黑龙江省齐齐哈尔市高中物理 第二章 恒定电流 2.3 欧姆定律

黑龙江省齐齐哈尔市高中物理 第二章 恒定电流 2.3 欧姆定律

‎2.3 欧姆定律 ‎ 学习 目标 ‎1、理解电阻的概念，明确导体的电阻是由导体本身的特性所决定 ‎2、理解欧姆定律，并能用来解决有关电路的问题 ‎3、知道导体的伏安特性曲线，知道什么是线性元件和非线性元件 ‎4、通过探索性实验去认识物理量之问的制约关系，用图象和图表的方法来处理数据、总结规律，以及利用比值来定义物理量的方法等。‎ 学习 疑问 学习 建议 ‎【预学能掌握的内容】‎ 一、欧姆定律 电阻 ‎1.电阻：反映导体对电流的___________作用，其定义式为___________，对同一个导体，不管电压和电流的大小怎样变化，比值R___________，对于不同的导体，R的数值一般是___________.‎ 电阻的单位：___________，简称欧，国际符号___________.‎ 对电阻单位欧姆的规定：如果在导体两端加上1 V的电压，通过它的电流恰好为‎1 A，这段导体的电阻就是__________________.‎ 电阻常用的单位还有_________和________.且有：1________=103 Ω,1______=106 Ω.‎ ‎2.欧姆定律：导体中的电流I跟导体两端的电压U成 ，跟导体的电阻成 ，其表达式为 ，欧姆定律是在金属导体的基础上总结出来的.实验表明，除金属外，欧姆定律对 ‎ 也适用，但对气态导体(如日光灯管中的气体)和某些导电器件(如晶体管)并不适用.‎ 二、导体的伏安特性曲线 用横轴表示电压U，纵轴表示电流I，画出的IU的关系图象叫做导体的________________.如图伏安特性曲线直观地反映出导体中的电压与电流的关系.‎ ‎ 金属导体的伏安特性曲线是一条过原点的直线，直线的斜率为金属导体的_________.具有这种特性的电学元件叫做_________，通常也叫纯电阻元件，欧姆定律适用于该类型电学元件.对欧姆定律不适用的导体和器件，伏安特性曲线不是直线，这种元件叫做___________，通常也叫做非纯电阻元件.‎ 三、对欧姆定律的理解 ‎1.R是一个跟 有关的量，与导体两端电压U和通过的电流I无关。‎ ‎2.I=中的I、U、R是同一时刻对同一导体或同一段 电源的电路而言的.‎ ‎3.将欧姆定律变形得R=，是电阻的定义式，表明了一种量度和测量电阻的方法.R=适用于所有导体，无论是“线性电阻”还是“非线性电阻”.‎ ‎4.“I=”与“I=”两者是 ，I=是电流的 ，只要导体中有电流，不管是什么导体在导电，都适用，而I=是欧姆定律的表达式，只适用于特定的电阻（线性电阻），不能将两者混淆.‎ ‎【典题探究】‎ ‎【例1】根据欧姆定律，下列说法中错误的是（ ）‎ A.从关系式R=可知，对于一个确定的导体来说，如果通过的电流越大，则导体两端的电压也越大 B.从关系式R=可知，导体的电阻跟导体两端的电压成正比，跟导体中的电流成反比 C.从关系式I=可知，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 D.从关系式R=可知，对一个确定的导体来说，所加的电压跟通过的电流的比值是一确定值 ‎【例2】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‎0.4 A.如果所加电压变为原来的2倍，则导体中的电流是多大?‎ 解法一：‎ 解法二：‎ 解法三：‎ ‎【例3】某电流表的电阻约为0.1 Ω，它的量程是‎0.6 A，如将这个电流表直接连接到2 V的蓄电池的两极上，会产生什么后果？‎ ‎【合作探究】‎ ‎ 图线 比较内容　　　‎ I－U图线(伏安特性曲线)‎ U－I图线 坐标轴 U是自变量，I是因变量 I—横坐标，U—纵坐标 斜率 图线上的点与坐标原点连线的斜率表示导体电阻的倒数 图线上的点与坐标原点连线的斜率表示导体的电阻 线性元件图线的形状 非线性元件图线的形状 电阻随U的增大而 ‎ 电阻随I的增强而 ‎ ‎【典题探究】‎ ‎【例4】图所示的图象所对应的两个导体：‎ ‎(1)电阻关系R1∶R2为__________；‎ ‎(2)若两个导体中的电流相等（不为零）时，电压之比U1∶U2为__________；‎ ‎(3)若两个导体的电压相等（不为零）时，电流之比I1∶I2为__________.