2.電阻、歐姆定律

PAGEPAGE5電阻、歐姆定律二、重難點(diǎn)知識(shí)歸納與講解（一）電阻及其大小1、電阻的概念導(dǎo)體雖然容易導(dǎo)電，但都對(duì)電流有阻礙作用。在相同的電壓作用下，通過不同導(dǎo)體的電流大小不同，表示不同導(dǎo)體對(duì)電流的阻礙作用不同。電阻就是為了描述導(dǎo)體對(duì)電流阻礙作用大小而引入的物理量。導(dǎo)體對(duì)電流的阻礙作用大，我們說它的電阻大，導(dǎo)體對(duì)電流的阻礙作用小，我們說它的電阻小。正因?yàn)殡娮枋怯脕砻枋鰧?dǎo)體對(duì)電流的阻礙作用大小的，而導(dǎo)體對(duì)電流的阻礙作用總是存在的，因此，導(dǎo)體的電阻總是存在的，不會(huì)因?yàn)閷?dǎo)體兩端沒有加電壓，或者沒有通電流，它就沒有對(duì)電流的阻礙作用，就沒有電阻。只是在沒加電壓或沒通電流時(shí)，導(dǎo)體沒有起到阻礙電流的作用而已。因此，一個(gè)導(dǎo)體，無論它是否加電壓和通電流，也無論給它加多大電壓和通多大的電流，它的電阻都不會(huì)改變?；蛘哒f電阻是導(dǎo)體本身的一種性質(zhì)。2、電阻的大小和單位“如果導(dǎo)體端的電壓是1V，通過的電流是1A，這段導(dǎo)體的電阻就是1Ω”。這段表述為我們認(rèn)為1Ω的電阻是個(gè)什么概念提供了依據(jù)。根據(jù)電阻的概念，如果這段電阻為1Ω的導(dǎo)體兩端不加電壓，它的電阻仍為1Ω。我們知道，電壓是在導(dǎo)體中形成電流的條件，那么這段導(dǎo)體兩端不加電壓時(shí)，其中就沒有電流，如果所加電壓不是1V，通過它的電流就不是1A，但它的電阻仍為1Ω。電阻的單位是Ω，常用的還有較大的單位：kΩ、MΩ。它們的換算關(guān)系是：1MΩ=103kΩ=106Ω（二）決定電阻大小的因素決定電阻大小的因素有：導(dǎo)體的長(zhǎng)度、材料、橫截面積以及溫度。其中溫度是外部因素，在常見導(dǎo)體中，溫度對(duì)電阻的大小影響不太顯著。長(zhǎng)度、材料、橫截面積是導(dǎo)體本身的因素。因?yàn)闆Q定電阻大小的因素較多，所以在研究和比較不同導(dǎo)體的電阻大小時(shí)，應(yīng)保持幾種因素相同的情況下，再討論其中一個(gè)因素對(duì)電阻大小的影響。例如，材料和橫截面積一定時(shí)，導(dǎo)體越長(zhǎng)，其電阻越大；材料和長(zhǎng)度一定時(shí)，橫截面積越大的導(dǎo)體電阻越小。不能說鐵的電阻比銅的電阻大，因?yàn)樗鼈兊拈L(zhǎng)度、橫截面積等因素并沒有確定。例1、甲、乙兩個(gè)燈泡串聯(lián)在電路中，下面的判斷中，正確的是（）A．甲燈中電流較大，甲燈的電阻較小B．甲燈中電流較小，甲燈的電阻較大C．兩燈中電流相等，兩燈的電阻相等D．兩燈中電流相等，電阻大小不能比較例2、一根鋁導(dǎo)線的電阻是R，要使電路中導(dǎo)線的電阻變大，可采用的措施是（）A．增大導(dǎo)體兩端的電壓或減小通過導(dǎo)線的電流B．將這根鋁導(dǎo)線對(duì)折后接入C．用長(zhǎng)度、橫截面積相同的銅導(dǎo)線代替鋁導(dǎo)線接入電路中D．將鋁導(dǎo)線拉長(zhǎng)后接入電路中（三）滑動(dòng)變阻器及其工作原理1、滑動(dòng)變阻器的構(gòu)造、結(jié)構(gòu)示意圖以及在電路中的符號(hào)滑動(dòng)變阻器的構(gòu)造：瓷筒、線圈、金屬棒、滑片、接線柱。