歐姆定律描繪小燈泡的伏安特性曲線

1、選修31 第二章 恒定電流第三節(jié) 歐姆定律一、問題 我們從初中已經(jīng)知道，影響電流的因素是電壓我們從初中已經(jīng)知道，影響電流的因素是電壓和電阻，那么電流與電壓、電阻之間究竟是什么和電阻，那么電流與電壓、電阻之間究竟是什么關(guān)系呢？關(guān)系呢？二、實(shí)驗(yàn)1.思考與討論：這個(gè)實(shí)驗(yàn)需要哪些實(shí)驗(yàn)器材？思考與討論：這個(gè)實(shí)驗(yàn)需要哪些實(shí)驗(yàn)器材？測(cè)量對(duì)象：測(cè)量對(duì)象：導(dǎo)體（電阻）導(dǎo)體（電阻）測(cè)量電流、電壓：測(cè)量電流、電壓：電壓表和電流表電壓表和電流表獲得持續(xù)電流：獲得持續(xù)電流：電源電源（干電池或?qū)W生電源）（干電池或?qū)W生電源）電路的連接與斷開：電路的連接與斷開：開關(guān)開關(guān)（電鍵）（電鍵）改變電路中的電流與電壓：改變電路中的電流

2、與電壓：滑動(dòng)變阻器滑動(dòng)變阻器連接電路：連接電路：導(dǎo)線若干導(dǎo)線若干 2.思考與討論：怎樣合理編排思考與討論：怎樣合理編排實(shí)驗(yàn)步驟？實(shí)驗(yàn)步驟？ （1）按電路圖連接線路）按電路圖連接線路 注意：電流表的正負(fù)極性與注意：電流表的正負(fù)極性與電源的正負(fù)極性是否一致；線頭電源的正負(fù)極性是否一致；線頭連接一定要接在接線柱上；電鍵連接一定要接在接線柱上；電鍵接入電路時(shí)必須斷開。接入電路時(shí)必須斷開。 （2）調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器的滑片，使測(cè)量電路的電壓）調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器的滑片，使測(cè)量電路的電壓為零為零（電路圖中的最左端）。（電路圖中的最左端）。AVRARES （3）將滑動(dòng)變阻器的滑片調(diào)節(jié)到適當(dāng)位置，閉合）將滑動(dòng)變阻器的滑片

3、調(diào)節(jié)到適當(dāng)位置，閉合電鍵，讀出電壓表和電流表的值，并記錄在表格中。電鍵，讀出電壓表和電流表的值，并記錄在表格中。 注意：滑動(dòng)變阻器的滑片調(diào)節(jié)，使測(cè)量電路中的注意：滑動(dòng)變阻器的滑片調(diào)節(jié)，使測(cè)量電路中的電流從小到大地變化電流從小到大地變化 （4）重復(fù)實(shí)驗(yàn)步驟（）重復(fù)實(shí)驗(yàn)步驟（3），測(cè)出多組電壓、電流），測(cè)出多組電壓、電流的數(shù)據(jù)，并記錄在表格中的數(shù)據(jù)，并記錄在表格中 注意：每次讀出電壓表、電流表的讀數(shù)后斷開開注意：每次讀出電壓表、電流表的讀數(shù)后斷開開關(guān)關(guān) （5）更換另一導(dǎo)體（電阻）更換另一導(dǎo)體（電阻）B代替導(dǎo)體（電阻）代替導(dǎo)體（電阻）A，重復(fù)以上實(shí)驗(yàn)，重復(fù)以上實(shí)驗(yàn)，又可得到關(guān)于導(dǎo)體（電阻），又可得到

