【初中物理電學(xué)干貨】歐姆定律詳解，趕快收藏吧
基礎(chǔ)辨析
1. 電流、電流和電阻的關(guān)系
2. 導(dǎo)體和絕緣體
導(dǎo)體:對(duì)電流的阻礙作用很小,容易導(dǎo)電的物體,叫做導(dǎo)體.如各種金屬、人體、大地、石墨、酸堿鹽的水溶液等都是很好的導(dǎo)體.
絕緣體:對(duì)電流的阻礙作用很大,不容易導(dǎo)電的物體叫做絕緣體.玻璃、橡膠、陶瓷、塑料等都是良好的絕緣體.
導(dǎo)體和絕緣體之間沒(méi)有絕對(duì)的界限,只是導(dǎo)電能力的強(qiáng)弱不同.有些絕緣體在一定的條件下也會(huì)成為導(dǎo)體,比如玻璃熔化后也可以導(dǎo)電.好的導(dǎo)體和絕緣體都是重要的電工材料.
3. 影響電阻的大小的因素
導(dǎo)體電阻的大小跟導(dǎo)體的材料、長(zhǎng)度、橫截面積和導(dǎo)體的溫度有關(guān).電阻是表示導(dǎo)體對(duì)電流阻礙作用的一個(gè)物理量,它是導(dǎo)體本身的一種性質(zhì).一個(gè)導(dǎo)體,它的長(zhǎng)度、橫截面積、材料和溫度確定時(shí),它的電阻是一定的,不管這個(gè)導(dǎo)體是否連入電路,是否有電流通過(guò),也不管它兩端的電壓是否改變,導(dǎo)體對(duì)電流的阻礙作用(即電阻)總是客觀存在的.無(wú)電流通過(guò)時(shí),這種阻礙作用僅僅是沒(méi)有體現(xiàn)出來(lái)而已.
4. 串、并聯(lián)電路的總電阻
(1)兩個(gè)電阻串聯(lián),其中一個(gè)電阻增大,總電阻增大;兩個(gè)電阻并聯(lián),其中一個(gè)電阻增大,總電阻增大.正確的說(shuō)法應(yīng)是兩個(gè)電阻不論是串聯(lián)還是并聯(lián),其中一個(gè)電阻增大,總電阻都增大.兩個(gè)電阻串聯(lián),由公式R=R1+R2易知總電阻增大;兩個(gè)電阻并聯(lián),由公式
當(dāng)R1增大時(shí),減小,分母減小,分?jǐn)?shù)值R增大;同理當(dāng)R2增大時(shí),R也增大.
(2)“幾個(gè)電阻并聯(lián)起來(lái),總電阻比任何一個(gè)電阻都小”和“幾個(gè)電阻并聯(lián),其中一個(gè)電阻增大,總電阻增大”.前者指電阻并聯(lián)得越多,總電阻就越小;后者指并聯(lián)起來(lái)的電阻,若其中一個(gè)電阻增大,總電阻增大.
名師點(diǎn)撥
故障一:閉合開關(guān),燈泡不亮,示數(shù)是零,電壓表示數(shù)很大.
分析原因:電壓表直接接在了電源兩極上,小燈泡開路.
排除方法:更換好的小燈泡或檢查燈泡與底座是否接觸良好.
故障二:閉合開關(guān)后發(fā)現(xiàn)小燈泡不亮,
都沒(méi)有示數(shù).
分析原因:電路中除小燈泡外的某處接觸不良或同時(shí)小燈泡的燈絲斷了.
排除方法:將連接各個(gè)電路元件的接線處重新連接,若同時(shí)小燈泡的燈絲斷了則更換好的小燈泡。
故障三:閉合開關(guān)S,發(fā)現(xiàn)小燈泡不亮,同時(shí)電流表和電壓表有示數(shù),但非常小.
分析原因:電流表和電壓表有示數(shù)說(shuō)明電路是通路,小燈泡不亮,是因?yàn)榧釉谛襞輧啥说碾妷禾?導(dǎo)致通過(guò)小燈泡的電流太小而不亮,可能是電源電壓太低或滑動(dòng)變阻器接入電路中的阻值過(guò)大.
排除方法:可以適當(dāng)提高電源電壓或?qū)⒒瑒?dòng)變阻器接入電路中的阻值調(diào)小.
