欧姆定律(巩固复习)
典型例题:例1.电源电压一定时,当电路中某用电器的电阻为60ω时,要使电路中的总电流的1/5通过这个用电器,应该给它___联一个___的电阻。若要使这个用电器两端的电压是总电压的1/4,则需要在电路中___联一个___的电阻。
解析:使电路中的总电流的1/5通过这个用电器,只能是并联电路,并联电路干路电流叫总电流,所以应该给它并联一个电阻,设:干路电流为i总,用电器电阻为r1,通过r1的电流为i1,并联一个电阻为r2,通过电阻r2的电流为i2,根据并联电路的电流的分配特点可以求出电阻r2,即:
,已知:r1=60ω,i1=1/5i总,那么:i2= i总,代入上式, ,解得电阻r2=15ω。
该题的前两个空是:并,15ω。若使这个用电器两端的电压是总电压的1/4,也就是说该用电器两端的电压与总电压之比为1:
4,说明是应该串联一个电阻,那么也就是说使串联的这个电阻两端的电压是总电压的3/4,设:电阻r1两端的电压为:u1,电阻r2两端的电压为u2,总电压为u总,已知:
r1=60ω,u1= u总,u2= u总,根据串联电路电压分配的特点: ,可求出电阻r2的阻值,代入: ,r2=180ω。
该题的后两个空应该填入:串,180ω。
例2.一个小灯泡正常发光时两端电压为24v,通过的电流为1a。若将它接在电压为36v的电源上时,要使灯泡正常发光,应该怎么办?
解析:应该给小灯泡串联一个电阻,使这个电阻两端的电压为12v,才能保证小灯泡两端电压为24v,而使小灯泡正常发光,则电阻r的阻值为:r= =12ω。
答:应该给小灯泡串联一个12ω的电阻。
例3.如图所示电路,电源电压保持不变,电阻r0的阻值为 20ω,滑动变阻器rac= rab;当滑动变阻器的滑片p在变阻器的c点时,电路中电流表的示数为i1。当滑动变阻器的滑片p位于变阻器的b端时,电路中电流表的示数为i2。已知:
i1:i2=5:2,求:
滑动变阻器的最大阻值rab是多少?
解析:该题已给出两次电路的电流比,可以直接利用电源电压不变的关系列出两个方程,联立解方程组,求出滑动变阻器的最大阻值rab,当滑动变阻器的滑片p在变阻器的c点时:电路中的电流:
i1= —当滑动变阻器的滑片p位于变阻器的b端时,电路中的电流:i2= —
将①式比②式约去u,得:
代入数据: ,100ω+rab=40ω+2rab,解得:rab=60ω。
答:滑动变阻器的最大阻值rab为60ω。
例4.如图所示电路,电源电压保持不变,已知rab= rac。当滑片p位于变阻器的b点和c端两处时,电压表的示数之比为1:2。
则定值电阻r0与变阻器rab的电阻之比是多少?若r0=15ω,则变阻器的最大阻值rac是多少欧姆?
