11.2導(dǎo)體的電阻-高二物理上學(xué)期人教版（2019）必修第三冊

1、2導(dǎo)體的電阻 選取一個(gè)導(dǎo)體，研究導(dǎo)體兩端的電壓隨導(dǎo)體中的電流的變化情況。下面我們通過實(shí)驗(yàn)來探究這個(gè)問題。為了減小遠(yuǎn)距離輸電時(shí)輸電線上電能損耗，人們盡量把輸電線做得粗一點(diǎn)，這是為什么呢？初中我們就學(xué)過，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？一、電阻實(shí)驗(yàn)電路分壓電路： 可以提供從零開始連續(xù)變化的電壓 數(shù)據(jù)記錄10U/I0.51.01.52.02.50.40.30.20.10.550.250.200.150.100.05電壓（V）電流（A）電流（A） A B導(dǎo)體如何分析這些數(shù)據(jù)？作UI圖像，可直觀看出U、I的關(guān)系左圖是根據(jù)某次實(shí)驗(yàn)結(jié)果作出的金屬導(dǎo)體A、B的

2、U-I 圖像。1、從圖中可以看出，同一個(gè)金屬導(dǎo)體的U-I 圖像是一條過原點(diǎn)的直線。2、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)常量這個(gè)結(jié)論可以寫成：3、R 是一個(gè)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。 如何分析這些數(shù)據(jù)？ 圖線斜率的物理意義是什么？4、圖中不同導(dǎo)體U-I 圖像的傾斜程度不同，表明不同導(dǎo)體的R 值不同。5、從 可以看出，在電壓U 相同時(shí)，R 越大，導(dǎo)體中的電流I越小。6、看來R 的值反映了導(dǎo)體對電流的阻礙作用，所以，物理學(xué)中就把它叫作導(dǎo)體的電阻一、電 阻(R)導(dǎo)體兩端的電壓與通過導(dǎo)體的電流的比值。2、定義式：3、單位：4、物理意義：1、定義：常用單位

3、：千歐（k ）國際單位制中 歐姆（）是一個(gè)只跟導(dǎo)體本身性質(zhì)有關(guān)而與通過導(dǎo)體的電流無關(guān)的物理量反映了導(dǎo)體對電流的阻礙作用，二、影響導(dǎo)體電阻的因素導(dǎo)體的電阻到底與導(dǎo)體本身的哪些性質(zhì)有關(guān)呢？初中學(xué)過，導(dǎo)體的電阻與導(dǎo)體的長度、橫截面積有關(guān)。 今天，我們通過實(shí)驗(yàn)來研究導(dǎo)體的電阻與導(dǎo)體的長度、橫截面積、材料之間的定量關(guān)系。還與導(dǎo)體的材料有關(guān)。定性你認(rèn)為應(yīng)該怎樣研究導(dǎo)體的電阻與長度、橫截面積及不同材料之間的定量關(guān)系？談?wù)勀愕南敕ê蛯?shí)驗(yàn)方案！本實(shí)驗(yàn)需用到控制變量法參考案例：如圖，a、b、c、d 是四段不同的金屬導(dǎo)體。在長度、橫截面積和材料三個(gè)因素中，b、c、d 跟a相比，分別只有一個(gè)因素不同。圖中四段導(dǎo)體是串

4、聯(lián)的，每段導(dǎo)體兩端的電壓與它們的電阻成正比，因此，用電壓表分別測量a、b、c、d 兩端的電壓，電壓之比就是它們的電阻之比了。這樣就可以得出長度、橫截面積和材料這三個(gè)因素與導(dǎo)體電阻的關(guān)系。參考案例：導(dǎo)體電阻與長度的關(guān)系： b 與a，橫截面積、材料相同。長度不同，比較a、b 的電阻之比（即a、b 的電壓之比）與它們的長度之比。大量實(shí)驗(yàn)表明：導(dǎo)體電阻R 與它的長度L成正比參考案例：導(dǎo)體電阻與橫截面積的關(guān)系： c 與a，長度、材料相同，橫截面積不同。比較a、c 的電阻之比（即a、c 的電壓之比）與它們的橫截面積之比。大量實(shí)驗(yàn)表明：導(dǎo)體電阻R 與它的橫截面積S 成反比參考案例：導(dǎo)體電阻與材料的關(guān)系 ：d

