17.2 欧姆定律 学习任务单（无答案）

课题 欧姆定律
学习目标
1 ． 知道欧姆定律， 会用欧姆定律进行计算； 2 ． 通过欧姆定律的运用，加深对电流与电压、电阻关系的认识，掌握运用欧姆定律解决 问题的方法。
课前学习任务
复习： 电流与电压电阻的关系：当导体的电阻一定时，通过导体的电流跟导体两端的电压成正 比；当导体两端电压一定时，通过导体的电流跟导体的电阻成反比。
课上学习任务
问题 1 一辆汽车的车灯接在 12 V 的电源两端，灯丝的电阻为 30 Ω, 通过灯丝的电流有多
大？
问题 2 一个导体的电阻是 6Ω, 通过它的电流是 0.4A，若要测量此时导体两端的电压，应
选用电压表（如图所示） 的哪个档位？
问题 3 如图所示是小辉自制的一个柠檬电池，当他把一只小电阻接入电路中时，测得通 过电阻的电流为 0.2A，电阻两端的电压为 0.6V，小辉由此可计算出小电阻的阻值为多少
欧姆？
问题 4 在探究电流与电压关系的实验中，有一同学误把电压表接在了滑动变阻器两端， 发现电压表的示数为 1.5V，已知定值电阻 R 的大小为 5Ω, 电路两端电压为 4.5V，请你帮 助这名同学判断一下此时流经定值电阻 R 的电流为多少安培？ 问题 5 小刚为了了解铅笔芯电阻的大小，他在一支铅笔芯两端加了 3V 电压，测通过铅笔 芯的电流是 0.15A，若加在这支铅笔芯两端的电压增加到 6V 时， 通过它的电流又是多少
安培？
问题 6 根据欧姆定律公式 I=U/R ，变形得到 R=U/I 。对此，下列说法中正确的是 A ．导体电阻的大小跟导体两端的电压成正比 B ．导体电阻的大小跟导体中的电流成反比 C ．当导体两端电压为零时，导体电阻也为零 D ．导体电阻的大小不由导体两端的电压和通过导体的电流决定
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欧姆和欧姆定律的建立： 欧姆 1787 年 3 月 16 日生于德国埃尔兰根城，父亲是锁匠。父亲自学了数学和物理 方面的知识，并教给少年时期的欧姆，唤起了欧姆对科学的兴趣。 16 岁时他进入埃尔兰 大学研究数学、物理与哲学，由于经济困难，中途辍学，到 1813 年才完成博士学业。欧 姆是一个很有天赋和科学抱负的人，他长期担任中学教师，由于缺少资料和仪器，给他 的 研究工作带来不少困难，但他在孤独与困难的环境中始终坚持不懈地进行科学研 究， 自己动手制作仪器。 欧姆对导线中的电流进行了研究。他从傅里叶发现的热传导规律受到启发。导热杆 中两点间的热流正比于这两点间的温度差，因而欧姆认为，电流现象与此相似，他猜想 导线中两点之间的电流也许正比于它们之间的某种驱动力，即现在所称的电动势。欧姆 花了很大的精力在这方面进行研究。开始时他用伏打电堆作电源，但是因为电流不稳 定，效果不好，后来他接受别人的建议改用温差电池作电源，从而保证了电流的稳定 性，但是如何测量电流的大小，这在当时还是一个没有解决的难题。开始，欧姆利用电 流的热效应，用热胀冷缩的方法来测量电流，但这种方法难以得到精确的结果。后来， 他把奥斯特关于电流磁效应的发现和库仑扭秤结合起来，巧妙地设计了一个电流扭秤。 用一根扭丝悬挂一磁针， 让通电导线和磁针都沿子午线方向平行放置，再用铋和铜温差 电池，一端浸在沸水中，另一端浸在碎冰中，并用两个水银槽作电极，与铜线相连。当 导线中通过电流时，磁针的偏转角与导线中的电流成正比。实验中他用粗细相同，长度 不同的八根铜导线进行了测量，得出了如下的等式：X=a/（b+x） 式中X 为磁效应强度，即电流的大小； a 是与激发力(即温度差)有关的常数，即电 动势；x 表示导线的长度，b 是与电路其余部分的电阻有关的常数， b+x 实际上表示电 路的总电阻，这个结果于 1826 年发表。1827 年欧姆又在《动电电路的数学研究》一书 中，把他的实验规律总结成如下公式：S=γE 式中 S 表示电流；E 表示电动力，即导线两端的电势差； γ为导线对电流的传导 率，其倒数即为电阻。
欧姆定律发现初期，许多物理学家不能正确理解和评价这一发现，定律遭到怀疑和 尖锐的批评。研究成果被忽视，经济极其困难，使欧姆精神抑郁。直到 1841 年英国皇家 学会授予他最高荣誉的科普利金牌，欧姆定律才引起德国科学界的重视。 欧姆在自己的许多著作里还证明了:电阻与导体的长度成正比，与导体的横截面积和 传导性成反比；在稳定电流的情况下，电荷不仅在导体的表面上，而且在导体的整个截 面上运动。 酒精浓度检测仪： 机动车驾驶人员“酒后驾车”及“醉酒驾车”极易发生道路交通事故，严重危害了 道路交通安全和人民生命财产安全。人饮酒后，酒精通过消化系统被人体吸收，经过血 液循环，有部分酒精通过肺部呼气排出。因此，测量呼气中的酒精含量，就可判断其醉 酒程度。 酒精浓度检测仪的核心元件是酒精气体传感器， 目前普通使用的有半导体型和燃料 电池型(电化学型)两种。这两种能够制造成便携型呼气酒精检测仪，适合于现场使用。 半导体型采用氧化锡半导体作为传感器，这类半导体 器件具有气敏特性， 当接触的气体中其敏感的气体浓度增 加，它对外呈现的电阻值就降低，半导体型呼气酒精检测 仪就是利用这个原理做成的。这种酒精检测仪的电路可以 简化为如图所示的电路。图中 R1 为定值电阻，R2 为酒精气 体传感器， R2 的阻值随酒精气体浓度的增加而减小。如果驾驶员呼出的酒精气体浓度越 大，那么检测仪的电压表示数也就越大。 燃料电池型呼气酒精检测仪采用燃料电池酒精传感器作为气敏元件，它属于电化学 型。燃料电池酒精传感器采用铂作为电极，在电池内有特种催化剂，它能使进入电池内 的酒精发生化学反应转变为电能，也就是在两个电极上产生电压，电能消耗在外接负载 上。此电压与进入电池内气体的酒精浓度成正比，这就是燃料电池型呼气酒精检测仪的 基本工作原理。 与半导体型相比，燃料电池型呼气酒精检测仪具有稳定性好、精度高、抗干扰性好 的明显优点，但是由于燃料电池酒精传感器的结构要求非常精密，制造难度相当大，又
因其材料成本高，所以价格相当昂贵，导致燃料电池型呼气酒精检测仪的价格是半导体 型酒精测仪的好几倍。