内容正文:
探索 物理
Exploring physics
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第3节 电阻
第十六章 电压 电阻
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导入
生活中,导线多是用铜做的,特别重要的电气设备的导线还要用昂贵的银来做。
铁也是导体,既又多又便宜,想想看,为什么很少用它来做导线呢?
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一、电阻
实验:比较小灯泡的亮度
把长短、粗细相同的铜丝和镍铬合金(或锰铜)丝分别接入电路,闭合开关,观察电路中小灯泡的亮度。
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一、电阻
小灯泡亮度不同,说明两种情况的电路中的电流大小是否相同?
在上述实验电路中接入电流表,测量并比较两种情况的电流大小。
铜丝接入电路时,电流表的示数较大,小灯泡较亮;
镍铬合金丝接入电路时,电流表的示数较小,小灯泡较暗。
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一、电阻
在相同的电压下,通过铜丝的电流比通过镍铬合金丝的电流大。
为什么会有这种差别呢?
导体虽然容易导电,但是对电流也有一定的阻碍作用。
在相同电压下,通过铜丝的电流较大,表明铜丝对电流的阻碍作用较小;通过镍铬合金丝的电流较小,表明镍铬合金丝对电流的阻碍作用较大。
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一、电阻
物理学中,用电阻来表示导体对电流阻碍作用的大小。
导体的电阻越大,表示导体对电流的阻碍作用越大。
微观解释:导体中的自由电荷在向前定向移动的过程中,会与其他电荷发生碰撞,从而对自由电荷的定向移动产生阻碍作用。
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一、电阻
导体的电阻通常用字母R表示,在国际单位制中,电阻的单位是欧姆,简称欧,符号是Ω。
比较大的单位有千欧(kΩ)、兆欧(MΩ)。
换算:1 kΩ=1000Ω=103Ω; 1MΩ=1000000Ω=106Ω
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一、电阻
小试牛刀:
2460Ω= kΩ= MΩ。
4.7MΩ= kΩ= Ω。
2.46
2.46×10−3
4.7×103
4.7×106
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一、电阻
生活中的常见电阻大小
手电筒的小灯泡的灯丝 几欧到几十欧
日常用的电炉丝 约几欧
长1m、截面积1mm2的家用铜导线 约百分之几欧(通常可以略去不计)
绝缘体之所以起绝缘作用,就是由于其电阻很大的缘故。
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一、电阻
在电子技术中,经常要用到具有一定电阻值的元件——电阻器,
也叫做定值电阻,简称电阻,在电路图中用符号“ ”表示。
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一、电阻
阅读“科学世界”,并完成以下的填空。
(1)例如锗、硅,导电性能介于导体与绝缘体之间,常常称做 。
半导体的导电性能会受到 、 、 、压力等外界因素的很大影响。
①利用半导体材料可以制作 、三极管,用于集成电路中;显示屏幕由许多半导体材料制作的发光二极管(LED)组成。
②力敏电阻:一些半导体在受到压力后,其导电性能会发生较大的变化,用来测量压力的变化。
③热敏电阻:一些半导体在温度升高时,它的导电性能迅速增强,用来测量温度的变化。
④光敏电阻:一些半导体在没有光照时,它不容易导电,有光照时又像导体那样导电,用在需要对光照反应灵敏的自动控制电路设备中,例如数码相机中的图像传感器。
半导体
温度
光照
杂质
二极管
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一、电阻
(2)某些物质在很低的温度时,电阻就变成了0,这就是 。
①输电导线若采用超导材料,可以 。
②电子元件若采用超导材料,由于没有电阻,不必考虑 的问题,元件尺寸可大大缩小,进一步实现电子设备的微型化。
超导现象
大大降低由于电阻引起的电能损耗
散热
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一、电阻
小试牛刀:
LED灯是一种高效的节能光源,目前几乎所有手电筒都采用了LED灯作为光源,其核心原件是发光二极管。发光二极管的主要材料是( )
A.陶瓷材料
B.半导体材料
C.绝缘体材料
D.金属材料
B
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二、影响电阻大小的因素
绝缘体对电流的阻碍作用大,导体对电流的阻碍作用小;
正如上述实验的探究,材料不同,对电流的阻碍作用不同,那么,在材料一定的情况下,电阻还与什么因素有关呢?
实验:探究影响导体电阻大小的因素
猜想:
①路越窄,车越难行 → 导体的粗细
②道路越长,人越走越累 → 导体的长短
③路有泥泞路、普通路、高速路 → 导体的材料
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二、影响电阻大小的因素
实验设计:
怎样判断导体电阻的大小?
使用电流表测量电路中的电流,通过观察电流表的示数来判断导体电阻的大小。(转换法)
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二、影响电阻大小的因素
实验步骤:
(1)探究电阻的大小是否跟导线的长度有关。需要改变什么因素,并且保持什么因素不变?
选用粗细相