高二物理课件：2.3《欧姆定律》 （人教版选修3-1）

欢迎进入物理课堂 3 欧姆定律 一 欧姆定律1 电阻 1 电阻R反映导体对电流的阻碍作用 它等于导体两端的电压与通过导体的之比 2 公式 R 3 单位 电阻的单位为 其关系为 1k 1M 电流大小 欧姆 千欧 k 兆欧 M 103 106 2 欧姆定律 1 内容 导体中的电流跟导体两端的电压U成 跟导体的电阻R成 2 公式 3 适用条件 适用于导电和导电 气态导体和半导体元件不适用 正比 反比 金属 电解质溶液 二 导体的伏安特性曲线1 伏安特性曲线 1 定义 用横轴表示电压U 纵轴表示电流I 画出的导体中的电流I随电压U的变化图线 叫导体的 如右图所示 2 线性元件和非线性元件 符合欧姆定律的导体的伏安特性曲线是一条通过坐标原点的直线 具有这种伏安特性的电学元件叫 伏安特性曲线不是直线的电学元件叫元件 伏安特性曲线 线性元件 非线性 1 对导体的伏安特性曲线的理解 1 I U图线不同于U I图线 I U图线为导体的伏安特性曲线 表示电流I随电压U的变化规律 横轴表示U为自变量 纵轴表示I为因变量 2 对I U图象或U I图象进行分析比较时 要先仔细辨认纵轴与横轴各代表什么 以及由此对应的图象上任意一点与坐标原点连线的斜率的具体意义 如下图甲中 R2 R1 而在图乙中R2 R1 如右图所示的图线是两个导体A和B的伏安特性曲线 则它们的电阻之比为RA RB 若两个导体中的电流相等 不为零 时 它们两端的电压之比为UA UB 若两个导体两端的电压相等 不为零 时 通过它们的电流之比为IA IB 答案 1 31 33 1 2 如何用电压表 电流表测电阻 1 伏安法测电阻的两种电路形式如下图所示 2 两种电路对比分析如下 2011 商洛高二检测 有一个未知电阻R 用下图中 a 和 b 两种电路分别对它进行测量 用图 a 电路测量时 两表读数分别为6V 6mA 用图 b 电路测量时 两表读数分别为5 9V 10mA 则用 图所示电路测该电阻的阻值误差较小 测量值Rx 测量值比真实值偏 选填 大 或 小 电流表内阻很小 约为0 1 电压表内阻很大 约为3000 以上 答案 a 1k 大 3 测绘小灯泡的伏安特性曲线 1 实验目的描绘小灯泡的伏安特性曲线 并分析曲线的变化规律 2 实验原理用电流表测出流过小灯泡的电流 用电压表测出小灯泡两端的电压 测出多组 U I 值 在U I坐标系中描出各对应点 用一条平滑的曲线将这些点连接起来 就得到小灯泡的伏安特性曲线 3 实验器材小灯泡 3 8V 0 3A 或 9V 0 7A 一个 电压表 0 3V 15V 电流表 0 0 6A 3A 各一个 滑动变阻器 20 一个 学生低压直流电源 或电池组 开关一个 导线若干 坐标纸 铅笔 4 实验步骤 按下图连接好实验电路 把滑动变阻器的滑片调节到a端 电路经检查无误后 闭合开关S 改变滑动变阻器滑片的位置 读出几组相应的电流表 电压表的示数I和U 记入记录表格内 断开开关S 在坐标纸上建立一个直角坐标系 纵轴表示电流I 横轴表示电压U 用平滑曲线将各数据点连接起来 便得到伏安特性曲线 拆去实验线路 整理好实验器材 在坐标纸上建立坐标系时 横 纵坐标所取的分度比例要适当 尽量使测量数据画出的图线占满坐标纸 连线时一定要用平滑的曲线 不能画成折线 现要测定一个额定电压为4V 电阻约为10 设电阻不变 的小灯泡的伏安特性曲线 要求所测电压范围为0 1V 4V 现有器材 直流电源E 电动势4 5V 内阻不计 电压表V 量程4 5V 内阻约为4 102 电流表A1 量程250mA 内阻约为2 电流表A2 量程500mA 内阻约为1 滑动变阻器R 最大阻值约为30 开关S 导线若干 