《导体的电阻》课件.ppt

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1、第二章,恒定电流,电功和电功率、电热和热功率,一、电功,W,定义：,电场力,(,或电流,),所做的功,.,公式：,W=IUt,单位：,J 1kWh=3.6,10,6,J,二、电功率,P,定义：,单位时间内电流所做的功,公式：,P=W/t=IU,单位：,W kW,三、电热,Q,定义,:,电流通过导体产生的热量,.,公式：,Q=I,2,Rt,单位：,J,焦耳定律：,电流通过导体产生的热量,Q,等于电流,I,的二次方、,导体的电阻,R,和通电时间,t,三者的乘积,四、热功率,P,热,定义：,单位时间内的发热量,公式：,P,热,=Q/t=I,2,R,单位：,W kW,对纯电阻电路,:,电功,=,电热,

2、电功率,=,热功率,对非纯电阻电路,:,电功,电热,电功率,热功率,知,任何电路都适用,电功,W,?,UIt,识,回,顾,焦耳热,电功率,热功率,Q,?,I,2,Rt,P,?,W,t,?,UI,P,?,Q,2,t,?,I,R,纯电阻电路适用,知,U,2,2,识,回,顾,电功,焦耳热,电功率,热功率,W,?,UIt,?,I,Rt,?,R,t,2,Q,?,I,2,Rt,?,UIt,?,U,R,t,W,2,P,?,2,U,t,?,UI,?,I,R,?,R,Q,2,P,?,t,?,I,2,R,?,UI,?,U,R,一、影响导体电阻的因素,(,一,),大胆猜想,导体的电阻是导体本身的一种性质，,由导体自

3、身的因素决定，那么,问题,1:,导体的电阻,R,到底由哪些因素决定呢,?,跟长度,l,有关,跟横截面积,S,有关,与材料有关,一、影响导体电阻的因素,(,一,),大胆猜想,结论：导体的电阻,R,跟它的长度,l,、,横截面积,S,、材料有关。,横截面积,S,长度,L,温度,材料,一、影响导体电阻的因素,(,二,),实验探究,1,、实验目的：,探究导体的电阻,R,与导体的,长度,l,、横截面积,S,、材料之间的关系,.,2,、实验方法：,控制变量法,.,3,、实验过程：,长度,l,、横截面积,S,、电阻,R,的测量及方法：,长度,l,：用,mm,刻度尺测,.,横截面积,S,：用累积法测直径,.,电

4、阻,R,：伏安法,.,实验方法：,控制变量法。,实验方案：,同种材料，,S,一定，改变,L,，测,R,同种材料，,L,一定，改变,S,，测,R,不同材料，,L,一定，,S,一定，测,R,a,b,c,d,伏安法测电阻的原理图：,V,R,电流表外接法,A,分压式接法,探究导体电阻与其影响因素的定量关系,探究方案一,实验电路,:,电流表外接法,限流式电路,实验电路图,:,实验数据,:,V,横截面积,材料相同,L/m,U/V,I/A,1,2,3,R/,A,R,?,L,实验结论,:,1.,同种材料,S,一定,电阻,R,与,L,成正比,探究导体电阻与其影响因素的定量关系,实验电路,:,电流表外接法,限流式

5、电路,实验电路图,:,V,实验数据,:,长度,材料相同,S/,mm,2,U/V,1,2,3,I/A,R/,A,实验结论,:,2.,同种材料,L,一定,电阻与,S,成反比,1,R,?,S,探究导体电阻与其影响因素的定量关系,实验电路,:,电流表外接法,限流式电路,实验电路图,:,V,实验数据,:,长度,横截面积相同,材料,U/V,I/A,R/,A,1,2,实验结论,:,3.,不同种材料,R,不同,探究方案二,V,V,V,V,a,b,c,d,a,和,b,：长度,l,不同,限流式接法,a,和,c,：横截面积,S,不同,a,和,d,：材料不同,实验探究电阻的影响因素,V,a,b,c,控制变量法,d,电