5、 與a，長度、橫截面積相同，材料不同。比較a、d 的電阻是否相等（即看a、d的電壓是否相等） 。大量實(shí)驗(yàn)表明：導(dǎo)體電阻R還與構(gòu)成它的材料有關(guān)改變滑動(dòng)變阻器滑片的位置（即改變I,重復(fù)實(shí)驗(yàn)），可以獲得多組實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，以得到更可靠的結(jié)論。綜上可知：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)。寫成公式則是:（電阻的決定式）實(shí)驗(yàn)表明：不同種材料的導(dǎo)體 一般不同。這說明 表征了導(dǎo)體材料的某種特性。從上述關(guān)系式可以看出，在長度、橫截面積一定的條件下， 越大，導(dǎo)體的電阻越大。 叫作這種材料的電阻率，反映材料的導(dǎo)電性能。三、電阻定律表 幾種導(dǎo)體材料在20

6、時(shí)的電阻率 從表中可以看出，純金屬的電阻率較小，合金的電阻率較大。連接電路的導(dǎo)線一般用電阻率小的銅來制作，必要時(shí)可在導(dǎo)線表面鍍銀。由于用電器的電阻通常遠(yuǎn)大于導(dǎo)線的電阻，一般情況下，可以認(rèn)為導(dǎo)線電阻為0。四、電阻率表 幾種導(dǎo)體材料在20 時(shí)的電阻率表格在列出幾種材料的電阻率時(shí)，標(biāo)注了溫度是20 C，這可能說明了什么？這說明：電阻率 除了與材料有關(guān)，還可能與溫度有關(guān)以純金屬絲為例演示：電阻率與溫度的關(guān)系如圖，將燈泡的燈絲與小燈泡串聯(lián)接入電路，使小燈泡發(fā)光。用酒精燈給燈絲加熱，發(fā)現(xiàn)小燈泡變暗。這說明了什么？純金屬絲的電阻率隨溫度的升高而增大溫度升高，燈絲的電阻率變大了。金屬的電阻率隨溫度的升高而增大

7、。電阻溫度計(jì)就是利用金屬的電阻隨溫度變化的規(guī)律而制成的，用它可以測量很高的溫度。精密的電阻溫度計(jì)是用鉑做的。已知鉑絲的電阻隨溫度的變化情況，測出鉑絲的電阻就可以知道溫度。有些合金，如錳銅合金和鎳銅合金，電阻率幾乎不受溫度變化的影響，常用來制作標(biāo)準(zhǔn)電阻。半導(dǎo)體材料做成的導(dǎo)體（例如二極管），其電阻率隨著溫度的升高而大大地減小。可以做成熱敏電阻。當(dāng)溫度降低時(shí)，導(dǎo)體的電阻率將會減小。1911 年，科學(xué)家們發(fā)現(xiàn)一些金屬在溫度特別低時(shí)電阻可以降到0，這種現(xiàn)象叫作超導(dǎo)現(xiàn)象。金屬和合金出現(xiàn)超導(dǎo)現(xiàn)象的溫度都很低，到1986年為止，人們發(fā)現(xiàn)的最高臨界溫度為23.2 K（249.95 ）。1986年，人類在超導(dǎo)領(lǐng)域

8、取得了重大突破，發(fā)現(xiàn)一些銅的氧化物材料可在44 K（229.15 ）左右出現(xiàn)超導(dǎo)現(xiàn)象；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90 K （183.15 ）。若用超導(dǎo)材料形成回路，一旦回路中有了電流，電流就將無損耗地持續(xù)下去。根據(jù)這一特點(diǎn)，超導(dǎo)材料在發(fā)電、輸電等方面都會有非常廣泛的應(yīng)用前景。因此科學(xué)家還在不斷地研究，尋找能夠在更高溫度下實(shí)現(xiàn)超導(dǎo)的導(dǎo)體材料。五、導(dǎo)體的伏安特性曲線1伏安特性曲線：導(dǎo)體中的電流I 隨導(dǎo)體兩端的電壓U變化的圖線，叫做導(dǎo)體的伏安特性曲線 圖線斜率的物理意義是什么？電阻的倒數(shù)2線性元件：伏安特性曲線是一條通過坐標(biāo)原點(diǎn)

