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07
直流电路及其应用
导入 电给我们的生活带来了什么
电改变了我们的生活方式：城市的夜晚被各种五彩斑斓的彩灯装点得格外美丽；空调使房间变得温暖或凉爽；电视让我们足不出户便知天下事……现代社会，人们越来越离不开电！但有时 也会因线路故障而出现意外，轻则影响电器工作，重则可能引发火灾。这些现象与电路有怎样的关系？如何根据所学知识来排除电路中的故障？本章我们学习直流电路及其应用。
第一节 电阻与电阻定律
如果我们打开家用电器的外壳，就会看到线路板上密密麻麻地布满了各种元器件（图 7-1）。其中，包含很多电阻器，它是各种电路中常用的基本元件之一。那么，电阻器是什么模样？它的电阻与哪些因素有关呢？带着这些问题我们来学习这一节内容。
在电器中有各种各样的电阻器（常简称电阻）。通常可把电阻分为以下三类：
1. 固定电阻。常见的固定电阻有碳膜电阻、金属膜电阻、绕线电阻、水泥电阻等。固定电阻是电子设备中用得比较多的一类电阻。
2. 可变电阻。常见的可变电阻有我们在初中学过的滑动变阻器和电阻箱，以及收音机中用于音量调节的电位器等。
3. 敏感电阻。某些材料具有电阻值随着外界的温度、光照、压力、湿度等变化而改变的特性，利用这些材料可以制成对外界作用敏感的特殊电阻。
一、各种各样的电阻器
第一节 电阻与电阻定律
常见的敏感电阻有热敏电阻、光敏电阻、压敏电阻等（图 7-2）。敏感电阻被广泛应用在各种自动控制设备中。
一、各种各样的电阻器
第一节 电阻与电阻定律
电阻的主要性能参数有额定功率、标称阻值和允许误差等。有的电阻上用数字和字母来表示相应的参数，有的电阻上则用不同颜色的色环或点来表示相应的参数。
读取色环电阻的阻值
色环电阻是在电阻表面涂上一定颜色的色环，来代表这个电阻的阻值，其基本单位有欧姆（Ω）、千欧（kΩ）、兆欧（MΩ）。色环实际上是早期为了 帮助人们分辨不同阻值而设定的标准。
如图 7-3 为一个五色环电阻示意图，请同学们查阅色环电阻对照表和读数方法，尝试读取这个电阻的阻值。条件允许的话，请同学们收集废旧的色环电阻，在课堂上展示，具体认识它们的外观和阻值标识方法。
一、各种各样的电阻器
第一节 电阻与电阻定律
做中学
电阻大小与哪些因素有关呢？下面我们以金属导体为例，探究电阻大小与哪些因素有关。
二、电阻定律及应用
第一节 电阻与电阻定律
探究电阻大小与哪些因素有关
准备长度和横截面积均相同的锰铜丝和镍铬丝各 1 根（导线 1 与导线 2）；横截面积与锰铜丝相同，但长度仅为其一半的镍铬丝1根（导线 3）； 长度与锰铜丝相同，但横截面积为其 2 倍的镍铬丝 1 根（导线 4），按照图 7-4 所示连接好线路。 将两根绿色导线的自由端依次接到导线 1、2、 3 和 4 的两端，观察并记下电流表相应的读数，由此，你能得出什么结论？为什么？
做中学
大量的实验和研究表明，相同材料的导体，其电阻 跟它的长度 成正比，跟它的横截面积 成反比，这个规律就叫电阻定律。该定律的数学表达式是
二、电阻定律及应用
第一节 电阻与电阻定律
式中的 为电阻，其单位是欧姆（）； 为电阻率，单位 是欧 · 米（）； 为导体的长度，其单位是米（）； 为导体的横截面积，其单位是（）。
研究表明，导体的电阻率与导体长度 和横截面积 无关，只与物体的材料和温度有关，有些材料的电阻率随着温度的升高而增大，有些则相反。