解析:根据题意画出电路简图,所设的物理量的字母标在图上,已知数据也标在图中。
(甲乙)①式比②式得:3r0+3rab=2r0+6rab,则:r0:rab=3:1
若:r0=15ω,所以rab=5ω,则:rac=15ω。
例5.如图所示电路,电源电压不变,当开关s1断开,s2闭合时,电路中电流表的示数为1a;若开关s2断开,s1闭合时,电路中电流表的示数为0.5a。求:
(1)电阻r1与r2之比;(2)开关s1和s2都闭合时,电路中电流表的示数是多少。
解析:当开关s1断开,s2闭合时,电阻r1没有接入电路中,电路中只有r2,此时电路中电流表的示数为i1,i1=1安培,电源电压为:u=i1r2。
当开关s2断开,s1闭合时,电阻r1和r2串联,电路中电流表的示数为i2,i2=0.5安培,电源电压为:u=i2(r1+r2),电源电压不变,两式相等:
i1r2=i2(r1+r2),代入数据便可求出电阻r1和r2之比:1安培·r2=0.5安培·(r1+r2),解得:
r1:r2=1:1。
如果将开关s1和s2都闭合时,电阻r1短路,电路中只有电阻r2,实际上就是第一种状态,电流表示数仍为1安培。
答:(1)电阻r1与r2的阻值之比为1:1,(2)当开关s1和s2都闭合时,电路中电流表的示数为1安培。
例6.如图所示电路,电源电压保持不变,已知电阻r1的电阻值为12ω, r2>r1),滑动变阻器的最大阻值rab为14ω。当开关s断开,滑动变阻器的滑片p位于变阻器的中点c时,电路中电流表的示数为0.6a。
当开关s闭合,滑动变阻器的滑片p位于变阻器的a端时,电路中电流表的示数为2.5a。求:
电路中定值电阻r2的阻值是多少。
解析:当滑动变阻器的滑片p位于变阻器的中点c,开关s断开时,电阻r2和变阻器rab串联,此时电路中电流表的示数设为i1,已知i1=0.6a,已知滑动变阻器的最大阻值为14ω,即:
rab=14ω,则:rac=7ω。根据欧姆定律的公式可列出方程:
i1= —当滑动变阻器的滑片p位于变阻器的a端时,开关s闭合时,滑动变阻器没接入电路中,电阻r1和r2并联,此时干路中电流表的示数设为i2,已知:i2=2.5a,电阻r1的阻值为:
r1=12ω,根据欧姆定律公式可以列出方程:
i2= —将方程①式和②式联立便可以解出电阻r2的阻值,解法如下:i1(r2+rac)=i2· ,代入数据:0.
6a×(r2+7ω)=2.5a× ,整理:r22-31r2+84=0,(r2-3)(r2-28)=0,得:
r2=3ω(舍去),r2=28ω。
答:因为题目中给出r2>r1,r1=12ω,故此将r2=3ω舍去,所以电阻r2的阻值为28ω。
例7.如图所示电路,电源电压u保持不变,电源电压为12v,定值电阻r1的阻值为4ω,滑动变阻器的最大阻值为8ω,当滑动变阻器的滑片p从a端向b端滑动的过程中,电流表的示数变化范围是多少?电压表v的示数变化范围是多少?
解析:当滑动变阻器的滑片p在a端时,滑动变阻器没有接入电路中,电路中只有电阻r1,电阻r1两端的电压就等于电源电压,电压表的示数就是电源电压,即此时电压表的示数就是12v。此时电流表的示数i= =3a。
当滑动变阻器的滑片p滑到b端时,电阻r1和滑动变阻器rab串联,电压表是测量电阻r1两端电压,此时电路中的电流i'= 1a,此时电阻r1两端的电压u1'=i'r1=1a×4ω=4v,电压表的示数为4v。
答:电流表示数的变化范围是3a至1a;电压表示数变化范围是12v至4v。
巩固练习:1.定值电阻r1、r2、r3,它们的电阻之比为:r1:
r2:r3=2:3:
5,将这三个电阻组成串联电路,接在电压恒定的电源上时,电阻r2两端的电压u2=6v。求:(1)电阻r1和电阻r3两端的电压各是多少。
(2)若将这三个电阻并联后接在另外一个电压不变的电源上时,测得通过电阻r2的电流强度为0.3a,那么通过电阻r1和r3的电流各是多少。
2.如图所示电路,电源电压为u=12v且保持不变。已知定值电阻r1的阻值为4ω,在滑动变阻器滑动的过程中,电路中电压表的最小示数为4v,最大示数为8v。求电路中定值电阻r2和滑动变阻器的最大阻值是多少。
3.由电阻r1、r2、r3三个电阻组成串联电路,已知电路两端的总电压是电阻r1两端电压的7倍,电阻r2两端电压是电阻r1两端电压的2倍,电阻r3=8ω,求电阻r1和电阻r2的电阻值。
