人教版高二物理选修3-1第二章 恒定电流
第三节 欧姆定律 讲义及题型训练
一、重难点
伏安法测电阻的电路选择、仪器选择 二、知识点梳理 1、电阻
（1）定义：导体两端的电压与通过导体的电流大小之比叫导体的电阻. （2）定义式：R?U I （3）单位：欧姆（?）、k?、M?
（4）物理意义：反映导体对电流阻碍作用的大小
【注意】电阻的定义式提供了一种度量电阻大小的方法，但导体对电流的这种阻碍作用是由导体本身性质决定的，与所加的电压和通过的电流无关，绝不能由R?成正比，与I成反比”。 【说明】
①导体对电流的阻碍作用，是由于自由电荷在导体中做定向运动时跟导体中的金属正离子或原子相碰撞发生的。
②电流流经导体时，导体两端出现电势降落，同时将电能转化为内能，即导体发热. 2、欧姆定律
（1）内容：导体中的电流跟导体两端的电压U成正比跟导体的电阻R成反比.这就是欧姆定律.
（2）表达式：I?U而错误的认为“R与UIU R （3）适用条件：金属导电和电解液导电 【注意】
①欧姆定律公式中的I、U、R必须对应同一导体或同一段纯电阻电路(将电能完全转化成内能).
②欧姆定律不适用于气体导电.
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（4）对于欧姆定律的表达式I=U/R，可以通过数学变换写成R=U/I和U=IR，从数学角度讲，这三个式子只是用于求不同的物理量，没有什么本质上的差别.但从物理角度讲，这三个式子有着不同的物理意义，要在学习的过程中注意加深理解和学会在不同情况下正确使用它们. I=U/R是欧姆定律的数学表达式，表示通过导体的电流I与电压U成正比，与电阻R成反比，常用于计算一段电路加上一定电压时产生的电流，适用条件是金属或电解液导电(纯电阻电路).
R=U/I是电阻的定义式，比值表示一段导体对电流的阻碍作用，常利用U/I的值表示一段电路的等效电阻.这种表达式不仅对于线性元件适用，对于其他任何一种导体都是适用的.对给定的导体，它的电阻是一定的，与导体两端是否加电压，导体中是否有电流无关.因此，不能说电阻与电压成正比，与电流成反比.
U=IR是电势降落的计算式，用来表示电流经过一电阻时的电势降落，常用于进行电路分析时，计算沿电流方向上的电势降落，是欧姆定律的变形，所以适用条件与欧姆定律的适用条件相同.
3、导体的伏安特性曲线
(1)定义：建立平曲直角坐标系，用纵轴表示电流I，用横
轴表示电压U，画出的导体的I-U图象叫做导体的伏安特性曲线，如图2-3-1所示. (2)线性元件：当导体的伏安特性曲线为过原点的直线，即电流与电压
成正比的线性关系，具有这种特点的电学元件称为线性元件，如金属导体、电解液等.
(3)非线性元件：伏安特性曲线不是直线的，即电流与电压不成正比关系的电学元件，称为非线性元件，如气态导体、二极管等.
（4）二极管的伏安特性曲线（图2-3-2）
4、伏安法测电阻
(1)原理：用电压表测出电阻两端的电压U，用电流表测出通过电阻的电流I，利用部分电
U路的欧姆定律可以算出电阻的阻值R，即R?
I
2
（2）两种电路
如图2-3-3甲所示，电流表接在电压表两接线柱外侧，通常叫“外接法”；如图2-3-3乙所示，电流表接在电压表两接线柱内侧，通常叫“内接法”.
（3）误差分析
图2-3-3中，R为待测电阻，因为电流表、电压表分别有分压、分流作用，因此两种方法测量电阻都有误差.