6、压表先测,a,的电压,U,a,，再测,b,的电压,U,b,实验探究电阻的影响因素,V,a,b,c,控制变量法,d,电压表先测,a,的电压,U,a,，再测,c,的电压,U,c,实验探究电阻的影响因素,V,a,b,c,控制变量法,d,电压表先测,a,的电压,U,a,，再测,d,的电压,U,d,V,V,V,V,a,b,c,d,实验结论,:,1.,同种材料,S,一定,电阻,R,与,L,成正比,R,2.,同种材料,L,一定,电阻与,S,成反比,R,3.,不同种材料,R,不同,?,L,1,S,?,理论探究,电阻串联,电阻并联,R,L,R,?,1,S,一、影响导体电阻的因素,k,由导体材料决定,与,l,、,

7、S,无关,!,二、电阻定律,1.,内容：,同种材料的导体,其电阻,R,与它的长,度,l,成,正,比,与它的横截面积,S,成,反,比,;,导体电阻与构成它的材料有关,.,2.,决定式,:,3.,适用条件：,温度一定,粗细均匀的金属,导体,或浓度均匀的电解液,.,电阻定律,同种材料的导体,其电阻,R,与它的长,1.,内容：,度,L,成正比,与它的横截面积,S,成反,比,;,导体电阻与构成它的材料有关,.,l,2.,表达式,:,R,?,?,S,是一个反映材料导电性能的物理量，称,为材料的电阻率。,?,是比例常数，它与导体的材料有关，,几种导体材料的电阻率,银,1.6,?,铜,1.7,?,铝,2.9,

8、?,钨,5.3,?,铁,1.0,?,锰铜合金,4.4,?,镍铜合金,5.0,?,镍铬合金,1.0,?,单位：,m,-8,-8,-8,-8,-7,-7,-7,-6,10,10,10,10,10,10,10,10,金属：,t,?,电阻温度计,热敏电阻,光敏电阻,半导体：,t,电阻率,与温度,半导体的,导电性能,具有,可控性,的关系,?,合金：,有些几乎不随,t,变化,标准电阻,超导体,:,某些材料当温度降低到一定温度时,?,=0,R=0,电阻率,(,?,),1,、反映材料导电性能的物理量,2,、单位：欧姆,米,m,3,、纯金属的电阻率小，合金的电阻率大,4,、金属的电阻率随温度的升高而增大,锰铜合

9、金和镍铜合金的电阻率随温度变化极小，,利用它们的这种性质，常用来制作标准电阻。,超导现象,:,有些物质当温度降低到绝对零度附近,时它们的电阻率会突然变为零,半导体,:,导电性能介于导体和绝缘体之间，电阻,率随温度的升高而减小，导电性能由外界条件所控制，,如改变温度、光照、掺入微量杂质等,三、电阻率,1.,意义,:,反映,材料,导电性能,好坏的物理量,.,RS,2.,定义式：,?,?,l,?,由材料和温度决定,与,l,、,S,无关,!,?,?,m,3.,单位,:,欧,米,(),4.,电阻率与温度关系,:,你能设计实验探究导体电阻与温度的关系吗？,结论,：金属导体温度越,高,，电阻越,大,，温度越

10、,低,，电阻越,小,。,几种材料在不同温度下的电阻率,(,m),银,铜,铝,钨,铁,锰铜合金,镍铜合金,0,1,48,10,8,1,43,10,8,2,67,10,8,4,85,10,8,0,89,10,7,4,4,10,7,7,5,0,10,20,1,6,10,8,1,7,10,8,2,9,10,8,5,3,10,8,1,0,10,7,4,4,10,7,7,5,0,10,100,2,07,1,2,07,1,3,80,1,7,10,1,1,44,1,4,4,1,5,0,1,电阻温度计,思考与讨论,:,1,和,R,2,是材料相同、厚度相同、表面,R,为正方形的导体,但,R,2,的尺寸比,R,1,

