歐姆定律必備基礎知識（歐姆定律的易錯易混專題講解）

2023-09-21 21:55:15 1

基礎辨析

1. 電流、電流和電阻的關係

2. 導體和絕緣體

導體:對電流的阻礙作用很小,容易導電的物體,叫做導體.如各種金屬、人體、大地、石墨、酸鹼鹽的水溶液等都是很好的導體.

絕緣體:對電流的阻礙作用很大,不容易導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.

導體和絕緣體之間沒有絕對的界限,只是導電能力的強弱不同.有些絕緣體在一定的條件下也會成為導體,比如玻璃熔化後也可以導電.好的導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

導體電阻的大小跟導體的材料、長度、橫截面積和導體的溫度有關.電阻是表示導體對電流阻礙作用的一個物理量,它是導體本身的一種性質.一個導體,它的長度、橫截面積、材料和溫度確定時,它的電阻是一定的,不管這個導體是否連入電路,是否有電流通過,也不管它兩端的電壓是否改變,導體對電流的阻礙作用(即電阻)總是客觀存在的.無電流通過時,這種阻礙作用僅僅是沒有體現出來而已.

4. 串、並聯電路的總電阻

(1)兩個電阻串聯,其中一個電阻增大,總電阻增大;兩個電阻並聯,其中一個電阻增大,總電阻增大.正確的說法應是兩個電阻不論是串聯還是並聯,其中一個電阻增大,總電阻都增大.兩個電阻串聯,由公式R=R1 R2易知總電阻增大;兩個電阻並聯,由公式

當R1增大時,減小,分母減小,分數值R增大;同理當R2增大時,R也增大.

(2)「幾個電阻並聯起來,總電阻比任何一個電阻都小」和「幾個電阻並聯,其中一個電阻增大,總電阻增大」.前者指電阻並聯得越多,總電阻就越小;後者指並聯起來的電阻,若其中一個電阻增大,總電阻增大.

名師點撥

一、「伏安法」測電阻實驗中常見故障的排除法：

伏安法測電阻的原理如下圖所示.

故障一:閉合開關,燈泡不亮,示數是零,電壓表示數很大.

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:閉合開關後發現小燈泡不亮,

都沒有示數.

分析原因:電路中除小燈泡外的某處接觸不良或同時小燈泡的燈絲斷了.

排除方法:將連接各個電路元件的接線處重新連接,若同時小燈泡的燈絲斷了則更換好的小燈泡.

故障三:閉合開關S,發現小燈泡不亮,同時電流表和電壓表有示數,但非常小.

分析原因:電流表和電壓表有示數說明電路是通路,小燈泡不亮,是因為加在小燈泡兩端的電壓太小,導致通過小燈泡的電流太小而不亮,可能是電源電壓太低或滑動變阻器接入電路中的阻值過大.

排除方法:可以適當提高電源電壓或將滑動變阻器接入電路中的阻值調小.

故障四:閉合開關S後,小燈泡亮,發現電流表和電壓表的指針向左偏轉.

分析原因:指針向左偏轉說明電流表和電壓表的正負接線柱接反了.

排除方法:將電流表和電壓表的正負接線柱對調即可.

故障五:連接好實驗電路後,閉合開關並移動滑動變阻器的滑片,發現小燈泡變亮,電流表示數變大時,電壓表示數反而變小;小燈泡變暗,電流表示數變小時,電壓表示數反而變大.

分析原因:電路是通路,但是小燈泡變亮,電流表示數變大時,電壓表示數反而變小,是由於電壓表並聯在滑動變阻器兩端.

排除方法:只要將電壓表改接到小燈泡的兩端即可.

故障六:將實驗電路連接好後,閉合開關S,發現小燈泡特別亮,並且無論怎樣移動變阻器滑片,燈泡亮度不變.

分析原因:滑動變阻器接線有誤.

排除方法:將滑動變阻器一個接線柱接法糾正即可.

二、解析「歐姆定律」:

歐姆定律是電學中的基本定律和核心內容,是貫穿整個電學的主線,下面我們從以下幾個方面進行深入分析.

1. 要理解歐姆定律的內容

(1)歐姆定律中的關於成正比、成反比的結論是有條件的.如果說導體中的電流與導體兩端的電壓成正比,條件就是對於同一個電阻,也就是說在電阻不變的情況下;如果說導體中的電流與導體的電阻成反比,條件就是導體兩端的電壓不變.