9、的直線的電學(xué)元件對于金屬導(dǎo)體，在溫度沒有顯著變化時(shí)，電阻幾乎是不變的（不隨電流、電壓改變），它的伏安特性曲線是一條過原點(diǎn)的直線，也就是電流I 與電壓U 成正比（圖11.2-4）。具有這種伏安特性的電學(xué)元件叫作線性元件。 I/AU/V0對于純金屬導(dǎo)體，在溫度有顯著變化時(shí)，電阻隨電流、電壓改變而改變它的伏安特性曲線不是一條過原點(diǎn)的直線，具有這種伏安特性的電學(xué)元件叫非線性元件。ELRSAV實(shí)驗(yàn)表明，除金屬外，歐姆定律對電解質(zhì)溶液也適用，但對氣態(tài)導(dǎo)體（如日光燈管、霓虹燈管中的氣體）和半導(dǎo)體元件（圖11.2-5）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。I/AU/V

10、0問題：如圖是一個(gè)非線性元件的伏安特性曲線，如何求某電壓下的電阻？請分析說明電阻隨電壓如何變化？3V 在伏安特性曲線中找到該電壓值對應(yīng)的點(diǎn)，把該點(diǎn)與原點(diǎn)連成直線（割線），該直線的斜率表示該電壓下導(dǎo)體的電阻的倒數(shù)。 隨電壓升高，導(dǎo)體的電阻單調(diào)增加。說一說 下圖是某晶體二極管的伏安特性曲線，請你根據(jù)這條曲線說出通過二極管的電流和二極管兩端的電壓的關(guān)系說一說：二極管具有單向?qū)щ娦?，即加正向電壓時(shí)，二極管電阻較小，通過二極管的電流較大；加反向電壓時(shí)，二極管的電阻較大，通過二極管的電流很小.由圖像可以看出，隨電壓的增大，圖線上各點(diǎn)與原點(diǎn)的連線的斜率在增大，表示其電阻隨電壓的升高而減小.說一說：二極管的全

11、稱叫晶體二極管，是用半導(dǎo)體材料制成的電子元件，它有兩根引線，一根叫正極，另一根叫負(fù)極，二極管的表示符號如圖所示.D. 從 可知，導(dǎo)體兩端的電壓為 零時(shí)，導(dǎo)體的電阻也為零1、對于歐姆定律，理解正確的是（ ）A. 從 可知，導(dǎo)體中的電流跟加在它兩端的電壓成正比，跟它的電阻成反比B. 從 可知，導(dǎo)體的電阻跟導(dǎo)體兩端的電壓成正比，跟導(dǎo)體中的電流成反比C. 從 可知，導(dǎo)體兩端的電壓隨電阻 的增大而增大課堂訓(xùn)練AA組能力訓(xùn)練題8(2009年理綜天津卷3)2.為探究小燈泡L的伏安特性，連好圖示的電路后閉合開關(guān)，通過移動(dòng)變阻器的滑片，使小燈泡中的電流由零開始逐漸增大，直到小燈泡正常發(fā)光。由電流表和電壓表得到的多組讀數(shù)描繪出的U-I圖象應(yīng)是 （ ）COUIAOUIBOUICOUID解： 燈絲電阻隨電壓的增大而增大，圖像的斜率應(yīng)越來越大。C正確。RESVLAB組能力訓(xùn)練題43、小燈泡通電后其電流I 隨所加電壓U變化的圖線如圖所示，P為圖線上一點(diǎn)，PN為圖線過P點(diǎn)的切線，PQ為U軸的垂線，PM為I 軸的垂線。則下列說法中正確的是 （ ）A隨著所加電壓的增大