2.3 电阻定律 电阻率 课件-2025-2026学年高二上学期物理教科版必修第三册

我们选择的滑动变阻器最大阻值为20欧姆，电源电压为4伏。闭合开关。在实验过程中，请同学们观察滑片P移动的过程中，定值电阻的两端电压的变化。为了同学们看得更清楚，我们来看放大的情况。随着滑动变阻器的滑片P向左移动，电压表的示数从2.5伏逐渐增大到3.75伏。也就是说，限流电路能在二点5伏到3点75伏之间调节定值电阻两端的电压。经过计算，最小值2.5伏接近R加R零分之R乘以U最大值3.75伏，接近电源电压U与我们理论推导的结果基本一致。 Physics 第二章 电路及其应用 会用电阻定律的表达式进行相关计算。 02 知道电阻定律的表达式及电阻率的含义。 01 理解滑动变阻器的两种常用接法。 03 重点 重难点 重点 电阻定律 电阻率 01 初中已经学过，金属导体的电阻与下列因素有关： 与导体长度有关 与横截面积有关 与材料有关 这一节：我们来探究导体的电阻与导体的长度及横截面积之间的定量关系 公司logo 公司logo 情境导入 探究导体的电阻跟它的长度及横截面积之间的定量关系 1.准备若干不同粗细、不同长度，同种材料的导线 2.多用电表电阻挡测量它们的电阻R 3.刻度尺测量它们的长度 4.用千分尺（螺旋测微器）测量它们的直径d，根据S=求出它们的横截面积. 公司logo 公司logo 核心知识 导线 电阻R/Ω 长度l/m 直径d/mm 横截面积S/mm2 l/S 1 2 … 在坐标纸上以R为纵轴，以为横轴建立直角坐标系，根据所得的数据描点作图，看看图像是否为一条过坐标原点的直线？ O R 探究导体的电阻跟它的长度及横截面积之间的定量关系 公司logo 公司logo 观察与思考 导线 材质 电阻R/Ω 长度l/m 直径d/mm 横截面积S/mm2 l/S 1 康铜 15.0 1.00 0.20 0.0314 31.85 2 镍铬 36.0 1.00 0.20 0.0314 20.37 3 镍铬 22.0 1.00 0.25 0.0491 14.14 4 镍铬 15.0 1.00 0.30 0.0707 7.96 5 镍铬 8.5 0.25 0.20 0.0314 15.92 6 镍铬 17.0 0.50 0.20 0.0314 23.89 7 镍铬 27.0 0.75 0.20 0.0314 31.85 实验中记录的数据如下表所示 公司logo 公司logo 核心知识 观察分析记录的实验数据，提出猜想： 材料不同，长度、横截面积相同的导体电阻不同 猜想： 导体的电阻与导体的材料有关 公司logo 公司logo 观察与思考 观察分析记录的实验数据，提出猜想： 材料、长度相同，横截面积不同的导体电阻不同，横截面积越大，导体的电阻越小 猜想： 导体的电阻与导体的横截面积有关 公司logo 公司logo 观察与思考 观察分析记录的实验数据，提出猜想： 材料、横截面积相同，长度不同的导体电阻不同，长度越大， 导体的电阻越大 猜想： 导体的电阻与导体的长度有关 公司logo 公司logo 观察与思考 在坐标纸上以R为纵轴，以为横轴建立直角坐标系，根据所得的数据描点作图，看看镍铬合金的R- 图像是怎样的？ 镍铬合金的R- 图像是一条过原点的直线 公司logo 公司logo 观察与思考 电阻定律 这就是说，导体的电阻R与它的长度l成正比，与它的横截面积S成反比，这就是电阻定律。 多次实验可以得出结论：导体的电阻R与成正比，即R∝，写成等式为 理 解：l 导体长度； S 导体横截面积 a b c I1 I2 通电流 I1，导体长度为 a，导体横截面积为 bc， 通电流 I2，导体长度为 c，导体横截面积为 ab。 