欧姆定律和动态电路 学案

欧姆定律和动态电路 学案

【知识点梳理】

（一）电阻

1.电阻的概念：电阻表示导体对电流阻碍作用的大小.符号： R .国际单位：欧姆. 常用单位：千欧、兆欧. 换算：1MΩ=1000kΩ 1 kΩ=1000Ω

2.影响导体电阻大小的因素：导体的电阻是导体本身的一种性质，它的大小决定于导体的材料、长度和横截面积，还与温度有关.与是否接入电路、与外加电压及通过电流大小等外界因素均无关. 3.电阻的分类：

（1）定值电阻：电路符号： .

（2）滑动变阻器：电路符号： .

①构造：瓷筒、线圈、滑片、金属棒、接线柱.结构示意图： ②变阻原理：通过改变接入电路中的电阻线的长度来改变电阻. ③使用方法：a.应 串 联在电路中使用； b.接线要“一上一下”；c.通电前应把阻值调至最大的地方. ④铭牌：如某滑动变阻器标有“50Ω1.5A”字样：

50Ω表示滑动变阻器的最大阻值为50Ω或变阻范围为0-50Ω； 1.5A表示滑动变阻器允许通过的最大电流为1.5A.

⑤作用：①改变电路中的电阻，逐渐改变电路中的电流和部分电路两端的电压；②保护电路. 优缺点：能够逐渐改变连入电路的电阻，但不能表示连入电路的阻值.

注意：①滑动变阻器的铭牌，告诉了我们滑片放在两端及中点时，变阻器连入电路的电阻.

②分析因变阻器滑片的变化引起的动态电路问题，关键搞清哪段电阻丝连入电路，再分析滑片的滑动导致变阻器的阻值如何变化.

例1 常温下，小明拿来一根电阻丝，上面标有5Ω字样，回答下列问题：

①若这根电阻丝接在3V的电压下，它的电阻是 ，接在5V的电压下，它的电阻是 ，不通电，它的电阻是 。

②小明找来工人师傅将这根电阻丝均匀拉长一倍，它的电阻是 。 ③小明将这根电阻丝对折后，再接入电路中，其电阻是 。 ④若将这根电阻丝剪断一半，它的电阻是 。

⑤若小红找到的是同样材料的电阻丝，长度一样，只是横截面积是原来的2倍，小红的电阻丝的电阻是 。 练习 两段长短粗细和材料都不同的导体分别接在电压相同中的电路中，则下列判断正确的是：（ ） A．长导体中的电流一定大些 B．短导体中的电流一定大些

C．无论哪段导体被拉长后，通过的电流都一定变小 D．无论哪段导体被冷却后，通过的电流都一定变小 例2 在探索“导体的电阻与哪些因素有关”的问题时，某同学作了如下猜想： 猜想一：导体的电阻可能与导体的长度有关； 猜想二：导体的电阻可能与导体的材料有关；

猜想三：导体的电阻可能与导体的横截面积有关；为了研究，采取了控制变量法，即每次挑选两根合适的导线测出它们的电流，然后进行比较，所用的导线的具体数据如下表：

（1）为研究电阻与导体材料有关，应选用代码为

的导线进行实验。

的导线。

的导线。

（2）为了研究电阻与导体的长度有关，应选用代码为

（3）为了研究电阻与导体的横截面积的关系，应选用代码为

、 和

，此外还跟

（4）由此得出结论：导体的电阻是 的一种性质，它的大小决定于导体的

有关。

练习 如图所示，为了“研究导体的电阻与的温度关系”，闭合开关，用酒精灯给电阻丝加热，此时我们主要观察 的变化。随着时间的增长，电流表的示数逐渐减小，由此可以得出结论：导体的温度越高，电阻 。所以，一只不发光的灯丝电阻比它正常发光时的电阻要 。 （二）半导体与超导体

1．半导体：导电性能 介于 导体与绝缘体之间的物体.

2．超导体：当温度降到很低时，某些物质的 电阻 会完全消失的现象.发生这种现象的物体叫超导体，超导体 没有 (有/没有)电阻.

