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14.3　欧姆定律的应用
学习目标 1. 学会用“伏安法”测量小灯泡电阻。 2. 弄清灯丝的电阻随温度变化的规律。 3. 通过推导，理解串联电路和并联电路的电阻特点。
任务一　测量小灯泡的电阻
活动1：实验原理
R＝
活动2：实验器材
电源、导线、开关、定值电阻、小灯泡、电流表、电压表、滑动变阻器。
活动3：电路图
　
活动4：实验步骤
(1)断开开关，调节电流表、电压表的指针到零刻度线处；按电路图连接实物；调节滑动变阻器到阻值最大处。
(2)闭合开关，调节滑动变阻器的滑片至适当位置，分别读出电流表的示数I、电压表的示数U，并记录在表格中。
(3)根据公式R＝计算出R的值，并记录在表格中。
(4)通过移动滑动变阻器滑片，改变定值电阻两端的电压和通过电阻的电流，分别记录对应的值。
(5)断开开关，将定值电阻换为小灯泡，重复实验。
活动5：实验数据记录表格
(1)测量定值电阻的阻值
实验次数 电压U/V 电流I/A 电阻R/Ω 电阻的平均值R/Ω
1
2
3
(2)测小灯泡的阻值
实验次数 电压U/V 电流I/A 电阻R/Ω
1
2
3
活动6：I-U图像分析
　
(1)定值电阻阻值是一定的，图像为一条过原点的直线。
(2)小灯泡的灯丝电阻随温度的升高而增大，图像为随电压增大而向下弯曲的曲线。
点拨：测量小灯泡电阻不能求平均值，原因是小灯泡的电阻是变化的，求平均值反而是错误的。在测量小灯泡电阻的实验中，多次测量的目的是寻找普遍规律，避免偶然性。
【应用1】如图所示，小红同学用“伏安法”研究小灯泡发光时的电阻规律。
　　
(1)小灯泡正常发光时的电压为3.8 V，电阻约为10 Ω，则电流表应选用 量程，电压表应选用 量程。
(2)用笔画线代替导线将实物图连接完整(要求滑片P在A端时小灯泡最亮)。
(3)在闭合开关前，应将滑动变阻器滑片P滑到 (选填“A”或“B”)端。
(4)实验中，小红同学已经得到了下表的实验数据：
实验次数 1 2 3 4 5 6 7 8
电压/V 1 1.5 2 2.5 3.8
电流/A 0.16 0.21 0.25 0.28
电阻/Ω
小灯泡亮度 非常暗 很暗 暗 稍亮
①第5次实验时，电流表和电压表的示数如图乙、丙所示，分别为 V、 A，此时小灯泡的阻值为 Ω。
②从已有数据推测，当电压为3.8 V时，小灯泡的亮度将更亮，小灯泡的电阻将 (选填“更大”“更小”或“不变”)，原因是 。
任务二　串联、并联电路中电阻的特点
同学们现在有5 Ω、10 Ω、15 Ω、20 Ω的电阻各一个，但是现在实验中需要一个25 Ω和一个4 Ω的电阻，你该怎么办呢？能否利用其中某些电阻组合起来，使组合的电阻相当于一个25 Ω和一个4 Ω的电阻？思考并回答下列问题。
(一)探究串联电路中电阻的特点
如图所示，根据下列问题，逐步体验串联电路电阻特点的推导过程。
问题1：结合电路中所标示的物理量，由欧姆定律可知，U1＝ ，U2＝ 。
问题2：用R表示R1和R2的等效电阻，则U＝ 。
问题3：由U＝U1＋U2，可得IR＝ ＋ ，因为I＝I1＝I2，可推出R＝ 。
拓展延伸
(1)串联电路中，串联的电阻越多，电阻越大。
(2)串联电路中，串联的电阻数量一定，某一电阻增大，总电阻会随之增大。
(3)电阻串联后，相当于增加了导体的长度，故串联后的总电阻比任何一个电阻都大。如图所示：
(4)串联分压，电压与电阻成正比。
