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欧姆定律
第七章欧姆定律
知识摘要
1.探究电阻上的电流跟两端电压的关系
1.1探究电阻上的电流跟两端电压的关系
实验器材:
阻值不同的两个定值电阻、电流表、电压表、滑动变阻器、电源、开关、导线
电路图:
见右图
实验表格
电阻R/Ω
电压U/V
电流I/A
实验结论:
当电阻一定时,导体中的电流跟导体两端的电压成正比。
注意事项:
滑动变阻器的作用:
改变电阻两端的电压;保护电路。
1.2探究导体两端电压不变时,电流与电阻值的关系
实验器材阻值不同的两个定值电阻、电流表、电压表、滑动变阻器、电源、开关、导线
电路图见右上图
实验表格
电压U/V
电阻R/Ω
电流I/A
实验结论当电压一定时,导体的电流跟导体的电阻成反比。
注意事项滑动变阻器的作用:
使电阻两端的电压保持不变。
这两个实验都采用控制变量法。
分析实验数据寻找数据间的关系,从中找出物理量间的关系,这是探究物理规律的常用方法。
2.欧姆定律及其应用
2.1欧姆定律
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。
公式:
U——电压——伏特(V);R——电阻——欧姆(Ω);I——电流——安培(A)
2.2使用欧姆定律的注意事项:
同体性:
公式中的I、U、R应是同一段电路或同一导体的。
为了便于区别,应该加上同一种角标。
同时性:
公式中的I、U、R应是同一时刻、同一导体所对应的数值。
欧姆定律普遍适用于纯电阻电路中。
对于电动机(转动的线圈)和超导体来说,欧姆定律不成立。
2.3电阻的串联和并联电路规律的比较
串联电路
并联电路
电流特点
串联电路中各处电流相等
并联电路的总电流等于各支路电流之和
电压特点
串联电路两端的总电压等于各部分电路两端电压之和
并联电路中,各支路两端的电压相等
电阻特点
串联电路的总电阻,等于各串联电阻之和
并联电阻中总电阻的倒数,等于分电阻的倒数之和
分配特点
串联电路中,电压的分配与电阻成正比
并联电路中,电流的分配与电阻成反比
功率特点
串联电路和并联电路的总功率,都等于各部分电路功率之和
在做电学计算题之前,要做好电路分析,分析有关各元件的物理量之间的关系。
在电路分析、计算时,串联要抓住电流相等这一特点;并联要抓住电压相等这一特点。
若有n个相同的电阻R0串联,则总电阻为
;若有n个相同的电阻R0并联,则总电阻为
。
电阻串联相当于增加了导体的长度,所以总电阻比其中任何一个电阻都大,串联得越多总电阻越大;
电阻并联相当于增加了导体的横截面积,所以并联总电阻比每一个分电阻都小,并联得越多总电阻越小。
电路(串联、并联)中某个电阻阻值增大,则总电阻随着增大;某个电阻阻值减小,则总电阻随着减小。
常用的串、并联电路中的物理量与电阻的比例关系有(以两个电路串、并联为例,其中P为电功率,W为电功,Q为电热)
串联时:
并联时:
3.测量小灯泡的电阻
3.1伏安法测量小灯泡的电阻
实验目的证明灯丝电阻与温度有关。
实验器材小灯泡、电流表、电压表、滑动变阻器、电源、开关、导线。
实验步骤
①画出电路图(见右图)。
②按电路图连接实物,开关S应断开,将滑动变阻器滑片P移到阻值最大端。
③检查无误后闭合开关,移动滑片(眼睛看着电压表),分别记录三组电压、电流的对应值。
