高二物理課件：2.3《歐姆定律》 （人教版選修3-1）

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歡迎進(jìn)入物理課堂 3 歐姆定律 一 歐姆定律1 電阻 1 電阻R反映導(dǎo)體對電流的阻礙作用 它等于導(dǎo)體兩端的電壓與通過導(dǎo)體的之比 2 公式 R 3 單位 電阻的單位為 其關(guān)系為 1k 1M 電流大小 歐姆 千歐 k 兆歐 M 103 106 2 歐姆定律 1 內(nèi)容 導(dǎo)體中的電流跟導(dǎo)體兩端的電壓U成 跟導(dǎo)體的電阻R成 2 公式 3 適用條件 適用于導(dǎo)電和導(dǎo)電 氣態(tài)導(dǎo)體和半導(dǎo)體元件不適用 正比 反比 金屬 電解質(zhì)溶液 二 導(dǎo)體的伏安特性曲線1 伏安特性曲線 1 定義 用橫軸表示電壓U 縱軸表示電流I 畫出的導(dǎo)體中的電流I隨電壓U的變化圖線 叫導(dǎo)體的 如右圖所示 2 線性元件和非線性元件 符合歐姆定律的導(dǎo)體的伏安特性曲線是一條通過坐標(biāo)原點(diǎn)的直線 具有這種伏安特性的電學(xué)元件叫 伏安特性曲線不是直線的電學(xué)元件叫元件 伏安特性曲線 線性元件 非線性 1 對導(dǎo)體的伏安特性曲線的理解 1 I U圖線不同于U I圖線 I U圖線為導(dǎo)體的伏安特性曲線 表示電流I隨電壓U的變化規(guī)律 橫軸表示U為自變量 縱軸表示I為因變量 2 對I U圖象或U I圖象進(jìn)行分析比較時 要先仔細(xì)辨認(rèn)縱軸與橫軸各代表什么 以及由此對應(yīng)的圖象上任意一點(diǎn)與坐標(biāo)原點(diǎn)連線的斜率的具體意義 如下圖甲中 R2 R1 而在圖乙中R2 R1 如右圖所示的圖線是兩個導(dǎo)體A和B的伏安特性曲線 則它們的電阻之比為RA RB 若兩個導(dǎo)體中的電流相等 不為零 時 它們兩端的電壓之比為UA UB 若兩個導(dǎo)體兩端的電壓相等 不為零 時 通過它們的電流之比為IA IB 答案 1 31 33 1 2 如何用電壓表 電流表測電阻 1 伏安法測電阻的兩種電路形式如下圖所示 2 兩種電路對比分析如下 2011 商洛高二檢測 有一個未知電阻R 用下圖中 a 和 b 兩種電路分別對它進(jìn)行測量 用圖 a 電路測量時 兩表讀數(shù)分別為6V 6mA 用圖 b 電路測量時 兩表讀數(shù)分別為5 9V 10mA 則用 圖所示電路測該電阻的阻值誤差較小 測量值Rx 測量值比真實(shí)值偏 選填 大 或 小 電流表內(nèi)阻很小 約為0 1 電壓表內(nèi)阻很大 約為3000 以上 答案 a 1k 大 3 測繪小燈泡的伏安特性曲線 1 實(shí)驗(yàn)?zāi)康拿枥L小燈泡的伏安特性曲線 并分析曲線的變化規(guī)律 2 實(shí)驗(yàn)原理用電流表測出流過小燈泡的電流 用電壓表測出小燈泡兩端的電壓 測出多組 U I 值 在U I坐標(biāo)系中描出各對應(yīng)點(diǎn) 用一條平滑的曲線將這些點(diǎn)連接起來 就得到小燈泡的伏安特性曲線 3 實(shí)驗(yàn)器材小燈泡 3 8V 0 3A 或 9V 0 7A 一個 電壓表 0 3V 15V 電流表 0 0 6A 3A 各一個 滑動變阻器 20 一個 學(xué)生低壓直流電源 或電池組 開關(guān)一個 導(dǎo)線若干 坐標(biāo)紙 鉛筆 4 實(shí)驗(yàn)步驟 按下圖連接好實(shí)驗(yàn)電路 把滑動變阻器的滑片調(diào)節(jié)到a端 電路經(jīng)檢查無誤后 閉合開關(guān)S 