探究電壓與電流阻值的關系實驗
在串聯電路中,內阻越大,兩端分得的電流就越大,即電流與內阻成反比
將AB兩點間10Ω的阻值更換為20Ω的內阻,內阻變大了,兩端分得的電流比10歐時分得的電流要大,所以為了使電流與原先的示數相等應將滑動變阻器的滑片往右聯通
滑動變阻器作用:
1、保護電路;
2、改變定值內阻兩端的電流。
探究電壓與電流關系實驗原理:控制內阻R不變,借助滑動變阻器改變阻值兩端電流U,研究通過內阻R的電壓I與其兩端電流U的關系。
電流是產生電壓的緣由,當電流為0時,導體中不會有電壓通過,即電壓也為0,因而圖象經過座標原點。
為了得出具有普遍性的推論,須要更換不同電阻的阻值(例如換成5Ω的內阻),再檢測一組數據,并畫出對應的圖象。
主要材料:
滑動變阻器內阻絲的材料通常為康銅絲或鈷鉻合金絲,將康銅絲或鈷鉻合金絲繞制在絕緣筒上,兩端用引線引出,變阻器的滑片接觸內阻絲并可調節到兩端的距離。
因而改變金屬桿到內阻絲兩端的內阻,這就組成了滑動變阻器。還有就是用內阻材料(例如碳質材料)“鍍”在絕緣基板上,由中間的滑片來調節阻值的滑動變阻器。
滑動變阻器在電路中可以作限流器用,也可以作分壓器用。在確保安全的條件下,怎樣選用這兩種不同的方式,是由電路中的須要來決定的。
化學實驗:探究電壓與電流,內阻的關系
電流=電壓×電阻。
用歐姆定理:電流=電壓×電阻。
在交流下,電流=電壓×阻抗。這兒,電流、電流、阻抗都是有相位的。物理上的復數在鉗工學上用得非常廣,電流、電流、阻抗都用復數來估算,比較便捷。
公式:歐姆定理I=U/R,電壓單位A,電流單位V,內阻單位Ω
探究電壓與電流內阻的關系和伏安法測內阻的區別
大致有以下幾點區別:
1:后者是要探究I與U以及I與R兩個關系,有兩個方面;前者只要畫出U-I這一個關系即可。
2:在探究U一定時I與R的關系時,后者的內阻是須要改變的;對于前者你要測這個內阻,他其實是一定的。
綜上所述,它們存在著這種細致的區別,但大原理都是閉合電路歐姆定理,要把它們分辨好,做實驗題才不會在原理上出錯。
探究電壓與電流、電阻的關系.【提出問題】通過導體的電壓與導體兩端電流及導體內阻的大小有哪些關系?【
【實驗過程】
(1)剖析實物電路圖,按照實物電路圖做出實驗電路圖,如圖所示:
.
(2)閉合開關前,變阻器連入電路的電阻沒有調到最大值,閉合開關后,滑動變阻器分壓較小,內阻兩端電流較大,小于電流表阻值,因而閉合開關,電壓表有示數如何使電阻兩端電壓不變,電流表表針超過量程.
(3)由表格中數據知,電流和電壓的比值為10,即內阻為10Ω,則當電流為2V時,電壓I=
2V
10Ω
=0.2A,1A是0.2A的5倍,可見錯誤的緣由可能是看錯阻值了;
由表格中數據知,內阻不變,導體中的電壓與電流成反比,推測1正確;
(4)探究電壓與內阻之間的關系時應控制內阻兩端的電流不變,通過調節滑動變阻器使電流表的示數不變;
(5)由表格中數據知,小華是探究電壓和電流的關系,小紅是探究電壓和內阻的關系.
知識擴充:
(1)小明實驗數據如表一,R=
=10Ω.
(2)在內阻由5Ω→10Ω→15Ω時,滑動變阻器和定值內阻是串聯的,電壓相等,電源電流是4.5V,定值內阻的電流是1.5V,則滑動變阻器兩端的電流是3V,滑動變阻器接入電路的內阻最大是30Ω,最大電壓是0.3A,所以滑動變阻器選擇“50Ω1A”.
(3)如果只有電流表,無電壓表,使燈泡與滑動變阻器串聯,電流表與燈泡并聯,開關串聯在電路中控制電路.
電路圖如圖所示:
①實驗步驟和需測的數學量:
Ⅰ、在滑動變阻器電阻最大值Rm測燈泡兩端電流U1,
Ⅱ、在滑動變阻器電阻為0時,測燈泡兩端電流U2,即電源電流;
②∵Im=IL,
∴
U2?U1
Rm
U1
RL
,
則Rx=
U1
U2?U1
.
故答案為:【實驗過程】(1)見上圖;(2)閉合開關前,變阻器連入電路的電阻沒有調到最大值;(3)1.0;讀數時,看錯阻值;①;(4)控制內阻兩端的電流不變;(5)小華是探究電壓和電流的關系,小紅是探究電壓和內阻的關系;【知識拓展】(1)10;(2)“50Ω1A”;(3)在滑動變阻器電阻最大值Rm測燈泡兩端電流U1;在滑動變阻器電阻為0時,測燈泡兩端電流U2,即電源電流;(4)
U1
U2?U1
.
