第 4 讲 欧姆定律

课内试验项目操作分析单
班级__ ______姓名___ ____学号_______
一、仪器设备：
ZH-12通用电学实验台、安培表、万用表、相关阻值的电阻若干、导线若干
二、注意事项：
1、试验之前应先检查设备、器材的好坏。

2、电路连接时，要注意电源极性，避免反接。

3、使用万用表时，要正确选择档位，且要规范操作。

若选用电压表和安培表则应注意选
用合适量程的表，并且电路连接时要注意极性。

4、测量电压时，应将表并联在所测对象两端；测量电流时，应将表串入电路。

三、试验电路：
电源
图1 （a）图1 （b）
四、试验内容和操作步骤：
图1 线性电阻伏安特性测试电路图
1、试验项目1：按试验电路1（a）接线，选用50mA电流表，保持试验电路图中电阻不
变（取R=1K），调节电压，测试电流，描述三者之间的函数关系。

①按图1连接电路，示意图如1（c）。

②调节直流稳压电源，使输出分别为1V、3V、5V、7V、9V、11V、13V。

③分别测试不同电压时的电流值，并将结果记入表1中。

④根据表1中测得的数据，画出线性电阻R的伏安特性曲线。

⑤描述电压、电流、电阻之间的关系。

图1（c）电阻不变，电流与电压的变化关系
2、试验项目2：保持试验电路1（a）电压不变（取E=24V），改变电阻大小，测试电流，
描述三者之间的关系。

①按图1连接电路，示意图如1（d）。

②调节直流稳压电源使其为24V，选取电阻分别为1KΩ、2 KΩ、3 KΩ、4 KΩ、5 KΩ、
6 KΩ。

③分别测试不同电阻时的电流及电阻两端的电压大小，并将结果记入表4-2中。

④描述电压、电流、电阻之间的关系。

图1（d）电压不变，电流随着电阻的变化而变化
3、试验项目3：把电路1（a）中的直流稳压电源改成24V电池，R O=100Ω，如图1（b）。

①按图1（b）连接好电路。

（取R O=100Ω）
②选取电阻分别为470Ω、680Ω、1KΩ、2KΩ、3KΩ、4KΩ，测量此时电路中的电
流和电阻两端的电压大小。

记入表3中。

③分析此时电压、电流和电阻的关系。

五、结果汇总
六、结果分析
1、根据表1中测得的数据，画出线性电阻R的伏安特性曲线。

2、根据表1、2中测得的数据，描述电压、电流、电阻之间的关系。

3、根据表3中测得的数据，对以下情况进行分析：
（1）表2、表3中所测得的数据，比较改变电阻时，电路中的电流和电阻两端电压大小的变化规律，分析并作出说明？
（2）分析此时电路中电流、电压、电阻的关系？
七、评分
１、操作是否符合规范（40%）
２、结果是否正确（30%）总分：_________
３、分析是否正确（30%）
课题4：欧姆定律
课型：讲练结合
教学目的：
知识目标：
(1) 理解欧姆定律内容。

(2) 掌握利用部分电路欧姆定律和全电路欧姆定律计算电路中的电压、电流和电阻的方
法。

技能目标：
(1)学习用伏特表、安培表测量电压、电流的方法。

教学重点、难点：
教学重点：（1）理解欧姆定律的内容；
（2）运用欧姆定律计算电路中电压、电流、电阻的方法。

教学难点：全电路欧姆定律的理解。

教学分析：
先通过试验电路1，测量电压、电流、电阻的值，再对这三个量进行分析，从而得出欧姆定律。

再在电路1的基础上，给电源串上一个内阻R0，即试验电路2，再对电压、电流、
电阻的关系进行测试分析，从而引出全电路欧姆定律。

复习、提问：
（1）安培计和伏特计应怎样连接在电路中？
（2）若安培计并联在被测负载两端，会出现什么现象？为什么？
教学过程：
通过试验操作，描述电流、电压、电阻的关系，从而引入欧姆定律。

试验1：根据试验电路1（a）作以下测试：
（1）、用一只电压表和一只电流表分别串、并在有可调电源、电阻的电路中，保持R=1K，当调节电路中的电压时，描述他们之间的函数关系。

结论分析：通过测得的表1中数据可以发现，电阻不变时，电压减小，电流减少；电压增大，电流增加。

再请学生比较分析每一组数据中I、U、R的关系，可以发现，每一组数据都满足I=U/R或U=IR这样一个关系。

（2）、用（1）同样的方法，测试当保持电压24V不变的情况下，电流和电阻的变化关系。

结论分析：通过测得的表2中数据可以发现，电压不变时，电阻减小，则电流增加；电阻增大，则电流减小。

再请学生比较分析每一组数据中I、U、R的关系，可以发现，每一组数据都满足R=U/I这样一个关系。

欧姆简介
欧姆(Georg Simon Ohm,1787～1854年)是德国物理学家。

生于巴伐利亚埃尔兰根城。

欧姆最初进行的试验主要是研究各种不同金属丝导电性的强弱，用各种不同的导体来观察磁针的偏转角度。

后来在试验改变电路上的电动势中，他发现了电动势与电阻之间的依存关系，这就是欧姆定律。

这一定律可以表示为两种形式：一是部分电路的欧姆定律，通过部分电路的电流，等于该部分电路两端的电压，除以该部分电路的电阻；二是全电路的欧姆定律，即通过闭合电路的电流，等于电路中电源的电动势，除以电路中的总电阻。