4、關(guān)于導(dǎo)體（電阻）B的的多組數(shù)據(jù)。多組數(shù)據(jù)。 （6）觀察和記錄實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。）觀察和記錄實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。4. 思考與討論：怎樣設(shè)計(jì)記錄實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的表格？思考與討論：怎樣設(shè)計(jì)記錄實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的表格？表表1：導(dǎo)體：導(dǎo)體A實(shí)驗(yàn)次數(shù)實(shí)驗(yàn)次數(shù) 1 2 3 4 5 6電壓電壓U/V電流電流I/A表表2：導(dǎo)體：導(dǎo)體 B實(shí)驗(yàn)次數(shù)實(shí)驗(yàn)次數(shù) 1 2 3 4 5 6電壓電壓U/V電流電流I/A設(shè)某次實(shí)驗(yàn)的數(shù)據(jù)如下：設(shè)某次實(shí)驗(yàn)的數(shù)據(jù)如下：表表1：導(dǎo)體：導(dǎo)體A實(shí)驗(yàn)次數(shù)實(shí)驗(yàn)次數(shù) 1 2 3 4 5 6 電壓電壓U/V0.501.001.502.002.50電流電流I/A0.100.200.300.400.50表表2：導(dǎo)體：導(dǎo)體B實(shí)驗(yàn)次數(shù)實(shí)

5、驗(yàn)次數(shù) 1 2 3 4 5 6電壓電壓U/V0.501.001.502.002.50電流電流I/A0.050.100.150.200.255. 思考與討論：怎樣處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)？思考與討論：怎樣處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)？U/VI/A0U/VI/A0AB 6. 思考與討論：你能得出實(shí)驗(yàn)結(jié)論嗎？思考與討論：你能得出實(shí)驗(yàn)結(jié)論嗎？ 通過導(dǎo)體（電阻）的電流與導(dǎo)體（電阻）兩端的通過導(dǎo)體（電阻）的電流與導(dǎo)體（電阻）兩端的電壓成正比。電壓成正比。 即：對(duì)同一導(dǎo)體（電阻）不管電流、電壓怎即：對(duì)同一導(dǎo)體（電阻）不管電流、電壓怎樣變化，電壓與電流的比值是一個(gè)常數(shù)：樣變化，電壓與電流的比值是一個(gè)常數(shù)：IUR 1. 討論：討論：IUR

6、 （1）比值）比值R與導(dǎo)體兩端的電壓及通過導(dǎo)體的電流與導(dǎo)體兩端的電壓及通過導(dǎo)體的電流無關(guān)。只與導(dǎo)體本身的性質(zhì)有關(guān)。無關(guān)。只與導(dǎo)體本身的性質(zhì)有關(guān)。 （2）不同導(dǎo)體的比值）不同導(dǎo)體的比值R不同。在電壓相同時(shí)，比不同。在電壓相同時(shí)，比值值R越大的導(dǎo)體電流越小。越大的導(dǎo)體電流越小。 （3）比值）比值R反映了導(dǎo)體對(duì)電流的阻礙作用反映了導(dǎo)體對(duì)電流的阻礙作用 2.導(dǎo)體的電阻導(dǎo)體的電阻 （1）定義：導(dǎo)體兩端的電壓）定義：導(dǎo)體兩端的電壓U及通過導(dǎo)體的電流及通過導(dǎo)體的電流I的比值：的比值：（2）定義式：）定義式：IUR （3）意義：反映了導(dǎo)體對(duì)電流的阻礙作用）意義：反映了導(dǎo)體對(duì)電流的阻礙作用 （4）單位：）單位：

7、歐姆，簡(jiǎn)稱歐，符號(hào)：歐姆，簡(jiǎn)稱歐，符號(hào)：。常用的。常用的單位千歐（單位千歐（k）、兆歐（）、兆歐（M）。）。 （5）注意：）注意： 對(duì)于給定導(dǎo)體，對(duì)于給定導(dǎo)體，R是一定的，不存在是一定的，不存在R與與U成成正比，與正比，與I成反比的關(guān)系，成反比的關(guān)系，R只跟導(dǎo)體本身的性質(zhì)有只跟導(dǎo)體本身的性質(zhì)有關(guān)關(guān) 這個(gè)定義式子給出了測(cè)量電阻的方法這個(gè)定義式子給出了測(cè)量電阻的方法伏伏安法。安法。 （6）例題：）例題： 例例1：電路中有一段導(dǎo)體，給它加上：電路中有一段導(dǎo)體，給它加上3V的電壓時(shí)，的電壓時(shí)，通過它的電流為通過它的電流為2mA，可知這段導(dǎo)體的電阻為，可知這段導(dǎo)體的電阻為_；如果給它加上；如果給它加上2

