第七章 欧姆定律.docx

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第七章欧姆定律

第七章欧姆定律

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电的发明和使用使得人类社会进入了一个崭新的时代，在现代社会，电灯、电话、电视机、电冰箱、电脑等等，已经成了我们日常生活不可缺少的一部分，在它们的内部，都有自己的电路，它们在工作时，电流看似无声无息的“流淌”，却又留下温热的痕迹。

在使用电的同时，我们有时又很挑剔：

写字台上的台灯亮度要让眼睛满意；音响设备的音量得和耳朵协调；电热毯的温度需要和身体的附和……

这些用电器通过改变流过自己的电流来实现了服务人类的理想。

这时你是否想到，电路中电流的大小是如何被改变的呢？

当电流在流过这些用电器时，是否也和我们过马路时遵守交通规则一样，遵循着什么样的规则吗？

本章以欧姆定律为线索，内容编排便于同学们展开科学探究，在解决实际问题中加深对欧姆定律的理解。

首先从实验探究体电流与电压、电阻的关系入手；得出初中物理重要的电学定律--欧姆定律；结合串并联电路的电压、电流特点引入串并联电路的电阻特点及其应用。

测量电阻的方法以及安全用电、防雷的知识。

本章的学习目标：

1.知道电流、电压和电阻的关系；2.理解欧姆定律及其公式的物理意义；能初步用欧姆定律计算有关问题；3.知道串、并联电路的电阻值，会用电压表、电流表（伏安法）测量小灯泡的电阻；4.知道引起家庭电路电流过大的原因，了解安全用电常识。