一、欧姆定律
由试验1结果可以得出，电压、电流、电阻存在一定的伏安关系。

１、 电流公式：
可见，电压与电流成正比。

２、 电压公式：
电阻不变，电压增加，电流增加；电压减小，电流减小。

３、 电阻公式：
如果电压固定，电阻增加，则电流减小。

同样，如果电压不变，电阻下降，则电流增大。

例1 证明图1所示电路中的电压增加至原来的3倍，电流值也将增加3倍，如图1所示。

证明：电压10V ，电流是：
如果电压增加至30V ，电流将是：
当电压增加3倍至30V 时，电流由2.13mA 增至6.38mA ，也增加了三倍。

例2 已知R=3 ，应用欧姆定律对图2电路列出式子，并求电流I 。

图1
图2
解：欧姆定律：流过电阻的电流与电阻两端的电压成正比。

当电压和电流的参考方向一致时：U=IR 当电压和电流的参考方向相反时：U=-IR 所以，在图 (a)中可见，电流与电压的参考方向一致，所以
在图(b)中： 电压与电流参考方向相反，所以
在图(c)中：电压与电流参考方向相反，所以
在图(d)中：电流与电压的参考方向一致，所以
例3 计算图3中的电阻R 值，已知Uab=-12V 。

解：因为Uab =-E 1+U R +E 2
所以U R =Uab+ E 1- E 2=-12+5-3=-10V R= U R /I=-10/-2=5Ω
说明：本题的解答中，要特别注意方向的问题。

图3
这里选择Uab 为参考方向，Uab 指的是电压从a 指向b ，E 1两端电压的方向是从下到上，故U E1=- E 1 ；U R 方向和Uab 同向，故取正；E 21两端电压的方向是从上到下，故U E2= E 2。

再通过试验电路1（b ）中电压、电流、电阻的关系推出全电路欧姆定律。

二、全电路欧姆定律
给1（a ）中直流稳压电源串一个100Ω的电阻，并把这个电阻看作是电源的内阻，再对这两个电路分别测试，发现其电压、电流、电阻的关系是有异同的。

表2
中，改变电阻时，
A
23
6R
U I ===
A
236R U I -=-
=-
=A
236R U I =--
=-
=A
236R U I -=-==
电阻两端电压大小均为24V 不变；而表3中，改变电阻大小时，其两端电压大小有所变化，这说明了什么问题呢？
让学生先测试直流稳压电源，可见若稳压电源输出为12V ，用表测得的电压也同样是12V ，说明直流稳压电源是一种理想电压源。

再让学生测试串了100Ω内阻的电源两端电压，发现它并未正好等于12V ，而存在一定的偏差，并随外电路电阻的变化而变化，说明电源内部的内阻上有压降，如图1（b ）中虚线框所示。

而且从表3中数据可以发现，电阻越大，电流越小，而其两端电压越接近于12V 。

我们再对其进行定量分析：
我们通过试验可以知道电源内部有电阻时，电路 可等效为图4。

图4中可以看出，Ro 和R 串联，即 R 总= Ro+R 再根据欧姆定律可得：
I=E / R 总
图4
即
对表3中数据进行计算，同样可以得到这一结论。

我们称该式为全电路欧姆定律
例4 已知电路如图4，电动势E=6V ，Ro=1KΩ，负载R=5KΩ，求负载两端电压U R ？
解：I=E/（Ro+R ）=6/（1+5）=1mA U=I R=1*5=5V
例5 实例分析：已知如图有8盏装饰灯，串联在一个220V 的电路上，工作正常如图5所示。

由于从一个地方移动到另一地方，所有灯泡不亮了，如何找出故障原因并进行处理。

图5
R
R E I +=
分析：该例中灯不亮，主要可能有几种原因：（1）无电源电压，可以通过万用表直接测量确定。

（2）电路中有一处断开。

其原因可能是一个灯泡被烧毁或灯泡螺口处没拧紧或导线断开了。

这点通过测量灯泡的电阻就可以判定。

我们假设排除无电源电压这种可能，则着重对产生第二种情况的故障进行排查。

我们可以通过测量灯泡的电阻来确定，若测得其值为无穷大，则说明发生了断路故障。

若一个灯泡一个灯泡地测量，势必增加工作量，所以在这里我们采用半分法，即一半一半测量排除。

若图6示，先分为1、2两组，发生断路的那一半电阻应该是无穷大，假设为第2组。

然后，在发生断路的那一半再进行半分法。

并继续直到将错误缩小到一个故障的灯泡或一个连接导线上。

整个过程如图6示意。

小结：
1、欧姆定律计算电压、电流和电阻的公式分别是：
2、全电路欧姆定律
图6 半分法故障检修过程的说明（标号是万用表从一个位置
移到另一个位置的顺序说明）
R
R E I +=。