11.2导体的电阻 课件-2024-2025学年高二上学期物理人教版(2019)必修第三册(共33张PPT)

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导体中产生电流的条件是什么？既然导体两端有电压，导体中才有电流，那么导体中的电流跟导体两端的电压有什么关系呢？
探究导体中电压和电流的关系
可以提供从零开始连续变化的电压
E
S
R
B
A
V
1.连接电路：
测量电阻的电流和电压
控制电路：
测量电路：
探究导体中电压和电流的关系
2.数据处理：
0.1
I/U
0.2
电压（V）
电流（A）
电流（A）
B
导体
A
2.50
0.25
2.00
0.20
1.50
0.15
1.00
0.10
0.50
0.05
0.40
0.30
0.20
0.10
0.50
方法（1）直接观察（2）图像法
结论：对同一导体，导体中的电流跟导体两端的电压成正比。
I
U
O
B
A
I-U图像是过原点的直线。
01
电阻
3.定义式：
4.单位：
1.物理意义：反映导体对电流的阻碍作用
2.定义：导体两端的电压U与通过导体的电流I的比值
(R只与导体本身性质有关)
国际单位制中 欧姆（Ω）
注意事项
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：KA=
=RB
斜率：KB=
在导体U-I图象中，斜率反映了导体电阻的大小。
K=R，不一定等于tanα
02
欧姆定律
1、内容：
2、表达式:
变式: U=IR= φ高- φ低
3.适用条件：
气体导电、半导体导电及含电动机、电解槽等电器不适用。
定义式：
决定式：
欧姆
导体中的电流I 跟导体两端的电压U成正比，
跟导体的电阻R成反比．
金属、电解液等纯电阻导电。
02
对欧姆定律的理解
3.对 ，R不变时，U与I成正比，
1.欧姆定律是一个实验定律，是在金属导电的基础上总结出来的，定律中的电压U、电流I必须是相对于同一个导体或同一段电路而言的。
2.应用公式时，应注意公式中的三个物理量I、U、R是对应于同一纯电阻电路中同一时刻的值。
两种图象
I
U
O
B
A
I
U
O
B
A
k = R
在导体的 U-I 图像中，
斜率反映了导体电阻的大小
在导体的 I -U图像中，
斜率反映了导体电阻的大小的倒数
伏安特性曲线
若是曲线又反映了什么特点？
线性和非线性元件
符合欧姆定律的导体的伏安特性曲线是一条通过坐标原点的直线
不符合欧姆定律的导体和器件，电流和电压不成正比
O
I
U
O
I
U
线性元件
非线性元件
某点的割线斜率表示电阻的倒数
思考讨论
（1）电阻R的大小由导体本身决定，与电压和电流无关。
问题：那么，电阻R与导体本身的哪些因素有关呢？
实验表明：
（2） 只是提供了一种测电阻的方法：伏安法
思考讨论
移动滑动变阻器的滑片，可以改变电阻的大小
导体的电阻与 有关
猜想
长度
思考讨论
导体的电阻与 有关
猜想
材料
铝导线
铜导线
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。
思考讨论
导体的电阻与 有关
猜想
横截面积
同样是额定电压为220V的灯泡，时间越久灯越暗，
灯丝越粗，使用时越亮；
03
实验探究
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
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 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
03
实验探究
03
实验结论
k由导体材料决定，与l、S无关。
由实验探究得知长度、横截面积相同而材料不同的导体电阻不同。
该符号是什么？
04
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？
04
导体的电阻率
演示实验：电阻率与温度的关系
实验器材：灯泡的灯丝、小灯泡、酒精灯、两节干电池、导线、开关
电阻率与温度的关系
实验过程：如图，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。
04
导体的电阻率
现象：用酒精灯给灯丝加热，灯丝的温度升高，观察到此时小灯泡变暗。
这说明温度升高，电路中电阻变大，根据 可知灯丝的温度升高电阻率变大了即：金属的电阻随温度的升高而增大，或金属的电阻率随温度的升高而增大。
通过上面的演示实验说出你观察到的现象，这说明了什么问题？
思考讨论
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
04
导体的电阻率
电阻率与温度的关系
金属：
T
半导体：
T
热敏电阻
光敏电阻
合金：
有些几乎不随t变化
标准电阻
电阻温度计
超导体：某些材料当温度降低到一定温度时
=0
R=0
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


04
导体的电阻率
金属的电阻率随温度的升高而增大
有些合金（锰铜合金和镍铜合金）电阻率几乎不受温度变化的影响
制作标准电阻
金属电阻温度计
导体、半导体、绝缘体
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
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 ℃）
05
求电阻的方法
意义 决定式 定义式
理解 说明导体的电阻由ρ、l、S决定，即与l成正比，与S成反比 提供了一种测电阻的方法——伏安法．不能认为R与U成正比，与I成反比
适用范围 任何导体 金属导体、电解质溶液
联系 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 电阻箱
旋钮式电阻箱的内部结构如左图所示，它是由9个1000Ω、9个100Ω、9个10Ω、9个1Ω的电阻器组成，只要调节面板上的四个旋钮便可得到从0到9999Ω范围内的任何整数电阻值。
问题拓展
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
试一试
如图，一块均匀的长方体样品，长为a，宽为b，厚为c。电流沿AB 方向时测得样品的电阻为R，则样品的电阻率是多少？电流沿CD 方向时样品的电阻是多少？
AB方向
CD方向
试一试
某同学想探究导电溶液的电阻随长度、横截面积的变化规律。他拿了一根细橡胶管，里面灌满了盐水，两端用粗铜丝塞住管口，形成一段
封闭的盐水柱。他量得盐水柱的长度是30 cm，并测出盐水柱的电阻等于R。现握住橡胶管的两端把它拉长，使盐水柱的长度变为40 cm。如果溶液的电阻随长度、横截面积的变化规律与金属导体相同，此时盐水柱的电阻应该等于多少？
盐水柱的体积不变，故横截面积变为原来的
总结归纳
一、电阻
(R只与导体本身性质有关)
单位：欧姆（Ω）
二、欧姆定律
定义式：
决定式：
适用于纯电阻导电
三、电阻率
金属：
T
半导体：
T


导体、半导体、绝缘体
超导现象
合金：
有些几乎不随t变化
超导体：某些材料当温度降低到一定温度时
=0
R=0
9．有些材料沿不同方向物理性质不同，我们称之为各向异性．如图所示，长方体材料长、宽、高分别为a、b、c，由于其电阻率各向异性，将其左右两侧接入电源时回路中的电流与将其上下两侧接入该电源时回路中的电流相同，则该材料左右方向的电阻率与上下方向的电阻率之比为( C )．
13．给装在玻璃管内的水银柱加一电压，使通过水银柱的电流为0.1 A，若将这些水银倒入一个内径为前者2倍的玻璃管内，接在同一电压上，通过水银柱的电流为多少？