2023年初中物理：如何解讀歐姆定律

一、歐姆定律

我們在探究“導體的電流跟電壓、電阻的關系”實驗中，得到以下實驗結論：

在電阻一定的情況下,通過導體的電流跟這段導體兩端的電壓成正比;

在電壓一定的情況下,通過導體的電流跟導體的電阻成反比。

早在19世紀初,德國物理學家歐姆經過十年的不懈努力,最先通過實驗歸納出了：

導體中的電流,跟導體兩端的電壓成正比,跟導體的電阻成反比。

人們為了紀念他,就把這個規律叫做歐姆定律( Ohm law)

德國物理學家歐姆

二、歐姆定律公式及變式

根據歐姆定律得出：

三、符號的意義及單位

U—電壓—伏特(V)

R—電阻—歐姆(Ω)

I— 電流—安培(A)

在應用歐姆定律電路計算時，先將各物理量的單位統一到國際單位后，再進行計算。

四、解讀歐姆定律

1.歐姆定律探究電流跟電壓、電阻的關系

就是說，歐姆定律是探究電流跟電壓、電流跟電阻的關系，而不是電壓跟電流的關系，也不是電阻跟電流的關系。

實驗電路圖

2.歐姆定律公式： 中，R為定值電阻，當電壓和電流改變時，導體電阻不變。

也就是說，導體的電阻是導體的一種性質，跟電壓和電流的大小無關。

歐姆定律的變式：沒有物理意義，它只是計算電阻的一個數學關系公式，單從數學關系上認為“電阻跟電壓成正比，跟電流成反比”的理解是錯誤的。

★例1：在“探究電流跟電壓關系”的實驗中我們知道，當定值電阻電壓改變時，電流也隨之改變，但電壓跟電流的比值不會改變，這個比值反映了電阻是導體一種性質。

下圖是某次實驗繪制的I-U圖像，圖像中直線反映了實驗中定值電阻的大小，即：

根據歐姆定律I=U/R得：R=U/I=1V/0.2A=2V/0.4A=……=5Ω

★例2：(2018天津)

當某導體兩端電壓是3V時,通過它的電流是0.2A,該導體的電阻是 Ω;

當它兩端電壓為0時,該導體的電阻為 Ω.

[例題分析]

①當U=3V時，I=0.2A,根據I=U/R得：R=U/I=3V/0.2A=15Ω

②因為導體的電阻是導體的一種性質，跟電壓和電流的大小無關，當電壓U=0V時，電阻R=15Ω.

3.歐姆定律中電流、電壓、電阻的同時性。

在歐姆定律中，電流、電壓在電阻上同時出現，同時變化，計算時在同一狀態下，應用同一時間電流、電壓和電阻的量。

例如：

如圖所示的電路中,電源電壓保持不變,R1=10Ω。閉合開關S,移動滑動變阻器R2的滑片P到最右端b時,電流表的示數為0.6A;移動滑片P到最左端a時,電流表的示數為0.2A。則電源電壓和滑動變阻器的最大阻值分別為( )

A.6V 20 Ω B.12V 20Ω

C. 6V 10 Ω D.12V 10Ω

[電路分析]

1.根據電路動態確定電路接法，畫出等效電路圖。

①當滑動變阻器的滑片P在b點時，等效電路如下圖所示，電路只有R1=10Ω的定值電阻，電流表示數為I1=0.6A。

根據I=U/R得：U1=I1R1=0.6A×10Ω=6V,也就是電源電壓U=U1=6V.

2.根據串、并聯電路特點和歐姆定律，算出電路中各個導體或總電路的電流、電壓或電阻的大小。

②當滑動變阻器的滑片P在a點時，等效電路如下圖所示，，R1與R2串聯，R1=10Ω阻值不變，電源電壓U=6V不變，電流表示數為I2=0.2A，I1=I2=0.2A.

U1=I1R1=0.2A×10Ω=2V

滑動變阻器R2兩端的電壓U2=U-U1=6V-2V=4V.

R2=U2/I2=4V/0.2A=20Ω.

正確答案為：A

4.歐姆定律中電流、電壓和電阻的同段性。

歐姆定律中的電流、電壓和電阻指的是同段導體、同時出現的電流、電壓和電阻的大小關系，切記死套公式、亂用數據，造成計算錯誤。

例如：

如圖所示,R1=10Ω,R2=20Ω,當只有S閉合時,電流表的示數為0.2A。

(1)求電源電壓。

(2)當S和S1同時閉合時,電流表示數變化了多少?

