高中物理 第3章 从电表电路到集成电路 3_3 探究电阻定律课件 沪科版选修3-1

第3章 学案3探究电阻定律 目标定位1 掌握用控制变量法探究电阻定律的实验方法 并能用电阻定律解决有关问题 2 掌握电阻的串联 并联和混联特点 熟练求解各种情况下电路的总电阻 内容索引 知识探究 达标检测 知识探究 1 一 探究电阻定律 1 在电学实验中 移动滑动变阻器的滑片可以改变它的电阻 这说明导体电阻跟什么因素有关 同是220V的灯泡 灯丝越粗用起来越亮 说明导体电阻跟什么因素有关 电线常用铜丝制造而不用铁丝 说明导体电阻跟什么因素有关 答案 长度横截面积与导体的材料有关 2 用多用电表分别测定下述导体的电阻 比较得出结论 1 长度不同 横截面积相同的两根锰铜导线 电阻与长度有什么关系 答案 与长度成正比 长度越长 电阻越大 2 长度相同 横截面积不同的两根镍铬合金导线 电阻与横截面积有什么关系 答案 与横截面积成反比 横截面积越大 电阻越小 3 长度相同 横截面积也相同的锰铜导线和镍铬合金导线 电阻相同吗 答案 材料不同 电阻不同 1 电阻定律 1 内容 对同种材料的导体而言 导体的电阻跟它的成正比 跟它的成反比 2 公式 R 式中 是材料的电阻率 它与导体的和温度有关 反映了材料的性能 2 电阻率 1 概念 电阻率是反映导体性能的物理量 是导体材料本身的属性 与导体的形状 大小 2 单位是欧姆 米 符号为 长度 横截面积S 材料 导电 导电 无关 m 3 电阻率与温度的关系 金属的电阻率随温度升高而 可用于制造电阻温度计 半导体和绝缘体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 可用于制做热敏电阻 有些合金 如锰铜 镍铜 的电阻率几乎不受温度变化的影响 可用来制做电阻 当温度降低到附近时 某些材料的电阻率突然减小到零成为超导体 增大 减小 标准 绝对零度 白炽灯的灯丝断了 轻轻摇晃把断了的灯丝搭接上后 再接入电路时 会发现比原来更亮了 怎么解释这种现象 答案 例1目前集成电路的集成度很高 要求里面的各种电子元件都微型化 集成度越高 电子元件越微型化 越小 图1中R1和R2是两个材料相同 厚度相同 表面为正方形的导体 但R2的尺寸远远小于R1的尺寸 通过两导体的电流方向如图所示 则关于这两个导体的电阻R1 R2关系的说法正确的是 图1 答案 解析 A R1 R2B R1 R2C R1 R2D 无法确定 例2关于电阻率的说法中正确的是A 电阻率 与导体的长度L和横截面积S有关B 电阻率反映材料导电能力的强弱 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 可用来制作电阻温度计 答案 解析 电阻率反映材料导电能力的强弱 只与材料及温度有关 与导体的长度L和横截面积S无关 故A错 B对 有些合金的电阻率几乎不受温度变化的影响 可用来制作标准电阻 故D错 二 电阻的串联 并联 1 如图2所示是两个电阻的串联电路 请你利用欧姆定律和电压关系推导出R1 R2串联后的总电阻R总与R1 R2的关系 假如n个电阻串联 总电阻多大 图2 答案 因为R1 R2两端的总电压U与R1 R2两端的电压U1 U2的关系为U总 U1 U2 又因通过各电阻的电流相等 根据欧姆定律U总 IR总 U1 IR1 U2 IR2可得 R总 R1 R2若n个电阻串联 R总 R1 R2 R3 Rn 2 如图3所示是两个电阻的并联电路 请你利用欧姆定律和电流关系推导出R1 R2并联后的总电阻R总与R1 R2的关系 假如n个电阻并联 总电阻多大 图3 答案 并联电路的总电流与各支路电流关系为I总 I1 I2 各支路两端电压相等 1 串联电路的特点 1 I 串联电路各处的电流 2 U 串联电路两端的总电压等于各部分电压 3 R 串联电路总电阻等于各部分电阻 4 串联电路中各电阻两端的电压跟它的电阻成 即有 I1 I2 I3 In 相等 U1 U2 U3 Un 之和 R1 R2 R3 Rn 之和 正比 I 2 并联电路的特点 1 I 并联电路的总电流等于各支路电流 2 U 并联电路的总电压与各支路电压 I1 I2 I3 In 之和 U1 U2 U3 Un 相等 3 并联电路的总电阻的倒数等于各部分电阻的倒数 4 并联电路中通过各支路电阻的电流跟它们的阻值成 即有关系式 之和 反比 I1R1 I2R2 InRn U 3 并联电路的总电阻其中任一支路的电阻 且小于其中最小的电阻 4 多个电阻无论串联还是并联 其中任一电阻增大 电路总电阻也随之 小于 增大 试证明 n个相同的电阻并联 总电阻为一个电阻的n分之一 答案 例3如图4所示的电路中 R1 8 R2 4 R3 6 R4 3 图4 答案 14 解析 1 求电路中的总电阻 电路连接的特点是R3 R4并联后再和R1 R2串联 可根据串 并联电路的特点求解总电阻和流过每个电阻的电流 2 当加在电路两端的电压U 42V时 通过每个电阻的电流是多少 答案 1A2A 解析 针对训练如图5所示的电路中 R1 2 R2 3 R3 4 图5 答案 解析 1 电路的总电阻是多少 2 若流过电阻R1的电流I1 3A 则通过R2 R3的电流分别为多少 干路电流为多少 答案 2A1 5A6 5A 解析 由于I1R1 I2R2 I3R3所以I2 2AI3 1 5A干路电流I I1 I2 I3 3 2 1 5 A 6 5A 达标检测 2 1 并联电路的特点 多选 下列说法中正确的是A 一个电阻和一根无电阻的理想导线并联 总电阻为零B 并联电路任一支路的电阻都大于电路的总电阻C 并联电路任一支路电阻增大 其他支路不变 则总电阻也增大D 并联电路任一支路电阻增大 其他支路不变 则总电阻一定减小 答案 解析 1 2 3 4 5 由并联电路的特点知 并联电路的总电阻比各支路中的任意一个分电阻的阻值都要小且任一支路电阻增大时 其他支路不变 总电阻也增大 所以A B C对 D错 1 2 3 4 5 2 串联电路规律的应用 多选 电阻R1 R2 R3串联在电路中 已知R1 10 R3 5 R1两端的电压为6V R2两端的电压为12V 则A 电路中的电流为0 6AB 电阻R2的阻值为20 C 三只电阻两端的总电压为21VD 电阻R3两端的电压为4V 答案 解析 1 2 3 4 5 三只电阻两端的总电压U I R1 R2 R3 21V C对 电阻R3两端的电压U3 IR3 0 6 5V 3V D错 1 2 3 4 5 3 电阻定律R 的应用 一根粗细均匀的导线 当其两端电压为U时 通过的电流为I 若将此导线均匀拉长到原来的2倍时 电流仍为I 导线两端所加的电压变为A B UC 2UD 4U 答案 解析 1 2 3 4 5 1 2 3 4 5 4 公式R 的计算 一根粗细均匀的金属裸导线 若把它均匀拉长为原来的3倍 电阻变为原来的多少倍