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3-1第二章第3节欧姆定律2012.17


第二章

恒定电流

选修3—1

第3节:欧姆定律
南昌一中物理组:xjm 2012.10.17
E-mail: ncyztyjs@163.com

【探究一】
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?


I与U的关系?

【探究一】——实验电路
1、认识电路:
V A

测量电路: 测导体B的电 流、电压
R

B

E

S

控制电路:(分压电路) 可以提供从零开始连续变化的电压。

【探究一】——实验电路
2、连接电路:
V A B R

E

S

【探究一】——实验数据处理
3、数据记录:
导体 B 电压(V) 0.50

A

U/I 5 电流(A) 0.10 0.20 0.30 0.40 0.50 电流(A) 0.05 0.10 0.15 0.20 0.25 10 U/V

1.00

1.50

2.00

2.50

2.5 ①U-I 图像是一 2.0 条过原点的直线; 1.5 ②同一导体, 1.0 电压与电流的比值 0.5
为定值.

4、数据处理: 作U-I图象

A

B
IA
0.1 0.2

O

0.3

一、电阻(R)
1、物理意义:反映导体对电流的阻碍作用。 2、定义:导体两端的电压U与通过导体的电 流 I 的比值。

U R只与导体本身性质有关. 3、定义式:R= I
标量 4、单位:国际单位制中 欧姆(Ω) 1兆欧(MΩ)=103千欧(kΩ) =106欧姆(Ω)

二、欧姆定律
导体 B A 电压(V) 0.50 电流(A) 0.10 电流(A) 0.05 1.00 1.50 2.00 2.50 U/I

0.20 0.10

0.30 0.15

0.40 0.20

0.50 0.25

5 10

1、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R成反比.

2、决定式:I=

U R

t 决定式:I=nqSv

定义式: I =

q

3、适用:金属导电和电解液导电

三、导体的伏安特性曲线
画出导体中的电流随电压变化的曲线
导体 B A 电压(V) 0.50 电流(A) 0.10 电流(A) 0.05 1.00 0.20 0.10 1.50 0.30 0.15 2.00 0.40 0.20 2.50 0.50 0.25 U/I 5 10

I

k?
O

U I= 1 A R

B

U

R

U

A U=IR B k=R I

O U-I图线 I-U图线 两个图线斜率的物理意义是什么? I-U图像的斜率表示导体电阻的倒数,U-I图 像的斜率表示导体的电阻。

1、什么叫导体的伏安特性曲线?
导体中的电流I随导体两端的电压U变化的图线。U-I 图像和I-U图像都叫做导体的伏安特性曲线。

2、两组同学采用分压电路分别画定值电阻和 小灯泡的伏安特性曲线。对比两个图像的异同, 并确定出在这两个图像中如何求电阻?图线斜率 的物理意义是什么?
U A I U B

O O 导体A的伏安特性曲线为直线,斜率表示导体的电阻, 电阻在研究过程中保持不变; 导体B的伏安特性曲线为曲线,电阻在研究过程中不断 变化;过原点的直线(割线)的斜率表示导体的电阻。

I

3、线性元件和非线性元件? 伏安特性曲线是一条通过坐标原点的直线的 电学元件叫做线性元件;伏安特性曲线不是直线 的电学元件叫做非线性元件。 思考:如图是一个非线性元件的伏安特性曲 线,如何求某电压下的电阻?

解析:过原点的直线 I/A (割线)的斜率表示导体 0.3A 的电阻的倒数。 请分析说明电阻随电 0.2A
压如何变化? 随电压升高,导体的 电阻单调增加。

0

3V

U/V

→课堂训练
【习题1】:对于欧姆定律,理解正确的是( A ) A.从I=U/R可知,导体中的电流跟它两端的电压 成正比,跟它的电阻成反比 B.从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 C.从R=U/I可知,导体两端的电压为零时,导体 的电阻也为零 D.从U=IR可知,导体两端的电压随电阻的增大 而增大

→欧姆定律的应用
【习题2】:若加在某导体两端的电压变为原来 的3/5 时,导体中的电流减小了0.4 A.如果所加电压 变为原来的2 倍,则导体中的电流多大?
【思路点拨】电阻一定,导体中的电流随导体 两端的电压变化而变化,可根据欧姆定律的公式求 解,也可根据I-U图象,找出关系求解. 依题意和欧姆定律得: R=U0/I0=(3U0/5)/(I0-0.4) 所以I0=1.0 A 又因为 R=U0/I0=2U0/I2, 所以I2=2I0=2.0 A.

