欧姆定律的应用

一.教学内容：欧姆定律的应用二.知识点分析：1.怎样理解总电阻的概念？答：电路中任何一部分的几个电阻，总可以由一个电阻来代替，而不影响这一部分电路两端电压和电路中各部分的电流。这一个电阻就叫做这几个电阻的总电阻。也可以说，将这一个电阻代替原来的几个电阻后，对整个电路的效果与原来几个电阻的效果相同，所以这一个电阻叫做这几个电阻的等效电阻。2.怎样理解串联电路中电阻的关系？答：（1）把几个导体串联起来，相当于增加了导体的长度，其总电阻一定比任何一个导体的电阻都大。（2）把几个导体串联起来，若其中一个电阻变大，则总电阻变大。（3）要使电路中的电阻增大，可采取串联电阻的方法。3.怎样理解并联电路中电阻的关系？答：（1）由并联电路中电流的关系可推出两个电阻并联时总电阻的公式21111RRR，即两个电阻R1与R2并联后的总电阻为2121RRRRR（此式仅适用于两电阻并联）若三个电阻并联则总电阻313221321RRRRRRRRRR而非321321RRRRRRR（2）由两电阻并联总电阻的公式2121RRRRR可得：1212RRRRR，所以1RR，2RR。也就是说：几个导体并联起来，总电阻比任何一个电阻都小，这是因为把导体并联起来。相当于增大了导体的横截面积。（3）把几个导体并联起来，若其中一个电阻变大，则总电阻变大。（4）要想使电路中电阻减小，可采取并联电阻的方法。【典型例题】欧姆定律的应用[例1]市场管理人员从市场上拿来两节干电池，从外包装上看是最近出厂的新电池。他们要求小红同学在实验室鉴别一下电池质量的优劣。小红设计了如图1所示的电路图，其中S是单刀双掷开关，电压表的内阻很大，约l00kΩ，灯泡的额定电压为3V，额定电流为0.3A。小红在操作时发现：（1）当S掷向A时，电压表读数为2.85V。（2）当S掷向B时，灯泡不发光。经检查接线、开关、灯泡和电压表均完好，所有接触点接触良好，由此小红做出了判断，你知道她判断的依据吗？图1精析与解答：在小红设计的实验中，灯泡不发光的原因在于电池的内阻过大。当开关S掷向B时，通过灯泡的电流，远远小于它的额定电流，热效应不足以使灯丝的温度升高到发光的程度，所以灯泡不发光，可见该电池质量低劣。说明：电压一定，电阻越大，电路中的电流越小，当电池内部电阻大到一定值时，电池便不能向外供电。[例2]装饰用的一串小彩灯，每个小灯泡之间是串联的，为了保证当其中一只灯泡的灯丝烧断后，其他的灯仍能发光，可以在灯丝RL的两端并联一段电阻丝R，如图2所示，为了使这样的彩灯正常工作时尽量减少电能损失，应该使电阻丝的阻值R___________RL；当灯丝烧断后，该灯两端的电压将___________。（填“增大”、“不变”或“减小”）。图2精析：该题中小彩灯在设计上利用了并联电路的特点，当灯丝烧断后，仍能保证整个电路是导通的，但为了使彩灯正常工作时尽量减少能量损失，应使LRR。灯丝烧断后，该灯电阻增大，两端电压也增大。答案：大于（）；增大说明：虽然只简单地在灯丝旁并联一段电阻丝，却能解决串联的灯泡因一灯烧坏而其它灯皆不亮这一大问题，由此足见物理知识的作用！[例3]一辆桑塔纳小轿车行驶在高速公路上，汽车中的两只灯泡突然不亮，现在要临时更换两只电阻均为8Ω的灯泡，已知通过它们的正常工作电流均为450mA，要使灯泡正常工作，应使其中一只串联还是并联一个多大的电阻才能接到电压恒定为4.5V的电路中？应使另一只串联还是并联一个多大电阻才能接到电流恒定为1.35A的电路中？精析与解答：要使电阻为8的灯泡接在电路中能正常工作，可由其工作电流算出工作电压，即工作电压为VA6.3845.0，现在两端所加电压为V5.4，因此要对其进行分压，可用串联电路的特点解决；同样，当把这种灯泡接在电流恒为1.35A电路中时，由于超出其工作电流，因此要进行分流，用并联电路的特点来解决。