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欧姆定律的理解和应用

发布时间:2013-12-15 13:36:05  

欧姆定律的理解和应用

(一)对欧姆定律的理解欧姆定律在初中阶段的适用范围,要注意以下三点:

1.(1)电阻R必须是纯电阻;(2)欧姆定律只适用于金属导电和液体导电,而对气体,半导体导电一般不适用;(3)表示的是研究不包含电源在内的“部分电路”。

2. 欧姆定律中所说的“导体中的电流,跟导体两端的电压成正比”是在电阻一定的条件下;“导体中的电流跟导体的电阻成反比”是指在电压一定的条件下,脱离了前提条件,这种比例关系就不存在了。

3. 欧姆定律的表达式中的I、U、R这三个物理量必须是对应于同一导体(或同一段电路)在同一时刻(或同一段时间)电流与电压、电阻三者间的关系,也就是通常所说的一一对应。即欧姆定律具有同一性和同时性。(例如,有甲、乙两只灯泡,电阻分别为10Ω和20Ω,并联后接入电压为6V的电源两端,要求甲灯中的电流,就应该用甲灯两端的电压6V除以甲灯的电阻,即,而不能用甲灯两端的电压去除以乙灯的电阻。

即使是同一个电路,由于开关的闭合、断开、滑动变阻器滑片的左、右移动,将引起电路中各部分电流及总电流和电压的变化,因此,必须保证I=U/R中的三个物理量是同一时间的值。切不可混淆电路结构变化前后的I、U、R的对应关系。因此,使用欧姆定律时,不能盲目地乱套公式。

4. 区别I=U/R和R=U/I的意义

I=U/R表示导体中的电流的大小取决于这段导体两端的电压和这段导体的电阻。当导体中的U或R变化时,导体中的I将发生相应的变化。可见,I、U、R都是变量。另外,I=U/R还反映了导体两端保持一定的电压,是导体形成持续电流的条件。若R不为零,U为零,则I也为零;若导体是绝缘体R可为无穷大,即使它的两端有电压,I也为零。

R=U/I表示一段导体两端的电压跟这段导体中的电流之比等于这个导体的电阻。它是电阻的计算式,而不是它的决定式。导体的电阻反映了导体本身的一种性质。 对于给定的一个导体,比值是一个定值;而对于不同的导体,这个比值是不同的。不能认为导体的电阻跟电压和电流有关。

(二)应用欧姆定律应注意的几个问题

在运用欧姆定律,分析、解决实际问题,进行有关计算时应注意以下几方面的问题:

1. 利用欧姆定律解题时,不能把不同导体上的电流、电压和电阻代入公式进行计算,也不能把同一导体不同时刻、不同情况下的电流、电压和电阻代入公式进行计算。为了避免混淆,便于分析问题,最好在解题前先根据题意画出电路图,在图上标明已知量的符号、数值和未知量的符号。同时要给“同一段电路”同一时刻的I、U、R加上同一种脚标。

2. 要看懂电路图,要认清所要研究的是哪一部分电路。这部分电路的连接方式是串联,还是并联,这是解题的重要条件。

3. 要认清改变和控制电路结构的两个主要因素:一是开关的通、断;二是滑动变阻器连入电路中的阻值发生变化时对电路结构的影响,因此,电路变化问题主要有两种类型:一类是由于变阻器滑片的移动,引起电路中各物理量的变化;另一类是由于开关的断开或闭合,

引起电路中各物理量的变化。解答电路变化问题的思路为:先看电阻变化,再根据欧姆定律和串、并联电路的特点来分析电压和电流的变化。这是电路分析的基础

4. 掌握“具体问题做具体分析”这一原则,不能乱套公式,并注意单位的统一。

解答简单电路问题时,首先要根据题目的已知条件。分析出用电器是串联还是并联。接着画出电路图或等效电路图,在图上标明已知量和未知量的符号,并在代表各物理量的字母下注明相应的脚码(如果题中电路图已画出,不必再画)。然后根据欧姆定律及串、并联电路的特点逐一列式,有时还需运用数学知识,列方程组,根据所列的式子或方程组求出结果。

伏安法测电阻实验应注意的问题

1. 设计好实验电路,画出正确的电路图,是伏安法测电阻实验的首要方面。学生设计的实验电路可能有两种。一种采用内接法,另一种采用外接法。对于这两种电路在初中阶段都应认为是正确的,不必加比较和区分。因为初中阶段电压表和电流表均视为理想电表,即电流表内阻视为零,电压表内阻视为无穷大。

2. 选择实验器材时,应考虑器材的规格和性能。电源的电压、电流表和电压表的量程、待测电阻和滑动变阻器允许通过的最大电流必须统一考虑。如待测电阻约60Ω,电源电压为1.5V,虽然电压表的量程选用0~3V,电流表的量程选用0~0.6A,并不会损坏仪表。但通过计算可知,即使滑动变阻器取最小值(为零),最大电流也只有约0.025A,这样小的电流用我们实验室常用的电流表是不能较为准确测量的,因此所用的电源电压必须加大或待测的电阻值减小,同时两电表的量程作相应的改变。又如待测电阻约5Ω,电源电压用12V,电压表的量程选用0~15V,由计算知,待测电阻和滑动变阻器中的最大电流约为2.4A,因此电流表的量程应选用0~3A。必须注意该最大电流是否超过待测电阻和滑动变阻器允许通过的最大电流。

3. 根据电路图,正确地连接电路,是做好实验的基础。

连接电路时要注意的是:

① 开关S要处于断开的位置;② 变阻器R的滑片要放在阻值最大的位置;③ 选择好电流表和电压表的量程及认清正负接线柱

4. 实验时,每次读数后开关要及时断开。因为导体电阻的大小除由导体本身因素决定外,还与温度有关。当电流通过导体时,导体因发热而电阻变大,长时间通电时,前后测得的电阻值偏差较大。所以,每次读数后应及时断开开关,这样测得的电阻值较为准确。

5. 伏安法测电阻的原理是欧姆定律,根据变形公式可知,要测一只电阻RX的阻值,只要用电压表测出RX两端的电压。用电流表测出RX中的电流;用滑动变阻器来改变RX两端的电压和通过RX的电流,得到三组数据后计算出RX的平均值即可。

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