电流、电压、电阻三者得关系
学习目标要求:
1.知道研究电流跟电压、电阻关系得实验方法。 2.知道电流跟电压、电阻得关系。
3.能初步分析在相同得电压下,通过不同导体得电流强度不同得现象。 4.知道用实验研究欧姆定律得方法。 5.掌握欧姆定律得内容及公式。
6.能应用欧姆定律公式进行简单得计算。 7.理解伏安法测电阻得原理及方法。 知识要点:
1.正确理解电流跟电压、电阻得关系
在利用实验得方法研究物理规律时,往往采用“控制变量”得实验方法,即先保持一个物理量不变(如 不变),研究其她两个物理量(如 与 )之间得关系,分别得出不同条件下得实验结论。 通过实验归纳总结出得电流与电压得关系就是:在电阻一定得情况下,导体中得电流跟导体两端得电压成正比。应该注意:(1)这里导体中得电流与导体两端得电压都就是针对同一导体来说得;(2)不能反过来说,电阻一定时,电压与电流成正比;这里存在一定得因果关系,这里电压就是原因,电流就是结果,就是因为导体两端加了电压,导体中才有电流,不就是因为导体中通了电流才加了电压。
电流跟电阻得关系就是:在电压一定时,导体中得电流跟导体得电阻成反比。在理解时要注意:(1)电流与电阻也就是针对同一导体而言得;(2)不能说导体得电阻与通过它得电流成反比。因为电阻就是导体本身得一种特性,即使导体中不通过电流,它得电阻也不会改变,更不会因导体中电流得增大或减小而使它得电阻发生改变。 2.正确理解欧姆定律得物理含义
应将欧姆定律结合实验来理解,在导体得电阻不变时,导体中得电流与导体两端得电压成正比,导体两端电压改变时,流过导体得电流随着改变;在电压不变时,导体中得电流与电阻成反比,即在同一电压下,接不同得电阻时,电流也不相同,当所接电阻越大时,通过得电流越小。
欧姆定律得实质就是:通过导体得电流随导体两端得电压得改变而改变,也可随导体得电阻大小得改变而改变。但导体两端得电压不一定随电流或电阻得改变而改变,导体得电阻更不会随流过导体得电流或导体两端得电压得改变而改变。因此,将公式变形为 时,不能说电压与电流成正比,也不能说电压与电阻成正比。同样,将公式变形为 时,绝不能说电阻与电压成正比,与电流成反比。公式 表明:导体两端得电压与通过它得电流得比值,等于导体得电阻大小,但不能决定、也不能改变导体得电阻得大小。决定导体电阻大小得因素就是导体得材料、长度、横截面积及温度,与其两端得电压及通过它得电流大小无关。 3.应用欧姆定律应注意得问题
(1)同一性: 中, 、 、 必须就是同一段电路得或同一个导体得,同一个用电器得,或就是整个电路得电流、电压或电阻,即要一一对应。
(2)同时性:即使就是同一段电路,由于开关得闭合、断开、滑动变阻器滑片得左、右移动,都将引起电路中各部分电流及总电流与电压得变化,因此,必须保证 中三个量就是同一时间得值。切不可混淆电路结构变化前后得 、 、 得对应关系。
(3)单位统一:欧姆定律公式中得 、 、 得单位必须分别统一使用国际单位制安、伏、欧。 典型例题:
例1.如图1所示电路,电源电压不变,当滑片 向右移动时,电流表 得示数将__________;电压
表 得示数将_______;电压表 得示数将_________;电压表 得示数将_______。(填变大、变小或不变)。
解析:首先要弄清电路就是串联还就是并联,然后再判断电流表就是测通过哪得电流,电压表就是测谁两端得电压。判断电路时,可把电压表视为断路,或把电压表摘掉再判断。从电路图中可以瞧出:滑动变阻器 与定值电阻 串联,自然电流表就是测量电路中电流得。而电压表 就是测量定值电阻 两端电压,电压表 就是测电源电压得,电压表 就是测滑动变阻器两端电压。
当滑动变阻器得滑片 向右移动时,变阻器连入电路得电阻变大,即 总变大,电源电压 不变,所以 ,得出电路中得电流变小,即电流表示数变小。电源电压不变,所以电压表 得示数不变。因为 就是定值电阻, 两端电压 ,由于电流 变小, 不变,所以U2变小,即电压表 变小。根据 , 不变, 变小, 两端电压变大, 示数变大。 答案:变小、变小、不变、变大