4.将电阻r1、r2、r3组成并联电路,电源电压不变,已知干路中的电流强度是电阻r1支路中电流强度的5倍,电阻r2支路中的电流强度是电阻r1支路中电流强度的2.5倍,电阻r3的电阻值为10ω。求:
电阻r1和r2的电阻值。
5.电源电压保持不变,将两只电阻r1和r2串联在电路中,如果将电阻r1=60ω的电阻短路,则此时电路中的电流增大为原来的4倍,求电阻r2的阻值是多少。
答案:1、(1)u1=4v u3=10v (2)i1=0.45a i3 = 0.18a
2、r2的阻值为2ω;滑动变阻器的最大阻值为6ω。
3、电阻r1的阻值为2ω,电阻r2的阻值为4ω。
4、r1的阻值为15ω,电阻r2的阻值为6ω。
5、r2=20ω。
答案解析:1、解析:(1)设电阻r1两端电压为u1,电阻r3两端电压为u3,因为电阻r1和r2的比为2:
3,又已知电阻r2两端电压为u2=6v,根据串联电路电压分配的特点: ,可得: ,u1=4v。
又因为电阻r2:r3=3:5, ,u3=10v。
(2)若将三个电阻组成并联电路,设通过r1的电流为i1,通过r2的电流为i2,通过r3的电流为i3,又已知i2=0.3a,根据并联电路中电流分配的特点: ,代入数据:
,i1=0.45a;又已知:r2:
r3=3:5, ,i3=0.18a。
答:(1)电阻r1两端电压为u1=4v,电阻r3两端电压u3=10v。(2)通过电阻r1的电流i1为0.45a;通过电阻r3中的电流i3为0.18a。
2、解析:当滑动变阻器的滑片p在b端时,电路中电压表的示数为最小值u1=4v;当滑动变阻器的滑片p在a端时,电路中电压表的示数为最大值u1'=8v。
当滑片p在a端时,滑动变阻器没有连入电路中,此时它两端的电压为零,可根据滑动变阻器的滑片在a端时,电阻r1和r2串联求出电阻r2的阻值:因为此时电阻r1两端电压u1'=8v,电源电压u=12v,根据:u=u1+u2,得:
u2=u-u1=12v-8v=4v,又已知电阻r1=4ω,根据串联电路电压分配的特点,即: =代入数据: ,解得r2=2ω。
当滑动变阻器的滑片p在b端时,电阻r1、r2和滑动变阻器r3串联,此时电阻r1两端的电压为4v,电源电压u=12v保持不变,电阻r2=2ω,可以根据分压公式先求出此时电阻r2两端的电压:
= ,代入数据: ,解得:u2'=2v。
根据:u=u1+u2+u3,解得u3=u-u1-u2=12v-4v-2v=6v,然后再根据分压公式求出电阻r3的阻值, =代入数据: ,解得r3=6ω。
答:定值电阻r2的阻值为2ω;滑动变阻器的最大阻值为6ω。
3、解析:此题可先画出电路图,在图上标出已知和未知量的符号,根据串联电路的特点,各电阻两端电压与电阻成正比的关系,利用正比分压公式便可以求出电阻r1和r2的阻值,解法如下:先利用电阻r3=8ω与电阻r2列出方程:
,r2=4ω,因为:u1:u2=1:
2,r2=4ω,所以r1:r2=1:2,r1=2ω。
答:电阻r1的阻值为2ω,电阻r2的阻值为4ω。
4、解析:解题方法为:先画出三个电阻的并联电路,并且在图中标出已知量和未知量的符号,这样在解题时更清楚、更方便。
利用并联电路的特点,各支路中的电流强度与电阻成反比,利用反比分流的公式: ,便可求出r1和r2的电阻值。解法如下:
先利用电阻r3=10ω与电阻r2列方程可解出电阻r2的电阻值r2=6ω。又因为i2=2.5i1,i1:
i2=2:5,所以r1:r2=5:
2,因为r2=6ω,所以r1=15ω。
答:电阻r1的阻值为15ω,电阻r2的阻值为6ω。
5、解析:该题分为两种状态,第一次电路是电阻r1和r2串联,设此时电路中的电流为i,已知:r1=60ω,第二次电路将电阻r1短路,电路中只有电阻r2,设此时电路中的电流为i'。
又已知i'=4i,即i:i'=1:4。根据这两种状态分别列出方程,可求出电阻r2;
i= —i'=
将①式和②式相比得: ,60ω+r2=4r2,解得r2=20ω。
答:电阻r2=20ω。
八年级下册物理《欧姆定律》欧姆定律及其应用知识点整理
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