(二)探究并联电路中电阻的特点
如图所示，根据下列问题，逐步体验并联电路电阻特点的推导过程。
问题4：结合电路中所标示的物理量，由欧姆定律可知：I1＝ ，I2＝ 。
问题5：用R表示R1和R2的等效电阻，则I＝ 。
问题6：由I＝I1＋I2，U＝U1＝U2，可得＝ 。
拓展延伸
(1)并联电路中，并联的电阻越多，总电阻越小。
(2)并联电路中，并联的电阻的数量一定，某一电阻增大，总电阻会随之增大。
(3)电阻并联后相当于增加了导体的横截面积，故并联后的总电阻比任何一个分电阻的阻值都小。如图所示：
(4)并联分流，电流与电阻成反比。
【应用2】一个灯泡正常发光时的电流为0.2 A，电压为3 V。现要把它接在4 V电源上仍能正常发光，该灯泡必须( )
A. 串联一个10 Ω电阻
B. 并联一个10 Ω电阻
C. 串联一个5 Ω电阻
D. 并联一个5 Ω电阻
特别提醒：在本题中需要注意的问题是灯泡正常发光，在两次电路连接中，流经灯泡的电流是相等的，这是一隐形条件。
【应用3】一名同学在做实验时，需要一个阻值为6 Ω的电阻，但手边只有10 Ω和12 Ω的电阻各2个，则下列办法可行的是( )
A. 将两个12 Ω的电阻并联起来
B. 将一个10 Ω和一个12 Ω的电阻并联起来
C. 将两个10 Ω的电阻串联起来
D. 将一个10 Ω和一个12 Ω的电阻串联起来
特别提醒：串联电阻相当于增加了电阻的长度，所以阻值增大，并联电阻相当于增加了电阻的横截面积，所以阻值减小。
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学习目标 1. 学会用“伏安法”测量小灯泡电阻。 2. 弄清灯丝的电阻随温度变化的规律。 3. 通过推导，理解串联电路和并联电路的电阻特点。
任务一　测量小灯泡的电阻
活动1：实验原理
R＝
活动2：实验器材
电源、导线、开关、定值电阻、小灯泡、电流表、电压表、滑动变阻器。
活动3：电路图
　
活动4：实验步骤
(1)断开开关，调节电流表、电压表的指针到零刻度线处；按电路图连接实物；调节滑动变阻器到阻值最大处。
(2)闭合开关，调节滑动变阻器的滑片至适当位置，分别读出电流表的示数I、电压表的示数U，并记录在表格中。
(3)根据公式R＝计算出R的值，并记录在表格中。
(4)通过移动滑动变阻器滑片，改变定值电阻两端的电压和通过电阻的电流，分别记录对应的值。
(5)断开开关，将定值电阻换为小灯泡，重复实验。
活动5：实验数据记录表格
(1)测量定值电阻的阻值
实验次数 电压U/V 电流I/A 电阻R/Ω 电阻的平均值R/Ω
1
2
3
(2)测小灯泡的阻值
实验次数 电压U/V 电流I/A 电阻R/Ω
1
2
3
活动6：I-U图像分析
　
(1)定值电阻阻值是一定的，图像为一条过原点的直线。
(2)小灯泡的灯丝电阻随温度的升高而增大，图像为随电压增大而向下弯曲的曲线。
点拨：测量小灯泡电阻不能求平均值，原因是小灯泡的电阻是变化的，求平均值反而是错误的。在测量小灯泡电阻的实验中，多次测量的目的是寻找普遍规律，避免偶然性。
【应用1】如图所示，小红同学用“伏安法”研究小灯泡发光时的电阻规律。
　　
(1)小灯泡正常发光时的电压为3.8 V，电阻约为10 Ω，则电流表应选用　0～0.6 A　量程，电压表应选用　0～15 V　量程。
(2)用笔画线代替导线将实物图连接完整(要求滑片P在A端时小灯泡最亮)。
答：如图所示。