故障四:閉合開關(guān)S后,小燈泡亮,發(fā)現(xiàn)電流表和電壓表的指針向左偏轉(zhuǎn).
分析原因:指針向左偏轉(zhuǎn)說(shuō)明電流表和電壓表的正負(fù)接線柱接反了.
排除方法:將電流表和電壓表的正負(fù)接線柱對(duì)調(diào)即可.
故障五:連接好實(shí)驗(yàn)電路后,閉合開關(guān)并移動(dòng)滑動(dòng)變阻器的滑片,發(fā)現(xiàn)小燈泡變亮,電流表示數(shù)變大時(shí),電壓表示數(shù)反而變小;小燈泡變暗,電流表示數(shù)變小時(shí),電壓表示數(shù)反而變大.
分析原因:電路是通路,但是小燈泡變亮,電流表示數(shù)變大時(shí),電壓表示數(shù)反而變小,是由于電壓表并聯(lián)在滑動(dòng)變阻器兩端.
排除方法:只要將電壓表改接到小燈泡的兩端即可.
故障六:將實(shí)驗(yàn)電路連接好后,閉合開關(guān)S,發(fā)現(xiàn)小燈泡特別亮,并且無(wú)論怎樣移動(dòng)變阻器滑片,燈泡亮度不變.
分析原因:滑動(dòng)變阻器接線有誤.
排除方法:將滑動(dòng)變阻器一個(gè)接線柱接法糾正即可.
1. 要理解歐姆定律的內(nèi)容
(1)歐姆定律中的關(guān)于成正比、成反比的結(jié)論是有條件的.如果說(shuō)導(dǎo)體中的電流與導(dǎo)體兩端的電壓成正比,條件就是對(duì)于同一個(gè)電阻,也就是說(shuō)在電阻不變的情況下;如果說(shuō)導(dǎo)體中的電流與導(dǎo)體的電阻成反比,條件就是導(dǎo)體兩端的電壓不變.
(2)注意順序,不能反過(guò)來(lái)說(shuō),電阻一定時(shí),電壓跟電流成正比.這里存在一個(gè)邏輯關(guān)系,電壓是原因,電流是結(jié)果.是因?yàn)閷?dǎo)體兩端加了電壓,導(dǎo)體中才有電流,不是因?yàn)閷?dǎo)體中通了電流才有了電壓,因果關(guān)系不能顛倒.
同樣也不能說(shuō)導(dǎo)體的電阻與通過(guò)它的電流成反比.我們知道,電阻是導(dǎo)體本身的一種性質(zhì),即使導(dǎo)體中不通電流,它的電阻也不會(huì)改變,更不會(huì)因?yàn)閷?dǎo)體中電流的增大或減小而使它的電阻發(fā)生改變.
2.知道歐姆定律的公式和單位歐姆定律的表達(dá)式
可變形為U=IR和
但這三個(gè)式子是有區(qū)別的.
(1)
是歐姆定律的表達(dá)式,它反映了通過(guò)導(dǎo)體的電流的大小跟導(dǎo)體兩端所加的電壓這個(gè)外部原因和導(dǎo)體本身的電阻這個(gè)內(nèi)部原因之間的因果關(guān)系.
(2)U=IR,當(dāng)電流一定時(shí),導(dǎo)體兩端的電壓跟它的電阻成正比.不能說(shuō)成導(dǎo)體的電阻一定時(shí)導(dǎo)體兩端的電壓與通過(guò)的電流成正比,因?yàn)殡妷菏切纬呻娏鞯脑?電壓的大小由電源決定,跟I、R無(wú)關(guān),此式在計(jì)算比值時(shí)成立,不存在任何物理意義.
(3)此公式也是一個(gè)量變式,不存在任何物理意義.不能誤認(rèn)為導(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.公式中的I、U、R都要用國(guó)際單位,即電流的單位為安培,符號(hào)A;電壓的單位為伏特,符號(hào)V;電阻的單位為歐姆,符號(hào)Ω,且有
3. 要明白定律的適用范圍
(1)定律只適用于金屬導(dǎo)電和液體導(dǎo)電,對(duì)于氣體、半導(dǎo)體導(dǎo)電一般不適用.
