高中物理 第3章第2节 电阻课件 鲁科版选修31.ppt

第2节电阻 温故知新 1 在初中我们已经学过电阻的概念 知道了电阻是电路中不可缺少的电子元件 它在电路中起到控制电路的作用 请同学们回顾一下电阻是怎样定义的 答案 加在导体两端的电压与通过导体的电流之比定义为导体的电阻 精彩回眸 2 有时家中的白炽灯灯丝断了 恰好又没有新的可换 轻轻摇晃灯泡 断了的灯丝有时还能搭上 而且将灯泡再接入电路中会发现它比原来更亮了 这是怎么回事呢 答案 电阻丝的长度变短 电阻变小 在电压一定时 灯泡消耗功率变大故灯泡变亮 一 欧姆定律1 内容 导体中的电流i跟导体两端的电压u成 跟导体的电阻r成 2 公式 i 3 适用条件 欧姆定律对 都适用 但是对气体电离后导电和半导体元件并不适用 新知梳理 正比 反比 金属或电解液 正比 反比 二 探究导体电阻与其影响因素的定量关系1 实验方法 1 测金属丝直径 取一段紧密绕制的电炉丝 用刻度尺测出它的宽度 除以圈数 计算出电炉丝的 2 测金属丝的长度l 把电炉丝拉直 用刻度尺量出其长度l 直径 3 测金属丝的电阻 按图3 2 1所示连接电路 闭合开关 测出电炉丝两端的电压和通过的电流 根据欧姆定律算出电炉丝的电阻 移动滑动变阻器的触头 多测几组数据 求出电阻r的 值 2 实验探究按图3 2 1所示连接电路 1 在材料相同 粗细相同的情况下 导体的电阻与导体的长度成 图3 2 1 平均 正比 2 在材料相同 长度相同的情况下 导体的电阻与导体的横截面积成 3 对于同种导体 材料电阻率相同 对不同种导体 材料电阻率不同 说明导体的电阻与 有关 三 电阻定律1 内容 在温度不变时 导体的电阻r跟它的长度l成 跟导体的横截面积s成 还跟导体的材料有关 反比 材料 正比 反比 2 公式 3 适用条件 温度一定 粗细均匀的 或浓度均匀的 四 电阻率1 物理意义 电阻率 是反映导体导电性能的物理量 是导体材料本身的 与导体的形状 大小 它的单位是 国际符号是 2 计算公式 电解质溶液 属性 无关 欧姆 米 m 金属导体 3 电阻率与温度的关系各种材料的电阻率都随温度而变化 金属的电阻率随温度升高而 可用于制造电阻温度计 半导体和电介质的电阻率随温度的升高而 半导体的电阻率随温度变化较大 常用于制作热敏电阻 有些合金如锰铜 康铜的电阻率几乎不受 的影响 可用来制作标准电阻 4 超导现象 当温度降低到绝对零度附近时 某些材料的电阻率 的现象 增大 减小 温度变化 突然减小到零 合作探究 1 电阻 1 电阻 当电流通过导线时 自由电子并不是畅通无阻地流动的 而是不断地与金属离子发生碰撞 由此产生导线对电流的阻碍作用 这就是我们通常所说的电阻 电阻及电阻定律 2 实验探究 1 实验目的 探究电阻与导体的材料 横截面积 长度之间的关系 2 实验方法 控制变量法 图3 2 2 利用变量控制法 在材料 长度和横截面积三者中 保持任意两者相同 定量比较另一变量变化时与电阻的关系 4 实验结论 导体的电阻跟导体的长度成正比 跟导体的横截面积成反比 还跟材料有关 3 电阻定律 1 内容 导体的电阻r跟导体的长度l成正比 跟导体的横截面积s成反比 还跟导体的材料有关 温馨提示 式中长度l是沿电流方向导体的长度 横截面积s是垂直电流方向的横截面 如图3 2 3所示 一块长方体铜块 若通以电流i1 则长度为a 横截面积为bc 若通以电流i2时 则长度为c 横截面积为ab 是材料的电阻率 图3 2 3 1 一根阻值为r的均匀电阻丝 长为l 横截面积为s 设温度不变 在下列哪些情况下其电阻值仍为r a 当l不变 s增大一倍时b 当s不变 l增大一倍时c 当l和s都为原来的1 2时d 当l和横截面的半径都增大一倍时 答案 c 1 电阻率 1 物理意义 电阻率 是一个反映导体导电性能的物理量 是导体材料本身的属性 与导体的形状 大小无关 电阻率越小 导电性能越好 电阻率及特殊电阻 3 单位 欧姆 米 符号为 m 温馨提示 1 各种材料的电阻率在数值上等于用该材料制成的长度为1m 横截面积为1m2的导体的电阻 2 各种材料都有各自的电阻率 各种金属中银的电阻率最小 其次是铜 铝 合金的电阻率大于组成它的任何一种纯金属的电阻率 4 