2017-2018学年高中物理第二章恒定电流第3节欧姆定律教学案新人教版选修3-1 下载本文

内容发布更新时间 : 2024/12/23 14:26:02星期一 下面是文章的全部内容请认真阅读。

第3节 欧姆定律

1.电阻反映了导体对电流阻碍作用的大小,其定义式为R=,电阻的大小取决于导体本身,与U和I无关。 2.欧姆定律的表达式为I=,此式仅适用于纯电阻电路。 3.在温度不变时,线性元件的伏安特性曲线是一条过原点的倾斜直线。

4.所有金属的电阻率均随温度的升高而变大。

UIUR

一、欧姆定律 1.电阻

(1)定义:导体两端的电压与通过导体的电流大小之比,用R表示。 (2)定义式:R=。

(3)单位:欧姆(Ω),常用的单位还有kΩ、MΩ,且1 Ω=10kΩ=10 MΩ。 (4)物理意义:反映导体对电流阻碍作用的大小。 2.欧姆定律

(1)内容:导体中的电流跟导体两端的电压U成正比,跟导体的电阻R成反比。 (2)表达式:I=。

(3)适用范围:适用于金属导电、电解液导电的纯电阻电路(不含电动机、电解槽等的电路),而对气体导电、半导体导电不适用。

二、导体的伏安特性曲线 1.定义

建立平面直角坐标系,用纵轴表示电流I,用横轴表示电压U,画出导体的I-U图线。 2.线性元件

导体的伏安特性曲线为过原点的直线,即电流与电压成正比的线性关系的元件,如金属导体、电解液等。

3.非线性元件

-3

-6

UIUR伏安特性曲线不是直线的,即电流与电压不成正比的电学元件,如气态导体、半导体等。

1.自主思考——判一判

(1)定值电阻满足R=,U和I变化时,二者变化的倍数相同。(√) (2)电阻越大,表示导体对电流的阻碍作用越大,导体的导电能力越强。(×) (3)对于金属导体,电压变化时,可能导致电阻发生变化。(√) (4)无论是线性元件还是非线性元件,其伏安特性曲线均过原点。(√) (5)U-I图线和I-U图线中,图线上的点与原点连线的斜率的含义不同。(√) 2.合作探究——议一议

(1)一台电动机接入电路中,正常工作时能用欧姆定律求电流吗? 提示:不能。

(2)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2-3-1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?

UI

图2-3-1

提示:该元件是非线性元件,该元件的电阻随U的增大而减小。

对欧姆定律的理解

1.欧姆定律的适用情况

欧姆定律仅用于纯电阻(将电能全部转化为内能)电路。非纯电阻(电能部分转化为内能)电路不适用。

2.欧姆定律的两性

(1)同体性:表达式I=中的三个物理量U、I、R对应于同一段电路或导体。 (2)同时性:三个物理量U、I、R对应于同一时刻。 3.公式I=和R=的比较

URURUI比较项目 意义 前后物理 量的关系 适用条件 UI= R欧姆定律的表达形式 UR= I电阻的定义式 I与U成正比,与R成反比 适用于金属导体、电解液等 R是导体本身的性质,不随U、I的改变而改变 适用于计算一切导体的电阻

3

[典例] 若加在某导体两端的电压变为原来的时,导体中的电流减小了0.4 A。如果

5所加电压变为原来的2倍,则导体中的电流是多大?

[思路点拨]

(1)导体的电阻不随导体两端电压的变化而变化。

(2)理清导体两端原来的电压与后来的电压之间的数量关系。

3U05U0

[解析] 由欧姆定律得:R=,电压变化后有:R=,解得I0=1.0 A。电压加

I0I0-0.4倍后同理可得R==

[答案] 2.0 A

(1)欧姆定律I=仅适用于金属导电及电解液导电。

U02U0

,所以I2=2I0=2.0 A。

I0I2

URUΔU(2)对R=,R与U、I无关,导体电阻R一定时,U和I成正比,R=。

IΔI

1.(多选)关于R=,下列说法正确的是( ) A.导体两端的电压越大,导体的电阻越大 B.通过导体的电流越小,导体的电阻越大

C.导体的电阻由导体本身性质决定,与导体两端的电压和通过导体的电流无关 D.比值反映了导体阻碍电流的性质

解析:选CD 导体的电阻由导体本身性质决定,与导体两端的电压和通过导体的电流

UIUI无关,选项A、B错误,C正确;比值为导体的电阻,反映了导体阻碍电流的性质,选项D正确。

2.(多选)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R=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I=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R=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

解析:选CD U=IR和I=的意义不同,可以说I由U和R共同决定,但不能说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。

3.如图2-3-2所示,图线Ⅰ和图线Ⅱ所表示的电阻值分别是( )

UIUIURUIURUI

图2-3-2

A.4 Ω和2 Ω B.0.25 Ω和0.5 Ω C.4 kΩ和2 kΩ

D.2.5×10 Ω和5.0×10 Ω

解析:选C 在U-I图中,斜率越大,电阻越大,且斜率大小与电阻阻值大小相等,所以R1=k1=

8

-3 Ω=4 kΩ,同理R2=2 kΩ。 2×10

对导体的伏安特性曲线的理解

1.U-I图像与I-U图像

(1)坐标轴意义不同:I-U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

-4

-4

律,横轴表示U为自变量,纵轴表示I为因变量;U-I图线的横轴表示电流I,纵轴表示电压U。

(2)图像上任意一点与坐标原点连线的斜率的意义不同:如图2-3-3甲中,R1>R2;而在图乙中R2>R1。

图2-3-3

图2-3-4

2.非线性元件电阻的确定

如图2-3-4所示,非线性元件的I-U图线是曲线,导体电阻Rn=,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。

1.(多选)某同学做三种导电元件的导电性实验,他根据所测数据,分别绘制了三种元件的I-U图像,如图2-3-5所示。下列判断正确的是( )

UnIn

图2-3-5

A.只有乙图像是正确的

B.甲、丙图像是曲线,肯定误差太大 C.甲、丙为非线性元件,乙为线性元件

D.甲、乙、丙三个图像都可能是正确的,并不一定有较大误差

解析:选CD 由于三种导电元件可能是线性的,也可能是非线性的,故其I-U图像可能是直线,也可能是曲线,故C、D正确。

2.如图2-3-6所示的图像所对应的两个导体为R1、R2,则: