探究电流与电压、电阻的关系

2019-09-10 07:22:44吴桂明
中学生数理化·中考版 2019年11期
关键词:导体电阻电源

吴桂明

周末,三个小伙伴相约一起去剧场看演出,爱观察的小研发现舞台上灯光渐亮,音乐渐起,幽静的湖畔。朦胧的月色,一群美丽的白天鹅出现在舞台上,随着灯光的变化翩翩起舞,回到家后,三个小伙伴不禁开始思考:舞台上灯光强弱和声音大小的变化都是通过什么来控制的呢?

爱思考的小理理直气壮地说:“那当然是通过改变我们刚刚学过的电流来控制了。”

“那电流又是怎样改变的呢?”小淘着急地问道。

小研若有所思地说:“电压是电路中产生电流的条件,电压越大,电流越大。”

没等小研说完,小淘抢着说道:“我知道了,电阻对导体中的电流有阻碍作用,电阻越大,电流越小。”

“你们说得都有道理,我们还是通过实验来验证吧,”小理继续补充道,“这里影响电流大小的因素有两个。所以研究电流与电压的定量关系时就要保证电阻不变。”

“嗯,对,设计实验时我们需要采用控制变量法,研究电流与电阻的关系时就要保证电阻两端的电压不变,观察通过不同电阻的电流怎样变化,”小淘也不甘示弱。

“说得好,那我们就赶紧开始吧!”

“好啊,你们看,我已经把电路图画好了,”小淘很快就画出了实验电路(如图1所示)。

“你这个电路只能完成一次实验,这样得出的结论也不具有普遍性呀!”小理立刻就发表了意见。并继续解释道,“应在电路中串联一个滑动变阻器,若研究I与U的关系,可以连续调节R两端的电压;在探究I与R的关系时,还可以用滑动变阻器来保持不同电阻两端的电压不变,这样我们能够进行多次实驗,获取多组数据。便于分析归纳结论。”

小淘不服气地说:“换电源不也可以实现改变电阻两端电压的目的吗?探究I与U的关系时我直接换电源不就行了,等探究I与R的关系时我就不换电源,只换电阻。”

“换电源可以达到改变电阻两端电压的目的,但是拆接电路比较麻烦,另外,电源在使用过程中,电压会有损耗,不能保证电阻两端的电压是不变的,”小理耐心解释道。

小研、小淘异口同声:“哦!明白了,”同时他们立刻修改了实验电路(如图2)并连接实物图进行实验。

实验结束后,急性子的小淘抢先总结说:“我发现电流随着电压的增大而增大,且电压增大到原来的几倍,电流也增大到原来的几倍;电流随着电阻的增大而减小,且电阻增大到原来的几倍,电流则变为原来的几分之一。”

小研接着补充道:“你叙述的结论不完整,缺少控制变量思想,应为‘在电阻一定吋,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’,”

同学们,你们也快动手试试吧。

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