第一節(jié) 探究——電流與電壓、電阻的關(guān)系

酒壇新鬼 2011-01-27

展開全文

第十二章歐姆定律

第一節(jié) 探究——電流與電壓、電阻的關(guān)系

一、學(xué)習(xí)要求

1．知道影響電流大小的因素有電壓和電阻。

2．知道歐姆定律內(nèi)容。

3．能應(yīng)用歐姆定律公式進(jìn)行簡單的計算和解釋一些簡單現(xiàn)象。

4．會同時使用電壓表和電流表測量一段導(dǎo)體兩端的電壓和其中的電流。

5．會用滑動變阻器改變部分電路兩端的電壓。

6．在探究電流與電壓、電阻的關(guān)系中會使用“控制變量”的研究方法。

二、思維訓(xùn)練

想一想

1．為了研究通過導(dǎo)體的電流和導(dǎo)體兩端電壓的關(guān)系，在實驗中要保持導(dǎo)體的______不變，根據(jù)實驗數(shù)據(jù)討論可得：在導(dǎo)體的______一定的情況下，通過導(dǎo)體的電流跟這段導(dǎo)體兩端的電壓______。為了研究通過導(dǎo)體的電流和電阻的關(guān)系，在實驗中要保持導(dǎo)體兩端的______不變，根據(jù)實驗數(shù)據(jù)討論可得：在導(dǎo)體兩端的______一定的情況下，通過導(dǎo)體的電流跟導(dǎo)體的電阻______。

2．通過導(dǎo)體電流的大小與導(dǎo)體兩端的______有關(guān)，還與導(dǎo)體的______有關(guān)。

3．由歐姆定律公式I＝U/R，可以得出R＝U/I，關(guān)于R＝U/I這個公式，下列說法中正確的是( )

A．導(dǎo)體電阻的大小跟導(dǎo)體兩端的電壓成正比

B．導(dǎo)體電阻的大小跟導(dǎo)體中的電流成反比

C．導(dǎo)體電阻的大小跟導(dǎo)體兩端的電壓和通過導(dǎo)體的電流無關(guān)

D．當(dāng)導(dǎo)體兩端的電壓為“0”時，導(dǎo)體的電阻也為“0”

練一練

4．如圖12－1所示電路，閉合開關(guān)S，將滑動變阻器的滑片P向左移動，則( )

圖12－1

(A)電壓表的示數(shù)增大，電流表的示數(shù)增大

(B)電壓表的示數(shù)增大，電流表的示數(shù)減小

(C)電壓表的示數(shù)減小，電流表的示數(shù)增大

(D)電壓表的示數(shù)減小，電流表的示數(shù)減小

5．在如圖12－2所示電路中，電流表、電壓表均有一定示數(shù)，當(dāng)把開關(guān)S閉合，兩塊電表示數(shù)的變化情況是( )

圖12－2

(A)電流表示數(shù)變大，電壓表示數(shù)變小

(B)電流表示數(shù)變大，電壓表示數(shù)變大

(C)電流表示數(shù)變小，電壓表示數(shù)變小

(D)電流表示數(shù)變小，電壓表示數(shù)變大

6．如圖12－3所示，電源電壓不變，閉合開關(guān)，當(dāng)滑變阻器的滑片P由左向右移動時，三只電表的變化情況是( )

圖12－3

(A)V1增大，V2減小，I增大

(B)V1減小，V2增大，I減小

(C)V1不變，V2增大，I不變

(D)V1不變，V2減小，I不變

7．一段導(dǎo)體兩端的電壓是4.0V時，導(dǎo)體中的電流是1.0A，如果將其兩端的電壓減少到2.0V，導(dǎo)體中的電流為( )

