师:好,上课!
生:老师好!
师:同学们好,坐下。
上一节课呢,我们是学习了第17章第一节,探究电流与电压、电阻的关系。由于电流与电压、电阻都有关系,所以我们分成几个实验来完成?
生:两个!
师:两个实验来完成,也就是分别探究电流与电压的关系和探究电流与电阻的关系。
在我们探究电流与电压关系的实验中,我们是控制了电阻不变,通过调节滑动变阻器,改变电阻两端的电压,使通过导体的电流随之发生改变,记录下了电流和电压的数据。就我们上节课的实验,我们选择的定值电阻的阻值是多少?
生:10欧!
师:10欧。啊,得到的实验数据分别如下。我们可以看到,当电压变成原来两倍的时候,电流变成原来的两倍,电压变成原来3倍的时候,电流变成原来的3倍,这种关系叫做什么?
生:成正比!
师:正比。那由此实验我们可以得到结论,当什么一定时?
生:导体电阻一定时!
师:通过导体的电流和导体两端的电压成正比。
这个实验呢,我们是探究了电流与电阻的关系。我们可以运用上一个电路图,但是在操作上会有所改变。我们应当是更换不同的定值电阻,通过调节滑动变阻器,使电阻两端的电压保持不变。那我们上节课是控制电压值多少伏啊?
生:两伏!
师:两伏,对了。我们进行实验的电阻分别是5欧、10欧和20欧,我们得到电流分别是0.4安、0.2安和0.1安。由此可以看出,电阻变成原来两倍的时候,电流变成原来的1/2,电阻变成原来4倍的时候,电流变成原来的1/4,这种关系叫做什么?
生:成反比!
师:反比。因此我们可以得到,当导体两端的电压一定时,通过导体的电流与电阻成反比。
德国科学家欧姆,在这个实验的基础上进行了大量的探究,得到了大量的实验数据,通过分析和归纳之后,终于得到了一条非常重要的电学定律,就是我们今天要来学习的欧姆定律。
欧姆定律的内容:导体中的电流,跟导体两端的电压成正比,跟导体的电阻成反比。由欧姆定律我们可以看出,导体中的电流应当是决定于什么?
生:导体两端的电压和导体的电阻!
师:对吧,跟它们的关系分别是正比和反比的关系。这种定律的数学表达式是?
生:I等于U除以R!
师:I等于U除以R,这个我们又称它为公式,对吧。
在这个公式中,I是导体中的电流,U是导体两端的电压,R是导体的电阻。这几个物理量所对应的单位分别是:电流的单位是什么?
生:安!
师:电压的单位是?
生:伏!
师:电阻的单位是?
生:欧!
师:欧。啊,那这些单位我们都称它为什么单位啊?
生:国际单位!
师:国际单位。那如果已知条件中给我们的不是国际单位,那我们要对它进行换算,例如它给出的是毫安、千欧,我们都要给它化成安、化成欧,这样子才可以进行计算。
还有,欧姆定律在使用时,有一个地方要特别注意,就是里面的I、U、R是对应同一段电路。什么意思呢?来看。这个I是通过这一段导体的电流,而这个R是这一段导体的电阻,而这个U是这一个电阻两端的电压,也就是说,这里面的I、U、R都是对应这一段电路,这一段导体而言的。这个就是我们说的,要对应某一段电路。
那如果我给出大家电压和电阻的具体值,大家能不能算出电流的大小?
生:可以!
师:比如说,电阻是3欧,然后这个电压是6伏,那通过的电流应该是多少?
生:2安!
师:怎么算的?
生:I等于U除以R!
师:I等于U除以R,好。用6伏除以3欧,等于2安。
那如果我们现在知道的是导体的电阻R,以及通过导体的电流I,那能不能求出导体两端的电压呢?
生:可以!
师:那这时我们要用哪个公式啊?
生:U等于IR!
师:U等于IR。我们可以利用欧姆定律的原形式进行变形,变成U等于I乘以R,是吧。那同理,如果我们现在知道的是通过导体的电流I,以及导体两端的电压U,那能否算出导体的电阻?
生:可以!
师:那就得将公式变形成为?
生:R等于U除以I!
师:啊,那这个是另外一个变形式。那由此我们可以看出,在欧姆定律里面,I、U、R这三个量,只要知道其中任意的两个,就可以求第三个量。
第四个点,是有关于欧姆定律的一些说明。首先,欧姆定律揭示了电流与电压、电阻的关系,电流是由电压和电阻共同来决定的。第二,公式中的各个物理量必须是对应同一段电路。什么意思呢?大家来看我们这边的电路图,这是一个什么连接方式的电路啊?
生:串联!
师:是一个串联电路。这个电阻R?,这个电阻R?,R?两端的电压是U?,R?两端的电压是U?。那如果我们想要表示通过R?的电流,这个电流可以写成什么?
生:I?等于U?除以R?!
师:如果想要表示通过R?的电流,那就是?
生:I?等于U?除以R?!
师:那也就是说,你I?、U?、R?都是对应的R?这一段电路的,U?、R?、I?都是对应R?这一段电路的。他们都对应同一段电路,在计算的时候,你就不能够出现U?除以R?,或者U?除以R?这样的情况,对吧。这就是我们说的要对应同一段电路。
好,第三点。在我们的欧姆定律的原型式里面,我们可以看出,电流与电压是成正比的,然后电流与电阻是成反比的,是吧。那它的变形式有一个R等于U除以I,记这个式子,那能不能用刚才的这种解释,说R与U成正比,R与I成反比呢?
生:不能!
师:是不能的。那是为什么呢?
生:因为电阻是导体本身的一种性质,它不随两端电压的改变而改变,也不随通过它的电流的改变而改变!
师:啊,很好啊,说的很好。因为导体的电阻是导体本身的一种性质,对吧。它跟电压和电流是无关的,它应该是取决于什么?
生:取决于材料、长度和横截面积!
师:对了。所以导体的电阻与电压和电流是无关的,不能说它与电压成正比,与电流成反比。因为导体的电阻是导体本身的一种性质,它的大小决定于导体的材料、长度以及横截面积。
但是公式R等于U除以I能够告诉我们什么呢?它既然不能够决定电阻的大小,但是它可以帮助我们算出什么?
生:电阻的大小!