8、V的電壓，則通過它的電的電壓，則通過它的電流為流為_ mA；如果在它兩端不加電壓，它的電；如果在它兩端不加電壓，它的電阻為阻為_。 答案：答案：1500、1.33mA、15001、定義：導(dǎo)體中電流跟導(dǎo)體兩的端電壓、定義：導(dǎo)體中電流跟導(dǎo)體兩的端電壓U成正比，成正比，跟導(dǎo)體的電阻跟導(dǎo)體的電阻R成反比。成反比。2、定義式：、定義式：RUI 3、適用條件：金屬導(dǎo)體和電解液導(dǎo)體，而對(duì)氣、適用條件：金屬導(dǎo)體和電解液導(dǎo)體，而對(duì)氣態(tài)導(dǎo)體和半導(dǎo)體不適用。態(tài)導(dǎo)體和半導(dǎo)體不適用。三、歐姆定律 （4）例題：對(duì)于歐姆定律，理解正確的是（）例題：對(duì)于歐姆定律，理解正確的是（ ） A. 從從I=U/R可知，導(dǎo)體中的電流跟加

9、在它兩端的可知，導(dǎo)體中的電流跟加在它兩端的電壓成正比，跟它的電阻成反比電壓成正比，跟它的電阻成反比 B. 從從R=U/I 可知，導(dǎo)體的電阻跟導(dǎo)體兩端的電壓可知，導(dǎo)體的電阻跟導(dǎo)體兩端的電壓成正比，跟導(dǎo)體中的電流成反比成正比，跟導(dǎo)體中的電流成反比 C. 從從U=IR 可知，導(dǎo)體兩端的電壓隨電阻的增大可知，導(dǎo)體兩端的電壓隨電阻的增大而增大而增大 D. 從從R=U/I可知，導(dǎo)體兩端的電壓為零時(shí)，導(dǎo)體可知，導(dǎo)體兩端的電壓為零時(shí)，導(dǎo)體的電阻也為零的電阻也為零A四、導(dǎo)體的伏安特性曲線 1. 定義：用縱坐標(biāo)表示電流定義：用縱坐標(biāo)表示電流I，橫坐標(biāo)表示電壓，橫坐標(biāo)表示電壓U，這樣畫出的，這樣畫出的IU圖象叫做導(dǎo)

10、體的伏安特性曲線圖象叫做導(dǎo)體的伏安特性曲線。2. 線性元件的伏安特性曲線：線性元件的伏安特性曲線： （1）在金屬導(dǎo)體（或電解液）中，電流跟電壓在金屬導(dǎo)體（或電解液）中，電流跟電壓成正比，所以金屬導(dǎo)體（或電解液）的成正比，所以金屬導(dǎo)體（或電解液）的伏安特性曲伏安特性曲線是過原點(diǎn)的一條直線線是過原點(diǎn)的一條直線如圖所示如圖所示UIOBA （2）該直線的斜率）該直線的斜率k = I/U = 1/R，即電阻的倒，即電阻的倒數(shù)。導(dǎo)體的電阻越大，其斜率越小。數(shù)。導(dǎo)體的電阻越大，其斜率越小。 （3）導(dǎo)體的伏安特性曲線是過原點(diǎn)的直線，）導(dǎo)體的伏安特性曲線是過原點(diǎn)的直線，就稱電阻為就稱電阻為“線性元件線性元件”。

