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1、触类旁通合作探究自主预习 第二节第二节 对电阻的进一步研究对电阻的进一步研究 触类旁通合作探究自主预习 目标导航预习导引 触类旁通合作探究自主预习 目标导航预习导引一二三 一、导体的伏安特性一、导体的伏安特性 1.欧姆定律 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, 其表达式为 .欧姆定律是在金属导体的基础上总结出来的,实 验表明,除金属外,欧姆定律对电解液也适用,但对气态导体(如日光 灯管中的气体)和某些导电器件(如晶体管)并不适用. 2.导体的伏安特性曲线 用横轴表示电压U,纵轴表示电流I,画出的I-U的关系图象叫做导 体的伏安特性曲线.如图所示,伏安特性曲线直观地反映出
2、导体中 的电压与电流的关系. 触类旁通合作探究自主预习 目标导航预习导引一二三 I-U的关系图中直线的斜率代表什么? 答案：电阻的倒数. 触类旁通合作探究自主预习 目标导航预习导引一二三 二、电阻的串联二、电阻的串联 1.串联电路的基本特点 (1)串联电路中的电流处处相等,即I=I1=I2=I3=In. (2)串联电路的总电压等于各部分电路两端电压之和,即 U=U1+U2+U3+Un. 2.串联电路的重要性质 (1)串联电路的等效总电阻为各电阻阻值之和,即 R=R1+R2+R3+Rn. (2)串联电路中各个电阻两端的电压跟它们的电阻成正比,即 触类旁通合作探究自主预习 目标导航预习导引一二三
3、电阻R1、R2、R3串联在电阻中,已知R1=10 ,R3=5 ,R1两端的 电压为6 V,R2两端的电压为12 V,则串联电路的电压为多少? 答案：21 V 触类旁通合作探究自主预习 目标导航预习导引一二三 三、电阻的并联三、电阻的并联 1.并联电路的基本特点 (1)并联电路中各支路两端电压相等,即U1=U2=U3=Un. (2)并联电路中的总电流等于各支路电流之和,即 I=I1+I2+I3+In. 2.并联电路的重要性质 (1)并联电路的等效总电阻的倒数等于各支路电阻的倒数之和,即 (2)并联电路中,通过各个支路的电流跟它们的电阻成反比,即 I1R1=I2R2=InRn=U. 触类旁通合作探
4、究自主预习 目标导航预习导引一二三 如图所示,两个电阻R1、R2并联连接,则二者并联以后的总电阻是 多少? 触类旁通合作探究自主预习 知识精要典题例解迁移应用一二三 一、串联电路与并联电路一、串联电路与并联电路 1.串联电路的总电阻大于任一部分电路的电阻; 2.并联电路的总电阻小于其中任一支路的电阻; 3.n个相同的电阻并联,总电阻为一个电阻的 4.多个电阻并联时,其中任一个电阻增大或减小,总电阻也随之增 大或减小; 5.并联的支路增多时,总电阻将减小; 6.串联电路有分压作用,并联电路有分流作用. 触类旁通合作探究自主预习 一二三知识精要典题例解迁移应用 【例1】如图所示电路中,R1=2 ,
5、R2=3 ,R3=4 . (1)如果已知流过电阻R1的电流I1=3 A,则干路电流多大? (2)如果已知干路电流I=3 A,则流过每个电阻的电流多大? 思路分析：解答本题时应把握以下三点: (1)干路中的电流等于三个电阻中的电流之和. (2)R1、R2、R3三个电阻两端的电压相等. (3)根据干路电流和总电阻可求出A、B两端电压. 触类旁通合作探究自主预习 一二三知识精要典题例解迁移应用 解析：(1)由欧姆定律得R1两端的电压为 U1=I1R1=32 V=6 V. R1、R2、R3并联,三者两端电压应相等:U1=U2=U3. 触类旁通合作探究自主预习 一二三知识精要典题例解迁移应用 答案：(1
6、)6.5 A (2)1.38 A 0.92 A 0.69 A 触类旁通合作探究自主预习 一二三知识精要典题例解迁移应用 触类旁通合作探究自主预习 一二三知识精要典题例解迁移应用 电阻R1与R2并联在电路中,通过R1与R2的电流之比为12,则当R1 与R2串联后接入电路中时,R1与R2两端电压之比U1U2为( ) A.12B.21 C.14D.41 答案：B 解析：由题意知两电阻并联时有I1R1=I2R2,故 R1R2=I2I1=21,所以当R1与R2串联时U1U2=R1R2=21,故 B正确. 触类旁通合作探究自主预习 一二三知识精要思考探究典题例解迁移应用 二、伏安特性曲线二、伏安特性曲线
7、1.I-U图线是直线:表示电流跟电压成正比,导体为线性元件. 2.I-U图线是曲线:表示电流跟电压不成正比,导体为非线性元件. 4.I-U图线是曲线时:导体电阻Rn= ,即电阻等于图线上点(Un,In) 与坐标原点连线的斜率的倒数,如图(b)所示,而不等于该点切线斜 率的倒数. 触类旁通合作探究自主预习 一二三知识精要思考探究典题例解迁移应用 5.在利用图象求导体的电阻时,要先仔细辨认纵轴与横轴各代表 什么,以及由此对应的图象上任意一点与坐标原点连线的斜率的物 理意义,在图甲中R2R1. 触类旁通合作探究自主预习 一二三知识精要思考探究典题例解迁移应用 利用所测数据画U-I图象时应注意什么?
