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6.導體的電阻,一、影響導體電阻的因素 探究方案一：實驗探究 實驗目的：探究電阻與導體的材料、橫截面積、長度之間的關系． 實驗方法：控制變量法． 實驗原理：串聯(lián)電路中電壓和電阻成 ． 實驗電路：如下圖所示．,正比,實驗器材：a、b、c、d是四條不同的金屬導體：b與a長度不同，橫截面積、材料相同；c與a橫截面積不同，長度、材料相同；d與a材料不同，長度、橫截面積相同． 實驗過程： (1)按照上圖將電路連接好． (2)將滑動變阻器的滑片滑到最 端，將S閉合． (3)改變滑動變阻器滑動觸頭的位置，得到多組 的讀數(shù) (4)對每一組數(shù)值進行分析，得出電阻與長度、橫截面積及材料的關系．,右,電壓表,實驗結果：同種材料的導體，電阻之比等于 之比，等于橫截面積之比的倒數(shù)；長度、橫截面積相同，材料不同的導體，電阻 ． 探究方案二：邏輯推理 (1)分析導體的電阻與它的長度的關系 利用串聯(lián)電路的電阻規(guī)律可推導出在橫截面積、材料相同的條件下，導體的電阻與長度成 ． (2)研究導體的電阻與它的橫截面積的關系 利用并聯(lián)電路的電阻規(guī)律，可推導出在長度、材料相同的條件下，導體的電阻與橫截面積成 ．,長度,不同,正比,反比,二、導體的電阻 1．導體的電阻 (1)內容：同種材料的導體，其電阻R與它的長度l成 ，與它的橫截面積成 ，還與構成導體的材料有關． (2)公式：R＝ . l表示導體的長度，S表示橫截面積，ρ是 ，表征材料的導電性能．,正比,反比,電阻率,2．電阻率 (1)物理意義：電阻率ρ是一個反映導體導電性能的物理量，是導體材料本身的屬性，與導體的形狀、大小無關．,說明：各種材料的電阻率在數(shù)值上等于用該材料制成的長度為1 m，橫截面積為1 m2的導體的電阻． (3)單位是歐姆·米，符號為Ω·m. (4)電阻率與溫度的關系：各種材料的電阻率都隨溫度的變化而變化． ①金屬的電阻率隨溫度升高而增大，可用于制造電阻溫度計． ②有些合金如錳銅、鎳銅的電阻率幾乎不受溫度變化的影響，可用來制作標準電阻． ③各種金屬中，銀的電阻率最小，其次是銅、鋁，合金的電阻率大于組成它的任何一種純金屬的電阻率.,1．電阻與電阻率的區(qū)別 (1)區(qū)別 ①導體的電阻由導體材料的電阻率、導體的長度、橫截面積決定，反映導體對電流的阻礙作用大?。?②電阻率是對組成導體的材料而言的，由材料決定，反映了材料的導電性能．,④“電阻率”是材料的電阻率，而“電阻”是導體的電阻． (2)由于電阻率ρ隨溫度而變化，因此導體的電阻隨溫度而變化，這樣導體的伏安特性曲線就不是嚴格的直線．對電阻率隨溫度變化較大的導體而言，隨著通過導體電流增大，伏安特性曲線會發(fā)生明顯彎曲，如圖甲、乙所示，圖甲表示電阻隨溫度升高而增大，圖乙表示電阻隨溫度升高而減?。?(3)用電器的電阻 ①問題涉及金屬電阻率的有關概念，必須考慮用電器電阻值隨溫度的變化． ②不考慮溫度變化對用電器電阻值的影響，可作為電阻值不變來處理． ③實際電壓的變化量相對額定電壓來說較大，需要考慮用電器電阻隨溫度的變化，若較小，則可以認為電阻不變．,D．