高中物理 第3节欧姆定律精品课件 新人教版选修31.ppt

2 3欧姆定律 既然在导体的两端加上电压 导体中才有电流 那么 导体中的电流跟导体两端的电压有什么关系呢 下面我们通过实验来探究这个问题 实验电路 分压电路 可以提供从零开始连续变化的电压 演示 演示 数据记录 0 4 10 0 3 0 2 0 1 0 5 5 0 25 0 20 0 15 0 10 0 05 如何分析这些数据 作u i图像 一 电阻 导体两端的电压与通过导体的电流大小的比值 3 公式 4 单位 2 物理意义 1 定义 兆欧 m 千欧 k 国际单位制中欧姆 反映了导体对电流的阻碍作用 二 欧姆定律 内容 导体中的电流i跟导体两端的电压u成正比 跟导体的电阻成反比 3 适用条件 金属导电和电解液导电 2 公式 d 从可知 导体两端的电压为零时 导体的电阻也为零 1 对于欧姆定律 理解正确的是 a 从可知 导体中的电流跟加在它两端的电压成正比 跟它的电阻成反比 b 从可知 导体的电阻跟导体两端的电压成正比 跟导体中的电流成反比 c 从可知 导体两端的电压随电阻的增大而增大 a o i u a b c d 某同学对四个电阻各进行了一次测量 把每个电阻两端的电压和通过它的电流在u i坐标系中描点 得到了图中a b c d四个点 请比较这四个电阻值的大小 ra rb rc rd 三 导体的伏安特性 1 伏安特性曲线 导体中的电流i随导体两端的电压u变化的图线 叫做导体的伏安特性曲线 图线斜率的物理意义是什么 电阻的倒数 2 线性元件和非线性元件 符合欧姆定律的导体的伏安特性曲线是一条通过坐标原点的直线 具有这种伏安特性的电学元件叫做线性元件 不符合欧姆定律的导体和器件 电流和电压不成正比 伏安特性曲线不是直线 这种电学元件叫做非线性元件 d 从可知 导体两端的电压为零时 导体的电阻也为零 1对于欧姆定律 理解正确的是 a 从可知 导体中的电流跟加在它两端的电压成正比 跟它的电阻成反比 b 从可知 导体的电阻跟导体两端的电压成正比 跟导体中的电流成反比 c 从可知 导体两端的电压随电阻的增大而增大 a 2 右图为两个导体的伏安特性曲线 求 1 r1 r2 2 两电阻串联在电路中 导体两端的电压比u1 u2 3 若并联在电路中 电流之比i1 i2 r1 r2 课堂训练 1 1 3 2 1 3 3 3 1 说一说 下图是某晶体二极管的伏安特性曲线 请你根据这条曲线说出通过二极管的电流和二极管两端的电压的关系 第三节欧姆定律 学习目标 1 掌握欧姆定律的内容及其适用范围 并能用来解决有关电路的问题 2 知道导体的伏安特性和i u图象 知道什么是线性元件和非线性元件 3 知道电阻的定义式 理解电阻大小与电压和电流无关 重点难点 欧姆定律的适用条件 易错问题 欧姆定律的适用条件 一 电阻同一导体 不管电流 电压怎样变化 电压跟电流的比值 用r表示 即r r的值反映了导体对电流的阻碍作用 叫做导体的电阻 电阻的单位是 常用的单位还有千欧 兆欧 1k 1m 不变 欧姆 103 106 二 欧姆定律1 表述 导体中的电流跟导体两端的电压成 跟导体的电阻成 2 公式 3 适用范围 欧姆定律对金属导体和溶液导电适用 但对和半导体元件并不适用 正比 反比 气体导电 电解质 三 导体的伏安特性曲线1 伏安特性曲线表示导体中的和导体两端的关系用i u图线 2 斜率的物理意义i u图线上各点与坐标原点连线的斜率为导体的 电流 电压 电阻 3 图线的形状按照图线的形状是否为直线 可将电学元件分为和 线性元件 非线性元件 四 实验 测绘小灯泡的伏安特性曲线1 该实验需要的器材有 电源 开关 灯泡 导线 电压表 电流表 滑动变阻器 2 