第二章3欧姆定律

发布 2022-07-15 00:49:28 阅读 3609

[学习目标] 1.通过**电压和电流的关系,体会利用i-u图象处理、分析实验数据。2.

进一步体会比值定义法,理解电阻的定义和欧姆定律。3.掌握伏安特性曲线,知道什么是线性元件和非线性元件。

一、欧姆定律。

导学**] 现有两个导体a和b,利用如图1所示的电路分别测量a和b的电压和电流,测得的实验数据见下表。

图11)在坐标系中,用纵轴表示电压u、用横轴表示电流i,分别将a和b的数据在图2坐标系中描点,并作出u-i图线。

图22)对导体a(或导体b)来说,电流与它两端的电压的关系如何?u与i的比值怎样?

3)对导体a、b,在电压u相同时,谁的电流小?谁对电流的阻碍作用大?

答案 (1)u-i图线如图所示。

2)对导体a(或导体b),电流与它两端的电压成正比,导体a或导体b的电压与电流的比值是个定值,但两者的比值不相等。

3)电压相同时,b的电流小,说明b对电流的阻碍作用大。

知识梳理]1.电阻:导体两端的电压与通过导体的电流大小之比。

1)定义式:r=.

2)单位:欧姆(ω)常用的单位还有千欧(kω)、兆欧(mω),且1 ω=10-3 kω=10-6 mω.

3)物理意义:反映导体对电流阻碍作用的大小。

2.欧姆定律: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。

1)表达式:i=.

2)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。

即学即用] 判断下列说法的正误。

1)由r=知,导体的电阻由两端的电压和通过的电流决定。(×

2)导体的电阻由导体本身的性质决定,跟导体两端的电压及流过导体的电流的大小无关。(√

3)对于确定的导体,其两端的电压和流过它的电流的比值等于它的电阻值。(√

4)电流相同时,电阻越大,其电压降越大。(√

二、导体的伏安特性曲线。

导学**] 研究导体中的电流与导体两端的电压之间的关系,可以用公式法,可以用列表法,还可以用图象法。分析图3中两电学元件的i-u图象,我们可以得出两元件的电流和电压有怎样的关系?

图3答案甲为非线性关系;乙为线性关系,电流与电压成正比。

知识梳理]1.伏安特性曲线:用纵坐标表示电流i,用横坐标表示电压u,这样画出的导体的i-u图象叫做导体的伏安特性曲线。

若i-u图象为直线,图线的斜率表示导体电阻的倒数。即k==,图线的斜率越大,电阻越小,如图4,ra>rb.

图42.线性元件和非线性元件:

1)线性元件:伏安特性曲线是一条直线,欧姆定律适用的元件,如金属导体、电解质溶液。

2)非线性元件:伏安特性曲线是一条曲线,欧姆定律不适用的元件。如气态导体(日光灯、霓虹灯管中的气体)和半导体元件。

即学即用] 判断下列说法的正误。

1)凡导电的物体,其伏安特性曲线一定是直线。(×

2)伏安特性曲线上某点的切线斜率等于电阻的倒数。(×

3)线性元件的电压与电流成正比。(√

4)电阻的i-u图象和u-i图象为直线时,两种图象的斜率均表示电阻的倒数。(×

一、欧姆定律的理解和应用。

是用比值法定义的电阻的定义式,导体的电阻r由导体本身的性质决定,不是由u和i决定的。对于某一导体,它的电阻r不变,它的电压u和电流i成正比。

是欧姆定律的数学表达式,它反映了导体中电流与电压、电阻的比例关系。常用于计算一段电路加上一定电压时产生的电流,适用条件是金属或电解液导电(纯电阻电路).

例1 某金属导体两端所加电压为8 v时,10 s内通过某一横截面的电荷量为0.16 c,求:

1)导体的电阻;

2)若导体两端电压为10 v,求通过导体的电流。

答案 (1)500 ω 2)0.02 a

解析 (1)电压u1=8 v,10 s内通过电荷量q=0.16 c,则电流i1==a=0.016 a,电阻r==ω500 ω.

2)若导体两端电压为u2=10 v,则电流i2==a=0.02 a.

针对训练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.如果所加电压变为原来的2倍,则导体中的电流是多大?

答案 2 a

解析由欧姆定律得:r=,电压变化后有:r=,解得i0=1 a.电压加倍后同理可得r==,所以i2=2i0=2 a.

二、导体的伏安特性曲线。

图象与u-i图象的区别。

1)坐标轴的意义不同:i-u图象中,横坐标表示电压u、纵坐标表示电流i;u-i图象中,横坐标表示电流i,纵坐标表示电压u.

2)图线斜率的意义不同。i-u图象中,斜率表示电阻的倒数,u-i图象中,斜率表示电阻,如图5所示,在图甲中r2<r1,图乙中r2>r1.

图52.注意:若i-u图象或u-i图象为曲线,如图6所示,则某点与原点连线的斜率的倒数(或斜率)表示电阻。如图所示,r=≠.

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