初中物理知識點:歐姆定律及其應(yīng)用

編輯: 逍遙路 關(guān)鍵詞: 初中物理 來源: 高中學(xué)習(xí)網(wǎng)

內(nèi)容:
通過導(dǎo)體的電流與導(dǎo)體兩端的電壓成正比,與導(dǎo)體的電阻成反比;

公式:

I=U/R,U表示導(dǎo)體兩端的電壓,單位是V;R表示導(dǎo)體的電阻,單位是Ω;I表示通過導(dǎo)體的電流,單位是A。


單位使用:
使用歐姆定律時各物理量的單位必須統(tǒng)一,I的單位是A,U的單位是V,R的單位是Ω。



解析“歐姆定律”:
歐姆定律是電學(xué)中的基本定律和核心內(nèi)容,是貫穿整個電學(xué)的主線,下面我們從以下幾個方面進行深入分析.
1.要理解歐姆定律的內(nèi)容
(1)歐姆定律中的關(guān)于成正比、成反比的結(jié)論是有條件的。如果說導(dǎo)體中的電流與導(dǎo)體兩端的電壓成正比,條件就是對于同一個電阻,也就是說在電阻不變的情況下;如果說導(dǎo)體中的電流與導(dǎo)體的電阻成反比,條件就是導(dǎo)體兩端的電壓不變。
(2)注意順序,不能反過來說,電阻一定時,電壓跟電流成正比。這里存在一個邏輯關(guān)系,電壓是原因,電流是結(jié)果。是因為導(dǎo)體兩端加了電壓,導(dǎo)體中才有電流,不是因為導(dǎo)體中通了電流才有了電壓,因果關(guān)系不能顛倒。
同樣也不能說導(dǎo)體的電阻與通過它的電流成反比。我們知道,電阻是導(dǎo)體本身的一種性質(zhì),即使導(dǎo)體中不通電流,它的電阻也不會改變,更不會因為導(dǎo)體中電流的增大或減小而使它的電阻發(fā)生改變。

2.要知道歐姆定律的公式和單位 歐姆定律的表達式,可變形為U=IR和R=,但這三個式子是有區(qū)別的。
(1),是歐姆定律的表達式,它反映了通過導(dǎo)體的電流的大小跟導(dǎo)體兩端所加的電壓這個外部原因和導(dǎo)體本身的電阻這個內(nèi)部原因之間的因果關(guān)系。
(2)U=IR,當電流一定時,導(dǎo)體兩端的電壓跟它的電阻成正比。不能說成導(dǎo)體的電阻一定時導(dǎo)體兩端的電壓與通過的電流成正比,因為電壓是形成電流的原因。電壓的大小由電源決定,跟I、R無關(guān),此式在計算比值時成立,不存在任何物理意義。
(3),此公式也是一個量變式,不存在任何物理意義。不能誤認為導(dǎo)體的電阻跟導(dǎo)體兩端的電壓成正比,跟導(dǎo)體中的電流成反比。公式中的I、U、R都要用國際單位,即電流的單位為安培,符號A;電壓的單位為伏特,符號V;電阻的單位為歐姆,符號Ω,且有。

3.要明白定律的適用范圍
(1)定律只適用于金屬導(dǎo)電和液體導(dǎo)電,對于氣體、半導(dǎo)體導(dǎo)電一般不適用。
(2)定律只適用于純電阻電路。如:電路中只接有電阻器、電熱器、白熾燈等用電器的電路。對于非純電阻電路,如:電動機電路、日光燈電路等,則不能直接應(yīng)用。


4.要理解歐姆定律的注意事項
(1)物理量的同一性。敘述歐姆定律時,在兩個 “跟”字后面都強調(diào)了“這段導(dǎo)體”四個字,它是指對電路中同一導(dǎo)體或同一電路而言。所以在運用歐姆定律等進行計算時,必須注意同一性,即I、R、U必須是 同一導(dǎo)體或同一段電路中的物理量。在表示I、U、R 時,注意腳標的一一對應(yīng)。
(2)物理量的同時性。由于電路的連接方式發(fā)生改變,開關(guān)的斷開或閉合,或滑動變阻器滑片的左右移動都可能使電路中總電阻發(fā)生變化,從而可能引起電路中電流和各部分電阻兩端的電壓發(fā)生變化。因此,必須注意在同一時刻、同一過程中的電壓、電阻與電流的相互對應(yīng),不可將前后過程的I、R、U隨意混用。



利用歐姆定律進行計算:
根據(jù)串、并聯(lián)電路的特點和歐姆定律的公式可進行有關(guān)計算。
解題的方法是:(1)根據(jù)題意畫出電路圖,看清電路的組成(串聯(lián)還是并聯(lián));
(2)明確題目給出的已知條件與未知條件,并在電路圖上標明;
(3)針對電路特點依據(jù)歐姆定律進行分析;
(4)列式解答。
例1如圖所示的電路中,電阻尺。的阻值為10Ω。閉合開關(guān)S,電流表A1的示數(shù)為2A,電流表A2的示數(shù)為0.8A,則電阻R2的阻值為____Ω。


