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欧姆定律与串并联电路闯关

I = U / R

从“电为什么会流”开始,一路玩到最难的动态电路

第 1 关电为什么会流

先认清三个主角。别急着背公式。

把一根导线接到灯泡上,灯不会自己亮。还得有电源,还得接成一圈。为什么?因为电荷要被“推”起来,还得有一条能走通的路。

I
电流 / A
每秒通过多少电荷。大白话:流得有多猛
U
电压 / V
让电荷定向移动的原因。大白话:推劲有多大
R
电阻 / Ω
导体对电流的阻碍。大白话:有多难通过
水流类比,能帮到这里 水流量像电流,水泵造成的压强差像电压,细长水管的阻碍像电阻。压得更狠,通常流得更猛;管子更难走,通常流得更小。
但别把类比当成事实 电荷不是水;电流也不会被灯泡“用光”。串联电路里,流进灯泡多少电流,就流出多少。电压更不是在导线里流动的东西。水流图只是帮你抓关系,到这里就该停。
1. 哪个量说的是“推动电荷定向移动的作用”?
2. 灯泡把电流“用掉一部分”了吗?

第 2 关欧姆定律:三个人怎么配合

同一段导体、温度不变时,谁变大,谁变小?

I = U / R

翻成人话:推劲 U 放在上面,越大,电流 I 越大;阻碍 R 放在下面,越大,电流越小。

三个变形式I = U/R  U = IR  R = U/I。单位要跟着量走:A、V、Ω。
横轴是电压 U,纵轴是电流 I。定值电阻的图像是一条过原点的直线。
电压
6 V
电阻
6 Ω
电流
1.00 A
图线陡峭
1/R
现在怎么算6 V ÷ 6 Ω = 1.00 A。
所有用电器的伏安图像都是直线吗?

不是。上图说的是温度不变的定值电阻。灯丝通电后会变热,电阻跟着变,它的伏安特性曲线会弯。欧姆定律没失效,是“R 不变”这个前提不再成立。

一只 8 Ω 的定值电阻,两端电压是 6 V。电流是多少?
A

第 3 关串联、并联放在一起看

同一组电阻,换个接法,结果会完全不同。

总电阻
干路电流
R₁:I₁ / U₁
R₂:I₂ / U₂
串联:电流处处相等I = I₁ = I₂
U = U₁ + U₂
R总 = R₁ + R₂
电压按电阻大小分。
并联:各支路电压相同U = U₁ = U₂
I = I₁ + I₂
1/R总 = 1/R₁ + 1/R₂
电流按电阻反着分。
“反着分”是什么意思并联支路两端电压一样。按 I = U/R,电阻越小的支路,电流反而越大。
按你现在选的接法和参数,总电阻是多少?
Ω
先把串联和并联都点一遍,再回答。

第 4 关易错点:电表、短路、断路

这几种错法,卷子里专门等着你。

A
电流表串联

电流得从表里穿过去。理想电流表电阻很小。

V
电压表并联

跨在被测用电器两端。理想电压表电阻很大。

为什么电流表不能直接跨电源两端它的电阻很小,这样等于给电源搭了一条几乎没阻碍的路,电流会很大。这叫短路,可能损坏电源和电流表。
短路和断路别混短路:有一条电阻极小的“近路”,被短路的用电器两端电压接近 0。断路:路断了,这条路的电流是 0。

坑 1 测灯泡电流,电流表怎么接?

坑 2 导线直接跨过灯泡两端,会怎样?

坑 3 并联电路再增加一条支路,总电阻怎样变?

坑 4 串联电路某处断开,电流表怎么读?

第 5 关实验台:拖动滑片,灯会怎样

这是整页的核心实验。直接拖图里的橙色滑片。

滑动变阻器和灯泡串联。它靠改变接入电路的电阻线长度,改变总电阻和电流。刚闭合开关时,通常先把它调到阻值最大,用来保护电路。

本图接的是左下接线柱。滑片向右,接入电路的电阻线变长,R滑变大。
电流表
0.50 A
电压表(跨灯泡)
3.00 V
灯泡功率
1.50 W
灯泡亮度
较暗
接法才是关键滑动变阻器要“一上一下”接。现在用左下接线柱,所以有效电阻线是“左端到滑片”这一段。若改用右下接线柱,滑片移动与电阻变化就会反过来。

调参挑战

把电流表调到 0.75 A。可以改电源电压,也可以拖滑片。误差不超过 0.01 A 就算成功。

盯住电流表,慢慢调。

第 6 关动态电路:先找谁不变

最难、也最常考。别凭感觉,固定走四步。

第 1 步 看接法滑动变阻器哪一段接入?滑片移动后,R滑变大还是变小?
第 2 步 看总电阻串联直接相加;并联增加支路,总电阻会变小。
第 3 步 看总电流电源电压不变,用 I总 = U/R总。
第 4 步 再分到各表先判断电流,再用 U = IR 判断电压。别跳步。
串联经典题定值电阻 R₀ 和滑动变阻器串联,电压表测 R₀。R滑变大 → R总变大 → I变小 → U₀ = IR₀ 变小。电源电压不变,所以 U滑 = U源 − U₀ 反而变大。
并联经典题定值电阻支路与滑动变阻器支路并联。电源电压不变 → 两支路电压都不变。R滑变大 → 滑动支路电流变小;定值支路电流不变;干路总电流变小。

挑战动态电路连闯

每题 15 秒。判断三个表:变大、变小还是不变。最高连对 10 题拿满 30 附加分。

15 秒 本轮连对 0 最好 0
准备好点开始后,会随机给出电路和滑片移动方向。

通关测10 题看看真会了没

每次都会换一组友好数字。交卷后逐题讲,不只报对错。

小抄考前把这几句顺一遍

最后一句先认清“谁不变”,再沿着公式一层层推。动态电路就不会乱。