常用的滑動(dòng)變阻器有兩種：一種只有兩個(gè)接線柱；一種有四個(gè)接線柱。滑動(dòng)變阻器的結(jié)構(gòu)示意圖：滑動(dòng)變阻器在電路中的符號(hào)：2、滑動(dòng)變阻器的作用和原理由于滑動(dòng)變阻器的活動(dòng)滑片可在棒上移動(dòng)，滑片與線圈接觸處是剝?nèi)ソ^緣皮裸露電阻絲的通路，所以接入電路中的滑動(dòng)變阻器，通過移動(dòng)滑片改變電阻線在電路中的長(zhǎng)度，來改變電阻的大小，從而改變電路中的電流大小。例3、在下圖中，滑動(dòng)變阻器各段電阻值為RAB=60Ω，RBP=40Ω，RAP=20Ω，則CD間、AD間、BD間、AB間的電阻值各是多少？（四）滑動(dòng)變阻器的接法1、兩個(gè)接線柱的滑動(dòng)變阻器接法較簡(jiǎn)單，只要將下圖a中A、B兩點(diǎn)串入電路中即可，這時(shí)接入電路中通過電流的電阻絲是AP段，當(dāng)滑片從A端開始向右滑動(dòng)時(shí)，接入電路中的電阻值增大，可使電路中電流減??；反之，滑片向左滑動(dòng)時(shí)，接入電路中的電阻值減小，可使電路中電流增大。2、四個(gè)接線柱的滑動(dòng)變阻器的接法就復(fù)雜得多。如下圖b所示，如果將A、C或A、D接入電路中，使用的電阻線是AP段，當(dāng)滑片P向右移動(dòng)時(shí)，接入電路中的電阻變大，反之，滑片P向左移動(dòng)時(shí)，接入電路中的電阻變小。如果將B、C或B、D接入電路中，則使用的電阻線是PB段，當(dāng)滑片P向右移動(dòng)時(shí)，接入電路中的電阻變小，反之，滑片P向左移動(dòng)時(shí)，接入電路中的電阻變大。如果將C、D接入電路中，由于CD金屬桿電阻極小，相當(dāng)于沒有接入電阻，無論怎樣移動(dòng)P的位置，也不能調(diào)節(jié)電路中的電阻，所以不能這樣接。如果將A、B接入電路中，串入電路中的電阻是變阻器AB段的總電阻，也不能通過移動(dòng)P來調(diào)節(jié)電阻大小，因此也不能這樣接。（五）研究方法與實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分析1、研究物理規(guī)律的重要方法先根據(jù)已掌握的知識(shí)、或者已有的經(jīng)驗(yàn)等，對(duì)物理規(guī)律進(jìn)行合理的猜想，然后通過實(shí)驗(yàn)進(jìn)行驗(yàn)證，這是研究和探索物理規(guī)律時(shí)常用的重要方法之一。前面已經(jīng)學(xué)過，電壓是形成電流的原因，在導(dǎo)體兩端加電壓，導(dǎo)體中才有電流。據(jù)此可以猜想：電流的大小與導(dǎo)體兩端的電壓有關(guān)，電壓越高，電流可能越大。通過對(duì)導(dǎo)體電阻的學(xué)習(xí)，知道任何導(dǎo)體都有電阻，導(dǎo)體的電阻對(duì)電流有阻礙作用。據(jù)此可以猜想：電流的大小與導(dǎo)體的電阻有關(guān)，電阻越大，表達(dá)對(duì)電流的阻礙作用越大，電流可能越小。上述猜想是否符合客觀事實(shí)，并且電流跟電壓、電阻究竟是怎樣的關(guān)系，還需要用實(shí)驗(yàn)進(jìn)行檢驗(yàn)。這個(gè)實(shí)驗(yàn)的目的是研究電流與電壓、電阻的關(guān)系，因?yàn)橛须妷汉碗娮鑳蓚€(gè)因素影響電流，那么在進(jìn)行定量研究時(shí)，應(yīng)保持一個(gè)因素不變，而研究另一個(gè)因素對(duì)電流的影響，從而將一個(gè)多因素問題轉(zhuǎn)化為多個(gè)單因素問題。