怎样探究电流与电压.docx

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怎样探究电流与电压、电阻的关系
江苏 兰凡跃
一、探究电流与电压的关系
例1 小明在探究导体中的电流与导体两端电压的关系时，实验电路如图1所示。
图 2

S
A

V
R
P
A
B
图 1

（1）按照电路图连接好电路，且把滑动变阻器的阻值调到最大，接下来的操作
是 __________________________________ 。
（2）通过实验，小明记录了电压与电流相对应的有关数据，如下表，
电压U/V
0.4
0.8
1.2
1.6
2.0
电流I/A
0.1
0.2
0.3
0.4
0.5

该同学采集多组实验数据的目的是________________________。
（3）请你根据表格中的五组数据在图2中的坐标纸上画出电阻的I-U图线。
（4）由画出的图线可知，通过电阻的电流与其两端电压的关系为：
____________________。
解析 （1）探究电流与电压的关系时，根据控制变时法，应保持定值电阻R的阻值不变，改变电阻两端的电压。所以接下来的操作是，闭合开关，调节滑动变阻器的滑片，改变R两端的电压U，分别读出并记录对应于不同电压下的电流表示数I，比较每次电流表示数的变化。
（2）对于规律探究性实验，为了便于找到规律，并且使归纳出的结论具有普遍性，应进行多次测量，在多次实验中概括总结。
（3）根据实验收集到的数据，在图中坐标系上，采用描点连线的方法画出电流随电压变化的图象。
（4）由画出的图线可知，电压增大几倍，电流随之增大几倍，电流随电压变化的图线为正比例图象，可得出的结论是：当导体电阻一定时，通过导体的电流与其两端的电压成正比。
答案 （1）闭合开关，调节滑片，改变电阻R两端的电压，分别读出并记录对应于不同电压下的电流表的示数 （2）避免偶然性，便于找出规律 （3）如图3所示 （4）通过电阻的电流与其两端的电压成正比
图 3

二、探究电流与电阻的关系
例2 如图4所示，在探究电流与电阻关系的实验中，电源电压保持不变，先把5Ω的电阻接入M、N之间，滑片P滑到某一位置，此时电流表的示数为0.6A；再分别把10Ω和15Ω的电阻换接在M、N之间，接下来请你完成实验。
R
S
A
V
P
a
b
M
N
图 4

分别换接10Ω和15Ω的电阻后，滑片P的调节方向
要读取对应的电流表的示数，必须满足的条件

解析 把5Ω的电阻接入M、N之间，定值电阻两端的电压UR=0.6A×5Ω=3V，要读取对应的电流表的示数，必须保持5Ω、10Ω、15Ω这3只电阻两端的电压均为3V。电阻由5Ω换成10Ω，电阻增大，电路中电流减小，从公式UR=IR无法确定电压表示数如何变化。此时我们转换思路，分析滑动变阻器两端电压的变化，将5Ω电阻更换为10Ω后，若不改变滑片P的位置，电流将减小，滑动变阻器两端电压U变减小，电阻R两端电压UR=U－U变，电源电压U不变，UR将增大，电压表示数会大于3V，因此要进一步减小电路中电流，滑片P向b端移动。同理，换接15Ω的电阻后，滑片应继续向右调节。
S
A
V

R
图 5
答案 向右移动 电压表示数为3V
三、滑动变阻器在实验中的作用
例3 在探究电流跟电压、电阻的关系时，用如图5所示的电路，分“保持电阻不变”和“保持电压不变”两步进行。在“保持电阻不变”这一步，实验具体的要求是（ ）
A.保持R′′的滑片位置不动
B.调节R′′的滑片,保持R两端的电压不变
C.保持R的电阻不变，调节R′′的滑片到不同的适当位置
D.保持电路中的电流不变
解析 探究电流跟电压、电阻的关系实验，滑动变阻器在两步实验中的作用是不同的。“保持电阻不变”，这一步中研究对象是定值电阻，为了研究电流跟电压的关系，必须改变定值电阻两端的电压，探究同一电阻中电流随导体两端电压的变化规律，调节滑片的目的是改变定值电阻两端的电压。而“保持电压不变”，则是探究电流与电阻的关系时，当更换定值电阻后，通过调节滑片保持定值电阻两端的电压不变。探究问题不同，需要改变的量和控制的量是不同的。
答案 C