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探究電流與電壓、電阻的關系

探究電流與電壓、電阻的關系歐姆定律一章中的重要實驗，是得出歐姆定律的必做實驗，也是中考電學最常考的電學實驗之一。通過實驗的探究有助于對歐姆定律的正確理解，為學好歐姆定律這一章打下良好的基礎。

一、探究電流與電壓、電阻的關系實驗過程
1、實驗方法：
影響電流大小的因素有電壓、電阻，因此實驗采用控制變量法。
2、實驗器材（七種）及電路圖：
電流用電流表測量，電壓用電壓表測量， 還必須有電源、開關、導線另外還有電阻、滑動變阻器，共七種。電路圖如右圖：

3、實驗設計及記錄表格：
（一）探究電流與電壓的關系 （二）探究電流與電阻的關系
（1）應保持電阻不變，通過移動滑動變阻
器的滑片改變電阻兩端的電壓，測量通過
電阻的電流。
（2）實驗表格（表一）
實驗次數 電阻/R 電壓/V 電流/I
1 10 2
2 10 1.5
3 10 1





4、進行實驗，將數據入表格中：
（1）連接電路時，開關應斷開，滑動變阻器的滑片應處于阻值最大處。
（2）電流表、電壓表接線柱接入電路時應為“正入負出”。
（3）電路連接完畢，經檢查無誤后，閉合開關前應先試觸。
（4）讀數后，立即斷開電路，以免電阻通電時間過長而發熱，影響實驗。
5、分析論證及數據處理：
通過表一可知：在導體電阻一定時，
導體中的電流與導體兩端的電壓成正比。
將表一中的數據用圖像處理，得到如下圖像：

6、得出結論：
導體中的電流，跟導體兩端的電壓成正比，跟導體的電阻成反比，這個結論就是歐姆定律。
7、交流討論：
（1）在“探究電流與電壓的關系”的實驗中，滑動變阻器的主要作用是：改變導體兩端的電壓，從而改變電路中的電流；“探究電流與電阻的關系”的實驗中，滑動變阻器的主要作用是：控制電阻兩端的電壓相等。
（2）得出結論時，我們不可以說“電壓與電流成正比”，也不可以說“電阻與電流成反比”，因為這里有個因果關系。
（3）在“探究電流與電阻的關系”的實驗中，用10Ω的電阻替換5Ω的電阻時，為保持電壓表示數不變，應將滑動變阻器阻值調大，即“換大調大”；反之用5Ω的電阻替換10Ω的電阻時，為保持電壓表示數不變，應將滑動變阻器阻值調小，即“換小調小”。
（4）實驗中的定值電阻不能用小燈泡代替，原因是燈絲電阻隨溫度的變化而變化，而本實驗要求用的是定值電阻。
（5）本實驗裝置還能完成的實驗有：伏安法測電阻、測電功率。
（6）實驗中，電流隨電壓增大而減小的原因的原因：將電壓表并聯在了滑動變阻器兩端。
（7）電壓表示數不能降低到某一數值時可以通過減小電源電壓、串聯一個電阻或換用阻值更大的滑動變阻器。
二、探究過程中難點分析與對策：
在“探究電流與電阻的關系”的實驗中，定值電阻兩端控制的電壓UV、定值電阻的最大值Rmax、滑動變阻器的最大阻值R滑、電源電壓U四者相關。由串聯電阻分壓得：
，已知U、Rmax、R滑、UV其中的三個，可以確定另外一個：
例1、電源電壓U=4.5V，定值電阻分別為5Ω、10Ω、15Ω、20Ω、25Ω，控制電阻兩端的電壓UV=2.5V，滑動變阻器的最大阻值不小于 Ω。
解：由題意可知：Rmax=25Ω，根據 可得： ，所以滑動變阻器的最大阻值不小于20Ω。
例2、電源電壓U=6V，定值電阻分別是5Ω、10Ω、15Ω、20Ω，滑動變阻器的最大阻值R滑=30Ω，應控制定值電阻兩端電壓至少為_____V。
解：由題意可知：Rmax=20Ω，根據 可得： ，所以應控制定值電阻兩端電壓至少為2.4V。
例3、電源電壓U=6V、滑動變阻器的最大阻值R滑=20Ω，保持定值電阻兩端的電壓UV=4V，則下列定值電阻可用來進行實驗的有___ __。
A．15Ω B．25Ω C．35Ω D．45Ω
解：由 可得： ，即定值電阻的最大電阻為40Ω，故用來進行實驗的電阻有15Ω、25Ω、35Ω，即選A、B、C。

一、中考題型分析
中考中，各省市對“探究電流與電壓、電阻的關系”的實驗考查很頻繁，以實驗題的形式出現，主要通過實驗考查電路的連接、電流表與電壓表的正確連接、讀數和量程的選擇、電路故障、結合實驗數據分析結論等，稍難的題目結合歐姆定律考查滑動變阻器的選擇、定值電阻兩端電壓的控制定值電阻最大值的選擇等，所占分值一般在6分—8分左右，所占分值較高。
二、典例精析
★考點一：探究電流與電壓的關系
◆典例一：（2019·沈陽）在“探究電流與電壓的關系”的實驗中，小明設計了如圖甲所示的電路圖。