(2)定律只適用于純電阻電路.如:電路中只接有電阻器、電熱器、白熾燈等用電器的電路.對(duì)于非純電阻電路,如:電動(dòng)機(jī)電路、日光燈電路等,則不能直接應(yīng)用.
4. 要理解歐姆定律的注意事項(xiàng)
(1)物理量的同一性.敘述歐姆定律時(shí),在兩個(gè)“跟”字后面都強(qiáng)調(diào)了“這段導(dǎo)體”四個(gè)字,它是指對(duì)電路中同一導(dǎo)體或同一電路而言.所以在運(yùn)用歐姆定律 等進(jìn)行計(jì)算時(shí),必須注意同一性,即I、R、U必須是同一導(dǎo)體或同一段電路中的物理量.在表示I、U、R時(shí),注意腳標(biāo)的一一對(duì)應(yīng).
(2)物理量的同時(shí)性.由于電路的連接方式發(fā)生改變,開關(guān)的斷開或閉合,或滑動(dòng)變阻器滑片的左右移動(dòng)都可能使電路中總電阻發(fā)生變化,從而可能引起電路中電流和各部分電阻兩端的電壓發(fā)生變化.因此,必須注意在同一時(shí)刻、同一過(guò)程中的電壓、電阻與電流的相互對(duì)應(yīng),不可將前后過(guò)程的I、R、U隨意混用.
提分策略
1. 歐姆定律是電學(xué)部分的重要知識(shí)點(diǎn),是一套中考題中的必考知識(shí),融電流、電壓和電阻等問(wèn)題于一體,綜合考查電學(xué)部分的基礎(chǔ)知識(shí),題型多樣.
2. 主要考查知識(shí)點(diǎn)有滑動(dòng)變阻器的使用、歐姆定律的應(yīng)用,實(shí)驗(yàn)題包括探究影響電阻大小的因素,探究電流與電壓、電阻的關(guān)系以及伏安法測(cè)電阻.
3. 利用一只電壓表(或一只電流表、或在電表某一量程損壞的情況下)測(cè)量電阻的考題越來(lái)越多,是近幾年中考的熱點(diǎn).
2016年的中考命題熱點(diǎn):歐姆定律內(nèi)容的理解、實(shí)驗(yàn)探究、計(jì)算應(yīng)用.
(1)要了解所使用滑動(dòng)變阻器的阻值范圍和允許通過(guò)的最大電流,如一個(gè)變阻器標(biāo)有“20Ω 2A”字樣,表示此滑動(dòng)變阻器的最大阻值是20Ω,允許通過(guò)的最大電流是2A,使用時(shí)要根據(jù)需要對(duì)滑動(dòng)變阻器進(jìn)行選擇,不能使電流超過(guò)滑動(dòng)變阻器允許通過(guò)的最大電流值.
(2)將滑動(dòng)變阻器連入電路時(shí)應(yīng)采用“一上一下”的接法,才能起到改變電路中電阻的目的.若同時(shí)使用上面兩個(gè)接線柱,則滑動(dòng)變阻器連入電路的阻值為零,同時(shí)只使用下面兩個(gè)接線柱,滑動(dòng)變阻器連入電路的阻值最大.
(3)滑動(dòng)變阻器要與被控電路串聯(lián);為了保護(hù)電路,閉合開關(guān)前,應(yīng)將滑片滑至連入電路的阻值最大的位置.
2. 理解歐姆定律
(1)正確理解 的物理意義.導(dǎo)體中電流的大小取決于該導(dǎo)體兩端電壓與導(dǎo)體的電阻,跟導(dǎo)體兩端的電壓成正比,跟導(dǎo)體的電阻成反比.電壓是產(chǎn)生電流的原因,導(dǎo)體兩端沒(méi)有電壓,無(wú)論電阻多大,導(dǎo)體中也沒(méi)有電流. (2)變形公式U=IR和 的意義.U=IR是電壓的計(jì)算公式,已知導(dǎo)體的電阻R和通過(guò)導(dǎo)體的電流I時(shí),就可以計(jì)算出導(dǎo)體兩端的電壓U. 表示,導(dǎo)體的電阻等于該導(dǎo)體兩端的電壓與通過(guò)該導(dǎo)體電流的比值.但不能理解為“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”,因?yàn)閷?dǎo)體的電阻是導(dǎo)體本身的一種屬性,只與導(dǎo)體的材料、長(zhǎng)度、橫截面積等因素有關(guān),與導(dǎo)體兩端的電壓和通過(guò)的電流無(wú)關(guān).
