第二章 恒定电流
第三节 欧姆定律
人教版选修3-1
导体中产生电流的条件是什么？既然导体两端有电压，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？
控制电路：可以提供从零开始连续变化的电压
一、连接电路:
测量电路：测量电阻的电流和电压
方法（1）直接观察（2）图像法
0.2
电压（V）
电流（A）
电流（A）
B
导体
A
二、数据处理:
结论：对同一导体，导体中的电流跟导体两端的电压成正比。
I-U图像是过原点的直线。
三、确定常数k:
对于同一导体，电流与电压之比是一个常数，与电流、电压无关。不同的导体比值不同。
在电压相同的情况下，k越大的导体电流越大。说明导体对电流的阻碍作用越弱。
1.为什么说常数k反映了导体本身的性质？
2.常数 k反映了导体的什么性质？
3.用常数k反映了导体对电流的阻碍作用方便吗？
三、确定常数k:
4.怎样改进才能方便地反映导体对电流的阻碍作用？
用1/k即用U/I比值反映导体对电流的阻碍作用强弱比较方便。
2、度量方式：
4、矢量标量：标量
3、决定因素：导体本身的性质决定。
1、引入目的：反映了导体对电流的阻碍作用的大小。
5、单位换算：
6、测量方法：伏安法等。
比值法。度量式。R与U、I无关。
适用于柱形金属导体和电解液。
Ω（SI） 1Ω=1V/A 1M Ω =103 kΩ =106 Ω
结论：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R成反比．
-------欧姆定律
2、理论和实验依据：
3、三种表述：
1、研究内容：
4、适用条件:金属导电和电解液导电。
欧姆最早通过实验证明。
（1）文字表述: 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R成反比．
（2）公式表述:
或
（3）图像表述:
导体中的电流跟哪些因素有关系。
I-U图线
U-I图线
两个图线斜率的物理意义是什么？
I-U图像的斜率表示导体电阻的倒数，U-I图像的斜率表示导体的电阻。
1．什么叫导体的伏安特性曲线？
2. 两组同学采用分压电路分别画定值电阻和小灯泡的伏安特性曲线。对比两个图像的异同，并确定出在这两个图像中如何求电阻？图线斜率的物理意义是什么？
导体中的电流I随导体两端的电压U变化的图线。U-I图像和I-U图像都叫做导体的伏安特性曲线。
导体A的伏安特性曲线为直线，斜率表示导体的电阻，电阻在研究过程中保持不变；导体B的伏安特性曲线为曲线，过原点的直线（割线）的斜率表示导体的电阻，电阻在研究过程中不断变化。
2：如图是一个非线性元件的伏安特性曲线，如何求某电压下的电阻？
3：请分析说明电阻随电压如何变化？
3V
伏安特性曲线是一条通过坐标原点的直线的电学元件叫做线性元件；伏安特性曲线不是直线的电学元件叫做非线性元件。
1．什么线性元件和非线性元件？
过原点的直线（割线）的斜率表示导体的电阻的倒数。
随电压升高，导体的电阻单调增加。
加正向电压时，二极管电阻较小，通过二极管的电流较大；加反向电压时，二极管的电阻较大，通过二极管的电流很小。
当反向电压很大时，二极管击穿，反向电流很大。
表明二极管具有单向导电性：
小结
三、实验：测绘小灯泡的伏安特性曲线
金属物质的电阻率随温度升高而增大，从而使得一段金属导体的电阻随温度变化发生相应的变化。对一只灯泡来说，不正常发光和正常发光时灯丝的电阻值可以相差几倍到几十倍。它的伏安特性曲线并不是一条直线，即灯丝的电阻是非线性的。本实验通过描绘伏安特性曲线的方法来研究钨丝灯泡在某一电压变化范围内, 其阻值变化,从而了解它的导电特性。
（一）实验目的：
通过实验来描绘小灯泡的伏安特性曲线，并分析曲线的变化规律
（二）实验原理：
小灯泡(3.8V 0.3A)、电压表、电流表、2V～6V学生电源、滑动变阻器、导线若干、电键等
（三）实验器材：
1、测量小灯泡伏安特性曲线的电路选择：
①由于小灯泡的电阻较小（10Ω左右），为减小误差，可采用安培表外接法。
若滑动变阻器采用限流接法（图1甲），即使把R的值调到最大，电路中还有一定的电流，因此实验绘出的伏安特性曲线缺少坐标原点附近的数据.
②控制电路的选用：
因为作图需要多个点，要求小灯泡的电压变化范围较大 (从零到接近额定电压), 所以滑动变阻器采用分压接法, 实验电路图如图1乙所示.
（四）实验电路图
电路接好后合上电键前要检查滑动变阻器滑动触点的位置，使开始实验时，小灯泡两端的电压为最小。
③电表量程选择的原则是：
使测量值不超过量程的情况下，指针尽量偏转至3/4量程处。
2、实物接线图
（1）先连好电源、电键、滑动变阻器所组成的串联电路（滑动变阻接下面两个接线柱）
在连接电路时接线的顺序为“先串后并” ：
（2）将小灯泡、电流表串联好，再接到滑动变阻器的两个接线柱上（一上一下）
（3）最后将伏特表并接在
小灯泡的两端。
（4）注意滑动变阻器的滑动触头实验初应在使小灯泡短路的位置。
由于选用的是标有“3.8V 0.3A”的小灯泡，
电流表应选用0 ～ 0.6A量程；
电压表开始时应选用0 ～ 3V量程，当电压调到接近3V时，再改用0 ～ 15V量程。
（5）注意安培表、伏特表的量程和正负接线柱.
