探究电流电压和电阻的关系精.ppt

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1、探究电流电压和电阻的关系第1页，本讲稿共38页王田：清华附中物理教师。所辅导学生获国际天文奥赛二王田：清华附中物理教师。所辅导学生获国际天文奥赛二等奖，在海淀区课堂教学现场展示比赛中曾获一等奖。等奖，在海淀区课堂教学现场展示比赛中曾获一等奖。主讲老师：王田主讲老师：王田探究电流、电压和电阻的关系 第2页，本讲稿共38页一、探究实验 探究方法探究方法控制变量控制变量 要要分分清清在在实实验验的的每每一一步步中中，要要控控制制的的(即即保保持持不不变变的的)是是哪哪个个量量，要要研研究究的的是是哪哪两两个个量量的的关关系系；要要知知道道，是是如如何何改改变变其其中中一一个个量量，怎怎样得出另样得出

2、另个量跟它的关系的个量跟它的关系的 探究的问题：探究的问题：导体中电流与电压、电阻之间的关系导体中电流与电压、电阻之间的关系第3页，本讲稿共38页实验电路实验电路第4页，本讲稿共38页1 1、电流与电压之间的关系、电流与电压之间的关系 控制控制RxRx不变，调节滑动不变，调节滑动变阻器，改变变阻器，改变RxRx两端电压，两端电压，观察电流的变化。观察电流的变化。滑动变阻器的作用：滑动变阻器的作用：1 1、保护电路、保护电路2 2、改变电压、改变电压结论：在电阻不变的情况下，通过导体的电流跟结论：在电阻不变的情况下，通过导体的电流跟导体两端的电压成正比。导体两端的电压成正比。第5页，本讲稿共38

3、页2 2、电流与电阻之间的关系、电流与电阻之间的关系 换不同的电阻换不同的电阻RxRx接入电接入电路中，调节滑动变阻器，路中，调节滑动变阻器，使使RxRx两端电压一定，观察两端电压一定，观察电流的变化。电流的变化。滑动变阻器的作用：滑动变阻器的作用：1 1、保护电路、保护电路2 2、控制电阻两端电压不变、控制电阻两端电压不变结论：在电压不变的情况下，导体的电流跟导结论：在电压不变的情况下，导体的电流跟导体的电阻成反比。体的电阻成反比。第6页，本讲稿共38页3、欧姆定律、欧姆定律(1)内容：内容：(2)公式：公式：(3)物理意义：物理意义：I IU/RU/R是欧姆定律的表达式，公式的数学意义和物

4、理意义是相是欧姆定律的表达式，公式的数学意义和物理意义是相同的。同的。I IU/R 导体中的电流强度与导体两端的电压成正比，与导体的电阻导体中的电流强度与导体两端的电压成正比，与导体的电阻成反比。成反比。第7页，本讲稿共38页二、欧姆定律的理解二、欧姆定律的理解 欧姆定律只适用于纯电阻电路。欧姆定律只适用于纯电阻电路。在电路中的用电器若接入的是在电路中的用电器若接入的是定阻电阻定阻电阻，可变电阻可变电阻，电电灯灯或或电热器电热器，可视为，可视为纯电阻电路纯电阻电路。如果在电路中接有如果在电路中接有电动机电动机、电镀电镀或或电解装置电解装置，充电装置充电装置等，电路就等，电路就不是不是纯电阻电路

5、，欧姆定律纯电阻电路，欧姆定律不适用不适用的。的。1、欧姆定律的使用条件：、欧姆定律的使用条件：第8页，本讲稿共38页二、欧姆定律的理解二、欧姆定律的理解 (1)(1)应用欧姆定律解题时要注意：物理量应用欧姆定律解题时要注意：物理量U U、I I、R R必须必须是是同一时刻同一时刻及及同一段电路同一段电路的数据；的数据；(2)(2)计算时，要使用国际单位，计算时，要使用国际单位，U U用用伏伏(V)(V)，I I用用安安(A)(A)，R R用用欧欧()()，如果给定的单位是其它单位，必须换算后，如果给定的单位是其它单位，必须换算后再进行计算。再进行计算。2、注意：、注意：第9页，本讲稿共38页

6、(3)R(3)RU/IU/I是电阻是电阻R R的的测量式测量式 我们可以用电压表测出电阻的两端的电压，用电流表测我们可以用电压表测出电阻的两端的电压，用电流表测出通过电阻的电流，然后用的比值表示出电阻的大小。出通过电阻的电流，然后用的比值表示出电阻的大小。R RU/IU/I是电阻是电阻R R的的定义式定义式 不能说电阻大小和电压成正比和通过的电流成反比不能说电阻大小和电压成正比和通过的电流成反比。因为针对同一段导体来说，它的长度、材料、横截面因为针对同一段导体来说，它的长度、材料、横截面积及温度不变，其阻值是不变的。导体电阻与导体两积及温度不变，其阻值是不变的。导体电阻与导体两端电压大小及电流