11、小很多,.,通过两导体,的电流方向如图所示,.,这两个导体的电阻有什么关系,?,你认为这种关系对电路元件的微型化有什么意义,?,电流方向,R,1,a,h,R,2,b,h,?,l,a,?,R,?,?,?,?,h,S,a,?,h,R,1,=R,2,由此可知导体的电阻与表面积无关,只与导体的厚度有关,.,这样在制造电路元件时,可以将其表面积做得很小,而不增大电,阻,只要保证厚度不变即可,有利于电路元件的微型化,.,实验探究,决定式,电阻定律,理论探究,电阻率,重视：,1,、探究思想、方法,.,2,、实验过程,.,区别：,导体,的电阻和,材料,的,电阻率,?,电阻,反映,导体,对电流阻碍作用大小,的性

12、质,，电阻大的导体对电流的阻,碍作用大,?,电阻率,反映,材料,导电性能好坏,的性,质,，电阻率小的材料导电性能好,区别：,公,式,R,?,U,I,是定义式,是决定式,思考与讨论,1,、有人说电阻是导体阻碍电流的性质，,电阻率是由导体材料的性质决定的，所以,电阻率越大，则电阻越大，对吗,?,为什么,?,答：不对,;,电阻率反映导体材料导电性能的优劣,电阻率大,不一定电阻大,由电阻定律,电,阻还与,l,和,S,有关,.,2,、一白炽灯泡铭牌显示“,220V,100W”,字,样，由计算得出灯泡灯丝电阻,R=484,?,，,该阻值是工作时的电阻值还是不工作时的,电阻值，两者一样吗,?,为什么,?,不

13、一样,100W,是额定功率,是灯泡正常工作时,的功率,所以,484,?,是工作时的电阻,;,当灯泡,不工作时,由于温度低,电阻比正常工作时,的电阻小，所以小于,484,?,。,课堂练习,3,、一段均匀导线对折两次后并联,在一起，测得其电阻为,0.5,，导线,原来的电阻多大？,8,若把这根导线的一半均匀拉长,为三倍，另一半不变，其电阻是,原来的多少倍,?,5,倍,1,、关于电阻率的说法正确的是（,）,A.,电阻率与导体的长度和横截面积有关,B.,电阻率表示了材料的导电能力强弱，由,材料决定，且与温度有关,C.,电阻率大的导体，电阻一定大,D.,有些金属的电阻率几乎不受温度的变化,影响，可以用来制

14、作电阻温度计,2,、一均匀导线，电阻为,R,，先将它,均匀的拉长，使其直径变为原来,的一半,电阻变为,_,，然后,再截去长度的,1/4,，剩余部分的电,阻为,_,。,3,、,两根电阻丝的长度之比为,1,：,5,，横,截面积之比为,2,：,3,，加上相同的电压,后流过的电流强度之比为,5,：,2,，则两,个电阻丝的电阻之比为,_,材料,的电阻率之比为,_,。,5,、同一半圆形金属片，如图所示，从不,同方向测量其电阻,(1),R,a,、,R,b,是否相等？,(2),如果不等，,R,a,、,R,b,谁大？,R,a,、,R,b,比值是多少？,1.,不等,(a),又短又“胖”,(b),又长又“瘦”,;,

15、R,a,R,b,2.,若,1/4,圆形金属片电阻为,R,0,则,(a),为两,R,0,并联,R,a,=R,0,/2;(b),为两电阻串联,R,b,=2R,0,R,a,:,R,b,=1:4,6,、如图示,两个截面积不同长度相等的,均匀铜棒接在电路中,两端电压为,U,则,(),A.,通过两棒的电流强度相等,ABCD,B.,两棒的自由电子定向移动的平均速率不同,C.,两棒内的电场强度不同,细棒内的场强,E,1,大,于粗棒内的场强,E,2,D.,细棒两端的电压,U,1,大于粗棒两端的电压,U,2,I,1,U,1,I,2,U,2,7,、甲乙两根保险丝均由同种,材料制成,直径分别是,d,1,=0.5mm,和,d,2,=1mm,熔断电流分别为,2.0A,和,6.0A,把以上两根保险丝各取等长,一段并联后再接入电路中,允许通,过的最大电流是,(),B,A,、,0.6A B,、,7.5A,C,、,10.0A D,、,8.0A,