(A)2.0A (B)0.25A

8．某電阻兩端加1.5V電壓時，它的電阻是5W，若將這個電阻兩端改加2V電壓，它的電阻是______W。

9．如圖12－4所示電路，電源兩端電壓為3.0V，開關(guān)閉合后電流表和電壓表的示數(shù)分別是0.20A和2.0V，則通過R2的電流是______A，R2兩端的電壓是______V；R1的電阻是______W，R2的電阻是______W。

圖12－4

10．某同學(xué)用圖12－5所示的電路驗證在電壓不變時，導(dǎo)體中的電流跟導(dǎo)體的電阻成反比的關(guān)系。先后用5W、10W和20W的定值電阻接入電路的a、b兩點間，閉合開關(guān)S，讀出電流表示數(shù)填入下表。由實驗數(shù)據(jù)可以看出電流跟電阻不成反比。

電阻(Ω)	5	10	20
電流(A)	0.4	0.3	0.2

圖12－5

(1)請分析電流跟電阻不成反比的原因。

(2)畫出對上述實驗改進(jìn)后的電路圖。

11．在如圖12－6所示的電路中，已知電阻R1＝5W，電流表A1的示數(shù)為I1＝1A，電流表A的示數(shù)為I＝1.5A，求

圖12－6

(1)R1兩端的電壓U1；

(2)通過R2的電流I2；

(3)R2的阻值。

12．如圖12－7所示，電源兩端電壓為6V且保持不變，電阻R2＝30W。當(dāng)開關(guān)S斷開時，電流表的示數(shù)為0.3A。求開關(guān)S閉合時電流表的示數(shù)。

圖12－7

13．如圖12－8所示電路中，R＝10W，電源兩端電壓不變。如果在電路中再串聯(lián)接入一個R1＝30W的電阻，電流表示數(shù)為I1＝0.25A。求：電源電壓？

圖12－8

14．如圖12－9所示的電路中，電源兩端電壓U＝4.5V，且保持不變，電阻R1＝5W，變阻器R2的最大阻值為20W，電流表量程為0～0.6A，電壓表量程為0～3V，為保護(hù)電表，變阻器接入電路的阻值范圍是多少？

圖12－9

三、問題探究

在如圖12－10所示的電路中，ab是粗細(xì)均勻長為L的一種電阻絲，滑片P與電阻絲接觸良好并可自由滑動，R0為定值電阻。請根據(jù)歐姆定律分析：當(dāng)閉合開關(guān)S后，電壓表的示數(shù)U隨接入電壓表下電阻絲的長度x(P離a點的距離)怎樣變化？若以電壓表示數(shù)U為縱坐標(biāo)，P離a點的距離x為橫坐標(biāo)，用圖像來表示變化的規(guī)律，應(yīng)是圖12－11中的哪一個圖像？(假設(shè)電源兩極間電壓不變)

圖12－10

圖12－11

第二節(jié) 利用歐姆定律測量導(dǎo)體的電阻

一、學(xué)習(xí)要求

1．知道用電壓表、電流表測電阻的實驗原理。

2．會同時使用電壓表和電流表測量導(dǎo)體的電阻。

3．通過多次測量了解一種減小誤差的方法。

4．在與小組成員合作完成實驗的過程中，加強(qiáng)與他入的協(xié)同、合作能力。

二、思維訓(xùn)練

想一想

1．在用電壓表和電流表測電阻的實驗中，下列注意事項中有必要的是( )

(A)連接電路時，先斷開開關(guān)

(B)應(yīng)從電源的正極開始連線，開關(guān)應(yīng)靠近電源的正極

(C)在無法估計被測電阻大小時，電流表、電壓表應(yīng)選用較大的量程

(D)不能把電流表直接接到電源的正、負(fù)極上去

2．用電流表和電壓表測量電阻RX的阻值，如圖12－12所示的電路中，正確的連接方法是( )

圖12－12

練一練

3．用電壓表、電流表測電阻的實驗原理是______。

4．現(xiàn)有量程為0～0.6～3A電流表，量程為0～3～15V電壓表各一個，阻值為0～10W滑動變阻器一個，干電池兩節(jié)(串聯(lián)使用)，開關(guān)一個，導(dǎo)線若干，利用這些器材測一個阻值為5W左右電阻的阻值。

