有关欧姆定律计算的题型及解题技巧

发表时间:2020/12/7   来源:《教育学文摘》2020年第24期   作者:徐辉
[导读] 欧姆定律是电学中的基本定律,
        徐辉
        黑龙江省齐齐哈尔市昂昂溪区教师进修学校

        欧姆定律是电学中的基本定律,它反映了电流、电压、电阻三者之间的定量关系。此定律是电学的重点知识之一,也是今后学习电功率和家庭电路等知识的必备知识。因此欧姆定律具有承上启下的作用,而且它的应用与技术和社会相关联。所以同学们一定要打好基础。有关欧姆定律的计算分为以下几种题型。

一、滑动变阻器的取值范围

1、电压表在滑动变阻器两端

    
        解题思路:此类习题求滑动变阻器的最小值的方法:先求R总min=U/Imax  再求R滑min==R总min—R定;或者是先求定值电阻的电大电压,U定max=Imax.R定,再求滑动变阻器的最小电压U滑min=U—U定max,再求滑动变阻器的阻值R滑min=U滑min/Imax;或者根据串联电路的电压分配ImaxR定/(U—ImaxR定)=R定/R滑min,也可求解;
        求滑动变阻器的最大值的方法:先求Imin=(U—Umax)/R定,再求R滑max=Umax/Imin
;或者先求Imin=(U—Umax)/R定,再求R总max=U/Imin再求R滑max=R总max—R定;或者是根据串联电路的电压分配(U—Umax)/Umax=R定/R滑max,也可求解。

2、电压表在定值电阻两端

        例2、如图2,电源4.5V,R1为6Ω,变阻器R2最大20Ω,电流表量程0~0.6A,电压表量程0~3V。则滑动变阻器允许接入电路的阻值范围为            

        分析:首先分析电路,这是一个串联电路,电压表测的是定值电阻两端的电压,当滑动变阻器的电阻减小时,电压表的示数变大,电流表的示数也变大,为保护两块电表,先判断一下,哪块电表的示数先达到最大。假设电流表先达到最大,则电压表的示数,根据U=IR=0.6A×6Ω=3.6V,大于电压表的量程,所以判断出电压表的示数先达到最大。即电压表的示数为3V时,滑动变阻器取最小值。下一步就是求滑动变阻的阻值,如例1可有三种方法求解。最简单的方法是根据串联电路的电压分配,用比值法。即U1/(U—U1)=R1/R2min所以,3V/(4.5V—3V)=6Ω/R2min,解得R2min=3Ω。当滑动变阻器的电阻越大时,电压表和电流表的示数都变小,所以滑动变阻器可以取最大值即R滑max=10Ω。所以滑动变阻器允许接入电路的阻值范围为3Ω------10Ω


        解题思路:此类习题求滑动变阻器的最小值的方法:先判断电流表和电压表哪块表先达到最大,然后以先达到最大的那电块表的示数求出电路中的最大电流,然后再求出滑动变阻器阻值的最小值。而滑动变阻器的最大值就是滑动变阻器铭牌中的最大值。

二、求两用用器串联时,其两端允许加的最大电压及两用电器并联时,干路的最大电流

        例、有两电阻,R1标有“10Ω  1A”字样,R2标有“15Ω  0.6A”字样,如果把它们串联起来使用,允许加在它们两端的最大电压为        V;如果把它们并联起来使用,干路中的最大电流为      A。

        分析:首先要理解用电器铭牌的含义。R1标有“10Ω  1A”意思是:R1的阻值是10Ω ,允许通过的最大电流不超过 1A;同理R2标有“15Ω  0.6A”意思:R2的阻值是15Ω ,允许通过的最大电流不超过 0.6A,如果把它们串联起来,允许加在它们两端的最大电压取决于最大电流,因为电阻是固定的。它们串联起来允许通过的最大电流只能是0.6A,若取1A则会烧坏R2,,因此允许加在它们两端的最大电压U=IR=0.6A×(10Ω+15Ω)=15V;如果把它们并联起来使用,干路中的最大电流取决于它们并联后的最大电压。R1标有“10Ω  1A”意思是它两端允许加的电压为10V,R2标有“15Ω  0.6A”意思是它两端允许加的电压为9V
,所以它们并联后允许加的最大电压为9V,若加10V会把R2烧坏,,所以干路的是大电流I=I1+I2=U/R1+U/R2=9V/10Ω+0.6A=1.5A。

