對兩類U—I圖像的理解和應用

周清

U、I的函數關系是根據歐姆定律公式推導得到的。由I=U/R推導出U=RI得到電阻的U-I圖像；由I=E/（R+r）和U=IR推導出U=E-rI得到電源的U-I圖像。研究U-I圖像的實際問題要先確認是哪種類型，要明確圖像的研究對象，明確坐標軸所表示的物理量，認識圖像的截距、斜率、面積、交點等的物理意義，從而學會畫圖像、用圖像解題。

一、對導體的伏安特性曲線的理解

歸納：伏安特性曲線上每一點的電壓坐標與電流坐標的比值，對應這一狀態下的電阻。

對線性元件：[R=UI=?U?I]，對非線性元件[R=UI≠?U?I]，應注意：線性元件不同狀態時比值不變，非線性元件不同狀態時比值不同。U-I圖像的斜率反映了電阻的變化趨勢；I-U圖像的斜率反映了電阻倒數的變化趨勢。

典例 某同學做三種導電元件的導電性質實驗，根據所測量數據分別繪制了三種元件的I-U圖像，如圖所示，則下述判斷正確的是（ ） A.只有乙圖正確

B.甲、丙圖的曲線肯定是誤差太大

C.甲、丙不遵從歐姆定律，肯定不可能

D.甲、乙、丙三個圖像都可能正確，并不一定有較大誤差

解析 甲、乙、丙三個圖像都可能正確，乙是線性元件，R不隨I變化。甲、丙是非線性元件，甲的電阻隨I增大而減小。丙的電阻隨I增大而增大，不一定有較大的誤差。故D選項正確。

答案 D

二、拓展訓練

典例 （多選）用如圖甲所示的電路來測量電池電動勢和內電阻，根據測得的數據做出了如圖所示的U-I圖線，由圖乙可知（ ）

A.電池電動勢的測量值是1.40V

B.電池內阻的測量值是3.50Ω

C.外電路發生短路時的電流為0.40A

D.電壓表的示數為1.20V時電流表的示數I=0.20A

解析：選AD圖像與縱坐標的交點為電池的電動勢E=1.40V；電池的內阻[r=?U?I=1.40-1.000.40Ω=1Ω]；

根據E=U+I′r，

代入數據得[I'=E-Ur=1.40-1.201A=0.20A]，

故A、D正確。

答案 ADendprint