7、大小均无关。端电压大小及电流大小均无关。第10页，本讲稿共38页(4)U(4)UIRIR是电路电压的计算式，不能从式中得出是电路电压的计算式，不能从式中得出导体两端的电压大小与导体的电阻成正比，与通过导体两端的电压大小与导体的电阻成正比，与通过导体的电流大小成正比。因为从根本上电路两端电导体的电流大小成正比。因为从根本上电路两端电压是由电源来决定的。压是由电源来决定的。第11页，本讲稿共38页三、欧姆定律的应用三、欧姆定律的应用(一一)串联电路，电压与电阻的关系：串联电路，电压与电阻的关系：R R1 1和和R R2 2串联时，通过两电阻的电流为串联时，通过两电阻的电流为I I，每个电，每个电阻

8、两端的电压为：阻两端的电压为：U U1 1=IR=IR1 1 U U2 2=IR=IR2 2 第12页，本讲稿共38页例题例题如图所示电路，已知如图所示电路，已知R1=7欧，欧，R2=3欧，欧，A、B间电压恒定，当间电压恒定，当S闭合时，电压表示数为闭合时，电压表示数为21伏，当伏，当S断开时，电压表示数为断开时，电压表示数为14伏，那伏，那么么R3为多少？为多少？第13页，本讲稿共38页当当S S闭闭合合时时，R R3 3被短路，被短路，R R1 1与与R R2 2串串联联。根据串。根据串联联分分压规压规律有律有 当当S S断开断开时时，R R1 1、R R2 2、R R3 3串串联联。同理

9、由串。同理由串联联分分压压有有 R R3 3=5=5U30V第14页，本讲稿共38页三、欧姆定律应用三、欧姆定律应用(二二)一一段段电电路路两两端端的的电电压压不不变变时时，电电路路中中电电阻阻的变化会引起这段电路中电流的变化。的变化会引起这段电路中电流的变化。第15页，本讲稿共38页例题 小明同学连成如图所示的电路，想测出一个电阻器小明同学连成如图所示的电路，想测出一个电阻器Rx的阻值，的阻值，电路中电路中 R0是已知电阻，由于电源电压未知，所以没能测出是已知电阻，由于电源电压未知，所以没能测出Rx的阻值；的阻值；这时手边只剩下一个单刀单掷开关没使用，小明又不想拆开已连好的电这时手边只剩下一

10、个单刀单掷开关没使用，小明又不想拆开已连好的电路，请你帮他完成这个实验。路，请你帮他完成这个实验。（1）完善实验电路图，）完善实验电路图，（2）简要说明实验步骤和原理。）简要说明实验步骤和原理。（3）写出电阻值的表达式）写出电阻值的表达式第16页，本讲稿共38页第17页，本讲稿共38页三、欧姆定律的应用三、欧姆定律的应用(三三)并联时，电流与电阻的关系：并联时，电流与电阻的关系：R R1 1和和R R2 2并联时，每个电阻两端的电压为并联时，每个电阻两端的电压为U,U,流过流过两电阻的电流为：两电阻的电流为：I I1 1=U/R=U/R1 1,I,I2 2=U/R=U/R2 2第18页，本讲稿

11、共38页R1R2U(四四)串联电路中电阻的关系：串联电路中电阻的关系：U UIR,UIR,Ul lI I1 1R Rl,l,U U2 2I I2 2R R2 2。由于由于U=UU=U1 1+U+U2 2，IR=I IR=I1 1R R1 1十十I I2 2R R2 2，因为串联电路中各处电流相等，因为串联电路中各处电流相等，I=I I=I1 1=I=I2 2 所以所以RR1R2 第19页，本讲稿共38页(五五)并联电路中电阻的关系并联电路中电阻的关系R1R2U第20页，本讲稿共38页如图所示，如图所示，R R1 1=10=10欧姆，欧姆，R R2 2=20=20欧姆，欧姆，R R3 3=30=

12、30欧姆，电源电压欧姆，电源电压恒定不变。恒定不变。K K1 1闭合，闭合，K K2 2断开时安培表的读数为断开时安培表的读数为0.30.3安培。安培。问：问：(1)(1)电源的电压是多少？电源的电压是多少？(2)(2)当当K K1 1与与K K2 2均断开时，安培表的读数是多少？均断开时，安培表的读数是多少？R R1 1两端的两端的电压是多少？电压是多少？(3)(3)当当K K1 1与与K K2 2均闭合时，安培表的读数又是多少？通过均闭合时，安培表的读数又是多少？通过R R3 3的电流强度是多少？的电流强度是多少？第21页，本讲稿共38页(1)K(1)K1 1闭合、闭合、K K2 2断开时

