资源简介

第九章 静电场及其应用
11.2 导体的电阻
目录
contents
电源
01
02
导线中的电场
03
恒定电流
04
电流的微观表达式
新课导入
为了减小输电线上电能的损耗，人们尽量把输电线做得粗一点，这是因为导体的电阻与导体的长度、横截面积有关。
那么，它们之间的定量关系是怎样的呢?
电阻
01
测量电路:测导体的电流、电压
选取一个导体，研究导体两端的电压随导体中的电流的变化情况。
S
R
A
V
A
I
U
O
A
B
过原点的直线
电路图
R=
不变
定值
控制电路
②定义式：
①物理意义：反映了导体对电流的阻碍作用。
③国际制单位：
欧姆
，符号Ω
Ω
Ω
1kΩ
1MΩ
注意：R只跟导体本身性质有关，与导体中的电流和导体两端的电压无关。
电 阻
图中不同导体U-I图象的倾斜程度不同，表明不同导体的R值不同。那是谁的电阻大呢？
方法：比较夹角的大小
=RA
RA>RB
I
U
O
A
B
)β
)α
斜率：KA=
=RB
斜率：KB=
在导体U-I图象中，斜率反映了导体电阻的大小。
想一想
K=R，不一定等于tanα
前面讨论的电流与电压的关系是不是和我们初中学过的欧姆定律非常类似呢？接下来就让我们一起重温这个重要的定律。
欧姆定律
02
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．
2、表达式:
变式: U=IR= φ高- φ低
3.适用条件：
金属、电解液等纯电阻导电。
气体导电、半导体导电及含电动机、电解槽等电器不适用。
定义式：
决定式：
欧姆
3.对欧姆定律的理解：
1.欧姆定律是一个实验定律，是在金属导电的基础上总结出来的，定律中的电压U、电流I必须是相对于同一个导体或同一段电路而言的。
2.应用公式时，应注意公式中的三个物理量I、U、R是对应于同一纯电阻电路中同一时刻的值。（U、I是状态量）
3.对 ，R不变时，U与I成正比，
4.两种图像：
I
U
O
B
A
I
U
O
B
A
k = R
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。
U-I图线
I-U图线
伏安特性曲线
他们的图线可不可以是曲线呢？若是曲线又反映了什么特点？
5.线性元件和非线性元件:
符合欧姆定律的导体的伏安特性曲线是一条通过坐标原点的直线，具有这种伏安特性的电学元件叫做线性元件；
不符合欧姆定律的导体和器件，电流和电压不成正比，伏安特性曲线不是直线,这种电学元件叫做非线性元件。
O
I
U
O
I
U
(1)一般适用于金属导体或电解液导体，气体或半导体不适用。
(2)一般适用于纯电阻电路，对非纯电阻电路不适用。
(3)适用于线性元件，对非线性元件不适用。
欧姆定律适用条件推广：
某点的割线斜率表示电阻的倒数
（2）????=????????是欧姆定律的数学表达式，表示通过导体的电流I与电压U成正比，与电阻R成反比，常用于计算一段电路加上一定电压时产生的电流，适用条件是金属或电解质溶液导电(纯电阻电路).
?
（1）????=???????? 是电阻的定义式，比值表示一段导体对电流的阻碍作用.对给定的导体，它的电阻是一定的，与导体两端是否加电压，导体中是否有电流无关.
?
6.公式????=????????、????=????????和????=????????的比较:
?
（3）U＝IR是电势（电位）降落的计算式，用来表示电流经过一电阻时的电势降落，是欧姆定律的变形，所以适用条件与欧姆定律的适用条件相同.