這里，分別保持電壓、電阻不變，研究電流跟電阻、電流跟電壓的定量關(guān)系。2、根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分析總結(jié)規(guī)律會(huì)根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分析總結(jié)規(guī)律，是我們學(xué)習(xí)和研究物理問題必須具備的能力。雖然物理規(guī)律是客觀存在的，是確定的，但不同的實(shí)驗(yàn)過程測(cè)出的數(shù)據(jù)可以不一樣。在一次研究通過某一導(dǎo)體的電流跟導(dǎo)體兩端電壓的關(guān)系時(shí)，記錄了一組數(shù)據(jù)如表1；記錄了另一組數(shù)據(jù)如表2。由兩表的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，可得到怎樣的結(jié)論呢？由于表1是研究通過某一導(dǎo)體的電流跟加在導(dǎo)體兩端電壓的關(guān)系時(shí)的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，其中“某一導(dǎo)體”指明研究的導(dǎo)體確定，則電阻不變。從表1中數(shù)據(jù)可知，電壓變?yōu)樵瓉淼?倍時(shí)，電流也變?yōu)樵瓉淼?倍；電壓變?yōu)樵瓉淼?倍時(shí)，電流也變?yōu)樵瓉淼?倍。因此由表1得到的結(jié)論是：在電阻一定的情況下，導(dǎo)體中的電流跟導(dǎo)體兩端的電壓成正比。從表2可以看出，導(dǎo)體兩端的電壓為6V，且保持不變，導(dǎo)體電阻變?yōu)樵瓉淼?倍時(shí)，其中的電流變?yōu)樵瓉淼?/2；導(dǎo)體電阻變?yōu)樵瓉淼?倍時(shí)，其中的電流變?yōu)樵瓉淼?/3。因此由表2得出的結(jié)論是：在電壓不變的情況下，導(dǎo)體中的電流跟導(dǎo)體的電阻成反比。例4、如圖所示，保持電壓表的示數(shù)不變，換用不同的定值電阻R，根據(jù)電流跟電阻的關(guān)系完成下表。（六）正確理解電流跟電壓、電阻的關(guān)系第一，導(dǎo)體中的電流與電壓成正比是有條件的：保持電阻不變；導(dǎo)體中的電流與電阻成反比也是有條件的：保持電壓不變。第二，正確理解電流、電壓、電阻之間的邏輯關(guān)系。在導(dǎo)體電阻一定時(shí)，電壓是在導(dǎo)體中產(chǎn)生電流的原因，電流是在導(dǎo)體上加電壓的結(jié)果，是因?yàn)閷?dǎo)體兩端加了電壓，才使導(dǎo)體中有電流，而不是因?yàn)閷?dǎo)體中有電流才加了電壓。因此，不能將電流跟電壓的關(guān)系描述為“電壓跟電流成正比”。在保持電壓一定時(shí)，導(dǎo)體中電流會(huì)隨電阻的改變而變化，這里電阻的變化是引起電流改變的原因，而不是因?yàn)閷?dǎo)體中電流變化而引起的電阻變化，因?yàn)殡娮枋菍?dǎo)體本身的一種特性，只由導(dǎo)體本身的因素決定，而與導(dǎo)體中中是否通有電流，以及電流的大小無關(guān)。因此，不能將電流跟電阻的關(guān)系描述為“電阻與通過導(dǎo)體的電流成反比”。