(1)畫出實驗的電路圖；

(2)說明電流表與電壓表應(yīng)選用的量程。

5．某次用電流表、電壓表測量小燈泡電阻時，測得通過小燈泡的電流為0.25A，加在小燈泡兩端的電壓為2.0V，則小燈泡的電阻為______W。

6．如圖12－13所示是某同學(xué)測量電阻的實驗電路。連接電路時，開關(guān)S應(yīng)當(dāng)處于______狀態(tài)(選填“斷開”或“閉合”)；閉合開關(guān)前滑動變阻器的滑片P應(yīng)置于______端(選填“a”或“b”)；若要使Rx兩端電壓變大，滑片P向______端移動(選填“a”或“b”)。

圖12－13

7．某同學(xué)在做“用伏安法測電阻”的實驗時，連接了如圖12－14所示的電路。指出其中的錯誤之處。并按照正確方法在圖12－15中重新連接。

圖12－14

圖12－15

8．燈L1和L2串聯(lián)，先用電壓表測量燈L1兩端的電壓，如圖12－16所示，當(dāng)再測量L2兩端電壓時，只將電壓表接A的一端改接到C，這種接法______。(選填“正確”或“不正確”)

圖12－16

9．在如圖12－17所示的電路中，當(dāng)閉合開關(guān)S后，發(fā)現(xiàn)兩燈都不亮，電流表的指針幾乎指在“0”刻度線不動，電壓表指針則有明顯偏轉(zhuǎn)，該電路中的故障可能是( )

圖12－17

(A)電流表壞了 (B)燈泡L1的燈絲斷了

(C)兩個燈泡的燈絲都斷了 (D)燈泡L2的燈絲斷了

10．在圖12－18所示的電路中，電源兩極間的電壓不變。閉合開關(guān)S后，燈L1、L2都發(fā)光。一段時間后，其中的一盞燈突然熄滅，而電壓表V1的示數(shù)變大，電壓表V2的示數(shù)變小。則產(chǎn)生這一現(xiàn)象的原因是( )

圖12－18

(A)燈L1斷路 (B)燈L2斷路 (C)燈L1短路 (D)燈L2短路

三、問題探究

在設(shè)計用電流表和電壓表測電阻實驗電路中，小明和小紅分別設(shè)計了圖12－19中的甲、乙兩個不同的由路。仔細(xì)觀察并分析這兩個電路有什么不同。

圖12－19

第三節(jié) 串、并聯(lián)電路中的電阻關(guān)系

一、學(xué)習(xí)要求

1．了解運(yùn)用歐姆定律和電路特點推導(dǎo)串、并聯(lián)電路電阻關(guān)系的過程。

2．知道串、并聯(lián)電路電阻的關(guān)系。

3．會用串、并聯(lián)電路電阻的關(guān)系進(jìn)行簡單計算。

二、思維訓(xùn)練

想一想

1．串聯(lián)電路有什么特點？

2．并聯(lián)電路有什么特點？

3．如圖12－20所示，R1＝4W，R2＝2W兩個電阻串聯(lián)起來接入電路中，R1和R2兩端總電壓為12V，通過它們的電流為2A，根據(jù)歐姆定律求出電路的總電阻，總電阻和R1、R2有什么關(guān)系？想一想為什么？

圖12－20

練一練

4．幾個導(dǎo)體并聯(lián)起來，總電阻比任何一個導(dǎo)體的電阻______，這是因為導(dǎo)體并聯(lián)起來，相當(dāng)于增加了導(dǎo)體的______。

5．電阻為12W的小燈泡正常工作時需要6V的電壓，現(xiàn)只有電壓為8V的電源，要保證它正常工作需要給它______聯(lián)一個______W的電阻。

