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第三章 恒定电流
第三节 欧姆定律
在电子产品里面有各式各样的电阻，它们的阻值各不相同。请根据初中所学的知识，想一想如何测它们的阻值？
1
课堂导入
既然在导体的两端加上电压，导体中才有电流，那么，导体中的电流跟导体两端的电压有什么关系呢？
上述问题在初中我们研究过，大家可否记得如何研究的呢？是否记得当时的电路图呢？
既然在导体的两端加上电压，导体中才有电流，那么，导体中的电流跟导体两端的电压有什么关系呢？
上述问题在初中我们研究过，大家可否记得如何研究的呢？是否记得当时的电路图呢？
乔治·西蒙·欧姆（Georg Simon Ohm）
1789年3月16日——1854年7月6日
德国物理学家
E
S
R
A
V
（一）实验电路设计
2
【探究一：在电路中影响电流的大小的因素】
测量电路:
测导体A的电流、电压
A
V
A
R
S
E
优点：电压电流值从零开始变化
缺点：能耗高，接法复杂。
分压电路：(控制电路)
可以提供从零开始连续变化的电压
U/V 0 0.4 0.8 1.2 1.6 2.0
I/A 导体A
I/A 导体B
U/V 0 0.4 0.8 1.2 1.6 2.0
I/A 0 0.04 0.08 0.12 0.16 0.20 导体A
I/A 导体B
U/V 0 0.4 0.8 1.2 1.6 2.0
I/A 0 0.04 0.08 0.12 0.16 0.20 导体A
I/A 0 0.08 0.16 0.24 0.32 0.40 导体B
O
U
I
B
A
1、定值电阻的U-I图像是一条过原点的直线;
2、同一导体，电压与电流的比值为定值.
优点：能耗低，接法简单。
缺点：电压电流从某一值开始变化。
分流电路(控制电路)
测量电路:
测导体A的电流、电压
O
U
I
B
A
1、定值电阻的U-I图像是一条过原点的直线;
2、同一导体，电压与电流的比值为定值.
导体两端的电压U与通过导体的电流I的比值
3、定义式：
4、单位：
1、物理意义：
2、定义：
兆欧（MΩ）
千欧（kΩ）
国际单位制中 欧姆（Ω）
反映导体对电流的阻碍作用
(R只与导体本身性质有关)
3. 适用条件：
金属导电和电解液导电
2. 公式:
1. 内容：
导体中的电流I跟导体两端的电压
U成正比，跟导体的电阻成反比
图线斜率的物理意义是什么
O
I
U
A
B
伏安特性曲线：导体中的电流I随导体两端的电压U变化的图线，叫做导体的伏安特性曲线。
电阻的倒数
I
U
O
B
A
O
I
U
I
U
常见图形
能否比较A和B的
电阻大小？
能否看出电阻
如何变化？
线性元件：伏安特性曲线是一条通过坐标原点的直线。
特点：电阻不随其他因素明显变化；严格遵守欧姆定律。
非线性元件：伏安特性曲线不是直线。
特点：电阻会随其他因素明显变化；不遵守欧姆定律。
内接法 外接法
电路
误差分析
误差来源
1.两种接法的比较
电压表示数:
电压表示数:
电流表示数:
UV＝UR＋UA＞UR
IA＝IR
R测＝ ＝R真
UV＝UR
电流表示数:
IA＝IR＋IV＞IR
R测＝ ＝R真
电流表的分压作用
电压表的分流作用
电流表两种接法的比较
2.电流表内、外接的选择方法
(1)直接比较法：当Rx RA时，采用内接法，
当Rx RV时，采用外接法
(2)公式计算法：
大内高手
滑动变阻器两种接法的比较
限流式 分压式
电路组成
变阻器接入电路 的特点
下
上
采用“一上一下”的接法
采用“两 一 ”的接法
滑动变阻器两种接法的比较
调压范围 ～E (不计电源内阻)
～E
(不计电源内阻)
适用情况 负载电阻的阻值Rx与滑动变阻器的总电阻R ，或R稍大，且电压、电流变化不要求从零调起 (1)要求负载上电压或电流变化范围较大，且从 开始连续可调
(2)负载电阻的阻值Rx__________ 滑动变阻器的总电阻R
0
相差不多
零
远大于
电表的读数方法
对于电压表和电流表的读数问题，首先要弄清电表量程，即指针指到最大刻度时电表允许通过的最大电压或电流值，然后根据表盘总的刻度数确定精确度，按照指针的实际位置进行读数即可.
(1)0～3 V的电压表和0～3 A的电流表读数方法相同，此量程下的精确度是0.1 V和0.1 A，看清楚指针的实际位置，读到小数点后面两位.
(2)对于0～15 V量程的电压表，精确度是0.5 V，在读数时只要求读到小数点后面一位，即读到0.1 V.
