1.3 电阻（课件）《电工技术基础与技能》同步精品课堂（高教版·第3版）

《电工技术基础与技能》（第3版） 高等教育出版社 同步精品课程——中职专业课 第1章 认识电阻 1.3 电阻 知识目标 知晓电阻的定义及其在电阻中的作用。 了解电阻的计算方法和影响因素。 掌握电阻的测量技术及其在实验中的应用。 能力目标 能够运用所学知识解决电阻中的电阻相关问题。 具备实验设计和数据分析的能力，能够进行电阻实验并有效地记录实验数据。 能够通过讨论和合作，提高解决问题的能力，培养团队合作精神。 情感目标 培养学生对电学知识的兴趣和好奇心，激发他们学习的动力。 提高学生对实验探究的热情，培养实践动手的能力和耐心。 培养学生对知识探究和解决问题的自信心，促进他们积极参与学习，勇于探索未知领域。 三维目标 导入情景 01 下图所示的是一个电阻控制系统的示意图 新知学习 02 一、电阻的组成 金属导体中的电流是自由电子定向移动形成的。 自由电子在运动中要跟金属正离子频繁碰撞,每秒的碰撞次数高达 10"次左右。 这种碰撞阻碍了自由电子的定向移动,表示这种阻碍作用的物理量称为电阻。 不但金属导体有电阻,其他物体也有电阻。 导体的电阻是由它本身的物理条件,即长度、横截面积、材料的性质和温度决定的。 在保持温度(如 20 ℃)不变的条件下,实验结果表明,各种材料制成的导线,其电阻与它的长度!成正 比,与它的横截面积S成反比,即 新知学习 02 一、电阻的组成 式(1-3-1)称为电阻定律。 式中,比例系数p称为材料的电阻率,单位是·m(欧米)。 p与材料的几何形状无关,而与材料的性质和材料所处的条件,如温度等有关。 R、1、S 的单位分别是Ω(欧)、m(米)和m2(平方米)。 在一定温度下,对同一种材料,p是常数。 新知学习 02 一、电阻的组成 不同的材料有不同的电阻率,电阻率的大小反映了各种材料导电性能的好坏,电阻率越大,表示导电性能越差。 通常将电阻率小于 10-6Ω·m的材料称为导体,如金属;电阻率大于 107Ω·m 的材料称为绝缘体,如石英、塑料等; 而电阻率的大小介于导体和绝缘体之间的材料,称为半导体,如锗、硅等。导线的电阻要尽可能小,因此各种导线都用铜、铝等电阻率小的金属制成。 而为了安全电工工具上都安装有用橡胶、塑料等电阻率很大的绝缘材料制作的把、套。表1-1列出了常用材料的电阻率。 新知学习 02 一、电阻的组成 新知学习 02 温度对导体电阻的影响: (1)温度升高,使物质分子的热运动加剧,带电粒子的碰撞次数增加,即自由电子的移动受到的阻碍增加。 (2)温度升高,使物质中带电粒子数目增多,更容易导电。因此,随着温度的升高,导体的电阻究竟是增大了,还是减小了,要看哪一种因素的作用占主要地位。 二、电阻与温度的关系 新知学习 02 温度变化小时,金属导体电阻可认为是不变的。但当温度变化大时,电阻的变化就不可忽视。利用这一特性,可制成电阻温度计,如图1-4 所示。少数合金的电阻,几乎不受温度的影响,常用于制造标准电阻器。在极低温(接近于绝对零度)状态下,有些金属(一些合金和金属的化合物)电阻突然变为零,这种现象称为超导现象。对超导材料的研究是现代物理学中很重要的课题，目前正致力于提高超导体的温度,以扩大它的应用范围。 二、电阻与温度的关系 切削运动分析： 新知学习 02 限制电流：电阻可以限制电流的流动，控制电路中的电流大小。通过选择合适的电阻值，可以调节电路的工作状态，保护其他元件不受过电流的损害。 调节电路：在电路中，通过串联或并联不同的电阻，可以改变电路的电阻总和，从而调节电路的电压、电流或功率。这种调节作用在各种电子设备和电路中都有应用。 分压和分流：在电路中，电阻可以用来实现电压分压和电流分流的功能。