④断开开关。
根据
,计算出每次的电阻值R1、R2、R3,并求出电阻的平均值。
实验表格
次数
电压/V
电流/A
电阻/Ω
1
2
3
实验结论灯丝的电阻与温度有关。
温度越高,灯丝电阻越大。
注意事项
①接通电源后先通过变阻器把电压调到小灯泡的额定电压,然后从该电压开始依次降低。
②滑动变阻器的作用:
改变电阻两端的电压;保护电路。
③实验最后不能求电阻的平均值,因为:
灯丝的电阻与温度有关。
伏安法测电阻
原理
实验器材待测电阻、电流表、电压表、滑动变阻器、电源、开关、导线。
实验步骤
①画出电路图(见右图)。
②按电路图连接实物,开关S应断开,将滑动变阻器滑片P移到阻值最大端。
③检查无误后闭合开关,移动滑片(眼睛看着电压表),分别记录三组电压、电流的对应值。
④断开开关。
根据
,计算出每次的电阻值R1、R2、R3,并求出电阻的平均值。
实验表格
次数
电压/V
电流/A
电阻/Ω
1
2
3
注意事项
①多次测量平均值的目的:
减小误差。
②滑动变阻器的作用:
改变电阻两端的电压;保护电路。
3.2实验电路连接的常见错误:
电流表(电压表)的“+”“-”接线柱接错了。
电流表(电压表)的量程选大/小了。
滑动变阻器的接线柱接错了(同时接在上/下接线柱)。
电流表没有与被测用电器串联(如并联);电压表没有与被测用电器并联(如串联或与其他用电器并联)
连接电路时开关没有断开。
3.3测量未知电阻阻值的其他方法:
用两个电压表、一个阻值已知的定值电阻、一个电源、一个开关和若干导线,不用电流表(电路串联):
在这种情况下,可利用“串联电路中电压与电阻成正比”求出电阻。
3.4用一个电压表、一个阻值已知的定值电阻、一个电源、一个开关和若干导线,不用电流表(电路串联):
由于只有一个电压表,我们就只能先利用短路测量电源电压,然后测量其中一个定值电阻两端的电压,利用“串联电路的总电压等于各部分电路两端电压之和”求出另外一个定值电阻两端的电压,最后利用“串联电路中电压与电阻成正比”求出电阻。
3.5用两个电流表、一个阻值已知的定值电阻、一个电源、一个开关和若干导线,不用电压表(电路并联):
在这种情况下,可利用“并联电路中,通过各支路的电流与其电阻成反比”求出电阻。
3.6用一个电流表、一个阻值已知的定值电阻、一个电源、一个开关和若干导线,不用电压表(电路并联):
由于只有一个电流表,我们就只能先利用断路测量其中一个支路的电流,然后测量电路的总电流,利用“并联电路的总电流等于通过各支路的电流之和”求出通过另外一个定值电阻的电流,最后利用“并联电路中,通过各支路的电流与其电阻成反比”求出电阻。
3.7用一个电流表、一个阻值已知的定值电阻、一个电源、一个开关和若干导线,不用电压表(电路串联):
先将未知的电阻短路,利用U=IR求出电源电压。
然后再将未知的电阻连入电路,利用总电压相等,求出总电阻。
利用“串联电路的总电阻等于各部分电路的电阻之和”求出未知电阻的阻值。
如果阻值已知的定值电阻被换成滑动变阻器,方法也是相同的。
使用电流表(或电压表)、一个电阻箱、一个电压、一个开关和若干导线:
可以先把定值电阻单独连入电路,测量定值电阻的一个物理量(电流或电压)。
把电阻箱单独连入电路,并使电阻箱对应的物理量等于定值电阻对应的物理量。
读出电阻箱连入电路的阻值即可。
但这种方法只能粗略地测量定值电阻阻值。
3.8测量电阻的原理一般只有两个:
