2第十四章 欧姆定律1.docx
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2第十四章欧姆定律1
至盛教育九年级物理辅导讲义
第十四章欧姆定律
一、电阻
学习指导
1.改变电路中电流大小的方法有两种:
一是改变电路两端的电压,具体可以改变给电路供电的干电池的个数或学生电源的电压;二是改变连接在电路中的导体的电阻.
2.电阻表示导体对电流的阻碍作用.导体的电阻越大,表示导体对电流的阻碍作用越大;反之,导体的电阻越小,表示其对电流的阻碍作用越小.
3.决定导体电阻大小的因素:
①自身因素:
导体的材料、长度、横截面积.②外界因素:
温度,一般金属导体的电阻随温度升高而增大.导体的电阻与其他的外界因素如电压、电流均无关.
4.控制变量法是我们在实验中常用的一种研究方法:
研究一个物理量与多个因素是否有关时,常采用控制变量法.我们经常改变其中一个因素,而让其他因素不变或相等,从而确定这个因素与所研究的物理量的关系.对涉及的因素逐个地加以判断,最后再综合解决.例如研究导体电阻大小与长度的关系时,要控制材料、横截面积、温度相同或不变,改变导体的长度,观察电流变化情况来判断导体的电阻与长度的关系.
典型范例
例1.有人说电阻是导体对电流的阻碍作用,导体中电流为零时,导体的电阻也为零,这种说法对吗?
精析:
导体的电阻是导体本身的一种性质,导体对电流的阻碍作用是由导体本身性质决定的.不管导体中是否有电流通过,导体的这种性质(电阻)都是存在的.
全解:
上述说法是错误的.
点评:
导体的电阻是导体自身的属性,与导体两端的电压以及通过导体的电流无关.
例2.A、B、C三个由同种材料制成的导体,已知A、B等长,但B比A粗;C和A等粗,但C比A长,则三个导体电阻的大小关系是 .
精析:
由控制变量法可知,A和B材料相同,长度相等,但B比A粗,因此RA>RB.A和C材料相同,等粗(横截面积相同),但C比A长,因此RC>RA.故三个电阻的大小关系为RC>RA>RB.
全解:
RC>RA>RB.
点评:
本题若借助数学工具,把A、B、C用图示法或表格表示出来更直观.
思考与练习
一、填空题
1.由实验可知,影响电流大小的因素有两个:
一是电路两端的 ,二是连接在电路中的 .
2.在甲、乙两个不同导体两端加相同的电压,但产生的电流I甲>I乙,则甲导体的电阻 (选填“>”、“<”或“=”)乙导体的电阻.
3.电阻是表示 的物理量,用符号 表示电阻,其国际单位是 ,在电路图中的符号是 .
4.完成下列单位换算:
⑴0.7MΩ= Ω= kΩ; ⑵8Ω= kΩ=MΩ
5.导体的电阻是导体本身的 ,它的大小决定于导体的 、
和 ,还与 有关,对大多数导体来说, 电阻越大.
6.如果导体两端的电压是1V,通过的电流是1A,那么这段导体的电阻就是1Ω.对于这段导体来说,当通过它的电流是2A时,它电阻是 Ω;当它两端的电压是0V时,它的电阻是 Ω.
二、选择题(只有一个选项符合题意)
7.下列关于导体电阻大小说法中正确的是( )
A.粗的铜导线比细的铜导线电阻小
B.粗细相同的铜导线,长的比短的电阻大
C.铁导线比铜导线的电阻大
D.长短相同的两根导线,粗的比细的电阻小
8.对一段导体,下列措施中能改变导体电阻大小的是(不考虑温度的影响)( )
A.将导体压短变粗 B.增大导体两端的电压
C.增大通过导体的电荷量 D.增大通过导体的电流
9.为了便于比较不同材料组成的导体的导电性能的优劣,我们把长为1m、横截面积为1mm2的某种材料在20℃时的电阻值叫做这种材料的电阻率.材料的电阻率决定于( )
A.导体的长度和横截面积
B.导体的材料、长度、横截面积
C.导体的材料
D.导体的长度、横截面积和温度
三、实验题
10.在做“研究导体的电阻跟哪些因素有关”的实验时,为了便于研究而采用控制变量的方法,即每次需挑选两根合适的导线,测出它的电阻,然后进行比较,最后得出结论(数据见表格).
