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五、欧姆定律

复习目标:(1)理解串联电路的等效电阻;(2)理解并联电路的等效电阻;(3)理解欧姆定律的内容、公式及其应用;(4)会用电压表、电流表测电阻;(5)理解欧姆定律变形公式R=U/I、U=IR的意义。

一、知识导航

1、探究流过导体的电流与其两端电压,导体电阻之间的关系,采用的是____法,通过实验得出三个物理量的关系可概括为:导体中的电流,跟导体两端的电压成____,跟导体的电阻成____,表达式为____。式中电流单位为A,电压单位为V,电阻单位为Ω。几点注意:(1)不能把欧姆定律的内容反过来说:“电压跟电流成正比”;“电压一定时,电阻与电流成反比”。(2)它适用于从电源正极到负极之间的整个电路或其中某一部分电路,并且是纯电阻电路。(3)定律中“通过”的电流I,“两端”的电压U及电阻R都是同一个导体或同一段电路上对应的物理量,即“同一性”。串联电路中,应充分利用电流相等列等式;并联电路中,应充分利用电压相等列等式,并应注意初中阶段一般电源电压不变。(4)定律中的三个物理具有同时性,即使在同一部分电路上,由于开关的开合及滑动变阻器滑片位置的移动,都将引起电路的变化,从而导致电路中的电流、电压、电阻的变化,因而公式中的三个量是同一时间的值。

2、I1R2的区别:(1)前者表示电流与电压、电阻的关系,而后者是前者的变形式,它表示某段导体的电阻在数值上等于这段导体电压与其通过电流的比值,这个比值R是导体本身的特性,不能理解为RU成正比,与I成反比。(2)为了便于分析问题,应先画电路图,在图中标明已知量的符号、数值和未知量的符号。

3、电阻的串联和并联:串联电路的总电阻等于各串联电阻之和,可记作为R串=____,串联电阻相当于增加了导体的___,总电阻比任何一个电阻都__。并联电路的总电阻的倒数等于各并联电阻的倒数之和。并联电阻相当于增加了导体的____,总电阻比任何一个电阻都__,可记作为R并___。

4、等效电路图:在实际应用中,我们经常要画一些等效电路图帮助我们去理解电路的连接情况,主要方法有:(1)两节点间若只有导线或闭合开关、电流表时,两节点可合并为一个节点;(2)导线的电阻一般不计,若题中要考虑导线的电阻,可在电路中加一个与导线电阻相当的电阻替代;(3)闭合的开关相当于一根导线,断开的开关相当于开路;(4)电流表内阻很小,可当导线处理;(5)电压表内阻很大,可当作一个断开的开关。电流表、电压表在分析电路时,可先作以上处理,标出电路中对应节点相对位置,最后加在对应位置上;(6)某一电路的两端如果与一根导线或闭合的开关、电流表并联,该电路将被短路,可以从两端点间去掉。

5、常见的测电阻的方法叫______,原理是_____,画出实验电路图。滑动变阻器在电路中的主要作用是_____,还有一个作用是_____。测定值电阻的阻值时通常测多次再求取平均值,目的是_____,测小灯泡电阻时,发现在不同电压下其灯丝阻值相差较大,原因是____________。除伏安法测电阻外,还可以用伏阻法、安阻法、等效替代法测电阻。

6、在高大建筑物上要安装____,通过很粗的金属线与___相连,可防止____。根据欧姆定律,由于导线的____,电源短路时电路上的电流会_____,这样会烧坏_____,严重时有可能造成_____。

二、精选例题

【例1】将欧姆定律公式I=U/R,变形得到公式R =U/I,关于此式的物理意义,下列说法中正确的是( )

A.导体的电阻与它两端的电压成正比,与通过它的电流成反比 B.导体中的电流越大,则电阻越小

3C.加在导体两端的电压越大,则电阻越大     D.以上说法都不对

【简析】此题易错的原因就是不能正确理解电阻是导体本身的一种特性,它的大小取决于导体的材料、长度、横截面积以及温度。

【例2】如图1所示电路中,电源电压保持不变,当滑动变阻器在a、b两点间移动时,电路中电流的变化和电压表示数的变化分别是1 A~2.6A和7. 8 V~10 V,求电源电压是多少?

