11.2 导体的电阻 课件(共28张PPT) 高一物理人教版（2019）必修第三册

(共28张PPT)
第2节 导体的电阻
第十一章 电路及其应用
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，这是因为导体的电阻与导体的长度、横截面积有关。那么，它们之间的定量关系是怎样的呢？
1.了解电阻的定义式及电阻的意义。
2.通过实验探究，了解金属导体的电阻与材料、长度和横截面积的定量关系，体会物理学控制变量的研究方法。
3.了解电阻率的物理意义及其与温度的关系。
4.能由伏安特性曲线分析不同导体的导电性能的区别，体会电阻率在科技、生活中的应用。
知识点一：电阻
选取一个导体，研究导体两端的电压随导体中的电流的变化情况。
S
R
A
V
A
I
U
O
A
B
过原点的直线
电路图
R=
不变
1.定义：导体两端的电压 U 与通过导体的电流 I 的比值为导体的电阻，用字母 R 表示。
3.单位：国际单位 欧姆（Ω）
常用单位 千欧（kΩ）、兆欧（MΩ）
1 kΩ =103 Ω 1MΩ =106 Ω
2.定义式：
4.电阻的物理意义：
反映导体对电流的阻碍作用
思考：图中不同导体U-I图象的倾斜程度不同，表明不同导体的R值不同。那是谁的电阻大呢？
方法：比较夹角的大小
=RA
RA>RB
I
U
O
A
B
)β
)α
斜率：tanα=
=RB
斜率：tanβ=
在导体U-I图象中，斜率反映了导体电阻的大小。
注意：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。
知识点二：影响导体电阻的因素
导体的电阻是导体本身的一种性质，由导体自身的因素决定，那么导体的电阻 R 到底由哪些因素决定呢
导体电阻与长度有关
移动滑片可以改变电阻
灯丝越粗用起来越亮
导体电阻跟横截面积有关
电线常用铜丝制造而不用铁丝
导体电阻跟材料有关
实 验
研究导体电阻与长度、横截面积及材料的定量关系
实验目的：
探究电阻与导体材料、横截面积、长度的关系。
实验方法：
控制变量法
同种材料，S一定，探究R与L的关系
同种材料，L一定，探究R与S的关系
不同种材料，S、L一定，探究R与材料的关系
实验方案：
利用串联电路分压：将所需测量的电阻串联于同一电路之中，观测电压表的示数，即可知晓电阻与变量之间的关系。（方便简洁）
思考：依据控制变量法，每次实验需都需要测量两个物理量之间的关系，我们如何设计实验电路可以更简单的观测呢？
数据分析：
(1)b与a只有长度不同，比较a、b的电阻之比与长度之比的关系
(3)d与a只有材料不同，比较a、d的电阻是否相同
(2)c与a只有横截面积不同，比较a、c的电阻之比与横截面积之比的关系
实验电路：
点击视频
实验结论
导体的电阻 R 跟长度 l 成正比
导体的电阻 R 跟横截面积 S 成反 比
导体的电阻 R 还跟材料有关
跟踪导练
一根阻值为R的均匀电阻丝，在下列哪些情况下阻值仍为R(设温度不变)(　　)
A．当长度不变，横截面积增大一倍时
B．当横截面积不变，长度增大一倍时
C．当长度和横截面半径都缩小一半时
D．当长度和横截面积都扩大一倍时
D
（1）电阻的大小：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；导体的电阻还与构成它的材料有关。
（决定式 ）
r 为比例系数，与材料有关，叫电阻率。
（2）公式：R=
知识点三：导体的电阻率
纯金属的电阻率小，合金的电阻率大。制作导线用的材料一般是铜，一般情况下，可以认为导线电阻为0。
ρ反映了材料导电性能的好坏．电阻率越小，导电性能越好。
①物理意义：
②单位：
国际单位——欧姆·米，符号是Ω·m。
③决定因素：
思考：表格在列出几种材料的电阻率时，标注了温度是20℃，这可能说明了什么
有些合金几乎不受温度变化影响。
标准电阻
电阻率还会受到温度的影响。
演 示
电阻率与温度的关系
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。
演示视频
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
①金属：
②半导体：
④合金：
有些几乎不随T变化
标准电阻
③半导体的导电性能具有可控性
热敏电阻 光敏电阻
电阻温度计
各种材料的电阻率与温度之间的关系
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
a
b
h
R2
R1
电流方向
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.通过学习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？
h
R1 = R2
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.
（3）超导现象
赵忠贤
当温度降低时，导体的电阻率将会减小到零。
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℃
在超导材料形成回路中，电流就将无损耗地持续下去。所以超导材料在发电、输电等方面都会有非常广泛的应用前景。
思考： R＝与R＝ρ的区别与联系
两个公式 区别联系 R= R＝ρ
区别
联系
是电阻的定义式，其电阻并不随电压、电流的变化而变化，只是可由该式算出线路中的电阻。
是电阻的决定式，其电阻的大小由导体的材料、横截面积、长度共同决定
提供了一种测R的方法：只要测出U、I就可求出R
提供了一种测导体的ρ的方法：只要测出R、l、S就可求出ρ
适用于纯电阻元件
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
R＝ρ是对R=的进一步的说明，即导体的电阻与U和I无关，而是取决于导体本身的材料、长度和横截面积。
U
I
O
B
A
在实际应用中常用横坐标表示电压U，纵坐标表示电流I，这样画出的I-U图像叫作导体的伏安特性曲线。
伏安特性曲线
线性元件
拓展学习
（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。
I
U
非线性元件
（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。
思考：下图是某晶体二极管的伏安特性曲线，请你根据这条曲线说出通过二极管的电流和二极管两端的电压的关系。
1.二极管的电流与电压不成正比，二极管是非线性关系；
2.二极管加正向电压时，二极管电阻较小，通过二极管的电流较大。
3.二极管加反向电压时，二极管电阻较大，通过二极管的电流很小，当电压达到一定值时，电流迅速增大，这是反向击穿现象。
跟踪导练
1．神经系统中，把神经纤维分为有髓鞘和无髓鞘两大类，现代生物学认为，髓鞘是由多层类脂物质——髓质累积而成的，具有很大的电阻，经实验测得髓质的电阻率为ρ＝8×106 Ω·m.某生物体中的某段髓质神经纤维可看作高20 cm、半径为4 cm的圆柱体，当在其两端加上电压U＝100 V时，该神经开始发生反应，则引起该神经纤维产生感觉的最小电流为(　　)
A．0.31 Μa B．0.62 μA
C．0.15 μA D．0.43 μA
A
2.(多选)如图所示，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
AD
一、电阻
①物理意义：反映了导体对电流的阻碍作用。
②定义式：R=
③单位：欧姆，符号Ω
注意：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。
二、影响导体电阻的因素
导体的电阻与它的长度、横截面积及它的材料、温度等因素有关系。
三、导体的电阻率
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；导体的电阻还与构成它的材料有关。
R＝ρ决定式，一般情况下，可以认为导线电阻为0。