初中物理:如何解读欧姆定律

【前情回顾】

在探究电流跟电压关系的实验中，我们发现：在电阻一定的情况下,通过导体的电流跟这段导体两端的电压成正比。

实验电路

在探究电流跟电阻关系的实验中，我们发现：在电压一定的情况下,通过导体的电流跟导体的电阻成反比。

实验电路

[提示]

以上两个实验，是电学部分重要实验，它既是动态电路分析的基础，又是电路计算的开始，同时也是中考必考点。

【新课学习】

一、欧姆定律的内容

我们在探究“导体的电流跟电压、电阻的关系”实验中，得到以下实验结论：

在电阻一定的情况下,通过导体的电流跟这段导体两端的电压成正比;

在电压一定的情况下,通过导体的电流跟导体的电阻成反比。

早在19世纪初,德国物理学家欧姆经过十年的不懈努力,最先通过实验归纳出了：

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。

人们为了纪念他,就把这个规律叫做欧姆定律( Ohm law)

德国物理学家欧姆

二、欧姆定律公式及变式

根据欧姆定律得出：

三、符号的意义及单位

U—电压—伏特(V)
R—电阻—欧姆(Ω)
I— 电流—安培(A)

在应用欧姆定律电路计算时，先将各物理量的单位统一到国际单位后，再进行计算。

四、解读欧姆定律

1.欧姆定律探究电流跟电压、电阻的关系

就是说，欧姆定律是探究电流跟电压、电流跟电阻的关系，而不是电压跟电流的关系，也不是电阻跟电流的关系。

实验电路图

2.欧姆定律公式：   中，R为定值电阻，当电压和电流改变时，导体电阻不变。

也就是说，导体的电阻是导体的一种性质，跟电压和电流的大小无关。

欧姆定律的变式：没有物理意义，它只是计算电阻的一个数学关系公式，单从数学关系上认为“电阻跟电压成正比，跟电流成反比”的理解是错误的。

★例1：在“探究电流跟电压关系”的实验中我们知道，当定值电阻电压改变时，电流也随之改变，但电压跟电流的比值不会改变，这个比值反映了电阻是导体一种性质。

下图是某次实验绘制的I-U图像，图像中直线反映了实验中定值电阻的大小，即： 

根据欧姆定律I=U/R得：R=U/I=1V/0.2A=2V/0.4A=……=5Ω

★例2：(2018天津)

当某导体两端电压是3V时,通过它的电流是0.2A,该导体的电阻是        Ω;

当它两端电压为0时,该导体的电阻为         Ω.

[例题分析]

①当U=3V时，I=0.2A,根据I=U/R得：R=U/I=3V/0.2A=15Ω

②因为导体的电阻是导体的一种性质，跟电压和电流的大小无关，当电压U=0V时，电阻R=15Ω.

3.欧姆定律中电流、电压、电阻的同时性。

在欧姆定律中，电流、电压在电阻上同时出现，同时变化，计算时在同一状态下，应用同一时间电流、电压和电阻的量。

例如：

如图所示的电路中,电源电压保持不变,R1=10Ω。闭合开关S,移动滑动变阻器R2的滑片P到最右端b时,电流表的示数为0.6A;移动滑片P到最左端a时,电流表的示数为0.2A。则电源电压和滑动变阻器的最大阻值分别为（   ）

A.6V   20 Ω     B.12V   20Ω

C. 6V  10 Ω     D.12V   10Ω

[电路分析]

1.根据电路动态确定电路接法，画出等效电路图。

①当滑动变阻器的滑片P在b点时，等效电路如下图所示，电路只有R1=10Ω的定值电阻，电流表示数为I1=0.6A。

根据I=U/R得：U1=I1R1=0.6A×10Ω=6V,也就是电源电压U=U1=6V.

2.根据串、并联电路特点和欧姆定律，算出电路中各个导体或总电路的电流、电压或电阻的大小。

②当滑动变阻器的滑片P在a点时，等效电路如下图所示，，R1与R2串联，R1=10Ω阻值不变，电源电压U=6V不变，电流表示数为I2=0.2A，I1=I2=0.2A.

U1=I1R1=0.2A×10Ω=2V

滑动变阻器R2两端的电压U2=U-U1=6V-2V=4V.

R2=U2/I2=4V/0.2A=20Ω.

