2.3电阻定律 电阻率课件 (共26张PPT) 高二上学期物理教科版（2019）必修第三册

(共26张PPT)
第二章 电路及其应用
第3节 电阻定律 电阻率
教学目标
新课引入
在一个电路中，如果电源不变，要改变电流的大小，有什么办法呢？
我们首先想到的是改变连入电路的电阻。
那么，导体的电阻是由哪些因素决定的呢？用什么方法可以方便地改变连入电路的电阻？
初中已经学过，金属导体的电阻与下列因素有关：
与导体长度有关
与横截面积有关
与材料有关
新课引入
这一节：我们来探究导体的电阻与导体的长度及横截面积之间的定量关系
探究导体的电阻跟它的长度及横截面积之间的定量关系
实验
一、电阻定律
导线
1.准备若干不同粗细、不同长度，同种材料的导线
2.多用电表电阻挡测量它们的电阻R
3.刻度尺测量它们的长度
4.用千分尺（螺旋测微器）测量它们的直径d，根据S=πd2/4求出它们的横截面积.
探究导体的电阻跟它的长度及横截面积之间的定量关系
实验
一、电阻定律
导线 电阻R/Ω 长度l/m 直径d/mm 横截面积S/mm2 l/S
1
2
…
在坐标纸上以R为纵轴，以l/S为横轴建立直角坐标系，根据所得的数据描点作图，看看图像是否为一条过坐标原点的直线？
O
l/S
R
探究导体的电阻跟它的长度及横截面积之间的定量关系
实验
一、电阻定律
实验结论：导体的电阻R与l/S成正比，即R∝l/S
O
l/S
R
电阻定律：导体的电阻R与它的长度l成正比，与它的横截面积S成反比
理 解：l 导体长度
S 导体横截面积
a
b
c
I1
I2
通电流 I1，导体长度为 a，导体横截面积为 bc，
通电流 I2，导体长度为 c，导体横截面积为 ab。
1.n个相同的电阻r串联，总电阻R为r的n倍
2.n个相同的电阻r并联，总电阻R为r的1/n
【例1】用电阻定律解释下列两个问题
典例分析
相当于电阻的长度L变为原来的n倍
相当于电阻的横截面积S变为原来的n倍
nr
同种材料的导体，其电阻R与l/S的比值k是一个常量，它与导体的长度、横截面积等无关。
S
L
R
r
=
电阻定律可写为：
二、电阻率
在物理学中，将这一比值称为该种导电材料的电阻率，用字母ρ表示
1.物理意义：
2.单位：
3.理解：
表征材料导电性质的物理量
欧·米（Ω·m）
例如铝的电阻率为2.7×10-8Ω·m，表示长度1m，横截面积为1m2的铝制柱体的电阻为2.7×10-8Ω
r 为比例系数，与材料有关，叫电阻率。
5.0×10-7
镍铜合金
4.4×10-7
锰铜合金
1.0×10-7
5.7×10-8
钨
2.9×10-8
铝
1.7×10-8
铜
1.6×10-8
银
材料
铁
镍铬合金
1.0×10-6
r/(Ω.m)
材料
r/(Ω.m)
可以看出：
1.铝和铜的电阻率较小，常用做电路中的导线
2.铁的电阻率大约是铝的5倍，但铁的强度大，远距离输电时，常用铁做芯线，外面用铝线。
几种常见导体材料在27℃时的电阻率
r 为比例系数，与材料有关，叫电阻率。
可以看出：
3.银的电阻率很小，但它比较昂贵，只用做某些精密电路中连接导线的镀层。
4.电阻率较大的合金材料常用做电阻器或电热器中的电阻丝。
几种常见导体材料在27℃时的电阻率
5.0×10-7
镍铜合金
4.4×10-7
锰铜合金
1.0×10-7
5.7×10-8
钨
2.9×10-8
铝
1.7×10-8
铜
1.6×10-8
银
材料
铁
镍铬合金
1.0×10-6
r/(Ω.m)
材料
r/(Ω.m)
电阻率与温度的关系
将灯泡的灯丝与小灯泡串联接入电路，使小灯泡发光。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。
演示
1.各种材料的电阻率都随温度变化而变化.
3.合金的电阻率几乎不受温度影响.
2.金属材料的电阻率随温度的升高而增大.
规律总结
电阻率随温度变化的规律可以制成电阻温度计，用来测量温度
在各种电路中，常常需要接入一种元件，它具有确定的或在一定范围内可调的电阻值，用于调节、控制电路中的电流、电压等，这种元件统称为电阻器，简称电阻。
电阻不能调节且电阻随温度变化较小的称为定值电阻。
电阻可以调节的称为变阻器
不同材料的电阻率差别很大。
1.导体的电阻率很小（10-8~10-6）Ω·m
3.导电性能介于导体和绝缘体之间的称为半导体，电阻率为（10-5~106）Ω·m
2.绝缘体的电阻率一般都很大（108~1018）Ω·m
许多半导体材料的导电性能随外界条件的改变而发生灵敏的变化
人们利用半导体的电阻率随温度、光照等变化的特性制成了热敏电阻、光敏电阻等，用在测量温度、光强及各种自动控制设备之中。
在现代电子科技中，半导体材料有着及其广泛的应用，你能举例吗？
交流讨论：
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．
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．
超导磁悬浮
高温超导变压器
课外阅览：
活动：
三、限流电路与分压电路
串联电路的基本特点是电流处处相等，并联电路的基本特点是各支路电压相等。请从这两个特点出发，推导串联电路和并联电路总电阻与分电阻的关系
1.串联电路:
I = I1 = I2
三、限流电路与分压电路
2.并联电路:
U=U1=U2
活动：
串联电路的基本特点是电流处处相等，并联电路的基本特点是各支路电压相等。请从这两个特点出发，推导串联电路和并联电路总电阻与分电阻的关系
许多物理实验和实际生产过程，常常需要使用电流或电压在一定范围内连续变化。
例如为了测定一个元件的I-U特性，就需要连续调节加在元件两端的电压。
此时，可采用以下两种电路。
限流电路
分压电路
限流电路
分压电路
活动：
1.画出两个电路中流过变阻器的电流方向。
2.为了安全，闭合开关之前，滑动变阻器的滑片P应该放置在哪一端？
+
-
I
+
-
I
P放在右端
P放在左端
分压电路
活动：
3.画出分压电路的等效电路
+
-
I
分压电路的等效电路图
讨论交流：
在上面限流电路和分压电路中，若AB间的电压恒为U，滑动变阻器最大电阻为R0，器件D的电阻为R，移动滑动变阻器滑片P，器件D两端的电压变化范围分别是多少？
限流电路
滑片在最左端时：
U
滑片在最右端时：
由分压原理
U
讨论交流：
在上面限流电路和分压电路中，若AB间的电压恒为U，滑动变阻器最大电阻为R0，器件D的电阻为R，移动滑动变阻器滑片P，器件D两端的电压变化范围分别是多少？
滑片在最左端时：
滑片在最右端时：
D与R0并联，电压为U
分压电路
D被短路，电压为0
更大
本课小结
一、电阻定律
二、电阻率
三、限流电路与分压电路
同种材料的导体，其电阻R跟它的长度L成正比，与它的横截面积S成反比
r 为比例系数，与材料有关，叫电阻率。
谢谢
大家