MC2-0938-直流电路欧姆定律是说

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【题目编号】MC2-0938

【题目】直流电路欧姆定律是说:

【答案】AB(多选题)

[A]流过电阻的电流 I 与电阻两端的电压 U 成正比,与阻值 R 成反比

[B]电阻两端的电压 U 与流过电阻的电流 I 成正比,与阻值 R 成正比

[C]流过电阻的电流 I 与电阻两端的电压 U 成正比,与阻值 R 成正比

[D]电阻两端的电压 U 与流过电阻的电流 I 成正比,与阻值 R 成反比

考点速览

这道题问的是直流电路欧姆定律到底在说哪几件事。四个选项绕着同一个式子转,把三个量两两之间的正比、反比关系换着方向说了一遍,正确答案就是与式子相符的两项。它考的不是计算,而是"成正比、成反比"这两个词有没有用对方向。

欧姆定律的三种写法

欧姆通过实验发现,金属导体中的电流与两端电压成正比、与导体电阻成反比,写成式子就是电流等于电压除以电阻。把式子两边同乘电阻,得到电压等于电流乘电阻;两边同除以电流,得到电阻等于电压除以电流。三种写法是同一个规律的不同侧面,题目里说的正是前两种。

"成正比"和"成反比"都是条件句:说两个量成正比,指的是第三个量保持不变的条件下,一个量翻倍另一个量也翻倍;说成反比,指的是一个量翻倍另一个量减半。选项 A 与选项 B 都隐含了这个前提——谈电流与电压的关系时电阻不变,谈电压与电流的关系时电阻不变,谈与电阻的关系时另一个量不变。漏掉这个前提去讲比例关系,是没有意义的。

用一组数字把方向验一遍

取一个十二伏的电源和一只六欧的电阻,电流是二安。把电阻换成十二欧、电压不动,电流变成一安——电阻翻倍电流减半,这是反比,选项 A 的方向对。反过来看压降:让二安的电流分别流过六欧和十二欧的电阻,压降分别是十二伏和二十四伏——电阻翻倍压降也翻倍,这是正比,选项 B 的方向也对。遇到这类题不必逐字抠措辞,代入一组好算的数字,方向对不对一眼就看出来。

逐项辨析

选项 A 正确:电流与电压成正比——电阻一定时电压越高电流越大;与电阻成反比——电压一定时电阻越大电流越小。这正是电流等于电压除以电阻的直接读法。

选项 B 正确:电压与电流成正比——电阻一定时电流越大压降越大;与电阻成正比——电流一定时电阻越大压降越大。这就是电压等于电流乘电阻的读法。

选项 C 错误:把电流与电阻的关系说成了正比。若果真成正比,那么电阻增大电流也该增大;可把两只等值电阻串联接到同一个电源上,总阻值翻倍,电流反而减半。方向彻底反了。

选项 D 错误:把电压与电阻的关系说成了反比。用电压等于电流乘电阻一读就知道,电流一定时电阻越大压降越大,是正比;若按选项的说法,电阻越大压降反而越小,串联电路的分压规律将整个颠倒过来。

别忘了欧姆定律的适用条件

这个规律对线性电阻成立,也就是电压与电流的比值保持恒定的元件,金属导体和常用的膜式电阻都属于这一类。对二极管、灯丝、热敏电阻这些非线性元件就不成立:灯丝冷态电阻小、热起来电阻大,通过它的电流与电压不成正比,伏安特性是一条弯曲的线。白炽灯泡开机瞬间的冲击电流比稳态大好几倍,原因就在这里。

还有一处容易混淆:上面讲的都是"一段电阻上的欧姆定律",只用元件两端的电压。把电源本身的内阻也算进来,就要用全电路欧姆定律,电流等于电源电动势除以总电阻,也就是外电阻加内阻之和;负载电流越大,内阻上的压降越大,电源输出端的电压就越低——这正是大功率发射时电源端电压往下掉的原因。交流电路里对应的形式用阻抗替代电阻,电压与电流之间还要考虑相位差。

与之相伴的一条规律:电阻由谁决定

另一种常见的错法不在选项里,却最容易被顺口说出来——"导体的电阻与电压成正比、与电流成反比"。这句话反了因果。电阻是导体自身的属性,由材料、长度、截面积和温度决定:同样材料下,导体越长电阻越大,越粗电阻越小。从电流等于电压除以电阻解出来的电阻等于电压除以电流,只是提供了一种测量电阻的办法,不是电阻的决定式。把外加电压撤掉,电阻该是多少还是多少。

顺带记住它在功率上的样子

欧姆定律往前走一步就是电功率。功率等于电压乘电流,把电流换成电压除以电阻,得到功率等于电压平方除以电阻;把电压换成电流乘电阻,又得到功率等于电流平方乘电阻。这三个式子解释了电台工作里的许多现象:同样十三点八伏供电,负载电阻越小取用的功率越大,所以电源要有足够的电流余量;电流流过导线时按电流平方乘电阻发热,发射时那二十安电流在接头松动处产生的热量相当可观,接触电阻大的接头会发烫、氧化,进而更烫。算线径、挑接头、判断保险丝容量,用的都是这几个关系式。

应试要点

一句话记牢:电流与电压成正比、与电阻成反比;电压与电流成正比、与电阻成正比。拿不准就把数字代进去,或者画一条过原点的直线去分辨正比与反比。