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歐姆定律
編輯:
逍遙路
關(guān)鍵詞:
高二
來源:
高中學(xué)習(xí)網(wǎng)
《歐姆定律》導(dǎo)學(xué)案
學(xué)習(xí)目標(biāo)
1、掌握歐姆定律的內(nèi)容及其適用范圍,并能用來解決有關(guān)電路的問題。
2、知道導(dǎo)體的伏安特性曲線和I—U圖像,知道什么是線性元件和非線性元件。
3、知道電阻的定義式,理解電阻大小與電壓無關(guān)。
重點(diǎn)
歐姆定律的內(nèi)容及其適用范圍
難點(diǎn)
導(dǎo)體的伏安特性曲線和I—U圖像
自主學(xué)習(xí)
1.電阻是反映導(dǎo)體對(duì)電流的 的物理量。R= ;電阻的單位為 ,簡(jiǎn)稱 ,符號(hào)是 。
2.歐姆定律內(nèi)容:導(dǎo)體中的電流跟導(dǎo)體兩端的的電壓U成 ,跟導(dǎo)體的電阻成 ;公式I= 。
3.縱坐標(biāo)表示 ,橫坐標(biāo)表示 ,這樣畫出的I-U圖象叫做導(dǎo)體的伏安特性曲線。
4.在《描繪小燈泡的伏安特性曲線》的實(shí)驗(yàn)中,按下圖的電路圖甲進(jìn)行實(shí)驗(yàn),開關(guān)閉合前,調(diào)節(jié) 的滑片,使變阻器的有效電阻為 ,閉合開關(guān),逐步減小滑動(dòng)變阻器的有效電阻,通過小燈泡的電流隨之 ,分別記錄電流表和 的多組數(shù)據(jù),直到電流達(dá)到它的 為止,由于變阻器是串聯(lián)在電路中的,即使R調(diào)到最大,電路中還有一定的電流,因此在描出的伏安特性曲線中缺少 的數(shù)據(jù),要克服這一點(diǎn),可按照下圖乙進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。
同步導(dǎo)學(xué)
1.正確理解歐姆定律
歐姆定律是在金屬導(dǎo)體基礎(chǔ)上總結(jié)出來的,實(shí)驗(yàn)表明,除金屬導(dǎo)體外,歐姆定律對(duì)電解液也適用,但對(duì)氣態(tài)導(dǎo)體(如日光燈管中的氣體)和某些導(dǎo)電器件(如晶體管)并不適用。
“ ”和“ ”兩者是不同的, 是電流的定義式,只要導(dǎo)體中有電流,不管是什么導(dǎo)體在導(dǎo)電,都適用;而 是歐姆定律的表達(dá)式,只適用于特定的電阻(線性電阻),不能將兩者混淆。
2.電阻
是電阻的定義式,說明了一種量度和測(cè)量電阻的方法,并不說明“電阻與導(dǎo)體兩端的電壓成正比,與通過導(dǎo)體的電流成反比”。 適用于所有導(dǎo)體,無論是“線性電阻”還是“非線性電阻”。
對(duì)同一個(gè)線性導(dǎo)體,不管電壓和電流的大小怎樣變化,比值R都是恒定的,對(duì)于不同的導(dǎo)體,R的數(shù)值一般是不同的,R是一個(gè)與導(dǎo)體本身性質(zhì)有關(guān)的物理量。
3.導(dǎo)體的伏安特性曲線
導(dǎo)體的伏安特性曲線是直線的電學(xué)元件叫做線性元件,對(duì)歐姆定律不適用的元件,電流和電壓不成正比,伏安特性曲線不是直線,這種電學(xué)元件叫做非線性元件。
對(duì)線性元件,導(dǎo)體的伏安特性曲線的斜率表示導(dǎo)體電阻的倒數(shù)(如圖1),斜率大的,電阻。粚(duì)非線性元件,伏安特性曲線上某一點(diǎn)的縱坐標(biāo)和橫坐標(biāo)的比值,即曲線的割線斜率表示了導(dǎo)體的電阻的倒數(shù)(如圖2)。
下圖是二極管的伏安特性曲線:二極管具有單向?qū)щ娦。加正向電壓時(shí),二極管電阻較小,通過二極管的電流較大;加反向電壓時(shí),二極管的電阻較大,通過二極管的電流較小。
一、公式R=UI和I=UR的對(duì)比
【例1】 下列判斷正確的是( )
A.由R=UI知,導(dǎo)體兩端的電壓越大,電阻就越大
B.由R=UI知,導(dǎo)體中的電流越大,電阻就越小
C.由I=UR知,電流跟導(dǎo)體兩端電壓成正比,跟導(dǎo)體的電阻成反比
D.由I=UR可知,通過一段導(dǎo)體的電流跟加在它兩端的電壓成正比
答案 CD
解析 R=UI只是電阻的定義式,U=0,I=0時(shí)R仍存在,即R與U和I不存在正、反比關(guān)系.對(duì)一段確定的導(dǎo)體而言,R一定,故I與U成正比,D對(duì),A、B錯(cuò).由歐姆定律可知I與U成正比,與R成反比,C對(duì).