改變滑動變阻器滑片的位置 讀出幾組相應(yīng)的電流表 電壓表的示數(shù)I和U 記入記錄表格內(nèi) 斷開開關(guān)S 在坐標(biāo)紙上建立一個直角坐標(biāo)系 縱軸表示電流I 橫軸表示電壓U 用平滑曲線將各數(shù)據(jù)點(diǎn)連接起來 便得到伏安特性曲線 拆去實(shí)驗(yàn)線路 整理好實(shí)驗(yàn)器材 在坐標(biāo)紙上建立坐標(biāo)系時 橫 縱坐標(biāo)所取的分度比例要適當(dāng) 盡量使測量數(shù)據(jù)畫出的圖線占滿坐標(biāo)紙 連線時一定要用平滑的曲線 不能畫成折線 現(xiàn)要測定一個額定電壓為4V 電阻約為10 設(shè)電阻不變 的小燈泡的伏安特性曲線 要求所測電壓范圍為0 1V 4V 現(xiàn)有器材 直流電源E 電動勢4 5V 內(nèi)阻不計 電壓表V 量程4 5V 內(nèi)阻約為4 102 電流表A1 量程250mA 內(nèi)阻約為2 電流表A2 量程500mA 內(nèi)阻約為1 滑動變阻器R 最大阻值約為30 開關(guān)S 導(dǎo)線若干 如果既要滿足測量要求 又要測量誤差較小 應(yīng)該選用的電流表是 上圖所示的甲 乙兩個電路應(yīng)該選用的是 答案 A2圖甲 4 滑動變阻器的兩種連接方法 1 滑動變阻器的限流接法 2 滑動變阻器的分壓接法電路如圖所示 其中滑動變阻器的作用是用來調(diào)節(jié)負(fù)載R上的電壓 由電路分析可知 連接方式為AP間的電阻與R并聯(lián) 然后與PB間的電阻串聯(lián) 因此當(dāng)滑動觸頭由A向B滑動時 加在R上的電壓漸漸增大 所以 在實(shí)際電路中 閉合開關(guān)前 應(yīng)將P移到A端 此時R兩端的電壓為零 設(shè)電源電動勢為E 則負(fù)載R兩端的電壓變化范圍為0 E 3 兩種接法的比較 限流接法起降壓限流作用 分壓接法起分壓 分流作用 用限流接法時 負(fù)載電壓 電流調(diào)節(jié)范圍比分壓電路小 在同樣的負(fù)載電壓下 電路消耗功率比分壓電路小 4 兩種電路的選擇原則 要求回路中的某部分電路的電壓從零開始連續(xù)變化 必須選擇分壓接法 若采用限流接法 題目所提供的實(shí)驗(yàn)儀器 電表量程或電阻的最大允許電流不夠 則選擇分壓接法 滑動變阻器的電阻遠(yuǎn)小于被測電阻或電路中串聯(lián)的其他電阻時 必須選擇分壓接法 分壓 限流都可以時 因?yàn)橄蘖鲿r能耗小 優(yōu)先采用限流接法 表格中所列數(shù)據(jù)是測量小燈泡U I關(guān)系的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù) 1 分析上表內(nèi)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)可知 應(yīng)選用的實(shí)驗(yàn)電路圖是下圖中的 填 甲 或 乙 2 在下圖所示的方格紙內(nèi)畫出小燈泡的U I曲線 分析曲線可知小燈泡的電阻隨I變大而 填 變大 變小 或 不變 解析 1 從表中數(shù)據(jù)可看出 燈泡兩端電壓可以零調(diào)節(jié) 這說明滑動變阻器應(yīng)選用分壓接法 故應(yīng)選用甲圖 2 在方格紙上根據(jù)U I數(shù)據(jù)描點(diǎn) 連線 其U I圖象如上圖 隨U和I的增大 圖線上各點(diǎn)與坐標(biāo)原點(diǎn)連線的斜率越來越大 故其電阻變大 答案 1 甲 2 圖見解析變大 3 本實(shí)驗(yàn)中為什么要采用電流表外接法 提示 