(3)在闭合开关前，应将滑动变阻器滑片P滑到　B　(选填“A”或“B”)端。
(4)实验中，小红同学已经得到了下表的实验数据：
实验次数 1 2 3 4 5 6 7 8
电压/V 1 1.5 2 2.5 3.8
电流/A 0.16 0.21 0.25 0.28
电阻/Ω
小灯泡亮度 非常暗 很暗 暗 稍亮
①第5次实验时，电流表和电压表的示数如图乙、丙所示，分别为　3　V、　0.3　A，此时小灯泡的阻值为　10　Ω。
②从已有数据推测，当电压为3.8 V时，小灯泡的亮度将更亮，小灯泡的电阻将　更大　(选填“更大”“更小”或“不变”)，原因是　灯丝的温度越高电阻越大　。
特别提醒：本题用“伏安法”研究小灯泡发光时的电阻规律实验，考查了电表的使用、电路连接、注意事项、电表读数、电阻的计算和影响电阻大小的因素等知识。
任务二　串联、并联电路中电阻的特点
同学们现在有5 Ω、10 Ω、15 Ω、20 Ω的电阻各一个，但是现在实验中需要一个25 Ω和一个4 Ω的电阻，你该怎么办呢？能否利用其中某些电阻组合起来，使组合的电阻相当于一个25 Ω和一个4 Ω的电阻？思考并回答下列问题。
(一)探究串联电路中电阻的特点
如图所示，根据下列问题，逐步体验串联电路电阻特点的推导过程。
问题1：结合电路中所标示的物理量，由欧姆定律可知，U1＝　I1R1　，U2＝　I2R2　。
问题2：用R表示R1和R2的等效电阻，则U＝　IR　。
问题3：由U＝U1＋U2，可得IR＝　I1R1　＋　I2R2　，因为I＝I1＝I2，可推出R＝　R1＋R2　。
拓展延伸
(1)串联电路中，串联的电阻越多，电阻越大。
(2)串联电路中，串联的电阻数量一定，某一电阻增大，总电阻会随之增大。
(3)电阻串联后，相当于增加了导体的长度，故串联后的总电阻比任何一个电阻都大。如图所示：
(4)串联分压，电压与电阻成正比。
(二)探究并联电路中电阻的特点
如图所示，根据下列问题，逐步体验并联电路电阻特点的推导过程。
问题4：结合电路中所标示的物理量，由欧姆定律可知：I1＝　　，I2＝　　。
问题5：用R表示R1和R2的等效电阻，则I＝　　。
问题6：由I＝I1＋I2，U＝U1＝U2，可得＝　＋　。
拓展延伸
(1)并联电路中，并联的电阻越多，总电阻越小。
(2)并联电路中，并联的电阻的数量一定，某一电阻增大，总电阻会随之增大。
(3)电阻并联后相当于增加了导体的横截面积，故并联后的总电阻比任何一个分电阻的阻值都小。如图所示：
(4)并联分流，电流与电阻成反比。
【应用2】一个灯泡正常发光时的电流为0.2 A，电压为3 V。现要把它接在4 V电源上仍能正常发光，该灯泡必须(　C　)
A. 串联一个10 Ω电阻
B. 并联一个10 Ω电阻
C. 串联一个5 Ω电阻
D. 并联一个5 Ω电阻
特别提醒：在本题中需要注意的问题是灯泡正常发光，在两次电路连接中，流经灯泡的电流是相等的，这是一隐形条件。
【应用3】一名同学在做实验时，需要一个阻值为6 Ω的电阻，但手边只有10 Ω和12 Ω的电阻各2个，则下列办法可行的是(　A　)
A. 将两个12 Ω的电阻并联起来
B. 将一个10 Ω和一个12 Ω的电阻并联起来
C. 将两个10 Ω的电阻串联起来
D. 将一个10 Ω和一个12 Ω的电阻串联起来
特别提醒：串联电阻相当于增加了电阻的长度，所以阻值增大，并联电阻相当于增加了电阻的横截面积，所以阻值减小。
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