①电流表内接法——测量值偏大，适用于测量大电阻 UVUR电压表示数UV?UR?UA＞UR，电流表示数IA?IR，R测?＞?R真
IAIR②电流表外接法——测量值偏小，适用于测量小电阻 电压表示数UV?UR，电流表示数IA?IR?IV＞IR，R测? （4）伏安法测电阻的电路选择
①定量判定法
若已知待测电阻的阻值大约为Rx，电流表的内阻RA，电压表的内阻RV，则：
UVUR＜?R真 IAIRRxRV＞当，即Rx＞RARV时，选电流表内接法 RARx当
RxRV＜，即Rx＜RARV时，选电流表外接法 RARxRxRV?，即Rx?RARV时，两种接法都可以 RARx当
②试触法
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若不知Rx的大概值，为了选择正确的电路接法以减少误差，可将电路如图2-3-4所示连接，只空出电压表的一个接头S，将S分别与a、b接触一下，观察电压表和电流表的示数变化情况.
若电流表示数有显著变化，说明电压表的分流作用较强，即Rx是一个高阻值电阻，应选用内接法，S应接b测量；
若电压表示数有显著变化，说明电流表的分压作用较强，即Rx是一个低阻值电阻，应选用外接法，S应接a测量。
(5)总结伏安法测电阻电路的选择及误差如何，可记为一句话：“大内偏大，小外偏小”，即大电阻采用电流表内接法，测量结果偏大，小电阻采用电流表外接法测量结果偏小. 5、滑动变阻器的两种用法
滑动变阻器在电路中往往起调控电压、电流的作用，而最重要的调控连接方式有两种：限流式连接和分压式连接.
（1）两种连法的特点 限流式 分压式 电路图 连接变阻器的导线分别接金属杆一端和电阻线圈一端的接线柱(图中变阻器PA部分被短路不起作用) 连接变阻器的导线分别接金属杆一端和电阻线圈的两端接线柱(图中变阻器PA、PB都起作用，即从变阻器上分出一部分电压加到待测电阻上) 变阻器连线特点 负载电阻两端的电压变化范围 RxE?Ux?E Rx?R0①电路连接简单 0?Ux?E ①电路连接复杂 ②耗电多 ③负载电阻的电压调节范围大 特点 ②耗电少 ③负载电阻的电压调节范围小 (2)滑动变阻器作为分压器还是限流器的选择原则.
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①实验中要求用电器的电压从零开始可连续变化，或电压变化范围要大，则只能选分压式. ②若选用限流式不能控制电流满足实验要求，即若滑动变阻器阻值调到最大时，待测电阻上的电流(或电压)仍超过电流表(或电压表)的量程，或超过待测电阻的额定电流，则必须选用分压式.
③比较用电器电阻Rx与滑动变阻器总电阻R0的关系来确定：
当Rx》R0时，采用分压式接法，该接法适合测量大阻值电阻（与滑动变阻器的总电阻相比），因为Rx越大，分压式中Rx几乎不影响电压的分配，滑片移动时，电压变化接近线性关系，便于调节；
当Rx＜R0时，采用限流式接法，因为Rx越小，限流式中滑动变阻器分得电压越大，调节电压范围越大。
④若无①②要求，且Rx与R0相差不多，分压式、限流式都可以考虑，但考虑到限流式能耗小，应采用限流式。
⑤当有两个滑动变阻器可以选择，在满足电压、电流调节范围的情况下，选小电阻，这样调节的电压、电流变化比较均匀，移动相同距离，阻值变化小。
三、典型例题
【例1】一只标有“220V 60 W”的白炽灯泡，加上的电压U由零逐渐增大到220 V。在此过程中，电压U和电流I的关系可用图线表示.在如图2-3-9所示的四个图线中，肯定不符合实
际的是( ACD ).
【例2】用电流表和电压表测量电阻Rx的阻值.如图2-3-10所示，分别将图(a)和(b）两种测量电路接到电路中，按照(a)图时，电流表示数4.6mA，电压表示数2.50V；按照(b}图时，电流表示数为5.00mA，电压表示数为2.30 V，比较这两次结果，正确的是( B ). A.电阻的真实值更接近543?，且大于543?
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