§2.6__导体的电阻

课堂引入我们知道，导体对电流有阻碍作用，这就是电阻。由欧姆定律，还可得到电阻R=U/I。那么电阻的大小是不是与导体两端所加的电压U成正比，与导体内通过的电流I成反比呢？实验表明：1)电阻R的大小由导体本身决定，与电压和电流无关。2）R=U/I只是提供了一种测电阻的方法：伏安法问题：那么，电阻R与导体本身的哪些因素有关呢？定性感知影响导体电阻的因素实例1、移动滑动变阻器的滑片，可以改变电阻的大小；实例2、同样是额定电压为220V的灯泡，灯丝越粗，使用时越亮；实例3、生活中的电线，常见的是铜线和铝线，而从没有听过铁丝做的电线。——导体的电阻与长度有关——导体的电阻与横截面有关——导体的电阻与材料有关实验研究1、方法设计：——控制变量法1)取导体的材料和横截面积相同，研究导体的长度与电阻的关系2)取导体的材料和长度相同，研究导体的横截面积与电阻的关系3)取导体的长度和横截面积相同，研究导体的材料与电阻的关系2、测量设计：1)导体的长度测量2)导体的横截面积测量3)导体的电阻测量长度L探究方案一根据串联电路中电流强度处处相同，电压与电阻成正比的特点，可设计如下的实验电路：从实验数据，比较分析电阻之比，与长度之比、横截面积之比及材料之间的关系。探究方案二根据串并联电路的特点，逻辑理论推导电阻与导体长度、横截面积的关系，再结合实验找出电阻与导体材料的关系：1、比较分析电阻与长度的关系：将长为L、电阻为R的导体，看成是N段长为L0、电阻为R0的导体串联而成2、比较分析电阻与横截面积的关系：将横截面积为S、电阻为R的导体，看成是N段横截面积为S0、电阻为R0的导体并联而成正比反比电阻定律R=ρL/S导体的电阻R跟它的长度L成正比，跟它的横截面积S成反比，公式表示：——其中ρ为比例系数电阻率ρ(resistivity)2、定义式：ρ=RS/L1、电阻率ρ跟导体的材料有关，是反映材料导电性能好坏的物理量。3、电阻率的单位：欧姆·米，简称欧米，符号是·m4、意义：电阻率在数值上等于用该材料制成的1m长、横截面积为1m2的导体的电阻值。——注意：ρ由导体本身决定，与R、S及L不成正反比关系。1、纯金属的电阻率较小，故导线常用铝或铜；2、合金的电阻率较大，故常用来制作电炉和电阻器等的电阻丝。常见材料在20℃的电阻率及应用金属导体的电阻率与温度的关系1、金属导体的电阻率随温度升高而增大2、电阻温度计：利用金属铂的电阻随温度升高而增大的特点。合金的电阻率与温度的关系1、有些合金导体的电阻率几乎不受温度变化的影响，如锰铜合金和镍铜合金。2、利用合金的电阻率的这个特点，制作了标准电阻。插孔式电阻箱电阻箱的面板上有几排铜块，铜块间有插孔，孔里可插铜塞，铜块下面连着相应阻值的电阻器。插入铜塞，相应的电阻器被短路，电流便从铜塞上通过；拔出铜塞，则电流便经过电阻器。使用时可以拔出1个或几个铜塞，使电阻器串联后的总电阻等于所需要的电阻值。例：如左图所示，要得到3Ω的电阻，只需要拔下标有“1Ω”和“2Ω”的铜塞即可。旋钮式电阻箱旋钮式电阻箱的内部结构如左图所示，它是由9个1000Ω、9个100Ω、9个10Ω、9个1Ω的电阻器组成，只要调节面板上的四个旋钮便可得到从0到9999Ω范围内的任何整数电阻值。旋钮式电阻箱例：在左图中，电阻箱的电阻值是：3627Ω电阻与电阻率电阻R和电阻率ρ是有区别的，电阻是反映导体对电流阻碍作用的物理量，其大小与导体的长度和横截面积及材料决定；电阻率是反映材料导电性能好坏的物理量，是影响电阻的一个因素，电阻率的大小与材料及温度有关。电阻定律在实际中的应用1、电视机、录音机等音量控制开关就是通过改变导体的长度来达到所需的目的；2、电学实验中常用到的滑动变阻器也是通过改变导体的长度来达到改变电阻的目的。滑动变阻器滑动变阻器的变阻原理：改变导体的长度。讨论：要得到下图所示的两个电路，滑动变阻器实物应如何连接？思考与讨论1、如下图所示是总阻值为100Ω的滑动变阻器，当将A、B分别与M、N连接时，滑动变阻器接入电路的阻值为多大？CD接入呢？若A与M，D与N连接，则当滑片P向右移时，滑动变阻器接入电路中的阻值将如何变化？2、用欧姆表测出一只灯泡的电阻为R1，若将此灯泡接入电路中，用伏安法测出它的电阻为R2，则R1和R2的大小关系如何？R1R2UI0割线斜率的倒数即为某点的电阻，由图知随灯泡两端电压的升高，电流增大，温度升高，电阻变大。思考与讨论PIPUP思考与讨论3、如图所示，R1和R2是材料相同，厚度相同，表面是边长分别为L1和L2的正方形导体，则R1和R2之比为多少？R1=R2实际应用：电路元件的微型化思考与讨论4、中央电视台2002年12月播放了北京市技术质量监督局对市场中电线电缆产品质量抽查的消息，消息引用了检验负责人的话：“十几个不合格产品中，大部分存在导体电阻不合格问题，主要是铜材质量不合格，使用了再生铜或含杂质很多的铜。再一个就是铜材质量可能合格，但把截面积缩小，买25平方毫米的线，拿到手的线可能是15或15多一点，载流量不够。还有一个问题是绝缘层质量不合格，用再生塑料制作电线外皮，电阻率达不到要求……”想一想，这位负责人的讲话中体现了哪些物理原理？1、两根同种材料制成的导线，质量之比为2：1，长度之比为3：1，则它们的电阻之比为多少？2、一根粗细均匀的金属丝，直径为d，电阻为R，把它拉成直径为原来的十分之一的粗细均匀细丝后，它的电阻变为多少？课堂练习3、如图所示的导体，长为a宽为b高为c，材料的电阻率为ρ，则将1、2接线柱接入电压为U的电路中时，导体的电阻为多少？在时间t内通过导体横截面的电量又为多少？若将3、4接线柱接入电路，则导体的电阻又为多少？1234abc思考与讨论4、如图所示：相距L=80km的AB两地之间，架设两条导线的总电阻R=400欧，若在两地间的C处发生短路，现在A地接入电源，电压表和电流表，电压表的示数为10v，电流表的示数为40mA，求C处离A点多远？ABC~AV课堂练习5、自动恒温装置中，某种半导体材料的电阻率与温度的关系如图，这种材料具有发热和控温的双重功能，则通电后其电功率（）A、先增大后减少B、先减少后增大AC、一直不变D、无法确定A、t1不变B、t2不变C、t1与t2之间的某值不变D、大于t2的某值不变思考：当其产生的热量与散发的热量相等时，温度保持在（）Cρ0t1t2t课堂练习实验设计你能利用下列器材及刻度尺，设计一个实验测出一段未知金属丝的电阻率吗？实验设计参考答案实物连接