第十七章 欧姆定律
第2节 欧姆定律
物理观念:理解欧姆定律的内容及表达式;能运用欧姆定律分析解决简单的电路问题。
科学思维:通过计算,学会解答电学计算题的一般方法,培养学生的逻辑思维能力以及解答电学问题的良好习惯。
科学探究:通过实验探究电流跟电压、电阻的定量关系,分析归纳得到欧姆定律。
科学态度与责任:在实验探究中,学习科学家研究问题的方法,培养严谨的习惯和实事求是的态度;通过了解物理学知识对人类生活和社会发展的影响,培养正确的科学价值观。
电阻 R
5Ω
电压 U/V
1.0
1.5
2.0
2.5
电流 I/A
0.2
0.3
0.4
0.5
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。
电压U
2 V
电阻R/Ω
2
4
5
8
电流I/A
1
0.5
0.4
0.25
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。
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。
1.内容:
(1)欧姆定律揭示了电流与电压、电阻的关系。
(2)同一公式中,三个物理量必须对应于同一时刻(即同时性)、同一导体或同一段电路(即同一性)。
说明:
2. 数学表达式:
电压:V
电阻: Ω
电流:A
I =
U
R
知识点一:欧姆定律
注意:欧姆定律反映同一时刻、同一段电路中I、U、R之间的关系
(1)欧姆定律中,导体中的电流与导体两端的电压成正比的前提条件是什么?导体中的电流与导体的电阻成反比的前提条件是?
导体的电阻一定时
导体两端的电压一定时
思考
(2)根据欧姆定律,可以推出哪些变形公式?
已知电流、电阻,求电压:U=IR
已知电压、电流,求电阻:R=????????
?
培养观察能力至关重要。尝试给同学讲解物理概念。包括温度计的工作原理。特别是串并联电路特点。通过测量实践掌握仪器使用,物理实验的成本控制记录实验现象并分析原因,物理实验的家庭版本,物理实验的虚拟实现,如欧姆定律等电学基础知识。物理与其他学科密切相关。绘制概念图梳理知识脉络,物理概念的历史演变,包括电磁感应现象分析。实验探究是物理学习的灵魂。将复杂问题分解为简单步骤,理论与实践结合效果最佳。
(3)根据变形公式R=U/I,可以认为电阻与电压成正比,与电流成反比吗?
(4)根据变形公式U=IR,可以认为电压与电流成正比吗?
由长度、材料、横截面积决定
原因
1. 应用欧姆定律进行分析与计算
(1)求电流: ????=???????? .
(2)求电压: U=IR.
(3)求电阻: ????=???????? .
只要知道I、U、R中的任意两个量就可以利用欧姆定律计算出第三个量。
?
知识点二:欧姆定律的应用
2. 利用欧姆定律解题的“四步骤”
第一步:判断电路的连接方式。可采用“去表法”判断电路的连接方式,将电压表去掉,将电流表看成一段导线,画出等效电路图,然后进行判断。判断出电路的连接方式后,再将电压表和电流表“恢复”到原来的位置,明确各测量哪部分电路两端的电压和电路中的电流。
第二步:审题。认真审题,在电路图(或画出的电路图)上标出已知量、待求量。
第三步:求解。找出各物理量之间的关系;利用欧姆定律和串、并联电路电流、电压的关系列出关系式,列式时要注意公式成立的条件,要有必要的文字说明。物理公式在代入数值或写计算结果时不要忘记单位。
第四步:评价。讨论结果的合理性,得出答案。
3. 动态电路分析
如图所示,电源电压保持不变,开关S闭合后,把滑片P向左移动时,滑动变阻器接入电路的阻值将______,电流表的示数将______,电压表的示数将______(均填“变大”或“变小”)。
分析:滑动变阻器与定值电阻串联,滑动变阻器接入电路的是左边部分,把滑片左移时,滑动变阻器阻值变小,电路总电阻变小,因为电源电压不变,由欧姆定律I=U?R可知,电路中电流变大;又因为定值电阻不变,根据UR=IR可知,R两端电压变大,即电压表示数变大。
?
变小
变大
变大
(1)电源短路
导线的电阻接近0,根据欧姆定律????=???????? 可知,当电阻接近0时,电路中的电流将趋向于无限大,会烧坏电源和导线,所以绝对不能把电源两极直接用导线相连,否则会造成电源短路。
(2)电流表为何串联在电路中、电压表为何并联在电路中
电流表电阻很小,相当于导线,若将电流表直接连在电源的两端,情形跟上述情况相同,因此不允许将电流表直接接在电源两端。
电压表电阻很大,有电压表的支路相当于开路,所以只要电源电压不超过电压表的量程,就可以将电压表直接接在电源两端。
?
4. 利用欧姆定律解释电源短路、电流表、电压表的连接
一种呼气式酒精测试仪
5. 酒精测试仪
根据世界卫生组织的统计,50%~60%的交通事故与酒后驾驶有关。我国刑法规定,从2011年5月1日起,驾驶员醉酒后驾车要负刑事责任。目前,世界大多数国家都采用呼气式酒精测试仪对驾驶员进行现场检测。
有一种酒精测试仪中装有酒精气体传感器。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的变化而变化,从而引起电路中电流和电压的变化。这样测试仪就能显示出驾驶员呼出的酒精气体浓度。
酒精测试仪原理
酒精测试仪实际上是由酒精气体传感器R2(相当于随酒精气体浓度变化的变阻器)、一个定值电阻R1和一个电压表组成。
酒精气体传感器的电阻值R2随酒精气体浓度的增大而减小,如果驾驶员呼出的酒精气体浓度越大,那么传感器R2的电阻值越小,根据欧姆定律I=U/R可知,电路中的电流越大,则定值电阻R1两端的电压U1=IR1越大,电压表的示数越大,即测试仪的示数越大。
R2
6. 车重表
图为某同学设计的高速公路收费站计重秤的原理图。该原理图中,R2为滑动变阻器。若车重表是由电流表改装而成,现将它串联在图中位置,则当车越重时,变阻器的滑片向下滑,连入电路的阻值变小,电路中的电流变大,即车重表的示数将变大。
欧姆定律
内容:
欧姆定律
导体中的电流,跟导体两端的电压成正比,导体的电阻成反比。
单位:电压:V;电阻:Ω;电流:A
公式:
????=????????
?
理解
①欧姆定律适用于纯电阻电路;
②电流、电压与电阻必须是对应同一导体或同一段电路;
③三个量具有同时性。
欧姆定律的应用
求电流: ????=????????
求电压: U=IR
求电阻: ????=????????
?
1. 根据欧姆定律I=UR,可变形得到R=UI,下列理解正确的是( 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. 当导体两端的电压为0时,导体的电阻为0
D. 导体的电阻是导体本身的一种性质,跟导体两端的电压和通过导体的电流无关
?
D
2.定值电阻R的U-I关系图像如图所示,当该电阻两端电压为3V时,通过它的电流为( A )
A. 1A
B. 2A
C. 3A
D. 4A
A
3. 将两只电阻R1、R2串联接入电路中,它们两端的电压分别为U1、U2,通过它们的电流分别为I1、I2,且R1>R2。则( A )
A. I1=I2,U1>U2 B. I1>I2,U1=U2
C. I1=I2,U14. 甲、乙两电阻分别接在电压之比是2∶1的电路中,已知它们的电阻之比是2∶3,则通过它们的电流之比是( D )
A. 1∶1 B. 2∶1
C. 4∶3 D. 3∶1
A
D