2019人教版 物理必修三 第11章 第2节导体的电阻(共35张PPT)

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2019人教版 物理必修三 第11章 第2节导体的电阻(共35张PPT)

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第十一章 电路及其应用
2.导体的电阻
c
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“西安地铁问题电缆报道”
思考并回答:电缆的质量是否达标包含着怎样的物理原理?
一、电阻
1、在用电器及各种电子产品里面有各式各样的电阻,它们的阻值各不相同。请根据初中所学的知识,想一想:如何测它们的阻值?
交流讨论
学生电源、电流表、电压表、开关、导线、滑动变阻器
原理图
一、电阻
2、我们已经知道,导体两端有电压,导体中才有电流,那么导体中的电流跟导体两端的电压有什么关系呢?




I
U
O
电阻是一个只跟导体本身性质有关而与通过电流无关的物理量;
图线斜率反映了导体电阻的大小。
一、电阻
3、U-I 图像中图线斜率的意义分别是什么?
I
U
O
图线斜率反映了导体电阻的大小;图线的斜率越大,电阻越大
R1
R2
R1
< R2
电阻的大小
一、电阻
4、比较下列两幅图,图线斜率的意义分别是什么?
U
I
O
I
U
O
电阻的大小
的倒数
(一)电阻
1、物理意义:反映导体对电流的阻碍作用。
2、定义:导体两端的电压U与通过导体的电流 I 的比值。
一、电阻
梳理深化
3、定义式: (R只与导体本身性质有关)。
4、单位:国际单位制 欧姆(Ω)
常用的还有千欧(kΩ)兆欧(MΩ)。
(二)欧姆定律
1、内容:导体中的电流 I 跟导体两端的电压U 成正比,跟导体的电阻R成反比。
一、电阻
2、表达式: 。
3、适用条件:纯电阻电路,如金属导电和电解液导电。
对含电动机等非纯电阻电路、气体导电等不适用。
4、图线:在导体的 U-I 图像中,斜率反映了导体电阻的大小;
在导体的 I -U 图像中,斜率反映了导体电阻的大小的倒数。
一、电阻
I
U
O
B
A
I-U 图线
I
U
O
B
A
U-I 图线
【例1】用电器A的电阻是用电器B的电阻的2倍,加在A上的电压是加在B上的电压的一半,那么通过A、B的电流IA和IB的关系是( )
A.IA=2IB B.IA=IB C.IA= D.IA=
D
一、电阻
巩固提升
解析:根据R= ,结合两者的电压之比1∶2,即可得出二者的电流之比为1∶4,所以D项正确。
一、电阻
练习1、(多选)下列判断正确的是( )
A.由I=  知,U一定时,通过一段导体的电流跟导体的电阻成反比
B.由I= 可知,通过一段导体的电流跟加在它两端的电压成正比
C.由R= 可知,I一定时,导体的电阻R与U成正比,U一定时,导体的电阻R与I成反比
D.对给定的导体,比值 是个定值,反映了导体本身的性质
ABD
二、影响导体电阻的因素
1、滑动变阻器通过触片的调节来改变输出的电阻,其本质是改变了什么?
交流讨论
由此猜想:电阻与什么因素有关?
电阻的长度
电阻的长度
二、影响导体电阻的因素
2、观察左边图片中两盏灯的亮度有何区别;再对照右边图片中灯丝的情况,猜想:灯丝的电阻与什么因素有关?
灯丝的横截面积
二、影响导体电阻的因素
3、下面两幅图中均为电阻,除了形状外观之外,你还能观察到其他不同之处吗?
电阻材料
二、影响导体电阻的因素
4、由以上讨论我们可以猜想出电阻与哪些因素有关?
长度、横截面积、材料
5、要进行探究,应采用什么物理方法?
控制变量法
6、如何进行实验方案的设计?