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
想一想：
电阻R与导体本身的哪些因素有关呢？
影响导体电阻的因素
03
移动滑动变阻器的滑片，可以改变电阻的大小；
大胆猜想——导体的电阻与长度有关
定性感知影响导体电阻的因素
同样是额定电压为220V的灯泡，灯丝越粗，使用时越亮；
大胆猜想——导体的电阻与横截面有关
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。
大胆猜想——导体的电阻与材料有关
铜导线
铝导线
横截面积S
长度L
材料
温度
综上所述：影响导体电阻的因素
导体的电阻R跟它的长度l、横截面积S、材料有关。
探究方案
实验探究
理论探究
导体的材料
请尝试自行设计实验方案
导体的横截面积
横截面积S
长度l
材料
导体的长度
探究导体电阻与其影响因素的定量关系——实验探究
同种材料，S一定，改变L，测R
同种材料，L一定，改变S，测R
不同材料，L一定，S一定，测R
——控制变量法：
a
b
c
d
a 和 b ：长度l不同,横截面积S,材料相同
a 和 c ：横截面积S不同，长度、材料相同
a 和 d ：材料不同，长度、横截面积相同
a
V
V
V
V
b
c
d
实验方法
实验探究电阻的影响因素
控制变量法
a
b
c
d
V
电压表先测a的电压Ua，再测b的电压Ub
实验过程
a
b
c
d
V
电压表先测a的电压Ua，再测c的电压Uc
实验探究电阻的影响因素
控制变量法
实验过程
a
b
c
d
电压表先测a的电压Ua，再测d的电压Ud
V
实验探究电阻的影响因素
控制变量法
实验过程
从实验数据比较分析电压之比、与长度之比、横截面积之比及材料之间的关系。
a
V
V
V
V
b
c
d
实验结论:
1.同种材料,S一定,电阻R与L成正比
2.同种材料,L一定,电阻与S成反比
3.不同种材料,R不同
实验结论
L1、R1
L1、R1
L1、R1
L1、R1
1.导体的电阻R与长度L的关系
（提示从串并联知识去考虑）
讨论：
理论探究
123
n
S0
R0
R=R0/n
nS0
2.导体的电阻R与横截面积S的关系
一条粗导体可看成是由横截面积相同的多条细导体并联而成。
k由导体材料决定，与l、S无关。
3.导体电阻与材料的关系：
由实验探究得知长度、横截面积相同而材料不同的导体电阻不同。
该符号是什么
？
电阻定律
04
同种材料导体的电阻R跟它的长度l 成正比，跟它的横截面积S成反比。
2、表达式：
R=ρ—
l
S
1、内容：
注：l 是沿着电流方向的导体长度，S是垂直电流方向的横截面积，?是比例常数，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。
(决定式)
3.适用条件：温度一定,粗细均匀的金属导体,或浓度均匀的电解液.
电阻定律
为什么要指明温度？
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。
导体的电阻率
05
1.意义:反映材料导电性能好坏的物理量.
2.计算式：
?由材料和温度决定,与l、S无关!!!
3.单位:欧·米(Ω·m)
4.电阻率与温度的关系
实验现象：用酒精灯给灯丝加热，发现小灯泡变暗
实验结论：温度升高，灯丝的电阻率变大了
{03ED375E-220C-4B3F-949B-5BC13ED6762B}ρ(Ω·m)
0℃
20℃
100℃
银
1．48×10－8
1．6×10－8
2．07×10－8
铜
1．43×10－8
1．7×10－8
2．07×10－8
铝
2．67×10－8
2．9×10－8
3．80×10－8
钨
4．85×10－8
5．3×10－8
7．10×10－8
铁
0．89×10－7
1．0×10－7
1．44×10－7
锰铜合金
4．4×10－7
4．4×10－7
4．4×10－7
镍铜合金
5．0×10－7
5．0×10－7
5．0×10－7
几种材料在不同温度下的电阻率
（2）电阻率与温度的关系
金属：
T
半导体：
T
热敏电阻
光敏电阻
合金：
有些几乎不随t变化
标准电阻
电阻温度计
超导体：某些材料当温度降低到一定温度时
=0
R=0
半导体的导电性能具有可控性
（1）纯金属的电阻率小，合金的电阻率大
5、对电阻率(?)的理解
导电性能介于导体和绝缘体之间
?
?