导线代号
A
B
C
D
E
F
G
长度/m
1.0
0.5
1.5
1.0
2.0
0.5
1.5
横截面积/mm2
3.0
0.8
1.2
0.8
3.0
1.2
1.2
材料
铁
钨
镍铬丝
铁
钨
镍铬丝
铝
⑴为了研究导体的电阻与导体长度的关系,应选用导线C和 (填写代号即可).
⑵为了研究电阻与导体材料的关系,应选用 两根导线进行比较.
⑶如选用了A和D两根导线进行测试,则是为了研究导体的电阻与 的关系.
二、变阻器
学习指导
1.对于滑动变阻器,应掌握以下几点:
①原理:
通过改变连入电路中电阻线的长度来改变电阻.②使用时应从金属棒两端的接线柱和电阻线两端的接线柱中各选一个接入电路,即“一上一下”,所以其有效接法共有四种.③在电路接通前,应把滑片放置在变阻器连入电路阻值最大位置处.④使用时不能使通过的电流超过其允许通过的最大电流,否则会损坏变阻器.
2.如何判断滑动变阻器接入电路的电阻值的变化.移动滑动变阻器的滑片,会改变接入电路的电阻丝的长度而使电阻变化,从而引起电路中的电流变化.由此可以依据如下顺序判断:
①确定滑动变阻器与电路的接法;②根据电流通过滑动变阻器的情况,判断滑动变阻器的哪一段电阻线连入电路;③根据滑片位置的变化,判断通过电流的电阻丝长度的变化;④由电阻线的长度变化,判断接在电路中的滑动变阻器电阻大小的变化.
典型范例
例1.如图2所示,用滑动变阻器控制灯的亮度,若要求滑片P向C端滑动时灯变亮,则变阻器连入电路中正确的接法是( )
A.C接M,D接N
B.A接M,B接N
C.C接M,A接N
D.A接M,D接N
精析:
滑动变阻器接入电路时,任何情况下都只有接入“一上一下”两个接线柱才能起变阻的作用,当接下面左端接线柱时滑片向左移电阻减小,当接下面右端接线柱时滑片向左移电阻增大,根据题意要求,滑片P向C(左)移灯要变亮,要求电流变大,电阻变小,则M(N)应与C相接,关于A、B两接线柱连接任何一个都满足要求.
全解:
应选C.
点评:
本题考查同学们对滑动变阻器的使用和原理的掌握情况,要判断滑动变阻器的阻值在滑片滑动过程中的变化情况,弄清楚滑动变阻器的原理是关键.
思考与练习
一、填空题
1.滑动变阻器是根据改变 来改变电路中的电阻,从而改变电路中的 的原理制成的.
2.某个变阻器上标有“10Ω0.5A”字样,这表示此变阻器的阻值变化范围是 ,允许通过的最大电流是 A,通常在使用前应将电阻值调至 .
3.图3表示的是滑动变阻器的四种接法,当滑动变阻器的滑片向右移动时,⑴电阻值变大的是 ;⑵电阻值变小的是 ;⑶电阻值不变的是 ;
二、选择题(只有一个选项符合题意)
4.如图4所示,将两个滑动变阻器串联连入电路后,要使电路中的电流最小,则滑片P1和P2的位置应为( )
A.P1、P2都移至最左端 B.P1、P2都移至最右端
C.P1移至最左端,P2移至最右端 D.P1移至最右端,P2移至最左端
5.常用的变阻器有滑动变阻器和电阻箱,下列说法中正确的是( )
A.电阻箱能逐渐地改变它连入电路的电阻,但不能表示出连入的阻值
B.滑动变阻器能够表示出它连入电路的阻值
C.电阻箱能表示出它连入电路的阻值
D.这两种变阻器规定有最大的阻值,对通过它们的电流没有任何限制
6.如图5所示,闭合开关,滑片P向右移动时,下列判断错误的是( )
A.电流表示数变小 B.灯泡变亮
C.灯泡变暗 D.电路中的电阻变大
7.如图6所示,滑动变阻器起改变电路中电流的作用,下列说法中正确的是( )
A.不能改变干路中的电流 B.只能改变灯L1的电流
C.不能改变灯L2的电流 D.可以同时改变灯L1和L2的电流
三、实验题
8.如图7所示为利用滑动变阻器改变小灯泡亮度的实物连接图.
