R = V ÷ I 是一个定义,对每个元件的每一点都成立。欧姆定律是对某一类元件的描述:温度不变时,电流与电势差成正比。把两者分开,这个课题里大多数“对或错”题就变成例行公事。
本课建立在读取电流-电压图像之上,属于电势差、电阻与电路模块。
两者有什么区别?
| 说法 | 适用于 | 意思 |
|---|---|---|
| R = V ÷ I | 任何元件 | 某一点的电阻是什么意思 |
| 欧姆定律 | 温度不变的欧姆式元件 | I 与 V 成正比,所以 R 不变 |
判断欧姆式元件的方法:对几组读数计算 V ÷ I。如果数值不变,这个元件在该范围内是欧姆式的;如果数值变化,它是非欧姆式的,但 R = V ÷ I 仍然给出每组读数的电阻。
做题步骤是什么?
- 写下题目要你判断的说法。
- 判断它是定义,还是关于某类元件的定律。
- 在每个数据点计算 V ÷ I,或检查 V 加倍时 I 是否加倍。
- 用数字写出对该元件的结论。
- 给出原因,例如温度变化。
例题
测试了两个元件。(例题数据为自编。)
| V (V) | 2.0 | 4.0 | 6.0 |
|---|---|---|---|
| 元件 A 的 I (A) | 0.20 | 0.40 | 0.60 |
| 元件 B 的 I (A) | 0.50 | 0.80 | 1.00 |
哪个元件符合欧姆定律?
**第 1 步,元件 A:**V ÷ I = 2.0 ÷ 0.20 = 10 Ω,4.0 ÷ 0.40 = 10 Ω,6.0 ÷ 0.60 = 10 Ω。数值不变。
**第 2 步,元件 B:**2.0 ÷ 0.50 = 4.0 Ω,4.0 ÷ 0.80 = 5.0 Ω,6.0 ÷ 1.00 = 6.0 Ω。数值增大。
**第 3 步,用加倍法检查:**对 A,V 从 2.0 V 加倍到 4.0 V,I 从 0.20 A 加倍到 0.40 A。对 B,I 从 0.50 A 升到 0.80 A,倍数是 1.6。
**第 4 步,结论:**A 符合欧姆定律(电阻 10 Ω)。B 不符合,但 R = V ÷ I 仍然给出它每一点的电阻。
要留意的错误
常见的失误是说非欧姆式元件“不遵守 V = I × R”。
错误答案:“元件 B 违反 V = I × R,因为它的电阻在变化。”
学生把定义和定律混淆了。V = I × R 在 B 的每一点都成立。B 不满足的是 I 与 V 之间的正比关系。
纠正方法是准确说出什么不成立:“元件 B 是非欧姆式的,因为 V ÷ I 不是常数,所以 I 与 V 不成正比。”
自我检测
先自己试试,再打开答案。
1. 判断对错:“R = V ÷ I 只适用于欧姆式元件。”并解释。
显示答案
**错。**R = V ÷ I 是电阻的定义,对任何元件的任何一点都成立。只有“R 保持不变”这个说法是欧姆式元件特有的。
2. 某元件在 V = 1.0、2.0、3.0 V 时,I = 0.10、0.20、0.30 A。它是欧姆式的吗?写出电阻。
显示答案
V ÷ I = 1.0 ÷ 0.10 = 10 Ω,2.0 ÷ 0.20 = 10 Ω,3.0 ÷ 0.30 = 10 Ω。它是欧姆式的,电阻为 10 Ω。
3. 另一个元件在 V = 1.0、2.0、3.0 V 时,I = 0.10、0.15、0.18 A。它是欧姆式的吗?说明趋势。
显示答案
V ÷ I = 10 Ω,2.0 ÷ 0.15 ≈ 13 Ω,3.0 ÷ 0.18 ≈ 17 Ω。它是非欧姆式的,电阻随 V 升高而增大。
接下来学什么
接下来把这一切应用到电路图上,学习电表位置。电路推理模拟器可以展示更换元件时电流如何变化,练习题中有一道数据对比题。
计算都对,结论却写得不准确,一样会丢分。线上一对一物理补习的老师会像阅卷员一样读你写的句子,帮你改到说得准确。