11.2 导体的电阻 课件 -2025-2026学年高二上学期物理人教版必修第三册

第十一章 电路及其应用 导体的电阻 重点 难点 2 3 1 重点 4 能根据伏安特性曲线求导体的电阻。 知道电阻的定义式及其物理意义。 理解电阻的大小与哪些因素有关，掌握电阻定律。 了解电阻率的物理意义及其与温度的关系。 为了减小输电线上电能的损耗，人们尽量把输电线做的粗一点，这是因为导体的电阻与导线的长度和横截面积有关。那么它们之间的定量关系是怎样的呢？ 导入 一 电阻 如图所示的图像为金属导体A、B的U-I图像，思考：(1)对导体A(或导体B)来说，电流与它两端的电压有什么关系？U与I的比值有什么特点？ 对导体A(或导体B)，电流与它两端的电压成正比，导体A或导体B两端的电压与电流的比值是定值，但两者的比值不相等。 (2)对导体A、B，在电压U相同时，谁的电流小？谁对电流的阻碍作用大？ 电压相同时，A的电流小，说明A对电流的阻碍作用大。 U IA IB 观察与思考 电阻 1.物理意义：反映导体对电流的 作用。 2.定义：导体两端的电压U与通过导体的电流I的比值。 3.定义式：R=_____(R只与导体本身性质有关，而与通过的电流及所加电压无关)。 4.单位：国际单位制单位为欧姆(Ω)，常用单位还有千欧(kΩ)、兆欧(MΩ)，1 kΩ= Ω；1 MΩ= Ω。 阻碍 103 106 (1)由关系式U=IR可知，对于阻值一定的导体，通过它的电流越大，它两端的电压也越大。(　　) (2)由关系式R=可知，导体两端的电压为零时，导体的电阻也为零。 (　　) (3)由关系式I=可知，对于阻值一定的导体，当导体两端的电压增大一倍时，导体中的电流也增大一倍。(　　) √ × √ 辨析 1. (多选)小强在探究定值电阻两端电压和电流的关系，当在该电阻两端加U=20 V的电压时，通过该电阻的电流为I=5 A。下列说法正确的是 A.该电阻的阻值为4 Ω B.如果仅将电压升高到30 V，则通过的电流为6 A C.如果仅将该电阻换成阻值为10 Ω的定值电阻，则通过的电流应为2 A D.当通过该电阻电流为零时，定值电阻的阻值应为零 √ √ 由欧姆定律得R= = Ω=4 Ω，该电阻的阻值为4 Ω，A正确； 由于阻值不变，仅改变电压，则电流为I1= = A=7.5 A，B错误； 如果仅更换电阻，则由欧姆定律得I'= = A=2 A，C正确； 定值电阻的阻值是一定的，与其是否接入电路无关，D错误。 例题 二 电阻定律 电阻率 猜想导体的电阻与哪些因素有关？ 导体电阻与导体的材料、长度和横截面积有关. 观察与思考 1.实验装置 2.实验原理 V V V V a b c d 如图所示，a、b、c、d是四条不同的金属导体。导体b、c、d在长度、横截面积、材料三个因素方面，分别只有一个因素与导体a不同。 (1)四个不同的导体串联，电流相同，因此，电阻之比等于相应的电压之比。 (2)用控制变量法，探究导体的电阻与长度、横截面积、材料的关系。 观察与思考 (3)探究过程及结论 下表所示为四个串联导体的各方面因素关系及导体两端的电压关系。 长度 横截面积 材料 电压 a l S 铁 U b 2l S 铁 2U c l 2S 铁 d l S 镍铜合金 5U 三个因素及电压 不同导体 (1)对比导体a和b说明什么？ 导体电阻与导体的长度成正比 (2)对比导体a和c说明什么？ 导体电阻与导体的横截面积成反比 (3)对比导体a和d说明什么？ 导体电阻与材料有关 电阻定律 (1)内容：同种材料的导体，其电阻R与它的 成正比，与它的 ___________成反比；导体电阻还与构成它的 有关。 (2)表达式：R= ，此式为电阻的决定式，式中ρ是比例系数，ρ叫作这种材料的电阻率，单位为Ω·m。 长度l 横截面积S 材料 ρ 电阻率 (1)电阻率是反映导体 性能的物理量，是导体材料本身的属性。 导电 (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 ，可用于制作电阻温度计。 ②大部分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 。 ④一些金属在温度特别低时电阻可以降到零，这种现象叫作 。 色环标准电阻 热敏电阻 超导现象 电阻温度计 增大 标准电阻 超导现象 3.公式I=、R=和U=IR的比较 　　比较项 公式 物理意义 适用条件 I= R= U=IR 通过某段导体电流的决定式 计算通过导体电流的大小，仅适用于纯电阻元件 导体电阻的定义式，反映导体对电流的阻碍作用 R由导体本身决定，与U、I 无关，仅适用于纯电阻元件 沿电流方向电势逐渐降低，电压等于I和R的乘积 计算导体两端的电压，仅适用于纯电阻元件 4.电阻与电阻率的区别与联系   电阻R 电阻率ρ 描述对象 物理意义 决定因素 单位 联系 导体 材料 反映导体对电流阻碍作用的大小，R大的，阻碍作用大 反映材料导电性能的好坏， ρ大的，导电性能差 由材料、温度和导体形状决定 由材料、温度决定，与导体形状无关 欧姆(Ω) 欧·米(Ω·m) R=ρ。