第17讲 欧姆定律
本讲内容在贵州中考中主要考查动态电路分析,探究电流、电压和电阻的关系,测电阻,欧姆定律的计算,常与电功率结合出现在压轴题中.题型多以填空题、选择题、作图题、实验探究题的形式出现. 考试说明
欧姆定律的探究
探究目的 电流与电压的关系 电流与电阻的关系 控制________不变,改变________ 1.通过实验,探究电流与电压、电阻的关系. 2.理解欧姆定律. 实验方法 ___________法 实验设计 控制______不变,改变_________ 电路图 滑动变阻 保护电路 器的作用 改变电阻两端电压 实验图像 实验结论 电阻一定时,电流与电压成___比 电压一定时,电流与电阻成____比 控制电阻两端电压不变 评估交流 利用不同规格的器材多次进行实验,可避免实验的偶然性和特殊性,从而得出普遍性的结论 欧姆定律及其应用
内容 导体中的电流,跟导体两端的电压成_____,跟导体的电阻成______ 公式 I=____________ 适用 纯电阻电路 对应关系:定律中电流、电压和电阻是针对同一导体或同一段电路在同一时刻而言 的 理解 因果关系:电流随电压和电阻的变化而变化,即电压、电阻是因,电流是果 变形关系:U=IR、R=U/I只表示数量关系,只适用于数学计算,不反映物理规律 【提示】 “导体的电阻与导体中的电流成反比”这个说法是错误的.原因一:漏掉了“导体两端电压一定”这个前提条件;原因二:弄错了“物理量之间的因果关系”.
电阻的串联和并联
连接方式 图示 理解 公式 关系式 电阻的串联 电阻的并联 相当于增加了电阻的________ 总电阻比分电阻______ 相当于增加了电阻的___________ 总电阻比分电阻_________ R=R1+R2 串联分压:U1∶U2=R1∶R2 1/R=1/R1+1/R2 并联分流:I1∶I2=R2∶R1 R1R2
【提示】 (1)并联电路的总电阻利用公式R=计算较为方便.
R1+R2
R1
(2)n个相同的电阻R1串联,总电阻R=n R1;n个相同的电阻R1并联,总电阻R=.
n
伏安法测电阻
测量工具 原理 电路图 电路 连接 接线过程中,开关处于_________状态 滑动变阻器连入______________ 先连接电路中串联部分,再将电压表并联在被测电阻两端 电压表和电流表 R=U/I
【提示】 (1)滑动变阻器的作用:①保护电路;②改变电阻两端电压和通过电阻的电流,从而实现多次测量.
(2)测量定值电阻时,应多次测量求平均值,以减小实验误差.测量小灯泡的电阻时,由于灯丝的电阻受温度影响明显,故不能将多次测量结果求平均值作为灯丝的电阻.
命题点1 电流与电压、电阻的关系
(2014·呼和浩特)由欧姆定律公式可知( )
A.同一导体两端的电压跟通过导体的电流成反比
B.导体两端的电压为零时,因为没有电流通过,所以导体电阻为零 C.导体中的电流越大,导体的电阻就越小
D.导体电阻的大小,可以用它两端的电压与通过它的电流的比值来表示
U
本题考查对欧姆定律及其变形公式R=的理解和应用,需要正确理解电流、电压、电I阻三者之间的关系.一定不能忘记电阻是导体本身的一种性质与I、U无关;不能忽视电压、
电流、电阻三者的同一性和同时性.利用欧姆定律解决的比例问题常用到的理论:①串联电路中电压与电阻成正比;②并联电路中电流与电阻成反比.在不同时段时,电源电压和同一段导体的电阻一般不变.
1.(2013·贵阳)如图所示,是探究“电流与电阻的关系”的实验电路图,电源电压保持3 V不变,滑动变阻器的规格是“10 Ω 1 A”.实验中,先在a、b两点间接入5 Ω的电阻,闭合开关S,移动滑动变阻器的滑片P,使电压表的示数为2 V,读出并记录下此时电流表的示数.接着需要更换a、b间的电阻再进行两次实验,为了保证实验的进行,应选择下列的哪两个电阻( )
A.10 Ω和40 Ω B.20 Ω和30 Ω C.10 Ω和20 Ω D.30 Ω和40 Ω
2.(2015·南宁)如图是“探究电流与电阻的关系”的电路图.将5 Ω的定值电阻接入图中A、B两点间,正确操作后,电流表的示数为0.40 A.接下来的操作是:断开开关,将5 Ω的定值电阻更换为10 Ω的定值电阻,再将滑动变阻器的滑片P移到最____(填“左”或“右”)端,然后闭合开关,移动滑片P,使电压表示数为____V时,读出电流表的示数.