解：设AIVUAIR35.1,5.4,45.0,800根据串联电路特点：得1000)(RUURU26.38)6.35.4()(0001VVVURUUR根据并联电路的特点：得2000)(RIIRI445.035.1845.00002AAAIIRIR说明：分压和分流电路及其计算在实际应用中有较重要的价值，同学们要理解并灵活运用串联分压，并联分流的特点。[例4]如图3所示甲是一个密封盒，盒内是由2个电阻和一些导线组成的电路，电路与盒外的a、b、c、d四个接线柱相连，而接线柱b，c在盒内已用导线相连。某活动小组欲探究盒内两电阻的阻值和电路结构，他们探究用的器材是：能输出稳定电压的电池组，量程是“0～0.6A”的电流表，阻值为5Ω的定值电阻R以及若干导线，并组成图3乙虚线框内所示的探测电路，图乙中m，n是从探测电路引出的两根导线。图3探测时，他们首先将m与n直接连接，观察到电流表的示数为0.6A。接下去的操作程序、方法和所得数据，记录在下表中。根据以上的操作和数据，写出主要的分析过程，并在图甲的盒子内画出其中的电路图，标出电阻的阻值。精析与解答：为了推断出“暗盒”中的电路结构，我们可以按下列的思路进行分析。[例5]如图4所示电路中，已知电源电压恒定。R1=10Ω，R2=30Ω，R3=20Ω。若S1闭合，S2断开时，电流表示数为0.3A。求：（1）电源电压是多少？（2）当S1和S2均断开时，电流表示数是多少？R1两端的电压是多少？（3）当S1和S2均闭合时，电路中的电流是多少？图4解：（1）当S1闭合，S2断开时，其等效电路图如图甲所示。U=IR3=0.3A×20Ω=6V。（2）当S1和S2均断开时，等效电路如图乙所示。，111UIR0.2A102V。（3）当S1和S2均闭合时，等效电路如图丙所示。22U6VI0.2AR30，33U6VI0.3AR20。23III0.2A0.3A0.5A，或2323RR3020R12RR3020，U6VI0.5AR12。[例6]如图5所示电路中，R2=10Ω，R3=20Ω，电源电压为6V，求：（1）S1、S2都打开时，通过R2的电流是多少？（2）S1、S2都闭合时，电路中的电流为1.2A，R1的阻值是多少？图5解：（1）当S1、S2都打开时，2R与3R串联，通过2R的电流AVRRUII2.020106322（2）S1、S2都闭合时，1R和2R并联∴VUUU621，而102R∴AVRUI6.0106222而在并联电路中，21III∴AAAIII6.06.02.121∴106.06111AVIUR[例7]如图6所示的电路中，用电器的电阻R=50Ω，要求通过它的电流能在60～600mA范围内变化：（1）所选用电源电压的最小值应为多少伏？（2）若所选用电源的电压为36V，则变阻器R0的阻值变化范围是多少？图6解：（1）VARIU30506.0最大最小（2）当电流为AmAI06.060最小时，VARIU35006.0最小，滑动变阻器分的电压VVUUU3360总=33V。此时滑动变阻器的阻值55006.0330AVIUR最小大。当电流最大时VARIUAI30506.0,6.0最大最大，滑动变阻器两端电压为VVVUUU630360总。滑动变阻器的阻值106.060AVIUR最大小。故滑动变阻器的阻值变化范围是10~550。【模拟试题】一.选择题1.下列说法中正确的是（）A.电流跟电压成正比B.电流跟电阻成反比C.电阻一定时，导体中的电流跟导体两端的电压成正比D.在电压不变时，导体的电阻与导体的电流成反比2.对欧姆定律的理解，下列说法中错误的是（）A.对某一段导体来说，导体中的电流跟它两端的电压成正比B.在电压一定的条件下，导体中的电流跟导体电阻成反比C.导体中电流的大小由导体两端的电压和导体本身的电阻共同决定D.导体中的电流跟导体两端电压和电阻无关3.