本章内容要点

三个实验：探究电流与电压的关系

探究电流与电阻的关系

伏安法测电阻

一个定律：欧姆定律

一个基本公式：I=

两个变形公式：U=IR，R=

两个应用：欧姆定律在串联电路中的应用

欧姆定律在并联电路中的应用

三种方法：控制变量法、等效替代法、图像法

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1.通过实验探究电流与电压和电阻的关系，在经历科学探究的全过程中，进一步熟悉探究实验中常用的一种方法——控制变量法。

2.会同时使用电压表和电流表测一段电路的电压和电流，会用滑动变阻器改变部分电路两端的电压。

3.会观察、收集、分析实验中的数据并尝试采用图像法分析实验数据。

4.能说出电流与电压、电阻间的正比、反比关系。

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1.电压是使电荷发生定向移动形成电流的原因，电阻表示导体对电流阻碍作用的大小，是导体本身的一种性质。

2.正确使用电流表、电压表：电流表要与被测用电器串联，电压表要与被测用电器并联；使用时都要选择合适的量程；都要让电流从电表的“+”接线柱流入，“-”接线柱流出。

3.滑动变阻器应与被控制电路串联，连入电路时要“一上一下”选择接线柱；电路中的电流不能超过滑动变阻器允许通过的最大电流值。

4.连接电路过程中，开关要断开；闭合开关前，滑动变阻器的滑片要滑到最大阻值处。

知识点一探究电流与电压的关系

【提出问题】电阻一定时，电流与电压存在怎样的关系？

【猜想与假设】因为电压是使自由电荷发生定向移动形成电流的原因，电压越高，电流越大，所以电流与电压可能存在正比关系。

【设计实验】运用控制变量法，将定值电阻接入电路，并用电流表测出电路中的电流，用电压表测出定值电阻两端的电压，通过串联在电路中的滑动变阻器来调节定值电阻两端的电压。

【实验器材】电压表、电流表、滑动变阻器、10Ω定值电阻、电源、开关各一个，导线若干。

【进行实验】

(1)按照电路图将一个10Ω的定值电阻连入电路中。

提示

探究电流与电压关系时，要控制电阻保持不变。

(2)调节滑动变阻器的滑片，使电压表示数分别为1.2V、1.8V、2.4V，分别读出电流表的示数并填入下表中。

R=10Ω

说明

①实验中应缓慢移动滑片，防止电压与电流数据变化过大。

②移动滑动变阻器滑片的过程中，要注意观察电流表与电压表，防止电流或电压超出电表量程(可采用“试触法”确定量程)。

③为了使结论更具普遍性，应至少记录三组数据。

④实验中滑动变阻器的作用：改变定值电阻两端的电压，保护电路。

(3)在坐标系中根据各电流值和对应的电压值描点，用平滑曲线连接各点，画出I-U图像。

【分析论证】从实验数据可以看出电流与电压有关，电流随电压的增大而增大，电流与电压的比值为一定值，说明电流与电压成正比，将实验数据通过图像的形式表示出来，通过分析图像可知电流的大小与电压成正比。

【结论】在电阻一定的情况下，通过导体的电流与导体两端的电压成正比。

说明

①结论中的电流、电压、电阻是针对同一导体而言的。

②明确电流与电压存在的因果关系，电压是导体中产生电流的原因，因为导体两端加了电压，导体中才有电流，而不是导体中有了电流才在导体两端产生电压，所以不能说“电阻一定时，电压与电流成正比”。

③在归纳结论时，不能漏掉前提条件“电阻一定”。

说明

(1)连接电路过程中，开关应断开，滑动变阻器应采用“一上一下”接法。闭合开关前，滑片应滑到最大阻值处。

(2)在测量过程中，读取数据后要及时断开开关，以防通电时间过长电阻发热给测量带来误差。

注意

实验过程若将电压表和电流表位置颠倒，即电流表与定值电阻并联，电压表与滑动变阻器串联，则闭合开关后，电流表的示数几乎为0，电压表示数接近电源电压。

知识点二探究电流与电阻的关系

【提出问题】电压一定时，电流与电阻存在怎样的关系?

