欧姆定律-完整版获奖课件

1、3 欧姆定律【思考】一台电动机接在电路中，正常工作时能用欧姆定律求电流吗？提示：不能.欧姆定律适用于金属导体、电解液等导体，对于含电动机的电路、含蓄电池的电路等欧姆定律是不适用的.【思考】某同学用正确的方法描绘出了某种半导体元件的伏安特性曲线如图所示，这种元件是线性元件吗？该元件的电阻随U的增大是如何变化的？提示：其I-U图象为曲线，所以它是非线性元件.随着电压的增大，半导体元件的温度升高，图线的斜率逐渐增大，又因为斜率的物理意义反映了电阻的倒数的变化规律，所以半导体元件的电阻随温度的升高而减小.一、对公式I= 和R= 的理解【特别提醒】（1）注意公式中三个物理量I、U、R是同一电阻同一时刻值

2、.（2）欧姆定律I= 仅适用于金属导电及电解液导电.（3）对R= ，R与U、I无关，导体电阻R一定时，U和I成正比，【典例1】根据欧姆定律，下列说法中正确的是( )A.由关系式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.由关系式 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.由关系式 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.由关系式 可知，对一个确定的导体来说，所加的电压跟通过导体的电流的比值是一定值【解题指导】解答本题应注意U、I、R三者之间的关系.【标准解答】选C、D.U=IR和I= 的意义不同，可以说I由U和R共同决定，但

3、不能说U由I和R共同决定，因为电流产生的条件是导体两端存在电势差，A错误，C正确；可以利用R= 计算导体的电阻，但R与U和I无关，B错误，D正确.【规律方法】 欧姆定律的推广应用欧姆定律的原形式是I= ，而公式R= 应该理解成电阻的比值定义式，比值定义的魅力就在于被定义的物理量与比值中的那两个物理量无关，但R= 告诉了我们一种测量导体电阻的方法，即伏安法.【变式训练】下列说法中正确的是( )A.通过导体的电流越大，则导体的电阻越小B.当加在导体两端的电压变化时，导体中的电流也发生变化，但电压和电流的比值对这段导体来说是恒量C.通过导体的电流跟加在它两端的电压成正比，跟它的电阻成反比D.导体的电

4、阻跟它两端的电压成正比，跟通过导体的电流成反比【解析】选B、C.导体的电阻是导体本身的性质，与外加电压和通过的电流无关，A、D错误；对同一段导体，电阻不变，它两端的电压和通过电流的比值为恒量，当加在导体两端的电压变化时，导体中的电流也发生变化，B正确；由欧姆定律知通过导体的电流跟加在它两端的电压成正比，跟它的电阻成反比，C正确.【变式备选】关于电流和电阻，下列说法中正确的是( )A.电流的方向与导体中电荷的定向移动方向相同B.金属导体温度升高时，由于自由电子的热运动加剧，所以电流增大C.由 可知，I一定时，导体的电阻R与U成正比D.对给定的电阻，在温度不变时,比值 是一个定值，反映导体本身的一

5、种性质【解析】选D.电流的方向规定为正电荷定向移动的方向，A错误；由电流的微观表达式I=nqvS知电流的大小与电荷的定向移动速率有关，与自由电荷的热运动无关，B错误；电阻反映了导体对电流的阻碍作用，取决于导体本身的性质，与导体两端的电压和通过导体的电流无关，C错误，D正确.二、对导体的伏安特性曲线的理解1. 图线不同于 图线. 图线为导体的伏安特性曲线，表示电流I随电压U的变化规律，横轴表示U为自变量，纵轴表示I为因变量.2.对 图象或 图象进行分析比较时，要仔细辨认纵轴与横轴各代表什么，以及由此对应的图象上任一点与坐标原点连线的斜率的具体意义.线性元件的 图象是一条过原点的倾斜直线，斜率表示

6、电阻的倒数，线性元件的 图象也是一条过原点的倾斜直线，但斜率表示电阻，要加以区别.如图所示，在图甲中R2R1,图乙中R2R1.3.如图，非线性元件的 图线是曲线，导体电阻 ，即电阻等于图线上点（Un，In）与坐标原点连线的斜率的倒数，而不等于该点切线斜率的倒数.【特别提醒】（1） 图线中的斜率k= ，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规定，同一电阻在坐标轴单位不同时倾角是不同的.（2）某些电阻在电流增大时，由于温度升高而使电阻变化，伏安特性曲线不是直线，但对某一状态，欧姆定律仍然适用.【典例2】两电阻R1、R2的电流I和电压U的关系如图所示，可知两电

7、阻R1R2等于( )A.13 B.31 C.1 D. 1【解题指导】解答本题应注意 图线斜率的物理意义.【标准解答】选A.在 图象中直线斜率的倒数等于该导体的电阻，因此两个电阻之比等于斜率的倒数之比： ，故A正确.【变式训练】某导体中的电流随其两端电压的变化而变化，如图所示，则下列说法中正确的是( )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时的电阻B.加5 V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【解析】选B、D.虽然该元件是非线性元件，但可以用欧姆定律计算各状态的电阻值，A错误.当U=5 V

8、时，I=1.0 A,R= =5 ，B选项正确.由图可知，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.【变式备选】如图是某同学经过实验描绘的一个小灯泡的伏安特性曲线，分析该曲线，下列说法正确的是( )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.小灯泡灯丝的电阻随着电压的升高而增大C.欧姆定律适用于小灯泡，所以小灯泡是个线性元件D.小灯泡灯丝的电阻随着电压的升高而减小【解析】选B.由图象可知小灯泡的伏安特性曲线的斜率随着电压的升高而减小，A错误；小灯泡的电阻随着电压的升高而增大，B正确，D错误；小灯泡的伏安特性曲线是曲线，不