ρ大的，R不一定大，导体对电流阻碍作用不一定大；R大的，ρ不一定大 5.R=与R=ρ的区别与联系 　　公式 区别、联系 R= R=ρ 区别 1 2 3 联系 电阻的定义式、导体的电阻R与U、I无关，但可由该式计算出导体的电阻 电阻的决定式，电阻的大小由导体的材料、横截面积、长度共同决定 提供了一种测量电阻R的方法：只要测出U、I就可求出R 提供了一种测导体的电阻率ρ的方法：只要测出R、l、S就可求出ρ 适用于纯电阻元件 适用于粗细均匀的金属导体或浓度均匀的电解液 R=ρ是对R=的进一步说明，即导体的电阻与U和I无关，仅取决于导体本身的材料、长度和横截面积 2. (2024·毕节市高二期末)如图所示，一长方体的金属导体，三边a、b和c的长度之比为1∶2∶3。分别沿着三边方向对导体施加相同的电压，流过导体的电流之比为 A.1∶2∶3 B.1∶4∶9 C.9∶4∶1 D.36∶9∶4 √ 由欧姆定律I=，电阻定律R=ρ，联立解得I= 由题意可知I1=，I2=，I3=，即I1∶I2∶I3=∶∶ 由a ∶ b ∶ c=1∶2∶3，代入解得I1∶I2∶I3=36∶9∶4，故选D。 例题 (2024·安徽师范大学附属中学高二月考)现有两电阻R1和R2是材料、厚度相同的正方形导体板，但R1的尺寸比R2的尺寸大，下列说法中正确的是 A.按如图方式分别与电源串联，若用相同恒压 电源，则I1>I2 B.按如图方式分别与电源串联，若用相同恒压 电源，则I1<I2 C.按如图方式分别与电源串联，若用相同恒压电源，则I1=I2 D.无论怎样接电源，正方形导体板电阻R1>R2 √ 针对训练 3. (2024·上海市高二期末)某同学将待测量的金属丝单层缠绕在圆柱形铅笔上，测得N圈的电阻丝宽度为d，电阻丝的总阻值为R，总长度为L，则该电阻丝的电阻率为 A. B. C. D. √ N圈的电阻丝宽度为d，则电阻丝的直径为D=，电阻丝的横截面积为S=π()2，由电阻定律有R=ρ，解得ρ=，故选D。 例题 公式R=ρ的应用技巧 1.公式R=ρ中的l是沿电流方向的导体长度，S是垂直电流方向的横截面积。 2.一定几何形状的导体的电阻大小与接入电路的具体方式有关，在应用公式R=ρ求电阻时要注意导体长度和横截面积的确定。 3.一定几何形状的导体，电阻率不变，体积不变，当长度和横截面积发生变化时，由V=Sl可知l和S成反比。 总结提升 三 导体的伏安特性曲线 在实际应用中，常用横坐标表示 ，纵坐标表示_______，这样画出的I-U图像叫作导体的伏安特性曲线。 1.伏安特性曲线 电压U 电流I 观察与思考 2.线性元件和非线性元件 (1)线性元件：伏安特性曲线是一条过原点的 ，如金属导体(在温度没有显著变化时)、电解质溶液。 (2)非线性元件：伏安特性曲线是一条曲线，如气态导体、半导体元件。 直线 I-U图像与U-I图像 　图像 比较内容 I-U图像 U-I图像 坐标轴 斜率 横坐标表示电压U、 纵坐标表示电流I 横坐标表示电流I、 纵坐标表示电压U 图线上的点与坐标原点连线的斜率表示_________________ 图线上的点与坐标原点连线的斜率表示___________ 导体电阻的倒数 导体的电阻 思考与讨论 　图像 比较内容 I-U图像 U-I图像 线性元件 图线的形状 非线性元件 图线的形状 R1 R2 R1 R2 电阻随U的增大而 ，R1>R2 电阻随I的增大而 ，R2>R1 > < 增大 减小 4.(多选)(2024·广州市高二期末)图中的实线分别是电阻a、b的伏安特性曲线，虚线c是b(U=1 V)的切线，a、c相互平行，下列说法正确的是 A.U=1 V时，b的电阻为5 Ω B.U=1 V时，a、b的电阻相等 C.b的电阻随电压的升高而增大 D.U=3 V时，a、b的电阻相等 √ √ 例题 导体的电阻 电阻 物理意义：反映导体对电流的阻碍作用 定义式：R=，大小由导体本身性质决定 电阻定律 一定温度、粗细均匀、与长度正比、截面积反比 R=，电阻大小的决定式 适用于粗细均匀的金属导体或浓度均匀的电解液、等离子体 电阻率 反映材料导电性能的物理量，与材料和温度有关 应用：热敏电阻、标准电阻、超导现象 伏安特性曲线 纵、横坐标、图像斜率的意义，电阻的求解 线性原件、非线性元件的图像特征 Keep Thinking! 根据题意，设正方形导体板的边长为a，厚度为d，按如图方式与电源串联，由电阻定律有R=ρ=ρ=ρ 可知，由于两电阻R1和R2是材料、厚度相同 的正方形导体板，则R1=R2 若用相同恒压电源，由欧姆定律I=， 则有I1=I2，故选C。 根据I-U图像可知，电阻a的阻值保持不变，大小为Ra== Ω=5 Ω，根据电阻b的伏安特性曲线可知，曲线上的点与原点连线的斜率逐渐减小，而连线斜率为k==，可知b的电阻随电 压的升高而增大，U=1 V时，b的电阻为Rb== Ω=2.5 Ω<Ra=5 Ω，故A、B错误，C正确； U=3 V时，b的电阻为Rb'== Ω=5 Ω，此时Ra=Rb'=5 Ω，故D正确。 Lavf58.20.100 Lavf58.20.100 Lavf59.27.100 $$