第10期 电阻定律 电阻率 实验：测量金属的电阻率-【数理报】新教材2023-2024学年高二物理必修第三册同步学案（教科版2019）

书 滑动变阻器是电学实验中较重要、较常用的仪器， 它能够改变电压和电流的大小，滑动变阻器在电路中有 两种连接方式，即分压式和限流式． 限流式接法 通过改变变阻器电阻来改变电路中的电流，以控制 电路中的电流———限流式． 如图１所示，当滑动头Ｐ从左 向右移动过程，滑动变阻器接入电 路的电阻逐渐减小，电路中的电流 逐渐增大，变阻器起控制电路电流 作用． 注意：实验开始时应使滑动变 阻器接入电路的电阻最大． 分压式接法 通过变阻器改变电阻来改变用电器两端的电压，起 调压器的作用———分压式． 如图２所示，电阻Ｒ与变阻器 左边电阻并联，Ｒ与左边电阻的电 压相等，改变Ｐ的位置可改变Ｒ两 端电压，实现调压作用． 注意：闭合开关前，保证待测 电路两端电压为零． 两种电路的特点及选取 （１）限流式电压和电流的调节范围 最小电压：当滑动变阻器的阻值接入最大时，电阻 最大，电流最小Ｉ＝ ＵＲ＋ＲＰ ，此时Ｒ两端的电压最小ＵＲ ＝ＩＲ＝ ＵＲ＋ＲＰ Ｒ； 最大电压：当滑动变阻器的阻值接入最小时，电阻最 小，电流最大Ｉ＝ＵＲ，此时Ｒ两端的电压最大ＵＲ＝ＩＲ＝Ｕ． （２）分压式电压和电流的调节范围 当滑动变阻器的滑片在最左端时，Ｒ两端的电压最 小为零，电流最小也为零； 当滑动变阻器的滑片在最右端时，Ｒ两端的电压最 大为Ｕ，电流最大为Ｉ＝ＵＲ． 两种电路的比较： （１）分压电路的电流和电压调节范围都大于限流 电路的调节范围； （２）在电源、滑动变阻器和用电器一定的条件下， 限流电路消耗的电能小于分压电路消耗的电能． 选择原则 由于限流式电路节约能源，一般情况下优先选择限 流式接法（以提高电路效率）． 但在下列几种情况下，必须选择分压式连接方式： （１）当滑动变阻器全电阻远小于被测电阻时，且实 验要求电压（电流）的变化范围较大； （２）明确要求某部分电路的电压从零开始变化； （３）若采用限流接法，电路中的最小电流仍超过用 电器的额定电流． 几点说明： （１）对实验器材和装置的选择，应遵循的几条主要 原则： 安全性原则，准确性原则，方便性原则，经济性原则． （２）分压电路中，在通过变阻器实际电流小于变阻 器额定电流（或电压）的条件下，尽量选用变阻器总阻 值小的变阻器做分压电路使用． 例．如图３所示，滑动变阻器 Ｒ１的最大阻值是 ２００Ω，Ｒ２ ＝ ３００Ω，Ａ、Ｂ两端电压ＵＡＢ ＝８Ｖ． （１）当Ｓ断开时，移动滑片Ｐ， Ｒ２两端可获得的电压变化范围是 多少？ （２）当Ｓ闭合时，移动滑片Ｐ，Ｒ２两端可获得的电压 变化范围是多少？ 解析：（１）Ｓ断开时，滑动变阻器 Ｒ１为限流式接法， Ｒ１的下部不接入电路中，当滑片Ｐ在最上端时，Ｒ１接入 电路的电阻为零，Ｒ２获得最大电压，为８Ｖ；当滑片Ｐ在 最下端时，Ｒ１与Ｒ２串联，此时Ｒ２两端的电压最小，ＵＲ２＝ Ｒ２ Ｒ１＋Ｒ２ ＵＡＢ ＝４．８Ｖ，所以 Ｒ２两端的电压变化范围为 ４．８～８Ｖ． （２）当Ｓ闭合时，滑动变阻器 Ｒ１为分压式接法，当 滑片在最下端时，Ｒ２两端电压为０，当滑片在最上端时， Ｒ２两端的电压最大，为８Ｖ，所以Ｒ２两端的电压变化范 围为０～８Ｖ． 答案：（１）４．８～８Ｖ　（２）０～８Ｖ 注意： １．滑动变阻器接入电路时，金属杆的两个端点不能 同时接入电路，否则电流将从金属杆流过而将滑动变阻 器短路． ２．限流式接法电压调节范围较小，而分压式接法电 压调节范围较大，电压最小值从０开始，在具体应用中要 根据题目要求合理选择． 书 电阻定律是恒定电流问题中的一条重要规律，也是 高考的常考内容之一，学习过程中应牢固掌握定律内容 及电阻率概念，透彻理解并在解题中加以灵活运用． 一、电阻定律的理解 １．电阻定律表明：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，还与导体的材料有关系，即 Ｒ＝ρｌＳ，这是导体电阻的决定 式，其中ρ为材料的电阻率，它与材料和温度有关．公式 中的长度ｌ是指沿电流方向上的导体的长度，横截面积Ｓ 则是垂直于电流方向的横截面积，如图１所示，一块长 方体导体，若流过它的电流为 Ｉ１，则其长度应为 ａ，横截 面积为ｂ·ｃ；若电流为Ｉ２，则长度应为ｂ，截面积为ａ·ｃ； 若电流为Ｉ３，则其长度应为ｃ，横截面积为ａ·ｂ． 在运用电阻定律求电阻时，一定要分清哪个是长 度，哪个是截面积，不可随便乱套公式，以防造成错误． ２．电阻定律Ｒ＝ρｌＳ与欧姆定律变形式Ｒ＝ Ｕ Ｉ的 比较． （１）电阻定律和欧姆定律都是从大量实验中得出 的规律，它们从不同角度研究电阻这一物理量．都说明 电阻是导体本身的一种性质，由导体本身或环境客观因 素决定． （２）电阻定律是关于导体电阻与其他决定因素间 相互关系的基本规律，Ｒ＝ρｌＳ是电阻的决定式，由材 料本身特点决定电阻的大小；而欧姆定律则表