導體的電阻率與導體的長度l、橫截面積S、導體的電阻R皆無關,答案： BD,解析：,關于公式R＝U/I和公式R＝ρ·l/S，下列說法正確的是( ) A．兩公式對一切情況都適用 B．R＝U/I僅適用于金屬導體，R＝ρ·l/S適用于任何導體 C．導體的電阻R與U成正比，與I成反比 D．導體的電阻在溫度一定時與導體的長度成正比，與導體的橫截面積成反比,答案： D,3．實驗：測定金屬的電阻率 (1)實驗目的 ①學會使用常用電學儀器以及正確讀數(shù)． ②學會使用螺旋測微器以及正確讀數(shù)． ③學會用伏安法測量電阻的阻值，測定出金屬的電阻率．,(3)實驗步驟 ①螺旋測微器的構造、原理及使用方法 A．構造及原理：a.螺旋測微器是一種測量長度的儀器，又叫千分尺，用它測量長度可以精確到0.01 mm. b．構造：如右圖所示，,它的測砧A和固定刻度B固定在尺架C上，可動刻度E、旋鈕D、微調旋鈕D′、測微螺桿F連在一起，并通過精密螺紋套在B上，精密螺紋的螺距是0.5 mm，即旋鈕D每轉一周，測微螺桿F前進或后退0.5 mm，可動刻度分成50等份，每一等份表示0.01 mm；每轉兩周，轉過100等份時，前進或后退的距離正好是1 mm.,c．使用方法：當A與F并攏時，可動刻度E的零點恰好跟固定刻度B的零點重合，逆時針旋轉旋鈕D，將測微螺桿F旋出，把被測物體放入A、F之間夾縫中，再順時針旋轉旋鈕D，使A、F正好接觸待測物．在使用時，F(xiàn)快要接觸被測物時，要停止使用旋鈕D，改用微調旋鈕D′，這樣就不至于在F和被測物之間產生過大的壓力，既可以保護儀器，又能保證測量結果的準確． B．讀數(shù)方法：測量值＝固定刻度B上的整毫米數(shù)＋0.5 mm(判斷半刻度是否露出，未露出時為0)＋0.01 mm×可動刻度上對齊的格數(shù)(估數(shù))．,(4)注意事項 ①為了方便，應在金屬導線連入電路前測導線直徑，為了準確，應測量拉直懸空的連入電路的導線的有效長度，且各測量三次，取平均值． ②測量電路應選用電流表外接法，且測電阻時，電流不宜過大，通電時間不宜太長． ③為準確求出R的平均值，應多測幾組U、I數(shù)值，然后采用U－I圖象法求出電阻．,在“測定金屬的電阻率”的實驗中，被測金屬絲的電阻大約為6 Ω.現(xiàn)先用刻度尺測出金屬絲的長度l；接著用螺旋測微器測量金屬絲直徑d，再用伏安法測出金屬絲兩端的電壓U和通過金屬絲的電流I，計算出它的電阻，最后根據(jù)電阻定律計算出該金屬材料的電阻率． 在用伏安法測定金屬絲的電阻時，除被測的電阻絲外，還有如下供選擇的實驗器材： 直流電源E：電動勢約4.5 V，內阻很??； 電流表A1：量程0～0.6 A，內阻為0.125 Ω； 電流表A2：量程0～3.0 A，內阻為0.025 Ω；,電壓表V1：量程0～3 V，內阻為3 kΩ； 電壓表V2：量程0～15 V，內阻為15 kΩ； 滑動變阻器R1：最大阻值10 Ω，允許通過的最大電流為0.2 A； 滑動變阻器R2：最大阻值20 Ω，允許通過的最大電流為1.0 A；開關、導線等． 要求有較高的測量精度，并能測得多組數(shù)據(jù)．