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高二物理必修三
11.2 导体的电阻
小小的调光台灯,为我们提供了温馨的光明,伴随着我们的学习和成长。
调光台灯内部一般有变阻器,调节导体的电阻,从而调节灯光的亮度,有什么方法可以调节导体的电阻呢?
初中物理中我们学到,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。所以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,我们能不能求出导体对物体阻碍作用的大小呢?
导体两端的电压U与通过导体的电流 I 的比值
3、定义式:
4、单位:
1、物理意义:
2、定义:
兆欧(MΩ)
千欧(kΩ)
国际单位制中 欧姆(Ω)
反映导体对电流的阻碍作用
(R只与导体本身性质有关)
一、电阻
实验方案:
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
实验方法:控制变量法
a
b
c
d
a 和 b :长度l不同,横截面积S,材料相同
a
V
V
V
V
b
c
d
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
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
二、影响导体电阻的因素
三、导体的电阻率
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;导体电阻还与构成它的材料有关。
2.决定式:
比例系数ρ叫作这种材料的电阻率,
不同种材料的导体ρ一般不同;
在长度、横截面积一定的条件下, ρ越大,导体的电阻越大。
为什么要指明温度?
电阻率与温度的关系
实验现象:用酒精灯给灯丝加热,发现小灯泡变暗
实验结论:温度升高,灯丝的电阻率变大了
电阻率与温度的关系
进一步研究发现,
金属材料的电阻率都是随温度的升高而增大,
非金属材料的电阻率一般都是随温度的升高而减小。
热敏电阻 光敏电阻
电阻温度计
1. r < 10 –6 W m 的物体叫做导体。
2. r > 10 5 W m 的物体叫做绝缘体。
3.导电性能介于导体和绝缘体之间的物体叫做半导体。
半导体:导电性能介于导体和绝缘体之间,电阻率随温度的升高而减小,导电性能由外界条件所控制,如改变温度、光照、掺入微量杂质等。
超导现象 :当温度降低到某一数值时,某些材料的电阻突然减小到零,这种现象叫做超导现象。
1987年,华裔美国籍科学家朱经武以及中国科学家赵忠贤相继研制出钇—钡—铜—氧系材料,超导转变温度提高到90 K (-183.15 ℃)
2022年3月8日,美国物理学家 Ranga Dias正式提出在三元氢化物(N-Lu-H)中发现了室温条件下(1GPa,20°C)超导性。这是在高压-高温条件下合成并研究的。
什么是1GPa
联系
欧姆·米(Ω·m)
欧姆(Ω)
单位
由材料、温度决定,与导体形状无关
由材料、温度和导体形状决定
决定因素
反映材料导电性能的好坏,ρ大,导电性能差
反映导体对电流阻碍作用的大小,R大,阻碍作用大
物理意义
材料
导体
描述对象
电阻率ρ
电阻R
例1.两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
例2:两段材料不同、横截面积相同的均匀导线a和b,其长度分别为2m和1m。串联在电路中时,沿长度方向电势变化如图所示,则a、b两种材料的电阻率之比为( )
A. B. C. D.
A
例3:如图所示,一块均匀的正六面体样品,长为a、宽为b、厚为c,若沿着AB方向测得的电阻为R,下列说法正确的是( )
A.样品的电阻率为
B.沿CD方向的电阻为
C.若a=b,增加厚度c,则沿着AB方向的电阻不变
D.若a=b,减小厚度c,则沿着CD方向的电阻不变
A
再见