师:同学们,今天我们一起来学习欧姆定律的计算。之前我们已经学过欧姆定律,通过实验探究了电流、电压与电阻的关系。这节课,我们就来讨论如何利用欧姆定律进行简单计算。首先,大家翻开课本第78页,回顾一下欧姆定律的内容。

  根据课本表述,欧姆定律指的是: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。这就描述了电路中电流、电压、电阻这三个物理量之间的关系,其表达式为(I = \frac{U}{R})。其中,电流(I)的单位为安培,用符号(A)表示;电压(U)的单位为伏特,用符号(V)表示;电阻(R)的单位为欧姆,用符号(\Omega)表示。

  通过对欧姆定律表达式的简单变换,我们能得到求电压和电阻的表达式,分别为(R = \frac{U}{I})和(U = IR)。下面我们来看在电路中如何利用欧姆定律计算。

  第一题,图中定值电阻的阻值是(15\Omega),开关闭合后电压表读数为(3V),请问通过定值电阻的电流是多少?同学们,跟着老师一起来做这道题。解决欧姆定律的计算,一般先把已知量标在图上,方便整理题目条件。这道题告诉我们定值电阻(R_1)的阻值是(15\Omega),电压表测定值电阻两端的电压示数为(3V),我们把这两个量标在图上。然后选择适当的表达式进行计算,这里求电流,用(I = \frac{U}{R}),把数值代入计算。书写过程如下:解,(I = \frac{U}{R} = \frac{3V}{15\Omega} = 0.2A)。同学们,学会了吗?

  下面我们把电路改一下。这是刚刚的电路,我们将图中的(R_1)换成(R_2),这就是第二题。例2,将例一中电阻(R_1)更换为阻值未知的定值电阻(R_2),电源电压恒为(6V)。闭合开关,此时电路中通过(R_2)的电流大小为(0.24A)。调节滑动变阻器(RP),使电压表的示数为(3V),则(R_2)的阻值为多少?

  老师这里有两位同学的解答过程,大家看看对不对。首先是小华同学的过程,小华同学认为(R = \frac{U}{I} = \frac{6V}{0.24A} = 25\Omega)。接下来看看小东同学的解答,小东认为(R_2 = \frac{U_2}{I_2} = \frac{3V}{0.24A} = 12.5\Omega)。

  我们看到,小华和小东两位同学使用的表达式都是正确的,求电阻就用(R = \frac{U}{I}),他们使用的电流也都是题目给出的(0.24A),区别在于小华使用的电压是(6V),小东使用的电压是(3V)。这两个都是题目里给出的量,究竟谁对呢?我们看题目,(6V)是电源电压,(3V)是电压表的示数,由电路图可知,电压表测的是(R_2)两端的电压,也就是说(3V)才是(R_2)两端的电压,(6V)是电源两端的电压,不是(R_2)的。所以我们在计算(R_2)的阻值时,应该用(R_2)相关的物理量,而不应该用电源的电压,小华的解答明显是错误的。小华为什么会做错呢?原来是他机械地记住了公式,却没有理解清楚公式里每个量的意义。

  在欧姆定律的表述中,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,这里的电流、电压、电阻指代的必须对应同一段导体,也就是要求电阻(R)的阻值,必须使用通过(R_2)的电流和(R_2)两端电压。

  分析完小华,我们再看小东。根据刚刚的分析,小东使用的确实是(R_2)两端的电压,使用的电流也是通过(R_2)的电流,那他的计算正确吗?(R_2)的阻值真的就是(12.5\Omega)吗?大家还记得刚刚例题一老师分享的解决欧姆定律计算的方法吗?要进一步分析小东的解答,我们还是先把已知量标在图上,再利用公式计算。

  我们发现题目中有句话“调节滑动变阻器(r p)”,再仔细看题,“通过(R_2)的电流大小为(0.24A)”是调节滑动变阻器之前的条件,我们用蓝色圈圈把它圈起来;“电压表的示数为(3V)”这个条件是调节滑动变阻器之后的,我们用红色圈起来。然后我们分别用蓝、红两种颜色在电路图上分别标出滑动变阻器调节前后的已知量,调节前的用蓝色,调节后的用红色,调节前后没有发生变化的用黑色。把已知量标在图上后,我们发现调节前后没变化的只有恒压电源(6V)。但刚刚分析过,(6V)不适合求(R_2)的阻值,而(R_2)旁边标注的这两个已知量,一个红色,一个蓝色,表示它们一个是调节滑动变阻器前的,一个是调节滑动变阻器后的,也就是不同时,所以不能这样计算,小东的解答也是错的。

  同学们,总结这道例题,我们发现在利用欧姆定律进行计算的时候,除了电流、电压、电阻指代的必须对应同一段导体,这三个物理量也应该对应同一时刻。简单说,就是闭合开关同时从各个元件中读到的数才能进行计算,如果对电路进行过调整等使电路发生变化的操作,都应该重新读数来计算。

  回过头看这道题目,就题目的条件,我们算不出(R_2)的阻值,需要增加条件。在这里,我们可以增加一个蓝色的电压,或者增加一个红色的电流,也就是调节滑动变阻器前的电压,或者调节滑动变阻器后的电流,这样才能进行有效计算。现在老师给大家增加一个条件:调节滑动变阻器,使电压表的示数为(3V),此时通过电阻(R_2)的电流为(0.3A)。现在有足够条件计算(R_2)的阻值了,应该怎么算呢?方法在课件上,还是先把已知量标在图上,再利用公式计算,请大家自己动手算一下。

  大家算出来了吗?我们一起来看。首先把已知量标在图上,这时有两个红色的已知量,它们既对应同一段导体(R_2),也对应同一时刻,都是调节滑动变阻器后的。所以选择合适的表达式,再将数据代入计算。书写过程应该是这样:解,(R_2 = \frac{U_{R2}}{I_{R2}} = \frac{3V}{0.3A} = 10\Omega)。同学们,做对了吗?下面我们看下一题。

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《9年级上册物理 第15 逐字稿-17章 第8课时《欧姆定律计算》 逐字稿-4,849字 第5版》.docx
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