第十一章

電路及其應(yīng)用11.2導(dǎo)體的電阻電阻0102影響導(dǎo)體電阻的因素03電阻定律和電阻率04半導(dǎo)體和超導(dǎo)體知識(shí)點(diǎn)05伏安特性曲線

為了減小輸電線上電能的損耗，人們盡量把輸電線做得粗一點(diǎn)，這是因?yàn)閷?dǎo)體的電阻與導(dǎo)體的長度、橫截面積有關(guān)。

那么，它們之間的定量關(guān)系是怎樣的呢?探究導(dǎo)體中的電流跟導(dǎo)體兩端電壓的關(guān)系限流電路測(cè)量電路:測(cè)導(dǎo)體R的電流、電壓控制電路：改變導(dǎo)體R兩端的電壓（電壓不能從0開始變化）控制電路：改變導(dǎo)體R兩端的電壓（電壓可以從0開始變化）ESRAV測(cè)量電路:測(cè)導(dǎo)體R的電流、電壓分壓電路通過導(dǎo)體的電流I/A00.100.200.300.400.50導(dǎo)體A兩端的電壓U/V00.631.251.872.493.00導(dǎo)體B兩端的電壓U/V00.901.802.603.54.6數(shù)據(jù)記錄數(shù)據(jù)分析作出兩個(gè)金屬導(dǎo)體的U-I圖像金屬導(dǎo)體的U-I圖像是一條過原點(diǎn)的直線;這個(gè)定值說明了什么？同一導(dǎo)體電壓與電流的比值

為定值.一.電阻同一個(gè)導(dǎo)體，不管電流、電壓怎樣變化，電壓跟電流之比都是一個(gè)常量R的值反映了導(dǎo)體對(duì)電流的阻礙作用，物理學(xué)中就把它叫作導(dǎo)體的電阻。只跟導(dǎo)體本身性質(zhì)有關(guān)而與通過的電流無關(guān)的物理量1.定義：導(dǎo)體兩端的電壓

U與通過導(dǎo)體的電流

I的比值為導(dǎo)體的電阻，用字母

R表示3.單位：

國際單位歐姆（Ω）2.計(jì)算式：常用單位

千歐（kΩ）、兆歐（MΩ）

1MΩ=103kΩ=106ΩIUOBAIUOBAI-U圖線U-I圖線5.U-I圖像和I-U圖像斜率的物理意義斜率表示導(dǎo)體的電阻斜率表示導(dǎo)體的電阻的倒數(shù)移動(dòng)滑動(dòng)變阻器的滑片，可以改變電阻的大?。徊孪搿獙?dǎo)體的電阻與長度有關(guān)定性認(rèn)識(shí)影響導(dǎo)體電阻的因素同樣是額定電壓為220V的燈泡，燈絲越粗，使用時(shí)越亮；猜想——導(dǎo)體的電阻與橫截面有關(guān)生活中的電線，常見的是銅線和鋁線，而從沒有聽過鐵絲做的電線。猜想——導(dǎo)體的電阻與材料有關(guān)銅導(dǎo)線鋁導(dǎo)線二.影響導(dǎo)體電阻大小的因素同種材料，S一定，改變L，測(cè)R

同種材料，L一定，改變S，測(cè)R不同材料，L一定，S一定，測(cè)R2.實(shí)驗(yàn)方法：控制變量法abcd1.實(shí)驗(yàn)?zāi)康模貉芯繉?dǎo)體電阻與長度、橫截面積、材料等因素的關(guān)系

ab

bc

adabcdV電壓表先測(cè)導(dǎo)體a兩端的電壓Ua，依次再測(cè)b兩端的電壓Ub，c兩端的電壓Uc，d兩端的電壓Ud從實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)比較分析電壓之比與長度之比、橫截面積之比及材料之間的關(guān)系。aVVVVbcda、b、c、d串聯(lián)，電流相等，