解析:閉合開關(guān)s,R1與R2并聯(lián),電流表A1測 R1與R2中的電流之和,即;電流表A2測R2中的電流I2,則,電源電壓,則=15Ω


答案:15


如何判斷電壓表、電流表的示數(shù)變化:
1.明確電路的連接方式和各元件的作用
例如:開關(guān)在電路中并不僅僅是起控制電路通斷的作用,有時開關(guān)的斷開和閉合會引起短路,或改變整個電路的連接方式,進而引起電路中電表示數(shù)發(fā)生變化。
2.認清滑動變阻器的連入阻值例如:如果在與變阻器的滑片P相連的導(dǎo)線上接有電壓表,如圖所示,則此變阻器的連人阻值就是它的最大阻值,并不隨滑片P的滑動而改變。
3.弄清電路圖中電表測量的物理量在分析電路前,必須通過觀察弄清各電表分別測量哪部分電路的電流或電壓,若發(fā)現(xiàn)電壓表接在電源兩極上,則該電壓表的示數(shù)是不變的。
4.分析電路的總電阻怎樣變化和總電流的變化情況。
5.最后綜合得出電路中電表示數(shù)的變化情況。

例1如圖所示的電路中,電源兩端電壓保持不變,當開關(guān)S閉合時,燈L正常發(fā)光。如果將滑動變阻器的滑片P向右滑動,下列說法中正確的是( )

A.電壓表的示數(shù)變大,燈L變亮
B.電壓表的示數(shù)變小,燈L變暗
C.電壓表的示數(shù)變大,燈L變暗
D.電壓表的示數(shù)變小,燈L變亮


解析:題中L、R1、R2三元件是串聯(lián)關(guān)系,R2的滑片P向右滑動時,電路中總電阻變大,電流變小,燈L 變暗,其兩端電壓變小,電壓表測除燈L以外的用電器的電壓,電源總電壓不變,所以電壓表示數(shù)變大。所以選C項。


答案:C


滑動變阻器滑片移動時,電表的示數(shù)變化范圍問題:
解決此類問題的關(guān)鍵是把變化問題變成不變問題,把問題簡單化。根據(jù)開關(guān)的斷開與閉合情況或滑動變阻器滑片的移動情況,畫出等效電路圖,然后應(yīng)用歐姆定律,結(jié)合串、并聯(lián)電路的特點進行有關(guān)計算。


例1如圖甲所示電路中,電源電壓為3V且保持不變,R=10Ω,滑動變阻器的最大阻值R’=20Ω,當開關(guān)s閉合后,在滑動變阻器的滑片由A端移動到B 端的過程中,電流表示數(shù)的變化范圍是______。


解析:把滑片在A點和B點時的電路圖分別畫出來,如圖乙、丙所示,應(yīng)用歐姆定律要注意I、U、R的同一性和同時性。滑片在A端時, 0.3A;滑片在B端時 =0.1A。


答案:0.3~0.1A



歐姆定律知識梳理:


用歐姆定律分析短路現(xiàn)象:

導(dǎo)線不通過用電器而直接連到電源兩極上,稱為短路,要是電源被短路,會把電源燒壞。還有一種短路,那就是用電器被短路。如圖所示的電路中,顯然電源未被短路。燈泡L1的兩端由一根導(dǎo)線直接連接。導(dǎo)線是由電阻率極小的材料制成的,在這個電路中,相對于用電器的電阻來說,導(dǎo)線上的電阻極小,可以忽略不計。圖中與L1并聯(lián)的這段導(dǎo)線通過燈泡L2接在電源上,這段導(dǎo)線中就有一定的電流,我們對這段導(dǎo)線應(yīng)用歐姆定律,導(dǎo)線兩端的電壓U=IR,由于R→0,說明加在它兩端的電壓U→0,那么與之并聯(lián)的燈泡L1兩端的電壓U1=U→0,在L1上應(yīng)用歐姆定律知,通過L1 的電流,可見,電流幾乎全部通過這段導(dǎo)線,而沒有電流通過L1,因此L1不會亮,這種情況我們稱為燈泡L1被短路。
如果我們在與L1并聯(lián)的導(dǎo)線中串聯(lián)一只電流表,由于電流表的電阻也是很小的,情形與上述相同,那么電流表中雖然有電流,電流表有讀數(shù),但不是L1中的電流,電路變成了電流表與L2串聯(lián),電流表的讀數(shù)表示通過L2的電流,L1被短路了。

例:在家庭電路中,連接電燈電線的絕緣皮被磨破后可能發(fā)生短路,如果發(fā)生短路,則會造成( )
A.電燈兩端電壓增大
B.通過電燈的電流減小
C.電路中保險絲熔斷
D.電燈被燒壞


解析由于發(fā)生短路時,電路中電阻非常小,由 歐姆定律知,電路中的電流將非常大,所以保險兒絲將熔斷。


答案:C


注意防雷:
1.雷電現(xiàn)象及破壞作用
雷電是大氣中一種劇烈的放電現(xiàn)象。云層之間、云層和大地之間的電壓可達幾百萬伏至幾億伏。根據(jù),云與大地之間的電壓非常高,放電時會產(chǎn)生很大的電流,雷電通過人體、樹木、建筑物時,巨大的熱量和空氣的振動都會使它們受到嚴重的破壞。因此,我們應(yīng)注意防雷。避雷針就可以起到防雷的作用。

2. 避雷針
避雷針是金屬做的,放在建筑物的高處,當電荷傳至避雷針尖上時極易沿著金屬線流入大地。這一電流通道可使云層和建筑物間的正、負電荷中和,使云層放出的電荷完全通過避雷針流人大地而不會損壞建筑物。



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