公司logo 公司logo 核心知识 1.n个相同的电阻r串联，总电阻R为r的n倍 2.n个相同的电阻r并联，总电阻R为r的 相当于电阻的长度L变为原来的n倍 相当于电阻的横截面积S变为原来的n倍 nr 公司logo 公司logo 核心知识 同种材料的导体，其电阻R与的比值 k 是一个常量，它与导体的长度、横截面积等无关。 电阻定律可写为： 在物理学中，将这一比值称为该种导电材料的电阻率，用字母 ρ 表示 1.物理意义： 2.单位： 3.理解： 表征材料导电性质的物理量，是导体材料本身的性质。 欧· 米（Ω· m） 例如铝的电阻率为2.7×10-8Ω·m，表示长度1m，横截面积为1m2的铝制柱体的电阻为2.7×10-8Ω 电阻率 公司logo 公司logo 核心知识 材料 r /(Ω.m) 材料 r /(Ω.m) 银 1.6×10-8 铁 1.0×10-7 铜 1.7×10-8 碳 3.5×10-5 铝 2.9×10-8 锰铜合金 4.4×10-7 钨 5.7×10-8 康铜合金 5.0×10-7 汞 9.8×10-8 镍铬合金 1.0×10-6 几种常见导体材料在 27℃ 时的电阻率 可以看出： 1.铝和铜的电阻率较小，常用做电路中的导线 2.铁的电阻率大约是铝的5倍，但铁的强度大，远距离输电时，常用铁做芯线，外面用铝线。 公司logo 公司logo 核心知识 材料 r /(Ω.m) 材料 r /(Ω.m) 银 1.6×10-8 铁 1.0×10-7 铜 1.7×10-8 碳 3.5×10-5 铝 2.9×10-8 锰铜合金 4.4×10-7 钨 5.7×10-8 康铜合金 5.0×10-7 汞 9.8×10-8 镍铬合金 1.0×10-6 几种常见导体材料在 27℃ 时的电阻率 可以看出： 3.银的电阻率很小，但它比较昂贵，只用做某些 精密电路中连接导线的镀层。 4.电阻率较大的合金材料常用做电阻器或电热器中的电阻丝。 公司logo 公司logo 核心知识 演示 导体电阻率与温度的关系 公司logo 公司logo 观察与思考 1.各种材料的电阻率都随温度变化而变化 2.金属材料的电阻率随温度的升高而增大 规律总结 3.电阻率随温度变化的规律可以制成电阻温度计，用来测量温度 公司logo 公司logo 核心知识 3.合金的电阻率几乎不受温度影响. 在各种电路中，常常需要接入一种元件，它具有确定的或在一定范围内可调的电阻值，用于调节、控制电路中的电流、电压等，这种元件统称为电阻器，简称电阻。 电阻不能调节且电阻随温度变化较小的称为定值电阻 电阻可以调节的称为变阻器 公司logo 公司logo 核心知识 不同材料的电阻率差别很大。 1.导体的电阻率很小（10-8~10-6）Ω·m 3.导电性能介于导体和绝缘体之间的称为半导体， 电阻率为（10-5~106）Ω·m 2.绝缘体的电阻率一般都很大（108~1018）Ω·m 许多半导体材料的导电性能随外界条件的改变而发生灵敏的变化 人们利用半导体的电阻率随温度、光照等变化的特性制成了热敏电阻、光敏电阻等，用在测量温度、光强及各种自动控制设备之中。 公司logo 公司logo 核心知识 超导现象和超导体：当温度降低到绝对零度附近时，某些材料的电阻率突然减小到无法测量的程度，可以认为其电阻率突然变为零，这种现象叫做超导现象，能够发生超导现象的物质称为超导体 超导材料的应用：超导输电、超导发电机、电动机、超导电磁铁、超级计算机等 高温超导变压器 超导磁悬浮 公司logo 公司logo 核心知识 1.(2024·遂宁市射洪中学高二月考)2019年3月19日，复旦大学科研团队宣称已成功制备出具有较高电导率的砷化铌纳米带材料，据介绍该材料的电导率是石墨烯的1 000倍。电导率σ就是电阻率ρ的倒数，即σ=。下列说法正确的是 A.