例1当温度降低到一定程度时，某些物质的电阻会变为零，这种物质叫做超导体。电流通过超导体时不发热，因此超导体的应用十分广泛。假如有室温环境中的超导体，可用它来制作

A．家用保险丝 B．白炽灯灯丝 C．电热丝 D．输电导线

例2上海世博会园区80%的夜景照明光源采用低碳节能的LED（发光二极管）照明技术。制作LED灯的核心材料是 A．导体 B．半导体 C．绝缘体 D．超导体

练习

1.材料科学的发展正在影响着我们的生活，下列关于材料应用的说法中正确的是 A．保险丝是利用半导体材料制成的

B．利用超导材料做电热丝，电热丝会更热 C．利用钨做灯丝，是因为钨的熔点低

D．试电笔外壳是用塑料制成的，因为它是绝缘材料

2.计算机的发明和使用给我们的生活带来了高效和便捷，计算机集成电路里的二极管是利用_______材料制成的。计算机在使用过程中，会产生很多的热，如果能使用___________（填“纳米”或“超导”）材料制成的电子元件，就可以不必考虑散热问题。 （三）欧姆定律

1.内容：导体中的电流，跟导体两端的电压成正比，跟导体的电阻成反比. 2.数学表达式： I=U/R

说明：①适用条件：纯电阻电路（即用电器工作时，消耗的电能完全转化为内能）

②I、U、R对应同一导体或同一段电路，不同时刻、不同导体或不同段电路三者不能混用.三者单位依次是 A 、V 、Ω 例1在“研究电流跟电压、电阻的关系”时，同学们设计如图电路图，其中R为定值电阻，R′为滑动变阻器：（1）在研究电流与电阻关系时，先用5Ω的定值电阻进行实验，使电压表的示数为3V，再换用10Ω的定值电阻时，某同学没有改变滑动变阻器滑片的位置，合上开关后，电压表的示数将 3V（选填“大于”、“小于”或“等于”）。此时应向 （选填“右”或“左”）调节滑片，使电压表的示数为 V。 （2）整个实验中数据记录在表一和表二中， 表一 电压/V R=5Ω 电流/A 表二 1.0 2.0 3.0 U=3 电阻/Ω 5 10 15 0.2 0.4 0.6 V 电流/A 0.6 0.3 0.2 根据表中实验数据，可得出如下结论：

由表一可得出结论： 。 由表二可得出结论： 。 练习

1.两定值电阻甲、乙的电流与电压关系图像如图所示，现在将甲和乙并联后接在电压为3V的电源两端．下列分析正确的是( )

A．甲的电阻是乙的电阻的两倍 B．甲的电压是乙的电压的两倍 C．流过甲的电流是流过乙的两倍 D．流过乙的电流是流过甲的两倍

2.在“探究电流与电压的关系”过程中，三（2）班同学完成了实验方案的三次设计。 由图2到图3，改进的理由是 ； 由图3到图4，改进的理由是 。 完成该实验后，他们用图4所示电路又来探究“电流跟电阻的关系”。在此实验过程中，当电阻R的阻值由10Ω更换为5Ω后，为了探究上述问题，他应该采取的操作是将滑片向 移（选填 “左”或“右”）。

例2 如图所示，电源电压U保持不变，滑动变阻器R2的最大阻值为50Ω.当S闭合、S1断开，P在b端时，灯泡L的电压为2V，电流表的示数为0.2A；当S 、S1均闭合，P在a端时，电流表的示数为1.5A．求： (1)灯L的电阻RL和电源电压；

(2)电阻R1的阻值．(不考虑温度对电阻的影响)

练习 小明同学设计了如图的电路，用来测量电阻R1的阻值。他将开关分别与a、b接触时，电流表的示数分别为0.5A和0.2A，已知R2＝6Ω，求R1的阻值是多少？

例3如图所示，电源电压是4.5V，电阻R1＝5欧，变阻器R2 的最大阻值是20欧姆，电流表的量程是0～0.6安，电压表的量程0 ～3伏，为保护电表不损害，变阻器接入电路的阻值范围是多少？