按图2 3 1的电路图进行实验 开关闭合前 将滑动变阻器的滑片滑至r端 闭合开关 逐步减小滑动变阻器的有效电阻 通过小灯泡的电流随之 分别记录电流表和电压表的多组数据 直至电压达到它的为止 根据实验数据在方格纸上作出小灯泡的伏安特性曲线 是一条 图2 3 1 左 增大 额定电压 曲线 2 公式是电阻的定义式 适用于任何电阻的计算 公式给出了量度电阻大小的一种方法 而导体的电阻由导体本身的性质决定 与外加的电压和通过的电流大小无关 说 电阻r与u成正比 与i成反比 是错误的 1 应用两公式时应注意公式中三个物理量i u r应是同一时刻 对同一导体而言 即应满足同时性与同体性 计算时谨防 张冠李戴 2 对因u与i成正比 所以 二 对伏安特性曲线的理解及由图线求电阻1 i u图线是直线 表示电流跟电压成正比 导体为线性元件 2 i u图线是曲线 表示电流跟电压不成正比 导体为非线性元件 图2 3 2 图2 3 3 1 线性元件与纯电阻元件是不同的概念 2 线性元件一定是纯电阻元件 而纯电阻元件不一定是线性元件 三 测绘小灯泡伏安特性曲线实验的电路选择1 测量电路的选择 测量电路可供选择的电路有两种 即内接法和外接法 分别如图2 3 4甲 乙两图所示 图2 3 4考虑到误差因素 应选择如图乙所示的电路连接 2 控制电路的选择 滑动变阻器有限流式和分压式两种 分别如图2 3 5甲 乙两图所示 图2 3 5考虑到灯泡两端电压变化范围问题 应选择如乙图所示的电路 3 实验电路的连接方法 1 接线顺序为 先串后并 即先将电源 开关 滑动变阻器的全部电阻组成串联电路 再将电流表和小灯泡串联后的两端接滑动变阻器的滑动触点和另一固定接线柱 最后把电压表并联到小灯泡两端 2 电表量程选择的原则 在保证测量值不超过量程的情况下 指针偏转角度越大 测量值的精确度通常越高 3 滑动变阻器滑动触头的初始位置 电路接好后合上开关前要检查滑动变阻器滑动触点的位置 通常在开始实验时 应通过调整滑动变阻器的滑动触头位置 使小灯泡两端的电压或流经小灯泡的电流最小 1 调节电压时不要超过小灯泡的额定电压 2 描点作图象时 建立的坐标系标度要合理 使描出的点布满坐标纸 3 小灯泡电压 电流变大时 电阻变大 伏安特性曲线是曲线 连线时要用平滑的曲线 不能连成折线 根据欧姆定律 下列说法中正确的是 a 从关系式u ir可知 导体两端的电压u由通过它的电流i和它的电阻r共同决定b 从关系式r u i可知 导体的电阻跟导体两端的电压成正比 跟导体中的电流成反比 例1 c 从关系式i u r可知 导体中电流跟导体两端的电压成正比 跟导体的电阻成反比d 从关系式r u i可知 对一个确定的导体来说 温度不变时 所加的电压跟通过导体的电流的比值是一定值 解析 导体两端的电压是由电源和该导体在电路中的连接情况决定的 与i r无关 所以a错 导体的电阻是导体本身的性质 与导体的长度 横截面积 材料及温度有关 与u i无关 在温度不变时是一个定值 即是一个定值 所以b错d对 导体中的电流是由加在它两端的电压和本身的电阻决定 且与u成正比与r成反比 所以c对 答案 cd 思维总结 公式是电阻的定义式 r与u i无关 但它告诉了我们一种测量电阻的方法 是欧姆定律的表达式 也是导体中电流的决定式 它说明i与u成正比 与r成反比 1 下列判断正确的是 a 导体两端的电压越大 导体的电阻越大b 气体两端的电压与通过气体的电流的比是一个常数c 电流经过电阻时 沿电流方向电势要降低d 电解液短时间内导电的u i图线是一条直线答案 cd 若加在某导体两端的电压变为原来的时 导体中的电流减小了0 4a 如果所加电压变为原来的2倍 则导体中的电流多大 例2 