欧姆定律是电学中最基本的定律之一。它描述了电路中电压、电流和电阻之间的关系。具体来说,导体中的电流与导体两端的电压成正比,与导体的电阻成反比。这个关系可以用数学公式表示为 I 等于 U 除以 R。在电路图中,我们用电流表测量电流,用电压表测量电压。
第一个实验是探究电流与电压的关系。我们保持电阻不变,通过调节滑动变阻器来改变电阻两端的电压。连接好电路后,电流表串联在电路中测量电流,电压表并联在电阻两端测量电压。调节滑动变阻器,记录不同电压下对应的电流值。通过多组数据可以发现,在电阻不变的情况下,电流与电压成正比关系。
通过绘制电流与电压的关系图线,我们可以清楚地看到实验结果。以电压为横轴,电流为纵轴,将测得的数据点标在坐标系中。我们发现这些点基本在一条过原点的直线上,这证明了电流与电压成正比的关系。直线的斜率等于电导率,也就是电阻的倒数。通过计算可以得出电阻值为5欧姆。这个图线直观地验证了欧姆定律中电流与电压的正比关系。
第二个实验是探究电流与电阻的关系。这次我们保持电压不变,通过更换不同阻值的定值电阻来改变电路中的电阻。每次更换电阻后,需要调节滑动变阻器,使电压表的示数保持不变。然后记录电流表的示数。通过实验我们发现,当电压保持6伏不变时,5欧姆电阻对应1.2安培电流,10欧姆电阻对应0.6安培电流,15欧姆电阻对应0.4安培电流,验证了电流与电阻成反比的关系。
通过前面的两个实验,我们成功验证了欧姆定律。实验结论表明:在电阻不变时,电流与电压成正比;在电压不变时,电流与电阻成反比。这可以用数学公式表示为 I 等于 U 除以 R。其中I是电流,单位是安培;U是电压,单位是伏特;R是电阻,单位是欧姆。欧姆定律在实际应用中非常重要,可以用来计算电路中的各种参数,设计电路和选择合适的元件。例如,当电压为12伏,电阻为6欧姆时,电流就等于2安培。