6．電阻R1與R2并聯(lián)在電路中，R1＝6W，R2＝4W。它們并聯(lián)后的總電阻是______W。通電時，R1、R2兩端電壓之比U1∶U2＝______，R1、R2中的電流之比：I1∶I2＝______。

7．電阻R1、R2并聯(lián)在電壓為6V的電源上，通過干路的電流是0.75A，R1的阻值是12W，則R2的阻值是______W。

8．如圖12－21所示，電源兩極間電壓不變，R1＝8W，R2＝12W。當(dāng)S1閉合S2斷開，①②都是電流表時，兩表示數(shù)之比為______。當(dāng)S1、S2都閉合，①②都是電壓表時，兩表示數(shù)之比為______。

圖12－21

9．如圖12－22電路，電源兩極間電壓保持不變，當(dāng)開關(guān)S閉合時，電流表示數(shù)為0.8A；開關(guān)S斷開后，電流表的示數(shù)改變了0.5A。則R1與R2的阻值之比為( )

圖12－22

(A)13∶5 (B)3∶5 (C)5∶3 (D)5∶8

10．如圖12－23所示，電源兩極間電壓保持不變，為使電流表的示數(shù)略有增加，則給R0( )

圖12－23

(A)串聯(lián)一個比R0小得多的電阻

(B)串聯(lián)一個比R0大得多的電阻

(C)并聯(lián)一個比R0小得多的電阻

(D)并聯(lián)一個比R0大得多的電阻

11．電阻R1、R2串聯(lián)接在電路中，R1兩端的電壓為3V，R2兩端的電壓為9V，R1＋R2＝600W，求：

(1)電路總電壓；

(2)電路中的電流；

(3)電阻R1和R2的阻值。

12．如圖12－24所示，電源兩極間電壓保持不變。閉合開關(guān)S后，滑動變阻器R0的滑片P在移動過程中，電壓表的示數(shù)變化范圍為0～4V，電流表的示數(shù)變化范圍為1～0.5A，

圖12－24

求：(1)R的阻值；

(2)R0的最大阻值；

(3)電源電壓。

13．如圖12－25所示，將阻值為R1＝6W，R2＝12W的兩個電阻并聯(lián)接入電壓為U＝6V的電路。求：

圖12－25

(1)通過R1的電流I1；

(2)電路的總電流I；

(3)電路的總電阻R。

14．修理電器需要一只150W的電阻，現(xiàn)在只有電阻值分別為100W、200W、600W的電阻各一只，可采取怎樣的辦法？

三、問題探究

1．如圖12－26所示電路，電壓U保持一定，當(dāng)開關(guān)S1、S2斷開，S3閉合時，電阻R1、R2上電壓之比為1∶4，如果斷開S2、S3，閉合S1，電流表示數(shù)為I，斷開S3，閉合S1、S2，電流表示數(shù)為I′，則I與I′之比是多少？

圖12－26

2．如圖12－27所示，將一根粗細(xì)均勻的阻值為9W的鎳鉻絲圍成一個圓形，現(xiàn)從A、B兩點各引出一根導(dǎo)線，已知AcB的長度是AdB的2倍，則A、B兩點間的等效電阻是多少？

圖12－27

第四節(jié) 歐姆定律的應(yīng)用

一、學(xué)習(xí)要求

1．通過解決“非常規(guī)”(只有電壓表或電流表)下電阻測量問題，會靈活運(yùn)用歐姆定律解決問題。

2．常識性了解電流表和電壓表的電阻。

二、思維訓(xùn)練

想一想

1．有一個電阻值已經(jīng)看不清楚的電阻器Rx，我們要測量它的電阻值，現(xiàn)在實驗室只能提供一個電壓表，一個阻值已知的電阻R，電源以及開關(guān)和導(dǎo)線，如何測出它的電阻值？畫出實驗電路圖；寫出簡要測量步驟以及Rx的表達(dá)式。

