对欧姆定律适用条件的理解
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对欧姆定律适用条件的理解
道南中学郑维华学生在高三复习阶段,往往会对欧姆定律使用条件有很大的困惑,使用条件看起来有些矛盾,其实这是对适用条件的理解不够造成的。
一、欧姆定律的内容:通过导体的电流跟加在导体两端的电压成正比,跟导体的电
阻成反比。
I=U
U
二、欧姆的使用条件:
1、金属电阻和液体导电,不适用于气体导电。
2、纯电阻电路。
3、线性原件。
在条件2中,纯电阻电路是指消耗的电能完全转化为内能的电路,即P
总=P
热
(P
总
=UI,
P
热
=I2R), UI=I2R故U=IR,所以适用于欧姆定律;而非纯电阻电路是指消耗的电能转化为
内能和其他形式的能,即P
总=P
热
+P
其
, UI=I2R+P
其
故U≠IR,因此欧姆定律不再适用。
在这里学生比较困惑的是电解槽导电是液体导电,由条件1可知适用于欧姆定律,而由条件2可知,属于非纯电阻电路,不适用于欧姆定律。其实,学生的误区在于电解槽导电时不一定是非纯电阻电路:当电解槽导电而没有发生化学反应时,消耗的电能完全转化为内能,属于纯电阻电路,所以适用于欧姆定律。当然,当电解槽发生化学反应时,就不适用于欧姆定律了。
在条件3中,线性元件是指I-U图线是直线的元件,图线的斜率为电阻的倒数,是不变的,适用于欧姆定律。如果I-U图线是曲线,则图线的斜率在不断的改变,从而电阻也在随电压的改变而改变,因而不适用于欧姆定律。
金属电阻由条件1可知适用于欧姆定律,但其I-U图线为曲线,为非线性元件,不适用与欧姆定律。这也是学生所困惑的另一个误区。学金属电阻的改变并不是随电压的改变而改变,而是电压在逐渐增大时,温度逐渐升高,电阻才逐渐增大,即电阻的改变是由温度的升高引起的。如果温度不变,金属电阻的电阻也就不会发生改变。则我们会发现金属的I-U图线也是一条直线。因而适用于欧姆定律。