⑴在方框内画出相应的电路图.
⑵在开关闭合前,滑动变阻器的滑片P应该放在 端.(选填“A”或“B”)⑶若要使灯泡变亮,滑片P应向 端滑动,这时电流表的示数将 (选填“变大”或“变小”或“不变”)
⑷如果把滑动变阻器的A、D接线柱位置对调,对原电路及其滑动变阻器的调节规律是否有影响?
请说明理由.
9.⑴如图8所示,小明同学想利用滑动变阻器改变通过小灯泡的电流,应该使用滑动变阻器上的哪两个接线柱?
请你帮他想一想,一共有几种正确的接法.
⑵小明同学按照同学们设计的正确方案,先后进行了四次不同的实验,但他忘记了将实验现象填入表格,请你帮他在下表中填好.
序号
使用的接线柱
滑片移动方向
灯泡亮度的变化
电流表的示数变化
1
向左
向右
2
向左
向右
3
向左
向右
4
向左
向右
⑶从上述实验中你能发现哪些规律?
如果让你辅导下一组同学做同一个实验,你会给他们哪些提醒和辅导?
三、欧姆定律
学习指导
1.正确理解“两个关系”的逻辑性.一定要注意哪个物理量是变化的因,哪个物理量是变化的果,前后位置不能颠倒.①在导体的电阻一定时,电阻两端的电压发生变化,才引起导体中的电流的变化.只能说:
导体中的电流跟导体两端的电压成正比.而不能说成:
导体两端的电压跟导体中的电流成正比.②在电路两端的电压一定时,电路的电阻发生变化,才引起导体中的电流的变化.我们只能说:
电路两端的电压一定时,电路中的电流跟电路的电阻成反比,而绝不能说:
导体的电阻与电流成反比.
2.欧姆定律成立的条件:
①欧姆定律中提到的“成正比”、“成反比”两个关系,分别是不同条件下建立的,即当导体的电阻一定时,通过导体的电流跟它两端的电压成正比;当导体两端的电压一定时,通过导体的电流跟它的电阻成反比.将这两个结论合在一起即为欧姆定律。
合成时条件是隐含的,这是物理规律的表述方法之一。
②欧姆定律适用于整个电路或其中一部分电路,并且这部分电路中只能有电阻(如灯泡、电阻线等),不能有类似电动机、电铃等类型的用电器.③在应用欧姆定律时,I、U、R必须具有对应性和同时性.对应性是指三个物理量属于同一导体或同一段电路,三者一一对应;同时性是指三个物理量是同一时间、同一状态下的值.
典型范例
例1.某同学用图9所示的电路来研究通过导体的电流跟导体电阻的关系,其中R为定值电阻,他第一次实验用的定值电阻的阻值为R1;闭合开关后,
记下电流表的示数为I1;他第二次实验仅将定值电阻的阻值换为
2R1,闭合开关后,记下电流表的示数为I2。
结果发现I2<I1,但
1
I2≠
,由此,他认为电流跟电阻不成反比,他的结论是
的(选填“正确”或“错误”),其原因是
.他接下来正确的操作应该是 .
