甲是小明连接的实物电路,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,滑片应置于(选填“A”或“B”)端。(3)闭合开关后,移动滑片,使与电阻(20Ω)并联的电压表示数为4V,读出电流表示数,再分别改接15Ω、10Ω的电阻,重复上述实验,收集的实验数据如表所示。老师告诉小明有一组数据误差较大,便找来一个5Ω的电阻让他再测一组数据。当他把5Ω的电阻接入电路时,要使电压表示数仍为4V,实验不能继续进行,其原因是。改变连接后,当电压表示数仍为4V时,电流表示数为A(如图乙所示)。综合分析数据可得:电压一定时,。电压U/V4电阻R/Ω201510电流I/A0.200.280.40【解题关键】解决本题抓住以下关键:关键1:闭合开关前,滑动变阻器的滑片要处于最大阻值处。关键2:明确电阻R要串联在电路中。关键3:了解电流表的读数方法。【精讲精析】本题考查电流与电阻、电压的关系(欧姆定律)、电路连接、故障的判断、利用数据得出结论。(1)分析电路可知,电阻R被短路,所以更改电路的连接要从与电阻相连的线入手,考虑到电压表与电阻R并联,更改电路后,电压表处也不能出现新的故障;(2)要使滑动变阻器连入电路中的电阻最大,滑片要在远离有接线的下接线柱,所以滑片要在A端;(3)电压表示数为4V,电阻R=5Ω时,电流为0.8A,超过了电流表的最大示数0.6A,所以电流表要改换0～3A的量程,图乙中指针对应的电流为0.8A。综合分析表中的数据可得,电压一定时,通过导体的电流与电阻成反比。答案:(1)如图(2)A(3)超过了电流表所选的量程0.8导体中的电流跟导体的电阻成反比【互动探究】小明又利用上述实验器材探究“电流与电压的关系”,将滑片从一端移到另一端的过程中,收集的实验数据填入了下表中。电阻R/Ω10电压U/V23456电流I/A0.20.30.40.50.6(1)分析表中数据可得:电阻一定时,。(2)分析可知,小明使用的变阻器的最大阻值为Ω。【解析】(1)电阻一定时,通过导体的电流与电压成正比。(2)电路中电流最小时,滑动变阻器接入电路中的电阻最大,利用第一列数据进行计算,滑动变阻器两端电压为U2=U-U1=6V-2V=4V,最大阻值R2==20Ω。答案:(1)通过导体的电流与电压成正比(2)202U4VI0.2A＝【技法点拨】探究实验中实验数据的处理方法(1)数据分析法:若=常数,则电流与电压成正比;若两个量的乘积等于一个常数,如I1R1=I2R2=常数,则电流与电阻成反比。(2)图像法:利用实验得到的数据进行描点分析,画出电阻不变时电流随电压变化的图像和电压不变时电流随电阻(或电阻的倒数)变化的图像,分析图像从而得出电流跟电压、电阻的关系。1212UUII考点二欧姆定律的应用【示范题2】(2014·孝感中考)在图甲所示的电路中,电源电压为6V且保持不变,电阻R1的阻值为30Ω。同时闭合开关S和S1,电流表的示数如图乙所示。求:(1)通过电阻R1的电流。(2)电阻R2的阻值。【解题关键】解决本题抓住以下关键:关键1:知道欧姆定律的表达式为I=。关键2:明确并联电路中电流的特点I=I1+I2+I3+……关键3:了解并联电路中电压的特点U1=U2=U3=U4=……UR【精讲精析】本题考查欧姆定律的计算。同时闭合开关S和S1时,两电阻并联,电流表测干路电流。(1)因并联电路中各支路两端的电压相等,所以通过电阻R1的电流:I1==0.2A;(2)因并联电路中干路电流等于各支路电流之和,即II1=0.2A,所以,图中电流表的量程为0～3A,分度值为0.1A,干路电流I=0.8A,通过电阻R2的电流:I2=I-I1=0.8A-0.2A=0.6A,则R2的阻值:R2==10Ω。答案:(1)0.2A(2)10Ω1U6VR302U6VI0.6A【技法点拨】欧姆定律的应用(1)电路图的分析:(2)公式I=中各物理量的对应性:UR【变式训练】(2014·重庆中考B)如图所示的电路,电源电压为6V且保持不变,R=10Ω,当闭合开关S,电压表的示数为2V,以下判断正确的是()A.通过电阻R的电流是0.6AB.电阻R两端的电压是2VC.通过灯泡L的电流是0.2AD.灯泡L两端的电压是2V【解析】选D。本题考查欧姆定律和串联电路的特点。由图可知,当闭合开关S时,灯L和电阻R串联,电压表测灯L两端的电压。根据欧姆定律和串联电路的特点,有I==0.4A,A和C均错误;电阻R两端的电压为6V-2V=4V,B错误;灯泡L两端的电压即电压表的示数,为2V,D正确。U6V2VR10