（五）实验步骤：
2．检查无误后，将滑片调节至最左边附近、闭合电键，读出一组U、I值，记录于表格。
3．再调节滑线变阻器的滑片到不同位置，读出十二组不同的U、I值，记录于表格。
4．断开电键，整理好器材。
5．在坐标纸上以I为横轴，以U为纵轴、并选取适当的单位。
6．用描点法在坐标纸上标出各组U、I值的对应点位置。
1．按图连接好电路。
7．用平滑曲线将各点依次连接起来。
8．分析小灯泡伏安特性曲线的变化规律。
（六）实验注意事项
对“描绘小灯泡的伏安特性曲线”实验，应明确以下几点：
1.由欧姆定律可知, 对一纯电阻用电器, 有I=U/R.因此,当R为定值时,I-U图线应为一过原点的直线,但由于小灯泡的灯丝在其两端电压由0增至额定电压过程中，灯丝温度由室温升高到近2000℃ ,因此灯丝电阻率有明显增大，故小灯泡的伏安特性曲线应为曲线。
2.实验用的小灯泡通常为“3.8V 0.3A”一类小电珠,其在白炽状态下电阻很小，在室温下电阻更小，因此为减小实验误差，测量电路应采用电流表外接法。
3.为使小灯泡上的电压能从0开始连续变化，滑动变阻器应采用分压式连接。
课堂练习
1.关于欧姆定律的适用条件，下列说法正确的是（ ）
A．欧姆定律是在金属导体导电的基础上总结出来的，对于其他导体不适用
B．欧姆定律也适用于电解液导电
C．欧姆定律对于气体导电也适用
D．欧姆定律适用于一切导体
B
2.关于电流和电阻，下列说法中正确的是
（ ）
A．电流的方向与导体中电荷的定向移动方向相同
B．金属导体温度升高时，由于自由电子的热运动加剧，所以电流增大
C．由R=U/I可知，I一定时，导体的电阻R与U成正比，U与I成反比
D．对给定的电阻，比值U/I是一个定值，反映导体本身的一种性质
D
3.用电器A的电阻是用电器B的电阻的2倍，加在A上的电压是加在B上的电压的一半,那么通过A、B的电流IA和IB的关系是 （ ）
A．IA=2IB B. IA=IB
C．IA=IB/2 D. IA=IB/4
D
4.加在某段导体两端的电压变为原来的1/3时，导体总的电流就减小0.6A，如果所加电压变为原来的2倍，则导体中的电流将变为（ ）
A. 0.6A
B. 1.2A
C. 0.9A
D. 1.8A
D
5.在一个电阻两端加12V电压时，通过它的电流为240mA，当通过它的电流是1.8A时，它两端的电压是______V，这个电阻的阻值是______Ω
50
90
6.某电路两端电压保持不变，当电路电阻为20Ω时，其电流为0.3A，电阻增加到30Ω时，其电路中的电流要减小______A，电路两端的电压为______V.
0.1
6
7.如果人体的最小电阻是800Ω，已知通过人体的电流为50mA时，就会引起呼吸器官麻痹，不能自主摆脱电源，试求安全电压。
答：小于40V
8.为探究小灯泡L的伏安特性，连好图示的电路后闭合开关，通过移动变阻器的滑片，使小灯泡中的电流由零开始逐渐增大，直到小灯泡正常发光。由电流表和电压表得到的多组读数描绘出的U-I图象应是 （ ）
C
解： 灯丝电阻随电压的增大而增大，图像的斜率应越来越大。C正确。
9.一个电阻器，当它两端的电压增加0.2V时，通过电阻器的电流增加2mA，则该电阻器的阻值是多少？
答：
适用条件：定值电阻。
基本方程：
国际单位制的应用
10.某电阻两端电压为16 V，在30 s内通过电阻横截面的电量为48 C，此电阻为多大？30 s内有多少个电子通过它的横截面？
解：由题意知U=16 V，t=30 s，q=48 C，
电阻中的电流 I=q/t=1.6 A
据欧姆定律
得
n=q/e=3.0×1020个
故此电阻为10Ω，30 s内有3.0×1020个电子通过它的横截面。
11、某灯泡两端的电压为1V时,其电流为0.2A,当电压为2V时,其电流为0.3A,那么电压为1.5V时,则（ ）
A. 其电流一定为0.25A
B. 其电流一定大于0.225A而小于0.3A
C. 其电流一定大于0.2A而小于0.25A
D. 以上说法均不对
5ΩB
解：
分析易知,电压为1.5V时，灯丝电阻
所以当电压为1.5V时，其电流
12、小灯泡通电后其电流I 随所加电压U变化的图线如图所示，P为图线上一
点，PN为图线过P点的切线，
PQ为U轴的垂线，PM为I 轴
的垂线。则下列说法中正确
的是 （ ）
A．随着所加电压的增大，小灯泡的电阻减小
C