实验器材、实验电路、变量的控制、实验结果
【实验】研究导体电阻与长度、横截面积及材料的关系
二、影响导体电阻的因素
【实验方法】控制变量法
【实验方案】不同导体串联到电路中,测U 比较R
① 同种材料,S一定,改变l;②同种材料,l一定,改变S;③不同材料,l一定,S一定(如图所示)
a
b
c
d
二、影响导体电阻的因素
【实验过程】
把以上a、b、c、d四条不同的金属导体连接成如图所示的电路,导体b、c、d分别在长度、横截面积、材料上与导体a不同。
二、影响导体电阻的因素
【实验结果】
长度 横截面积 材料 电压
a l S 铁
b 2l S 铁
c l 2S 铁
d l S 镍铜合金
U
2U
5U
三个因素
及电压
不同
导体
二、影响导体电阻的因素
【实验结论】
(1)对比导体a和b说明电阻和长度有什么关系?
(2)对比导体a和c说明什么?
(3)对比导体a和d 说明什么?
材料、横截面积一定时,导体的电阻与其长度成正比。
材料、长度一定时,导体的电阻与其横截面积成反比。
导体的电阻与导体的材料有关。
电阻定律
1、内容:同种材料的导体,其电阻R与它的长度l成正比,与它的横截面积S成反比;导体电阻还与构成它的材料有关。
2、公式:
ρ是比例系数,它与导体的材料有关,是一个反映材料导电性能的物理量,称为材料的电阻率。
二、影响导体电阻的因素
梳理深化
3、特别提醒:
(1)适用于粗细均匀的金属导体或浓度均匀的电解液、等离子体;
(2)注意公式中l是沿电流方向的导体长度,S是垂直电流的导体横截面积。
二、影响导体电阻的因素
S
l
【例2】有一个长方体金属电阻,材料分布均匀,边长分别为a、b、c,且a>b>c。电流沿以下方向流过该金属电阻,其中电阻的阻值最小的是( )
A
二、影响导体电阻的因素
巩固提升
练习2、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( )
A.1∶4 B.4∶1 C.9∶2 D.2∶9
C
二、影响导体电阻的因素
解析:两根同种材料制成的导线,质量之比为2∶1,则它
们的体积之比是2∶1,长度之比为3∶1,则横截面积之比
,根据 得, ,
所以C正确。
三、导体的电阻率
1、阅读《常见的导线分类》,思考影响导线电阻的因素还有哪些。
常见的导线分类
一常用的导线一般可分为硬导线和软导线两大类。其中,硬线又分单股、多股以及多混合股之分。导线又可分为裸线和包有绝缘层的绝缘线两大类。裸线中又有截面为圆形的导线和截面为矩形、管形等母线和汇流排的区别。一般为铝质和铜质材料。软线多为绝缘线,其芯线是多股细铜丝。
交流讨论
三、导体的电阻率
铝导线的导电性能、耐腐蚀能力比铜导线差,但其重量轻,价格便宜,故多用于架空线路、照明线路、母线和汇流排。
铜导线的带电性能、焊接特性、机械强度、耐腐蚀能力和使用寿命比铝线好,故较重要的线路或要求可靠性较高的电气设备如桥式起重机的动力、控制和照明线路以及各种电机、变压器的绕组都采用铜线。
三、导体的电阻率
2、下图是某一手机的用户手册中的重要安全提示,其中一条规定了使用温度范围,这说明了什么?
