3.2 决定导体电阻大小的因素 课件(共36张PPT)

(共36张PPT)
第三章 恒定电流
粤教版 必修三
第二节 决定导体电阻大小的因素
导体的电阻是一个只跟导体本身性质有关而与通过的电流无关的物理量
想一想：
电阻R与导体本身的哪些因素有关呢？
移动滑动变阻器的滑片，可以改变电阻的大小；
大胆猜想——导体的电阻与长度有关
定性感知影响导体电阻的因素
同样是额定电压为220V的灯泡，灯丝越粗，使用时越亮；
大胆猜想——导体的电阻与横截面有关
生活中的电线，常见的是铜线和铝线，而从没有听过铁丝做的电线。
大胆猜想——导体的电阻与材料有关
铜导线
铝导线
横截面积S
长度L
材料
综上所述：影响导体电阻的因素
导体的电阻R跟它的长度l、横截面积S、材料有关。
探究方案：
实验探究
导体的材料
请尝试自行设计实验方案
导体的横截面积
横截面积S
长度l
材料
导体的长度
探究导体电阻与其影响因素的定量关系——实验探究
实验方法
——控制变量法：
(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
横截面积S
长度l
材料
探究导体电阻与其影响因素的定量关系——实验探究
(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
——控制变量法：
a
b
a 和 b ：长度l不同,横截面积S,材料相同
实验方法
a
V1
V2
b
(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
a
b
a 和 b ：长度l不同,横截面积S,材料相同
实验方法
a
V1
V2
c
——控制变量法：
a 和 c ：横截面积S不同，长度、材料相同
c
(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
a
b
c
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
实验方法
a
V1
V2
c
——控制变量法：
a 和 d ：材料不同，长度、横截面积相同
d
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
实验结论：
k由导体材料决定，与l、S无关。
电阻定律
02
同种材料导体的电阻R跟它的长度l 成正比，跟它的横截面积S成反比。
2、表达式：
R =ρ—
l
S
1、内容：
注：l 是沿着电流方向的导体长度，S是垂直电流方向的横截面积， 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。
(决定式)
3.适用条件：温度一定,粗细均匀的金属导体,或浓度均匀的电解液.
电阻定律
电阻定律在实际中的应用
1、电视机、录音机等音量控制开关就是通过改变导体的长度来达到所需的目的；
2、电学实验中常用到的滑动变阻器也是通过改变导体的长度来达到改变电阻的目的。
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。导体的电阻与导体的长度、横截面积有关，长度一定时，横截面积大，则输电线的电阻值小。
【例2】若把这根导线均匀拉长为三倍，则电阻多大？
【例1】一段均匀导线的电阻为8Ω，先将其对折两次后并联在一起，对折后的导线电阻多大？
小试牛刀
0.5 Ω
电阻定律
72 Ω
导体的电阻率
03
1.意义：反映材料导电性能好坏的物理量.
2.计算式：
3.单位：欧·米(Ω·m)
电阻定律
为什么要指明温度？
想一想
1.意义：反映材料导电性能好坏的物理量.
2.计算式：
由材料和温度决定，与l、S无关!!!
3.单位：欧·米(Ω·m)
电阻定律
4.电阻率与温度的关系
1.意义：反映材料导电性能好坏的物理量.
2.计算式：
由材料和温度决定，与l、S无关!!!
3.单位：欧·米(Ω·m)
电阻定律
4.电阻率与温度的关系
实验现象：用酒精灯给灯丝加热，小灯泡变暗
实验结论：温度升高，灯丝的电阻率变大了
温度 ρ(Ω·m) 0℃ 20℃ 100℃
银 1．48×10－8 1．6×10－8 2．07×10－8
铜 1．43×10－8 1．7×10－8 2．07×10－8
铝 2．67×10－8 2．9×10－8 3．80×10－8
钨 4．85×10－8 5．3×10－8 7．10×10－8
铁 0．89×10－7 1．0×10－7 1．44×10－7
锰铜合金 4．4×10－7 4．4×10－7 4．4×10－7
镍铜合金 5．0×10－7 5．0×10－7 5．0×10－7
几种材料在不同温度下的电阻率
（2）电阻率与温度的关系
金属：
T
超导体：某些材料当温度降低到一定温度时
=0
R=0
（1）纯金属的电阻率小，合金的电阻率大
5、对电阻率( )的理解

电阻温度计
合金：
有些几乎不随t变化
（锰铜合金和镍铜合金）
标准电阻
半导体：
T
热敏电阻
光敏电阻
半导体的导电性能具有可控性
导电性能介于导体和绝缘体之间

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。
导体、绝缘体、半导体
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。处于这种状态的物体叫做超导体。
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 ℃）
超导现象
（1）超导发电机
（2）磁流体发电机
（3）超导输电线路
（4）超导磁悬浮列车
（5）超导计算机
超导体的应用
R1 = R2
a
h
R1
电流方向
b
R2
h
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。
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 你认为这种关系对电路元件的微型化有什么意义
想一想
导体的电阻取决于导体本身的材料、长度和横截面积，而不是U和I
联系
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
适用范围
提供了测定电阻的一种方法：伏安法
作用
电阻的定义式，R与U、I无关
电阻定律的表达式，也是电阻的决定式
意义
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
电阻与电阻率的对比
注意：导体的电阻和材料的电阻率
电阻反映导体对电流阻碍作用大小的性质，电阻大的导体对电流的阻碍作用大．
电阻率反映材料导电性能好坏的性质，电阻率小的材料导电性能好．
典例分析
04
【例题】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
小试牛刀
A
【例题】如图所示，厚薄均匀的矩形金属薄片边长ab=2bc。当将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( )
小试牛刀
小试牛刀
【例题】某电子元件通电后其电流I随所加电压U变化的图线如图所示，P为图线上一点，PN为图线的切线，PQ为U轴的垂线，PM为I轴的垂线，下列说法中正确的是（　　）
A．随着所加电压的增大，该元件的电阻减少
B．对应P点，该元件的电阻为
C．对应P点，该元件的电阻为
D．该元件为非线性元件，欧姆定律不满足，所以不能用公式R= 求电阻
B