11、電阻為。電阻為“線性電阻線性電阻”。UIOBA 3.非線性元件的伏安特性曲線非線性元件的伏安特性曲線 （1）在氣態(tài)導(dǎo)電和半導(dǎo)體中，電流與電壓不成）在氣態(tài)導(dǎo)電和半導(dǎo)體中，電流與電壓不成正比，正比，伏安特性曲線是一條曲線伏安特性曲線是一條曲線，如圖所示的是晶，如圖所示的是晶體二極管的安特性曲線。體二極管的安特性曲線。正向電壓正向電壓/V反向電壓反向電壓/V0.520402010100200300 （2）你能根）你能根據(jù)這條曲線說出據(jù)這條曲線說出通過二極管的電通過二極管的電流與二極管兩端流與二極管兩端電壓的關(guān)系嗎？電壓的關(guān)系嗎？ （3）例題：）例題： 例例3：一個(gè)小燈泡當(dāng)它兩端的電壓在：一個(gè)小燈泡當(dāng)

12、它兩端的電壓在3V以下時(shí)電以下時(shí)電阻大略等于阻大略等于14不變；當(dāng)它兩端電壓增大到不變；當(dāng)它兩端電壓增大到4V時(shí)，時(shí)，鎢絲溫度明顯升高，它的電阻為鎢絲溫度明顯升高，它的電阻為16；當(dāng)電壓增大；當(dāng)電壓增大到到5V時(shí)，它的電阻為時(shí)，它的電阻為20。它在。它在05V范圍內(nèi)的伏安范圍內(nèi)的伏安特性曲線大概是怎樣的？請(qǐng)畫出伏安特性曲線。特性曲線大概是怎樣的？請(qǐng)畫出伏安特性曲線。0.05U/V1234500.100.150.200.250.30I/A 例例4：小燈泡的伏安特性曲線如上右圖中的：小燈泡的伏安特性曲線如上右圖中的AB段段（曲線）所示，由圖可知，燈絲的電阻因溫度的影（曲線）所示，由圖可知，燈絲的電

13、阻因溫度的影響改變了響改變了_。U/VI/10-1A3600.51.01.5AB答案：答案：10 例例5：在圖的電路中，電源電壓恒為：在圖的電路中，電源電壓恒為3.0V，L1、L2、L3為為3個(gè)相同規(guī)格的小燈泡，這種小燈泡的伏個(gè)相同規(guī)格的小燈泡，這種小燈泡的伏安特性曲線如圖所示。當(dāng)開關(guān)閉合后，下列判斷正安特性曲線如圖所示。當(dāng)開關(guān)閉合后，下列判斷正確的是（確的是（ ） A.燈泡燈泡L1的電阻為的電阻為12. B.燈泡燈泡L2、L3的電阻均為的電阻均為12. C.燈泡燈泡L2、L3的電阻均為的電阻均為7.5. D.通過燈泡通過燈泡L1的電流為燈泡的電流為燈泡L2電流的電流的2倍倍.3.0VL1L2

14、L30.05U/V0.500.100.150.200.250.30I/A1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 3.5AC 例例6某同學(xué)研究三種導(dǎo)電元件的伏安特性，他根某同學(xué)研究三種導(dǎo)電元件的伏安特性，他根據(jù)實(shí)驗(yàn)中所測(cè)得的數(shù)據(jù)，分別繪制了據(jù)實(shí)驗(yàn)中所測(cè)得的數(shù)據(jù)，分別繪制了I-U圖線，如圖圖線，如圖所示，下列說法正確的是（所示，下列說法正確的是（ ） A圖（圖（1）的元件可以作為標(biāo)準(zhǔn)電阻使用）的元件可以作為標(biāo)準(zhǔn)電阻使用 B圖（圖（2）的阻值隨電壓升高而增大）的阻值隨電壓升高而增大 C圖（圖（3）的阻值隨電壓升高而增大）的阻值隨電壓升高而增大 D只有圖（只有圖（2）才是可能的。）才是可能的。AB四、