电导率的单位是 B.材料的电导率与材料的长度、横截面积有关 C.材料的电导率越小，其导电性能越强 D.电导率大小与温度无关 √ 例题 根据σ==，选项A正确； 材料的电导率与材料有关，但是与材料的形状无关，选项B错误； 材料的电导率越小，电阻率越大，则其导电性能越弱，选项C错误； 电导率大小与温度有关，选项D错误。 2.(2025·四川射洪中学高二期中)有一个长方体金属电阻，材料分布均匀，边长分别为a、b、c，且a>b>c。电流沿以下方向流过该金属电阻，其中电阻阻值最大的是 根据电阻定律，选项中的阻值依次为RA=ρ，RB=ρ，RC=ρ，RD=ρ，由于a>b>c，则RC>RA=RD>RB，故选C。 √ 例题 R=与R=ρ的区别与联系 区别与联系 定义式：R= 决定式：R=ρ 区别 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、等离子体 联系 R=ρ是对R=的进一步说明，即导体的电阻与U和I无关，而是取决于导体本身的材料、长度和横截面积 公司logo 公司logo 总结提升 3.(2024·宜宾市叙州区第一中学月考)一根粗细均匀的导线，两端加上电压U时，通过导线中的电流为I，若将导线均匀拉长，使它的横截面半径变为原来的，再给它两端加上电压U，则通过导线的电流为 A. B. C. D. 横截面的半径变为原来的，由体积 V=LS不变，可知长度变为原来的4倍，由电阻定律的表达式R=ρ，可得变化后的电阻值为R'=ρ=16R；由I=。故A、B、C错误，D正确。 √ 例题 限流电路和分压电路 02 串联电路的基本特点是电流处处相等，并联电路的基本特点是各支路电压相等。请从这两个特点出发，推导串联电路和并联电路总电阻与分电阻的关系 1.串联电路: I= I1 =I2 = 则有 公司logo 公司logo 观察与思考 2.并联电路: U= U1 =U2 则有 公司logo 公司logo 观察与思考 许多物理实验和实际生产过程，常常需要使用电流或电压在一定范围内连续变化。 例如为了测定一个元件的I-U特性，就需要连续调节加在元件两端的电压。 此时，可通过改变滑动变阻器连入电路中的电阻丝的长度而改变连入电路中电阻。在电路中，滑动变阻器有以下两种常见电路。 公司logo 公司logo 观察与思考 1.画出两个电路中流过变阻器的电流方向。 2.为了安全，闭合开关之前，滑动变阻器的滑片P应该放置在哪一端？ + - I + - I P放在右端 P放在左端 公司logo 公司logo 观察与思考 在限流电路中，若AB间的电压恒为U，滑动变阻器最大电阻为R0，器件D的电阻为R，移动滑动变阻器滑片P，器件D两端的电压变化范围分别是多少？ 滑片在最左端时： U 滑片在最右端时： 由分压原理 U 公司logo 公司logo 观察与思考 演示 限流电路 公司logo 公司logo 观察与思考 在分压电路中，若AB间的电压恒为U，滑动变阻器最大电阻为R0，器件D的电阻为R，移动滑动变阻器滑片P，器件D两端的电压变化范围分别是多少？ 滑片在最左端时： 滑片在最右端时： D与R0并联，电压为U D被短路，电压为0 更大 公司logo 公司logo 观察与思考 演示 分压电路 公司logo 公司logo 观察与思考 限流电路和分压电路的不同 上面两种电路的不同在于滑动变阻器的 方式。限流电路中，滑动变阻器是 在电路中的；而在分压电路中，滑动变阻器的三个接线柱分别连在 的位置，它的电阻丝R0以滑片P为界分成aP和Pb两部分，其中Pb是串联在 中的，aP是一个 联的支路，其等效电路如图所示。 