
我們的生活和生產(chǎn)建設(shè)都離不開電,同學(xué)們已經(jīng)初步學(xué)習(xí)了電路、電流和電壓,如何運用電學(xué)知識探究和分析簡單電路?探究時應(yīng)注意哪些用電安全原則呢?
第一節(jié) 電阻和變阻器課時1 電阻
初步確定輸電線的材料特點
判斷備選材料對電流的阻礙作用的大小
確定備選材料對電流阻礙作用的影響因素
選擇輸電線的材料種類及規(guī)格
了解可用于制作輸電線的最佳材料
1. 知道電阻的概念、單位及其換算、以及電阻器在電路中的符號.2. 利用“控制變量法”對影響電阻大小的因素進行實驗探究,知道決定 電阻大小的因素.
如果你是架設(shè)輸電線路的工程師,你會選擇具有什么特點的材料來制作輸電線呢?有哪些材料可以滿足要求呢?
具有導(dǎo)電性的導(dǎo)體材料,銀、銅、鐵、合金等金屬材料.
除了導(dǎo)電性,當(dāng)電路中電流流過不同材料的導(dǎo)線時,電流的大小相同嗎?為什么?
水在水管中流動會受到阻力,同樣,電荷在導(dǎo)體中定向移動也會受到阻力,不同導(dǎo)體對電流的阻礙作用相同嗎?
探究導(dǎo)體對電流的阻礙作用
如圖所示,把長短、粗細相同的銅絲和鎳鉻合金絲分別接入電路,閉合開關(guān),觀察電路中小燈泡的亮度,以及電流表的示數(shù)變化.
在相同條件下,相比于鎳鉻合金,通過銅絲的電流較大,表明相比于鎳鉻合金,銅絲對電流的阻礙作用較小 .
導(dǎo)體雖然容易導(dǎo)電,但是不同導(dǎo)體對電流的阻礙作用一般不同.
請同學(xué)們閱讀課本P91“電阻”內(nèi)容,試回答下列問題:(1)電阻的概念是什么,用什么符號表示?(2)在電路圖中如何表示?(3)單位和符號是什么?(4)電阻是否還有其他的單位?換算關(guān)系怎樣?
導(dǎo)線對電流的阻礙作用較____
換算關(guān)系:1 kΩ = ____ Ω 1 MΩ = ____Ω
_____,簡稱____,符號是“____”.
常用的電阻單位還有_________和__________.
收音機、電視機等用電器的電路中連接著許多具有一定阻值的元件 ——電阻器,用來調(diào)節(jié)電路中的電流和電壓.
我國家庭常見用電器正常工作時的電阻
括號里面“W”是電功率的單位,我們在下一章將會學(xué)習(xí)到.
例 關(guān)于導(dǎo)體的電阻,下列說法中正確的是( )A. 導(dǎo)體導(dǎo)電說明它對電流沒有任何阻礙作用 B. 導(dǎo)體的電阻越大,說明它對電流的阻礙作用越小 C. 相同條件下,銅導(dǎo)線比鐵導(dǎo)線的導(dǎo)電性能好,說明此時銅導(dǎo)線的電 阻小于鐵導(dǎo)線的電阻 D. 不同導(dǎo)體對電流的阻礙作用是相同的
電阻表示導(dǎo)體對電流阻礙作用的大小
導(dǎo)體對電流的阻礙作用叫電阻,不同的導(dǎo)體,電阻一般不同
導(dǎo)體的電阻越大,表示導(dǎo)體對電流的阻礙作用越大
導(dǎo)體的導(dǎo)電性越好,電阻越小
不同的導(dǎo)體,電阻一般不同,那么導(dǎo)體的電阻與什么因素有關(guān)呢?
二、電阻的大小與哪些因素有關(guān)
探究影響電阻大小的因素
前往鄭州市,哪條路更快呢?
騎自行車,哪條路更容易通過呢?
因素:導(dǎo)體的粗細 (橫截面積)
電阻的大小無法直接觀察到,實驗中是通過電流表的示數(shù)大小或小燈泡的亮暗程度來反映的,這種研究問題的方法稱為轉(zhuǎn)換法.