精析:
闭合电路的欧姆定律I=
的电阻为闭合电路的总电阻.在图示电路中,有定值电阻R和滑动变阻器R′串联共同构成总电阻R总,即R总=R+R′,那么,由欧姆定律I应与R总成反比,而不是与R成反比.要使I与R成反比,应保证R两端的电压不变.该同学的没有看到这一点,所以他的结论是错误的.
全解:
错误,电流变为原来
的条件是电阻R两端的电压不变,向左移动滑片使电压表的示数恢复到第一次的数值.
点评:
物理规律的成立一般都有附加的条件,因此我们在应用物理规律解决实际问题时一定要考查是否附合相应的条件.
例2.一导体接在电路中,导体两端的电压如图10所示,
其电压为 V.若通过导体的电流为0.2A,则它的电阻
为 Ω.当该导体两端的电压增大到原来的2倍时,导
体的电阻将 .(选填“变小”、“变大”或“不变)
精析:
通过对图10的观察可知,电压表的量程为0~15V,
每小格为0.5V,则不难看出电压表的读数为6V.当导体两端电压为6V,通过其电流为0.2A时,则由欧姆定律的变形公式R=
求得电阻R=30Ω;导体的电阻只与其材料、长度、粗细及温度有关,而与电压、电流无关,这是导体本身的性质.
全解:
6,30,不变.
点评:
本题考查三个方面的能力:
其一,电压表读数能力;其二,欧姆定律公式的运用能力;其三,判断导体电阻与什么因素有关的能力.
思考与练习
一、填空题
1.在某电阻两端加4V电压时,通过它的电流为2A。
若要使通过它的电流为0.5A,应在这个电阻两端加 V的电压.
2.把一个5Ω的电阻R1接在一个电压保持不变的电源上,用电流表测出电路中的电流为1.2A;当把一个15Ω的电阻R2接在该电源两端时,通过R2的电流是 A.
3.通过学习,我们知道了导体中的电流跟导体两端的电压和导体的电阻有关,因此我们要研究通过导体的电流跟导体两端的电压的关系,就必须保持导体的 不变;研究通过导体的电流跟导体的电阻的关系,就必须保持导体两端的 不变.
4.导体中的电流,跟导体两端的 成正比,跟导体的 成反比,这个结论叫欧姆定律,它的表达式为 .
5.当导体两端的电压是4V时,通过它的电流是0.8A;若该导体两端的电压增加2V,通过它的电流是 A;如果要使通过它的电流为1A,则应将电阻接在 V的电路中;当电阻两端的电压为0V时,通过它的电流为 A,此时它的电阻为 Ω.
6.在某一电路中,导体两端的电压不变,若将导体的电阻增大8Ω,电流将变为原来的四分之三,原来电路中的电阻为 Ω.
二、选择题(只有一个选项符合题意)
7.关于电压、电流、电阻三个物理量下列说法中正确的是( )
A.由U=IR可知,导体两端的电压跟通过它的电流成正比,跟它的电阻成反比
B.由I=
可知,通过导体的电流跟导体两端的电压成正比,跟它的电阻成反比
C.由R=
可知,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
D.以上说法都不对
8.如图11所示的电路中,当A、B两点接入10Ω电阻时,电流表的示数为0.5A;若A、B间改接20Ω电阻时,则电流表的示数( )
A.等于0.25A B.小于0.25A
C.大于0.25A D.无法判断
9.如图12所示,电源电压保持不变,当闭合开关S,滑片P向a端移动时( )
A.电流表、电压表示数都变大 B.电流表示数变大,电压表示数变小
C.电流表示数变小,电压表示数变大 D.电流表、电压表示数都变小
10.下列说法中错误的是( )
A.当加在导体两端的电压改变时,电压与电流的比值也随着改变
B.用不同的导体研究电流和电压的关系时,得到的结论都一样
C.相同的电压加在电阻不同的导体两端,电流一定不同
D.同一导体,两端电压越大,通过的电流也越大
11.如图13所示是研究电流跟电压、电阻关系的实验电路图,请你在“○”内填上合适的电表.表一、表二记录的是实验数据,分析表一数据可得出结论:
;分析表二数据可得出结论:
.