正确答案为：A

4.欧姆定律中电流、电压和电阻的同段性。

欧姆定律中的电流、电压和电阻指的是同段导体、同时出现的电流、电压和电阻的大小关系，切记死套公式、乱用数据，造成计算错误。

例如：

如图所示,R1=10Ω,R2=20Ω,当只有S闭合时,电流表的示数为0.2A。

(1)求电源电压。

(2)当S和S1同时闭合时,电流表示数变化了多少?

[电路分析]

1.根据电路动态，确定电路连接方式，画出等效电路图。

①当只有S闭合时，R1、R2串联，电流表的示数为I=0.2A,

等效电路如下图所示：

2.根据电路连接方式或欧姆定律，算出该段导体电流、电压或电阻的大小。

电流：由于R1、R2串联，所以，I1=I2=I=0.2A.

根据：I=U/R得：

R1两端电压：

U1=I1RI=0.2A×10Ω=2V.

R2两端电压：

U2=I2R2=0.2A×20Ω=4V.

电源电压：

U=U1+U2=2V+4V=6V.

根据以上思路，计算第二步：

②当S和S1同时闭合时,等效电路如下图所示：

开关S1对电阻R1短接，电路中只有R2工作，所以，

电流表的示数为：

电流表的示数变化了：

∆I=I-I1=0.3A-0.2A=0.1A

5.欧姆定律的适用范围

●欧姆定律只适用于纯电阻电路

在欧姆定律： 中，电阻R是定值电阻，也就是说，欧姆定律成立的条件是在纯电阻电路中，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。

常见的纯电阻用电器，如：

（1）实验室常用的定值电阻、滑动变阻器、电阻箱、小灯泡等都是纯电阻电器。

定值电阻         滑动变阻器

灯泡           电阻箱

（2）家用电器中的电饭煲、电饼铛、电熨斗、电热水壶等也都是纯电阻用电器。

电饭煲          电熨斗

●欧姆定律不适于非纯电阻电路

在电路中，如果除了电阻以外，还有其它因素影响电流大小，如电容、电感等，不只是电阻的电路，被称为非纯电阻电路，不能用欧姆定律计算电流、电压或电阻的大小。

常见的非纯电阻用电器，如电动机、电视机、空调、豆浆机、电吹风等。

电动机              电视机

豆浆机              电吹风

【中考真题训练】

1.(2020安徽)

在如图所示的电路中,电源电压保持不变.闭合开关S后,将滑动变阻器的滑片P自左向右滑动,则（  ）

A.电流表A的示数减小

B.电压表V2的示数减小

C.电压表V1与电流表A的示数比值减小

D.电压表V2与电流表A的示数比值减小

2.(2020江西)

如图所示,电源电压恒定不变,闭合开关S,若滑片P向上移动,下列说法正确的是(  )

A.    A示数变小, V示数变大

B.   A示数变小, V示数不变

C.   A示数变大, V示数变小

D.   A示数变大, V示数不变

3.(2020百色)

如图所示的电路中,电源电压不变.闭合开关S1,电压表和电流表有示数,接着再闭合开关S2,下列说法正确的是(    )

A.电压表示数不变

B.电流表示数变小

C.电压表和电流表示数的比值不变

D.电压表和电流表示数的乘积变小

4.(2020北京)

如图所示是一种温度测试仪的电路,R1为定值电阻,R2为热敏元件(阻值随温度升高而减小，R2电路图符号见下图).电源两端的电压不变,闭合开关S,当所测物体温度升高时,下列判断正确的是（）

A.电流表示数变小   B.电流表示数不变

C.电压表示数变小   D.电压表示数变大

5.(2020临沂)

某导体两端电压为6V时,通过它的电流为0.4A;当该导体两端电压为3V时,通过它的电流为        A;当该导体两端电压为0V时,它的电阻为        Ω.

6.(2020郴州)

有阻值相同的三个电阻,以任意方式连接,最多能得到     种不同阻值的电阻;这些不同的连接方式,得到电阻的最大阻值与最小阻值之比是             .

7.(2018哈尔滨)

电阻R1、R2串联,电源电压是10V,R1两端电压为8V,R1为10Ω,则R1中的电流等于            A,R2等于          Ω.

8.(2020广元)

如图所示,当开关S闭合,甲、乙两表为电压表时,两表读数之比U甲:U乙=4:1;则R1:R2=        ;

当开关S断开,甲、乙两表为电流表时,通过两电表的电流之比I甲:I乙=         .

参

考

答

案

在

下

边

找

哦

！

参考答案：

1.C   2. D  3.  C   4.  D

5.   0.2    15   6.  4  9:1 

 7. 0.8  2.5    8.   3:1    3:4

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