一个是
,另一个是利用其他物理量与电阻的关系。
大家应该熟练掌握等效替代法,而不是背实验步骤和表达式(所以提纲也不会给出步骤和表达式)。
4.欧姆定律和安全用电
4.1电压越高越危险:
由欧姆定律
可知,人体的电阻R一定,加在人体身上的电压越大,通过人体的电流就越大。
电流大到一定程度,人就会发生危险。
所以电压越高越危险。
4.2安全用电的原则:
不接触低压(小于1000V)带电体,不靠近高压(大于1000V)带电体。
人们把正常接通的电路,即用电器能够工作的电路叫做通路。
电路的两种主要故障是短路和断路。
雷电:
雷电是大气中一种剧烈的放电现象。
当云层和大地之间的放电如果通过人体,能够立即致人死亡,如果通过树木、建筑物,巨大的热量和空气的振动都会使它们受到严重的破坏。
高大建筑等的顶端都安装用来防雷的避雷针。
4.3小鸟站在高压线上不会被电死的原因:
加在小鸟两脚之间的电压很小。
例题精讲
例1、如图所示,R1=10欧姆,电流表A1示数为0.5安培,电源电压为10伏特。
下列叙述不正确的是()
A.R1与R2并联B.R2阻值为20欧姆
C.R1两端电压为10伏特D.电流表A的示数为1.0安培
例2、如图所示,电源电压保持不变,R1和R2为定值电阻。
下列说法正确的是()
A.只闭合S1,滑片P向右滑动,电压表示数变大
B.先闭合S1,再闭合S2,电压表示数变大,电流表示数不变
C.先闭合S1和S2,再闭合S3,电压表与电流表示数的比值变小
D.闭合S1、S2和S3,滑片P向右滑动,电压表与电流表示数的比值变大
例3、如右图所示电路,当滑动变阻器滑片P向a端滑动的过程中,电流表,电压表示数变化情况是()
A.电流表示数变大B.电流表示数变小
C.电压表示数变大D.电压表示数变小
一、选择题
1.最先研究电流与电压、电阻并得出三者之间关系的科学家是()
A.欧姆B.伽利略C.牛顿D.奥斯特
2.由欧姆定律公式I=U/R变形得R=U/I,对此,下列说法中正确的是()
A.加在导体两端的电压越大,则导体的电阻越大
B.通过导体的电流越大,则导体的电阻越小
C.当导体两端的电压为零时,导体的电阻也为零
D.导体的电阻跟导体两端的电压和通过导体的电流无关
3.在如下左图所示的电路图中,把滑动变阻器的滑片向右滑动时,各表的示数的变化情况是()
A.电压表示数变大,电流表示数变大B.电压表示数变大,电流表示数变小
C.电压表示数变小,电流表示数变大D.电压表示数变小,电流表示数变小
4.如上右图所示电路,电源电压保持不变,其中R0、R1为定值电阻,闭合开关,当把滑动变阻器的滑片从右端调到左端过程中,下列说法中正确的是()
A.电流A1示数变小B.电压表V1示数变小
C.电压V2示数变小D.R0两端的电压变小
5.某同学设计了一个电子身高测量仪。
下列四个电路中,R是定值电阻,R'是滑动变阻器,电源电压不变,滑片会随身高上下平移。
能够实现身高越高,电压表示数越大的电路是()
6.在如图所示的电路中,闭合开关S,电路正常工作。
一段时间后灯L熄灭,一个电表的示数变大,另一个电表的示数变小。
将两用电器位置互换后再次闭合开关S,两个电表指针均发生明显偏转。
若电路中只有一处故障,且只发生在灯L或电阻R上,则()
A.灯L短路 B.灯L断路
C.电阻R断路 D.电阻R短路
7.在图所示的电路中,电源电压保持不变。
