第3节 物质的导电性与电阻
要点详解
知识点1 物质的导电能力
1. 物质导电能力的检测
(1)可以通过电流表来判断电路中电流的有无或大小(如图1)。
(2)可以通过用电器的工作情况来判断电路中电流的有无或大小(如图2)。
2. 导体和绝缘体
(1)导体:容易导电的物质叫做导体。金属、石墨(碳)、人体、大地以及酸、碱、盐类的水溶液等都是导体。
(2)绝缘体:不容易导电的物质叫做绝缘体。橡胶、玻璃、瓷、塑料、油和干燥的空气等都是绝缘体。
说明 导体和绝缘体之间没有绝对的界限。
导体和绝缘体不是绝对的,在条件改变时有些绝缘体可以导电,从而转变为导体;有些导体变得不容易导电。如:
①玻璃在常温下是绝缘体,当玻璃的温度升高时,它的导电能力会逐渐增强,从而变成导体。
②纯净的水是绝缘体,而含有杂质的水是导体。
③干燥的空气是绝缘体,而夏天打雷闪电时两云层之间的空气就不再是绝缘体,而是导体了。
④导体的表面若被氧化或腐蚀后,会使它的导电能力下降,甚至不容易导电。
3. 半导体:导电能力介于导体和绝缘体之间的一类物质叫做半导体。常见的半导体材料是____________和____________。半导体主要应用于电子工业,如制造电脑、电视机、收音机等。
4. 金属导电的微观解释
金属导电是因为其内部带负电的自由电子能从一个地方移动到另一个地方。而在绝缘体中因为几乎没有____________的电子而不能导电。
例1 (龙岩中考)图中标出了制成铅笔的几种材料,通常条件下属于导体的是( )
A. 石墨、金属 B. 石墨、橡皮 C. 木材、金属 D. 木材、橡皮
知识点2 电阻
1. 概念:电阻是导体对电流的____________作用。导体的电阻越大,表示导体对电流的阻碍作用越大。电阻的大小是由导体自身性质决定的。不管导体是否连入电路,是否有电流通过,导体的电阻总是存在的。
2. 符号:电阻用字母R表示。电路图中电阻的符号是:。
3. 单位:在国际单位制中,电阻的单位是____________,简称欧,符号是Ω。比欧大的单位有千欧(kΩ)、兆欧(MΩ),它们之间的换算关系如下:1兆欧(MΩ)=103千欧(kΩ)=106欧(Ω)。
例2 关于电阻,下列说法正确的是( )
A. 导线外面包一层塑料,主要是利用了塑料的电阻大
B. 绝缘体有电阻,导体没有电阻
C. 一般用电器的电阻远远小于导线的电阻
D. 电阻的国际符号为Ω
知识点3 影响导体电阻大小的因素
1. 实验方法
探究导体电阻的大小与导体长度、粗细和材料是否有关时,涉及的因素较多,应采用控制变量法来进行实验。
导体的电阻大小无法直接观察到,可以采用转换法来进行实验,用灯泡的亮度或电流表示数的大小来反映导体电阻的大小。
2. 实验探究及结论
探究要素 探究过程 探究结论
电阻与导线长度的关系 控制导线的材料和粗细不变,只改变长度,观察灯泡亮度和电流表示数变化 在导线材料、粗细一定的情况下,导线越长,电阻越大
电阻与导线粗细的关系 控制导线的材料和长度不变,只改变粗细,观察灯泡亮度和电流表示数变化 在导线材料、长度一定的情况下,导线越粗,电阻越小
电阻与导线材料的关系 控制导线的长度和粗细不变,只改变材料,观察灯泡亮度和电流表示数变化 不同的材料,在长度、粗细一定的情况下,电阻不同
综上所述:导体的电阻大小与导体的长度、横截面积(粗细)和材料有关。同种材料横截面积相同的导线,导线越长,电阻越大;同种材料长度相同的导线,导线越细,电阻越大。
3. 导体的电阻与温度有关,金属导体的电阻会随温度的升高而增大。某些材料的温度降低到一定程度时,电阻会突然消失,这就是超导现象。
例3 (茂名中考)小明在探究“电阻的大小与什么因素有关”的活动中,发现实验器材中电阻丝只有一根,其他器材足够,如果要他完成下面的实验探究活动,不可能完成的是( )
A. 探究导体电阻与长度的关系
B. 探究导体电阻与横截面积的关系
C. 探究导体电阻与材料的关系
D. 探究导体电阻与温度的关系
易错点拨
易错点1 不能正确理解导体和绝缘体
例4 下列说法正确的是( )
A. 绝缘体在任何情况下都不能导电