→导体的伏安特性曲线的应用
【习题3】:如图所示的图象所对应的两个导体: (1)电阻关系为R1∶R2为多少? (2)若两个导体中的电流相等(不为零)时,电压之 比U1∶U2为多少? (3)若两个导体的电压相等(不为零)时,电流之比 I1∶I2为多少?
【思路点拨】 首先利用I-U图象求出R1 和R2,再利用欧姆定律求出电 压之比和电流之比.

【解析】(1)因为在I-U图象中, R=1/k=1/tanθ=ΔU/ΔI, 所以R1=2 Ω, R2=2/3 Ω, 所以R1∶R2=2∶(2/3)=3∶1. (2)由欧姆定律得U1=I1R1,U2=I2R2, 由于I1=I2,则U1∶U2=R1∶R2=3∶1.

(3)由欧姆定律得I1=U1/R1,I2=U2/R2, 由于U1=U2,则I1∶I2=R2∶R1=1∶3.

【习题4】:小灯泡通电后其电流I 随所加电压U 变化的图线如图所示,P为图线上一点,PN为图线 过P点的切线,PQ为U轴的垂线,PM为I 轴的垂线 。则下列说法中正确的是( C ) A.随着所加电压的增大,小灯泡的电阻减小 B.对应P点,小灯泡的电阻为R =U1 / I1 C.对应P点,小灯泡的电阻为R =U1 / I2 D.对应P点,小灯泡的电阻为R = U1 / ( I2-I1 ) I I2 M I1 N O Q U1 U P

说一说:根据二极管的伏安特性曲线,说
出通过二极管的电流与两端电压的关系。
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。

当反向电压很大时,二极管 击穿,反向电流很大。 表明二极管具有单向导电性。

■B组能力训练题
【习题1】:一个定值电阻,当它两端的电压增 加0.2V时,通过电阻器的电流增加2mA,则该电阻 器的阻值是多少?
【解析】:

U ?U 0.2V R? ? ? ? 100? ?A I ?I 2 ? 10 A
?U R? ?I
适用条件:定值电阻。 国际单位制的应用

U ?U 基本方程: R ? ? I ?I

■B组能力训练题
【习题2】:某电阻两端电压为16 V,在30 s内通 过电阻横截面的电量为48 C,此电阻为多大?30 s内 有多少个电子通过它的横截面?
【解析】:由题意知U=16 V,t=30 s,q=48 C 电阻中的电流 I = q/t =1.6 A

U 据欧姆定律 I ? R n= q/e =3.0×1020个

U 得: ? ? 10? R I

故此电阻为10Ω,30 s内有3.0×1020个电子通过它 的横截面。

■B组能力训练题
【习题3】:某灯泡两端的电压为1V时,其电流 为0.2A,当电压为2V时,其电流为0.3A,那么电压 为1.5V时,则( ) A. 其电流一定为0.25A B. 其电流一定大于0.225A而小于0.3A C. 其电流一定大于0.2A而小于0.25A D. 以上说法均不对 【解析】:分析易知,电压为1.5V时,灯丝电阻: 5Ω<R<20/3Ω 所以:当电压为1.5V时,其电流:

1.5 I? ? 0.225A 20 / 3

1.5 I? ? 0.3A 5

一、电阻
1. 电阻(R): 表示导体对电流的阻碍作用的大小. ①定义式:

U R? I

电阻:单位(Ω )

取决于导体本身结构特点:与U、I无关。 1M ?=106 ? 1k?=103 ?

二、部分电路的欧姆定律
1. 内容: 电压 导体中的电流跟导体两端的______成正比, 电阻 跟导体的_____成反比.

U 2. 公式: I = R
3. 适用范围: 电解液 ①金属导电和_______导电(对气体导电不适 用). ②纯电阻电路(不含电动机、电解槽等的电 路).

■部分电路的欧姆定律
4. 导体的伏安特性曲线: 电流I 用横轴表示电压U,纵轴表示______ ,画出 的I-U关系图线. 比较电阻的大小
图线的斜率k=I/U=1/R, 可知图中R1>R2. 直线 ①线性元件:伏安特性曲线是 ______的电学 元件,适用于欧姆定律. 曲线 ②非线性元件:伏安特性曲线为 ______的电 学元件,______于欧姆定律. 不适用

一、电阻 1、定义:导体两端的电压与通过导体的电 流的比值. U R反映导体对电流的阻碍作用. 2、定义式: ? R

小结

I

R只与导体本身性质有关.

二、欧姆定律 1、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R成反比.

U 2、决定式: I = R
三、伏安特性曲线(I-U图线) 斜率=电阻的倒数

I

B A U

O


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