一只电阻器两端的电压从2V增加到8V，通过它的电流增加了0.1A。则该电阻器的电阻是（）A.8ΩB.60ΩC.28ΩD.无法确定4.在做电学实验连接电路时，一般该做到（）A.接线过程中开关应该是断开的B.接线应从用电器开始，开关靠近正极C.滑动变阻器的滑片应放在中间D.电流表和电压表后接5.用伏安法测电阻时，若电源电压为3V，被测电阻为20Ω，则电压表、电流表的量程应选（）A.0～3V、0～3AB.0～15V、0～3AC.0～3V、0～0.6AD.0～15V、0～0.6A6.我国古建筑上的屋脊中央常装有铜葫芦，其作用是（）A.美观B.相当于风铃C.相当于避雷针D.避邪7.下列不能起到预防雷击作用的是（）A.高大建筑物顶端带有针状的金属物用很粗的金属线跟大地相连B.高压输电铁塔最上面的两条导线C.古代建筑物上的龙角形铁制装饰物用粗铁丝与大地相连D.较高的室外天线8.不能用湿手触摸电器和开关的原因不是因为（）A.皮肤潮湿时电阻小，通过人体的电流会很大B.皮肤潮湿时电阻大，通过人体的电流会很大C.水流入开关内能导电，使人和电源相连D.家用电器漏电时，人用潮湿的手触摸金属外壳会有很大电流通过人体9.用两节干电池串联给一个导体。供电时，导体中的电流是1.5A，用同样两节干电池给另一个导体b供电，导体b的电阻是a的3倍，则导体b的电流为（）A.0.5AB.1.5AC.3AD.4.5A10.一个电阻两端电压是4V时，通过它的电流是0.5A，另一个电阻两端电压是8V时，通过它的电流是（）A.0.5AB.1AC.2AD.不能确定二.填空题1.小丽同学为了探究电流跟电压、电阻的关系，通过实验测得表中的数据，根据表中的数据，小丽同学探究得到的规律是在_________不变时，__________和_______成反比。2.导体的电阻为15Ω，当两端电压为6V时，通过它的电流为0.4A；若它两端的电压增加到12V时，通过它的电流为_______________A，此时该导体的电阻为_______________Ω。3.德国物理学家欧姆经过大量的实验得出：导体中的电流跟_______________成正比，跟________成反比，其表达式为___________，U、I、R的单位分别是_________、__________、_________。4.某导体两端的电压为6V时，通过它的电流为0.5A，导体电阻为_______________Ω，若将它两端电压增大到18V，这时通过它的电流为_______________A；当电压为零时，导体的电阻为_______________Ω，通过它的电流为_______________A。5.在“伏安法测电阻”的实验中，若被测阻值约为80Ω，实验中有：电流表0～0.6A、0～3A两个量程；电压表0～3V、0～15V两个量程；电源：1.5V、3V、6V、15V等。为了减小因电表计数不准而引起的误差，电源电压应选用________V，电压表应选用_______V量程，电流表应选用________A量程。6.由欧姆定律可知，导体中的电流大小与导体两端的电压成__________，人体是导体，加在人体上的电压越高，通过的电流越_________。7.经验证明，对人体安全的电压不能高于____________V。人体触电时有___________通过人体。8.家用调光灯的电路是电灯跟一个电位器串联组成的，原理如图所示。调节电位器使P由b滑向d。此时电路的总电阻_________，通过灯的电流_______________，灯两端的电压_________，灯泡___________。9.某导体的电阻是10Ω，通过它的电流是1.5A，则这个导体两端的电压是_____________V，如果用一个25Ω的电阻代替10Ω的电阻，则此电路中的电流是_______________A。10.如图所示