,(1)在可供選擇的器材中，應該選用的電流表是________，應選用的電壓表是________，應該選用的滑動變阻器是________． (2)根據(jù)所選的器材，在如右圖所示虛線框中畫出實驗電路圖． (3)寫出用測得的物理量表示的計算電阻率的表達式(用字母表示)：ρ＝________.,解析： (1)由實驗器材中知電源電動勢約為4.5 V，實驗用的金屬絲電阻一般較小，干路中的最大電流大約只有零點幾安，故電流表選A1，電壓表選V1，滑動變阻器R1的最大電流0.2 A太小，影響測量的范圍，所以滑動變阻器選R2. (2)待測電阻較小，電流表采用外接法，電路圖如圖所示：,No.4 疑難解釋,2．導體電阻的微觀解釋？ 提示： 導體內除了有大量能自由移動的電子外，還有不能自由移動的其他粒子，當導體建立起電場后，自由電子在靜電力的作用下發(fā)生定向移動，形成電流，例如金屬導體，其電流是由于自由電子的定向移動形成的．按理說，這些自由移動的電子應做加速運動，速度越來越快，但是自由電子在移動過程中，不可避免的要與金屬正離子發(fā)生碰撞，這一碰撞使電子的定向移動速率減慢，而使金屬正離子的熱振動加劇，從而使電勢能轉化為內能(即所謂的電流的熱效應)，這種碰撞阻礙了自由電子的定向移動，電阻就是表示這種阻礙作用的物理量．,3．螺旋測微器的讀數(shù)原理？ 提示： 固定刻度上的最小刻度為0.5 mm；可動刻度每旋轉一圈前進(或后退)0.5 mm.在可動刻度的一周上平均刻有50條刻線，所以相鄰兩條刻線間代表0.01 mm. 讀數(shù)＝主尺刻度線＋可動刻度線×0.01 mm 說明：①主尺刻度數(shù)要注意半毫米刻度線是否露出． ②可動刻度數(shù)要估讀一位． ③以毫米為單位時，所得數(shù)據(jù)必有三位小數(shù)，即測量到千分位，所以螺旋測微器也叫千分尺．,◎ 教材資料分析 〔思考與討論〕 材料相同、厚度相同、表面為正方形的導體，邊長不同．這樣的導體之間有什么關系？你認為這種關系對電路元件的微型化有什么意義？,〔說一說〕 中央電視臺2002年12月……，用再生塑料制作電線外皮，電阻率達不到要求……談一談這位負責人的講話體現(xiàn)了哪些物理原理？ 點撥： 這位負責人的講話中主要體現(xiàn)的物理原理就是電阻定律的內容，使用再生銅或含雜質很多的銅，導體的電阻率增大，截面積縮小，使電阻增大，載流量不夠．絕緣層用再生塑料制作電線外皮，絕緣性能差，容易老化，安全性差.,關于電阻和電阻率的下列說法中正確的是( ) A．把一根均勻導線等分成等長的兩段，則每部分的電阻、電阻率均變?yōu)樵瓉淼囊话?C．材料的電阻率隨溫度的升高而增大 D．對某一確定的導體當溫度升高時，若不計導體的體積和形狀變化，發(fā)現(xiàn)它電阻增大，說明該導體材料的電阻率隨溫度的升高而增大,解析： 導體的電阻率由材料本身決定，并隨溫度的變化而變化，但并不都是隨溫度的升高而增大，則A、B、C錯．若導體溫度升高時，電阻增大，又不考慮體積和形狀的變化，其原因就是電阻率隨溫度的升高而增大產生的，則D選項正確． 答案： D,【跟蹤發(fā)散】 1－1：關于電阻率的正確說法是( ) A．電阻率ρ與導體的長度l和橫截面積S有關 B．電阻率表征了材料的導電能力的強弱，由導體的材料決定，且與溫度有關 C．電阻率大的導體，電阻一定很大 D．有些合金的電阻率幾乎不受溫度變化的影響，可用來制成電阻溫度計,答案： B,對于常溫下一根阻值為R的均勻金屬絲，下列說法中正確的是( ) A．常溫下，若將金屬絲均勻拉長為原來的10倍，則電阻變?yōu)?0R,D．