(2)注意順序,不能反過來說,電阻一定時,電壓跟電流成正比.這裡存在一個邏輯關係,電壓是原因,電流是結果.是因為導體兩端加了電壓,導體中才有電流,不是因為導體中通了電流才有了電壓,因果關係不能顛倒.

同樣也不能說導體的電阻與通過它的電流成反比.我們知道,電阻是導體本身的一種性質,即使導體中不通電流,它的電阻也不會改變,更不會因為導體中電流的增大或減小而使它的電阻發生改變.

2. 要知道歐姆定律的公式和單位歐姆定律的表達式

可變形為U=IR和

但這三個式子是有區別的.

(1)

是歐姆定律的表達式,它反映了通過導體的電流的大小跟導體兩端所加的電壓這個外部原因和導體本身的電阻這個內部原因之間的因果關係.

(2)U=IR,當電流一定時,導體兩端的電壓跟它的電阻成正比.不能說成導體的電阻一定時導體兩端的電壓與通過的電流成正比,因為電壓是形成電流的原因.電壓的大小由電源決定,跟I、R無關,此式在計算比值時成立,不存在任何物理意義.

(3)

此公式也是一個量變式,不存在任何物理意義.不能誤認為導體的電阻跟導體兩端的電壓成正比,跟導體中的電流成反比.公式中的I、U、R都要用國際單位,即電流的單位為安培,符號A;電壓的單位為伏特,符號V;電阻的單位為歐姆,符號Ω,且有

3. 要明白定律的適用範圍

(1)定律只適用於金屬導電和液體導電,對於氣體、半導體導電一般不適用.

(2)定律只適用於純電阻電路.如:電路中只接有電阻器、電熱器、白熾燈等用電器的電路.對於非純電阻電路,如:電動機電路、日光燈電路等,則不能直接應用.

4. 要理解歐姆定律的注意事項

(1)物理量的同一性.敘述歐姆定律時,在兩個「跟」字後面都強調了「這段導體」四個字,它是指對電路中同一導體或同一電路而言.所以在運用歐姆定律

等進行計算時,必須注意同一性,即I、R、U必須是同一導體或同一段電路中的物理量.在表示I、U、R時,注意腳標的一一對應.

(2)物理量的同時性.由於電路的連接方式發生改變,開關的斷開或閉合,或滑動變阻器滑片的左右移動都可能使電路中總電阻發生變化,從而可能引起電路中電流和各部分電阻兩端的電壓發生變化.因此,必須注意在同一時刻、同一過程中的電壓、電阻與電流的相互對應,不可將前後過程的I、R、U隨意混用.

提分策略

【趨勢總覽】

從近三年的各地中考來看,對本部分的考查呈現如下趨勢:

1. 歐姆定律是電學部分的重要知識點,是一套中考題中的必考知識,融電流、電壓和電阻等問題於一體,綜合考查電學部分的基礎知識,題型多樣.

2. 主要考查知識點有滑動變阻器的使用、歐姆定律的應用,實驗題包括探究影響電阻大小的因素,探究電流與電壓、電阻的關係以及伏安法測電阻.

3. 利用一隻電壓表(或一隻電流表、或在電錶某一量程損壞的情況下)測量電阻的考題越來越多,是近幾年中考的熱點.

【錦囊妙計】

1. 正確使用滑動變阻器

(1)要了解所使用滑動變阻器的阻值範圍和允許通過的最大電流,如一個變阻器標有「20Ω　2A」字樣,表示此滑動變阻器的最大阻值是20Ω,允許通過的最大電流是2A,使用時要根據需要對滑動變阻器進行選擇,不能使電流超過滑動變阻器允許通過的最大電流值.

(2)將滑動變阻器連入電路時應採用「一上一下」的接法,才能起到改變電路中電阻的目的.若同時使用上面兩個接線柱,則滑動變阻器連入電路的阻值為零,同時只使用下面兩個接線柱,滑動變阻器連入電路的阻值最大.