【简析】在解答本题时出现这样的错误,原因有两个:一是没有认真审题,分不清电路中的电流变化范围与电压表示数变化范围的对应关系;二是没有认真分析电路,误认为电压表测量的是灯L的电压.应正确分析电压表和滑动变阻器在电路中的作用。本题中电灯L和滑动变阻器R串联在电路中,电压表并联在滑动变阻器两端,测量R两端的电压,当滑动变阻器滑片P向b端移动时,连入电路的电阻变大,电路中的电流变小,IU/R+RL),电灯L两端的电压变小U=UL+ UR,所以滑动变阻器两端的电压变大,即电压表示数变大.因此,电路中电流为1 A时,电压表示数庄为10V,当电路中电流为2.6 A时,电压表示数应为7.8V.

【例3】当导体的电压是4V时,导体中的电流是0.5 A,如果电压变为3V,导体中的电流为多少安?如果通过导体的电流为2 A,则导体两端的电压为多少伏?

4【简析】解答本题容易忽略IUR的同一性,不能把U1电压下的电流I1当作U2电压下的电流I2,所以出现了上述错误.常用的解题方法有代换法和比例法。做电学题应正确理解并准确把握IUR的同时性,不能张冠李戴.

4如图2所示,电源电压不变,当滑动变阻器的滑片P向右滑动时,两只电表的读数变化情况是(  )

A.电流表示数变大  B.电压表示数变大

C.电流表示数变小  D.电压表示数不变

简析】利用“去表法”分析电路可以发现:图中滑动变阻器R与灯泡L串联,电压表测灯泡L两端电压,电流表测通过变阻器R和灯泡L的电流。闭合开关S,滑动变阻器的滑片P向右移动时,滑动变阻器连入电路中的电阻变大,电路的总电阻变大。由于电源电压一定,则由欧姆定律I=U/R可得,此时电路中电流变小,即电流表的示数变小。又灯泡的电阻不变,由UL=IRL得,灯泡两端电压变小,即电压表的示数会变小。

5点评】判断电表示数变化可按照以下思路分析解题:先弄清电路的连接,再确定电表的作用,然后判断电阻的变化,分析电流的改变,最后得出电压的变化。

【例5】某同学做实验时,错将电流表和电压表的位置对调了,如图3所示的电路,闭合开关S后,将会出现的现象是( )

A.电流表烧坏 B.电压表烧坏

6 C.电灯烧坏 D.电灯不亮

【简析】电流表与电压表位置对调后,电压表串联在干路中,则根据电压表的电阻很大,电路中的电流此时会很小,与电压表串联的用电器和电流表将因电流太小而无法显示出其工作情况。知道电压表内阻相当大,在电路中电流很小,相当于断路是解答本题的关键。

三、基础训练

71、我们做电学实验时应学会检查和排除电路故障。如图4是一位同学研究串联电路电流、电压特点的电路图。当闭合开关S时,L1亮,L2不亮, 和 均有示数,故障的原因可能是( )

A.L1短路 B.L2短路   C.L1断路 D.L2断路

2、如图4所示,L1上标有“6V 0.5A”字样, L2上标有“9V 0.3A”字样,现把它们串联接在电路中,为了防止灯泡被烧坏,问电源电压最大不能超过多少?

83、如图6所示,电源电压不变,电阻R1=18Ω,灯泡的电阻为12Ω,当S1、S2闭合时,灯泡两端的电压为6V,电流表的示数为0.9A,求:

(1)R2的阻值;

(2)当S1、S2都断开时,求灯泡两端的电压。

94、如图7所示,电源电压为12V,电流表量程为0~0.6A,电压表量程为0~3V,已知定值电阻R= 10Ω,滑动变阻器R0上标有“0~50Ω”,为了保证电路中两表不致烧坏,滑动变阻器连入电路中的最小阻值为多少?

5、小刚同学测量2.5V小灯泡的电阻时,连接的电路如图8。

(1)检查电路,发现有一根导线连接错误,请你在连接错误的导线上打“×”,在图中补画出正确的连线.若没有发现这一错误,闭合开关,会出现________现象。闭合开关前,他应将滑动变阻器的滑片调到___端(填“A”或“B”)

(2)小刚改正错误后,按正确的操作测得的数据如下表:则第1次测得的小灯泡电阻为_____;从表中计算出三次小灯泡的电阻不相等,你认为可能的原因是_________________________

0

实验次数

1

2

3

电压U/V

2.0

2.5

2.8

电流I/A

0.20

0.24

0.25


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