[電路分析]

1.根據電路動態，確定電路連接方式，畫出等效電路圖。

①當只有S閉合時，R1、R2串聯，電流表的示數為I=0.2A,

等效電路如下圖所示：

2.根據電路連接方式或歐姆定律，算出該段導體電流、電壓或電阻的大小。

電流：由于R1、R2串聯，所以，I1=I2=I=0.2A.

根據：I=U/R得：

R1兩端電壓：

U1=I1RI=0.2A×10Ω=2V.

R2兩端電壓：

U2=I2R2=0.2A×20Ω=4V.

電源電壓：

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

根據以上思路，計算第二步：

②當S和S1同時閉合時,等效電路如下圖所示：

開關S1對電阻R1短接，電路中只有R2工作，所以，

電流表的示數為：

電流表的示數變化了：

∆I=I-I1=0.3A-0.2A=0.1A

5.歐姆定律的適用范圍

●歐姆定律只適用于純電阻電路

在歐姆定律：中，電阻R是定值電阻，也就是說，歐姆定律成立的條件是在純電阻電路中，導體中的電流,跟導體兩端的電壓成正比,跟導體的電阻成反比。

常見的純電阻用電器，如：

(1)實驗室常用的定值電阻、滑動變阻器、電阻箱、小燈泡等都是純電阻電器。

定值電阻 滑動變阻器

燈泡 電阻箱

(2)家用電器中的電飯煲、電餅鐺、電熨斗、電熱水壺等也都是純電阻用電器。

電飯煲 電熨斗

●歐姆定律不適于非純電阻電路

在電路中，如果除了電阻以外，還有其它因素影響電流大小，如電容、電感等，不只是電阻的電路，被稱為非純電阻電路，不能用歐姆定律計算電流、電壓或電阻的大小。

常見的非純電阻用電器，如電動機、電視機、空調、豆漿機、電吹風等。

電動機 電視機

豆漿機 電吹風

【中考真題訓練】

1.(2020安徽)

在如圖所示的電路中,電源電壓保持不變.閉合開關S后,將滑動變阻器的滑片P自左向右滑動,則( )

A.電流表A的示數減小

B.電壓表V2的示數減小

C.電壓表V1與電流表A的示數比值減小

D.電壓表V2與電流表A的示數比值減小

2.(2020江西)

如圖所示,電源電壓恒定不變,閉合開關S,若滑片P向上移動,下列說法正確的是( )

A. A示數變小, V示數變大

B. A示數變小, V示數不變

C. A示數變大, V示數變小

D. A示數變大, V示數不變

3.(2020百色)

如圖所示的電路中,電源電壓不變.閉合開關S1,電壓表和電流表有示數,接著再閉合開關S2,下列說法正確的是( )

A.電壓表示數不變

B.電流表示數變小

C.電壓表和電流表示數的比值不變

D.電壓表和電流表示數的乘積變小

4.(2020北京)

如圖所示是一種溫度測試儀的電路,R1為定值電阻,R2為熱敏元件(阻值隨溫度升高而減小，R2電路圖符號見下圖).電源兩端的電壓不變,閉合開關S,當所測物體溫度升高時,下列判斷正確的是()

A.電流表示數變小 B.電流表示數不變

C.電壓表示數變小 D.電壓表示數變大

5.(2020臨沂)

某導體兩端電壓為6V時,通過它的電流為0.4A;當該導體兩端電壓為3V時,通過它的電流為 A;當該導體兩端電壓為0V時,它的電阻為 Ω.

6.(2020郴州)

有阻值相同的三個電阻,以任意方式連接,最多能得到 種不同阻值的電阻;這些不同的連接方式,得到電阻的最大阻值與最小阻值之比是 .

7.(2018哈爾濱)

電阻R1、R2串聯,電源電壓是10V,R1兩端電壓為8V,R1為10Ω,則R1中的電流等于 A,R2等于 Ω.

8.(2020廣元)

如圖所示,當開關S閉合,甲、乙兩表為電壓表時,兩表讀數之比U甲:U乙=4:1;則R1:R2= ;

當開關S斷開,甲、乙兩表為電流表時,通過兩電表的電流之比I甲:I乙= .

參考答案：

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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