内容正文:
第三章 恒定电流
粤教版 必修三
第二节 决定导体电阻大小的因素
1
知识回顾
【思考】影响电阻大小的因素有哪些呢?
R只跟导体本身性质有关,与导体中的电流和导体两端的电压无关。
电 阻
2
猜想1:长度
【思考】影响电阻大小的因素有哪些呢?
猜想2:横截面积
猜想1:长度
【思考】影响电阻大小的因素有哪些呢?
猜想2:横截面积
猜想3:材料
生活中的电线,常见的是铜线和铝线,而从没有听过铁丝做的电线。
铜导线
铝导线
探究导体电阻与其影响因素的定量关系 —— 实验探究
控制变量法:
(1)同种材料,S一定,改变l,测R
(2)同种材料,l一定,改变S,测R
(3)不同材料,l一定,S一定,测R
横截面积S
长度l
材料
a
V1
V2
b
实验电路设计:
a
V1
V2
b
1.同种材料,S一定,电阻R与L成正比
2.同种材料,L一定,电阻与S成反比
3.不同种材料,R不同
实验结论:
k由导体材料决定,与l、S无关
探究导体电阻与其影响因素的定量关系 —— 实验探究
一、电阻定律
同种材料导体的电阻R跟它的长度l 成正比,跟它的横截面积S成反比。
2、表达式:
R = ρ —
l
S
1、内容:
注:l 是沿着电流方向的导体长度,S是垂直电流方向的横截面积,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。
(决定式)
3.适用条件:温度一定, 粗细均匀的金属导体或浓度均匀的电解液.
【例2】若把这根导线均匀拉长为三倍,则电阻多大?
【例1】一段均匀导线的电阻为8Ω,先将其对折两次后并联在一起,对折后的导线电阻多大?
小试牛刀
0.5 Ω
电阻定律
72 Ω
【例题】如图所示,当通过导体的电流沿I1和I2方向时,导体的电阻之比是________.
l 是沿着电流方向的导体长度,S是垂直电流方向的横截面积
R = ρ —
l
S
a2∶c2
【练习】如图所示,厚薄均匀的矩形金属薄片边长ab=2bc。当将A与B接入电压为U的电路中时,电流为I;若将C与D接入电压为U的电路中,则电流为( )
A
R1 = R2
a
h
R1
电流方向
b
R2
h
由此可知导体的电阻与表面积无关,只与导体的厚度有关。这样在制造电路元件时,可以将其表面积做得很小,而不增大电阻,只要保证厚度足够即可,有利于电路元件的微型化。
思考:R1和R2是材料相同、厚度相同、表面为正方形的导体, 但R2的尺寸比R1小很多。通过两导体的电流方向如图所示。这两个导体的电阻有什么关系?
电阻定律在实际中的应用
1、电视机、录音机等音量控制开关就是通过改变导体的长度来达到所需的目的;
2、电学实验中常用到的滑动变阻器也是通过改变导体的长度来达到改变电阻的目的。
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为了减小输电线上电能的损耗,人们尽量把输电线做得粗一点。导体的电阻与导体的长度、横截面积有关,长度一定时,横截面积大,则输电线的电阻值小。
电阻定律在实际中的应用
1. 意义:反映材料导电性能好坏的物理量.
2. 计算式:
3. 单位:欧·米(Ω·m)
二、电阻率
为什么要标明温度?
纯金属的电阻率较小
合金的电阻率较大
温度
ρ (Ω·m) 0℃ 20℃ 100℃
银 1.48×10-8 1.6×10-8 2.07×10-8
铜 1.43×10-8 1.7×10-8 2.07×10-8
铝 2.67×10-8 2.9×10-8 3.80×10-8
钨 4.85×10-8 5.3×10-8 7.10×10-8
铁 0.89×10-7 1.0×10-7 1.44×10-7
锰铜合金 4.4×10-7 4.4×10-7 4.4×10-7
镍铜合金 5.0×10-7 5.0×10-7 5.0×10-7
几种材料在不同温度下的电阻率
t
1. 金属:
2. 合金:
有些几乎不随 t 变化
电阻率与温度的关系:
电阻温度计
定值电阻
1. 金属:
t
4. 超导体:某些材料当温度降低到一定温度时
= 0
R=0
电阻率与温度的关系
电阻温度计
2. 合金:
有些几乎不随 t 变化
(锰铜合金和镍铜合金)
定值电阻
3. 半导体:
t
热敏电阻、光敏电阻
半导体的导电性能具有可控性
导电性能介于导体和绝缘体之间
(1)超导发电机
(2)磁流体发电机
(3)超导输电线路
(4)超导磁悬浮列车
(5)超导计算机
超导体的应用
课本P62例题: 工业上经常用“电导仪”来测定液体的电阻率。它是把两片金属放到液体中形成一个电容器形状的液体电阻,而中间的液体即电阻的有效部分,如图所示。A、B是两片面积为1cm2的正方形铂片,间距d=1cm,把它们浸没在待测液体中,通过两根引线加上电压 U,当 U=6V时,测出电流I=1μA,那么这种液体的电阻率为多少?
解:
根据电阻定律,可得
根据欧姆定律,可得液体接入电路的电阻
可得液体的电阻率
导体的电阻取决于导体本身的材料、长度和横截面积,而不是U和I
联系
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
适用范围
提供了测定电阻的一种方法:伏安法
作用
电阻的定义式,R与U、I无关
电阻定律的表达式,也是电阻的决定式
意义
提供了测定电阻率的一种方法:
测量电路的接法 —— 电流表的内接法、外接法
方法 内接法 外接法
电路图
误差原因 电流表分压U测=Ux+UA 电压表分流I测=Ix+IV
电阻测量值
适用条件 Rx≫RA Rx≪RV
大于
小于
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