2.2 电阻定律.ppt

2 2电阻定律 问题 根据欧姆定律导体的电阻R与加在导体两端的电压U成正比 跟导体中的电流I成反比 这种说法对吗 实验验证 导体的电阻与加在导体两端的电压及导体中的电流没有关系 实验结论 请仔细观察两只灯泡的照片 说出它们有哪些不同之处 回顾初中知识 影响电阻大小的因素有哪些 猜测 这些因素怎么影响电阻大小的 如何验证 与长度有关 与材料有关 与材料有关 与横截面积 1 实验目的 探究导体的电阻R与导体的长度l 横截面积S 材料之间的关系 2 实验方法 控制变量法 3 实验过程 长度l 横截面积S 电阻R的测量及方法 长度l 用mm刻度尺测 横截面积S 用累积法测直径 电阻R 伏安法 一 决定导体电阻大小的因素有那些 实验方法 控制变量法 实验方案 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 探究方案 1 导体的材料 横截面积相同 改变长度 研究电阻的变化 2 导体的材料 长度相同 改变横截面积 研究电阻的变化 3 导体的长度 横截面积相同 改变材料种类 研究电阻的变化 测电阻R 方法 伏安法 实验电路图 实验仪器 5 实验数据 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 导体电阻与构成它的材料有关 2 表达式 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 一 电阻定律 二 电阻率 2 物理意义 电阻率是反映材料导电性能的物理量 1 电阻率越大表明在相同长度 相同横截面积的情况下 导体的电阻越大 4 单位 3 公式 欧 米 m 5 几种导体材料的电阻率 你能从表中看出哪些信息1 2 3 纯金属的电阻率较小 合金的电阻率较大 不同材料的导体电阻率不同 5 0 10 7 5 0 10 7 5 0 10 7 镍铜合金 4 4 10 7 4 4 10 7 4 4 10 7 锰铜合金 1 44 10 7 1 0 10 7 0 89 10 7 铁 7 10 10 8 5 3 10 8 4 85 10 8 钨 3 80 10 8 2 9 10 8 2 67 10 8 铝 2 07 10 8 1 7 10 8 1 43 10 8 铜 2 07 10 8 1 6 10 8 1 48 10 8 银 100 m 20 m 0 m 温度 阻 率 金属材料的电阻率随温度的升高而增加 材料 电 6 超导现象 有些物质当温度降低到绝对零度附近时它们的电阻率会突然变为零 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 7 电阻率随温度变化的运用 电阻率与温度的关系 金属 t 半导体 t 热敏电阻光敏电阻 电阻温度计 半导体的导电性能具有可控性 R1 R2 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 只要保证厚度不变即可 有利于电路元件的微型化 如图2 2 2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U V 的电路中时 电流为I 若将C与D接入电压为U V 的电路中 则电流为 答案 A 规律总结 应用电阻定律解题 对同种材料的导体来说 电阻率 不变 确定好l和S是解题的关键 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都缩为原来的1 2时D 当L和横截面的半径都增大一倍时 思路点拨 导体的电阻由 l S共同决定 而 是由导体的材料和温度决定的 导体的电阻率由材料本身决定 并随温度的变化而变化 但并不都是随温度的升高而增大 则A B C错 若导体温度升高时 电阻增大 其原因就是电阻率随温度的升高而增大产生的 则D选项正确 变式训练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 B 1 有人说电阻是导体阻碍电流的性质 电阻率是由导体的性质决定的 所以电阻率越大 则电阻越大 对吗 为什么 不对 阻率反映导体导电性能的优劣 