通过串联电阻可以实现电压分压，而并联电阻则可以实现电流分流，从而满足不同电路的需求。 三、电阻的作用 切削运动分析： 新知学习 02 发热和散热：某些电阻器在工作时会产生热量，这种发热效应可以被利用在电路中，例如在加热元件、电炉、电热水壶等设备中。同时，电阻器也可以作为散热器的一部分，帮助散热器将热量有效地散发出去，保持设备的稳定运行。 滤波和衰减：在信号处理电路中，电阻可以用来实现信号的滤波和衰减。通过串联或并联电阻与电容、电感等元件配合使用，可以实现对信号频率的选择性衰减或滤波，从而达到对信号的处理和调节目的。 三、电阻的作用 切削运动分析： 新知学习 02 传感和检测：某些电阻器具有灵敏的电阻值变化特性，可以用于传感和检测应用。例如，温度传感器中的热敏电阻，其电阻值随温度变化而变化，可以用来测量环境温度；光敏电阻则可以用来检测光线强度变化，应用于光敏电路和自动光控系统中。 稳压和保护：在电源和电路中，电阻可以用来实现稳压和保护功能。稳压电阻（也称为分压电阻）可以在电路中实现稳定的电压输出，保护其他元件不受电压波动影响；而在过流保护电路中，电阻器可以作为限流器或过流保护装置，保护电路中的元件免受过电流损害。 调节灯光和音量：在家用电器和音响设备中，电阻器常用于调节灯光亮度和音量大小。通过调节电阻值，可以实现灯光的明暗调节和音量的大小调节，提高用户体验和设备的实用性。 三、电阻的作用 切削运动分析： 新知学习 02 材料电阻率：不同材料的电阻率不同，即单位长度和单位横截面积下的电阻值。例如，金属通常具有较低的电阻率，而半导体和绝缘体则具有较高的电阻率。 长度：电阻器的长度会影响电阻的大小，长度越长，电阻越大。这是因为电流通过材料时会受到阻碍，而较长的路径会增加电流的阻力。 横截面积：电阻器的横截面积也会影响电阻的大小，横截面积越大，电阻越小。这是因为横截面积增大会减小电流通过的阻碍，使电阻值降低。 四、电阻的影响因素 切削运动分析： 新知学习 02 温度：大多数材料的电阻随温度的变化而变化。一般情况下，电阻随温度的升高而增加，这是因为温度升高会增加材料内部原子和电子的碰撞，增加电阻。 形状和结构：电阻器的形状和结构也会影响其电阻的大小。例如，电阻器的形状不规则或结构不均匀可能会导致电阻值的变化。 温度：温度是影响电阻的重要因素之一。大多数材料的电阻随温度的变化而变化。一般情况下，电阻随温度的升高而增加，这是因为温度升高会增加材料内部原子和电子的碰撞，增加电阻。但也有一些材料，如铟化物、碳和硅，它们的电阻在一定温度范围内随温度的升高而降低。 四、电阻的影响因素 切削运动分析： 新知学习 02 形状和结构：电阻器的形状和结构也会对电阻产生影响。例如，电阻器的形状不规则或结构不均匀可能会导致电阻值的变化。此外，电阻器的连接方式（串联或并联）也会影响整个电路的电阻值。 温度系数：温度系数是指材料电阻随温度变化的比率。不同材料具有不同的温度系数，通常以温度系数的绝对值来表示。温度系数的正负决定了电阻随温度变化的方向，正温度系数表示电阻随温度升高而增加，而负温度系数则表示电阻随温度升高而减小。 频率：对于一些特殊的材料，如铁氧体和铁氧体陶瓷，它们的电阻值可能会随着电流频率的变化而发生变化。这种现象称为频率依赖性，需要在特定频率范围内考虑电阻值的变化。 四、电阻的影响因素 切削运动分析： 新知学习 02 限流器：电阻可用作限流器，通过调节电阻值控制电路中的电流大小，保护电路中其他元件不受过大电流损坏。 分压器：电阻被广泛应用于电压分压电路中，通过连接两个电阻器来实现根据一定比例将输入电压分压输出。 信号调节：在电子设备中，电阻可以用来调节信号的幅度或大小，例如音量调节器中就常常使用电阻。 