一、探究电阻上的电流跟两端电压的关系

故事非常有趣

小猴要开博了！

消息不知道什么时候传出，瞬间传遍了森林里一个角落！

网上开博是什么东西？

很多人不解！

就是在网上写自己的日记呗，比如心里喜欢谁了……在网上还能聊天那！

虽懵懂半解，长颈鹿还是要卖弄一下。

大家心里都有一个巨大的问号，每一个人都想早点知道小猴心中的“梦中情人”的庐山面目！

终于有一天，大家得以亲睹了小猴第一篇的日志：

1、美丽的森林我的家，上进、和谐、探究、互帮互助靠大家！

2、我晕，老师出了一道题，帮忙思考一下啊：

怎样探究导体导体的电流与导体的电阻、导体两端电压的关系……

众人皆怒，留言：

不知道

……

教材非常讲解

一、控制变量法与实验步骤的设计

1．明确本节的研究目的

前一章中，我们学习了电学中三个重要的物理量：

电流、电压、电阻。

（1）电压的大小与什么因素有关？

----电路中，电路两端的总电压等于电源电压。

因此，总电压是由电源电压决定的。

（2）电阻的大小与什么因素有关？

----电阻是导体本身的一种性质，只与导体本身的材料、长度、横截面积和温度有关，与外加的电压、电流无关。

（3）电流的大小与什么因素有关？

----先分析电压、电阻的概念，然后猜测电流大小的决定因素。

电压：

电压是形成电流的原因，电压的作用是使自由电荷定向移动形成电流，因此可以想到：

电流与电压是有关的，电压越大，电流越大

电阻：

电阻是导体对电流的阻碍作用，因此可以猜测，导体的电阻越大，电流越小。

本节的实验探究的目的是：

研究电流与电压、电阻的关系。

2.控制变量法

控制变量法是初中物理实验中常用的探索、分析、解决问题的科学方法。

研究一个物理量与多个因素的关系时，应该单独研究这个物理量与每一个因素的关系，此时应该控制其他的因素保持不变，然后在进行综合归纳。

研究导体的电流与电压、电阻的关系按照“控制变量法”的要求应该分为两步：

（1）导体电阻不变时，改变导体两端的电压，研究电流与电压的关系

（2）导体两端的电压不变时，改变导体的电阻，研究电流与电阻的关系

【例1】图7-1-1甲是“研究电流与电压的关系”的实验电路图．

图甲图乙

图7-1-1

（1）为了达到实验目的，实验过程中必须保持定值电阻R的_______不变，

（2）当某同学按电路图连接好实物开始实验后，发现电压表和电流表出现如图7-1-1乙所示情况，这是因为：

①_______，②_________．

  （3）下面是排除故障后进行实验时的数据记录：

实验次序

1

2

3

电压U（伏）

3.2

4.8

6.4

电流I（安）

0.5

0.75

1.00

根据以上数据，可以得出的结论是_______。

【析】

（1）本题探究的是电流与电压关系，所以在实验过程中应采用控制变量法，控制电阻R阻值不变。

（2）由图中我们可以看出电流表的指针偏向了零刻度的左端，由此可判断电流表的“＋”、“－”接线柱接反了，电压表的指针超出了电压表的量程，由此可判断电压表的选用了较小的量程，应换较大的量程。

（3）由表中数据可知，电阻R一定时，当U1=3.2V时，I1=0.5A；当U2=4.8V=1.5U1时，I2=0.75A=1.5I1；当U3=6.4V=2U1时，I3=1.00A=2I1，对于电阻R来说，两端的电压增大为原来的几倍，通过的电流也随着增大原来的几倍，即通过电流跟两端的电压成正比。

【解】

（1）阻值大小；

（2）①电流表“＋”、“－”接线柱接反了②电压表选用了小量程；（3）通过导体的电流与导体两端的电压成正比

二、研究导体电阻一定时，电流与电压的关系

1、实验目的：

研究导体的电阻一定时，导体的电流与导体两端的电压的关系

2、实验需测量两个物理量：

电流I，电压U

3、实验器材：

定值电阻，电压表、电流表、滑变、电源、导线、开关

其中滑动变阻器的作用：

（1）分压保护电路;

（2）改变定值电阻两端的电压和电流

4、实验电路图（图7-1-2）：

5、实验步骤：

（略）

6、实验表格数据表格设计（图7-1-3）：

表格中必须体现三个物理量：

电阻，电流、电压

7、实验结论：

导体的电阻一定时，导体的电流与其两端的电压成正比。

即：

【例2】一段导体两端电压扩大几倍时，通过它电流将的；导体两端的电压改变时，导体的电阻将。

【析】一段导体说明它的电阻值是一定，在电阻一定时，通过导体的电流与其两端的电压成正比，因此导体两端的电压增大几倍，通过它的电流也会增大几倍；导体的电阻是导体本身的一种性质，由导体本身的性质决定，而与通过的电流和它两端的电压没有任何关系。

