
自主預(yù)習(xí)·新知導(dǎo)學(xué)
二、影響導(dǎo)體電阻的因素1.實(shí)驗(yàn):探究導(dǎo)體電阻與其影響因素的定量關(guān)系如圖所示,a、b、c、d是四條不同的金屬導(dǎo)體,在長(zhǎng)度、橫截面積、材料三個(gè)因素方面,我們采用控制變量法研究影響電阻的因素,即b、c、d跟a相比,分別只有一個(gè)因素不同:b與a長(zhǎng)度不同,c與a橫截面積不同,d與a材料不同。
圖中四段導(dǎo)體是串聯(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(cè)量a、b、c、d兩端的電壓,就能知道它們的電阻之比。
2.實(shí)驗(yàn)結(jié)論(1)在橫截面積、材料相同的條件下,導(dǎo)體的電阻與長(zhǎng)度成正比。(2)在長(zhǎng)度、材料相同的條件下,導(dǎo)體的電阻與橫截面積成反比。
三、導(dǎo)體的電阻率1.同種材料的導(dǎo)體,其電阻R與它的長(zhǎng)度l成正比,與它的橫截面積S成反比,導(dǎo)體的電阻還與構(gòu)成它的材料有關(guān)。2.公式:R=______。3.由此公式可以看出,在長(zhǎng)度、橫截面積一定的條件下,ρ越大,導(dǎo)體的電阻越大。ρ叫作這種材料的電阻率。4.單位:國(guó)際單位——?dú)W姆·米,符號(hào)是Ω·m。5.決定因素:電阻率ρ由材料自身的特性和溫度決定。純金屬的電阻率較小,合金的電阻率較大。
四、伏安特性曲線1.伏安特性曲線:在實(shí)際應(yīng)用中,常用縱坐標(biāo)表示電流I ,橫坐標(biāo)表示電壓U ,這樣畫(huà)出的I-U圖像叫作導(dǎo)體的伏安特性曲線。2.線性元件:對(duì)于金屬導(dǎo)體,在溫度沒(méi)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(guò)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。3.非線性元件: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,電流與電壓不成正比,這類電學(xué)元件叫作 非線性元件。
【思考討論】 1.判斷下列說(shuō)法的正誤。
2.由影響導(dǎo)體電阻的因素分析為什么幾個(gè)電阻串聯(lián),總電阻增大,幾個(gè)電阻并聯(lián)總電阻減小?提示:幾個(gè)電阻串聯(lián)相當(dāng)于增大了導(dǎo)體的長(zhǎng)度,幾個(gè)電阻并聯(lián)相當(dāng)于增大了導(dǎo)體的橫截面積。
3.如圖甲所示,由兩個(gè)金屬導(dǎo)體的伏安特性曲線(I-U圖像)可以看出哪個(gè)導(dǎo)體的電阻大?乙圖所示中,哪個(gè)導(dǎo)體的電阻大?
提示:甲圖中斜率表示導(dǎo)體電阻的倒數(shù),所以RⅠRⅡ。
合作探究·釋疑解惑
問(wèn)題引領(lǐng)一電阻率為ρ的長(zhǎng)方體銅柱,各邊尺寸標(biāo)注如圖所示,a、b、c、d為四個(gè)接線柱。?(1)ab端接入電路時(shí)和cd端接入電路時(shí)銅柱的電阻相同嗎?若不相同,哪種情況大些?(2)試用題中所給符號(hào)表示ab端和cd端接入電路時(shí)的電阻。
提示:(1)不相同 ab端接入電路時(shí)銅柱的電阻大些。
導(dǎo)體的電阻反映了導(dǎo)體阻礙電流的性質(zhì),是由導(dǎo)體本身的性質(zhì)決定的。
(2)適用條件:溫度一定,粗細(xì)均勻的金屬導(dǎo)體或濃度均勻的電解質(zhì)溶液。(3)電阻定律是通過(guò)大量實(shí)驗(yàn)得出的規(guī)律。
【變式訓(xùn)練1】 有一個(gè)長(zhǎng)方體金屬電阻,材料分布均勻,邊長(zhǎng)分別為a、b、c,且a>b>c。電流沿以下方向流過(guò)該金屬電阻,其中電阻的阻值最小的是( )答案:A
問(wèn)題引領(lǐng)(1)導(dǎo)體的電阻率的大小與什么因素有關(guān)?(2)電阻率大,導(dǎo)體的電阻一定大嗎?導(dǎo)體的電阻大,電阻率一定大嗎?為什么?