在探究的過程中,我們?nèi)绾闻袛嚯娮璧拇笮∧兀?br/>用“控制變量法”研究電阻跟所猜想的因素之間的關(guān)系.
比較不同粗細導(dǎo)體的電阻
比較不同長度導(dǎo)體的電阻
控制:___________、___________不變
改變:_____________
控制:__________、____________不變
改變:___________
(1)探究電阻大小與導(dǎo)體長度的關(guān)系,選擇粗細相同、長度不同的鎳絡(luò)合金絲,分別接入電路中,觀察小燈泡的亮度情況.
實驗結(jié)論:導(dǎo)體電阻的大小與導(dǎo)體的長度有關(guān),在其他條件相同時, 導(dǎo)體的長度越大,電阻越大;
材料、橫截面積相同的導(dǎo)體接入電路的長度越長,燈泡越暗.
(2)探究電阻大小與導(dǎo)體橫截面積的關(guān)系,選擇長度相同、粗細不同的鎳絡(luò)合金絲,分別接入電路中,觀察小燈泡的亮度情況.
實驗結(jié)論:導(dǎo)體電阻的大小與導(dǎo)體的橫截面積有關(guān),在其他條件相同時,導(dǎo)體的橫截面積越大,電阻越??;
材料、長度相同的導(dǎo)體接入電路的橫截面積越小,燈泡越暗.
(3)探究電阻大小與導(dǎo)體材料的關(guān)系,選擇長度相同、粗細相同的不同金屬絲,分別接入電路中,觀察小燈泡的亮度情況.
實驗結(jié)論:導(dǎo)體電阻的大小與導(dǎo)體的材料有關(guān).
材料、橫截面積相同,材料不同的導(dǎo)體接入電路,燈泡亮度不同.
導(dǎo)體的電阻與導(dǎo)體的材料、長度、橫截面積(粗細)有關(guān).(1)在材料、粗細相同的情況下,導(dǎo)體的長度越大,電阻越大;(2)在材料、長度相同的情況下,導(dǎo)體橫截面積越大,電阻越小.
注意:導(dǎo)體的電阻是導(dǎo)體本身的的一種性質(zhì),與通過導(dǎo)體的電流和導(dǎo)體兩端電壓的大小無關(guān).
通過剛才的實驗,我們知道常溫下導(dǎo)體的電阻和它的材料、長度、橫截面積有關(guān).那么,導(dǎo)體的溫度改變時,它的電阻會不會發(fā)生變化呢?
知識拓展:探究電阻與溫度的關(guān)系
隨著燈絲溫度的升高,電流表示數(shù)逐漸變小,燈泡逐漸變暗.說明燈絲的電阻隨著溫度的升高而增大.
導(dǎo)體電阻會隨溫度升高一直變大嗎?
熱敏電阻溫度升高,電流表示數(shù)變大,表明熱敏電阻隨溫度升高而減小.
1. 對大多數(shù)導(dǎo)體來說(比如金屬),溫度越高,電阻越大;2. 但也有少數(shù)導(dǎo)體(比如熱敏電阻),電阻隨溫度的升高而減小.
在常溫下,常見導(dǎo)體的電阻隨溫度的變化不大,因此,在初中階段,若無特殊說明均不考慮電阻隨溫度的變化.
右圖展示的是不同材料導(dǎo)電性能的排序,從上至下,材料的導(dǎo)電性能依次減弱.
例1 下列關(guān)于導(dǎo)體電阻的說法正確的是( )A. 長度長的導(dǎo)體,電阻一定大B. 橫截面積大的導(dǎo)體,電阻一定小C. 導(dǎo)體的電阻由其兩端的電壓和通過的電流來決定D. 導(dǎo)體的電阻與導(dǎo)體的材料、長度和橫截面積等因素有關(guān)
沒有控制變量:材料、橫截面積
沒有控制變量:材料、長度
電阻是導(dǎo)體本身的一種性質(zhì),與其兩端的電壓和通過的電流無關(guān)
例2 把一根粗細均勻的細鐵絲對折起來,形成一根新的導(dǎo)線,那么與對折前相比電阻將如何變化?