有些同学在填写第二空时，往往会错填“改变”，其主要原因是错误的认为电压改变，电流也改变，导致电阻的改变。

【解】增大几倍、不变。

【例3】有一定值电阻接在110V的电路中，通过的电流为5A，若要使通过此电阻的电流为1A，则电阻两端所加的电压应（）

A．110VB．22VC．550VD．无法确定

【析】本题的前提条件是电阻是定值电阻，即电阻的阻值是一定的，所以此时导体中的电流跟加在其两端的电压成正比。

根据这个关系我们可以用比例关系式写成下列比例公式：

，则通过电流为5A时电阻两端所加电压为：

。

【解】B

三、研究导体两端的电压一定时，电流与电阻的关系

1、实验目的：

研究导体两端的电压一定时，导体的电流与导体电阻的关系。

2、必须通过电压表的示数控制电压保持不变；用电流表测电流

3、实验器材：

本实验中，必须有至少三个阻值不同（阻值呈倍数关系）的电阻，如5Ω、10Ω、15Ω

4、实验电路（图7-1-5）：

5、实验步骤：

通过实验观察：

（1）在图7-1-4中，移动滑片使滑变连入电路电路的电阻增大（变小）时，定值电阻R和滑变两端的电压如何变化？

（2）当E、F间电阻从5Ω变为10Ω时，、当E、F间电压如何变化？

更换电阻后能马上读电流值吗？

为什么？

6、实验表格数据表格设计（图7-1-5）：

图7-1-4图7-1-5

7、实验结论：

导体两端的电压一定时，导体中的电流与导体的电阻成反比。

即：

【例4】如图7-1-6所示的电路中，当AB两点间接入10Ω的电阻时，电流表的示数为0.5A，若AB两点间改接20Ω的电阻时，则电流表的示数为（）

A．等于0.25AB．大于0.25AC．小于0.25AD．1A图7-1-6

【析】我们由题意可知，本题中电源电压是保持不变的，当AB两点间改接电阻时，电路中的电阻变大，由本届学习可知：

当电路两端的电压一定时，电流跟电路中电阻成反比，在该电路中电阻的值变为了原来的2倍，所以根据以上结论，我们可以判断出此时电路中的电流将变为原来的

，即电流表的示数为Ｉ＝

×0.5A=0.25A。

【解】A

【例5】如图7-1-7所示，是研究电流和电压、电阻的关系的实验电路图，请回答下面的问题：

（1）研究电流和电压的关系时，应保持不变，同时向移动滑动变阻器的滑片（选填“左”或“右”），使电压表的示数增大，并记录下电流表的示数。

（2）研究电流和电阻的关系时，也要移动滑片，其目的是。

【析】

（1）在研究电流跟电压的关系时，为了排除电阻变化的影响，应保持电阻R的阻值不变，由图可以看出，滑图7-1-7

动变阻器R/与作为研究对象的定值电阻R串联，根据串联电路的特点，总电压等于R两端的U1和变阻器两端的电压U2之和。

U1和U2的大小与它们的电阻值的大小有关，要使电压表的示数U1变大，必须使R/连入电路中的电阻值变小，滑动变阻器的滑片应向左移动。

（2）研究电流和电阻的关系时，要保持定值电阻两端的电压不变。

在实验中发现，当改变定值电阻R的大小时，R两端电压会随着变化，通过调节滑动变阻器R/可以使R两端的电压保持不变。

因此移动滑片的目的是保持R两端的电压不变。

【解】

（1）R阻值不变、左；

（2）保持R两端的电压不变

【例6】（2007年梅州市）在“研究电流跟电压、电阻的关系”，同学们设计如图7-1-8电路图，其中R为定值电阻，R’为滑动变阻器，实验后，数据记录在表一和表二中。

（1）根据表中实验数据，可得出如下结论：

由表一可得：

_________________________________________________。

由表二可得：

_________________________________________________。

（2）在研究电流与电阻关系时，先用5欧的定值电阻进行实验，使电压表的示数为3V，再换用10欧的定值电阻时，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”）。

此进就向__________（选填“右”或“左”）调节滑片，使电压表的示数仍为3V。

【析】利用控制变量法的方法是：

找清楚哪些是变量，哪些是不变量；寻求变量（要分析的物理量）和变量（变化的因素）之间的关系。

研究电压一定时，电流与电阻的关系实验中，当更换电阻时，如何调节滑变控制电压保持不变是本节的重点、难点，同学们一定要掌握。

本节学习中是通过实验来分析的，以后还要通过物理公式进行分析。

【解】

（1）导体的电阻一定时，导体中的电流与导体两端的电压成正比。

导体两端的电压一定时，导体中的电流与导体的电阻成反比。

（2）大于；右

例题非常解析

1。

电阻、电流、电压三者之间关系的判断

【例1】下列关于电流跟电压、电阻的关系叙述中正确的是（）

A．导体中的电流越大，表明导体电阻越小

B．导体中的电流越小，说明导体两端的电压越小

C．当导体两端的电压一定时，导体的电阻减小，通过的电流就会增大

D．当对同一导体来说，电压与电流成正比

【析】选项A中没有说明电压不变，如果电压变化时，则电流越大，并不能说明此导体的电阻越小，如果电压增大，电阻不变时，也能使电流增大，所以A错误；同理选项B中也忽略了导体电阻不变这一条件，故B错误；选项C中既说明了电压不变，又能体现电阻的变化是引起电流变化的原因，所选项Ｃ正确；选项Ｄ中虽然注意到了三个物理量，但对于同一定值电阻来说，通过导体的电流是随着导体两端电压的变化而变化的，而不是电压随着电流的变化而变化，所以在叙述时应说成电流与电压成正比，而不能说成电压与电流成正比，故D错。