电阻率与温度的关系各种材料的电阻率都随温度的变化而变化 金属的电阻率随温度升高而增大 有些合金如锰铜 镍铜的电阻率几乎不受温度变化的影响 各种金属中 银的电阻率最小 其次是铜 铝 合金的电阻率大于组成它的任何一种纯金属的电阻率 2 特殊电阻 1 电阻率随温度变化明显的金属 可用来做电阻温度计 如铂电阻温度计 2 有些合金 其电阻率几乎不受温度变化的影响 可用来制作标准电阻 如锰铜合金 3 有些半导体材料对温度或光照比较敏感 可以用来制作热敏电阻或光敏电阻 3 滑动变阻器 图3 2 4 滑动变阻器是利用改变导体长度来改变电阻的 其构造如图3 2 4所示 ab是一根金属杆 其电阻可视为零 c d间是电阻率较大 长度较长的电阻丝 p是滑动触片 能将金属杆与电阻丝连通 若将ab直接接入电路当中 其电阻为零 若将cd直接接入电路中 电阻是整个电阻丝电阻 起不到改变电阻阻值的作用 正确的连接方法是将ac 或ad bc bd 接入电路中 如将a与d连入电路 电阻就是dp部分 当p向右滑动 电阻阻值减小 2 关于电阻率的正确说法是 a 电阻率 与导体的长度l和横截面积s有关b 电阻率表征了材料的导电能力的强弱 由导体的材料决定 且与温度有关c 电阻率大的导体 电阻一定很大d 有些合金的电阻率几乎不受温度变化的影响 可用来制成电阻温度计 答案 b 典例精析 电阻定律r l s的应用 答案 b 反思领悟 1 在导体拉伸或压缩时体积不发生变化是一重要隐含条件 是解决此类电阻变化问题的关键 2 电阻定律指出了导体的电阻由导体本身决定 也提出了一种控制 制造电阻的方法 常用的滑动变阻器就是依靠改变导线长度达到改变电阻的目的 如图3 2 5所示 一段长为a 宽为b 高为c a b c 的导体 将其中的两个对立面接入电路时 最大的电阻为r 则最小的电阻为 a c2r a2b c2r ab c a2r bc d r 图3 2 5 答案 a 例2 金属铂的电阻值对温度的高低非常 敏感 下图的i u图象中能表示金属铂电阻情况的图象是 对电阻率的理解及应用 思路点拨 本题借助图象考查了电阻率随温度的变化 知道图象斜率的意义是反映电阻的倒数 是解决此题的关键 解析 在i u图象中 图象的斜率表示电阻的倒数 由于铂的电阻率随温度的升高而变大 故i u图象斜率应减小 因此能反映金属铂电阻情况的图象为c 答案 c反思领悟 解答此类问题时 除了明确电阻率随温度的变化外 还要搞清u i图象 或i u图象 的物理意义 并根据题中给出的图象变化情况 利用斜率的意义分析电阻的变化 一只标有 220v 60w 的白炽灯泡 加上的电压u由零逐渐增大到220v 在此过程中 电压u和电流i的关系可用图线表示 在如图所示的四个图线中 肯定不符合实际的是 答案 acd 例3 如图3 2 6所示 ab和a b 是长度均为l 2km的完全相同的两根输电线 1km电阻值为1 若发现在距离a和a 等远的两点c和c 间发生漏电 相当于在两点间连接了一个电阻 接入电动势为e 90v 内阻不计的电源 当电源接在a a 间时 测得b b 间电压为ub 72v 当电源接在b b 间时 测得a a 间电压为ua 45v 由此可知a与c相距多远 电阻定律和欧姆定律的综合应用 图3 2 6 读题 1km电阻值为1 可表示rac和rbc的大小 a a 间接电源 b b 端接电压表时 bc b c 相当于导线 无电势降落 电压表测r两端电压 同理b b 接电源 a a 接电压表 ac a c 相当于导线 无电势降落 电压表测r两端电压 画图 答案 0 4km反思领悟 考查电路相关问题 一定要画出等效电路图 明确电阻的连接方式 以及电压和电阻的对应关系 同一导体电阻不随导体两端电压 电流的变化而改变 当导体的长度或横截面发生变化时 要分析电阻的变化情况 两根不同材料制成的均匀电阻丝 长度之比l1 l2 5 2 直径之比d1 d2 2 1 给它们加相同电压 通过它们的电流之比i1 i2 3 2 则它们的电阻率之比 1 2为多少 伏安法测电阻用电压表测出金属丝两端的电压 用电流表测出通过金属丝的电流强度 由欧姆定律的变形公式r u i就可求出电阻值 或者由测出的若干组电压 电流值用描点法画出电阻的伏安特性曲线 由图线的斜率和电阻的关系确定 创新