电阻率大 不一定电阻大 由电阻定律 电阻还与L和S有关 课堂训练 2 一白炽灯泡铭牌显示 220V 100W 字样 由计算得出灯泡灯丝电阻R 484 该阻值是工作时的电阻值还是不工作时的电阻值 两者一样吗 为什么 不一样 100W是额定功率 是灯泡正常工作时的功率 所以484 是工作时的电阻 当灯泡不工作时 由于温度低 电阻比正常工作时的电阻小 所以小于484 3 一段均匀导线对折两次后并联在一起 测得其电阻为0 5 导线原来的电阻多大 5倍 若把这根导线的一半均匀拉长为三倍 另一半不变 其电阻是原来的多少倍 8 4 同一半圆形金属片 如图所示 从不同方向测量其电阻 1 Ra Rb是否相等 2 如果不等 Ra Rb谁大 Ra Rb比值是多少 1 不等 a 又短又 胖 b 又长又 瘦 Ra Rb 2 若1 4圆形金属片电阻为R0 则 a 为两R0并联 Ra R0 2 b 为两电阻串联 Rb 2R0 所以Ra Rb 1 4 5 如图所示 两个截面积不同长度相等的均匀铜棒接在电路中 两端电压为U 则 A 通过两棒的电流强度相等B 两棒的自由电子定向移动的平均速率不同C 两棒内的电场强度不同 细棒内的场强E1大于粗棒内的场强E2D 细棒两端的电压U1大于粗棒两端的电压U2 ABCD I1 I2 U1 U2 6 甲乙两根保险丝均由同种材料制成 直径分别是d1 0 5mm和d2 1mm 熔断电流分别为2 0A和6 0A 把以上两根保险丝各取等长一段并联后再接入电路中 允许通过的最大电流是 A 0 6AB 7 5AC 10 0AD 8 0A B 电流计 1 作用 测量电路中的电流 2 原理 磁场对电流的作用 3 连接 串接 4 内阻 电流计本身的电阻 6 量程 满偏电流 Ig 满偏电压 Ug 5 电路图符号 7 读数 也可读电压 8 测量实际电流 电压的困难 灵敏电表的参数 1 满偏电流电流表指针偏转到最大刻度时的电流Ig叫满偏电流 2 电流表的内阻表头G的电阻Rg叫做电流表的内阻 用Rg表示表头线圈的电阻一般为几百到几千欧 说明 如果电流超过满偏电流 不但指针指不出示数 表头还可能被烧毁 每个电流表都有它的Rg值和Ig值 Rg和Ig是电流表的两个重要参数 3 满偏电压 表头G通过满偏电流时 加在它两端的电压Ug叫做满偏电压 根据欧姆定律可知 Ug IgRg 问题 电流表能够测量的电流不超过毫安级 为了测量几安培的电流 甚至更大的电流 可以采用什么方法 说明 这样 在测量大电流时 通过电流表G的电流也就不致超过满偏电流Ig 并联了分流电阻 则在表头刻度盘上标出相应的电流值 不是表示通过电流表G的电流 而是表示通过电流表A的电流 电流表的改装 例题1电流表G 内阻Rg 25 满偏电流Ig 3mA 要改装成量程为0 6A的电流表 应该如何改装 问题1 量程为0 6A的电流表的含义是什么 问题2 此电流表 量程0 6A 的表头内阻为多少 小结 从上面的分析可以看出 1 把电流表G改装成电流表 需要给电流表并联一个阻值小的电阻2 改装后的电流表量程越大 需要给电流表G并联的分流电阻R越小 改装后的电压表内阻就越小 思考 多量程的电流表如何改装 原理是什么 电流表的改装 如图 由 I Ig R IgRg R IgRg I Ig 若I nIgn为放大倍数 则R IgRg I Ig Rg n 1 即 电流表的改装 1 若要将电流表G改装成大量程电流表需要 并联一个电阻 分流 2 若改装成一个量程为Ig的n倍的电流表A 需要并联的电阻的阻值为 电流表的改装 练习1 若电流表的内阻Rg 1000 满偏电流Ig 100 A怎样把它改装成量程为10mA的电流表 解 R IgRg I Ig 0 1 1000 9 9 10 1 或R Rg n 1 1000 99 10 1 问题 电压表能够测量的电压也是有限的 为了测量更大的电压可以采用什么方法 电压表的改装 电压表的改装 说明 电压表V刻度盘上的电压值不表示加在电流表G上的电压 而是表示加在电压表上的电压 分压电阻 串联电阻R的作用是分担一部分电压 作这种用途的电阻叫分压电阻 例题2 一电流表G 内阻Rg 100 满偏电流Ig 3mA 把它改装成3V的电压表 需串联一个多大的电阻 问题1 