13、，断开时，R R1 1被短路，被短路，R R3 3断路，电断路，电路只使用了路只使用了R R2 2。则则U UIRIR2 20.30.3安培安培2020欧姆欧姆6 6伏特。伏特。(2)K(2)K1 1与与K K2 2均断开时，电路中均断开时，电路中R R1 1与与R R2 2串联使用。串联使用。U U1 1IRIR1 10.20.2安培安培1010欧姆欧姆2 2伏特伏特第22页，本讲稿共38页(3)K1与与K2均闭合时，电路中均闭合时，电路中R2与与R3并联使并联使用。用。第23页，本讲稿共38页 某用电器的电阻为某用电器的电阻为9090欧，需将它接在欧，需将它接在3636伏的电源上工作。现在

14、的实际电压为伏的电源上工作。现在的实际电压为4040伏，伏，应当串联一个阻值为应当串联一个阻值为_的电阻。的电阻。例题例题第24页，本讲稿共38页第25页，本讲稿共38页 在在上上图图各各电电路路中中，进进行行如如下下操操作作，把把图图A A中中变变阻阻器器滑滑片片向向右右滑滑动动，把把图图B B、C C、D D 中中的的电电键键闭闭合合，这这时时哪哪个个电电路路 中中的的安安培培表的示数将比原来增大表的示数将比原来增大 A AB BC CD DD第26页，本讲稿共38页 如图电路中电源电压不变，安培表的如图电路中电源电压不变，安培表的 量程是量程是3 3安培，电阻安培，电阻R R2 2为为1

15、212欧姆，当欧姆，当K K闭合时，将滑动变阻器闭合时，将滑动变阻器R R1 1的滑片的滑片P P滑到中点，此时安培表的读数是滑到中点，此时安培表的读数是1.51.5安培；当安培；当P P滑到滑到b b点时，安培表点时，安培表的读数是的读数是1 1安培。试求：安培。试求：(1)(1)变阻器的总电阻变阻器的总电阻R R1 1和电源电压和电源电压U U；(2)(2)允许变阻器接入电路的电阻最小值。允许变阻器接入电路的电阻最小值。第27页，本讲稿共38页第28页，本讲稿共38页 如图所示的电路，电源电压不变。当开关如图所示的电路，电源电压不变。当开关S S由闭合变为断由闭合变为断开时，关于各电流表示

16、数变化的正确说法是开时，关于各电流表示数变化的正确说法是()()C第29页，本讲稿共38页电源电压不变，电源电压不变，P P在在a a端时，电压表示数为端时，电压表示数为5 5伏，电流表示数为伏，电流表示数为1 1安；安；P P在在b b 端时，电流表端时，电流表示数为示数为1.51.5安，求安，求（1 1）R R1 1；（；（2 2）滑动变阻器的最大值。）滑动变阻器的最大值。第30页，本讲稿共38页 P P于于a a端端时时，滑，滑动变动变阻器接入阻阻器接入阻值值最大最大为为R R2 2；由；由题题意它两端的意它两端的电压为电压为5V5V，通，通过过它的它的电电流流为为1A1AP P于于b

17、b端端时时，滑，滑动变动变阻器接入阻阻器接入阻值值最小，最小，电电路中只有路中只有R R1 1可利用两次可利用两次电电源源电压电压不不变变U U1AR1AR1 15V 5V （1 1）U U1.5AR1.5AR1 1 （2 2）1AR 1AR1 15V5V1.5AR1.5AR1 1R R1 1=10=10分析：分析：第31页，本讲稿共38页滑动变阻器的滑片滑动变阻器的滑片P在在a端时，电流表的示端时，电流表的示数为数为0.8安；当滑片安；当滑片P在在b端时，电流表的示端时，电流表的示数为数为0.2安，电压表的示数减少了安，电压表的示数减少了8.4伏，电伏，电源电压不变则电阻源电压不变则电阻R的

18、阻值是多少？的阻值是多少？第32页，本讲稿共38页P于于a端时电路中只有电阻端时电路中只有电阻R；R上的电压是电源电压。上的电压是电源电压。P于于b端时，滑动变阻器全部接入电路，所以此时是端时，滑动变阻器全部接入电路，所以此时是R与与R分压，分压，电压表示数减小了的值就是电压表示数减小了的值就是R分得的值。分得的值。由电源电压不变列等式：由电源电压不变列等式：U UIR IR U UI/(R+R)I/(R+R)IR IRI/(R+R)I/(R+R)代入数据得：代入数据得：0.8AR0.2AR8.4V R14分析：分析：第33页，本讲稿共38页课间休息五分钟课间休息五分钟第34页，本讲稿共38页第35页，本讲稿共38页第36页，本讲稿共38页第37页，本讲稿共38页本节课到此结束本节课到此结束请同学们下节课准时学习！请同学们下节课准时学习！第38页，本讲稿共38页