探究電壓與電流,內阻的關系的實驗方式
用控制變量法。
按照U=I*R可知,要探究電壓與電流的關系,須要保持內阻一定,改變電流;要探究電壓與內阻的關系,須要保持電流一定,改變阻值。
在“探究電壓與電流的關系”的實驗中,分別用R1、R2兩個內阻進行了探究,并按照各自的實驗數據勾畫出如圖
由圖像可知,兩內阻兩端的電流相等時,通過R1的電壓小于通過R2的電壓,即I1>I2,
∵I=
,即電流一定時,電壓與內阻成正比,
∴R1<R2.
故答案為;<.
如圖1所示是“探究電壓與電流、電阻關系”的實驗電路,其中R是定值內阻.(1)電路中有一根導線的聯接不
(1)由圖1知,電源由兩節干電瓶組成,最大電流為3V,所以電流表應選擇0~3V的阻值,而圖中選擇的是0~15V的阻值,選擇不當,改圖如圖所示:
由圖知,滑動變阻器的下邊接了左側的A接線柱,閉合開關前,應將滑片移至右端;
(2)①由表格中數據知,電流變化,電壓也變化,所以可以看出電壓和電流的關系;
②分析數據,電流和電壓的比值為定值,可得內阻不變,導體中的電壓和它兩端的電流成反比;
(3)要探究電壓和內阻的關系,應多次更換不同電阻的阻值,而且每次更換后都要調節變阻器,使電流表的示數不變;
(4)①要探究電壓和內阻的關系,需保持電流不變,改變阻值,小明在實驗中電壓和內阻同時改變,所以無關得出正確推論;
②電壓表檢測的是滑動變阻器兩端的電流,內阻越大,其分得的電流減小;
因為總內阻減小,所以電路中的電壓降低.
故答案為:(1)見上圖;右;(2)①電壓;②電阻不變,導體中的電壓和它兩端的電流成反比;(3)不同電阻的阻值;不變;(4)因為MN的電阻減小,所以兩端的電流減小;因為總內阻變大,所以電壓表的示數變小.
過實驗“探究電壓與阻值,電流之間有哪些定量關系
知識與技能
1.通過實驗探究電壓、電壓和內阻的關系;
2.會同時使用電流表和電壓表檢測一段導體兩端的電流和其中的電壓;
3.會使用滑動變阻器來改變一段導體兩端的電流。
過程與技巧
感悟用“控制變量法”來研究化學問題的科學方式。
情感心態與價值觀
1.在解決問題的過程中,有克服困難的信心和決心,能體驗擊敗困難、解決數學問題時的喜悅;
2.養成實事求是、尊重自然規律的科學心態。
【教學重點、難點】
重點:實驗探究電壓、電壓和內阻的關系的過程
難點:運用物理一次函數圖像剖析出電壓、電壓和內阻的關系式
【教學用品】
班主任方面:電壓表、電壓表、學生電源(或三節干電瓶)、滑動變阻器、定值內阻(R1=5Ω和R2=10Ω
)、開關、導線。
中學生方面:電壓表、電壓表、三節干電瓶、滑動變阻器、定值內阻(R1=5Ω和R2=10Ω)、開關、導線
。以上器材為一組,每兩人打算一組器材。(若中學條件好,可將干電瓶換成中學生電源,實驗療效更好。
)
【教學過程】
一、創設化學情景,引導中學生步入科學探究
班主任:上面我們學習了電壓、電壓和內阻三個量的知識。這三個量之間的關系并不是孤立存在的,而是互
相聯系、互相影響的。如:①加在導體兩端的電流越大,通過它的電壓還會越大;②導體的內阻越大,流
過它的電壓還會越小。這種事例同時還闡明了電壓與電流、電阻之間的定性關系。
假如曉得一個導體的內阻值,還曉得導體兩端的電流值,你能不能估算出通過它的電壓值呢?(或用物理
表達式表示下來)
二、進行科學探究
1.提出問題
讓中學生回答:探究電壓與電流、電阻之間有哪些定量關系?
2.推測或假定
應按照以下兩個事實來引導和啟發中學生的想象力,進行猜測或假定
①加在導體兩端的電流越大,通過它的電壓還會越大;
②導體的內阻越大,流過它的電壓還會越小。
中學生回答:
·可能是I=U/R;
·可能是導體兩端的電流減小幾倍,導體中的電壓也減小幾倍;
·可能是U=IR;
·可能是……。
3.設計實驗(采用啟發提問式,幫助中學生設計實驗)
以下教學過程是師生一問一答
問:我們所學電壓、電壓和內阻三個量,什么量可以檢測出,分別用哪些儀器來檢測?
答:能檢測的量有:電壓和電流,儀器分別為電壓表和電流表。
問:內阻不能檢測,我們如何曉得導體的電阻呢?