二、導(dǎo)體的伏安特性曲線
【例2】 如圖2-3-7所示的圖象所對(duì)應(yīng)的兩個(gè)導(dǎo)體的伏安特性曲線.由圖回答:
圖2-3-7
(1)電阻之比R1∶R2為______.
(2)若兩個(gè)導(dǎo)體中的電流相等(不為零)時(shí),電壓之比U1∶U2
為________.
(3)若兩個(gè)導(dǎo)體的電壓相等(不為零)時(shí),電流之比為______.
答案 (1)3∶1 (2)3∶1 (3)1∶3
解析 (1)在I—U圖象中,電阻的大小等于圖象斜率的倒數(shù),所以R1=ΔUΔI=10×10-35×10-3 Ω=2 Ω
R2=10×10-315×10-3 Ω=23 Ω
即R1∶R2=3∶1
(2)由歐姆定律得U1=I1R1,U2=I2R2
所以U1∶U2=R1∶R2=3∶1
(3)由歐姆定律得I1=U1R1,I2=U2R2
所以I1∶I2=R2∶R1=1∶3
1.
圖2-3-8
兩電阻R1、R2的電流I和電壓U的關(guān)系如圖2-3-8所示,可知兩電阻的大小之比R1∶R2等于( )
A.1∶3 B.3∶1
C.1∶3 D.3∶1
答案 A
解析 圖象斜率的物理意義是電阻的倒數(shù).
2.
圖2-3-9
用伏安法測(cè)未知電阻Rx時(shí),若不知道Rx的大概值,為了選擇正確的電路接法以減小誤差,可將電路如圖2-3-9所示連接,只空出電壓表的一個(gè)接頭S,然后將S分別與a、b接觸一下,觀察電壓表和電流表示數(shù)變化情況,那么( )
A.若電流表示數(shù)有顯著變化,S應(yīng)接a
B.若電流表示數(shù)有顯著變化,S應(yīng)接b
C.若電壓表示數(shù)有顯著變化,S應(yīng)接a
D.若電壓表示數(shù)有顯著變化,S應(yīng)接b
答案 BC
解析 實(shí)驗(yàn)試探法的原理是以伏安法測(cè)電阻原理的系統(tǒng)誤差產(chǎn)生原因入手來選擇,如果電流表分壓引入誤差大,則試探過程中,電壓表示數(shù)變化明顯,則應(yīng)選外接法以減小電流表分壓的影響:如果因電壓表分流作用引入誤差大,則電流表示數(shù)變化明顯,則應(yīng)選用內(nèi)接法.
如果S接觸a,屬外接法,S接觸b,屬內(nèi)接法.若S分別接觸a、b時(shí),電流表示數(shù)變化顯著,說明電壓表的分流作用較強(qiáng),即Rx是一個(gè)高阻值電阻,應(yīng)選用內(nèi)接法測(cè)量.即S應(yīng)接b測(cè)量,誤差小.B選項(xiàng)正確.
若S分別接觸a、b時(shí),電壓表示數(shù)變化顯著,說明電流表的分壓作用較強(qiáng),即Rx是一個(gè)低阻值的電阻,應(yīng)選用外接法測(cè)量,即S應(yīng)接a,誤差。瓹選項(xiàng)正確.
3.下列判斷正確的是( )
A.導(dǎo)體兩端的電壓越大,導(dǎo)體的電阻越大
B.若不計(jì)溫度影響,在導(dǎo)體兩端的電壓與通過的電流之比是一個(gè)常數(shù)
C.電流經(jīng)過電阻時(shí),沿電流方向電勢(shì)要降低
D.電解液短時(shí)間內(nèi)導(dǎo)電的U—I線是一條直線
答案 BCD
解析 導(dǎo)體的電阻是導(dǎo)體本身的性質(zhì),與導(dǎo)體兩端的電壓及通過導(dǎo)體的電流無直接關(guān)系,R=UI僅僅是導(dǎo)體電阻的計(jì)算式,而不是決定式.