闭合电键S,当滑动变阻器的滑片P向右移动时,变小的是()
A.电压表V示数
B.电压表V示数与电流表A1示数的乘积
C.电流表A1示数
D.电压表V示数与电流表A示数的乘积
8.如图所示的电路,电源电压恒定不变,闭合开关S,将滑
动变阻器的滑片P向右移动的过程中,下列说法正确的是()(假
定灯泡的电阻不变)
A.电流表示数变大
B.电压表示数变大
C.电压表和电流表示数的比值变大
D.电压表和电流表的示数都变小
9.如图所示电路中,电源电压保持不变,闭合开关S后,将滑动变阻器R的滑片P向左移动,在此过程中()
A.电压表V1示数变小,电压表V2示数变大
B.电流表A示数变小,电压表V1示数不变
C.电流表A示数不变,灯泡L亮度变亮
D.电压表V1示数不变,灯泡L亮度变暗
10.在探究一个用电器中电流随电压变化关系时,李芳连接好的电路如图所示.闭合开关,发现电流表、电压表均有示数,调节滑动变阻器,电流表、电压表示数都不变化。
李芳连接的电路有不妥之处,改正的方法是()
A.将导线K的a端移至接线柱AB.将导线L的b端移至接线柱B
C.将导线L的b端移至接线柱DD.将导线M的c端移至接线柱B
11.如下左图所示,小宇运用电学知识设计了一个电子身高测量仪,其接入电路的电阻与接入电路的棒长成正比,金属杆cd和MP(右端P是滑片)与电路接触良好,杆cd和MP的电阻不计。
当被测身高增加时,电压表的示数()
A.变大B.变小C.不变D.无法确定
12.如上右图所示电路,电源电压为12V,闭合开关S,移动滑动变阻器的滑片P,小灯泡始终不亮,电流表示数为零,电压表示数为12V,则电路发生的故障可能是()
A.开关接触不良B.电流表断路
C.滑动变阻器断路D.灯泡断路
13.如右图所示电路中,电源电压不变,R1为定值电阻,R为滑动变阻器,闭合开关S,当滑动变阻器的滑片P向左移动时,下列判断正确的是()
A.电压表示数变小,电流表示数变大
B.电压表示数变小,电流表示数变小
C.电压表示数变大,电流表示数变小
D.电压表和电流表的示数的比值不变
14.下图所示,当开关S闭合,甲、乙两表为电压表时,两表读数之比U甲:
U乙为4∶1;当开关S断开,甲、乙两表为电流表时,两表的读数之比I甲∶I乙为()
A.4∶3B.3∶2C.3∶4D.3∶1
15.某型号天然气泄漏检测仪器的电路如图甲所示,图中R为气敏电阻,其阻值R与天然气浓度β的变化关系如图乙所示,已知R0为定值电阻,电源电压恒定不变,用此仪器检测天然气是否泄漏,则下列判断正确的是( )
A.天然气浓度增大时,电压表示数变小
B.天然气浓度减小时,电流表示数变大
C.天然气浓度增大时,电路消耗的总功率变小
D.无论天然气浓度怎样变化,电压表与电流表示数的比值不变
16.如图所示的电路中,电源电压恒定,R1为定值电阻,闭合开关S,滑动变阻器R2的滑片P由b端移到a端的过程中,下列说法正确的是()
A.电压表和电流表的示数都变大
B.电压表和电流表的示数都变小
C.电压表的示数变大,电流表的示数变小
D.电压表的示数变小,电流表的示数变大
17.如图所示,当开关S闭合,滑动变阻器的滑片P由右端向左滑向中点处的过程中()
A.电压表V的示数变小,电流表A2示数变大
B.灯泡变亮,电流表A2示数变小
C.电压表V的示数不变,灯泡亮度不变
D.电流表A1示数不变,电流表A2示数变大