四、欧姆定律的应用
学习指导
1.关于伏安法测电阻:
①原理:
R=
;②根据原理确定主要的测量仪器为:
电压表和电流表;③实验中需多次测量求平均值来减小测量误差,具体可以通过改变电源电压或增加滑动变阻器来实现.
2.串联电路的特点:
①电流特点:
I1=I2=I;②电压特点:
U1+U2=U;③电阻特点:
R1+R2=R.
3.并联电路的特点:
①电流特点:
I1+I2=I;②电压特点:
U1=U2=U;③电阻特点:
=
+
典型范例
例1.在用伏安法测电阻的实验中备有以下规格的器材:
电流表一只(量程0~0.6A,0~3A),电压表一只(量程0~3V,0~15V),干电池两节,滑动变阻器一个(0~20Ω),开关和若干导线.
⑴某同学按图14所示的电路图连好电路,闭合开关,发现两表的指针均不动,下列判断正确的是()
A.电流表断路或它的接线接触不良
B.电压表断路或它的接线接触不良
C.开关短路
D.滑动变阻器短路
⑵估计待测电阻Rx的阻值约为10Ω,为测量比较准确,则电流表选用的是
量程,电压表选用的是 量程.
⑶实验时,两表读数如图15所示,则通过Rx的电流为 ,Rx两端的电压为 ,实验测出Rx的阻值为 .
精析:
⑴由题目知闭合开关,两表均无示数,说明该电路某处一定发生了断路,所以首先排除C、D选项.如果B选项正确,则必定有电流通过Rx和电流表,那么电流表应该有示数,所以只有A选项正确.
⑵所给电源为1.5V的两节干电池组成,故电源电压为3V,所以电路中最大的电压为3V,这样电压表的量程选0~3V为好.当滑片P移到阻值为零时,只有Rx起作用,电路中电流最大,由欧姆定律得出最大电流为0.3A,也说是说电流表的量程选0~0.6A为好.
⑶由表读数:
电流表为0.2A,电压表为2V,则Rx=
=
=10Ω.
全解:
⑴A ⑵0~0.6A 0~3V ⑶0.2A 2V 10Ω.
点评:
选择合适的器材、排除电路故障是我们在实验中常遇到的问题,因此在实验课上我们要边实验边思考,将所学的理论与实际结合起来,锻炼我们解决实际问题的能力.
例2.如图16所示,电源电压不变,当滑片P从a端向
b端滑动的过程中,下列判断正确的是( )
A.V的示数变大,A的示数变大
B.V的示数变大,A的示数变小
C.V的示数变小,A的示数变大
D.V的示数变小,A的示数变小
精析:
灯L和滑动变阻器R串联,A测电路的电流,V测滑动变阻器R两端的电压.当P由a滑到b时,连入电路的电阻变大,电路中的总电阻变大,电路中的电流变小,即A的示数变小,据UL=IRL知,灯两端的电压变小,由UR=U-UL知R两端的电压变大,即V的示数变大.
全解:
选B.
点评:
根据电阻变化来推知电流变化,这是欧姆定律最基本的应用,我们要熟练掌握.如果再能够应用串联电路的分压原理解决此类问题,就会使解答变得更加简洁.
思考与练习
一、填空题
1.在实验室中常用 法测导体的电阻,它是分别用 和 测出电阻两端的 和通过电阻的 ,然后根据公式 求出导体的电阻值.本实验中除了需要电源、电压表、电流表、导线、开关、被测电阻外,还需要的器材有 .
2.下列是伏安法测电阻的必要的实验步骤,其合理的排列顺序是 。
A.闭合开关 B.将测出的数据填入表格中
C.计算被测小灯泡的灯丝的电阻 D.读出电压表、电流表的数值
E.断开开关 F.将滑动变阻器的阻值调到最大值
G.对照电路图连接好电路 H.调节滑动变阻器,使电压表的示数为2.5V
3.电阻R1=20Ω,与R2串联后的总电阻为80Ω,则R2= Ω,将R1与R2并联后的总电阻为R并= Ω.