‎ ‎【例5】如图所示，为导体a、b的U-I图线，由此判断（ ）‎ A.导体a的电阻大于导体b的电阻 B.导体a的电阻小于导体b的电阻 C.若将两导体串联，导体a的发热功率大于导体b的发热功率 D.若将两导体并联，导体a的发热功率大于导体b的发热功率 ‎【例6】如图所示，为某小灯泡的电流与其两端的电压关系图线，试分别计算出其电压为5 V、10 V时小灯泡的电阻，并说明电阻的变化规律.‎ ‎【实验探究】‎ 如何测绘小灯泡的伏安特性曲线？‎ 实验：测绘小灯泡的伏安特性曲线 一、实验目的 描绘小灯泡的伏安特性曲线并分析其规律.‎ 二、实验原理 根据欧姆定律，在纯电阻电路中，电阻两端的电压和通过电阻的电流呈线性关系，即U-I图线是一条过原点的直线.但是实际电路中由于各种因素的影响，U-I图线就可能不是直线.用伏安法分别测出灯泡两端电压及流过的电流便可绘出U-I图线，其原理图如图所示.‎ 三、实验步骤 ‎1.确定电流表、电压表的量程，为减小误差采用安培表外接法，按图所示的原理电路图连接好实验电路.‎ ‎2.把滑动变阻器的滑动片调节到使接入电路中的电阻值最小的位置，电路经检查无误后，闭合开关S.‎ ‎3.改变滑动变阻器滑动片的位置，读出几组相应的电流表、电压表的示数I和U，记入表格内，断开开关S.‎ ‎4.在坐标纸上建立一个直角坐标系，纵轴表示电流，横轴表示电压，用平滑曲线将各数据点连接起来，便得到伏安特性曲线.‎ ‎5.拆去实验线路，整理好实验器材.‎ 四、特别注意 ‎1.本实验要作出I-U图线，要求测出一组包括零在内的电压、电流值，因此变阻器要采用分压接法.‎ ‎2.由于小灯泡电阻较小，故应采用电流表外接法.‎ ‎3.开关闭合前变阻器滑片移到接入电路中的阻值最小处.‎ ‎4.开关闭合后，调节变阻器滑片的位置，使灯泡的电压逐渐增大，可在伏特表读数每增加一个定值时，读取一次电流值；调节滑片时应注意伏特表的示数不要超过小灯泡的额定电压.‎ ‎5.所画线为曲线的原因是金属的电阻率随温度升高而变大.‎ ‎【典题探究】‎ ‎【例7】测绘小灯泡的伏安特性曲线时：‎ ‎(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)画出实验电路图 ‎(3)实验操作：‎ ‎①按如图所示连接好电路，开关闭合前，将滑动变阻器滑片滑至R的最 端。‎ ‎②闭合开关，向右移动变阻器的滑片到不同位置，并分别记下 、 的示数。‎ U/V ‎ ‎ ‎ ‎ ‎ ‎ ‎ ‎ ‎ ‎ ‎ ‎ I/A ‎ ‎ ‎ ‎ ‎ ‎ ‎ ‎ ‎ ‎ ‎ ‎ ‎③依据实验数据作出小灯泡的IU图线， 用纵轴表示 ，用横轴表示 ‎【例8】：有一灯泡上标有“6 V ‎0.1 A”的字样，现要测量该灯泡的伏安特性曲线，有下列器材供选用：‎ A.电压表(0—5 V，内阻2.0 kΩ) B.电压表(0—10 V，内阻3.0 kΩ)‎ C.电流表(0—‎0.3 A，内阻3.0 Ω) D.电流表(0—‎6 A，内阻1.5 Ω)‎ E.滑动变阻器(30 Ω，‎2 A) F.滑动变阻器(100 Ω，‎0.5 A)‎ G.学生电源(直流9 V)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0 V开始测量.‎ ‎【课堂检测】‎ ‎1．关于电流和电阻，下列说法中正确的是(　　)‎ A．电流的方向与导体中电荷的定向移动方向相同 B．金属导体温度升高时，由于自由电子的热运动加速，所以电流增大 C．由R＝可知，I一定时，导体的电阻R与U成正比，U一定时，导体的电阻R与I成反比 D．对给定的导体，比值是个定值，反映了导体本身的性质 ‎2．