命题点2 欧姆定律的应用
(2015·遵义)如图所示电路,电源电压U及定值电阻R0的阻值不变,R为电阻
箱.闭合开关S,第一次调节电阻箱的阻值,使电压表的示数为15 V;第二次调节电阻箱的阻值为第一次的两倍时,电压表示数变为12 V;第三次调节电阻箱的阻值在第二次的基础上增大20 Ω,电压表的示数变为9 V.则电源电压U和定值电阻R0的阻值的阻值为( )
A.18 V 36 Ω B.18 V 12 Ω C.20 V 36 Ω D.20 V 12 Ω
点拨:由图可知R0和R串联,电压表测R0两端的电压,若电阻箱第一次的阻值为R,则第二次的阻值为2R,第三次的阻值为2R+20,根据欧姆定律表示出电压表的示数分别为15 V、12 V、9 V时电路中的电流,由电阻的串联关系和欧姆定律表示出电源的电压,利用所得关系式可求出电源电压和电阻R0的阻值.
3.(2015·黔西南)如图所示,电源电压保持不变,只闭合开关S时,电流表的示数为0.2 A,若再闭合开关S1 ,发现电流表的示数为0.5 A,此时通过R1的电流为I1,通过R2的电流为I2 ,则( )
A.I1∶I2=2∶5 B.I1∶I2=3∶5 C.R1∶R2=3∶2 D.R1∶R2=2∶3
4.(2014·遵义)如图所示的电路中,电源电压保持不变,R1=2R2,闭合S、S1,断开S2时,电压表示数为5 V,闭合S、S2,断开S1时,电压表示数为7 V,则R∶R2为( )
A.3∶2 B.3∶3 C.7∶5 D.5∶7
5.(2015·铜仁)如图所示,闭合开关S,电压表V1的示数为6 V,电压表V2的示数为8 V,电流表A的示数为0.5 A,电源电压是12 V,则R2两端的电压为____V,R1=____Ω.
6.(2015·黔南)如图所示的电路中,电源电压不变.电阻R1的阻值为20 Ω,滑动变阻器R2上标有“100 Ω 2 A”字样.闭合电键S,电流表A的示数为0.4 A,电压表V的示数为10 V.求:
(1)电阻R2连入电路的阻值;
(2)电源电压U;
(3)现用阻值为10 Ω的电阻替换R1,要求在移动变阻器滑片P的过程中,不更换电表量程,两电表的指针能达到满刻度处,且电路能正常工作,求变阻器R2连入电路的阻值范围.
命题点1 探究电路中电流与电压、电阻的关系
此实验是电学重点实验之一,所涉及的知识点较多,综合性强.导体中的电流与导体的电阻和电压有关,在探究过程中要用到控制变量法,从而决定了滑动变阻器的作用不同;有关电学实验,电路图的画法、电路的连接、电路故障的分析也是常考查的内容,应掌握.
(2015·黔西南)探究“一定电压下,电流与电阻的关系”.提供的实验器材有
电源(电压恒为4.5 V),电流表、电压表各一个,开关一个,三个定值电阻(10 Ω,15 Ω,20 Ω),滑动变阻器一个(40 Ω,1 A),导线若干.
甲 乙
(1)请根据图甲电路图用笔画线将图乙实物图连接完整. (2)实验时,在a、b间先接入20 Ω的电阻,闭合开关,移动滑片P使电压表的示数为2 V,记下相应电流值,再改接15 Ω的电阻,此时滑片P应向____(填“E”或“F”)端移动,移动滑动变阻器的目的是________________________________.
(3)如表所示,根据分析,得到的结论是______________________________.
R/Ω I/A 10 0.2 15 0.13 20 0.1 (4)闭合开关,电表均正常工作,但一段时间后,电流表示数为0,电压表示数接近电源电压,则出现故障的原因可能是____________.
在探究导体中的电流与导体的电阻和电压有关的实验中,因为要涉及多个物理量之间的关系,所以,在探究过程中要用到控制变量法,同时也决定了电路中所用到的滑动变阻器的作用不同,研究电流与电压关系时移动滑动变阻器的滑片目的是改变定值电阻两端的电压;研究电流与电阻关系时移滑片的目的是使定值电阻两端的电压保持一定.实验的结论前面都要加上条件:“当导体的电阻一定时”或“当导体两端的电压一定时”.注意用词先后顺序:“电流与电压”、“电流与电阻”不能说成“电压与电流”、“电阻与电流”.
(2015·铜仁)某实验小组准备探究电流与电压的关系.