2．若上題中的阻值已知的電阻R沒有，而有知道最大值為R0的滑動變阻器你又將如何完成上面的內(nèi)容呢？

3．若第一題中電壓表換成電流表，你將如何完成任務(wù)？

4．我們用圖12－8所示電路測Rx電阻，某次測量電壓表的示數(shù)為1.50V，電流表的示數(shù)為0.30A，如果電壓表的電阻值為3000W，電壓表的電流是多大？通過Rx的電流是多大？分別用電流表的測量值和求得的通過Rx的電流計算一下Rx的電阻，根據(jù)計算結(jié)果談?wù)勎覀儨y量時不考慮通過電壓表的電流的合理性。

圖12－28

練一練

5．在圖12－29所示的電路中，電源兩極間電壓保持不變，電阻R1的阻值為10W，R2的阻值為20W，R3的阻值不等于零。當(dāng)斷開開關(guān)S時，電壓表的示數(shù)為6V，閉合開關(guān)后，電路發(fā)生變化，下列說法正確的是( )

圖12－29

(A)電路總電阻變小 (B)電路總電阻變大

(C)電壓表示數(shù)變大 (D)電壓表示數(shù)變小

6．小明同學(xué)按圖12－30所示的電路圖連接電路，檢查無誤。閉合開關(guān)S后，她發(fā)現(xiàn)電壓表無示數(shù)。若故障只出在燈L1和L2處，則可能是燈L1處______或L2處______。

圖12－30

7．現(xiàn)有兩極間電壓不變的電源、阻值足夠大的滑動變阻器(最大值已知)、阻值為R0的定值電阻、小燈泡各一個，電壓表兩個，單刀單擲開關(guān)三個，導(dǎo)線若干。請選擇適當(dāng)?shù)钠鞑臏y量小燈泡的電阻。要求：

(1)請在方框中畫出你所設(shè)計的一種電路圖；

(2)寫出直接測量的物理量；

(3)用測出的物理量表示出小燈泡電阻的大小。

電路圖

8．圖12－31是某同學(xué)設(shè)計的測量未知電阻Rx的實驗電路，試根據(jù)他的設(shè)計電路確定合理的實驗步驟，并寫出Rx的表達(dá)式(用測得的物理量和R0表示，R0已知。)

圖12－31

步驟：

表達(dá)式：__________________________________________

9．為了測定一電源的電壓(電壓約30V)，現(xiàn)提供下列實驗器材：量程為“0～0.6A”的電流表、量程為“0～15V”的電壓表、滑動變阻器(銘牌模糊，只知道最大阻值在20W到30W之間)；阻值為40W的定值電阻和開關(guān)各一個，導(dǎo)線若干，請你在下面的方框內(nèi)設(shè)計出測定電源電壓的電路圖，并用筆畫線代替導(dǎo)線把圖12－32的實物元件連接起來。

圖12－32

10．如果一個電壓表可測最大電壓為150V，通過的電流值不允許超過0.01A，則這個電壓表的電阻是多大？

三、問題探究

應(yīng)用電阻串聯(lián)的知識，給電流表串聯(lián)一個合適的電阻，就可以把電流表改裝成某一量程的電壓表。要把一個量程為1mA，內(nèi)阻為100W的電流表改裝成兩個量程分別為0～3V，0～15V的電壓表，則應(yīng)分別串聯(lián)多大的電阻？

參考答案

第十二章歐姆定律

第一節(jié) 探究——電流與電壓、電阻的關(guān)系

思維訓(xùn)練

1．電阻，電阻，成正比。電壓，電壓，成反比 2．電壓，電阻 3．C 4．A 5．B 6．C 7．D 8．5 9．0.20，1.0，10，5 10．a、b兩點間的電壓沒有保證不變，所以出現(xiàn)了電流與電阻不成反比的現(xiàn)象。(2)略。 11.5V，0.5A，10W 12．0.5A 13．10V 14．2.5～10W