滤波器：电阻与电容器结合可以构成滤波器，用于滤除电路中的噪声信号。 五、电阻在电路中的应用知识点 切削运动分析： 新知学习 02 传感器：某些传感器中利用了电阻的特性，如变阻器、光敏电阻等，用于测量温度、光线强度等物理量。 匹配网络：在射频电路中，电阻被用来设计匹配网络，以在传输线和负载之间实现阻抗匹配，提高信号传输效率。 温度补偿：一些精密仪器和传感器中，电阻用于温度补偿，以确保设备在不同温度下的准确性和稳定性。 五、电阻在电路中的应用知识点 小试牛刀 题目 1： 在纯电阻电路中，增加电阻器的长度会导致电阻的大小： A) 变大 B) 变小 C) 不变 答案：A) 变大 解析：根据知识点，电阻器的长度增加会增加电阻的大小，因为电流通过的路径更长，阻碍也更大。 尝试解答下面习题 小试牛刀 题目 2： 在电阻器材料的电阻率方面，下列哪种材料具有较低的电阻率？ A) 金属 B) 半导体 C) 绝缘体 答案：A) 金属 解析：金属通常具有较低的电阻率，而半导体和绝缘体则具有较高的电阻率。 尝试解答下面习题 单相变压器的基本结构包括以下哪些部分？ A. 铁芯、初级绕组、次级绕组、绝缘材料 B. 铁芯、次级绕组、初级绕组、绝缘材料 C. 铁芯、绝缘材料、初级绕组、次级绕组 D. 初级绕组、次级绕组、铁芯、绝缘材料 解析：正确答案是A。单相变压器的基本结构包括铁芯、初级绕组、次级绕组和绝缘材料等组成部分，它们共同实现电能的变压和传输。 小试牛刀 题目 3： 电阻器的横截面积增大会导致电阻的大小： A) 变大 B) 变小 C) 不变 答案：B) 变小 解析：横截面积增大会减小电流通过的阻碍，使电阻值降低 尝试解答下面习题 小试牛刀 题目 4： 下列哪种情况会导致电阻值增大？ A) 电阻器长度减小 B) 电阻器横截面积减小 C) 电阻器温度升高 答案：C) 电阻器温度升高 解析：一般情况下，电阻随温度的升高而增加，因为温度升高会增加材料内部原子和电子的碰撞，增加电阻。 尝试解答下面习题 题目 5： 电阻器的电阻值与材料电阻率、长度和横截面积的关系中，下列哪个因素对电阻值影响最小？ A) 材料电阻率 B) 长度 C) 横截面积 答案：C) 横截面积 解析：虽然横截面积会影响电阻值，但相比材料电阻率和长度，其影响较小。 小试牛刀 尝试解答下面习题 题目 6： 在纯电阻电路中，增加温度会导致电阻的大小： A) 变大 B) 变小 C) 不变 答案：A) 变大 解析：一般情况下，电阻随温度的升高而增加，因为温度升高会增加材料内部原子和电子的碰撞，增加电阻。 小试牛刀 尝试解答下面习题 课堂小结 03 在本节电阻知识点的课堂教学中，通过介绍电阻的定义、计算、影响因素、分类、作用、实验测量和应用等内容，职高学生已经初步了解了电阻的基本概念和相关知识。在知识点的学习过程中，学生通过理论讲解、实例分析和实验操作等方式，对电阻的重要性和应用有了更深入的认识。 首先，在电阻的定义和计算方法方面，学生学会了如何理解电阻的概念以及如何根据欧姆定律进行电阻的计算，进一步提高了他们对电路中电阻的认识。 其次，学生掌握了电阻的影响因素和分类，了解到电阻的大小与材料电阻率、长度和横截面积有关，同时认识到固定电阻和可变电阻的区别和应用。 此外，学生还了解了电阻的作用和实验测量方法，明白了电阻在电路中的重要作用，以及如何利用工具进行电阻的测量，掌握了实践操作的基本技能。 作业布置 04 1.设计一个简单的电路，要求包括至少一个固定电阻和一个可变电阻，计算电路中电阻的总和并测量实际数值。 2.通过实验操作，加深学生对电路中电阻影响的理解。 3.独立完成一个电阻值测量实验，使用万用表等工具测量给定电路中的电阻值，并记录实验过程和结果。在实验报告中详细描述实验步骤和数据分析。 感谢观看 $$