（七）歐姆定律1、歐姆定律的內(nèi)容將上一節(jié)中通過實(shí)驗(yàn)總結(jié)的電流跟電壓、電阻的關(guān)系歸納起來，得到歐姆定律：導(dǎo)體中的電流，跟導(dǎo)體兩端的電壓成正比，跟導(dǎo)體的電阻成反比。2、歐姆定律的公式及其變形設(shè)電阻為R的導(dǎo)體兩端所加電壓為U，通過它的電流為I，則歐姆定律可表示為式中，I、U、R是同一導(dǎo)體或同一段電路上的電流強(qiáng)度、電壓、電阻，即具有同體性。應(yīng)用歐姆定律分析和計(jì)算電路時(shí)，切不可張冠李戴。歐姆定律公式可變形為U=IR。那么能否據(jù)此認(rèn)為導(dǎo)體兩端的電壓跟導(dǎo)體中的電流、導(dǎo)體的電阻成正比呢？我們知道，電壓是形成電流的原因，導(dǎo)體兩端的電壓由電源提供，在電阻為R的導(dǎo)體兩端加電壓U時(shí)，導(dǎo)體中有電流I=U/R，如果電阻R變化，會(huì)引起其中電流的變化，但不會(huì)引起電壓的變化；如果電流發(fā)生變化，可能是因?yàn)閷?dǎo)體兩端的電壓或電阻的變化引起的。可見，作為形成電流原因的電壓不會(huì)與電流、電阻成正比。歐姆定律公式還可變形為R=U/I。那么能否據(jù)此認(rèn)為導(dǎo)體的電阻與它兩端的電壓成正比、與其中的電流成反比呢？不能。因?yàn)閷?dǎo)體的電阻由導(dǎo)體本身的因素決定，與所加電壓U和通過的電流I無關(guān)。不過，R=U/I為我們提供了一種測(cè)量、計(jì)算電阻的方法，如果用電壓表和電流表分別測(cè)出電阻兩端電壓和通過其中的電流，便可由此式計(jì)算電阻值。例5、下列對(duì)歐姆定律和導(dǎo)體電阻的理解中，正確的是（）A．因?yàn)镮=U/R，所以當(dāng)U=0時(shí)，I=0B．因?yàn)镮=U/R得R=U/I，所以，當(dāng)U=0時(shí)，I=0，R必等于為0C．對(duì)于某一段導(dǎo)體來說，U變大時(shí)，I也變大，R的值不變D．同種材料，短而粗的導(dǎo)體其電阻必然比長(zhǎng)而細(xì)的導(dǎo)體?。ò耍?yīng)用歐姆定律對(duì)簡(jiǎn)單電路進(jìn)行分析和計(jì)算應(yīng)用歐姆定律分析和計(jì)算簡(jiǎn)單電路的步驟是：（1）根據(jù)題意畫出電路圖；（2）在電路圖上標(biāo)出已知量和未知量的符號(hào)，標(biāo)示的符號(hào)應(yīng)按物理學(xué)上的要求統(tǒng)一，如U、I、R等；（3）根據(jù)歐姆定律寫明原始公式，需要變形再寫出變形式；（4）代入已知量，統(tǒng)一單位，進(jìn)行分析和計(jì)算。例6、如圖所示電路中，R1=3Ω，R2=6Ω，閉合開關(guān)后，電壓表的示數(shù)為1.5V，求：（1）電源的電壓；（2）2分鐘內(nèi)通過電阻R2中的電量。中考解析一、中考要求電流、電壓及本周學(xué)習(xí)的電阻是初中物理電學(xué)內(nèi)容的必考知識(shí)點(diǎn)，而揭示它們?nèi)咧g的關(guān)系的歐姆定律更是分析電路的根本途徑。因此在知識(shí)講解中對(duì)重、難點(diǎn)知識(shí)作了較詳細(xì)的闡述，希望同學(xué)們對(duì)照習(xí)題揣摩。二、中考新題例說例1、（2005·甘肅）有一種臺(tái)燈是可以連續(xù)調(diào)節(jié)燈泡亮度的，現(xiàn)給你提供如下器材：一個(gè)電池組、一個(gè)小燈泡、一個(gè)滑動(dòng)變阻器、一個(gè)開關(guān)和若干導(dǎo)線，請(qǐng)你設(shè)計(jì)一個(gè)小燈泡可以連續(xù)調(diào)光（以燈泡最暗到最亮）的電路圖。