欧姆定律

课程标准： KS3, GCSE, cycle 4, 2de, Sek I, HS, AP2, IB B.5

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实验目的

找出通过电阻的电流与电阻两端电压之间的关系。

实验装置

一个 5 V 电压源、一只电流表和一个 100 Ω 电阻；一只电压表与电阻并联。

实验步骤

1. 用电压旋钮把电压源调到 0 V。
2. 以 1 V 为步长把电压逐步升高到 10 V，每一步都记录电流表和电压表的示数。
3. 画出电流随电压变化的图像。
4. 根据图像求出电阻 \(R = U / I\)。

预期结果

在 5 V 时，电流表示数约为 49.7 mA，电压表示数约为 4.97 V。各点落在一条过原点的直线上：电流与电压成正比。每一步的 \(R = U / I\) ≈ 100 Ω；在 10 V 时，电流约为 99 mA。

问题

1. 如果换用 200 Ω 的电阻，图像的斜率会怎样变化？
2. 为什么电压表的示数比电压源上设定的值略小？

答案

1. 图像的斜率为 \(I / U = 1 / R\)，所以换用 200 Ω 时斜率减为一半：在每个电压下电流都减半，10 V 时约为 50 mA，而不是 99 mA。
2. 电压源有 0.5 Ω 的内阻，电流表和电缆还会再增加一点电阻。电流在它们上面产生百分之几伏的电压降，所以电阻得到的电压比电压源上设定的电压略小：约 4.97 V，而不是 5 V。