通過上節課(《探究電流與電壓、電阻的關係》)的學習,我們發現:
當導體的電阻一定時,通過導體的電流跟導體兩端的電壓成正比;
當導體兩端電壓一定時,通過導體的電流跟導體的電阻成反比。
這是不是普遍規律呢?
![微課堂|歐姆定律](http://p2.ttnews.xyz/loading.gif)
早在19世紀20年代,德國物理學家歐姆就對電流跟電阻和電壓之間的關係進行了大量實驗研究,發現對大多數導體而言,上面的規律是成立的,並進一步歸納得出了電學中非常非常重要的物理定律——歐姆定律。
歐姆定律
導體中的電流,跟導體兩端的電壓成正比,跟導體的電阻成反比。
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注意
(1)公式中使用國際單位,其中電壓U的單位為伏特(V),電阻R的單位為歐姆(Ω),電流I的單位為安培(A)。
(2)歐姆定律反映的是同一時刻、同一段電路中I、U、R之間的關係。
(3)歐姆定律只適用於純電阻電路。
純電阻電路是將電能全部轉化為內能 的電路。比如,電熱毯、電飯鍋、電爐子、電暖氣、電熱水器、電水壺、白熾燈等都屬於純電阻電路。白熾燈工作時,可以理解為將電能轉化為內能,一部分內能又轉化為光能。
非純電阻電路是將電能轉化為內能和其他形式能量的電路(純電阻電路以外的電路都屬於非純電阻電路)。比如,電動機對外做功時,還會發熱,也就是電動機在工作時將很大一部分電能轉化為機械能,很少一部分轉化為內能,所以電動機屬於非純電阻電路;又比如,節能燈把大部分電能轉換成了光能,所以節能燈也屬於非純電阻電路。
想想議議
小致同學認為:“由I=U/R變形可得R=U/I。這表明,導體的電阻R跟它兩端的電壓U成正比,跟電流I成反比。”這種說法對嗎?為什麼?
在學習《影響電阻大小的因素》時,我們就知道,電阻是導體本身的一種性質,只與導體的材料、長度、橫截面積和溫度有關,與電壓、電流無關。所以,這種說法是錯誤的。
電壓是形成電流的原因,電阻是導體對電流的阻礙作用。也就是電壓和電阻會影響電流,而不是電流影響電壓和電阻,切記切記。
也許你會說:“電壓和電流越大時,白熾燈燈絲的電阻也會越大,所以電流和電壓會改變燈絲電阻。”
白熾燈工作時,是將電能轉化為內能,導致燈絲溫度升高,升高到一定程度時從而發光。燈絲溫度越高,發光會越亮。而電壓和電流會影響白熾燈的實際功率(後面課程會學到),實際功率越大,發光會越亮。也就是電壓和電流會導致燈絲溫度的變化,而燈絲的溫度變化又會導致燈絲電阻的變化。所以,並不是電壓和電流直接改變了燈絲電阻,而是溫度改變了燈絲電阻。
應用歐姆定律
1.用公式進行計算的一般步驟:
(1)讀題、審題(注意已知量的內容);
(2)根據題意畫出電路圖;
(3)在圖上標明已知量的符號、數值和未知量的符號;
(4)選用物理公式進行計算(書寫格式要完整,規範)。
學完歐姆定律後,電學中出現了真正意義的計算題,對於初學者來說,請學著按上面的步驟解題,具體方法請看下面幾道例題。
2.例題分析
例1.一輛汽車的車燈,燈絲電阻為30Ω,接在12V的電源兩端,求通過這盞電燈的電流。
解題步驟:
(1)畫電路圖;
(2)標出已知條件和所求量;
(3)求解I。
解:
答:通過這盞燈的電流為0.4A。
例2.
在如圖所示的電路中,調節滑動變阻器 R',使燈泡正常發光,用電流表測得通過它的電流值是0.6A。已知該燈泡正常發光時的電阻是20Ω,求燈泡兩端的電壓。
解題步驟:
(1)標出已知條件和所求量;
(2)求解UL。
解:
答:燈泡兩端電壓為12V。
例3. 某同學用一隻電流表和燈泡串聯,測得它正常發光時的電流是0.18A,再用電壓表測得燈泡兩端的電壓是220V,試計算燈絲正常發光時的電阻值。
解:
答:燈絲正常發光時的電阻為1222Ω。
例4.加在某一電阻兩端的電壓為5V時,通過它的電流是0.5A,則該電阻的阻值是多大?如果兩端的電壓增加到20V,此時這個電阻的阻值是多大?通過它的電流是多大?
提示:因為電阻是導體本身的一種性質,電阻的大小與電壓、電流的大小均無關係,因此本題中電阻阻值不變。
解:
答:當電壓為5V時電阻阻值為10Ω;當電壓為20V時,電阻依然為10Ω,電流為2A。
例5.甲、乙分別接入電壓之比是2∶1的電路中,已知它們的電阻之比是2∶3,則通過它們的電流之比是 。
解:
練一練
1.關於電流跟電壓和電阻的關係,下列說法正確的是( )
A.導體的電阻越大,通過導體的電流越小
B.導體的電阻越大,通過導體的電流越大
C.導體兩端的電壓越大,導體的電阻越大,通過導體的電流也越大
D.在導體兩端的電壓一定的情況下,導體的電阻越小,通過導體的電流越大
2.一條鎳鉻合金線的兩端加上4V電壓時,通過的電流是0.2A,則它的電阻 Ω。若合金線的兩端電壓增至16V時,它的電阻是 Ω,這時若要用電流表測量它的電流,應選用量程為 A的電流表。
3.關於歐姆定律,下列敘述中不正確的是( )
A.在相同電壓下,導體的電流和電阻成反比
B.對同一個導體,導體中的電流和電壓成正比
C.因為電阻是導體本身的性質,所以電流只與導體兩端的電壓成正比
D.導體中的電流與導體兩端的電壓有關,也與導體的電阻有關
4.在探究電阻兩端的電壓跟通過電阻的電流的關係時,小致選用了兩個定值電阻R1、R2分別做實驗,他根據實驗數據畫出瞭如圖所示的圖像。請你根據圖像比較電阻R1與R2的大小,R1 R2。(選填“大於”、“等於”或“小於”)
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