量程为3V的电压表的含义是什么 问题2 该电压表的内阻多大 强调 电压表的内阻RV等于表头内阻Rg和分压电阻R串联时的总电阻 即 RV R Rg 1000 电压表的改装 电压表的改装 小结 从上面的分析可以看出 1 把电流表改装成电压表 需要给电流表串联一个阻值大的电阻2 改装后的电压表量程越大 需要给电流表G串联的分压电阻越大 改装后的电压表内阻越大 思考 多量程的电压表如何改装 原理是什么 由 电压表的改装 令 U nUg则有 电压表的改装 2 若改装成一个量程为Ug的n倍的电压表V 需要串联电阻的阻值为 串联一个电阻 分压 1 若要将电流表G改装成电压表需要 电压表的改装 练习1 若电流表的内阻Rg 1000 满偏电流Ig 100 A怎样把它改装成量程为U 3V的电压表 解 Ug IgRg 0 1Vn U Ug 30 R n 1 Rg 29000 29k 练习2 有一个电流表G 内阻Rg 10 满偏电流Ig 3mA 要把它改装为量程为0 3V的电压表 要串联多大的电阻 改装后的电压表内阻多大 电压表的改装 1 若要将电流表G改装成一个量程为Ug的n倍的电压表V 需要串联电阻的阻值为 2 若要将电流表G改装成一个量程为Ig的n倍的电流表A 需要并联的电阻的阻值为 小结 伏安法测电阻 电阻的测量 用电压表测出电阻两端的电压U 用电流表测出通过电阻的电流I 利用部分电路欧姆定律可以算出电阻的阻值R 伏安法 伏安法测电阻的两种电路 电流表接在电压表两接线柱外侧 通常叫 外接法 电流表接在电压表两接线柱内侧 通常叫 内接法 因为电流表 电压表分别有分压 分流作用 因此两种方法测量电阻都有误差 伏安法测电阻的误差分析 电流表外接法 电压表示数 电流表示数 测量值偏小 适于测量小阻值电阻 说明 误差来源于电压表的分流 分流越小 误差越小 所以该电路适合测量小电阻 即 电流表内接法 电压表示数 电流表示数 测量值偏大 适于测量大阻值电阻 说明 误差来源于电流表的分压 分压越少 误差越小 所以该电路适合测量大电阻 即 伏安法测电阻电路选择 直接比较法 当 x v时 采用外接法当 x v时 采用内接法 比值法 实验试探法 若伏特表示数有明显变化 即宜外接 若安培表示数有明显变化 即宜内接 限流和分压电路的选取 1 限流式 图中变阻器起限流作用 求待测电阻Rx的电压可调范围 限流式电路的特点 1 电压不能从零开始调节 调节范围较小 但电路结构较为简单 2 电能损耗较小 2 分压式 图中变阻器起分压作用 求待测电阻Rx的电压可调范围 分压式电路的特点 1 电压可以从零开始调节到电源电动势 调节范围较大 但电路结构较为复杂 2 电能损耗较大 限流式 分压式 可调范围 变阻器 电能损耗 较大阻值 较小阻值 较小 较大 限流电路和分压电路选择 若采用限流式不能控制电流满足实验要求 即滑动变阻器阻值调至最大时 待测电阻上的电流 或电压 仍超过电流表 或电压表 的量程 或超过待测电阻的额定电流 则必须选择分压式 限流式适合测量阻值小的电阻 跟滑动变阻器的总电阻相比相差不多或比滑动变阻器的总电阻还小 分压式适合测量阻值较大的电阻 一般比滑动变阻器的总电阻要大 若待测电阻的阻值比滑动变阻器总电阻大得多 以至在限流电路中 滑动变阻器的滑动触头从一端滑到另一端时 待测电阻上的电流或电压变化范围不够大 此时 应改用分压电路 若实验中要求电压调节从0开始连续可调 能够测出多组数据 则必须采用分压式电路 当电路对限流和分压没有明确要求时 采用限流接法比分压接法节能 1 待测电阻 约100 2 直流毫安表 量程10mA 内阻50 3 直流电压表 量程3V 内阻5k 4 直流电源 输出电压4V 内阻可不计 5 滑动变阻器 阻值范围15 允许最大电流1A 6 开关一个 导线若干根据器材的规格和实验要求 在本题的实物图上连线 图为用伏安法测量一个定值电阻阻值的实验所需的器材实物图 器材规格如下 题型一 电流表内外接 限流和分压接法的选择 实物连接 要点 1 电流表内外接的选择 2 限流接法和分压接法的选择 3 连接实物图 有一待测电阻Rx 阻值约为5 允许最大功率为1 25W 现欲比较精确的测定其阻值 除待测电阻外 备用器材及规格如下 电压表 0 3