法三 画出导体的i u图象 如图2 3 6所示 设原来导体两端的电压为u0时 导体中的电流为i0 图2 3 6 答案 2 0a 思维总结 1 用i u图象结合比例式解题 显得更直观 简捷 物理意义更鲜明 2 导体的电阻是导体自身的一种属性 与u i无关 因而 用此式讨论问题更简明 2 某电压表的量程是0 15v 一导体两端电压为1 6v时 通过的电流为2ma 现在给此导体通过20ma电流时 能否用这个电压表去测量导体两端的电压 答案 不能 某导体中的电流随其两端电压的变化如图2 3 7所示 则下列说法中正确的是 图2 3 7 例3 a 该元件是非线性元件 所以不能用欧姆定律计算导体在某状态的电阻b 加5v电压时 导体的电阻约是5 c 由图可知 随着电压的增大 导体的电阻不断减小d 由图可知 随着电压的减小 导体的电阻不断减小 思路点拨 非线性原件某状态下的电阻等于该状态下的u i比值 即 解析 非线性元件欧姆定律不一定不适用 例如金属导体的电阻就是随温度的变化而变化的 但可以用欧姆定律计算各状态的电阻值 a错误 当u 5v时 i 1 0a 5 b选项正确 由图线可知 随电压的增大 各点到坐标原点连线的斜率越来越小 电阻越来越大 反之 随电压的减小 电阻减小 c错误 d正确 答案 bd 思维总结 i u图线中的斜率斜率k不能理解为k tan 为图线与u轴的夹角 因坐标轴的单位可根据需要人为确定 同一电阻在坐标轴单位不同时倾角 是不同的 3 如图2 3 8所示是电阻r1和r2的伏安特性曲线 则下列结论正确的是 图2 3 8 a r1 r2b r1 r2c r1 r2串联后作为一个新电阻的伏安特性曲线在 区d r1 r2串联后作为一个新电阻的伏安特性曲线在 区 解析 选ac 斜率k表示电阻倒数 r1 r2 a正确 r1 r2串联后电阻值变大 因此在 区 c正确 2009年成都高二检测 在 描绘小电珠的伏安特性曲线 的实验中 可供选择的器材有 a 小电珠 规格为 3 8v 0 3a b 电流表 量程0 0 6a 内阻约为0 5 c 电流表 量程0 3a 内阻约为0 1 d 电压表 量程0 5v 内阻约为5k 例4 e 滑动变阻器 阻值范围0 10 额定电流2af 电池组 电动势6v 内阻约为1 g 开关一只 导线若干 1 为了使测量尽可能地准确 需要使小电珠两端电压从0逐渐增大到3 8v且能方便地进行调节 因此电流表应选 填器材代号 2 根据你选用的实验电路 将图2 3 9中所示的器材连成实验电路 图2 3 9 解析 1 因小电珠的额定电流为0 3a 为减小读数误差 让指针偏角大一些 则电流表应选b 2 由电流表外接和滑动变阻器采用分压式连接 电路图如图2 3 10甲所示 由电路图连接实物图如图乙所示 图2 3 10 答案 见解析 4 2009年高考天津理综卷 为探究小灯泡l的伏安特性 连好图2 3 11所示的电路后闭合开关 通过移动变阻器的滑片 使小灯泡中的电流由零开始逐渐增大 直到小灯泡正常发光 由电流表和电压表得到的多组读数描绘出的u i图象应是 图2 3 11 图2 3 12解析 选c 小灯泡中的电流逐渐增大时其温度升高 导致电阻r增大 只有c选项对 1 欧姆定律不适用于下列哪种情况 a 金属导电b 半导体导电c 电解液导电d 气体导电解析 选bd 欧姆定律不适用于半导体 气体导电情况 c 导体电流越大 电阻越小d 由知道 通过一段导体的电流跟加在它两端的电压成正比 3 某同学经过实验 描绘出一个小灯泡的伏安特性曲线 如图2 3 13所示 分析该曲线 下列说法不正确的是 图2 3 13 a 小灯泡的伏安特性曲线的斜率随着电压的升高而增大b 小灯泡的电阻随着电压的升高而增大c