【猜想与假设】因为电阻表示导体对电流阻碍作用的大小，电阻越大，电流会越小，所以电流与电阻可能存在反比关系。

【设计实验】要研究电流与电阻的关系，必须改变接入电路的电阻值大小(如5Ω、10Ω、15Ω…)，只需更换不同电阻接入电路即可。实验中要控制电阻两端的电压不变，所以需要在电路中串联滑动变阻器来调节，保证电阻两端的电压相等。

【实验器材】电压表、电流表、滑动变阻器、电源、开关各一个，阻值为5Ω、10Ω、15Ω的定值电阻各一个，导线若干。

【进行实验】

(1)按电路图连接实物电路。

(2)将阻值为5Ω的定值电阻连入电路中，连接过程中开关要断开，滑片移到最大阻值处，连接好电路后，检查各电学元件的连接是否正确，确定无误后，闭合开关，调节滑动变阻器的滑片，使电压表示数为3V，读出电流表的示数填入下表中。

(3)将阻值为5Ω的定值电阻更换为10Ω、15Ω的定值电阻，调节滑动变阻器的滑片，使电压表示数保持3V不变，分别读出对应电流表的示数并填入下表中。

U=3V

提示

“更换”说明改变电阻的方式是换用不同阻值的电阻。

“调节滑动变阻器的滑片”滑动变阻器的作用：保持定值电阻两端的电压一定，保护电路。当换用更大的定值电阻时，电阻两端的电压也会变大，这一点在实验时很容易忽视，故应将滑动变阻器的滑片向增大电阻的一侧滑动，才能使电阻两端的电压保持一定。

“保持3V不变”说明探究电流与电阻的关系时，要控制电阻两端电压不变，应用了控制变量法。

(4)在坐标系中画出IR图像，

提示

反比例函数图像，说明电流与电阻成反比。

【分析论证】从实验数据可以看出电流与电阻有关，电流随电阻的增大而减小，电流与电阻的乘积为一定值，说明电流与电阻成反比。将实验数据通过图像的形式表示出来，通过分析图像可知，电流随电阻变化的图线是反比例函数曲线，故电压定时电流与电阻成反比。

【结论】在电压一定的情况下，通过导体的电流与导体的电阻成反比。

说明

①电阻是导体本身的一种性质，它的大小只取决于导体的材料、长度、横截面积、温度，与导体两端的电压及通过的电流无关，所以不能说“电压一定时，电阻与电流成反比”。

②在归纳结论时，不能漏下前提条件“电压一定”。

注意

滑动变阻器在两个探究实验中的作用既有相同点，又有不同点。相同点：限制电流，保护电路。不同点：在探究电流与电压的关系实验中，滑动变阻器的作用是改变定值电阻两端的电压；而在探究电流与电阻的关系时，滑动变阻器的作用是保持定值电阻两端的电压不变。

易误点电流与电压和电阻的关系表述。

【易误点辨析】解答有关“电流与电压和电阻的关系”的题目，容易出现以下两方面的错误：一是在分析电流跟电压、电阻两个变量的关系时，往往忽略了要对变量进行控制，从而使得出的结论缺少条件。电流与电压、电阻的关系是有条件的，在做题时，同学们往往易忽视其成立的条件：“电阻一定”或“电压一定”。二是将电流与电压、电阻的因果关系颠倒了，说成“U与I成正比”“R与I成反比”。电流与电压、电阻间的因果关系不能颠倒，在表述时要注意两点：(1)先有电压后有电流，电流与电压有关，而电压与电流无关；(2)电阻与电压、电流无关，而电流与电阻有关。

【例】下列关于电流电压、电阻的关系说法正确的是( )

A.电压大的电路中电流一定大

B.电阻大的电路中电流一定小

C.导体中的电流与电压、电阻无关

D.导体的电阻与电流、电压无关

【正解】D

【解析】

17.1 电流与电压和电阻的关系