高中物理 第三章 恒定电流 第2节 电阻知识导航素材 鲁科版选修3-1.doc

第2节 电阻思维激活1.在生活和生产中所使用的电线材料大多是铜丝和铝丝，为什么不用更廉价的铁丝呢？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：在室外架设的高压线通常使用铝质导线，因为铝材料密度小，同样截面积的情况下质量小很多，比较容易架设，成本也低；室内用线大多是铜质导线，原因是导电性能好，使用寿命长；铁质材料的劣势比较明显，它电阻率大，也就是说导电性能差，再者是易氧化，寿命短等，所以在生活和生产中不使用铁质材料做导线.2.答案：灯丝搭上以后，其有效长度变短，电阻变小了，在电路电压不变的情况下，消耗的电功率变大了，因此比原来更亮.自主整理1.探究影响导线电阻的因素导体具有二重性，内有大量的自由电荷，定向移动时形成_，但自由电荷的定向移动并不是畅通无阻的，导线中对电流的_作用，叫做电阻.用电压表测出导线两端的电压，用电流表测出导线中的电流，代入公式_来求导线电阻的方法，叫做伏安法.探究影响电阻的因素：为了确定到底是哪些因素影响电阻以及它们是如何影响电阻的，必须用_法进行研究，具体做法：(1)同种材料、同样的长度，测量不同粗细的导线的电阻，研究电阻与_的关系；(2)同种材料、同样的粗细，测量不同长度的导线的电阻，研究电阻与_的关系；(3)同样的长度、同样的粗细，测量不同材料导线的电阻，研究电阻与_的关系.电阻定律：导体的电阻r跟导体的长度l成_比，跟导体的横截面积s成_比，还跟导体的材料有关.公式：_，为材料的_，反映导电性能的物理量，单位为m.(4)导线电阻不仅与其长度和截面积有关，还与导线的材料和_有关.金属材料的电阻率一般会随着温度的升高而_，在温度变化范围不太大的情况下，金属的电阻率与温度之间近似存在_关系；绝缘体和半导体的电阻率却随着温度的升高而_，并且是非线性的.2.身边的电阻有些合金材料(如锰铜合金)的温度系数很小，表明电阻几乎不受_的影响，这种材料可用来做_电阻.某些金属材料(如铜)的温度系数相对大一些，可用来做电阻温度计.半导体材料来用来做热敏电阻、光敏电阻，用于自动控制.电阻的种类：_电阻、_电阻(滑动变阻器、电位器等)、敏感电阻等.答案：1.电流 阻碍 r=u/i 控制变量(1)横截面积(2)导线长度(3)导线材料正 反 r= 电阻率(4)温度 变大 线性 减小2.温度 标准 固定 可调高手笔记1.对电阻的理解当电流通过导线时，自由电子并不是畅通无阻的流动的，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.2.部分电路欧姆定律(1)内容：导体中的电流强度跟导体两端的电压成正比，跟导体的电阻成反比.(2)数学表达式：i=u/r.(3)使用条件：适用于金属和电解液导电，不适用于气体导体和某些导电器件.3.影响电阻的因素电阻是导体本身的一种性质，它的大小与外加电压、通过它的电流的大小无关.在温度变化不大的情况下只和导体本身的长度、横截面积及材料种类有关.名师解惑1.公式r=u/i与r=的区别剖析:r=u/i是电阻的定义式，r由导体本身的性质决定，与u、i无关，只是可以由u、i的比值度量，即使导体两端没有电压，也没有电流通过，导体的电阻仍保持其固有的数值.r=是电阻定律的表达式，也是导体电阻的决定式，它表明导体的电阻大小取决于导体材料的电阻率、导体的长度和横截面积.前者适用于金属导体和电解质溶液，后者只适用于金属导体.2.导体、半导体和绝缘体的导电能力为何有差别？剖析:由于物质结构的不同.物质是由原子组成的，原子内的电子绕原子核运动，无论是导体、半导体还是绝缘体，里面都有大量的电子.在金属中电子受原子核的吸引很微弱，有大量的电子可以自由运动，所以金属中的电子叫自由电子，一旦加上电场，金属中自由电子都做定向移动，于是形成电流.可是在绝缘体中，带负电的电子受到原子核的吸引，不能随便离开，就不能形成电流.半导体的情况介于上述两种情形之间.在低温时，电子受到原子核束缚不能导电，但受到的束缚比绝缘体中电子受到的束缚要弱一些.随着温度升高，电子运动加剧，一部分电子就会挣脱开束缚变为自由电子参加导电.温度越高，挣脱束缚的电子越多，导电能力越强.讲练互动【例1】 两根完全相同的金属导体，如果把其中的一根均匀拉长到原来的4倍，把另一根导线对折后绞合起来，则它们的电阻之比为_.解析：导体的电阻由r=决定，当、l、s改变时，会导致电阻变化，只要明确导体长度、面积如何变化，代入公式求解即可.金属导线原来的电阻为r=，拉长后l1=4l，因为总体积v=ls保持不变，所以截面积s1=，得r1=16r.对折后l2=，截面积s2=2s，得r2=r/4.故后来两导线的电阻比r1r2=641.答案：641绿色通道 某一导体形状改变后，讨论其电阻变化要抓住要点： (1)电阻率不变；(2)总体积不变.由v=ls可知l和s成反比例变化.在、l、s都确定后，应用电阻定律r=判断.黑色陷阱 本题解题过程中容易忘记考虑横截面积的变化，而只考虑了长度的变化.变式训练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解析：由r=和v=sl得l不变，s增大一倍时r变为原来的1/2s不变，l增大一倍时r变为原来的一倍l、s都缩为原来的1/2时，r不变l和横截面的半径都增大一倍时，r变为原来的1/2.答案：c【例2】 如图，ab和ab是长度均为l=2 km，1 km电阻值为=1 的两根输电线，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=90 v、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=72 v；当电源接在b、b间时，测得a、a间电压为ua=45 v.由此可知a与c相距多远？ 解析：由电阻定律r=,知在电阻率和导体横截面积一定的情况下，电阻跟长度成正比，如果求出c点到a点的电阻和到b点的电阻的比值，即可求出距离ac和bc.在测量过程中的等效电路如上图，当电源接在a、a间时，可以认为电流仅在回路acca中流，此时ub=72 v等于漏电阻r上的电压.设ac和bc间每根输电线的电阻为rac和rbc，则有,同理，当电源接在b、b间时，则有,解得rac=rbc/4.由电阻定律r=l，可得a、c间相距为lac=l/5=0.4 km.答案：0.4 km.绿色通道 电路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.对同一导体，电阻不随导体两端的电压、电流的变化而变化，当导体长度、横截面积改变时，导体的电阻需考虑是否变化.变式训练2.相距40 km的a、b两地架两条输电线，电阻共为800 ，如果在a、b间的某处发生短路，这时接在a处的电压表示数为10 v，电流表的示数为40 ma，求发生短路处距a处有多远？解析：如图所示,由r=u/i得r=10/0.04 =250 .由r=得800=40/s.所以/s=20.所以由r=得250=20l，l=12.5 km.答案：12.5 km.体验探究问题:给你玻璃杯、盐水、不同的金属片、导线，请你用它们做成一个简易装置来改变电路中的电流.导思:要改变电路中的电流，只需改变电路中的电