把金屬絲溫度降低到絕對零度附近，電阻率會突然變?yōu)榱?【思路點撥】 對確定的金屬絲而言，由于體積不變，由V＝Sl可知，S與l成反比．,答案： BD 【反思總結】 某導體形狀改變后，總體積不變、電阻率不變，當長度l和面積S變化時，應用V＝Sl來確定S和l在形變前后的關系，然后應用導體的電阻即可求出電阻的關系．,【跟蹤發(fā)散】 2－1：一根粗細均勻的金屬裸導線，若把它均勻拉長為原來的3倍，電阻變?yōu)樵瓉淼腳_______倍，若將它截成等長的三段再絞合成一根，它的電阻變?yōu)樵瓉淼腳_______倍(設拉長與絞合時溫度不變)．,答案： 9 1/9,解析： 電阻率與導體的電阻、導體的長度和橫截面積無關，只與導體本身的性質有關． 答案： D,2．下列說法中正確的是( ) A．通過導體的電流越大，導體的電阻一定越小 B．導體的電阻與加在導體兩端的電壓成正比，與通過導體的電流成反比 C．電阻是表示導體對電流阻礙作用的物理量，溫度越高，金屬導體的電阻越大 D．無論加在導體兩端的電壓如何變化，它的電壓與電流的比值都不變,解析： 電阻反映導體對電流阻礙作用的強弱，它只與導體本身有關，與外界因素無關，導體的電阻與其通過的電流無關，故選項A錯．導體的電阻與加在導體兩端的電壓無關，故選項B錯．正確的選項是C、D. 答案： CD,3．一根粗細均勻的導線，當其兩端電壓為U時，通過的電流是I，若將此導線均勻拉長到原來的2倍時，電流仍為I，導線兩端所加的電壓變?yōu)? ) A．U/2 B．U C．2U D．4U,答案： D,4．(阜陽高二檢測)在測定金屬絲電阻率的實驗中，如提供的電源是一節(jié)內阻可不計的干電池，被測金屬絲的直徑小于1 mm，長度約為80 cm，阻值約為3 Ω.使用的電壓表有3 V(內阻約為3 kΩ)和15 V(內阻約為15 kΩ)兩個量程，電流表有0.6 A(內阻約為0.1 Ω)和3 A(內阻約為0.02 Ω)兩個量程．供限流用的滑動變阻器有：,A．0～10 Ω；B.0～100 Ω；C.0～1 500 Ω三種．可供選擇的實驗電路有如圖所示的甲、乙兩種．用螺旋測微器測金屬絲的直徑如下圖所示，則： (1)螺旋測微器的示數(shù)是________mm. (2)為減小電阻的測量誤差，應選用________圖所示的電路． (3)為了測量便于調節(jié)，應選用編號為________的滑動變阻器． (4)電壓表的量程應選用________V. (5)電流表的量程應選用________A.,解析： (1)螺旋測微器的示數(shù)為0.5 mm＋30.6×0.01 mm＝0.806 mm. (2)被測金屬絲的阻值約為3 Ω，電阻較小，故電流表的分壓作用不能忽略，應采用外接法，選乙圖． (3)為了測量便于調節(jié)，滑動變阻器應該選用與3 Ω相當?shù)模蔬xA. (4)電源用一節(jié)干電池，其電動勢為1.5 V．故電壓表的量程應選用3 V. (5)電路中的最大電流為 答案： (1)0.806 (2)乙 (3)A (4)3 (5)0.6,5．如下圖甲為一測量電解液電阻率的玻璃容器，P、Q為電極，設a＝1 m，b＝0.2 m，c＝0.1 m，當里面注滿某電解液，且P、Q加上電壓后，其U－I圖線如圖乙所示，當U＝10 V時，求電解液的電阻率ρ是多少？,答案： 40,