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- 2021-11-06 发布
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探究电流与电压、电阻的关系
初中物理
探究电流与电压、电阻的关系
【考点精讲】
事实表明:由于电流大小与电压、电阻都有关,所以我们在研究电流、电压、电阻三个物理量之间的关系时,要采用控制变量的方法。研究可以分为两个步骤进行:先保持电阻不变,单独研究电流随电压的变化情况;然后保持电压不变,单独研究电流随电阻的变化情况。
(1)电流跟电压的关系
在电阻一定的情况下,导体中的电流跟这段导体两端的电压成正比。对这一关系的理解,应注意:
a. 这里的导体中的电流和导体两端的电压是针对同一导体而言。
b. 不能反过来说,电阻一定时,电压跟电流成正比。这里存在一个因果关系,电压是因,电流是果,因为导体两端有了电压,导体中才有了电流,不是因为导体中先有了电流才有了电压,因果关系不能颠倒。
(2)电流跟电阻的关系
在电压不变的情况下,导体中的电流跟导体中的电阻成反比。对这一关系的理解要注意:
a. 电流和电阻也是针对同一导体而言的,谁的电阻就影响谁的电流,不能说一个导体的电流与另一个导体的电阻成反比。
b. 同样,不能说导体的电阻与通过它的电流成反比。因为,电阻是导体本身的一种性质,它的大小由导体本身来决定,与导体中通过的电流无关。
(3)根据实验数据绘制图象
电阻不变时,电流随电压变化的图象如图甲所示;电压不变时,电流随电阻变化的图象如图乙所示。
【典例精析】
例题1
4
(恩施州中考)在做“探究电流与电阻的关系”实验中,小翔连接了如图所示的电路。他先将A、B两点间接入10Ω的电阻,移动变阻器的滑片,读出电压表与电流表的示数,记录数据后改用15Ω电阻替换10Ω电阻,闭合开关,接下来他的实验操作应当是( )
A. 观察电压表,向右移动滑片,读取电流数据
B. 观察电流表,向右移动滑片,读取电压数据
C. 观察电压表,向左移动滑片,读取电流数据
D. 观察电流表,向左移动滑片,读取电压数据
思路导航:实验中用15Ω电阻替换10Ω电阻,使得定值电阻两端分得的电压变大,而实验中需要控制定值电阻两端的电压不变,所以这就要求要减小定值电阻两端的电压,方法是向左移动滑动变阻器的滑片,使滑动变阻器的阻值变大,分得的电压增大,这个过程中应观察电压表的示数,等电压表的示数与原来的示数相同时,再读取电流表的示数。
答案:C
例题2 某同学研究电阻的电流跟其两端的电压的关系时,得到如下数据,请将表格的空项填上。
电阻(Ω)
电压(V)
电流(A)
10
1.5
0.15
10
3
0.3
10
0.45
10
6
思路导航:电阻一定时,电流跟其电阻两端的电压成正比。对于第三行,=,则U3= ×U1=×1.5V=4.5V;同理,=,I4=×I1=×0.15A=0.6A。
答案:4.5;0.6
例题3 某同学将完好的仪器连接成如图所示的电路(其中滑动变阻器的连线没有画出),用来探究电阻上的电流跟两端电压的关系。
4
(1)合上开关进行实验时发现,无论怎样移动滑片P,电压表和电流表的示数都不为零,但始终没有变化。则该同学把滑动变阻器接入电路中的方式可能是 (填写代号)
a. G与C相连,F与H相连 b. G与C相连,D与H相连
c. G与E相连,F与H相连 d. G与E相连,D与H相连
(2)该同学发现了(1)中的问题并作了改正。请用笔画线代替导线把滑动变阻器正确接入电路中,要求:滑片P向右移动时电流表示数逐渐增大。
(3)实验测得的数据如表所示。根据这些数据在坐标图中描点并作出U﹣I图线。
思路导航:(1)移动滑片P,电压表和电流表的示数都不为零,但始终没有变化,说明滑动变阻器的电阻不变,要么都接上面两个接线柱,要么都接下面两个接线柱。若G与C相连,D与H相连,滑动变阻器没有连入电路,移动滑片,不能改变连入电路的电阻,不能改变电压和电流;若G与E相连,F与H相连,滑动变阻器全部连入电路,相当于定值电阻,移动滑片,不能改变连入电路的电阻,不能改变电压和电流。
(2)从电源正极出发,依次连接开关、滑动变阻器、定值电阻、电流表、电源负极,最后电压表并联在定值电阻两端。滑片P向右移动时电流表示数逐渐增大,一定是连入电路的电阻减小,所以应选择接线柱F,上面接线柱任意选择。
(3)首先确定电流为横坐标,标出对应的电流0.1A、0.2A、0.3A、0.4A、0.5A。再确定电压为纵坐标,标出对应的电压0.5V、1.0V、1.5V、2.0V、2.5V。描出(0.1,0.5)(0.2,1.0)(0.3,1.5)(0.4,2.0)(0.5,2.5)各点,连接各点画出图象。
答案:(1)b或c(2)如图1所示(3)如图2所示
4
图1
图2
点拨:此题利用数学描点法来描绘U﹣I的图象,反映了学科之间的综合;连接实物图,一般分三种情况:连接电路、补充连接、分析错误连接并改正。无论哪种情况,实质都是先连元件比较多的电流路径,再连元件比较少的路径。
【总结提升】
探究电流与电压、电阻的关系的实验中,应注意的问题:
1. 闭合开关前,滑动变阻器滑片应调到最大阻值位置,可以保护电路,防止电路中电流过大,烧坏电流表和电压表。
2. 滑动变阻器的作用:(1)保护电路;(2)调节定值电阻两端的电压。
3. 探究导体中的电流跟导体的电阻的关系,需要更换不同阻值的定值电阻,调节滑动变阻器,控制定值电阻两端电压不变,观察电流表示数变化并记录数据。
4
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