(3)对于0～0.6 A量程的电流表，精确度是0.02 A，在读数时只要求读到小数点后面两位，这时要求“半格估读”，即读到最小刻度的一半0.01 A.
电表的读数方法
举例：如图为电流表和电压表的刻度盘.
甲图中，电流表使用0.6 A量程时，刻度盘上的每一小格为 A，表针示数为 A；当使用3 A量程时，每一小格为 A，表针示数为 A.
乙图中，电压表使用3 V量程时，每小格为 V，表针示数为 V；使用15 V量程时，每小格为 V，表针示数为 V.
0.02
0.44
0.1
2.20
0.1
1.70
0.5
8.5
测绘小灯泡的伏安特性曲线
1.实验原理
用 测出流过小灯泡的电流，用 测出小灯泡两端的电压，测出多组(U，I)值，在I－U坐标系中描出各对应点，用一条平滑的曲线将这些点连起来，即得小灯泡的伏安特性曲线，电路图如图所示.
电流表
电压表
2.实验器材
学生电源(4～6 V直流)或电池组、小灯泡(“4 V　0.7 A”或“3.8 V　0.3 A”)、 、电压表、 、开关、导线若干、铅笔、坐标纸.
滑动变阻器
电流表
3.实验步骤
(1)根据小灯泡上所标的额定值，确定电流表、电压表的 ，按实验原理图连接好实物图.(注意开关应 ，滑动变阻器与小灯泡并联部分电阻为 )
(2)闭合开关S，调节滑动变阻器，使电流表、电压表有较小的明显示数，记录一组电压U和电流I.
(3)用同样的方法测量并记录几组U和I，填入下表.
量程
断开
零
次数 1 2 3 4 5 6 7 8
电压U/V
电流I/A
(4)断开开关，整理好器材.
4.数据处理
(1)在坐标纸上以U为横轴、I为纵轴建立直角坐标系.
(2)在坐标纸中描出各组数据所对应的点.
(3)将描出的点用 连接起来，就得到小灯泡的伏安特性曲线.
5.实验结果与数据分析
(1)结果：描绘出的小灯泡灯丝的伏安特性曲线不是直线，而是向 轴弯曲的曲线.
(2)分析：灯泡灯丝的电阻随温度变化而变化.曲线向横轴弯曲，即曲线上的点与原点连线的斜率变小，电阻变 ，说明小灯泡灯丝的电阻随温度升高而 .
平滑的曲线
横
大
增大
6.注意事项
(1)因I－U图线是曲线，本实验要测出多组包括零在内的电压值、电流值，因此滑动变阻器应采用 接法.
(2)由于小灯泡的电阻较小，故采用电流表 法.
(3)画I－U图线时纵轴、横轴的标度要适中，使所描绘图线占据整个坐标纸为宜，不要画成折线，应该用平滑的曲线连接，对个别偏离较远的点应舍去.
分压式
外接
测绘小灯泡的伏安特性曲线
2
例题练习
Part one
电流表内接法与外接法的比较
例1　如图所示，某同学用伏安法测电阻，分别采用了甲、乙两种电路测量，关于误差分析正确的是
A.若选择甲图，测量值偏大
B.若选择乙图，测量值偏大
C.若被测电阻Rx与电流表内阻接近，选择乙图误差较小
D.若被测电阻Rx与电压表内阻接近，选择甲图误差较小
√
电流表内接法与外接法的比较
解析　甲图所示电路是电流表外接法，用它测量电阻时，测量值是待测电阻Rx和电压表内阻的并联电阻值，故测得的电阻值偏小，故A错误；
乙图所示电路是电流表内接法，用它测量电阻时，测量值R测＝Rx＋RA＞Rx，B正确；
电流表内阻很小，被测电阻Rx与电流表内阻接近，则所测电阻较小，因此选择甲图误差较小，故C错误；
电压表内阻较大，被测电阻Rx与电压表内阻接近，选择乙图误差较小.故D错误.
实验原理的理解和实验电路、实验器材的选择
例2　在“测绘小灯泡的伏安特性曲线”实验中，选择“3 V　0.5 A”的小灯泡作为研究对象，请回答下面几个问题：
(1)下列实验器材中应选择________(填入器材序号)
A.电流表(量程0～0.6 A, 内阻约1 Ω)
B.电流表(量程0～3 A，内阻约1 Ω)
C.电压表(量程0～15 V，内阻约10 kΩ)
D.电压表(量程0～3 V，内阻约2 kΩ)
E.滑动变阻器(阻值0～100 Ω)
F.滑动变阻器(阻值0～10 Ω)
G.电源E＝6 V
H.开关S，导线若干
ADFGH
实验原理的理解和实验电路、实验器材的选择
解析　灯泡额定电流为0.5 A，电流表选择A；
灯泡额定电压为3 V，电压表选择D；
为方便实验操作，滑动变阻器应选择F；
实验还需要电源、开关与导线，故需要的实验器材为：ADFGH；
实验原理的理解和实验电路、实验器材的选择
(2)在本实验中，滑动变阻器应采用________(填“分压”或“限流”)式接法，电流表应采用_____(填“内”或“外”)接法.
