德国物理学家欧姆花了十年时间进行大量实验,终于发现了电路中电流、电压、电阻之间的定量关系。
欧姆定律是电学的核心内容,就像牛顿定律在力学中的地位。掌握了它,就能分析各种电路!
欧姆定律:导体中的电流与导体两端的电压成正比,与导体的电阻成反比。
I = U / R
I—电流(A)
U—电压(V)
R—电阻(Ω)
变形公式:U = IR(求电压)
R = U / I(求电阻——但注意!电阻由导体本身决定,不由U、I决定)
适用条件:欧姆定律适用于纯电阻电路(电流通过时只发热不做机械功的电路)。
已知I、U、R中任意两个量,可以求出第三个。计算时的同一性很重要:
• 同一性:I、U、R必须是针对同一段导体在同一时刻的值
• 同时性:U和I必须是同一时刻的对应值
典型应用:
例1:一个电阻两端的电压是12V,通过它的电流是0.5A,求电阻值。
解:R = U/I = 12/0.5 = 24Ω
例2:某电阻为20Ω,两端加6V电压,求通过电流。
解:I = U/R = 6/20 = 0.3A
例3:电阻为10Ω,通过电流为0.2A,求两端电压。
解:U = IR = 0.2×10 = 2V
串联电路:
• I = I₁ = I₂(电流处处相等)
• U = U₁ + U₂(总电压等于各电压之和)
• R = R₁ + R₂(总电阻等于各电阻之和——越串越大)
并联电路:
• U = U₁ = U₂(各支路电压相等)
• I = I₁ + I₂(总电流等于各支路电流之和)
• 1/R = 1/R₁ + 1/R₂(总电阻小于最小电阻——越并越小)
实验一:保持电阻不变,研究电流与电压的关系
器材:定值电阻(5Ω)、电源、开关、滑动变阻器、电流表、电压表、导线
步骤:
① 按电路图连接电路
② 移动滑动变阻器改变R两端电压
③ 记录对应的U和I值
④ 画出U-I图像
结论:U-I图像是一条过原点的直线→电阻一定时,I与U成正比。
实验二:保持电压不变,研究电流与电阻的关系
换用不同阻值的电阻,调节滑动变阻器使两端电压保持不变,记录电流。
结论:电压一定时,I与R成反比。
欧姆定律的表达式为?
6V电压下0.3A电流,电阻为?
两个10Ω电阻串联,总电阻为?