探究电流与电压、电阻的关系
用控制变量法探究通过导体的电流与导体两端的电压、导体电阻的关系。
动手做实验 · Virtual Lab
点接线柱连导线，自己动手搭电路
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点一个接线柱，再点另一个接线柱，就连上了一根导线 · 点导线可以拆掉
第 1 步
连接实验电路
电阻 R 两端的电压用电压表测，通过它的电流用电流表测。滑动变阻器用来改变 R 两端的电压。
按电路图连接：电源、开关、电流表、电阻 R、滑动变阻器串联，电压表并联在电阻 R两端。滑动变阻器要「一上一下」接入电路。
定值电阻 R
文字版：器材、步骤与结论适合备课、打印+
器材
- 电池组（三节干电池）或学生电源
- 开关
- 电流表
- 电压表
- 滑动变阻器（50 Ω 1 A）
- 定值电阻（5 Ω、10 Ω、15 Ω、20 Ω、25 Ω）
- 导线若干
记忆口诀
换大调大
把定值电阻换成阻值较大的，它两端的电压会变大；要使电压回到原来的值，滑动变阻器接入电路的阻值也要调大。
- 01
断开开关，按电路图连接电路，把滑动变阻器的滑片移到阻值最大处。
要点滑动变阻器要「一上一下」接入电路；滑片在阻值最大处可以保护电路。
- 02
保持电阻 R = 5 Ω 不变，闭合开关，移动滑片，改变 R 两端的电压，记录几组电压和电流。
- 03
以电压为横坐标、电流为纵坐标描点作图，分析电流与电压的关系。
- 04
断开开关，依次换用 10 Ω、15 Ω、20 Ω 的电阻，每次都移动滑片，使电压表的示数保持 2 V 不变，记录电流。
要点换上较大的电阻后，它两端的电压会变大，要把滑片向阻值变大的方向移动，使电压回到 2 V。
- 05
分析电流与电阻的关系，得出结论。
现象
电阻一定时，电压增大为原来的几倍，电流也增大为原来的几倍，I–U 图像是一条过原点的直线；电压一定时，电阻增大为原来的几倍，电流就减小为原来的几分之一。
结论
在电阻一定时，通过导体的电流与导体两端的电压成正比；在电压一定时，通过导体的电流与导体的电阻成反比。概括起来就是欧姆定律：I = U / R。
01 — Principle
实验原理
电流可能与电压和电阻都有关，要用控制变量法：保持电阻不变，用滑动变阻器改变电阻两端的电压，研究电流与电压的关系；保持电压不变，更换不同的定值电阻，研究电流与电阻的关系。滑动变阻器在两个实验中都能保护电路；在第一个实验中用来改变电阻两端的电压，在第二个实验中用来使电阻两端的电压保持不变。
02 — Pitfalls
易错点
Q1实验中滑动变阻器起什么作用？+
都能保护电路。探究电流与电压的关系时，用来改变电阻两端的电压；探究电流与电阻的关系时，用来使电阻两端的电压保持不变。
Q2把 5 Ω 的电阻换成 10 Ω 后，没移动滑片就闭合开关，电压表的示数会怎样变化？+
示数变大。串联电路中，电阻越大分到的电压越多。应把滑片向阻值变大的方向移动，直到电压表示数回到原来的值。
Q3为什么不能说「电阻一定时，电压与电流成正比」？+
电压是形成电流的原因，是电流随电压变化，而不是电压随电流变化，因果关系不能颠倒。同样，电阻是导体本身的性质，也不能说电阻与电流成反比。
Q4换上 25 Ω 的电阻后，无论怎样移动滑片，电压表的示数都大于 2 V，为什么？+
滑动变阻器的最大阻值太小了：R 越大分到的电压越多，变阻器全部接入也不能把 R 两端的电压降到 2 V。可以换用最大阻值更大的滑动变阻器，或者降低电源电压。
Q5闭合开关后，电流表有示数，电压表的示数为零，可能是什么故障？+
可能是定值电阻 R 短路了（或者电压表断路）。R 被短路时它两端没有电压，但电路仍然是通的，所以电流表有示数。
03 — Practice
典型例题
例 1
探究电流与电阻的关系时，把 5 Ω 的电阻换成 10 Ω 后，下一步应该（ ）
例 2
某导体两端的电压为 3 V 时，通过它的电流为 0.3 A；当它两端的电压为 6 V 时，通过它的电流为（ ）
例 3
保持电压为 2 V 不变，换用 20 Ω 的电阻时，通过它的电流为（ ）
例 4
关于欧姆定律 I = U / R 及其变形式 R = U / I，下列说法正确的是（ ）
04 — Extension
拓展
拓展：欧姆定律的三种形式
| 公式 | 用途 | 注意 |
|---|---|---|
| I = U / R | 已知电压和电阻，求电流 | U、R、I 必须是同一段导体、同一时刻的量 |
| U = IR | 已知电流和电阻，求电压 | 单位要统一：伏（V）、安（A）、欧（Ω） |
| R = U / I | 已知电压和电流，求电阻（伏安法测电阻的原理） | 电阻由导体本身决定，不随电压、电流改变 |
05 — Safety
安全提示
- 连接电路时开关断开，闭合开关前把滑片移到阻值最大处。
- 更换定值电阻前，必须先断开开关。
- 注意电表的量程和正负接线柱。
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