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1、 高二物理2.6 电阻定律一、知识导学1. 电阻定律 (1)内容:在温度不变时,导体的电阻跟它的长度成正比,跟它的横截面积成反比。 (2)表达式:。 说明:该式为导体电阻大小的决定式,表明导体的电阻由导体本身因素(电阻率,长度L,横截面积S)决定,与其他因素无关。由此可更加明确电阻的定义式中R与U、I无关这一点,使我们对比值定义物理量有了更好更深刻的理解。2. 电阻率
2、160; (1)物理意义:反映了材料导电性能的好坏。电阻率越小,导电性能越好。 (2)计算:由得,可见,只要知道导体的电阻R,横截面积S,长度L,即可求出制作所用材料的电阻率,是实验测定电阻率的依据。由可见,电阻率在数值上等于用该材料制成的长为1m,横截面积为的导体的电阻大小。 (3)单位:国际单位欧姆·米,中文符号是欧·米,国际符号是·m。
3、; (4)决定因素:电阻率由材料自身的特性和温度决定,纯金属的电阻率较小,合金的电阻率较大,橡胶的电阻率最大。各种材料的电阻率都随温度而变化。金属的电阻率随温度的升高而增大,利用它可制作电阻温度计;有些合金(如锰铜和康铜)的电阻率几乎不受温度变化的影响,利用它可制作标准电阻。 3. 半导体 (1)概念:导电性能介于导体和绝缘体之间的物质。如锗、硅、砷化镓等,其电阻率约为。 (2)半导体的特性
4、160; 半导体的导电性能可由外界条件控制,如改变温度、受到光照、掺入杂质等,都可以使其导电性质发生显著的变化。这种性能是半导体所特有的。 (3)半导体的应用 根据半导体的特性,人们制成了热敏电阻、光敏电阻、晶体管等各种电子元件,并且发展成为集成电路,半导体的特性在现代科学技术中将发挥更重要的作用。4. 超导体 (1)超导
5、现象:金属的电阻率随温度的降低而减小,有些物质当温度降低到绝对零度附近时,它们的电阻率突然变为零 (2)超导体:能够发生超导现象的物质。 (3)转变温度T:材料由正常状态转变为超导状态的温度。 超导材料的转变温度太低是目前应用超导体的主要障碍,但超导现象的研究将不断地深入,以便使它有广泛的实际应用。5. 两公式的比较项目与的区别是电阻的定义式,其电阻并不随电压、电流的变化而变化,只
6、是可由该式计算出电路中的电阻值则是电阻的决定式,其电阻的大小与导体材料的电阻率成正比,与其长度成正比,与导体横截面积成反比6. 电阻与电阻率的比较及变化 (1)电阻和电阻率的区别 导体的电阻由导体材料电阻率、导体长度、横截面积决定,反映导体导电性能。 电阻率是对组成导体的材料而言的,由材料决定,反映了材料的导电性能。
7、60; 电阻大的导体对电流的阻碍作用大;电阻小的导体对电流的阻碍作用小。电阻率小的材料导电性能好;电阻率大的材料导电性能差。由知,导体的电阻由电阻率,长度l,横截面积S共同决定。可见,电阻率小的导体,电阻不一定小,即电阻率小的导体对电流的阻碍作用不一定小。 (2)某一导体形状改变后,要讨论其电阻变化要抓住两点。 电阻率不变,因为组成导体的材料不变。总体积不变,由V=Sl可知l和S成反比例变化,在、l、S都确认后,应用电阻定律判断。(3)由于电阻率随温度
8、而变化,因此导体的电阻随温度而变化。这样导体的伏安特性曲线就不是严格的直线。对电阻率随温度变化较大的导体而言,随着通过导体的电流的增大,伏安特性曲线会发生明显弯曲。如图中(甲)、(乙)所示。因为在IU关系图象中,导体的电阻等于图线斜率的倒数,所以(甲)中表示电阻随温度升高而变大,(乙)中表示电阻随温度升高而减小。 7. 伏安特性曲线及其应用方法: 将导体中电流I和电压U分别用坐标系的纵轴和横轴表示,画出的IU图线叫导体的伏安特性曲线。对于金属导体,伏安特性曲线是通过原点的直线,具有这种伏安特性的电学元件叫线性元
9、件,伏安特性曲线不是直线的元件叫非线性元件。 导体的伏安特性曲线是一条过原点的直线,其斜率倒数等于导体的电阻。利用物理图象求斜率时,切忌运用直线倾角的正切来求,因为物理图象坐标轴单位长度是可以表示不同大小的物理量,在IU图象上表示同一电阻的伏安特性曲线时,直线倾角可能不同。 导体的电阻随温度的升高有所增大,其伏安特性曲线的斜率会有所变化。运用导体的伏安特性曲线,是判断此类问题的常用方法。因此,正确理解、分析导体的伏安特性曲线的物理意义十分重要。
10、0; 一般金属导体的电阻随温度的升高而增大,IU图线如图1所示,UI图线如图2所示。 8. 欧姆定律的内容及适用条件: (1)内容:导体中的电流跟它两端的电压成正比,跟它的电阻成反比,这就是欧姆定律。 (2)表达式:。 (3)适用条件:金属导电和电解液导电。
11、60; 注意:欧姆定律公式中的I、U、R必须对应同一导体或同一段纯电阻电路(不含电源、电动机、电解槽等电器的电路)。 欧姆定律不适用于气体导电。2、 例题分析【例1】两根材料相同的导线,质量之比为2:1,长度之比为1:2,加上相同的电压后,通过的电流之比为( ) A. 8:1
12、 B. 4:1 C. 1:1 D. 1:4 答案:A
13、0; 变式: 【例2】有一段粗细均匀的导体,电阻是4,把它对折起来作为一条导线用,电阻是多大?如果把它均匀拉长到原来的两倍,电阻又是多大? 解析由知,当不变时,电阻R随L、S而变化。 由于导线的体积不变,因此,当对折起来后,; 当均匀拉长后,。 设导线电阻率为,原长
14、为L,原横截面积为S,则 当导线对折后,其长,横截面积,所以 导线电阻 当导线拉长后,其长,横截面积,所以, 导线电阻【例3】如图所示电路中,各电阻阻值已标出,当输入电压=110V时,输出电压=_V。(上海高考题)
15、 解析对网络电路的电阻、电流、电压或功率的计算,关键是对电路的结构进行正确的分析。 本题中,电阻9R与电阻R串联后与电阻并联,再与电阻10R串联,接在电压之间。 E、F之间电阻 E、F之间电压 则C、D之间电压
16、60; 变式1:【例4】(2004年全国理综)图中电阻的阻值相等,电池的内阻不计,开关S接通后流过的电流是S接通前的( ) A. B.
17、60; C. D. 解析由串并联知识可得,在S没有接通时,串联,;在S接通后,、并联,再跟串联,
18、60; 由,所以B选项正确。 变式2:【例5】在下图中滑动变阻器作分压器使用。负载电阻R一端接在变阻器的固定端A上,另一端接在滑动端P上,滑动端P在AB间移动时,R上就得到不同的电压。 (1)当滑动端从A向B移动时,R上的电压怎样变化? (2)如果电压U=6V,变阻器的电阻,负载电阻R=100。当滑动端P在A点、B点时,R上的电压各是多少? (3)当P在AB的中点时,P上的电压是否为3V?通过变阻器各部分的电流是否相等。
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