如果既要满足测量要求 又要测量误差较小 应该选用的电流表是 上图所示的甲 乙两个电路应该选用的是 答案 A2图甲 4 滑动变阻器的两种连接方法 1 滑动变阻器的限流接法 2 滑动变阻器的分压接法电路如图所示 其中滑动变阻器的作用是用来调节负载R上的电压 由电路分析可知 连接方式为AP间的电阻与R并联 然后与PB间的电阻串联 因此当滑动触头由A向B滑动时 加在R上的电压渐渐增大 所以 在实际电路中 闭合开关前 应将P移到A端 此时R两端的电压为零 设电源电动势为E 则负载R两端的电压变化范围为0 E 3 两种接法的比较 限流接法起降压限流作用 分压接法起分压 分流作用 用限流接法时 负载电压 电流调节范围比分压电路小 在同样的负载电压下 电路消耗功率比分压电路小 4 两种电路的选择原则 要求回路中的某部分电路的电压从零开始连续变化 必须选择分压接法 若采用限流接法 题目所提供的实验仪器 电表量程或电阻的最大允许电流不够 则选择分压接法 滑动变阻器的电阻远小于被测电阻或电路中串联的其他电阻时 必须选择分压接法 分压 限流都可以时 因为限流时能耗小 优先采用限流接法 表格中所列数据是测量小灯泡U I关系的实验数据 1 分析上表内实验数据可知 应选用的实验电路图是下图中的 填 甲 或 乙 2 在下图所示的方格纸内画出小灯泡的U I曲线 分析曲线可知小灯泡的电阻随I变大而 填 变大 变小 或 不变 解析 1 从表中数据可看出 灯泡两端电压可以零调节 这说明滑动变阻器应选用分压接法 故应选用甲图 2 在方格纸上根据U I数据描点 连线 其U I图象如上图 随U和I的增大 图线上各点与坐标原点连线的斜率越来越大 故其电阻变大 答案 1 甲 2 图见解析变大 3 本实验中为什么要采用电流表外接法 提示 实验时 仔细观察小灯泡的铭牌 可以比较容易算出小灯泡正常发光时的电阻 一般为几欧或十几欧 与电流表的内阻差不多大 比电压表的内阻要小得多 电压表的分流作用可以忽略 所以在实验中采用了电流表的外接法 4 本实验为什么要采用滑动变阻器分压接法 提示 本实验的目的是要绘制小灯泡的伏安特性曲线 这就要求小灯泡上的电压从零开始 测出多组数据进行描点 因此要采用滑动变阻器分压接法 教材资料分析 思考与讨论 二极管的电流与电压是什么样的关系 点拨 由图线可以看出 二极管具有单向导电性 加正向电压时 二极管电阻较小 通过二极管的电流较大 如果给二极管加反向电压 当电压较小时 几乎没有电流 当电压增大到一定程度时 电流迅速增大 此时的电压称为反向击穿电压 图象中 随着正向电压的增大 图线斜率增大 表示其电阻随正向电压的增大而减小 根据欧姆定律 下列说法中正确的是 A 从关系式U IR可知 导体两端的电压U由通过它的电流I和它的电阻R共同决定B 从关系式R U I可知 导体的电阻跟导体两端的电压成正比 跟导体中的电流成反比C 从关系式I U R可知 导体中电流跟导体两端的电压成正比 跟导体的电阻成反比D 从关系式R U I可知 对一个确定的导体来说 温度不变时 所加的电压跟通过导体的电流的比值是一定值 解析 逐项分析 答案 CD 答案 2 0A 如下图所示的图象所对应的两个导体 1 电阻关系R1 R2是多少 2 若两个导体中的电流相等 不为零 时 电压之比U1 U2是多少 3 若两个导体的电压相等 不为零 时 电流之比I1 I2是多少 思路点拨 I U图象中 导体的电阻等于斜率的倒数 可以求出两导体电阻之比 再根据欧姆定律 当电流相等时 导体两端的电压和电阻成正比 当电压相等时 导体中的电流和电阻成反比 答案 1 3 1 2 3 1 3 1 3 反思总结 分析I U图线或U I图线 关键是先分析图线斜率的物理意义 搞清斜率表示电阻还是斜率的倒数表示电阻 