18.右图是一个环境温度监控电路原理图。
电源电压不变,R0为定值电阻,R是用半导体材料制成的热敏电阻,其电阻值会随温度的升高而变小。
若环境温度升高,闭合开关S。
则()
A.热敏电阻R的阻值变大
B.电压表的示数变大
C.通过电阻R的电流变小
D.电阻R两端电压变大
19.检查近视眼是否饮酒设备的电路如图甲,R为酒精气体传感器,其阻值随酒精气体浓度的变化曲线如图乙,R0为定值电阻,电源电压不变。
当检测酒精气体浓度增大时()
A.电流表示数减小B.电压表示数减小
C.电路总电阻增大D.电路总功率增大
20.如图所示的电路中,电源电压不变,闭合开关S1、S2,电压表示数为U1;接着只断开开关S2,此时电压表示数为U2,若已知U1∶U2=5∶3,则电阻R1和R2的阻值之比是()
A.1∶2B.2∶3
C.3∶2D.5∶3
二、填空题
1.把5Ω的电阻R1跟15Ω的电阻R2串联起来,接在电压是6V的电源上,通过R1的电流是______A,R2两端的电压是_______V。
2.在测量小灯泡电阻的实验中,正确连接电路并闭合开关后,电压表和电流表的示数如图所示。
则流过小灯泡的电流为 A,小灯泡的电阻为 Ω。
3.如图所示的电路中,R1为定值电阻,R2为滑动变阻器,电源电压不变。
闭合开关S后,滑片P从a端移动到b端,电流表示数I与电压表示数U的变化关系如图所示,则电源电压为______V,R2的最大阻值为____Ω。
4.如图a所示的电路,电源电压保持不变。
闭合开关S,调节滑动变阻器,两电压表的示数随电路中电流变化的图像如图b所示,根据图像的信息可知:
_____(选填“甲”或“乙”)是电压表示数变化的图像,电源电压为_____V,电阻R1的阻值为_____Ω。
5.如图所示的电路中,电源电压不变,R1为定值电阻,开关S闭合后,滑动变阻器滑片向左移动时,电流表的示数 ,电压表示数与电流表示数之比 。
(两空均选填“变大”、“变小”或“不变”)
6.在某一温度下,两个电路元件A和B中的电流与其两端电压的关系如右图所示。
则由图可知,元件A的电阻为 Ω将A和B并联后接在电压为2.5V的电源两端,则通过A和B的总电流是 A。
7.小明按图甲所示的电路进行实验,当闭合开关用电器正常工作时,电压表V1和V2的指针位置完全一样,如图乙所示,则L2两端的电压为V,L1两端的电压为V。
8.如下左图所示,电源电压保持不变,闭合开关S后,滑动变阻器的滑片p向右移动时,电流表A的示数将,电压表V的示数将。
(选填“变大”“变小”“不变”)
9.如上右图所示的电路,电阻R1=3Ω、R2=2Ω。
闭合开关S,电流表A的示数,电流表A1的示数(以上两空均选填“变大”、“变小”或“不变”),电压表的示数与电流表A的示数变化之比等于Ω。
10.下图所示的电路中,电源电压保持不变。
当开关S由断开到闭合时,电流表的示数将,
电压表与电流表示数的比值将(以上两空均填“变大”、“变小”或“不变”)
三、实验题
1.某同学利用如图所示的电路探究“电流与电压、电阻的关系”。
实验开始时,滑动变阻器的作用是__________。
在探究通过导体的电流与导体两端电压关系时,应保持不变;在探究通过导体的电流与导体电阻关系时,滑动变阻器的作用是。
2.在“电阻上的电流跟两端电压的关系”的实验中,小莉将实物连接成如图甲所示的电路.
甲乙
(1)根据实物图请在图乙方框中画出对应的电路图.