为探究小灯泡L的伏安特性，连好如图所示的电路后闭合开关，通过移动变阻器的滑片，使小灯泡中的电流由零开始逐渐增大，直到小灯泡正常发光。由电流表和电压表得到的多组读数描绘出的U－I图像应是图中的( )‎ ‎3．某导体中的电流随其两端电压的变化如图所示，则下列说法中正确的是(　　)‎ A．该元件是非线性元件，所以不能用欧姆定律计算导体在某状态的电阻 B．加5 V电压时，导体的电阻约是5 Ω C．由图可知，随着电压的增大，导体的电阻不断减小 D．由图可知，随着电压的减小，导体的电阻不断减小 ‎4.如图所示的电路，电压表的示数为2 V，电流表的示数为‎1 A，电路中的电源电压为5 V，则R2的电阻为多少？‎ 层次一 ‎1．根据欧姆定律，下列判断正确的是(　　)‎ A．导体两端的电压越大，导体的电阻越大 B．加在气体两端的电压与通过的电流的比值是一个常数 C．电流经过电阻时，沿电流方向电势要降低 D．电解液短时间内导电的U－I图线是一条直线 ‎2．由欧姆定律I＝导出U＝IR和R＝，下列叙述中正确的是(　　)‎ A．导体的电阻跟导体两端的电压成正比，跟导体中的电流成反比 B．导体的电阻由导体本身的物理条件决定，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，其电压就越大 ‎3.一个阻值为R的电阻两端加上电压U后，通过电阻横截面的电荷量q随时间变化的图像如图所示，此图像的斜率可表示为(　　)‎ A．U　　　 B．R C. D. ‎4．一个标有“220 V　60 W”的白炽灯泡，加上的电压由零逐渐增大到200 V，在此过程中，电压U和电流I的关系可用图3所示的图线表示，给出的四个图线中肯定不符合实际的是 ‎5.小灯泡通电后其电流I随所加电压U变化的图线如图所示，P为图线上一点，PN为图线的切线，PQ为U轴的垂线，PM为I轴的垂线，则下列说法中正确的是(　　)‎ A．随着所加电压的增大，小灯泡的电阻增大 B．对应P点，小灯泡的电阻为R＝ C．对应P点，小灯泡的电阻为R＝ D．对应P点，小灯泡的功率为图中矩形PQOM所围的面积 ‎6．已知用电器A的电阻是用电器B的电阻的2倍，加在A上的电压是加在B上的电压的一半，那么通过A和B的电流IA和IB的关系是(　　)‎ A．IA＝2IB B．IA＝ C．IA＝IB D．IA＝ ‎7．小灯泡灯丝的电阻随温度的升高而增大。加在灯泡两端的电压较小时，通过灯泡的电流也较小，灯丝的温度较低。加在灯泡两端的电压较大时，通过灯泡的电流也较大，灯丝的温度较高。已知一只灯泡两端的电压为1 V时，通过灯泡的电流为‎0.5 A；灯泡两端的电压为3 V时，通过灯泡的电流是‎1 A；则当灯泡两端电压为2 V时，通过灯泡的电流可能是(　　)‎ A．‎0.5 A B．‎0.6 A C．‎0.8 A D．‎‎1 A ‎8．如图所示，图像中的两条直线对应两个导体A、B，求：‎ ‎(1)两个导体的电阻之比。‎ ‎(2)两个导体电流相等时，两端的电压之比。‎ ‎(3)两个导体电压相等时，通过导体的电流之比。‎ 层次二 ‎9．某同学研究加在标有“3.8 V，‎0.3 A”的小灯泡两端的电压和通过它的电流的关系，得到如下所示的数据。‎ 序号 ‎1‎ ‎2‎ ‎3‎ ‎4‎ ‎5‎ ‎6‎ U/V ‎0‎ ‎0.10‎ ‎0.20‎ ‎0.40‎ ‎0.60‎ ‎1.00‎ I/A ‎0‎ ‎0.050‎ ‎0.100‎ ‎0.124‎ ‎0.140‎ ‎0.160‎ 序号 ‎7‎ ‎8‎ ‎9‎ ‎10‎ ‎11‎ ‎12‎ U/V ‎1.60‎ ‎2.20‎ ‎2.60‎ ‎3.00‎ ‎3.40‎ ‎3.80‎ I/A ‎0.200‎ ‎0.230‎ ‎0.258‎ ‎0.274‎ ‎0.290‎ ‎0.310‎ 根据以上这些数据完成下列问题：‎ ‎(1)描绘出小灯泡的U－I曲线。‎ ‎(2)比较U1＝1.0 V和U2＝3.0 V时小灯泡的电阻大小，并说明其原因。‎ ‎(3)小灯泡两端的电压从零到额定电压变化时，小灯泡的最大电阻是多少？最大电功率是多少？‎