对于非线性元件 其I U图象为曲线 不遵守欧姆定律 但对于某一确定的电压和相应的电流其间的关系仍满足欧姆定律 跟踪发散 2 1 两个金属导体的伏安特性曲线如右图所示 则 A R R B R R C 电压相同时I I D 电压相同时I I 答案 BC 测绘小灯泡的伏安特性曲线既考查了对I U U I 图线知识的认识 又考查了实验数据处理中图线的描绘与分析 是高考热点 测绘I U U I 图线时要注意三点 一是标度选取合理 即作出的图象既可以把表中所给的所有点都标注上 同时又要使图象分布在中央位置上 二是用 或 标注点 三是用平滑曲线拟合连接各点 误差较大的点可以舍弃 某同学在做 测绘小灯泡的伏安特性曲线 的实验中 得到如下表所示的一组U I数据 1 试在右图上画出U I图线 当U 1 40V时 灯丝电压与电流成 比 灯丝电阻 当U 1 40V时 灯丝的温度逐渐升高 其电阻随温度升高而 2 实验结果表明 导体的电阻随温度的升高而 解析 1 根据给出的数据在坐标纸上描点 用平滑的曲线连接 如右图所示 由图可以看出当U 1 40V时 灯泡电压近似与电流成正比 灯丝电阻基本不变 U 1 40V时 由U I图线可知 图线斜率逐渐增大 故其电阻随温度的升高而增大 2 从图线的斜率可知导体的电阻随温度的升高而增大答案 1 U I图线见解析正基本不变增大 2 增大 跟踪发散 3 1 现要测定一个额定电压约4V 额定电流约为0 5A的小灯泡正常发光时的电阻 电压表应该选择 电流表应选择 电路连接时应采用 选填 电流表内接法 或 电流表外接法 A V1量程4 5V 内阻约4 103 B V2量程10V 内阻约8 103 C A1量程3A 内阻约0 4 D A2量程0 6A 内阻约2 答案 AD电流表外接法 1 由欧姆定律I U R导出U IR和R U I 下列叙述中正确的是 A 导体的电阻跟导体两端的电压成正比 跟导体中的电流成反比B 导体的电阻由导体本身的物理条件决定 跟导体两端的电压及流过导体的电流的大小无关C 对确定的导体 其两端电压和流过它的电流的比值就是它的电阻值D 一定的电流流过导体 电阻越大 其电压降越大 解析 导体的电阻是由导体的性质决定的 与所加的电压和通过的电流无关 当R一定时 才有I U 故A错 B C D正确 答案 BCD 答案 D 3 某导体中的电流随其两端电压的变化如下图所示 则下列说法中正确的是 A 该元件是非线性元件 所以不能用欧姆定律计算导体在某状态的电阻B 加5V电压时 导体的电阻约是5 C 由图可知 随着电压的增大 导体的电阻不断减小D 由图可知 随着电压的减小 导体的电阻不断减小 答案 BD 4 为探究小灯泡L的伏安特性 连好图示的电路后闭合开关 通过移动变阻器的滑片 使小灯泡中的电流由零开始逐渐增大 直到小灯泡正常发光 由电流表和电压表得到的多组读数描绘出的U I图象应是 解析 由于小灯泡灯丝的电阻随温度的升高而增大 随着灯泡两端电压逐渐增大 灯丝温度逐渐升高 其电阻逐渐增大 则在U I图象中斜率应逐渐增大 故选项C正确 答案 C 5 有一灯泡上标有 6V0 1A 字样 现要测绘该灯泡的伏安特性曲线 有下列器材可供选用 A 电压表 0 5V 内阻2 0k B 电压表 0 10V 内阻3 0k C 电流表 0 0 3A 内阻2 0 D 电流表 0 6A 内阻1 5 E 滑动变阻器 30 2A F 滑动变阻器 100 0 5A G 学生电源 直流9V 及开关 导线等 1 实验中所用的电压表应选 电流表应选 滑动变阻器应选 2 画出实验电路图 要求电压从零开始测量 答案 1 BCE 2 练规范 练技能 练速度 同学们 来学校和回家的路上要注意安全 同学们 来学校和回家的路上要注意安全