高中物理 第2章 第3节 欧姆定律同步辅导与检测课件 新人教版选修31.ppt

第3节欧姆定律 恒定电流 欧姆和欧姆定律的建立乔治 西蒙 欧姆 georgsimonohm 1787 1854 1787年3月16日生于德国埃尔兰根城 父亲是锁匠 父亲自学了数学和物理方面的知识 并教给少年时期的欧姆 唤起了欧姆对科学的兴趣 16岁时他进入埃尔兰根大学研究数学 物理与哲学 由于经济困难 中途辍学 到1813年才完成博士学业 欧姆是一个很有天才和科学抱负的人 他长期担任中学教师 由于缺少资料和仪器 给他的研究工作带来不少困难 但他在孤独与困难的环境中始终坚持不懈地进行科学研究 自己动手制作仪器 欧姆对导线中的电流进行了研究 他从傅里叶发现的热传导规律受到启发 导热杆中两点间的热流正比于这两点间的温度差 因而欧姆认为 电流现象与此相仿 他猜想导线中两点之间的电流也许正比于它们之间的某种驱动力 即现在所称的电动势 欧姆花了很大的精力在这方面进行研究 开始他用伏打电堆作电源 但是因为电流不稳定 效果不好 后来他接受别人的建议改用温差电池作电源 从而保证了电流的稳定性 但是如何测量电流的大小 这在当时还是一个没有解决的难题 开始 欧姆利用电流的热效应 用热胀冷缩的方法来测量电流 但这种方法难以得到精确的结果 后来他把奥斯特关于电流磁效应的发现和库仑扭秤结合起来 巧妙地设计了一个电流扭秤 用一根扭丝悬挂一磁针 让通电导线和磁针都沿子午线方向平行放置 再用铋和铜温差电池 一端浸在沸水中 另一端浸在碎冰中 并用两个水银槽作电极 与铜线相连 当导线中通过电流时 磁针的偏转角与导线中的电流成正比 实验中他用粗细相同 长度不同的八根铜导线进行了测量 得出了如下的等式 式中x为磁效应强度 即电流的大小 a是激发力 即温度差 有关的常数 即电动势 x表示导线的长度 b是与电路其余部分的电阻有关的常数 b x实际上表示电路的总电阻 这个结果于1826年发表 1827年欧姆又在 动电电路的数学研究 一书中 把他的实验规律总结成如下公式 s e式中s表示电流 e表示电动力 即导线两端的电势差 为导线对电流的传导率 其倒数即为电阻 欧姆定律发现初期 许多物理学家不能正确理解和评价这一发现 并提出怀疑和尖锐的批评 研究成果被忽视 加上经济极其困难 使欧姆精神抑郁 直到1841年英国皇家学会授予他最高荣誉的科普利金牌 才引起德国科学界的重视 1 电阻是一个只跟导体本身性质 而跟通过的电流 的物理量 它反映了导体对电流的 作用 定义式为 其单位是 简称 符号是 常用单位还有千欧和兆欧 答案 有关无关阻碍欧姆欧 2 欧姆定律的内容是 导体中的电流跟导体两端的 成正比 跟导体的 成反比 公式为 3 欧姆定律是个实验定律 实验表明该定律适用于 导电和 对 和 并不适用 答案 2 电压u电阻r3 金属电解质溶液导电气体导电半导体导电 4 导体的伏安特性曲线 用横轴表示电压u 纵轴表示电流i 画出的i u关系图线叫做导体的伏安特性曲线 伏安特性曲线直观地反映出导体中的 与 的关系 金属导体的伏安特性曲线是一 直线的斜率为金属导体电阻的 答案 电压电流过原点的直线倒数 一 欧姆定律1 欧姆定律的实验探究结果分析 1 同一导体 不管电流 电压怎样变化 电压跟电流的比值u i是一个常数 2 在同样的电压下 比值u i大的 电流小 比值u i小的电阻大 所以比值u i反映了导体阻碍电流的性质 叫电阻 用字母r表示 则 3 b的电阻是a的1 5倍 在同一电压下 b中的电流是a中的 即对电阻不同的导体来说 导体中的电流跟它的电阻成反比 2 电阻 1 定义 导体两端的电压与通过导体的电流大小之比叫导体的电阻 2 定义式 3 单位 欧姆 常用的还有k m 且有1 10 3k 10 6m 4 物理意义 反映导体对电流阻碍作用的大小 3 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 表达式 3 适用条件 金属导电和电解液导电 4 三点透析欧姆定律 欧姆定律公式中的i u r必须对应同一导体或同一段纯电阻电路 不含电源 电动机 电解槽等电器的电路 欧姆定律不适用于气体导电 i u r表明同一导体两端i与u成正比 与r成反比 双选 下列说法正确的是 a 由知 一段导体的电阻与它两端的电压及通过它的电流有正反比关系b 比值反映了导体阻碍电流的性质 即电阻c 导体中没有电流通过时 导体电阻即为零d 由知 通过某一段导体的电流跟加在它两端的电压成正比 解析 导体的电阻取决于导体自身 与u i无关 故a c错误 比值反映了导体对电流的阻碍作用 是电阻的定义式 即选项b正确 由欧姆定律可知 d正确 答案 bd 点评 欧姆定律的原式是 而公式则是电阻的比值定义式 比值定义式中被定义的物理量与比值中的两个物理量无关 只决定于这两个量的比值大小 变式迁移 1 关于 下列说法正确与否 1 当导体两端加一定电压时 测得通过它的电流越大的导体电阻越小 2 使导体中通过一定电流所需的电压越小 导体电阻越小 3 对一个确定的导体 若流过的电流越大 则导体两端电压也越大 解析 1 当u一定时 i与r成反比 因此 导体电流越大 说明导体电阻越小 说法 1 正确 2 当i一定时 u与r成正比 所需电压越小 说明导体电阻越小 说法 2 正确 3 对一个确定的导体 r就一定 i与u成正比 因此流过导体的电流越大 导体两端电压也越大 所以说法 3 正确 答案 见解析 二 导体的伏安特性曲线1 伏安特性曲线 1 定义 建立平面直角坐标系 用纵轴表示电流i 用横轴表示电压u 画出的导体的i u图线叫做导体的伏安特性曲线 2 特点 伏安特性曲线的斜率等于电阻的倒数 即如下图所示斜率越大 表示电阻越小 2 线性元件的伏安特性曲线线性元件的伏安特性曲线是过原点的直线 反之伏安特性曲线为过原点的直线的电子元件为线性元件 如定值电阻等 3 非线性元件伏安特性曲线不是直线的 即电流与电压不成正比的电学元件 如下图所示是二极管的伏安特性曲线 二极管具有单向导电性 加正向电压时 二极管电阻较小 通过二极管的电流较大 加反向电压时 二极管的电阻较大 通过二极管的电流很小 某小组同学通过实验描绘出小灯泡的i u图线 如下图所示 试根据图线中给出的参数 求出小灯泡在工作点a和b的电阻值分别为 变式迁移 2 如下图所示为两电阻ra rb的伏安特性曲线 由图可知 2 当这两个电阻分别加上相同电压时 通过的电流之比为ia ib 3 当