金属的电阻(电阻率)受温度的影响
1.物理意义:电阻率是反映导体导电性能的物理量,是导体材料本身的属性,与导体的形状、大小无关。
2.单位:欧姆·米,符号为Ω·m。
三、导体的电阻率
梳理深化
几种导体材料在20℃时的电阻率 材料 ρ/(Ω m) 材料 ρ/(Ω m)
银 1.6×10-8 铁 1.0×10-7
铜 1.7×10-8 锰铜合金 4.4×10-7
铝 2.9×10-8 镍铜合金 5.0×10-7
钨 5.3×10-8 镍铬合金 1.0×10-6
3.影响电阻率的两个因素:材料和温度。
(1)金属的电阻率随温度的升高而增大,可用于制作电阻温度计。
(2)大部分半导体的电阻率随温度的升高而减小,半导体的电阻率随温度的变化较大,可用于制作热敏电阻。
(3)有些合金,电阻率几乎不受温度变化的影响,常用来制作标准电阻。
(4)许多导体在温度特别低时电阻率可以降到零,这个现象叫作超导现象。
三、导体的电阻率
4.在实际应用中,常用横坐标表示电压U,纵坐标表示电流I,这样画出的I-U 图像叫作导体的伏安特性曲线。
伏安特性曲线是一条通过坐标原点的直线的电学元件叫作线性元件;
伏安特性曲线不是直线的电学元件叫作非线性元件。
三、导体的电阻率
【例3】关于导体的电阻及电阻率的说法中,正确的是(  )
A.导体对电流的阻碍作用叫作导体的电阻,因此,只有导体有电流通过时,才具有电阻
B.由R= 可知,导体的电阻跟导体两端的电压成正比,跟导体中的电流成反比
C.将一根导线一分为二,则半根导线的电阻和电阻率都是原来的二分之一
D.某些金属、合金和化合物的电阻率随温度降低会突然减小为零
三、导体的电阻率
D
巩固提升
练习3、(多选)如图所示,为某一金属导体的伏安特性曲线,由图像可知(  )
A.该导体的电阻随电压的升高而增大
B.该导体的电阻随电压的升高而减小
C.导体两端电压为2 V时,电阻为0.5 Ω
D.导体两端电压为2 V时,电阻为1 Ω
AD
三、电流的微观解释
课堂小结
电阻
影响导体电阻的因素
导体的电阻率
电阻的物理意义
电阻的U—I 图像
决定因素
探究过程
电阻的表达式
物理意义
决定因素
超导现象
伏安特性曲线
导体的电阻
半导体的常见用途
半导体是指在常温下导电性能介于导体与绝缘体之间的材料。
光伏应用
半导体材料光生伏特效应是太阳能电池运行的基本原理。现阶段半导体材料的光伏应用已经成为一大热门 ,是目前世界上增长最快、发展最好的清洁能源市场。太阳能电池的主要制作材料是半导体材料,判断太阳能电池的优劣主要的标准是光电转化率 ,光电转化率越高 ,说明太阳能电池的工作效率越高。根据应用的半导体材料的不同 ,太阳能电池分为晶体硅太阳能电池、薄膜电池以及III-V族化合物电池。
课外拓展
照明应用
LED是建立在半导体晶体管上的半导体发光二极管 ,采用LED技术半导体光源体积小,可以实现平面封装,工作时发热量低、节能高效,产品寿命长、反应速度快,而且绿色环保无污染,还能开发成轻薄短小的产品 ,一经问世 ,就迅速普及,成为新一代的优质照明光源,目前已经广泛的运用在我们的生活中。如交通指示灯、电子产品的背光源、城市夜景美化光源、室内照明等各个领域 ,都有应用。
课外拓展
大功率电源转换
交流电和直流电的相互转换对于电器的使用十分重要 ,是对电器的必要保护。这就要用到等电源转换装置。碳化硅击穿电压强度高 ,禁带宽度宽,热导性高,因此SiC半导体器件十分适合应用在功率密度和开关频率高的场合,电源装换装置就是其中之一。碳化硅元件在高温、高压、高频的又一表现使得现在被广泛使用到深井钻探,发电装置中的逆变器,电气混动汽车的能量转化器,轻轨列车牵引动力转换等领域。由于SiC本身的优势以及现阶段行业对于轻量化、高转换效率的半导体材料需要,SiC将会取代Si,成为应用最广泛的半导体材料。
课外拓展

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