11.2导体的电阻（共22张ppt）

(共22张PPT)
第十一章　电路及其应用
11.2　导体的电阻
学习目标
1.理解电阻的定义，进一步体会比值定义法.
2.会利用欧姆定律分析电流、电压与电阻之间的关系.
3.掌握电阻定律，知道影响电阻率大小的因素.
4.能根据I－U图像或U－I图像求导体的电阻.
1、电阻：反映了导体对电流的阻碍作用。
2、公式：R＝.
3、单位：欧姆，简称欧，符号是Ω。
常用单位还有千欧（kΩ）和兆欧（MΩ），1kΩ=Ω，1MΩ=Ω
一、复习旧课
4、注意点：R＝是量度式，不能理解为R与U成正比、与I成反比，导体的电阻反映了导体阻碍电流的性质，是由导体本身性质决定的，与U、I无关。
5、测量方法：伏安法
家用电器的电子电路中，需要大量的电阻元件，电阻元件有些什么特性？电阻的大小与哪些因素有关？这是我们需要研究的问题，今天我们通过实验来探究决定导体电阻的因素。
二、引入新课
（一）探究导体电阻跟哪些因素有关
2、实验方法：
控制变量法
3、实验方案：选用金属丝即电阻丝
（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
三、讲授新课
1、实验原理：伏安法测电阻
伏安法测电阻原理图
4、实验电路图
5、实验金属丝
a 和 b ：长度l不同,横截面积S,材料相同
a 和 c ：横截面积S不同，长度、材料相同
a 和 d ：材料不同，长度、横截面积相同
a
V
V
V
V
b
c
d
6.U-I图像与I-U图像的斜率：
斜率表示电阻：
斜率越大，电
阻越大。
斜率表示电阻的
倒数：斜率越大，
电阻越小。
U-I图像
斜率
斜率
I-U图像
6、实验结论
与长度L有关
与横截面s有关
与材料有关
（二）电阻定律
1.内容：
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:
① 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。ρ反映了材料导电性能的好坏．电阻率越小，导电性能越好．
②单位：国际单位——欧姆·米，符号是Ω·m.
3、决定因素：电阻率ρ由材料自身的特性和温度决定，纯金属的电阻率较小，合金的电阻率较大；
例1.关于电阻率的正确说法是(　　)
A．电阻率ρ与导体的长度l和横截面积S有关
B．电阻率表明了材料的导电能力的强弱，由导体的材料决定，且与温度有关
C．电阻率大的导体，电阻一定很大
D．有些合金的电阻率几乎不受温度变化的影响，可用来制成电阻温度计
B
4、R＝与R＝ρ的区别与联系
附：几种导体材料在20OC时的电阻率/（ ·m)
银　 　—— 1.6 10-8 铜　 　—— 1.7 10-8
　铝　 　—— 2.9 10-8 钨　 　—— 5.3 10-8
　铁　 　—— 1.0 10-7 锰铜合金 —— 4.4 10-7
镍铜合金 —— 5.0 10-7 镍铬合金 —— 1.0 10-6
有些合金，如锰铜合金和镍铜合金，电阻率几乎不受温度变化的影响，常用于制作标准电阻。
1、电阻与温度的关系实验
用酒精灯给灯丝加热，发现小灯泡变暗。这说明温度升高，灯丝的电阻率变大了。
（三）电阻与温度的关系
2、结论
金属的电阻率随温度的升高而增大。
3、应用：
自动控制中的热敏电阻、电阻温度计等。
（四）半导体
2、半导体：导电性能介于导体和绝缘体之间，而且电阻不随温度的增加而增加，反而随温度的增加（光照等）而减小的材料称为半导体．
3、特性：改变半导体的温度、受光照射、在半导体中掺入微量杂质等，都会使半导体的导电性能发生显著的变化，这些性能是导体和绝缘体没有的．
1、导体电阻率一般小于10-7Ωm，绝缘体一般大于10+7 Ωm但是，没有绝对界线。高电压下绝缘体会被击穿，变成导体。
4、应用及发展：制作半导体传感器、晶体二极管、三极管等电子器件，制作集成电路等等。
5、应用：光敏电阻----光照时，电阻减少； 热敏电阻-----升温时，电阻减少
（五）超导体
1、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．
2．转变温度：
材料由正常状态转变为超导状态的温度，叫做超导材料的转变温度．
３、超导应用的障碍：
低温的获得和高温超导材料的获得．
４、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．
超导现象
赵忠贤
5、超导研究历程
当温度降低时，导体的电阻率将会减小到零。在超导材料形成回路中，电流就将无损耗地持续下去。
年份 材料 超导临界温度
1911年 发现超导现象 -249.95℃
1986年 铜的氧化物 -229.15℃
1987年 钇—钡—铜—氧系材料 -183.15℃
1986年----柏诺兹(j.g.bednorz)和缪勒(k.a.müller)----铜的氧化物材料可在44K（-229.150C）
1987年--华裔美籍朱经武以及中国科学家赵忠贤---忆一钡一铜一氧系材料---温度提高到90K（-183.150C）
2019年--芝加哥大学国际研究团队的科学家---镧超级氢化物的材料---高压下-230C
若干年以后----在听课的某位同学---某种材料--室温
（六）伏安特性曲线
（1）定义：在实际应用中，常用横坐标表示电压U，纵坐标表示电流I，这样画出I—U图像叫导体的伏安特性曲线。
（2）线性元件：导体的伏安特性曲线时一条过原点的直线，即电流I与电压U成正比，具有这种伏安特性的电性元件叫线性元件（欧姆定律适用的元件）。如金属导体、电解质溶液。
（3）非线性元件：伏安特性曲线不是过原点的直线，即电流与电压不成正比，这类电学元件叫非线性元件（欧姆定律不适用的元件）。如气态导体和半导体元件。
I
U
非线性元件
线性元件
例2.如图所示,长方体金属块边长之比a∶b∶c=3∶1∶2,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(设金属块的电阻率不变)(　　)
A.I
B.9I/4
C.4I/9
D.2I
B
例3　(多选)如图6所示，为某一金属导体的伏安特性曲线，由图像可知
A.该导体的电阻随电压的升高而增大
B.该导体的电阻随电压的升高而减小
C.导体两端电压为2 V时，电阻为0.5 Ω
D.导体两端电压为2 V时，电阻为1 Ω
√
√
图6
解析　该导体的伏安特性曲线为曲线，但根据R＝ 知，某点与原点连线的斜率的倒数表示电阻，故可知U＝2 V时，R＝ Ω＝1 Ω，且导体电阻随电压升高而增大，故A、D正确.
例4、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