探究電流與電壓、電阻的關(guān)系

吳桂明

周末，三個(gè)小伙伴相約一起去劇場(chǎng)看演出，愛觀察的小研發(fā)現(xiàn)舞臺(tái)上燈光漸亮，音樂漸起，幽靜的湖畔。朦朧的月色，一群美麗的白天鵝出現(xiàn)在舞臺(tái)上，隨著燈光的變化翩翩起舞，回到家后，三個(gè)小伙伴不禁開始思考：舞臺(tái)上燈光強(qiáng)弱和聲音大小的變化都是通過什么來控制的呢？

愛思考的小理理直氣壯地說：“那當(dāng)然是通過改變我們剛剛學(xué)過的電流來控制了。”

“那電流又是怎樣改變的呢？”小淘著急地問道。

小研若有所思地說：“電壓是電路中產(chǎn)生電流的條件，電壓越大，電流越大。”

沒等小研說完，小淘搶著說道：“我知道了，電阻對(duì)導(dǎo)體中的電流有阻礙作用，電阻越大，電流越小。”

“你們說得都有道理，我們還是通過實(shí)驗(yàn)來驗(yàn)證吧，”小理繼續(xù)補(bǔ)充道，“這里影響電流大小的因素有兩個(gè)。所以研究電流與電壓的定量關(guān)系時(shí)就要保證電阻不變。”

“嗯，對(duì)，設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)時(shí)我們需要采用控制變量法，研究電流與電阻的關(guān)系時(shí)就要保證電阻兩端的電壓不變，觀察通過不同電阻的電流怎樣變化，”小淘也不甘示弱。

“說得好，那我們就趕緊開始吧！”

“好啊，你們看，我已經(jīng)把電路圖畫好了，”小淘很快就畫出了實(shí)驗(yàn)電路（如圖1所示）。

“你這個(gè)電路只能完成一次實(shí)驗(yàn)，這樣得出的結(jié)論也不具有普遍性呀！”小理立刻就發(fā)表了意見。并繼續(xù)解釋道，“應(yīng)在電路中串聯(lián)一個(gè)滑動(dòng)變阻器，若研究I與U的關(guān)系，可以連續(xù)調(diào)節(jié)R兩端的電壓;在探究I與R的關(guān)系時(shí)，還可以用滑動(dòng)變阻器來保持不同電阻兩端的電壓不變，這樣我們能夠進(jìn)行多次實(shí)驗(yàn)，獲取多組數(shù)據(jù)。便于分析歸納結(jié)論。”

小淘不服氣地說：“換電源不也可以實(shí)現(xiàn)改變電阻兩端電壓的目的嗎？探究I與U的關(guān)系時(shí)我直接換電源不就行了，等探究I與R的關(guān)系時(shí)我就不換電源，只換電阻。”

“換電源可以達(dá)到改變電阻兩端電壓的目的，但是拆接電路比較麻煩，另外，電源在使用過程中，電壓會(huì)有損耗，不能保證電阻兩端的電壓是不變的，”小理耐心解釋道。

小研、小淘異口同聲：“哦！明白了，”同時(shí)他們立刻修改了實(shí)驗(yàn)電路（如圖2）并連接實(shí)物圖進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。

實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，急性子的小淘搶先總結(jié)說：“我發(fā)現(xiàn)電流隨著電壓的增大而增大，且電壓增大到原來的幾倍，電流也增大到原來的幾倍;電流隨著電阻的增大而減小，且電阻增大到原來的幾倍，電流則變?yōu)樵瓉淼膸追种弧！?/p>

小研接著補(bǔ)充道：“你敘述的結(jié)論不完整，缺少控制變量思想，應(yīng)為‘在電阻一定吋，通過導(dǎo)體的電流與導(dǎo)體兩端的電壓成正比;在電壓一定時(shí)，通過導(dǎo)體的電流與導(dǎo)體的電阻成反比’，”

同學(xué)們，你們也快動(dòng)手試試吧。