材料一定時,長度減小,橫截面積增大,電阻減小.
例3 若將這根細鐵絲拉長一倍,形成一根新的導(dǎo)線,那么與拉長前相比電阻將如何變化?
材料一定時,長度增加,橫截面積減小,電阻增大.
對折:長度減小,橫截面積增大,電阻減小;
拉長:長度增加,橫截面積減小,電阻增大.
下表列出了生活中一些常見金屬制成長1 m、橫截面積為1 mm2的導(dǎo)線時在20 ℃時的電阻值,綜合購買成本考慮,你認為哪種材料作為輸電導(dǎo)線的材料最合適?
在備選材料中,銀的電阻最小,但價格高昂,銅的電阻與銀接近,價格卻低很多,適合做為輸電導(dǎo)線的材料.
導(dǎo)線的電阻越小,對電流的阻礙作用越小,越適合作為輸電導(dǎo)線的材料.
超導(dǎo)現(xiàn)象:某些物質(zhì)在很低的溫度時, 電阻就變成了0;例如水銀.
超導(dǎo)材料: 在很低的溫度下,電阻為0的材料被稱為超導(dǎo)材料,也被稱為超導(dǎo)體.
特點:①延長電路元件的使用壽命;②降低電能損耗;③實現(xiàn)電子設(shè)備微型化.
應(yīng)用:利用超導(dǎo)材料可以制造超導(dǎo)電纜、磁體和一些精密儀器及元件. 目前,超導(dǎo)材料還沒有廣泛應(yīng)用于實際生活.
半導(dǎo)體:導(dǎo)電能力介于導(dǎo)體和絕緣體之間的導(dǎo)體.
半導(dǎo)體的電阻比導(dǎo)體大,但比絕緣體小得多.
常見物質(zhì):硅、鍺、砷化鎵等.
應(yīng)用:通常用半導(dǎo)體材料可以制作二極管和三極管. 它被廣泛應(yīng)用于各種電子設(shè)備.
具有一定阻值的元件,常簡稱為電阻,在電路圖中的符號是_________.
概念:導(dǎo)體對電流_____作用.
國際單位:_____,簡稱___,符號為___;其他常用單位:千歐(kΩ)、兆歐(MΩ)
探究方法:__________、轉(zhuǎn)換法
影響因素:材料、____、橫截面積、溫度(一般忽略不計)等.
探究影響導(dǎo)體電阻大小的因素
單位換算:1 kΩ = ____Ω 1 MΩ = ____Ω
電阻用字母___表示.
1. 在不計溫度對電阻影響的情況下,比較兩根銅導(dǎo)線的電阻,下列說法中正確的是( )A. 較長的銅導(dǎo)線電阻一定大B. 橫截面積大的銅導(dǎo)線電阻一定大C. 長度相同時,橫截面積大的銅導(dǎo)線電阻大D. 長度、橫截面積相同時,兩根銅導(dǎo)線的電阻一定相同
長度相同時,橫截面積越大,電阻越小
沒有控制變量:橫截面積
2. 某實驗小組的同學(xué)利用如圖所示的實驗裝置圖來探究影響導(dǎo)體電阻大小的因素.實驗中分別把A、B、C、D四根合金絲接入電路,其規(guī)格如下表所示:
(1)實驗中是通過____________或小燈泡的亮度來比較電阻的大?。?br/>(2)選用編號為________的兩根合金絲進行實驗,可以用來探究導(dǎo)體電阻大小與長度的關(guān)系;(3)選用編號為A、C的兩根合金絲進行實驗,可以用來探究導(dǎo)體電阻大小與__________的關(guān)系.(4)選用編號為A、D的兩根合金絲進行實驗,可以用來探究導(dǎo)體電阻大小與______的關(guān)系.
(5)實驗中探究導(dǎo)體電阻大小與橫截面積的關(guān)系時,發(fā)現(xiàn)A合金絲不能使用,在不增加其他器材的前提下,請你給出解決方案:___________
_________________________________.
將B合金絲的一半接入電路與C合金絲進行比較
控制導(dǎo)體的長度與材料不變
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