B. 绝缘体的电荷几乎被束缚在原子核周围不能自由移动,所以不容易导电
C. 酸、碱、盐溶液能导电,是因为溶液中存在大量可以自由移动的正、负离子,但由于正、负离子移动方向相反,所以在溶液中电流方向不定
D. 蒸馏水、石墨、盐块都是良好的导体
易错点2 不清楚影响电阻大小的因素
例5 (北海中考)从图中的长方形金属薄板abcd中剪出一块,下列哪种剪法得到的金属板条电阻最大( )
A. 剪出abfe B. 剪出efcd
C. 剪出阴影部分的细金属条 D. 保留整块金属板
综合应用
例6 (盘锦中考)如图所示,AB、CD是长度相同的两条镍铬合金线。将它们分别接入电路进行实验,通过观察两次____________,可以比较出这两条镍铬合金电阻的大小,这套实验装置研究的是导体电阻大小与导体____________的关系。如果再提供一条外形和CD完全相同的锰铜合金线,还可以研究导体电阻大小与导体____________的关系。
巩固提升
1. (大连中考)通常情况下,下列物体属于导体的是( )
A. 陶瓷杯 B. 塑料尺 C. 玻璃砖 D. 金属块
2. (玉林中考)一段1m长的电阻丝,下列做法能使它的电阻增大的是( )
A. 对折
B. 长度拉伸为原来的2倍
C. 剪掉一半
D. 外表涂上绝缘材料
3. 如图所示,把M、N分别跟废日光灯管中的钨丝和废灯泡灯芯(钨丝已断)连接,观察钨丝和灯泡灯芯加热前后电流表的示数变化情况,其中甲图中电流表的示数将____________(填“变大”、“变小”或“不变”),此现象表明导体的电阻与____________有关;乙图中电流表的示数将____________(填“变大”、“变小”或“不变”)。
4. (北海中考)小芳在探究影响导体电阻大小的因素时,猜想导体的电阻可能与下列因素有关:
A. 导体的材料
B. 导体的长度
C. 导体的横截面积
为验证上述猜想,小芳用如图的器材进行实验,其中①、②、③是镍铬合金丝,④是锰铜丝。
(1)连接电路时,开关应处于____________状态,在M、N之间分别接上不同的导体,闭合开关后通过观察____________来比较导体电阻的大小。
(2)为验证猜想B,应选用编号为____________两根金属丝分别接入电路进行实验。
(3)分别将①、③两金属丝接入图中M、N两点间,电流表的示数不同,由此得到的结论是:当材料和长度相同时,导体电阻跟____________有关。
5. 某小组通过实验测量铅笔芯电阻大小如图1所示,请观察铅笔芯的异同,猜想:“电阻的大小与什么因素有关?”答:____________、____________。(写出两个因素即可)
(1)为了验证猜想他们按如图2所示的器材进行实验,如果他们要研究导体的材料对电阻的影响,应选择图3中的____________分别接入电路中的E、F之间。
他们继续进行实验后将数据记录在表格中。
实验序号 材料 长度(米) 横截面积(米2) 电流(安)
1 镍铬 1 S 0.4
2 镍铬 1 2S 0.8
3 镍铬 0.5 S 0.8
4 锰铜 1 S 0.7
(2)分析比较实验序号____________中的数据及相关条件,可得出的初步结论是:同种材料、横截面积相同的导体,长度越长,导体的电阻越大。
(3)分析比较实验序号1、2中的数据及相关条件,可得出的初步结论是________________________________________________。
(4)在整个实验中他们除了控制温度保持不变外,还应控制____________不变,才能通过电流大小来比较导体的电阻大小。
参考答案
【要点详解】知识点1:硅 锗 自由移动 例1 A 知识点2:阻碍 欧姆 例2 A 知识点3:例3 C
【易错点拨】例4 B 例5 C
【综合应用】例6 电流表的示数 横截面积 材料
【巩固提升】1. D 2. B 3. 变小 温度 变大 4. (1)断开 灯泡亮暗程度(或电流表示数) (2)①、② (3)导体横截面积 5. 材料 长度 (1)A和B (2)1、3 (3)同种材料、长度相同的导体,横截面积越大,导体的电阻越小 (4)导体两端的电压