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探究决定导线电阻的因素
【学习目标】
1.知道什么是电阻,了解电阻器在电路中的作用。
2.理解电阻的大小跟哪些因素有关,知道电阻定律。
3.了解材料的电阻率的概念及其物理意义、单位、与温度的关系。
4.了解超导体及其发展前景。
【考点导航】
考点一、电阻及符号
1.认识电阻
2.电阻器的外形及图形符号
考点二、电阻定律
一、实验探究
1.实验原理:根据欧姆定律:,通过电压表测导线两端的电压,电流表测导线中的电流,来计算导线的电阻.
2.利用变量控制法:在材料、长度和横截面积三者中,保持任意两者相同,定量比较另一变量变化时与电阻的关系.
友情提示:电流表测量流过导线的电流,故应串联在电路中,电压表测量导线两端的电压,因此应与待测导线并联.但由于待测导线电阻值不是很大,为减小测量误差,应采用电流表外接法,如果电流表内接,由于其阻值与待测电阻很接近,这样测出的电压应为电流表内阻两端电压与导线两端电压之和,将产生较大的误差.
3.实验电路图:
4.实验过程:(如图)
5.实验结论:
(1)保持导线的材料和横截面积不变,导线的电阻与导线长度满足:.
(2)保持导线材料和长度不变,导线的电阻与横截面积满足:.
(3)保持导线的长度和横截面积不变,导线的电阻与导线的材料有关.
6.探究和验证:
(1)相同电阻串联
导体的电阻与导体的长度成正比.
(2)相同电阻并联
导体的电阻与导体的横截面积成反比.
二、导体的电阻
1.定义公式:
2.物理意义:反映导体对电流阻碍作用的大小.
友情提示:(1)导体对电流的阻碍作用,是由于自由电荷在导体中做定向移动时,跟导体中的金属正离子或原子相碰撞发生的.
(2)电流流经导体时,导体两端出现电压降,同时将电能转化为内能.
(3)提供了测量电阻大小的方法,但导体对电流的这种阻碍作用是由导体本身的性质决定的,与所加的电压、通过的电流均无关系,决不能错误地认为“导体的电阻与导体两端的电压成正比,与电流成反比”.
(4)对,因与成正比,所以.
3.应用实例——滑动变阻器
(1)原理:利用改变连入电路的电阻丝的长度改变电阻.
(2)构造:如图所示,是绕在绝缘筒上的电阻丝的两个端点,电阻丝间相互绝缘,是金属杆的两个端点,电阻上能够与滑片接触的地方,绝缘漆已被刮去,使滑片能够把金属杆与电阻丝连接起来.
(3)在电路中的使用方法
结构简图如图所示,要使滑动变阻器起限流作用时,正确的连接是接与或及与或,即“一上一下”;要使滑动变阻器起分压作用,要将全部接入电路,另外再选择与或及与或与负载相连,当滑片移动时,负载将与间或间的不同长度的电阻丝并联,从而得到不同的电压.
三、电阻定律
1.公式为导体电阻大小的决定式,表明导体电阻由导体本身因素(电阻率、长度、横截面积)决定,与其他因素无关.由此可更加明确电阻的定义式中与无关这一点.使我们对比值定义法定义物理量有了更深刻的认识.
2.电阻定律只适用于金属导体和浓度均匀的电解液.
3.只能在某一特定温度下应用电阻定律计算电阻,温度变化时不能应用,因为电阻率是随温度的变化而变化的.
4.同一段导体在拉伸或压缩等形变中,其长度和横截面积都会发生相应的变化,但是总体积不变.
白炽灯等纯电阻电路,通电时温度会升高,电阻会发生相应的变化,这些电路的电阻指正常工作时的电阻.
四、公式与的比较
是电阻的定义式,其电阻并不随电压、电流的变化而变化,只是可由该式算出电路中的电阻
是电阻的决定式,其电阻的大小由导体的材料、横截面积、长度共同决定
提供了一种测的方法:只要测出就可求出
提供了一种测导体的的方法:只要测出就可求出
任何导体都适用
金属导体或浓度均匀的电解液适用
【典型例题】
题型归类一、电阻定律
例1.一个导体的电阻与哪些因素有关?有什么关系.
【新手上路】【变式】关于电阻率,下列说法不正确的是()
A.电阻率是表征材料导电性能好坏的物理量,电阻率越大,其导电性能越好
B.各种材料的电阻率都与温度有关,金属的电阻率一般随温度升高而增大
C.所谓超导体,当其温度降低到接近绝对零度的某个临界温度时,它的电阻率突然变为零
D.某些合金的电阻率几乎不受温度变化的影响,通常用它们制作标准电阻
例2.两根完全相同的金属裸导线,如果把其中一根均匀的拉长到原来的两倍,把另一根导线对折后绞合起来,则它们的电阻之比为多少?
【题后点拨】决定导体电阻大小的三因素是:导体的材料、长度和横截面积,无论哪一个发生变化,导体的电阻都要发生改变,对本题对折前后和拉长前后导体的总体积均未发生变化。
【新手上路】【变式1】直径的细铅丝通以的电流被熔断,直径的粗铅丝通过的电流被熔断,如果由长度相同的根细铅丝和一根粗铅丝并联为电路中的保险丝,则通过()电流时,电
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