9、是过原点的直线，所以小灯泡不是线性元件，欧姆定律对小灯泡的某一状态适用，C错误.三、测绘小灯泡伏安特性曲线的实验分析1.实验电路的确定（1）电流表的内、外接：由于小灯泡的电阻较小，为减小误差，采用电流表外接法.（2）滑动变阻器的接法：描绘小灯泡的伏安特性曲线，需要从坐标原点开始的连续变化的电压，因此滑动变阻器要采用分压式连接，实验电路图如图所示.2.实验过程三方面【特别提醒】（1）调节电压时不要超过小灯泡的额定电压.（2）坐标系标度要合理选取，尽量使描出的图象占据坐标纸的大部分.（3）小灯泡电压、电流变大时，电阻变大，伏安特性图线是曲线.连线时要用平滑的曲线，不能连成折线.【典例3】（2010

10、安徽高考）太阳能是一种清洁、绿色能源.在我国上海举办的2010年世博会上，大量利用了太阳能电池.太阳能电池在有光照时，可以将光能转化为电能，在没有光照时，可以视为一个电学器件.某实验小组根据测绘小灯泡伏安特性曲线的实验方法，探究一个太阳能电池在没有光照时（没有储存电能）的I-U特性.所用的器材包括：太阳能电池、电源E、电流表A、电压表V、滑动变阻器R、开关S及导线若干.（1）为了达到上述目的，请将图甲连成一个完整的实验电路图.（2）该实验小组根据实验得到的数据，描点绘出了如图乙所示的I-U图象.由图可知，当电压小于2.00 V时，太阳能电池的电阻_（选填“很大”或“很小”）；当电压为2.80

11、V时，太阳能电池的电阻约为_.【解题指导】解答本题时可按以下思路分析：【标准解答】（1）注意到图乙的I-U图象中的数据特点：电压、电流从零开始变化，所以电路设计用滑动变阻器的分压式接法，如图所示.(2)由图乙可知，当电压小于2.00 V时，通过太阳能电池的电流很小，由欧姆定律可知：此时太阳能电池的电阻很大.当电压为2.80 V时，通过太阳能电池的电流约为2.8 mA，由欧姆定律可知：此时太阳能电池的电阻约为=1.0103 .答案：(1)见标准解答图 (2)很大 1.0103【变式训练】下表为某同学测绘小灯泡的伏安特性曲线的记录数据.根据表中数据在如图所示的坐标纸中画出小灯泡的伏安特性曲线.由画

12、出的曲线看小灯泡的电阻有没有变化？若有，如何变化？猜想发生变化的原因是什么.【解析】根据表格中数据，在坐标纸上描点，作图如图所示.由图象可以看出：（1）灯泡两端电压较低时电阻不变化.（2）灯泡电压达到1.8 V以后，电阻值开始变化.（3）I-U图象的变化趋势表明，灯泡的电阻在电压达到1.8 V以后逐渐增大（4）原因猜想：灯泡的温度升高，引起电阻的变化.答案:见解析【典例】如图所示的图象所对应的两个导体：（1）电阻关系R1R2为多少？（2）若两个导体中的电流相等（不为零）时，电压之比U1U2为多少？（3）若两个导体的电压相等（不为零）时，电流之比I1I2为多少？【解题指导】解答本题时应注意图线斜

13、率的物理意义以及欧姆定律的应用.【标准解答】（1）由 图象可知：R=解得：故（2）由欧姆定律得：U1=I1R1，U2=I2R2，由于I1=I2，则U1U2=R1R2=31.（3）由欧姆定律得：由于U1=U2，则I1I2=R2R1=13.答案：（1）31 （2）31 （3）13以下给出几种电学元件的电流与电压的关系图象，如图所示，下列说法中正确的是( )【错误案例】对图象的意义理解不清导致错误A.这四个图象都是伏安特性曲线B.这四种电学元件都是线性元件C.是线性元件，是非线性元件D.这四个图象中，直线的斜率都表示元件的电阻【正确解答】选C.伏安特性曲线是以I为纵轴，U为横轴的图象，A错误；线性元

14、件并不只是说I-U图象是直线，而必须是过原点的直线，所以只有是线性元件，不是线性元件，B错误，C正确；在U-I图象中，过原点的直线的斜率才表示导体的电阻,D错误.【易错分析】本题易错选项及错误原因分析如下：1.对导体的电阻的定义式R= 的认识正确的是( )A.导体的电阻与其两端电压成正比，与通过导体的电流成反比B.导体两端的电压越高，其电阻越大C.导体的电阻与其两端的电压U、通过它的电流I均无关D.导体的电阻与通过导体的电流有关【解析】选C.导体的电阻取决于导体本身的性质，与导体两端的电压、通过导体的电流无关，没有正反比关系，故C正确，A、B、D错误.2.欧姆定律适用于( )A.电动机电路 B.金属导体导电C.电解液导电 D.所有电器元件【解析】选B、C.欧姆定律适用于金属导体、电解液等导体，对于含电动机的电路、含蓄电池的电路等欧姆定律是不适用的，故B、C正确，A、D错误.3.用电器A的电阻是用电器B的电阻的2倍,加在A上的电压是加在B上的电压的一半,那么通过A、B的电流IA和IB的关系是( )A.IA=2IB B.IA=IBC. D.【解析】选D.设B的电阻为R,则A的电阻为2R，加在A上的电压为U，则加在B上的电压为2U，由欧姆定律得:A中的电流为 ,B中的电流为 ,所以 D正确.A、B、C错误.4.一个阻值为R的电阻两端加上电压U