15、實(shí)驗(yàn)：測(cè)繪小燈泡的伏安特性曲線 1.實(shí)驗(yàn)?zāi)康模簻y(cè)繪小燈泡的伏安特性曲線，實(shí)驗(yàn)?zāi)康模簻y(cè)繪小燈泡的伏安特性曲線，并分并分析曲線的變化規(guī)律。析曲線的變化規(guī)律。 2.實(shí)驗(yàn)原理：用電壓表測(cè)出小燈泡兩端的電壓，實(shí)驗(yàn)原理：用電壓表測(cè)出小燈泡兩端的電壓，用電流表測(cè)出通過小燈泡的電流，測(cè)出多組數(shù)據(jù)，用電流表測(cè)出通過小燈泡的電流，測(cè)出多組數(shù)據(jù)，在在IU圖象上描點(diǎn)，作出小燈泡的伏安特性曲線。圖象上描點(diǎn)，作出小燈泡的伏安特性曲線。 3.實(shí)驗(yàn)器材：小燈泡、電流表（實(shí)驗(yàn)器材：小燈泡、電流表（00.6A）、電壓）、電壓表（表（03V）、滑動(dòng)變阻器、電源、開關(guān)）、滑動(dòng)變阻器、電源、開關(guān)電流表電壓表的讀數(shù)電流表電壓表的讀數(shù)1

16、1、凡最小分度值是凡最小分度值是以“1”為單位的.有效數(shù)有效數(shù)字的末位都在精度的下一位，即需要估讀，若字的末位都在精度的下一位，即需要估讀，若無估讀，則在精度的下一位補(bǔ)無估讀，則在精度的下一位補(bǔ)“0” 0” 0123A讀數(shù)：讀數(shù)：0.70A0123V讀數(shù)：讀數(shù)：2.40V2 2、凡最小分度值是凡最小分度值是2 2個(gè)單位個(gè)單位的，有效數(shù)字的末的，有效數(shù)字的末位就是精度的同一位（含估讀數(shù)）。讀數(shù)只能位就是精度的同一位（含估讀數(shù)）。讀數(shù)只能估讀最小分度半小格為宜，將最小分度分為二估讀最小分度半小格為宜，將最小分度分為二等分，稱為等分，稱為“二分之一估讀二分之一估讀”。比如用。比如用00.600.6安

17、安量程，其精度為量程，其精度為0.020.02安，說明測(cè)量時(shí)只能準(zhǔn)確安，說明測(cè)量時(shí)只能準(zhǔn)確到到0.020.02安。安。 00.20.40.6A讀數(shù)：讀數(shù)：0.14A讀數(shù)：讀數(shù)：0.37A00.20.40.6A如圖所示安培表指針位置，若用如圖所示安培表指針位置，若用0-0.6A0-0.6A量程時(shí)，量程時(shí)，3、凡最小分度值是凡最小分度值是5 5個(gè)單位個(gè)單位的，有效數(shù)字的末的，有效數(shù)字的末位就是精度的同一位（含估讀數(shù)）。讀數(shù)只能位就是精度的同一位（含估讀數(shù)）。讀數(shù)只能估讀最小分度估讀最小分度1/51/5小格為宜，將最小分度分為五小格為宜，將最小分度分為五等分，稱為等分，稱為“五分之一估讀五分之一估讀

18、”。如。如當(dāng)電壓表在15伏檔位，表盤的最小分度值為0.5伏格。如圖所示伏特表指針位置，若用如圖所示伏特表指針位置，若用0-15V0-15V量程時(shí)，量程時(shí)，051015V讀數(shù)：讀數(shù)：10.5V051015V讀數(shù)：讀數(shù)：9.5V4. 實(shí)驗(yàn)電路圖：實(shí)驗(yàn)電路圖：AVLRES （2）后接供電電路：）后接供電電路： 注意：把電源、開關(guān)、滑動(dòng)注意：把電源、開關(guān)、滑動(dòng)變阻器的下面兩個(gè)接線柱串聯(lián)起來變阻器的下面兩個(gè)接線柱串聯(lián)起來 滑動(dòng)變阻器采用分壓接法（為什么？）滑動(dòng)變阻器采用分壓接法（為什么？） 開關(guān)接入時(shí)，一定要注意打開狀態(tài)開關(guān)接入時(shí)，一定要注意打開狀態(tài) （3）連接用電電路和供電電路）連接用電電路和供電電路