4.已知R1∶R2=2∶3,并联接入电路中,则R1与R2两端电压之比U1∶U2= ,通过R1与R2电流之比I1∶I2= .
5.如图17所示,接通开关S后滑动变阻器的滑片P向B滑动时,电流表的示数将 ,电压表的示数将 (选填“变大”“变小”或“不变”).若此时电压表的示数为2.5V,要使电压表的示数变为3V,滑片P应向 端滑动.
6.两个电阻R1=5Ω,与R2串联后接到6V的电源上,
总电阻为15Ω,则R2= Ω,I1∶I2= ,
U1∶U2= ,U1= V,U2= V.
二、选择题(只有一个选项符合题意)
7.如图18所示,电流表的示数为I,电压表的示数为U,两电阻R1和R2的阻值均已知,下列各式中正确的是( )
A.
=R1 B.
=R2
C.
=R1+R2 D.
=
8.如图19所示,当开关S闭合后,滑动变阻器的滑片P向右滑动时(电压U不变),则电流表和电压表的示数将( )
A.变大,变小 B.变小,变大
C.变大,不变 D.变小,不变
三、实验探究题
9.现有电压表两只、电池组一个、滑动变阻器一个、已知阻值的定值电阻R0一个、未知电阻Rx一个、开关一个、导线若干,请你设计一个实验,测出Rx的阻值.⑴画出你设计的实验电路图;⑵写出步骤及所需记录的物理量;⑶写出计算Rx的表达式.
四、计算题
10.一盏弧光灯正常工作时,它两端的电压应是40V,通过它的电流是10A。
现要将它接入电压为220V的家庭电路中正常使用,应该给它串联一个多大的电阻?
11.电阻R1和R2串联后接在电压为9V的电源上,通过R2的电流是0.3A,R2的阻值是10Ω.求R1两端的电压和阻值的大小.(要求画出电路图,并在图上标出有关的物理量)
12.如图20所示,电源电压是12V,且保持不变,R1=R3=4Ω,R2=6Ω,试求:
⑴当开关S1、S2均断开时,电流表和电压表的示数各是多少?
⑵当开关S1、S2均闭合时,电流表和电压表的示数各是多少?
13.如图21所示,图中1、2、3分别是三个不同阻值的电阻R1、R2、R3的电流与电压的关系图线,请判断三个电阻中哪个阻值最大,哪个阻值最小,并简要说明理由.
本 章 检 测
一、填空题
1.电阻是用来表示导体对电流 的物理量,实验表明:
导体的电阻是导体本身的一种 ,它的大小决定于导体的 、 、 及
.
2.滑动变阻器是靠改变电阻线在电路中的 来改变电阻的,从而改变电路中的 .一个标有“20Ω 1.5A”的滑动变阻器的调节范围为 ,其
是1.5A.
3.要想改变电路中的电流,可以改变 ,也可以 .
4.一条导线拉长以后,它的电阻变 ,这是因为导线的横截面积变 ,而长度变 .
5.两个电阻R1=12Ω,R2=4Ω,串联起来接入电路,那么通过它们的电流之比为 ,两个电阻两端的电压之比为 ;若R1与R2并联,通过它们的电流之比为 ,两电阻两端的电压之比为 .
6.有一段导体,两端加上6V的电压,通过它们的电流为0.6A,它的电阻是 Ω;如果给它加上15V的电压,导体中的电流是 A,此时导体的电阻是 Ω;当导体两端的电压为零时,通过它的电流是 A,此时导体的电阻是 Ω.
7.如图22所示,R1=10Ω,R2=20Ω,电源电压为6V,则当S2闭合,S1、S3断开时,电流表的示数是 ,电压表的示数是 ;当S2断开,S1、S3闭合时,电流表的示数是 ,电压表的示数是 .当S1、S2、S3都闭合时,出现 现象.
8.如图23所示,AB两端的电压为U,开