2020-2021学年高二上学期物理人教版选修3-1课件：_第二章第3节欧姆定律

3 欧 姆 定 律   一、欧姆定律 1.电阻 (1)定义:加在导体两端的______跟通过该导体的______的比值叫作该导体的 _____。 (2)定义公式:_______。 (3)单位:在国际单位制中是_____,简称___,符号是___,常用的电阻单位还有 __________和兆欧(MΩ)。1 MΩ=106 Ω,1 kΩ=103 Ω。 (4)标量:电阻只有大小,没有方向。 (5)物理意义:反映导体对电流阻碍作用的物理量,是导体本身的属性。 电压U 电流I 电阻 UR I  欧姆 欧 Ω 千欧(kΩ) 2.欧姆定律 (1)内容:导体中的电流跟导体两端的电压U成_____,跟导体的电阻R成_____。 (2)表达式:______。 (3)适用条件:实验表明,除金属外,欧姆定律对电解质溶液也适用,对气态导体 和半导体元件并不适用。 正比 反比 UI R  二、导体的伏安特性曲线 【情境思考】 当电路两端电压U一定时,若得到如图所示的图象,则图象的斜率表示什么物理 意义? 提示:图象的斜率表示电路两端的电压。 1.定义:建立平面直角坐标系,用_____表示电流I,用_____表示电压U,画出导体 的I-U图线。 2.线性元件:导体的伏安特性曲线为_______的直线,即电流与电压成_____的线 性关系的元件,如金属导体、电解液等。 3.非线性元件:伏安特性曲线不是_____的,即电流与电压不成正比的电学元件, 如气态导体、二极管等。 纵轴 横轴 过原点 正比 直线 4.测绘小灯泡的伏安特性曲线: (1)实验器材:小灯泡、_______、电流表、___________、学生电源(或电池 组)、开关、导线、坐标纸、铅笔等。 (2)实验电路如图所示: 电压表 滑动变阻器 5.二极管的伏安特性曲线(如图所示) 由图象可以看出随电压的增大,图线的斜率在_____,表示其电阻随电压的升高而 _____。 增大 减小 【易错辨析】 (1)定值电阻满足R= ,U和I变化时,二者变化的倍数相同。 ( ) (2)电阻越大,表示导体对电流的阻碍作用越大,导体的导电能力越强。 ( ) (3)对于金属导体,电压变化时,可能导致电阻发生变化。 ( ) (4)无论是线性元件还是非线性元件,其伏安特性曲线均过原点。 ( ) (5)U-I图线和I-U图线中,图线上的点与原点连线的斜率的含义不同。 ( ) U I √ × √ √ √ 知识点一 对欧姆定律的理解 1.欧姆定律的适用情况 欧姆定律仅适用于纯电阻(将电能全部转化为内能)电路。非纯电阻(电能的一 部分转化为内能)电路不适用。 2.欧姆定律的两性 (1)同体性:表达式I= 中的三个物理量U、I、R对应同一段电路或导体。 (2)同时性:三个物理量U、I、R对应同一时刻。 U R 3.公式I= 和R= 的比较 比较项目 I= R= 意义 欧姆定律的表达形式 电阻的定义式 前后物理 量的关系 I与U成正比,与R成反比 R是导体本身的性质,不随U、I的改变而 改变 适用条件 适用于金属导体、电解液 等 适用于计算一切导体的电阻 U R U I U R U I 提醒:(1)注意公式中三个物理量I、U、R是同一电阻的同一时刻值。 (2)当电阻两端电压变化ΔU,对应电流变化ΔI时,R= 。U I   【典例示范】 【典例】若加在某导体两端的电压为原来的 时,导体中的电流减小了0.4A①。 如果所加电压变为原来的2倍②,则导体中的电流多大? 