练习 如图所示，电路的电源电压和灯泡电阻不变，R1=5?，灯L标有“8V 6.4W”字样，电流表量程为0～3A，滑动变阻器标有“2A”字样。（1）只闭合S1时，电流表的示数为0.6A，求电源电压。（2）闭合S1、S2、S3，滑片移到b端时，电流表的示数为I总=2A，求变阻器的最大阻值。（3）若电压表的量程为0～3V，电流表的量程为0～3A，只闭合S2时，在保证电路安全的情况下，求变阻器连入电路的阻值范围。

（四）串联电路的特点：

1.电阻：串联电路中总电阻等于各部分电路电阻之和. 字母：R=R1+R2+R3+……Rn

理解：把n段导体串联起来，总电阻比任何一段导体的电阻都大，这相当于增加了导体的长度. 特例: n个相同的电阻R0串联，则总电阻R=nR0 .

2.分压定律：串联电路中各部分电路两端电压与电阻成正比. 字母：U1/U2=R1/R2 .

（五）并联电路的特点：

1.电阻：并联电路总电阻的倒数等于各支路电阻倒数之和. 字母表达：1/R=1/R1+1/R2+1/R3+……1/Rn

理解：把n段导体并联起来，总电阻比任何一段导体的电阻都小，这相当于导体的横截面积增大. 特例: n个相同的电阻R0并联，则总电阻R=R0/n .

R1R2 求两个并联电阻R1、R2的总电阻R= R1+R2

2.分流定律：并联电路中，流过各支路的电流与电阻成反比. 字母表达：I1/I2= R2/R1

例1定值电阻R1和R2分别标有“10Ω 1A”和“20Ω 0.5A”的字样，现将它们串联起来接到某电源两端，为了不损坏电阻，该电源电压不能超过 V；若将它们并联起来，在不损坏电阻的情况下，干路上最大电流是 A． 例2 如图是电阻RA和RB两端电压与电流的U-I图象。如果将RA和RB串联起来，它们两端电压之比为________；如果将RA和RB并联起来，通过它们的电流之比为________。

练习

1.如图的电路中，电源电压保持不变，定值电阻的阻值是4Ω，滑动变阻器的最大阻值10Ω。滑片P置于滑动变阻器的中点时，电压表示数为8V；当滑片从中点向b端移动距离s后，电压表示数变为6V；当滑片从中点向a端移动距离s后，电压表示数为( )

A.4V B.6V C.10V D.12V

2.如图所示，电源电压U保持不变，在甲、乙两处都接入电压表，闭合开关S，测得U甲:U乙=1:3; 断开开关S，拆去电压表并在甲、乙两处都接入电流表，此时I甲:I乙是： ；电阻R1：R2= 。

（六）伏安法测电阻 1.原理：I=U/R 2.电路图： 3.步骤：

①根据电路图连接实物.

② 检查电路无误后，闭合开关S，三次改变滑动变阻器的阻值，分别读出电流表、电压表的示数，填入表格. ③算出三次Rx的值，求出平均值.

例1 如图甲所示是小艳和小刚做“测量小灯泡电阻”实验的电路，小灯泡的额定电压为2．5V。

(1)小艳连接电路后，对其认真检查，发现少了一根导线，请你补画这根导线，使电路连接完整，并在虚线框中画出对应电路图。

(2)当小艳完成电路连接的后就准备闭合开关，同伴小刚提醒还有一处不妥当，你知道小刚提醒的是什么吗? (3)小艳闭合开关后，移动滑片P到某一点时，电流表示数为0.2A，电压表示数如图所示，为_____ V，计算出的电阻值为____ Ω。

(4)小艳仅把这一次实验测量所得的阻值作为最后的结果，你认为合适吗?__ ____，理由是_____________。 (5)如图所示是其他两组同学根据测得数据作出的，I-U图像，分析图像可知Ra_____Rb (填“>”、“=”或“<”）。