3.電阻率與溫度的關(guān)系及應(yīng)用(1)金屬的電阻率隨溫度的升高而增大,可用于制作電阻溫度計(jì)。(2)半導(dǎo)體的電阻率隨溫度的升高而減小,半導(dǎo)體的電阻率隨溫度的變化較大,可用于制作熱敏電阻。(3)有些合金,電阻率幾乎不受溫度變化的影響,常用來(lái)制作標(biāo)準(zhǔn)電阻。(4)當(dāng)溫度降到接近絕對(duì)零度時(shí),某些導(dǎo)體變成超導(dǎo)體。
解析:導(dǎo)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(cuò)誤。若導(dǎo)體溫度升高時(shí),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,則D正確。
1.導(dǎo)體的電阻越大說(shuō)明導(dǎo)體對(duì)電流的阻礙作用越大,但是不能說(shuō)明導(dǎo)體的電阻率一定越大。2.電阻率越大,導(dǎo)體的導(dǎo)電性能越差,但用這種材料制成的電阻不一定大。
【變式訓(xùn)練2】 某金屬導(dǎo)線的電阻率為ρ,電阻為R,現(xiàn)將它均勻拉長(zhǎng)到直徑為原來(lái)的一半,那么該導(dǎo)線的電阻率和電阻分別變?yōu)? )A.4ρ和4RB.ρ和4RC.16ρ和16RD.ρ和16R答案:D
問(wèn)題引領(lǐng)研究導(dǎo)體中的電流與導(dǎo)體兩端的電壓之間的關(guān)系,可以用公式法,可以用列表法,還可以用圖像法。根據(jù)圖中兩電學(xué)元件的I-U圖像我們可以分析得出通過(guò)兩元件的電流和電壓有何關(guān)系?
提示:甲為非線性關(guān)系,乙為線性關(guān)系,電流與電壓成正比。
歸納提升I-U圖像與U-I圖像的區(qū)別(1)坐標(biāo)軸的意義不同:I-U圖像中,橫坐標(biāo)表示電壓U,縱坐標(biāo)表示電流I;U-I圖像中,橫坐標(biāo)表示電流I,縱坐標(biāo)表示電壓U。(2)圖線斜率的意義不同:I-U圖像中,斜率表示電阻的倒數(shù);U-I圖像中,斜率表示電阻。如圖所示,在圖甲中R2R3。
典型例題【例題3】 (多選)右圖為某一金屬導(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2 V時(shí),電阻為0.5 ΩD.導(dǎo)體兩端電壓為2 V時(shí),電阻為1 Ω答案:AD
【變式訓(xùn)練3】 金屬的電阻隨溫度的升高而增大,金屬鉑的電阻對(duì)溫度的高低非常敏感,在下圖所示的U-I圖線中,可以表示出金屬鉑這一特性的是( )答案:C
解析:在U-I圖像中,圖像上的點(diǎn)與坐標(biāo)原點(diǎn)連線的斜率表示電阻的大小,由題意知電阻隨溫度的升高而增大,因而斜率增大,故C正確。
1.(電阻率的理解)關(guān)于電阻率的說(shuō)法正確的是( )A.電阻率ρ與導(dǎo)體的長(zhǎng)度l和橫截面積S有關(guān)B.電阻率反映材料導(dǎo)電能力的強(qiáng)弱,由導(dǎo)體的材料決定,且與溫度有關(guān)C.電阻率大的導(dǎo)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(lái)制成電阻溫度計(jì)答案:B
2.(影響導(dǎo)體電阻的因素)如圖所示,厚薄均勻的矩形金屬薄片邊長(zhǎng)lab=2lbc。當(dāng)將A與B接入電路或?qū)與D接入電路中時(shí)電阻之比RAB∶RCD為( )A.1∶4B.1∶2C.2∶1D.4∶1答案:D
3.(導(dǎo)體的伏安特性曲線)某一導(dǎo)體的伏安特性曲線如圖AB段(曲線)所示,關(guān)于導(dǎo)體的電阻,以下說(shuō)法正確的是( )A.B點(diǎn)的電阻為12 ΩB.B點(diǎn)的電阻為40 ΩC.導(dǎo)體的電阻因溫度的影響改變了1 ΩD.導(dǎo)體的電阻因溫度的影響改變了9 Ω答案:B
4.(電阻率的計(jì)算)工業(yè)上采用一種稱為“電導(dǎo)儀”的儀器測(cè)量液體的電阻率,其中一個(gè)關(guān)鍵部件如圖所示,A、B是兩片面積均為1 cm2的正方形鉑片,間距為d=1 cm,把它們浸沒(méi)在待測(cè)液體中,若通過(guò)兩根引線加上U=6 V的電壓時(shí),測(cè)出電流I=1 μA,則這種液體的電阻率為多少?
答案:6×104 Ω·m
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