滑动变阻器
在电工电子技术中，常用滑动变阻器来改变电路中的电流等。图 7-5 为滑动变阻器及其结构示意图，、 为电阻丝两端的接线柱，、 是与滑片 连通的接线柱， 为滑片 与电阻丝的接触点。当接入 （或 ）时，实际接入电路中的电阻丝是 段，这时，滑片左移电阻减小，滑片右移电阻增大；当接入 （或 ）时，实际接入电路中的电阻丝是 段，这时，滑片左移电阻增大，滑片右移电阻减小。
二、电阻定律及应用
第一节 电阻与电阻定律
工匠宝典
在生产生活中，电阻定律有广泛的应用。从表 7-1 可知，金属的电阻率都很小，而电木、橡胶的电阻率则很大。在生产生活中，可参考电阻率来选择合适的材料。如，在输电线路中，需要减小电阻，则选用铜、铝等金属材料做导线；而绝缘工具则选用橡胶等材料来制作。
二、电阻定律及应用
第一节 电阻与电阻定律
通常，金属的电阻率会随温度的升高而增大。人们也时常将电阻率随温度变化的特点应用于生产生活中。例如，电阻温度计便是其中的一种应用。
二、电阻定律及应用
第一节 电阻与电阻定律
1911 年，荷兰物理学家昂内斯（1853—1926）在实验中意外发现，用液态氦将汞冷却到温度为 时，汞的电 阻突然完全消失，后来他又发现许多金属和合金都具有与汞相类似的在低温下电阻消失的特性，这种特殊的导电状态被昂内斯称为“超导态”，因此人们把这种现象称为超导现象，把处于超导状态的导体称为“超导体”。
导体没有了电阻，电流流经导体就不会产生热效应，可毫无阻碍地在导线中流动，这样就能以极小的电压在线圈中通过很大的电流，从而产生超强的磁场，这是人们长期以来梦寐以求的。
三、超导现象及应用
第一节 电阻与电阻定律
为了增强超导材料的实用性，人们对高温超导进行了探索。经过科学家多年的不懈研究，才使得超导温度逐渐提高，超导技术的应用前景也越来越广阔。
超导磁悬浮列车（图 7-7）是超导技术在交通领域的实际应用。在超导磁悬浮列车中，将超导材料放在一块永久磁体的上方，由于磁体的磁感线不能穿过超导体，磁体和超导体之间会产生排斥力，使超导体悬浮在磁体上方，这样就可使列车在悬浮无摩擦状态下高速前进。
三、超导现象及应用
第一节 电阻与电阻定律
超导材料可以应用在输电线路上。由于输电线路中存在电阻，输电过程会伴随电能的损失。超导材料出现后，人们首先想到的就是利用超导体的零电阻特性实现远距离大功率输电，因为利用这一特性可以无损耗地输送极大的电流。
除此以外，超导材料在通信、核能利用等领域也有重要的应用。例如超导计算机中的超大规模集成电路，若用接近零电阻和超微发热的超导材料来制作，就几乎不存在散热问题，同时计算机的运算速度会大大提高。
三、超导现象及应用
第一节 电阻与电阻定律
第一节 电阻与电阻定律
1. 在一根长 ，横截面积 的铜质导线两端加 电压。已知铜的电阻率 ，
求：
（1）导线的电阻；
（2）导线中的电流。
作业与活动
项目任务与实践活动
第一节 电阻与电阻定律
2. 请用干电池、小电珠、铅笔芯、导线等制作一个滑动变阻器。
3. 收集并观察常见的电阻器，了解常见电阻的形状、材料、外观颜色、标识及其在电路中的作用，并与同学交流。
项目任务与实践活动
第一节 电阻与电阻定律
4* . 请参考如图所示的方法，用白炽灯的灯丝、电池、小灯泡、开关、酒精灯等探究电阻与温度的定性关系。

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