接入 串联 不同 干路 并 公司logo 公司logo 核心知识   限流式接法 分压式接法 滑动变阻器接入电路的特点 采用 的接法 采用 的接法 闭合开关前滑片位置 保证滑动变阻器接入电路中的阻值最 的位置 开始时R上得到的电压 为 的位置 R两端的电压范围 通过R的电流范围 优点 两种接法的对比 大 零 0~U “一上一下” “一上两下” U~U ~ 电路连接简单，耗电少 R 的电压调节范围大 0 ~ 公司logo 公司logo 核心知识 两种接法的适用条件 (1)限流式接法适合测量阻值较小的电阻(与滑动变阻器的总电阻相当)。由于R小，限流式接法中滑动变阻器分得的电压大，移动滑片调节范围大。 (2)分压式接法适合测量阻值较大的电阻(比滑动变阻器的总电阻大)。若R很大，分压式接法中R几乎不影响电压的分配，移动滑片电压变化明显，便于调节。 公司logo 公司logo 核心知识 (3)以下几种情况必须采用分压式接法 ①要求电压表能从零开始读数，要求电压(电流)测量范围尽可能大； ②当待测电阻R≫R0(滑动变阻器的最大阻值)时(限流式接法滑动变阻器几乎不起作用)； ③若采用限流式接法，电路中的最小电流仍超过电路中电表、电阻允许的最大电流。 (4)在两种电路均可使用的情况下，应优先采用限流式接法，因为限流式接法电路简单，能耗低。 公司logo 公司logo 核心知识 4.(来自教材)如图所示，滑动变阻器的最大电阻R1=200 Ω，定值电阻R2=300 Ω，A、B间电压稳定保持U=8 V。闭合开关S。 (1)把滑片P移到什么位置，R2两端的电压最高？ 最高值是多少？ 　最上端　8 V (2)把滑片P移到什么位置，R2两端的电压最低？ 最低值是多少？ 　最下端　0 (1)当把滑片P移到最上端时，R2两端的电压最高，等于电源电压，为8 V。 (2)当把滑片P移到最下端时，R2被短路，R2两端的电压最低，为0。 例题 一、电阻定律 二、电阻率 三、限流电路与分压电路 同种材料的导体，其电阻R跟它的长度L成正比，与它的横截面积S成反比 r 为比例系数，与材料和温度有关，叫电阻率。 课堂小结 本课结束 Keep Thinking! Lavf58.9.100 $这是由某种材料制成的电阻，用多用电表测得，常温下它的电阻值为19000欧姆左右。现用酒精灯对其加热，可以观察到多用电表的指针迅速向右偏转，说明该电阻的组织迅速减少。现将酒精灯移开。将酒精灯移开后，电阻的温度逐渐降低，对用电表的指针逐渐向左偏转，说明该电阻的阻值逐渐增大。 电源电压为4伏，闭合开关，请同学们观察滑片P移动的过程中，定值电阻的两端电压的变化。为了同学们看得更清楚，我们来看放大的情况。随着滑动变阻器的滑片P向右移动，电压表的示数从零逐渐增大到3.5伏。也就是说分压电路能在0到3.5伏之间调节定值电阻两端的电压最大值接近电源电压4伏。 这是两种常见的合金金属丝，康铜合金丝和镍铬合金丝。其中康铜合金丝的直径为0.2毫米，镍铬合金丝的直径分别为0.2毫米、0.25毫米、0.3毫米，它们的接入长度均为1米。首先用多用电表测量它们的电阻值，选择电阻挡的成一档，将两只表笔直接接触。再调节。电阻调零旋钮，使指针指到电阻的零刻线处。下面我们分别用两只表笔接触四根金属丝的两端。首先是直径为0.2毫米的康铜合金丝。读出其电阻值为15.0欧姆，接下来是直径为0.2毫米的镍铬合金丝，读出其电阻值为36欧姆。接下来是直径为0.25毫米的镍铬合金丝，读出其电阻值为22欧姆. 最后是直径。为0.3毫米的镍铬合金丝，读出其电阻值为15.0欧姆。将实验测得的数据记录在表格中，下面我们来测量直径均为0.2毫米但长度不同的镍铬合金丝的电阻值。首先选择长度为0.25米的合金丝，读出其电阻值为8.5欧姆。接下来选择长度为0.5米。的合金丝。读出其电阻值为17.0欧姆。最后选择长度为0.75米的合金丝，读出其电阻值为27欧姆。