(3)理解I、U、R的同一性和同時(shí)性.歐姆定律的公式及其變形公式中的三個(gè)量:I、U、R,這三個(gè)量必須是針對(duì)同一導(dǎo)體或同一段電路(同一性)在同一時(shí)刻(同時(shí)性)的電流、電壓和電阻.如果三個(gè)量中,有的量變化了,一定要分清變化前和變化后,再應(yīng)用歐姆定律.
(4)根據(jù)歐姆定律和串、并聯(lián)電路特點(diǎn)按照下列思路分析解題:
①在分析電路的特點(diǎn)時(shí),若無(wú)特殊說(shuō)明,電源電壓不變,導(dǎo)體或用電器的電阻不變,導(dǎo)線和電流表的電阻為零,電壓表視為開路;
?、谡J(rèn)真審題,分析電路的連接方式(串聯(lián)或并聯(lián)),必要時(shí)作出等效電路圖,分析各已知量和未知量之間的關(guān)系,挖掘題中的隱含條件等;
③運(yùn)用歐姆定律和串、并聯(lián)電路的特點(diǎn)等規(guī)律求解.
3. 串聯(lián)分壓與并聯(lián)分流
5. 幾種電表測(cè)電阻的方法:
如果只有一只電壓表(或電流表),允許選用一些其他器材,如何利用伏安法間接測(cè)量出未知電阻?
(1)如果僅有一只電壓表,需要一只已知阻值的定值電阻或滑動(dòng)變阻器.
可根據(jù)串聯(lián)電路中電流處處相等的特點(diǎn),將已知阻值的定值電阻與待測(cè)電阻串聯(lián)在電路中.
專項(xiàng)訓(xùn)練
A. 電路中的R是沒(méi)有作用的
B. 身高表相當(dāng)于一個(gè)電壓表
C. 當(dāng)被測(cè)者越高時(shí),身高表示數(shù)越小
D. 當(dāng)被測(cè)者越高時(shí),身高表示數(shù)越大
2.如右上圖所示的電路中,電源兩端的電壓保持不變,電阻R2與R3的阻值均為10Ω.閉合開關(guān)S,電流表A1和A2的示數(shù)之比為3∶2.若把電流表A1和A2分別換成電壓表V1和V2后,電壓表V1的示數(shù)為U1,電壓表V2的示數(shù)為U2.則下列選項(xiàng)正確的是( ).
A. U1∶U2=3∶4 B. R1=5Ω
C. R1=20Ω D. U1∶U2=3∶2
3.如左下圖的電路中,燈L標(biāo)有“3V 1.5W”、滑動(dòng)變阻器R上標(biāo)有“50Ω 1A”的字樣,電壓表量程為0~3V,電流表的量程為0~0.6A,電源電壓恒為4.5V.為了保證電路中各元件安全工作,下列說(shuō)法正確的是(設(shè)燈絲的電阻保持不變)( ).
A. 通過(guò)電路中的最大電流為0.6A
B. 通過(guò)電路中的最小電流為0.25A
C. 變阻器允許接入電路的最小阻值為4Ω
D. 變阻器允許接入電路的最大阻值為10Ω
4.將光敏電阻R、定值電阻R0、電流表、電壓表、開關(guān)和電源連接成如右上圖所示電路.光敏電阻的阻值隨光照強(qiáng)度的增大而減小.閉合開關(guān),逐漸增大光敏電阻的光照強(qiáng)度,觀察電表示數(shù)的變化情況應(yīng)該是( ).
A. A表和V表示數(shù)均變小
B. A表示數(shù)變小,V表示數(shù)變大
C. A表示數(shù)變大,V表示數(shù)變小
D. A表和V表示數(shù)均變大
5.如左下圖所示,電源電壓保持不變,當(dāng)開關(guān)S接a時(shí),電流表A2上的示數(shù)與A1上的示數(shù)之比為5∶3,當(dāng)開關(guān)S接b時(shí),電流表A2上的示數(shù)與A1上的示數(shù)之比為3∶2,則電阻R2與R3阻值之比為_____
6.如右上圖所示,電路中R1的阻值為6Ω,閉合開關(guān)S,電流表A1的示數(shù)為1.2A,電流表A2的示數(shù)為0.3A.則R2的阻值是_____Ω.