金属的电阻率随温度的升高而增大
有些合金（锰铜合金和镍铜合金），电阻率几乎不受温度变化的影响
制作标准电阻
金属电阻温度计
电阻率与温度的关系
1. r < 10 –6 W ? m 的物体叫做导体。
2. r > 10 5 W ? m 的物体叫做绝缘体。
3.导电性能介于导体和绝缘体之间的物体叫做半导体。
半导体:导电性能介于导体和绝缘体之间，电阻率随温度的升高而减小，导电性能由外界条件所控制，如改变温度、光照、掺入微量杂质等。
导体、绝缘体、半导体
当温度降低到某一数值时，某些材料的电阻突然减小到零，这种现象叫做超导现象。处于这种状态的物体叫做超导体。
1987年，华裔美国籍科学家朱经武以及中国科学家赵忠贤相继研制出钇—钡—铜—氧系材料，超导转变温度提高到90 K （－183.15 ℃）
超导现象
（1）超导发电机
（2）磁流体发电机
（3）超导输电线路
（4）超导磁悬浮列车
（5）超导计算机
超导体的应用
R1 = R2
a
h
R1
电流方向
b
R2
h
由此可知导体的电阻与表面积无关,只与导体的厚度有关。这样在制造电路元件时,可以将其表面积做得很小,而不增大电阻,只要保证厚度足够即可，有利于电路元件的微型化。
R1和R2是材料相同、厚度相同、表面为正方形的导体,但R2的尺寸比R1小很多。通过两导体的电流方向如图所示。这两个导体的电阻有什么关系?你认为这种关系对电路元件的微型化有什么意义?
想一想
{F8B58294-7C98-454F-8B8E-5373267BDF32}
导体的电阻取决于导体本身的材料、长度和横截面积，而不是U和I
联系
纯电阻元件
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
适用范围
提供了测定电阻的一种方法：伏安法
作用
电阻的定义式，R与U、I无关
电阻定律的表达式，也是电阻的决定式
意义
{5C22544A-7EE6-4342-B048-85BDC9FD1C3A}
联系
欧姆·米(Ω·m)
欧姆(Ω)
单位
由材料、温度决定，与导体形状无关
由材料、温度和导体形状决定
决定因素
反映材料导电性能的好坏，ρ大，导电性能差
反映导体对电流阻碍作用的大小，R大，阻碍作用大
物理意义
材料
导体
描述对象
电阻率ρ
电阻R
电阻与电阻率的对比
注意：导体的电阻和材料的电阻率
电阻反映导体对电流阻碍作用大小的性质，电阻大的导体对电流的阻碍作用大．
电阻率反映材料导电性能好坏的性质，电阻率小的材料导电性能好．
电阻箱
06
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。
各种
电阻箱
旋钮式电阻箱
想一想：在左图中，电阻箱的电阻值是：
2010Ω
典例分析
07
(1)导体的长度越大，电阻越大。(　　)
(2)金属的电阻率由材料和温度决定。(　　)
(3)导体的电阻由电压和电流决定。(　　)
(4)导体的电阻率由导体的长度和横截面积决定。(　　)
(5)电阻率是反映材料导电性能的物理量，电阻反映了导体对电流的阻碍作用。(　　)
×
√
×
×
√
判一判
【例题】一根阻值为R的均匀电阻丝，在下列哪些情况下阻值仍为R(设温度不变)(　　)
A．当长度不变，横截面积增大一倍时
B．当横截面积不变，长度增大一倍时
C．当长度和横截面半径都缩小一半时
D．当长度和横截面积都扩大一倍时
D
小试牛刀
【例题】一根长为L、横截面积为S的金属棒，其电阻率为ρ。棒内单位体积内的自由电子数为n，电子的电荷量为e，在棒两端加上恒定电压U时，棒内产生电流，则自由电子定向移动的速率为( )
小试牛刀
A
A
【例题】如图所示，厚薄均匀的矩形金属薄片边长ab=2bc。当将A与B接入电压为U的电路中时，电流为I;若将C与D接入电压为U的电路中，则电流为( )
小试牛刀
若把这根导线均匀拉长为三倍，其电阻是原来的多少倍？
【例题】一段均匀导线对折两次后并联在一起，测得其电阻为0.5 Ω，导线原来的电阻多大？
9倍
8Ω
解：由
得导体原来的电阻为
小试牛刀
小试牛刀
【例题】某电子元件通电后其电流I随所加电压U变化的图线如图所示，P为图线上一点，PN为图线的切线，PQ为U轴的垂线，PM为I轴的垂线，下列说法中正确的是（　　）
A．随着所加电压的增大，该元件的电阻减少
B．对应P点，该元件的电阻为
C．对应P点，该元件的电阻为
D．该元件为非线性元件，欧姆定律不满足，所以不能用公式R= 求电阻
B
感谢您的耐心聆听
I'd like to finish by saying how grateful I am for your attention.

展开更多......

收起↑