内容正文:
第十一章 电路及其应用
第2节 导体的电阻
在导体的两端加上电压,导体中会有电流。不同的导体,因它们的材料、长度、横截面积等不同,会对电流产生不同的阻碍作用。我们能不能求出导体对物体阻碍作用的大小呢?
新课导入
1.理解电阻的定义及认识电阻。
2. 了解导体的电阻公式,能用电阻公式进行有关计算。
3.理解电阻率的物理意义,并了解电阻率与温度的关系。
4.知道导体的伏安特性曲线,知道线性元件和非线性元件。
学习目标
一 电阻
E
S
R
A
A
V
测量电路:
测导体A的电流、电压
1.实验电路
新知探究
2.数据记录
0.40
10
0.30
0.20
0.10
0.50
1.00
1.50
2.00
U/I
2.50
0.50
5
0.25
0.20
0.15
0.10
0.05
电压(V)
电流(A)
电流(A)
B
A
导体
3.数据处理
1、U-I 图像是一条过原点的直线。
2、同一导体,电压与电流的比值为定值。
做U-I图象
新知探究
导体两端的电压与通过导体的电流大小的比值。
3、公式:
4、单位:
2、物理意义:
1、定义:
兆欧( MΩ )
常用单位:千欧( kΩ )
国际单位制中 欧姆(Ω)
反映了导体对电流的阻碍作用
电 阻
(R只与导体本身性质有关)
新知探究
认识电阻
新知探究
7
影响电阻大小的因素有哪些
与长度有关
?
新知探究
与粗细有关
?
影响电阻大小的因素有哪些?
新知探究
影响电阻大小的因素有哪些?
与材料有关
?
新知探究
二、实验探究导体电阻与其影响因素的定量关系
控制变量法
同种材料,S一定,改变L,测R
同种材料,L一定,改变S,测R
不同材料,L一定,S一定,测R
1.实验方案
新知探究
2.实验电路
b与a长度不同;c与a横截面积不同;d与a材料不同
新知探究
(1)研究导体电阻与导体长度的关系
(2)研究导体电阻与导体横截面积的关系
(3)研究导体的电阻与导体材料的关系
测出a、b两端电压和a、b的长度发现:
测出a、c两端电压和a、b的截面积发现:
测出a、d两端电压发现:材料不同则电阻不同
3.实验研究
新知探究
(1)分析导体电阻与它的长度的关系
结论1: 在横截面积、材料相同的条件下,导体的电阻与长度成正比。
R1
L1
所以
L
R
n个
因为
4.推理分析
新知探究
所以
结论2: 在长度、材料相同的条件下,导体的电阻与横截面积成反比.
R1
S1
S
n个
R
(2)研究导体电阻与它的横截面积的关系
因为
新知探究
1.导体的电阻:
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;导体电阻与构成它的材料有关.
2.表达式:
是比例常数,它与导体的材料有关,是一个反映材料导电性能的物理量,称为材料的电阻率。
三、导体的电阻率
3、电阻率
(1)物理意义:反映材料导电性能的物理量
(3)单位:欧姆·米(Ω·m )
(2)计算表达式:
新知探究
几种导体材料的电阻率
5.0×10-7
5.0×10-7
5.0×10-7
镍铜合金
4.4×10-7
4.4×10-7
4.4×10-7
锰铜合金
1.44×10-7
1.0×10-7
0.89×10-7
铁
7.10×10-8
5.3×10-8
4.85×10-8
钨
3.80×10-8
2.9×10-8
2.67×10-8
铝
2.07×10-8
1.7×10-8
1.43×10-8
铜
2.07×10-8
1.6×10-8
1.48×10-8
银
100℃ (Ω∙m)
20℃ (Ω∙m)
0℃ (Ω∙m)
电阻率
材料
温度
4、不同材料的电阻率是不同的,纯金属的电阻率较小,合金的电阻率较大。
新知探究
5.电阻率与温度的关系:
(1)金属电阻率随温度升高而增大。应用:电阻温度计。
(2)半导体的电阻率随温度的升高而减小。应用:热敏电阻,光敏电阻。
(3)部分合金如锰铜、镍铜电阻率几乎不受温度的影响。应用:标准电阻。
(4)超导体:某些材料当温度降低到一定温度时,电阻率为零。
新知探究
一白炽灯泡铭牌显示“220V,100W”字样,由计算得出灯泡灯丝电阻R=484 Ω ,该阻值是工作时的电阻值还是不工作时的电阻值,两者一样吗?为什么?
答:不一样。100W是额定功率,是灯泡正常工作时的功率,所以484Ω是工作时的电阻;当灯泡不工作时,由于温度低,电阻比正常工作时的电阻小,所以小于484 Ω 。
想一想
新知探究
a
b
h
R2
R1
电流方向
材料相同
厚度相同
上表面是正方形
两个导体
这两个导体的电阻有什么样的关系?
h
R1 = R2
思考与讨论
新知探究
1.伏安特性曲线:导体中的电流I随导体两端的电压U变化的图线,叫做导体的伏安特性曲线。
图线斜率的物理意义是什么?
电阻的倒数
O
I
U
A
B
四、导体的伏安特性曲线
新知探究
符合欧姆定律的导体的伏安特性曲线是一条通过坐标原点的直线, 具有这种伏安特性的电学元件叫做线性元件;
不符合欧姆定律的导体和器件,电流和电压不成正比,伏安特性曲线不是直线,这种电学元件叫做非线性元件.
O
I
U
2.线性元件和非线性元件
新知探究
1.如图所示,一只小鸟站在一条通过400A电流的铝制裸导线上,鸟两爪间的距离为5cm。已知导线的横截面积为145mm2,常温下几种材料的电阻率如图表所示。则小鸟两爪间的电压为( )
A.4V B.4mV
C.4μV D.3.364×10-8V
B
随堂练习
2.两根完全相同的金属裸导线,如果把其中一根均匀拉长到原来的2倍,把另一根对折后绞和起来,然后给它们分别加上相同的电压,则在同一时间内,通过它们的电量之比为( )
A.1︰4 B.1︰8 C.1︰16 D.16︰1
C
随堂练习
3.如图所示,均匀的长方形薄片合金电阻板abcd,ab边长为L1,ad边长为L2,当端点1、2或3、4接入电路时,R12:R34是( )
A.L1︰L2 B. L2︰L1 C.1︰1 D.L12︰L22
D
1
2
3
4
a
b
c
d
随堂练习
4.如图所示,P是一个表面均匀镀有很薄电热膜的长陶瓷管,其长度为L,直径为D,镀膜材料的电阻率为ρ,膜的厚度为d。管两端有导电金属箍M、N。现把它接入电路中,测得M、N两端电压为U,通过它的电流为I,则金属膜的电阻率的值为( )
A. B.
C. D.
C
随堂练习
单位:欧姆 Ω
电阻
影响因素:电阻丝
横截面积S
长度L
材料ρ
(决定式)
电阻率ρ的影响因素:
1.导体的材料
2.温度
伏安特
性曲线
定义式:
物理意义:反映导体对电流的阻碍作用。
课堂小结
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