8、答案：画U-I图象时,要使较多的点落在这条直线上或使各点均 衡分布在直线的两侧,个别偏离直线太远的点可舍去不予考虑.这 样,就可使偶然误差得到部分抵消,从而提高精确程度. 触类旁通合作探究自主预习 一二三知识精要思考探究典题例解迁移应用 【例2】如图所示的图线是两个导体A和B的伏安特性曲线,则它 们的电阻之比为RARB= ;若两个导体中的电流相等(不 为零)时,它们两端的电压之比为UAUB= ;若两个导体 两端的电压相等(不为零)时,通过它们的电流之比为IAIB= . 思路分析：解答本题时可按以下思路分析 触类旁通合作探究自主预习 一二三知识精要思考探究典题例解迁移应用 答案：13 13 31
9、 触类旁通合作探究自主预习 一二三知识精要思考探究典题例解迁移应用 如图所示,图线和图线所表示的电阻值分别为( ) A.4 和2 B.0.25 和0.5 C.4 k和2 k D.2.510-4 和5.010-4 答案：C 触类旁通合作探究自主预习 一二三知识精要 三、测绘小电珠的伏安特性曲线三、测绘小电珠的伏安特性曲线 1.由于电压表内阻远大于小电珠电阻,为减小误差,应采用电流表 外接法,如图所示. 典题例解迁移应用 触类旁通合作探究自主预习 一二三知识精要 电流表内接法与外接法对比分析如下: 典题例解迁移应用 触类旁通合作探究自主预习 一二三知识精要 2.因为该实验中要求小电珠两端的电压变化
10、范围很大,且要求电 压从零开始调节,所以滑动变阻器应采用分压式接法,如图所示. 典题例解迁移应用 触类旁通合作探究自主预习 一二三知识精要典题例解迁移应用 滑动变阻器的两种接法分析对比如下: 触类旁通合作探究自主预习 一二三知识精要典题例解迁移应用 【例3】 某同学研究小灯泡的伏安特性,所使用的器材有小灯泡 L(额定电压3.8 V,额定电流0.32 A)、电压表V(量程3 V,内阻3 k)、 电流表A(量程0.5 A,内阻0.5 )、固定电阻R0(阻值1 000 )、滑动 变阻器R(阻值09.0 )、电源E(电动势5 V,内阻不计)、开关S、导 线若干. (1)实验要求能够实现在03.8 V的
11、范围内对小灯泡的电压进行测 量,画出实验电路图. 触类旁通合作探究自主预习 一二三知识精要典题例解迁移应用 (2)实验测得该小灯泡伏安特性曲线如图甲所示. 甲乙 由实验曲线可知,随着电流的增加小灯泡的电阻 (填“增 大”“不变”或“减小”),灯丝的电阻率 (填“增大”“不变”或“减 小”). 触类旁通合作探究自主预习 一二三知识精要典题例解迁移应用 (3)用另一电源E0(电动势4 V,内阻1.00 )和题给器材连接成图乙 所示的电路,调节滑动变阻器R的阻值,可以改变小灯泡的实际功率. 闭合开关S,在R的变化范围内,小灯泡的最小功率为 W,最 大功率为 W.(结果均保留2位小数) 解析:(1)由
12、于要求电压调节范围大,故用分压式. 电压表量程只有3 V,故需串联R0改装为量程为4 V的电压表.小灯 泡电阻较小(RL ),故用外接法. 触类旁通合作探究自主预习 一二三知识精要典题例解迁移应用 (2)图中I-U图线上某点与原点连线的斜率代表灯泡在该状态下 电阻的倒数.随电流增大,与原点连线的斜率减小,故电阻增大.由 R= ,故电阻率增大. (3)当R=9 时灯泡功率最小, 将电阻R与电源内阻视为整体. U=E-I(R+r),故U=4 V-10 I, 作图法找到灯泡功率Pmin=UI1.75 V0.225 A0.39 W 当R=0时,灯泡功率最大,电源的路端电压与电流的关系 U=E-Ir,故
13、U=4 V-1 I,作图法找到灯泡功率Pmax=UI=3.65 V0.32 A1.17 W. 触类旁通合作探究自主预习 一二三知识精要典题例解迁移应用 答案:(1) (2)增大 增大 (3)0.39 1.17 触类旁通合作探究自主预习 一二三知识精要典题例解迁移应用 触类旁通合作探究自主预习 一二三知识精要典题例解迁移应用 触类旁通合作探究自主预习 一二三知识精要典题例解迁移应用 小明对2B铅笔芯的导电性能感兴趣,于是用伏安法测量其电阻值. (1)如图甲所示是部分连接好的实物电路图,请用电流表外接法完 成接线并在图甲中画出. 甲 乙 触类旁通合作探究自主预习 一二三知识精要典题例解迁移应用 (
14、2)小明用电流表内接法和外接法分别测量了一段2B铅笔芯的伏 安特性,并将得到的电流、电压数据描到U-I图上,如图乙所示.在图 中,由电流表外接法得到的数据点是用 (选填“”或“”) 表示的. (3)请你选择一组数据点,在图乙上用作图法作图,并求出这段铅 笔芯的电阻为 . 解析：(1)外接法是电压表与待测电阻并联,再与电流表串联;(2) 在电流相同的情况下,外接法相比内接法所测得的电压偏小,所以 由电流表外接法得到的数据点是用“”表示的;(3)图线的斜率表示 触类旁通合作探究自主预习 一二三知识精要典题例解迁移应用 答案：(1)连线见图甲 (2) (3)作图见图乙 用“”连 线,R=1.2(1.