答:可以給出導體的內阻值。
問:也就是說在研究電壓和電流、電阻之間關系時,我們是固定內阻不變,讓電流發生改變,觀察電壓的
變化,這些研究化學問題的方式叫哪些?
答:控制變量法。
問:實驗時,針對于某一導體檢測一組電流和電壓值,行嗎?
答:不行。
問:為何?
師生共同回答:多次檢測可以降低偏差,同時考慮到化學規律的客觀性、普遍性和科學性,應當多檢測幾
次。
班主任還應進一步強調:除了針對同一導體檢測幾組電流和電壓值,同時還要更換定值內阻反復進行實驗,
這些研究化學問題的方式是不可忽略的。實驗時,給出了二個不同的定值內阻(R1=5Ω和R2=10Ω)
問:我們在實驗要多次檢測電流和電壓值,這么如何去改變導體兩端的電流和通過它的電壓呢?
中學生1答:改變電源的電流,如:增減串聯的干電瓶的節數。
中學生2答:用滑動變阻器來改變。
師總結強調:朋友們曉得了改變定值內阻兩端電流的方式,請你們按照你覺得最適宜你的方式和剛剛我們
設計的思路,對照自己桌前的器材選擇你所需的實驗儀器,并畫出才能同時檢測電流和電壓的電路圖。
4.進行實驗
實際操作中,要提醒中學生注意以下幾個問題:
·連接電路時,開關應處于斷掉狀態,滑動變阻器的滑片應放在最大電阻的位置上。
·測量次數不要過多,依據時間而定,通常檢測三次或四次左右。
·若用滑動變阻器來改變導體兩端的電流的情況下,盡量使定值內阻兩端的電流成整數倍地變化(如:1V
,2V,3V……)。同樣若用干電瓶(或中學生電源)改變電源電流時,也應當使電源電流成整數倍地變化。
班主任巡回指導中學生進行實驗,強調中學生在實驗中錯誤,并要求中學生實事求是地填寫實驗數據。
5.剖析和論證
數據處理時,可引導中學生仔細思索檢測數據:剖析電流是如何發生變化,進而影響到電壓的如何變化;同
時還應考慮到實驗會有偏差,可能數據不很一致。得出電壓、電壓的關系的推論。
推論:內阻相同時,通過導體的電壓和導體兩端的電流成反比。
之后指導中學生用檢測的數據對照課本圖7.1-1畫出U-I圖。
啟發中學生對比物理中的一次函數的知識,推導入U-I表達式:U=IR。
6.評估
要求中學生在探究報告反省自己的探究活動一些問題,如:
(1)實驗設計方案是不是最優的,還可能會存在著不合理的地方。
(2)操作中有沒有哪些失誤,讀數時會不會有失誤。
(3)檢測結果是不是可靠的。
(4)探究中是不是還有什么問題還不清楚,什么問題弄明白了。
……
7.交流
要求中學生課后進行交流,交流時,可以互相交換各自的探究報告,也可以口頭敘述自己在探究與別人不同
的意見,同時還應聽取別人正確的意見。交流時,不應只是交流探究推論,交流的重點應置于探究的過程
中。
如:為何我的猜測和他人不一樣?
為何我的方式與你不一樣?
為何你能得出這樣的推論,我的推論不和你一樣?
……
作業:完成探究報告,并在報告寫出對自己所選的實驗探究過程進行評估。
說明:
·本節教學應置于實驗室完成,將中學生四人分成一組,具體分工大致這樣:實際操作時,一名朋友聯通滑
動變阻器(或改變電源電流),一名同事觀察電流表如何使電阻兩端電壓不變,另一名同事觀察電壓表。
·電源的選擇最好是中學生電源,檢測的數據比較一致。而采用干電瓶時,檢測的數據存在著一定的偏差,
處理數據時,要求班主任考慮到可能數據不一致來指導中學生怎么得出推論。
·本節實驗探究是同時使用電流表和電壓表,對于中學生來說是第一次,存在著一定困難,要求班主任應悉心
打算。
·在探究實驗過程中的設計實驗環節時,故意設計了兩種方式進行科學探究,目的是使中學生明白科學探究
過程的多樣性,同時在交流和評估時,懂得不同的科學探究方式對于研究問題的好壞。
·實際操作中,有些要求盡可能讓中學生通過動手的過程自己去體會,有利于培養中學生的科學探究素養。
·采用圖像進行數據處理時,可以把電流U看成縱座標y軸,電壓I看成橫座標x軸,則由U-I圖可知U和I是
一個正比列一次函數式,內阻R的值為一次函數式y=kx中k值,這樣處理有利于中學生能快速的得出U、I和R
的物理表達式。
在研究電壓跟電流、電阻的關系實驗中,當研究電壓與阻值的關系時()A.調節滑動變阻器,使電路中的
探究電壓與內阻的關系實驗中,應用控制變量法,
每次跟換內阻后,應調節滑動變阻器滑片,保持內阻兩端電流不變,
該實驗中只要保證內阻兩端電流不變即可,電壓毋須要成倍數變化;
故ACD錯誤,B正確;
故選B.