分压
外
解析　“测绘小灯泡的伏安特性曲线”要求电压与电流从零开始变化，滑动变阻器应采用分压式接法；由于灯泡电阻远小于电压表内阻，电流表应采用外接法；
实验原理的理解和实验电路、实验器材的选择
(3)在实线方框中画出实验电路图，并用实线代替导线，将图中的器材连接成可供实验的电路.
实验原理的理解和实验电路、实验器材的选择
解析　实验电路图如图甲所示：
根据电路图连接实物电路，实物电路如图乙所示：
实验原理的理解和实验电路、实验器材的选择
连接实物电路时，一般先把电路图画出来，按照电流总是从电源正极出发→通过用电器→最后回到电源负极的顺序连接或按逆序连接；连接实物图时要注意导线不能交叉，导线的端点要接在各元件的接线柱上.另外要注意电表的正、负接线柱以及量程等.
实验数据处理
(1)在图乙方框图中画出与实物电路相对应的电路图.
例3　图甲为“测绘小灯泡的伏安特性曲线”实验的实物电路，已知小灯泡的额定电压为3 V.
实验数据处理
(2)完成下列实验步骤：
①闭合开关前，调节滑动变阻器的滑片，滑片应停留在滑动变阻器的最____(选填“左”或“右”)端；
②闭合开关后，逐渐移动滑动变阻器的滑片，增加小灯泡两端的电压，记录电流表和电压表的多组读数，直至电压达到额定电压；
左
解析　为保护电路安全，开关闭合之前，题图甲中滑动变阻器的滑片应该置于最左端.
实验数据处理
③记录如下8组U和I的数据，断开开关.根据实验数据在图丙方格纸上作出小灯泡灯丝的伏安特性曲线.
编号 1 2 3 4 5 6 7 8
U/V 0.20 0.60 1.00 1.40 1.80 2.20 2.60 3.00
I/A 0.020 0.060 0.100 0.140 0.170 0.190 0.200 0.205
小灯泡发 光情况 不亮　 微亮　　　 逐渐变亮　 　 正常发光 实验数据处理
解析　根据表格中的数据，画出小灯泡的I－U图线如图所示.
实验数据处理
(3)数据分析：
①从图线上可以得知，当电压逐渐增大时，灯丝电阻的变化情况是___________________.
先不变，后逐渐增大
14.6 Ω
解析　电压U＝3 V时，I＝0.205 A，所以小灯泡正常工作时的电阻约为R≈14.6 Ω.
解析　从图线上可以得知，当电压逐渐增大时，灯丝电阻的变化情况是先不变，后逐渐增大.
解析　图线表明导体的电阻随温度的升高而增大.
②图线表明导体的电阻随温度的升高而______.
③小灯泡正常工作时的电阻约为________.(保留到小数点后一位)
增大
实验数据处理
1.坐标系标度要合理选取，尽量使描出的图象占据坐标纸的大部分.
2.小灯泡电压、电流变大时，电阻变大，伏安特性曲线是曲线.连线要用平滑的曲线，不能连成折线.
有一待测电阻Rx，阻值约为5Ω，允许最大功率为1.25W，现欲比较精确的测定其阻值。除待测电阻外，备用器材及规格如下：
⑴电压表（0～3V～15V）3V量程内阻约为3kΩ；15V量程内阻为15 kΩ；
⑵电流表（0～0.6A～3A）0.6A量程内阻为1Ω；3A量程内阻为0.25Ω；
⑶滑动变阻器（20Ω，1A）；
⑷滑动变阻器（2kΩ，1.5A）；
⑸蓄电池组（6V，内阻不计）；
⑹电键、导线。
要求待测电阻Rx中电流从零开始连续可调
典型例题：电压表和电流表量程的选择、滑动变阻器的选择和连接、分压和限流电路的选择
二极管的单向导电性
测绘二极管的伏安特性曲线
实验装置的电路图
A
V
R
S
E
测绘二极管伏安特性曲线的电路图
右图是测绘二极管伏安特性曲线的电路图，虚线框内是能够提供可变电压的电路。
A
V
R
S
E
开关闭合前，调节滑动变阻器的滑片，使它靠近电路图中变阻器左端的接线柱，这时二极管两端的电压为零。
实验内容同灯泡实验。
根据实验数据绘出二极管的伏安特性曲线。
I
U
晶体二极管的伏安特性曲线
结论
1.二极管的电流与电压不成正比，二极管是非线性关系；
2.二极管加正向电压时，电压越高，电流随电压的变化越快；
3.二极管加方向电压时，一般电压下电流为零表示不导通，当电压达到一定值时，电流迅速增大，这是反向击穿现象。
由上述实验我们得出二极管不遵循欧姆定律。
二极管是非线性元件。

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