【审题关键】 序号 解题依据 信息提取 ① 电压变化电流变化 对应同一导体,有 ② 另外一个电压变化 每次改变电压后对应的U、I比值不变 3 5 U U I I   【解析】解法一:设原来的电压为U0,电流为I0,导体的电阻为R, 由欧姆定律得R= 解得I0=1.0 A 电压变为原来的2倍后,R= 所以I=2I0=2.0 A。 0 0 0 0 3 UU 5 I I 0.4 A＝ 0 0 0 U 2U I I＝ 解法二:根据同一电阻电压的变化量与电流的变化量之比相等,有 解得I0=1 A 又R= 联立得I=2I0=2.0 A。 答案: 2.0 A 0 0 0 3(1 )U U5 0.4 A I  ＝ 0 0 0 U 2U I I＝ 【素养训练】 1.关于欧姆定律,下列说法不正确的是 (  ) A.欧姆定律适用于金属导电 B.欧姆定律适用于电解质溶液导电 C.欧姆定律适用于纯电阻电路导电 D.欧姆定律适用于任何电路导电 【解析】选D。欧姆定律适用于金属导电,故A正确;欧姆定律适用于电解质溶液 导电,故B正确;欧姆定律适用于纯电阻电路导电,故C正确;欧姆定律不适用于非 纯电阻电路,故D错误。 2.甲、乙、丙、丁四个金属导体的U-I图象如图所示,下列说法正确的是 (  ) A.甲的阻值最大        B.乙的阻值最大 C.丙的阻值最大 D.丁的阻值最大 【解析】选A。由欧姆定律可知R= ,则U -I图象的斜率等于电阻的大小,由图 象可知,甲的阻值最大,丁的阻值最小。 U I 【加固训练】   1.电路中有一段导体,给它两端加上4 V的电压时,通过它的电流为10 mA, 可知这段导体的电阻为    Ω;如果给它两端加上10 V的电压,在每秒通过 某一横截面的电荷量为     C;如果要让导体的电流为15 mA,则需要在其 两端加上     V的电压。  【解析】由欧姆定律可知,导体的电阻为R= = Ω=400 Ω;加上10 V电 压时,电流为I′= A;每 秒内通过的电量为Q=I′t= ×1 C= 2.5×10-2 C;让导体的电流为15 mA,所加电压为U=IR=15×10-3×400=6 V。 答案:400 2.5×10-2 6 U I 3 4 10 10 U 10 1 AR 400 40   1 40 2.a、b两段导体并联接入电压为6 V的电路中,在1 min内通过导体a某一横截面 的电荷量是10 C,而通过导体b某一横截面的电荷量是15 C,那么当这两段导体 串联接入电压为6 V 的电路中,在1 min内通过导体a某一横截面的电荷量是 (  ) A.6 C   B.10 C   C.5 C   D.25 C 【解析】选A。当a、b两段导体并联时,由I= 知,通过两导体的电流分别为Ia= A,Ib= A,由R= 可知,a,b两段导体的电阻分别为Ra=36 Ω,Rb=24 Ω,当这 两段导体串联接入电压为6 V的电路中时,由串联电路特点可知,电路中的总电 阻R=Ra+Rb=60 Ω,故1 min内通过导体a某一横截面的电荷量q=It= ×60 C= 6 C,故A正确。 q t 1 6 1 4 U I 6 60 知识点二 对导体的伏安特性曲线的理解  电学元件的U-I图线与I-U图线的比较: 比较内容 I-U图线(伏安特性曲线) U-I图线 坐标轴 U——横坐标,I——纵坐标 I——横坐标,U——纵坐标 斜率 图线上的点与坐标原点连线的斜 率表示导体电阻的倒数 图线上的点与坐标原点连线的斜 率表示导体的电阻 比较内容 I-U图线(伏安特性曲线) U-I图线 线性元件图线 的形状 R1>R2 R1R2,I1=I2    B.R1R2,I1R2,电阻并联, 电压相同,电阻大的电流小,所以I1R2 D.R的伏安特性曲线在Ⅲ区,R1RB>RC B.三个导体的电阻关系为RA