【解】C

【评】在分析判断电流、电阻、电压三者之中两个物理之间的关系时，一定不要忽略另外一个物理量是不变的前提条件，对于两个物理量之间的变化，一定要弄清哪个是变化的“因”，哪个是变化的“果”，在叙述的时候应该是：

“果”随着“因”的变化而变化。

【例2】某同学用图7-1-9所示的电路，来研究通过导体的电流跟导体的电阻的关系，其中R为定值电阻。

他第一次实验用定值电阻的阻值为R1，闭合开关后，记下电流表的示

数为I1，他第二次实验仅将定值电阻的阻值换为2R1,闭合开关后，记下电流表的示数为I2，结果发现I2

I1由此，他认为电流跟电阻不成反比，它的结论是____________（填“正确”或“错误”）。

其原因是_________________________________________________。

【析】电流与电阻成反比是有前提条件的，必须保证电阻两端的电压不变。

本题中电阻Ｒ的阻值变为原来的２倍后，由于与定值电阻Ｒ串联的滑动变阻器的阻值并没有变化，所以换后的定值电阻Ｒ两端电压已经发生了变化，即本题的该同学在实验时，没有保证电阻两端的电压不变，所以所得的结论是错误的。

【解】错误的换电阻后没有重新调节滑片使电阻两端的电压不变

【评】本题注重从过程与方法入手突出对学生实验能力和科学探究能力的考查。

当我们观察电路图时，发现电路图没有错误，这是有些同学就不知如着手了。

当我们在仔细看一遍题目，联想一下我们再做这个探究实验时的情景，我们就会发现换电阻后没有重新调节变阻器的滑片，重新换个电阻后电阻两端的电压会改变，到此本题就迎刃而解了。

2．实验探究电阻、电流、电压三者之间的关系

【例3】在做“研究电流跟电压、电阻的关系”时，有如下数据记录在表一和表二中。

表一

R=5Ω

电压/V

1.0

2.0

3.0

电流/A

0.2

0.4

0.6

表二

R=10Ω

电压/Ω

1.0

2.0

3.0

电流/A

0.1

0.2

0.3

根据表中实验数据，可得出如下结论：

（1）由表一（或表二）可得：

_________________________________________________。

（2）由表一和表二可得：

_________________________________________________。

【析】从表一的实验数据中可以发现，电阻保持5Ω不变，导体两端的电压从2V增大到4V、6V时，通过导体的电流相应的从0.2A增大0.4A、0.6A，由此我们可以得出：

当导体的电阻一定时，导体中的电流跟导体两端的电压成正比。

同样我们分析表二种数据时，也可以得出这样的结论，同学们可以自己试着分析一下。

比较表一和表二种第1组数据时，我们可以发现，两次电压保持1.0V不变，导体电阻从5Ω增大到10Ω，增大了原来的2倍时，通过导体的电流相应的从0.2A减小为0.1Ａ，减小了原来的

，由此可以得出：

当导体两端的电压保持不变时，导体中的电流跟导体的的电阻成反比。

【解】

（1）当导体的电阻一定时，导体中的电流跟导体两端的电压成正比；

（2）当导体两端的电压保持不变时，导体中的电流跟导体的的电阻成反比。

【评】本题主要考查学生对实验数据处理的能力，这类试题主要是要求考生在记录的这些数据中，找出其中的规律，题目中给出的记录数据较多，这就要求考生用科学的眼光去判别哪些数据是有用的，哪些数据是无用的，一般在处理初中物理实验数据时，我们大多结合控制变量法来分析，这一点同学们在今后的复习一定要牢记。

另外本题从两表的数据中还可以看出这样的特点：

对于同一组实验，导体两端的电压U和导体中的电流I的比值U/I保持不变，即用同一电阻做实验时，电压和电流的比值是一个常数。

这就反映了导体的电阻跟导体两端的电压即导体中的电流无关，导体的电阻是导体本身的一种性质。

【例4】张华同学在探究通过导体的电流与其两端电压的关系时，分别用两个定值电阻做了两组实验，并将记录的两组实验数据通过整理作出了如图7-1-10所示的图象，根据图象可知两导体电阻值的关系是（）