(2)实验室,调节滑动变阻器,测出电阻R两端的电压和对应的电流值如下表所示。
由表中数据可知,小莉实验时所选用电阻R的阻值为 Ω,分析实验数据可以得出的结论是:
。
U/V
0.5
1.0
1.5
2.0
2.5
I/A
0.1
0.2
0.3
0.4
0.5
(3)将图甲中的电阻R换成一个额定电压为3.8V、阻值约为10Ω的小灯泡后,还可以测小灯泡的电功率。
若要测该小灯泡的额定功率,则在图甲电路中必须改动的地方是:
。
3.如下图甲所示,艾力做“探究电阻上的电流跟两端电压的关系”的实验。
(1)连接电路时,开关应,并将滑动变阻器的滑片滑到端。
(2)闭合开关后,他发现电流表和电压表的指针偏转情况如上图乙所示,出现
这种情况的原因可能是。
(3)通过实验,他记录了电压与电流相对应的有关数据,如下表,根据表格中的
数据,你能得到的结论是。
R=10Ω
电压U/V
1
2
3
电流I/A
0.1
0.2
0.3
(4)利用上图甲的电路图还可以完成的实验有。
4.在探究“电压一定时,电流跟电阻的关系”的实验中,设计电路图如图甲所示。
⑴连接电路前,开关必须。
⑵请根据图甲电路图用笔画线代替导线将图乙所示实物连接成完整电路(导线不允许交叉)
⑶连接好电路,闭合开关,发现电流表没有示数,移动滑动变阻器的滑片,电压表示数始终接近电源电压。
造成这一现象的原因可能是()
A.电流表坏了B.滑动变阻器短路
C.电阻处接触不良D.电阻短路
⑷排除电路故障进行实验,多次改变R的阻值,调节滑动变阻器,使电压示数保持不变,实验数据记录如下表。
其中第5次实验电流表示数如图丙所示,其读数为A。
实验次数
1
2
3
4
5
电阻R/Ω
5
10
15
20
25
电流V/A
0.6
0.3
0.2
0.15
0.12
⑸实验结果是:
。
5.同学们利用电压表和电流表测量电阻R1的阻值(约9Ω左右),电源选用两节干电池。
(1)按图甲电路,将图乙中电流表正确连入电路
(2)该同学检查电路连接正确,合上开关,可是无论怎样移动滑片,电压表示数总为3v不变,你认为发生故障的原因可能是_________________或___________________。
(3)清除故障后,小明将滑片P向左滑动时,电压表示数将________(填“增大”、“减小”、“不变”),当P滑到某一位置时,两表读数如图丙所示,由此可知R=____Ω。
你认为这个结果可靠吗?
理由是_____________________________________________。
四、计算题
1.如图所示的电路中,电源电压不变,电阻R1的阻值为20Ω。
当断开开关S1和S2,闭合开关S3时,电流表的示数为0.50A;当断开开关S2,闭合开关S1、S3时,电流表的示数为0.90A。
求:
(1)电阻R2的阻值。
(2)断开开关S1和S3,闭合开关S2时,加在电阻R1两端的电压。
2.如图所示的电路,电源电压为6V且保持不变,滑动变阻器R标有“50Ω2A”字样。
(l)将滑片P移到最右端,闭合S1,断开S2,求电流表的示数I1。
(2)保持滑片P在最右端,闭合S1、S2,电流表示数I=5I1,求R2的阻值。
(3)将滑片P移至某一位置,闭合S1、S2,电流表示数为0.68A,求此时滑动变阻器接入电路的阻值。
3.为了防止酒驾事故的出现,酒精测试仪已被广泛应用。
交警使用的某型号酒精测试仪的工作原理如图所示。
电源电压恒为8V,传感器电阻R2的电阻值随酒精气体浓度的增大而减小,当酒精气体的浓度为0时,R2的电阻为60Ω。
使用前要通过调零旋扭(即滑动变阻器R1的滑片)对酒精测试仪进行调零,此时电压表的为6V。
(1)电压表的示数为6V时,电流表的示数为多少?
(2)电压表的示数为6V时,滑动变阻器R1的电阻值为多少?
(3)调零后,R1的电阻保持不变。
某驾驶员对着酒精测试仪吹气10s,若电流表的示数达到0.2A,表明驾驶员酒驾,此时电压表的示数为多少?
家庭作业
1.如图所示,当电源两端的电压为6V时,电流表的示
数为0.6A;当电源两端的电压为5V时,电压表的
示数为2.OV。
求:
电阻R1和R2的值。
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