内容正文:
人教版·选修3-1
第6节 导体的电阻
第一课时 导体的电阻
第二章 恒定电流
1.通过对决定导体电阻的因素的探究,理解控制变量法。2.掌握决定导体电阻的因素及导体电阻的公式。3.理解电阻率的概念及物理意义,了解电阻率与温度的关系。
01课前自主学习
一、影响导体电阻的因素
1.推测:导体的电阻与导体的长度、横截面积及导体的
有关。
2.实验探究
(1)电阻丝横截面积、长度和电阻的测量
①横截面积的测量:把电阻丝紧密绕在一个圆柱形物体上,用刻度尺测出多匝的宽度,然后除以 ,得到电阻丝的直径,进而计算出电阻丝的横截面积。
材料
圈数
②长度的测量:把电阻丝拉直,用 量出它的长度。
③电阻的测量:连接适当电路,用电压表测量电阻丝两端的电压U,用 测量通过电阻丝的电流I,由R=eq \f(U,I)计算得到R。
刻度尺
电流表
(2)实验探究
①实验目的:探究导体电阻与导体材料、横截面积、长度的关系。
②实验电路(如图所示):
③实验方法:控制变量法,在长度、横截面积、材料三个因素方面,b、c、d跟a相比,分别只有一个因素不同:其中b与 a长度不同;c与a横截面积不同,d与a材料不同。
④结论:导体的电阻跟导体的 成正比,跟导体的
成反比,还跟材料有关。
长度
横截面积
二、导体的电阻
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;导体电阻还与构成它的材
料有关,写成公式是R= ,ρ为导体的材料的
。
ρeq \f(l,S)
电阻率
2.电阻率
(1)表征导体 的物理量。
(2)电阻率与导体的 有关。
(3)纯净金属的电阻率较小,合金的电阻率较大。
导电性能
材料
(4)与温度的关系:有些材料(如金属)的电阻率随温度的升高而 ,有些材料(如未经掺杂的半导体)的电阻率随温度的升高而 ,也有些合金材料(如锰铜合金、镍铜合金)的电阻率几乎不受 的影响。当温度降低到一定温度时,某种材料的电阻率突然减小到零,这种现象叫超导现象,处于这种状态的导体叫超导体。
增大
减小
温度
(1)导体越长、横截面积越大,其电阻一定越大。( )
(2)任何导电材料的电阻率都随温度的升高而增大。( )
(3)电阻率小说明材料导电性能强,所以电阻也小。( )
(4)电阻率与导体的长度和横截面积有关。( )
×
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02 课堂合作探究
考点 导体的电阻
1.电阻定律表达式R=ρeq \f(l,S)中各符号的含义
(1)ρ表示导体材料的电阻率,与材料和温度有关,反映了导体材料的导电性能,ρ越大,说明导电性能越差;ρ越小,说明导电性能越好。
(2)l表示沿电流方向导体的长度。
(3)S表示垂直于电流方向上导体的横截面积。
如图所示,一长方体导体若通过电流I1,则长度为a,横截面积为b、c的乘积;若通过电流I2,则长度为c,横截面积为a、b的乘积。
2.应用实例——滑动变阻器
(1)原理:利用改变连入电路的电阻丝的长度改变电阻。
(2)滑动变阻器的连接方法。
结构简图如图所示:
①限流式连接滑动变阻器:连接方法是接在A与D或C(也可以接在B与C或D),即“一上一下”;当滑片P移动时,接入电路的电阻丝的长度变化,从而引起电阻丝的电阻发生变化,电路中的电流相应发生变化。
②分压式连接滑动变阻器:连接方法是将AB全部接入电路,另外再选择A与C或D(或者是B与C或D)与负载相连。当滑片P移动时,负载将与AP间或BP间的不同长度的电阻丝并联,从而得到不同的电压。
例1 如图所示均匀的长薄片合金电阻板abcd,ab边长为L1,ad边长为L2,当端点1、2,或3、4接入电路中时,R12∶R34为( )
A.L1∶L2 B.L2∶L1 C.1∶1 D.Leq \o\al(2,1)∶Leq \o\al(2,2)
当端点1、2,或3、4接入电路中时,电阻是否一样?
提示:不一样。
[规范解答] 设薄片厚度为h,
端点1、2接入电路中时,电阻R12=ρeq \f(L1,L2h),
端点3、4接入电路中时,电阻R34=ρeq \f(L2,L1h),
所以R12∶R34=Leq \o\al(2,1)∶Leq \o\al(2,2)。
公式R=ρeq \f(l,S)的应用注意
(1)一定几何形状的导体,电阻的大小与接入电路的具体方式有关,在应用关系R=ρeq \f(l,S)求电阻时要注意确定导体对应的长度和横截面积。
(2)一