A．R甲＞R乙B．R甲＜R乙

C．R甲=R乙D．无法确定

【析】由题目中给出的图象可以看出，分别加在两导体

两端的电压U相同的情况下，甲导体中通过的电流大于乙导

体中通过的电流，即I甲＞I乙，又因为电压相同时，通过导体

的电流跟导体的电阻成反比，所以我们可以判断出甲导体的

电阻值小于乙导体的电阻值，即R甲＜R乙。

【解】B

【评】本题综合考查了数学中函数图象和物理中功率的知识。

解此类题关键是在图象中找到电流和电压的对应关系，即Ｕ和I之间的对应关系。

如图所示，直线R甲、R乙上点的横坐标表示电压U，纵坐标表示电流I，在函数图象中取U相同时，可得到I甲>I乙。

然后利用相关物理规律进行判断。

考题非常赏析

【例5】（2007年金华市）某校兴趣小组同学想探究“一段电路中的电流跟电阻的关系”，设计了如图7-1-11甲所示的电路图

（1）根据该兴趣小组设计的图甲电路图，把图乙的实物图连接完整。

（2）通过实验，该兴趣小组测得4组数据，如下表所示：

其中第4次实验时电流表的指针位置如图丙所示，请把测得的电流数值填入表格中。

（3）在此探究实验过程中，当E、F两点间的电阻由4Ω更换为5Ω后，为了探究上述问题，你认为应该采取的操作是。

A．闭合开关，读出电流表的读数B．闭合开关，将变阻器的滑片适当向左移

C．改变电压表、电流表的量程D．闭合开关，将变阻器的滑片适当向右移

（4）从该实验中你可得出什么结论?

。

【析】

（1）滑变的接线柱的接法是“一上一下”，A已经接入电路，因此导线一端接开关，另一端接到滑变的“B”或“C”即可。

（2）电流表读数应该看清量程和分度值后在读数

（3）此时同学们还没有学到串并联电路的电路分析，可以通过实验观察，当移动滑动变阻器改变滑变连入电路的电阻时，滑变两端电压、定值电阻两端电压是如何变化的？

当E、F两点间的电阻由4Ω更换为5Ω后它两端的电压还是2V吗？

要想调节为2V应该如何调节滑变？

应该通过实验来寻求答案！

（4）分析结论是要注意看清哪个因素是不变的要表述出来。

【解】

（1）见图7-1-12

（2）0.20（3）D

（4）导体两端的电压一定时，导体的电流与导体的电阻成反比。

【评】实验题的考察就是电学基本技能考察的综合，解题后要善于积累梳理，再做类似题目时方能强化归类，心中有数！

【例6】（2007年福州市）为探究电流与电压、电阻的关系，小星将实物连接成如图7-1-13甲所示。

（1）请你指出图23甲中连接的错误之处：

①_______；②_______。

（2）请你将正确的电路图画在答题卡虚线框内。

（3）电路连接正确后，在研究电流与电阻的关系时，更换阻值不同的定值电阻后，应调节_______，使定值电阻两端的电压_______。

（4）图23乙是实验中电流表的某次示数，则电流是_______A。

要使电路中的电流增大，根据你所画的电路图，滑动变阻器的滑片应向_______移动。

【析】

（1）检查实物连接图的故障是实验题中常见的题型，要结合电路本身是否符合实验要求，电表量程、滑变连接、电表连接几个方面分析。

该题中电压表测的是滑变和定值电阻两端的总电压不符合要求；电流表的正负接线柱解法存在错误。

（2）根据实物图画出电路图近几年中考有弱化的倾向，应该属于前一章的能力点，要注意元件的顺序要与实物图保持一致。

（3）既是对实验步骤的考察，也是对控制变量法的考察。

不再赘述！

（4）根据电路电流、电压的示数变化分析滑变的移动方向，或者根据滑变的移动方向分析电表的示数的变化属于电路分析的能力点。

目前可以在连接电路之后通过实验来获得感知，以后会用公式推导的方法分析。

实验和公式推导两步走，解决此类“电路分析题”便能“东方不败”了！

【解】

（1）①电流表正负接线柱接反了；

②电压表不是测量定值电阻两端的电压

（2）电路图见图7-1-14

（3）滑动变阻器滑片；保持不变

（4）0.2A；向左

【评】本题考察实物图的故障判别、实物、电路图的转换、控制变量法的试验步骤和基础的电路分析。

对本实验能力要求归纳如下.

