第2节 欧姆定律
学习目标
1.理解欧姆定律.(重点)
2.知道欧姆定律的两个变形式的具体含义.(重点)
3.能熟练用欧姆定律及其变形式计算有关电压、电流和电阻的简单问题.(难点)
4.知道分步骤解电学计算题的基本格式.
知识点 欧姆定律
1.欧姆定律及其变形式
19世纪20年代,德国物理学家欧姆通过大量实验研究,发现了欧姆定律,即导体中的电流,跟导体两端的 电压 成正比,跟导体的 电阻 成反比.其数学表达式为 I= ;另外,它还有两个变形式:R= 、U= IR .请填写三个物理量的符号及单位:
物理量 符号 国际单位
电流 I A
电压 U V
电阻 R Ω
2.对欧姆定律的说明
(1)欧姆定律中的“导体中的电流,跟导体两端的电压成正比”是在电阻一定的条件下;“导体中的电流跟导体的电阻成反比”是在电压一定的条件下.脱离了前提条件,这种比例关系就不存在了.
(2)U=IR表示导体两端的电压在数值上等于通过导体的电流与其电阻的乘积,可通过它计算电压;同学们容易产生“电压与电流成正比”或“电压与电阻成正比”等错误想法!
(3) R= 表示电阻在数值上等于导体两端的电压与通过它的电流的比值,但导体的电阻是由它自身的性质决定的,与电流、电压均无关.
(物理观念)关于欧姆定律I=,下列说法正确的是 (D) A.导体的电阻越大,通过导体的电流越小 B.导体中的电流与导体的电阻成反比 C.导体中的电流与电压成正比 D.对同一导体,其两端的电压增大到原来的3倍,则导体中的电流也会增大到原来的3倍 关于I=的变形式R=,下列说法正确的是 (D) A.导体的电阻跟它两端的电压成正比 B.导体的电阻跟通过它的电流成反比 C.导体的电压跟通过它的电流成正比 D.导体的电阻跟通过它的电流和它两端的电压无关
知识点 利用欧姆定律进行简单的计算
应用欧姆定律解题时,除了会应用I=及其变形式外,还要注意物理量的同时性(如典例3及变式3)和同一性(如典例4及变式4).
一个定值电阻的阻值是10 Ω,使用时流过的电流是200 mA,加在这个定值电阻两端的电压是多大? 解 某小灯泡工作时两端的电压是2.5 V,用电流表测得此时的电流是300 mA,此小灯泡工作时的电阻是多少?(计算结果保留一位小数). Ω.
同时性:在同一电路上,由于开关的闭合或断开以及滑动变阻器滑片位置的移动,都会引起电路中的电流、电压、电阻发生变化,所以公式中的三个量是对同一时刻而言的.
一个导体,当其两端的电压为1.5 V时,通过导体的电流为0.3 A.若流过该导体的电流增加0.3 A,则此时导体两端的电压和导体的电阻分别为 (C) A.1.5 V 2.5 Ω B.1.5 V 10 Ω C.3 V 5 Ω D.3 V 10 Ω 某段金属导体两端的电压为4 V时,通过的电流是0.2 A,则该导体的电阻为 20 Ω;当该导体两端的电压为12 V时,通过该导体的电流为 0.6 A;当该导体两端的电压降为0时,其电阻为 20 Ω.
同一性:电流I、电压U及电阻R是对同一个导体或同一段电路而言的,在解题过程中要习惯地把同一导体的各个物理量用统一的下标(数字或文字)表示,如:R1、U1、I1.
如图所示,电源电压恒为12 V,电阻R1为20 Ω,当开关S闭合后,电压表示数为8 V.求: (1)电阻R1两端的电压; (2)通过电阻R2的电流. 解:(1)因为R1与R2串联,电压表 U=12 V, U2=8 V, 所以U1=U V-8 V=4 V. (2 如图所示的电路中,R1=15 Ω,R2=10 Ω,闭合开关后电流表的示数为0.3 A.求: (1)电源电压; (2)通过R1的电流. 解 所以
知识归纳
1. 利用欧姆定律解决问题要注意,计算中所用的I、R、U必须满足同时性和同一性.
2.要知道一般电学计算题的解题思路:
(1)看清电路图的连接情况,明确已知物理量的数值和未知物理量;
(2)找出已知量和未知量的中间桥梁,思考需要应用哪些物理公式;
(3)应用公式进行计算.注意计算时要有必要的文字说明、物理公式,然后代入数据计算.另外,注意答题叙述要完整.
课时练习
1.(科学思维)如图是电阻甲和乙的U-I图象,小明对图象信息作出的判断,正确的是 (C)
A.当甲两端电压为0.5 V时,通过它的电流为0.3 A
B.当乙两端电压为2.5 V,其电阻值为10 Ω
C.将甲和乙串联,若电流为0.4 A,则它们两端的电压之和为3 V
D.将甲和乙并联,若电压为1 V,则它们的干路电流为0.4 A
2.有两个阻值不同的定值电阻R1和R2,它们的电流随电压变化的I-U图象如图所示,根据图象可知R1 小于 (选填“大于”“小于”或“等于”)R2.如果把R1、R2两个电阻串联在一个电压为8 V的电源两端,R1两端的电压为 3 V.
3.如图所示,电源两端电压U=6 V并保持不变,电阻R1的阻值为5 Ω.闭合开关S后,电流表A的示数I为1.5 A.求:
(1)电流表A1的示数I1;
(2)电阻R2的阻值.
4.(科学思维)(回归教材)酒精气体传感器是一种气敏电阻,它的阻值随酒精气体浓度β的变化如图甲所示.图乙是某同学利用气敏电阻设计的电路,该电路中电源电压为6 V且恒定不变,R1=5 Ω,R2为气敏电阻.当酒精气体浓度为0时,电压表V2的示数为5 V.求:当酒精气体浓度为0时,R2的阻值.
解:当酒精气体浓度为0时,U2=5 V, U=6 V,R1=5 Ω,
因为R1与R2串联,
5.(跨学科实践)(回归教材)如图乙所示是一款酒精浓度监测仪(如图甲所示)的简化电路图,其电源电压保持不变,R0为定值电阻,R为酒精气体浓度传感器(气敏电阻),R的阻值与酒精浓度的关系如图丙所示.当接通电源时,酒精浓度越大,电阻R的阻值越 小 ,电流越 大 ,这时电压表和电流表的比值 不变 (选填“变大”“变小”或“不变”).