第02章 第01节 探究决定导线电阻的因素-【创新设计】2019版同步课堂讲义物理（粤教版选修3-1）

[目标定位]　1.知道电阻与哪些因素有关，能够探究电阻与各因素的关系.2.掌握电阻定律，并能进行有关计算.3.理解电阻率的概念、意义及决定因素． 一、电阻定律的实验探究 1．实验电路如图1所示，用控制变量法研究影响电阻的因素． 图1 (1)在材料相同、横截面积相同的情况下，导体的电阻与导体的长度成正比． (2)在材料相同、长度相同的情况下，导体的电阻与导体的横截面积成反比． (3)在长度和横截面积相同的情况下，导体的电阻与材料有关． 2．电阻定律 (1)内容：均匀导体的电阻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． ρ是比例常量，l是沿电流方向导体的长度，S是垂直于电流方向的横截面积． 例1　“探究导体电阻与导体长度、横截面积、材料的关系”的实验电路如图2所示，a、b、c、d是四种不同的金属丝．现有几根康铜合金丝和镍铬合金丝，其规格如下表所示． 图2 [来源:学科网] 编号 材料 长度(m) 横截面积(mm2) A 镍铬合金 0.8 0.8 B 镍铬合金 0.5 0.5 C 镍铬合金 0.3 0.5 D 镍铬合金 0.3 1.0[来源:学,科,网Z,X,X,K] E 康铜丝 0.3 0.5 F 康铜丝 0.8 0.8 (1)电路图2中四条金属丝应分别选上表中的________(用编号表示)； (2)在相互交流时，有位同学提出用如图3所示的电路，只要将图中P端分别和触点1、2、3、4相接，读出电流，利用电流跟电阻成反比的关系，也能探究出导体电阻与其影响因素的定量关系，你认为上述方法是否正确，如正确请说出理由；若不正确，请说出原因． 图3 解析　(1)用控制变量法研究，选电阻丝时要注意尽量选择有相同参数(材料、长度、横截面积)的； 从上述材料看以看出，B、C、E横截面积相同，B、C、D材料相同，C、D、E长度相同； (2)接不同的电阻时，电流不同，故电阻分得的电压不同，电流与电阻成反比的前提是导体两端的电压一定． 答案　(1)BCDE (2)不正确，因为P端分别和触点1、2、3、4相接时，电阻两端的电压不一定相同，只有电压不变时，利用电流跟电阻成反比的关系，才能探究出导体的电阻与其影响因素的定量关系． 例2　如图4 图4 所示，厚薄均匀的矩形金属薄片边长ab＝2bc，当将A与B接入电路或将C与D接入电路中时电阻之比RAB∶RCD为(　　) A．1∶4 　 B．1∶2 C．2∶1 　D．4∶1 解析　设沿AB方向横截面积为S1，沿CD方向横截面积为S2，则有，选项D正确．＝×＝·＝＝.根据电阻定律有＝＝ 答案　D 总结提升 (1)电阻定律反映了导体的电阻由导体自身决定，只与导体的材料、长度和横截面积有关，与其他因素无关． (2)电阻定律适用于温度一定，粗细均匀的导体或浓度均匀的电解质溶液．[来源:学_科_网Z_X_X_K] 二、电阻率 1．电阻率ρ (1)物理意义：反映材料导电性能的物理量． (2)单位：Ω·m，读作欧姆米，简称欧米． 2．电阻率与温度的关系：金属的电阻率随温度的升高而增大；合金的电阻率较大，一般不随温度的变化而变化． 例3　关于电阻率的说法中正确的是(　　) A．电阻率ρ与导体的长度l和横截面积S有关 B．电阻率反映材料导电能力的强弱，由导体的材料决定，且与温度有关 C．电阻率大的导体，电阻一定很大[来源:Zxxk.Com] D．有些合金的电阻率几乎不受温度变化的影响，可用来制成电阻温度计 解析　电阻率反映材料导电能力的强弱，只与材料及温度有关，与导体的长度l和横截面积S无关，故A错误，B正确；由R＝ρ知ρ大，R不一定大，故C错误；有些合金的电阻率几乎不受温度变化的影响，可用来制作标准电阻，故D错误． 答案　B 总结提升 (1)电阻率是一个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)电阻率与温度的关系及应用 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当温度降到绝对零度附近时，某些导体变成超导体． 例4　如图5所示，P是一个表面镶有很薄电热膜的长陶瓷管，其长度为L，直径为D，镀膜的厚度为d，管两端有导电金属箍M、N.现把它接入电路中，测得它两端电压为U，通过它的电流为I，则金属膜的电阻为多少？镀膜材料电阻率为多少？ 图5[来源:Zxxk.Com] 解析　由电阻的定义式可得R＝可得： ，沿着长陶瓷管的方向将膜层展开，如图所示，则膜层等效为一个电阻，其长为L，横截面积为管的周长D乘以厚度d.由电阻定律R＝ρ R＝ρ， ＝ 则