19、 注意：電源的正負(fù)極與電表的正負(fù)極要一致。注意：電源的正負(fù)極與電表的正負(fù)極要一致。 5.電路的連接：電路的連接： （1）先接用電電路：）先接用電電路： 注意：注意： 電流表用外接（為什么？）電流表用外接（為什么？） 電表的正負(fù)極性電表的正負(fù)極性用用電電電電路路供供電電電電路路 例題例題6為研究小燈泡的伏安曲線的特性，選用小為研究小燈泡的伏安曲線的特性，選用小燈泡額定值為燈泡額定值為“3.0 V，0.4 A”，實(shí)驗(yàn)中有儀器：電流，實(shí)驗(yàn)中有儀器：電流表、電壓表、開關(guān)、導(dǎo)線若干外；還需要表、電壓表、開關(guān)、導(dǎo)線若干外；還需要 _、_。 （1）根據(jù)所學(xué)的知識(shí)，通過查資料、與同學(xué)討論）根據(jù)所學(xué)的知識(shí)，通過

20、查資料、與同學(xué)討論思考后回答下列問題：思考后回答下列問題： 實(shí)驗(yàn)中用兩電表測(cè)量小燈泡兩端的電壓和流過小實(shí)驗(yàn)中用兩電表測(cè)量小燈泡兩端的電壓和流過小燈泡的電流時(shí)，電路怎樣連接才能使測(cè)得燈泡的電燈泡的電流時(shí)，電路怎樣連接才能使測(cè)得燈泡的電阻誤差較小阻誤差較小?為什么為什么? （2）為使加在小燈泡的電壓從零開始，能在較大）為使加在小燈泡的電壓從零開始，能在較大的范圍調(diào)節(jié)，滑動(dòng)變阻器應(yīng)采用怎樣連接的范圍調(diào)節(jié)，滑動(dòng)變阻器應(yīng)采用怎樣連接?滑動(dòng)變阻器滑動(dòng)變阻器電源電源電流表外接法電流表外接法滑動(dòng)變阻器分壓接法滑動(dòng)變阻器分壓接法（3）在方框內(nèi)畫出相關(guān)的電路圖。）在方框內(nèi)畫出相關(guān)的電路圖。 AVLRES （4）為

21、使讀數(shù)誤差盡可能小，電壓表的量程應(yīng)選）為使讀數(shù)誤差盡可能小，電壓表的量程應(yīng)選用用_檔，電流表的量程應(yīng)選用檔，電流表的量程應(yīng)選用_檔，為檔，為保證實(shí)驗(yàn)安全，測(cè)量范圍不能超過保證實(shí)驗(yàn)安全，測(cè)量范圍不能超過_V和和_A，開始做實(shí)驗(yàn)閉合，開始做實(shí)驗(yàn)閉合S前，在上電路圖中應(yīng)把前，在上電路圖中應(yīng)把變阻器滑動(dòng)片變阻器滑動(dòng)片P移到移到_端。端。03V00.6A30.4最左端最左端 （5）請(qǐng)根據(jù)你畫的電路圖，把圖中的實(shí)驗(yàn)器材）請(qǐng)根據(jù)你畫的電路圖，把圖中的實(shí)驗(yàn)器材連成符合要求的實(shí)驗(yàn)電路。連成符合要求的實(shí)驗(yàn)電路。 （6）若實(shí)驗(yàn)中測(cè)得某一小燈泡的電流強(qiáng)度和電壓）若實(shí)驗(yàn)中測(cè)得某一小燈泡的電流強(qiáng)度和電壓之值如下表，請(qǐng)?jiān)趫D中畫出之值如下表，請(qǐng)?jiān)趫D中