习题非常训练

1.探究导体的电流与电压的关系应该控制_______不变，改变______,实验的结论是_____________;探究导体的电流与电阻的关系应该控制______不变，改变_____，实验的结论是_______。

2.一个定值电阻两端的电压是3V时，通过他的电流强度就是0.5A，如果加在他两端的电压是5V时，能否用量程为0.6A的电流表来测量这个定值电阻的电流？

为什么？

3.用一个电源给甲导体供电时，导体中的电流是1.5A，给另外一个导体乙供电，甲导体的电阻是乙导体的电阻的3倍，则乙导体中的电流为______.

4.关于电流与电压、电阻的关系，下列说法中错误的是：

A、电阻越大、电流越小；电压越大、电流越大

B、在电压不变的情况下，导体的电流越大、导体的电阻越小

C、在电阻一定的情况下，导体的电流越大、导体两端的电压越大

D、在电压一定的情况下，导体的电阻越小，导体的电流就越大

5.用铜铝制成的两根导线、长度和粗细都相同，如果并联在同一电路中，比较他们的电流关系是通过铜线的电路_____通过铝线的电流；铜线两端的电压_____铝线两端的电压。

6.在实验中，当你调节滑动变阻器的滑片P使滑变连入电路的有效电阻增大时，你会观察到电流表的示数________，电压表的示数________（填“变大”，“变小”，“不变”）

7.（2007年南京市）小明同学用图7-1-15甲所示的电路来验证“电流与电阻的关系”，所用器材有：

电压恒为3V的电源，阻值为5Ω、10Ω,、20Ω的定值电阻各一只，“15Ω　lA"的滑动变阻器一只，学生用电流表、电压表各一只，开关和导线若于．

（1）根据题意，请你选择合适的电表量程，并帮助小明按电路图用笔画线代替导线完成右边实物图（图7-1-15乙）的连接．

（2）实验过程中他控制定值电阻只两端的电压恒为1.5V．

A．先将R用5Ω的电阻接人电路中进行实验，读取与该电阻对应的电流值；

B．再将10Ω的电阻替换5Ω的电阻接人电路中进行实验，读取与该电阻对应的电流值；

C．最后他用20Ω,的电阻替换10Ω的电阻接入电路中进行实验，发现无法读取与20Ω的电阻对应的电流值．经检查，电路连接无误，且元件完好，请你帮他找出两种可能的原因．

原因1：

原因2：

8．（2007年常德市）某实验小组的同学探究电流与电压的关系时，用到如下器材：

电源1个，电流表、电压表各1只，定值电阻（5Ω、10Ω、15Ω各1只），滑动变阻器1只，开关1个，导线若干；设计的电路如图7-1-16所示。

1）这个实验使用了控制变量的方法，其中被控制的变量是，滑动变阻器R2的作用是下面是他们获取的一组实验数据

（2）实验中他们选用的定值电阻阻值为　　　　Ω；

（3）请在坐标系上画出电流随电压变化的图像；

（4）分析表中的数据或图像，你能得出的探究结论：

9．（2007年河南省）冬冬在做“探究通过导体的电流与电阻的关系”的实验中，采用了图7-1-17（甲）所示的电路图。

。

（1）请按照电路图，用笔画线代替导线，将图7-1-17（乙）中的实物图连接完整。

（2）实验过程中，冬冬把电阻JR由5Ω分别换成了10Ω、20Ω，每次闭合开关后，首先应调节______________________，使_________________________________保持不变，然后再记录流表的示数。

（3）下表是冬冬测得的三组数据，据此数据可得到的结论是：

______________