4.若加在某導(dǎo)體兩端的電壓變?yōu)樵瓉淼?/5時(shí),導(dǎo)體中的電流減小了0.4 A.如果所加電壓變?yōu)樵瓉淼?倍,則導(dǎo)體中的電流多大?
答案 2 A
解析 由歐姆定律得:R=U0/I0,又知R=3U0/5I0-0.4
解得I0=1.0 A
又因?yàn)镽=U0I0=2U0I,所以I=2I0=2 A.
當(dāng)堂達(dá)標(biāo)
1.關(guān)于歐姆定律的適用條件,下列說法正確的是( )
A.歐姆定律是在金屬導(dǎo)體導(dǎo)電的基礎(chǔ)上總結(jié)出來的,對(duì)于其他導(dǎo)體不適用
B.歐姆定律也適用于電解液導(dǎo)電
C.歐姆定律對(duì)于氣體導(dǎo)電也適用
D.歐姆定律適用于一切導(dǎo)體
2.兩電阻R1、R2的電流I和電壓U的關(guān)系如圖所示,可知電阻大小之比R1:R2等于()
A.1:3B.3:1 C. D.
(第2題)
3.加在某段導(dǎo)體兩端的電壓變?yōu)樵瓉淼?時(shí),導(dǎo)體總的電流就減小0.6A,如果所加電壓變?yōu)樵瓉淼?倍,則導(dǎo)體中的電流將變?yōu)椋?)
A.0.6AB.1.2A C.0.9AD.1.8A
4.一個(gè)標(biāo)有“4V,0.7A”的小燈泡,所加的電壓U由零逐漸增大到4V,在此過程中電壓U和電流I的關(guān)系可以用圖象表示,在圖中符合實(shí)際的是()
(第5題)
5.某電阻的兩端電壓為10V,30s內(nèi)通過的電荷量為32C,這個(gè)電阻的阻值為 Ω,30s內(nèi)有 個(gè)自由電子通過它的橫截面(電子的電荷為 )
1.伏安法測(cè)電阻的兩種方法怎樣對(duì)比?
內(nèi)接法和外接法的電路圖分別如圖2-3-5所示.
圖2-3-5
兩種電路對(duì)比分析如下:
電路圖
對(duì)比甲乙
電流表
接法電流表內(nèi)接法電流表外接法
誤差分析電壓表示數(shù)UV=UR+UA>UR
電流表示數(shù)IA=IR
R測(cè)=UVIA>URIR=R真
誤差來源于電流表的分壓作用電壓表示數(shù)UV=UR
電流表示數(shù)IA=IR+I(xiàn)V>IR
R測(cè)=UVIA
誤差來源于電壓表的分流作用
兩種電
路的選
擇條件R越大,UR越接近UV ,
R測(cè)=UVIA越接近于R真=URIR
可見,為了減小誤差,該電路適合測(cè)大電阻,即R?RAR越小,IR越接近IA,
R測(cè)=UVIA越接近于R真=URIR
可見,為了減小誤差,該電路適合測(cè)小電阻,即R?RV
2.如何從兩種接法中選擇電路?
伏安法測(cè)電阻時(shí)兩種接法的選擇方法
為減小伏安法測(cè)電阻的系統(tǒng)誤差,應(yīng)對(duì)電流表外接法和內(nèi)接法作出選擇,其方法是:
(1)阻值比較法:先將待測(cè)電阻的粗略值和電壓表、電流表的內(nèi)阻進(jìn)行比較,若Rx?RV,宜采用電流表外接法;若Rx?RA,宜采用電流表內(nèi)接法.
(2)臨界值計(jì)算法:當(dāng)內(nèi)外接法相對(duì)誤差相等時(shí),有RARx=RxRV,所以Rx=RARV為臨界值.當(dāng)Rx>RARV(即Rx為大電阻)時(shí)用內(nèi)接法;當(dāng)Rx
(3)實(shí)驗(yàn)試觸法:按圖2-3-6接好電路,讓電壓表一根接線P先后與a、b處接觸一下,如果電壓表的示數(shù)有較大的變化(電流表的分壓作用明顯),而電流表的示數(shù)變化不大(電壓表分流作用不大),則可采用電流表外接法;如果電流表的示數(shù)有較大的變化,而電壓表的示數(shù)變化不大,則可采用電流表內(nèi)接法.
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