(6)小珍连接好电路后闭合开关，发现无论如何移动变阻器的滑片P，电压表、电流表均有示数，但都不改变，原因可能是_____________ 。（写出一种即可）

练习 如图19所示，是小明的实验小组在“测量小灯泡的电阻”实验中连接的一个实验电路，所用小灯泡标有“2.5V”字样。

（1）请指出电路连接中的两个不当之处：① ；②

（2）他们改正电路连接中的不当之处后，闭合开关，移动变阻器滑片时，发现两电表的示数和灯泡的亮度都同时变化，但两电表的示数总是比较小，灯泡的亮度也较弱。出现这种现象的原因是： 。

（3）电路正常后，他们分别测出了小灯泡的几组电压和电流值。记录如下表：

①小灯泡正常工作时的电阻大小约为 ；

②通过分析实验数据可知，小灯泡的电阻是 （填写“不变”或“变化”）的，其原因是： 。

（4）实验结束，小明提出了一个探究设想：可以利用图中的实验器材来探究“并联电路中干路电流与各支路电流有什么关系”。

①请帮他们设计一个实验方案，将电路图画在虚线框中；

②在实验探究过程中，滑动变阻器不但可以改变电路中的电流，它还是电路中的一个 ，但在移动滑片时一定要注意

（七）动态电路问题

1.串联电路是分压电路，在串联电路中，电阻越大的，分的电压越 （多或少）；并联电路是分流电路，在并联电路中，电阻越大的分的电流越 （多或少）；

2.在串联电路中，当只有其中一个电阻的阻值变大时，它的总电阻将变 （大或小）； 在并联电路中，当只有其中一个电阻的阻值变大时，它的总电阻将变 （大或小）； 3.题型分析

第一种类型：滑动变阻器的滑片P的位置的变化引起电路中电学物理量的变化

解1、确电路（电压表直接去掉，简化电路） 题提2、每个电表分别测的是谁的电压和电流 示3、看电阻的变化，再根据欧姆定律判断电流、电压的变化。（注意串、并联电路电流、电压关系的运用）

解题方法：从局部到整体再到局部——抓住题中不变的量，如电源电压不变，定值电阻阻值不变, 灯泡电阻不变。 第二种类型：开关的断开或闭合引起电路中电学物理量的变化

解1 明确断开和闭合是分别是什么电路， 题提2、 画出等效电路（电压表直接去掉，简化电路）

示3、 据欧姆定律判断（注意串、并联电路电流、电压关系的运用）

解题方法：把动态电路变成静态电路，即画出每次变化后的等效电路图，标明已知量和未知量，再根据有关的公式和规律去解题。

例1 如图1，是典型的伏安法测电阻的实验电路图，当滑片P向右移动时，请你判断A表和V表的变化。 练习

1.如图2，当滑片P向左移动时，A表和V表将如何变化。

2.如图3，当滑片P向左移动时，A表和V表将如何变化。

图1

图2

图3

例2 如图4所示的电路中，将开关K闭合，则电流表的示数将______，电压表的示数将________(均填“变大”、“变小”或“不变”)。

练习 如图5所示的电路中，当开关K断开时，电阻R1与R2是________联连接的。开关K闭合时，电压表的示数将________(选填“变小”、“不变”或“变大”)。

例3 如图6，当滑片P向右移动时，A1表、A2表和V表将如何变化？

练习 在图所示的电路中，A、B两点之间电压U保持不变，电路连接完好且使用的电表均为理想电表。当滑动变阻器的滑片P向右滑动时（）

A．电压表V1和电流表A的示数之比不变; B．电压表V2和电流表A的示数之比不变;

C．电压表V1示数的变化量和电流表A示数变化量比值的绝对值

图4

图5

图6

?U1增大; ?I?U2?I不变.

D．电压表V2示数的变化量和电流表A示数变化量比值的绝对值

例4 在图7中，灯泡L1和灯泡L2是______联连接的。当开关K断开时，电压表的示数将________；电流表的示数将__________(选填“增大”、“不变”或“减小”)。

图

图

练习在图8中，灯泡L1和灯泡L2是______联连接的。当开关K断开时，电压表的示数将________；电流表A1的示数将__________,电流表A2的示数将__________(选填“增大”、“不变”或“减小”)

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