(3)滑動變阻器要與被控電路串聯;為了保護電路,閉合開關前,應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.導體中電流的大小取決於該導體兩端電壓與導體的電阻,跟導體兩端的電壓成正比,跟導體的電阻成反比.電壓是產生電流的原因,導體兩端沒有電壓,無論電阻多大,導體中也沒有電流.

(2)變形公式U=IR和

的意義.U=IR是電壓的計算公式,已知導體的電阻R和通過導體的電流I時,就可以計算出導體兩端的電壓U.

表示,導體的電阻等於該導體兩端的電壓與通過該導體電流的比值.但不能理解為「導體的電阻跟導體兩端的電壓成正比,跟導體中的電流成反比」,因為導體的電阻是導體本身的一種屬性,只與導體的材料、長度、橫截面積等因素有關,與導體兩端的電壓和通過的電流無關.

(3)理解I、U、R的同一性和同時性.歐姆定律的公式及其變形公式中的三個量:I、U、R,這三個量必須是針對同一導體或同一段電路(同一性)在同一時刻(同時性)的電流、電壓和電阻.如果三個量中,有的量變化了,一定要分清變化前和變化後,再應用歐姆定律.

(4)根據歐姆定律和串、並聯電路特點按照下列思路分析解題:

①在分析電路的特點時,若無特殊說明,電源電壓不變,導體或用電器的電阻不變,導線和電流表的電阻為零,電壓表視為開路;

②認真審題,分析電路的連接方式(串聯或並聯),必要時作出等效電路圖,分析各已知量和未知量之間的關係,挖掘題中的隱含條件等;

③運用歐姆定律和串、並聯電路的特點等規律求解.

3. 串聯分壓與並聯分流

5. 幾種電錶測電阻的方法

如果只有一隻電壓表(或電流表),允許選用一些其他器材,如何利用伏安法間接測量出未知電阻？

(1)如果僅有一隻電壓表,需要一隻已知阻值的定值電阻或滑動變阻器.

可根據串聯電路中電流處處相等的特點,將已知阻值的定值電阻與待測電阻串聯在電路中.

專項訓練

一、選擇題

1.如左下圖所示是小明設計的一個簡易電子身高測量儀的原理圖.以下說法中正確的是( ).

A. 電路中的R是沒有作用的

B. 身高表相當於一個電壓表

C. 當被測者越高時,身高表示數越小

D. 當被測者越高時,身高表示數越大

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S,電流表A1和A2的示數之比為3∶2.若把電流表A1和A2分別換成電壓表V1和V2後,電壓表V1的示數為U1,電壓表V2的示數為U2.則下列選項正確的是( ).

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標有「3V　1.5W」、滑動變阻器R上標有「50Ω　1A」的字樣,電壓表量程為0~3V,電流表的量程為0~0.6A,電源電壓恆為4.5V.為了保證電路中各元件安全工作,下列說法正確的是(設燈絲的電阻保持不變)( ).

A. 通過電路中的最大電流為0.6A

B. 通過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度的增大而減小.閉合開關,逐漸增大光敏電阻的光照強度,觀察電錶示數的變化情況應該是( ).

A. A表和V表示數均變小

B. A表示數變小,V表示數變大

C. A表示數變大,V表示數變小

D. A表和V表示數均變大

二、填空題

5.如左下圖所示,電源電壓保持不變,當開關S接a時,電流表A2上的示數與A1上的示數之比為5∶3,當開關S接b時,電流表A2上的示數與A1上的示數之比為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S,電流表A1的示數為1.2A,電流表A2的示數為0.3A.則R2的阻值是_____Ω.

7. 「高曉松酒駕案」後,充分說明:駕車既害自己,也害他人,各地公安交警利用酒精測試儀對駕駛員是否酒駕進行嚴格檢查.如圖是它的原理圖,圖中酒精傳感器的電阻Rm的倒數與酒精氣體的濃度成正比.使用前要通過調節變阻器R0對酒精測試儀進行調零,即讓圖中A的示數回到某一較小值,此時變阻器R0的滑片應向_____(填「右」或「左」)邊滑動,調好零後對駕駛員進行測試,當駕駛員吹出的氣體酒精濃度增大時,A的示數______(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,示數也要變大的表是______,此測試儀的電池長久使用導致電壓降低時會被誤認為是駕駛員吹出氣體的酒精濃度______(填「升高」或「降低」).