        解题思路:两用电器串联起来使用,允许加在它们两端的最大电压为小电流乘以电阻和;两用电器并联起来使用,干路中的最大电流为小电压分别除以电阻再相加

三、串联分压  并联分流

例1、将“6V 10Ω”的灯,接到 9V 的电源上,为使灯正常工作,应  联一个阻值为        的电阻。

        分析:因为灯正常工作的电压为6V,若直接接在9V的电路中,会被烧坏。所以需要分去一部分电压,而串联电路中的电阻有分压作用,所以需串联一个电阻分去3V的电压。灯正常工作的电流I=U/R=6V/10Ω=0.6A,根据串联电路电流处处相等,所以串入的电阻阻值R=U/I=3V/0.6A=5Ω

例2、将“10Ω 0.5A”的灯,接到 12V 的电源上,为使灯正常工作,应    联一个阻值为        的电阻。

        分析:由题可知,灯正常工作的电压U=IR=0.5A×10Ω=5V,而电源电压为12V,所以需串联一个电阻分去7V的电压。而灯正常工作的电流为0.5A,根据串联电路电流处处相等,所以串入的电阻阻值R=U/I=7V/0.5A=14Ω

例3、将“6V 0.5 A”的灯,接到 8V 的电源上,为使灯正常工作,应     联一个阻值为        的电阻。

        分析:由题可知,灯正常工作的电压为6V,而电源电压为8V,所以需串联一个电阻分去2V的电压,电流为0.5A,所以串入的电阻阻值R=U/I=2V/0.5A=4Ω

        解题思路:以上三道例题都属于串联分压题,此类习题的解题思路是:分去的电压除以电流

例4、将一个电阻接到6V的电路中,通过的电流为1A,要使通过干路的电流为3A,应      联一个阻值为      的电阻。

        分析:因为此电阻中的电流为1A,而干路的电流为3A,根据并联电路干路的电流等于各支路的电流和,所以需分去2A的电流。而并联电路各支路两端电压相等,所以并入的电阻阻值为R=U/I=6V/2A=3Ω


解题思路:这道例题属于并联分流题,此类习题的解题思路是:电压除以分去的电流。



        分析:首先分析出电压表与电流表的对应关系。因为滑动变阻的电阻越大,电路中的电流越小,而电压表的示数越大,所以当电流表的示数为0.5A时,电压表对应的示数应为6V,而电流表的示数为1.5A时,电压表对应的示数应为3V,根据电源电压不变列等式,所以0.5A.R1+6V=1.5A.R1+3V,解得R1=3Ω;然后将R1=3Ω代入左右两边任一个式子,可解得电源电压为7.5V。
解题思路:此类习题先找出电流表与电压表的对应关系。再根据电源电压不变列等式。解出定值电阻后,代入任一边解出电源电压。或者根据上个式子导出R=(6V—3V)/(1.5A—0.6A)=△U/△I,求出定值电阻的阻值。再求电源电压。

       

        分析:当开关S闭合,甲乙两表均为电压表,我们先判断出这是一个串联电路。甲表测电源两端的电压,乙表测R2两端的电压,根据题意U甲:U乙=3:1即U:U2=3:1,所以U1:U2=2:1,根据串联电路的电压分配,电压比等于电阻比,所以R1:R2=U1:U2=2:1;当开关S断开,甲乙两表均为电流表时,这是一个并联电路,根据并联电路电流分配,电流比等于电阻的反比,所以I1:I2=R2:R1=1:2,而甲表测R2中的电流,乙表测干路中的电流。所以两表读数之比I甲:I乙=I2:I=2:3


        解题思路:这类习题,没换表之前先判断电路的连接方式,然后再判断电表测的是哪个用电器的物理量。根据两电表示数的比找出两用电器的电阻比,这步是解题的关键。当换表时,再判断此时电路的连接方式,根据电阻比找出两用电器的电流或电压比。再求出两表的示数比。

        有关欧姆定律的习题无论千变万化,但只要掌握串、并联电路电流、电压、电阻的规律及串联的分压和并联的分流作用,无论习题怎样变化都会迎刃而解。
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