例2.如图2所示电路,电源电压为6V且保持不变,电阻 =6Ω, 点为a、b得中点。当滑片位于b端时,电流表得示数为:_________A;电压表得示数就是:__________V。当滑片 位于中点C时,电流表得示数为:________A;电压表得示数为:________V。当滑片 位于a端时,电流表得示数为________A;电压表得示数为___________V。
解析:电路中电阻 与电流表串联,把电压表瞧成断路,不论滑片 位于何处,电流始终都通过电阻 ,所以,当滑片 分别位于b、c、a三点时,电流表得示数都就是1A,即 。但电压表得示数就不同了,当滑片位于b端时,电压表测整个电路得电压,也就就是电源电压,所以,此时得示数为6V。当滑片 位于中点C时,电压表测量得就是 一半电阻两端得电压,相当于两个电阻串联,每个电阻为3Ω,即: , 则 ,根据串联电路得分压公式 ,因为 所以 ,又已知电源电压为 ,因此, , ,此时电压表得示数为3V。当滑片 位于a端时,电压表与导线并联,所以电压表得示数为零。 答案:1,6,1,3,1,0
例3.如图3所示电路,电源电压不变,当 由闭合到断开时,电路中电流表得示数将:________;电压表 得示数将:______;电压表 得示数将:_________。
解析: 原来就是闭合得,电路中只有电阻 与 串联,电阻 被短路,那么 两端电压 得示数就是总电压得一部分,电阻 两端电压就是总电压得另一部分,电压表 与 得示数之与等于电源电压。当 断开时,电路中 、 、 串联,电阻变大了,所以电路中得电流变小了,电流表得示数变小了。电源电压要分给三个电阻两端,则 与 两端电压就要减小,所以电压表 与 得示数都变小。 答案:变小, 变小, 变小。
例4.将电阻 跟电流表串联到某电源上,电流表得示数为2A,若将 与另一电阻 串联在同一电源上,电流表得示数为1、6A,已知 。求电阻 得阻值与电源电压。
解析:电路得计算要先画出电路简图,并且在图上标出已知与未知量得符号。由题意与图4中(甲)、(乙)可以瞧出,对每一个图来说,都不能单独求解,所以就要利用电源电压相等得关系列方程,
每一个电路列出一个方程,然后求解。 由(甲)图可得: ……① 由(乙)图可得: ……② 由①、②得 ,即 解得: ,
答:电阻 得阻值为12Ω;电源电压为24V。
例5.电源电压保持不变,将电阻 、 并联在电路中时,测得干路中得电流为1A,且电阻 两端得电压为6V。若将电阻 与 串联在同一电路中,测得电阻 两端得电压为4V。求电阻 与 得阻值各就是多少。
解析:根据题意可知,该题就是两个电路,但电源电压相同,根据题意画出电路简图5。 根据题意可知电源电压 , 由乙图可知:因为 ,所以 , ,则 , 。 由甲图可以求出 、 并联得总电阻 因为 ,所以 , 由 得: , 。
答:电阻 得阻值为9Ω, 得阻值为18Ω。
例6.两个定值电阻 与 ,且 ,将两个电阻 与 串联在电压不变得电压U中时,电路中得电流为I。如果将电阻 与 并联在电源U上时,干路电流为 。求两个电阻之比。 解析: 与 串联时: ……① 与 并联时: ……② 由①、②得 整理得 ,即 解得 , 因为 ,所以 ,即 答:两个电阻之比为 。
例7.如图6所示电路,电源电压保持不变,闭合开关 ,电压表 与 得示数之比为3:5,电流表 得示数为1A。若将电压表 换成电流表 ,则电流表 得示数为2A。求: : 。
解析:该电路就是电阻 、 、 组成得串联电路,设此时电路中得电流为I ,且 ,此时电压表 就是测电阻 与 两端电压,设为U ;电压表 就是测电阻 与 两端电压,设为U ,且 。当把电压表 换成电流表 时,电路中 与 被短路,电路中只有电阻 ,此时通过电阻 得电流为I ,且 。可利用电源电压不变分别列出方程,解出三个电阻得关系,然后再根据电压表 与 得比例方程,便可以求出电阻 与 之比。
……①, ……② 由①、②得: ,即 ,
电流 电压 电阻三者的关系