電壓之比即電阻之比。從而研究電阻與長度、橫截面積及材料之間的關(guān)系L1、R1導(dǎo)體的電阻R與長度L的關(guān)系L1、R1L1、R1L1、R1在橫截面積、材料相同的條件下，導(dǎo)體的電阻與長度成正比。一條長導(dǎo)體可看成是由橫截面積相同的多條長導(dǎo)體串聯(lián)而成。一條粗導(dǎo)體可看成是由橫截面積相同的多條細(xì)導(dǎo)體并聯(lián)而成。123nS1R1R=R1/nnS1導(dǎo)體的電阻R與橫截面積S的關(guān)系電阻串聯(lián)1.同種材料,S一定,電阻R與L成正比。電阻并聯(lián)2.同種材料,L一定,電阻與S成反比ρ由導(dǎo)體材料決定，與L、S無關(guān)。長度、橫截面積相同而材料不同的導(dǎo)體電阻不同。導(dǎo)體電阻與材料的關(guān)系：三.電阻定律和電阻率1.電阻定律：同種材料的導(dǎo)體,其電阻R與它的長度L成正比,與它的橫截面積S成反比;導(dǎo)體電阻還與構(gòu)成它的材料有關(guān)。(1)決定式:ILS(2)注意長度L是沿電流方向，S是垂直電流的橫截面積；(3)適用于粗細(xì)均勻的金屬導(dǎo)體或濃度均勻的電解液、等離子體；2.電阻率

：

是比例常數(shù)，它與導(dǎo)體的材料有關(guān)，是一個(gè)反映材料導(dǎo)電性能好壞的物理量，稱為材料的電阻率。單位：歐姆·米

Ωm為什么要指明溫度？(3)電阻率

與溫度T的關(guān)系:(1)純金屬的電阻率小，合金的電阻率大3.對(duì)電阻率的理解金屬：

隨T升高而變大，電阻溫度計(jì)部分合金（錳銅、鎳銅）：

幾乎不隨T變化，標(biāo)準(zhǔn)電阻(2)

由材料和溫度決定四.半導(dǎo)體和超導(dǎo)體1.半導(dǎo)體:導(dǎo)電性能介于導(dǎo)體和絕緣體之間的物質(zhì)改變外界條件控制半導(dǎo)體導(dǎo)電性能熱敏性：T升高，

減小光敏性：光照增強(qiáng)，

減小摻雜性：摻入微量雜質(zhì)，

減小1987年，華裔美國籍科學(xué)家朱經(jīng)武以及中國科學(xué)家趙忠賢相繼研制出釔—鋇—銅—氧系材料，超導(dǎo)轉(zhuǎn)變溫度提高到90K（－183.15℃）2.超導(dǎo)體:當(dāng)溫度降低到某一數(shù)值時(shí)，某些材料的電阻突然減小到零，這種現(xiàn)象叫做超導(dǎo)現(xiàn)象。處于這種狀態(tài)的物體叫做超導(dǎo)體。（1）超導(dǎo)發(fā)電機(jī)（2）磁流體發(fā)電機(jī)（3）超導(dǎo)輸電線路（4）超導(dǎo)磁懸浮列車（5）超導(dǎo)計(jì)算機(jī)超導(dǎo)體的應(yīng)用意義決定式定義式理解導(dǎo)體的電阻由ρ、L、S決定，即與L成正比，與S成反比提供一種測(cè)電阻的方法伏安法。不能認(rèn)為R與U成正比，與I成反比適用范圍適用于粗細(xì)均勻的金屬導(dǎo)體或濃度均勻的電解液、等離子體純電阻電路聯(lián)系導(dǎo)體的電阻取決于導(dǎo)體本身的材料ρ、長度L、橫截面積S。而不是U和I兩種求R方法比較R1=R2ahR1電流方向bR2h由此可知表面為正方形的導(dǎo)體的電阻與表面積無關(guān),只與導(dǎo)體的厚度有關(guān)。這樣在制造電路元件時(shí),可以將其表面積做得很小,而不增大電阻,只要保證厚度足夠即可，有利于電路元件的微型化。問題1.R1和R2是材料相同、厚度相同、表面為正方形的導(dǎo)體,但R2的尺寸比R1小很多。通過兩導(dǎo)體的電流方向如圖所示。這兩個(gè)導(dǎo)體的電阻有什么關(guān)系?你認(rèn)為這種關(guān)系對(duì)電路元件的微型化有什么意義?