實(shí)驗(yàn)時 仔細(xì)觀察小燈泡的銘牌 可以比較容易算出小燈泡正常發(fā)光時的電阻 一般為幾歐或十幾歐 與電流表的內(nèi)阻差不多大 比電壓表的內(nèi)阻要小得多 電壓表的分流作用可以忽略 所以在實(shí)驗(yàn)中采用了電流表的外接法 4 本實(shí)驗(yàn)為什么要采用滑動變阻器分壓接法 提示 本實(shí)驗(yàn)的目的是要繪制小燈泡的伏安特性曲線 這就要求小燈泡上的電壓從零開始 測出多組數(shù)據(jù)進(jìn)行描點(diǎn) 因此要采用滑動變阻器分壓接法 教材資料分析 思考與討論 二極管的電流與電壓是什么樣的關(guān)系 點(diǎn)撥 由圖線可以看出 二極管具有單向?qū)щ娦?加正向電壓時 二極管電阻較小 通過二極管的電流較大 如果給二極管加反向電壓 當(dāng)電壓較小時 幾乎沒有電流 當(dāng)電壓增大到一定程度時 電流迅速增大 此時的電壓稱為反向擊穿電壓 圖象中 隨著正向電壓的增大 圖線斜率增大 表示其電阻隨正向電壓的增大而減小 根據(jù)歐姆定律 下列說法中正確的是 A 從關(guān)系式U IR可知 導(dǎo)體兩端的電壓U由通過它的電流I和它的電阻R共同決定B 從關(guān)系式R U I可知 導(dǎo)體的電阻跟導(dǎo)體兩端的電壓成正比 跟導(dǎo)體中的電流成反比C 從關(guān)系式I U R可知 導(dǎo)體中電流跟導(dǎo)體兩端的電壓成正比 跟導(dǎo)體的電阻成反比D 從關(guān)系式R U I可知 對一個確定的導(dǎo)體來說 溫度不變時 所加的電壓跟通過導(dǎo)體的電流的比值是一定值 解析 逐項分析 答案 CD 答案 2 0A 如下圖所示的圖象所對應(yīng)的兩個導(dǎo)體 1 電阻關(guān)系R1 R2是多少 2 若兩個導(dǎo)體中的電流相等 不為零 時 電壓之比U1 U2是多少 3 若兩個導(dǎo)體的電壓相等 不為零 時 電流之比I1 I2是多少 思路點(diǎn)撥 I U圖象中 導(dǎo)體的電阻等于斜率的倒數(shù) 可以求出兩導(dǎo)體電阻之比 再根據(jù)歐姆定律 當(dāng)電流相等時 導(dǎo)體兩端的電壓和電阻成正比 當(dāng)電壓相等時 導(dǎo)體中的電流和電阻成反比 答案 1 3 1 2 3 1 3 1 3 反思總結(jié) 分析I U圖線或U I圖線 關(guān)鍵是先分析圖線斜率的物理意義 搞清斜率表示電阻還是斜率的倒數(shù)表示電阻 對于非線性元件 其I U圖象為曲線 不遵守歐姆定律 但對于某一確定的電壓和相應(yīng)的電流其間的關(guān)系仍滿足歐姆定律 跟蹤發(fā)散 2 1 兩個金屬導(dǎo)體的伏安特性曲線如右圖所示 則 A R R B R R C 電壓相同時I I D 電壓相同時I I 答案 BC 測繪小燈泡的伏安特性曲線既考查了對I U U I 圖線知識的認(rèn)識 又考查了實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理中圖線的描繪與分析 是高考熱點(diǎn) 測繪I U U I 圖線時要注意三點(diǎn) 一是標(biāo)度選取合理 即作出的圖象既可以把表中所給的所有點(diǎn)都標(biāo)注上 同時又要使圖象分布在中央位置上 二是用 或 標(biāo)注點(diǎn) 三是用平滑曲線擬合連接各點(diǎn) 誤差較大的點(diǎn)可以舍棄 某同學(xué)在做 測繪小燈泡的伏安特性曲線 的實(shí)驗(yàn)中 得到如下表所示的一組U I數(shù)據(jù) 1 試在右圖上畫出U I圖線 當(dāng)U 1 40V時 燈絲電壓與電流成 比 