7. “高曉松酒駕案”后,充分說(shuō)明:駕車既害自己,也害他人,各地公安交警利用酒精測(cè)試儀對(duì)駕駛員是否酒駕進(jìn)行嚴(yán)格檢查.如圖是它的原理圖,圖中酒精傳感器的電阻Rm的倒數(shù)與酒精氣體的濃度成正比.使用前要通過(guò)調(diào)節(jié)變阻器R0對(duì)酒精測(cè)試儀進(jìn)行調(diào)零,即讓圖中A的示數(shù)回到某一較小值,此時(shí)變阻器R0的滑片應(yīng)向_____(填“右”或“左”)邊滑動(dòng),調(diào)好零后對(duì)駕駛員進(jìn)行測(cè)試,當(dāng)駕駛員吹出的氣體酒精濃度增大時(shí),A的示數(shù)______(填“變大”“變小”或“不變”).除了用A表反映酒精氣體的濃度外,V1、V2兩表中酒精氣體的濃度增大,示數(shù)也要變大的表是______,此測(cè)試儀的電池長(zhǎng)久使用導(dǎo)致電壓降低時(shí)會(huì)被誤認(rèn)為是駕駛員吹出氣體的酒精濃度______(填“升高”或“降低”).
(1)根據(jù)電路圖甲,將乙圖中實(shí)物電路連接完整(導(dǎo)線不能交叉).
(2)閉合開關(guān)前,將滑動(dòng)變阻器滑片移至_____(填“A”或“B”)端.將5Ω的電阻接入電路,閉合開關(guān),調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器的滑片,直到電壓表示數(shù)為2.5V,記下電流表示數(shù).
(3)換用不同的電阻,調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器的滑片,使電壓表示數(shù)為____V,記下電流表的示數(shù).
(4)經(jīng)多次實(shí)驗(yàn),得到如圖丙所示的電流I隨電阻R變化的圖像,由圖像可得出:電壓一定時(shí),______.
(5)為了讓提供的電阻都能用到,滑動(dòng)變阻器的最大阻值應(yīng)不小于______Ω.
9.小明用圖甲所示的電路探究“電阻上的電流跟兩端電壓的關(guān)系”,圖乙是小明未完成連接的實(shí)驗(yàn)電路.
(1)電壓表應(yīng)選擇_____的量程;現(xiàn)要求滑動(dòng)變阻器滑片向左移動(dòng)時(shí),電流表示數(shù)增大.請(qǐng)你按照對(duì)電壓表量程的選擇和對(duì)滑動(dòng)變阻器連接的要求,用筆畫線代替導(dǎo)線,完成圖乙中實(shí)驗(yàn)電路的連接.
(2)小明按要求正確連接電路后,閉合開關(guān),發(fā)現(xiàn)電壓表指針偏轉(zhuǎn)到滿刻度的位置.其原因可能是_________.(寫出一個(gè))
(3)小明在實(shí)驗(yàn)中通過(guò)調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器滑片,測(cè)出通過(guò)電阻R的不同電流和對(duì)應(yīng)的電壓值,如下表所示.
|
U/V |
0.5 |
1.0 |
1.6 |
1.9 |
2.5 |
3.0 |
|
I/A |
0.1 |
0.2 |
0.3 |
0.4 |
0.5 |
0.6 |
?、俑鶕?jù)表中數(shù)據(jù)在圖丙中畫出電阻R的U-I關(guān)系圖像.
②小明在實(shí)驗(yàn)中所用電阻R的阻值為____Ω.
(1)求通過(guò)電阻R1的電流;
(2)求電阻R2的阻值;
(3)現(xiàn)有阻值分別為2Ω、10Ω、50Ω、100Ω的四個(gè)定值電阻,請(qǐng)選擇其中一個(gè)定值電阻替換電路中的電阻R2,要求:電壓表選擇合適的量程后,閉合開關(guān)S,能使電壓表指針偏離到圖乙所示電壓的一半.
請(qǐng)判斷:所提供的四個(gè)定值電阻是否符合要求,若有符合,請(qǐng)具體說(shuō)明是______電阻,并指出電壓表所選用的量程;若不符合,請(qǐng)說(shuō)明理由.
參考答案
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