例2、（2004·廣州市）如圖所示，電源的電壓不變，閉合開關(guān)S，將滑動(dòng)變阻器的滑片P向a端移動(dòng)過程中（）(例2)(例3)A．電流表A和電壓表V的示數(shù)不變B．電流表A和電壓表V的示數(shù)減小C．電流表A的示數(shù)增大，電壓表V的示數(shù)減小D．電流表A的示數(shù)增大，電壓表V的示數(shù)不變例3、（2002·北京市海淀區(qū)）在相距20km的甲、乙兩地之間有兩條輸電線，已知輸電線每米長(zhǎng)的電阻為0.01Ω?，F(xiàn)輸電線在某處發(fā)生短路，為確定短路位置，檢修員利用電壓表、電流表和電源接成如圖所示電路進(jìn)行測(cè)量。當(dāng)電壓表的示數(shù)為1.5V時(shí)，電流表的示數(shù)為30mA，則可確定出短路位置離甲地__________km。在線測(cè)試一、選擇題1、一根銅導(dǎo)線和一根鎳鉻合金導(dǎo)線，它們的長(zhǎng)度和粗細(xì)都相同，串聯(lián)起來接入電路中，那么（）A．兩根導(dǎo)線中的電流相等B．兩根導(dǎo)線的電阻相等C．銅導(dǎo)線中通過的電流大些D．鎳鉻合金導(dǎo)線的電阻大些2、如圖所示，當(dāng)滑動(dòng)變阻器滑片P向右移動(dòng)時(shí)，電路中燈泡變暗的是（）A．B．C．D．3、旋盤式電阻箱上有四個(gè)旋盤，把兩個(gè)接線柱接入電路，則接入電路中的電阻阻值為（）A．任一旋盤上的示數(shù)B．任一旋盤上的示數(shù)乘以面板上標(biāo)記的倍數(shù)C．四個(gè)旋盤上的示數(shù)之和D．每個(gè)旋盤上的示數(shù)乘以面板上標(biāo)記的倍數(shù)，再相加4、如圖所示，是用滑動(dòng)變阻器控制電燈亮度的電路圖。如果要求滑動(dòng)變阻器滑片P向左移動(dòng)時(shí)電燈變亮，則連接方式中，正確的是（）A．d接M，b接NB．a(chǎn)接M，c接NC．a(chǎn)接M，d接ND．c接M，d接N5、把長(zhǎng)度相等的甲、乙兩根錳銅絲，分別接入電壓相同的電路中，若在相等時(shí)間內(nèi)通過甲的電量比乙多，則下列判斷中，正確的是（）A．甲的橫截面積比乙小B．甲的橫截面積比乙大C．甲和乙的橫截面積相等D．無法比較橫截面積大小6、用兩節(jié)干電池串聯(lián)給一個(gè)導(dǎo)體a供電時(shí)，導(dǎo)體中的電流是1.5A，用同樣一個(gè)電池組給另一個(gè)導(dǎo)體b供電，導(dǎo)體b的電阻是a的3倍，則導(dǎo)體b中的電流為（）A．0.5AB．1.5AC．3AD．4.5A7、一個(gè)電阻兩端電壓是4V時(shí)，通過它的電流是0.5A，另一個(gè)電阻兩端電壓是8V時(shí)，通過它的電流是（）A．0.5AB．1AC．2AD．不能確定8、對(duì)于一段導(dǎo)體，關(guān)于R=U/I的物理意義，下列說法中，正確的是（）A．導(dǎo)體中電流越大，則電阻越小B．加在導(dǎo)體兩端的電壓越大，則電阻越大C．導(dǎo)體的電阻等于導(dǎo)體兩端的電壓與通過的電流之比D．導(dǎo)體的電阻跟它兩端的電壓成正比，跟電流成反比二、填空題9、如圖所示電路，R1=6Ω，R2=4Ω，通過R2的電流是0.3A，則通過R1的電流是__________，干路中的電流是________。(9題)(1