燈絲電阻 當(dāng)U 1 40V時 燈絲的溫度逐漸升高 其電阻隨溫度升高而 2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明 導(dǎo)體的電阻隨溫度的升高而 解析 1 根據(jù)給出的數(shù)據(jù)在坐標(biāo)紙上描點(diǎn) 用平滑的曲線連接 如右圖所示 由圖可以看出當(dāng)U 1 40V時 燈泡電壓近似與電流成正比 燈絲電阻基本不變 U 1 40V時 由U I圖線可知 圖線斜率逐漸增大 故其電阻隨溫度的升高而增大 2 從圖線的斜率可知導(dǎo)體的電阻隨溫度的升高而增大答案 1 U I圖線見解析正基本不變增大 2 增大 跟蹤發(fā)散 3 1 現(xiàn)要測定一個額定電壓約4V 額定電流約為0 5A的小燈泡正常發(fā)光時的電阻 電壓表應(yīng)該選擇 電流表應(yīng)選擇 電路連接時應(yīng)采用 選填 電流表內(nèi)接法 或 電流表外接法 A V1量程4 5V 內(nèi)阻約4 103 B V2量程10V 內(nèi)阻約8 103 C A1量程3A 內(nèi)阻約0 4 D A2量程0 6A 內(nèi)阻約2 答案 AD電流表外接法 1 由歐姆定律I U R導(dǎo)出U IR和R U I 下列敘述中正確的是 A 導(dǎo)體的電阻跟導(dǎo)體兩端的電壓成正比 跟導(dǎo)體中的電流成反比B 導(dǎo)體的電阻由導(dǎo)體本身的物理條件決定 跟導(dǎo)體兩端的電壓及流過導(dǎo)體的電流的大小無關(guān)C 對確定的導(dǎo)體 其兩端電壓和流過它的電流的比值就是它的電阻值D 一定的電流流過導(dǎo)體 電阻越大 其電壓降越大 解析 導(dǎo)體的電阻是由導(dǎo)體的性質(zhì)決定的 與所加的電壓和通過的電流無關(guān) 當(dāng)R一定時 才有I U 故A錯 B C D正確 答案 BCD 答案 D 3 某導(dǎo)體中的電流隨其兩端電壓的變化如下圖所示 則下列說法中正確的是 A 該元件是非線性元件 所以不能用歐姆定律計算導(dǎo)體在某狀態(tài)的電阻B 加5V電壓時 導(dǎo)體的電阻約是5 C 由圖可知 隨著電壓的增大 導(dǎo)體的電阻不斷減小D 由圖可知 隨著電壓的減小 導(dǎo)體的電阻不斷減小 答案 BD 4 為探究小燈泡L的伏安特性 連好圖示的電路后閉合開關(guān) 通過移動變阻器的滑片 使小燈泡中的電流由零開始逐漸增大 直到小燈泡正常發(fā)光 由電流表和電壓表得到的多組讀數(shù)描繪出的U I圖象應(yīng)是 解析 由于小燈泡燈絲的電阻隨溫度的升高而增大 隨著燈泡兩端電壓逐漸增大 燈絲溫度逐漸升高 其電阻逐漸增大 則在U I圖象中斜率應(yīng)逐漸增大 故選項C正確 答案 C 5 有一燈泡上標(biāo)有 6V0 1A 字樣 現(xiàn)要測繪該燈泡的伏安特性曲線 有下列器材可供選用 A 電壓表 0 5V 內(nèi)阻2 0k B 電壓表 0 10V 內(nèi)阻3 0k C 電流表 0 0 3A 內(nèi)阻2 0 D 電流表 0 6A 內(nèi)阻1 5 E 滑動變阻器 30 2A F 滑動變阻器 100 0 5A G 學(xué)生電源 直流9V 及開關(guān) 導(dǎo)線等 1 實(shí)驗(yàn)中所用的電壓表應(yīng)選 電流表應(yīng)選 滑動變阻器應(yīng)選 2 畫出實(shí)驗(yàn)電路圖 要求電壓從零開始測量 答案 1 BCE 2 練規(guī)范 練技能 練速度 同學(xué)們 來學(xué)校和回家的路上要注意安全 同學(xué)們 來學(xué)校和回家的路上要注意安全