電流方向橫坐標(biāo)表示電壓U，縱坐標(biāo)表示電流I，這樣畫出的I-U圖像叫作導(dǎo)體的伏安特性曲線。對(duì)于金屬導(dǎo)體，在溫度沒有顯著變化時(shí)，電阻幾乎是不變的，它的伏安特性曲線是一條過原點(diǎn)的直線，具有這種伏安特性的電學(xué)元件叫作線性元件。實(shí)驗(yàn)表明，歐姆定律對(duì)氣態(tài)導(dǎo)體（如日光燈管、霓虹燈管中的氣體）和半導(dǎo)體元件并不適用。也就是說，在這些情況下電流與電壓不成正比，這類電學(xué)元件叫作非線性元件。二極管伏安特性曲線五.伏安特性曲線OIUA提示：I－U圖像是曲線時(shí)，導(dǎo)體某狀態(tài)的電阻等于圖線上點(diǎn)A(UA，IA)與坐標(biāo)原點(diǎn)連線的斜率的倒數(shù)，而不等于該點(diǎn)切線斜率的倒數(shù)問題2：I－U圖像是曲線時(shí)，如何計(jì)算曲線上A點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的狀態(tài)下導(dǎo)體的電阻？練習(xí)1(多選)如圖所示，為某一金屬導(dǎo)體的伏安特性曲線，由圖像可知()A.該導(dǎo)體的電阻隨電壓的升高而增大B.該導(dǎo)體的電阻隨電壓的升高而減小C.導(dǎo)體兩端電壓為2V時(shí)，電阻為0.5ΩD.導(dǎo)體兩端電壓為2V時(shí)，電阻為1Ω該導(dǎo)體的伏安特性曲線為曲線，但根據(jù)R=U/I，某點(diǎn)與原點(diǎn)連線的斜率的倒數(shù)表示電阻，故可知U＝2V時(shí)，R＝1Ω，且導(dǎo)體電阻隨電壓升高而增大，故A、D正確.AD電阻電阻定律電阻率應(yīng)用：電阻溫度計(jì)、標(biāo)準(zhǔn)電阻、超導(dǎo)體課堂總結(jié)同種材料的導(dǎo)體,其電阻R與它的長度L成正比,與它的橫截面積S成反比;導(dǎo)體電阻還與構(gòu)成它的材料有關(guān)課后練習(xí)1.根據(jù)電阻定律，對(duì)于溫度一定的某種金屬來說，它的電阻率（

）A.跟導(dǎo)線的電阻成正比 B.跟導(dǎo)線的橫截面積成正比C.跟導(dǎo)線的長度成反比 D.由所用金屬材料的本身特性決定D

課后練習(xí)2.有一段導(dǎo)線，電阻是4Ω，把它對(duì)折起來作為一條導(dǎo)線用，電阻是多大？如果把4Ω的電阻均勻拉伸，使它長度為原來的兩倍，電阻又是多大？課后練習(xí)3.常溫下一根阻值為R的金屬電阻絲，下列說法正確的是（）A．常溫下，若將電阻絲均勻拉長為原來的10倍，則電阻變?yōu)?0RB．常溫下，若將電阻絲從中點(diǎn)對(duì)折，電阻變?yōu)?RC．加在電阻絲上的電壓從0逐漸加大到U，則在任意狀態(tài)下的電阻值不變D．若把溫度降到絕對(duì)零度附近，電阻絲的電阻突然變?yōu)榱?，這種現(xiàn)象稱為超導(dǎo)現(xiàn)象DA．

B．

C．

D．課后練習(xí)4.如圖所示，P是一個(gè)表面均勻鍍有很薄金屬電熱膜的長陶瓷管，其長度為L，直徑為D，電熱膜的厚度為d。管兩端有導(dǎo)電金屬箍M、N?，F(xiàn)把它接入電路中，測(cè)得M、N兩端電壓為U，通過它的電流為I，則電熱膜的電阻率的值為（）CA．

B． C． D．課后練習(xí)5.兩段材料不同、橫截面積相同的均勻?qū)Ь€a和b，其長度分別為2m和1m。串聯(lián)在電路中時(shí)，沿長度方向電勢(shì)變化如圖所示，則a、b兩種材料的電阻率之比為（

）B課后練習(xí)6.金屬鉑的電阻對(duì)溫度的高低非常敏感，可用于制作電阻溫度計(jì)。金屬鉑的電阻率隨溫度升高而增大?，F(xiàn)有甲、乙兩個(gè)U-I圖像，其中一個(gè)為描述金屬鉑的圖像，下列判斷正確的是（）A．圖甲應(yīng)為鉑的U-I圖像，且電壓為U1時(shí)，電阻為B．圖甲應(yīng)為鉑的U-I圖像，且電壓為U1時(shí)，電阻為C．圖乙應(yīng)為鉑的U-I圖像，且電壓為U1時(shí)，電阻為D．圖乙應(yīng)為鉑的U-I圖像，且電壓為U1時(shí)，電阻為C課后練習(xí)7.如圖所示，一塊均勻的正六面體樣品，長為a、寬為b、厚為c，若沿著AB方向測(cè)得的電阻為R，