15、11.3) ;用“”连线,R=1.6(1.51.7) 甲 乙 触类旁通合作探究自主预习 知识链接案例探究类题试解 滑动变阻器在电路中的应用 1.滑动变阻器构造:如图所示,甲、乙分别是滑动变阻器的实物图 和原理图.AB是一金属杆,其电阻为零,CD是电阻率较大、长度较长 的电阻丝,缠绕在陶瓷管上,匝与匝之间是绝缘的,有两条比较光亮 的线,是被刮掉绝缘层的部分,P是滑片,上端与金属杆连接,下端与 电阻丝连接. 2.原理:利用滑片P改变接入电路中的电阻丝的长度,起到改变电 阻的作用. 触类旁通合作探究自主预习 知识链接案例探究类题试解 3.两种接法比较 由上表可以看出,滑动变阻器的分压式接法中,电压和
16、电流的调 节范围大,限流式接法较节能. 触类旁通合作探究自主预习 知识链接案例探究类题试解 4.限流电路、分压电路的选择原则 限流式适合测量阻值小的电阻(跟滑动变阻器的总电阻相比相差 不多或比滑动变阻器的总电阻还小),分压式适合测量阻值较大的 电阻(一般比滑动变阻器的总电阻要大).因为Rx很小,限流式中滑动 变阻器分得电压很大,调节范围较大,Rx很大,分压式中Rx几乎不影 响电压的分配,滑片移动时,电压变化接近线性关系,便于调节. (1)若采用限流式不能控制电流满足实验要求,即若滑动变阻器阻 值调到最大时,待测电阻上的电流(或电压)仍超过电流表(或电压表) 的量程,或超过待测电阻的额定电流,则
17、必须选用分压式. (2)若待测电阻的阻值比滑动变阻器总电阻大得多,以致在限流电 路中,滑动变阻器的滑片从一端滑到另一端时,待测电阻上的电流 或电压变化范围不够大,此时,应改用分压电路. (3)若实验中要求电压从零开始连续可调,则必须采用分压式电路. 触类旁通合作探究自主预习 知识链接案例探究类题试解 在如图所示的电路中,滑动变阻器的最大值为R0,负载为RL,电路 两端所加的电压为U0保持不变. (1)开关S断开,滑片移动时,电阻RL两端电压UL变化范围是多少? (2)开关S闭合,滑片移动时,电阻RL两端的电压UL变化范围是多少? 思路分析：(1)S断开时滑动变阻器有效部分与RL串联控制电路 中
18、总电流. (2)S闭合时,滑动变阻下半部分与RL并联分压. 触类旁通合作探究自主预习 知识链接案例探究类题试解 (2)开关S闭合,滑片在变阻器下端时,电阻RL被短路,其两端电压 为零,滑片在变阻器上端时,电阻RL与变阻器并联,其两端电压为U0, 所以电阻RL两端的电压变化范围是0 U0. 触类旁通合作探究自主预习 知识链接案例探究类题试解 触类旁通合作探究自主预习 知识链接案例探究类题试解 如图所示,滑动变阻器 R1 的最大值是 200 ,R2=R3=300 ,A、 B 两端电压UAB=8 V. (1)当开关S断开时,移动滑片P,R2两端 可获得的电压变化范围是多少? (2)当开关S闭合时,移
19、动滑片 P,R2 两端 可获得的电压变化范围又是多少? 答案：(1)当开关S断开时,移动滑动片P,R2两端可获得的电压变 化范围是4.8 V8 V; (2)当S闭合时,移动滑动片P,R2两端可获得的电压变化范围又是 3.43 V8 V. 触类旁通合作探究自主预习 知识链接案例探究类题试解 解析：(1)当S断开时,滑动变阻器R1为限流式接法,R3及R1的下部 不接在电路中,当滑片P在最上端时,R2上获得的电压最大,此时R1接 入电路的电阻为零,因此R2最大电压等于UAB=8 V,当滑片P在最下 端时,R1的全部与R2串联,此时R2上的电压最小,U2= UAB=4.8 V,所以R2上的电压变化范围为4.8 8 V.