探究決定導線電阻的因素

1、.探究決定導線電阻的因素【學習目的】1.知道什么是電阻，理解電阻器在電路中的作用。2.理解電阻的大小跟哪些因素有關(guān)，知道電阻定律。3.理解材料的電阻率的概念及其物理意義、單位、與溫度的關(guān)系。4.理解超導體及其開展前景?！疽c梳理】要點一、電阻及符號1.認識電阻 2.電阻器的外形及圖形符號要點二、電阻定律一、實驗探究1實驗原理：根據(jù)歐姆定律：，通過電壓表測導線兩端的電壓，電流表測導線中的電流，來計算導線的電阻.2利用變量控制法：在材料、長度和橫截面積三者中，保持任意兩者一樣，定量比較另一變量變化時與電阻的關(guān)系要點詮釋：電流表測量流過導線的電流，故應串聯(lián)在電路中，電壓表測量導線兩端的電壓，因此應與

2、待測導線并聯(lián)但由于待測導線電阻值不是很大，為減小測量誤差，應采用電流表外接法，假如電流表內(nèi)接，由于其阻值與待測電阻很接近，這樣測出的電壓應為電流表內(nèi)阻兩端電壓與導線兩端電壓之和，將產(chǎn)生較大的誤差3實驗電路圖:4實驗過程：如圖5實驗結(jié)論：1保持導線的材料和橫截面積不變，導線的電阻與導線長度滿足：.2保持導線材料和長度不變，導線的電阻與橫截面積滿足：.3保持導線的長度和橫截面積不變，導線的電阻與導線的材料有關(guān)6探究和驗證：1一樣電阻串聯(lián)導體的電阻與導體的長度成正比2一樣電阻并聯(lián)導體的電阻與導體的橫截面積成反比二、導體的電阻1定義公式：2物理意義：反映導體對電流阻礙作用的大小要點詮釋：1導體對電流的

3、阻礙作用，是由于自由電荷在導體中做定向挪動時，跟導體中的金屬正離子或原子相碰撞發(fā)生的2電流流經(jīng)導體時，導體兩端出現(xiàn)電壓降，同時將電能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能3提供了測量電阻大小的方法，但導體對電流的這種阻礙作用是由導體本身的性質(zhì)決定的，與所加的電壓、通過的電流均無關(guān)系，決不能錯誤地認為“導體的電阻與導體兩端的電壓成正比，與電流成反比4對，因與成正比，所以.3應用實例滑動變阻器1原理：利用改變連入電路的電阻絲的長度改變電阻2構(gòu)造：如下圖，是繞在絕緣筒上的電阻絲的兩個端點，電阻絲間互相絕緣，是金屬桿的兩個端點，電阻上可以與滑片接觸的地方，絕緣漆已被刮去，使滑片可以把金屬桿與電阻絲連接起來3在電路中的使用方法構(gòu)造

4、簡圖如下圖，要使滑動變阻器起限流作用時，正確的連接是接與或及與或，即“一上一下；要使滑動變阻器起分壓作用，要將全部接入電路，另外再選擇與或及與或與負載相連，當滑片挪動時，負載將與間或間的不同長度的電阻絲并聯(lián)，從而得到不同的電壓三、電阻定律1公式為導體電阻大小的決定式，說明導體電阻由導體本身因素電阻率、長度、橫截面積決定，與其他因素無關(guān)由此可更加明確電阻的定義式中與無關(guān)這一點使我們比照值定義法定義物理量有了更深化的認識2電阻定律只適用于金屬導體和濃度均勻的電解液3只能在某一特定溫度下應用電阻定律計算電阻，溫度變化時不能應用，因為電阻率是隨溫度的變化而變化的4同一段導體在拉伸或壓縮等形變中，其長度

5、和橫截面積都會發(fā)生相應的變化，但是總體積不變白熾燈等純電阻電路，通電時溫度會升高，電阻會發(fā)生相應的變化，這些電路的電阻指正常工作時的電阻四、公式與的比較是電阻的定義式，其電阻并不隨電壓、電流的變化而變化，只是可由該式算出電路中的電阻是電阻的決定式，其電阻的大小由導體的材料、橫截面積、長度共同決定提供了一種測的方法：只要測出就可求出提供了一種測導體的的方法：只要測出就可求出任何導體都適用金屬導體或濃度均勻的電解液適用要點三、電阻率一、對電阻率的理解1物理意義：電阻率是反映導體導電性能的物理量，是導體材料本身的屬性，與導體的形狀、大小無關(guān)，它的單位是歐姆米，國際符號是.2可由電阻定律公式變形得出，

6、只要知道了導體的電阻，橫截面積，長度就可求出導體材料的電阻率3計算公式：由知，電阻率在數(shù)值上等于用該材料制成的長為，橫截面積為的導體的電阻大小4決定因素：1與材料有關(guān)，不同的材料一般不同2 電阻率與溫度的關(guān)系,各種材料的電阻率隨溫度的變化而變化各種材料的電阻率都隨溫度而變化，金屬的電阻率隨溫度升高而增大可用于制造電阻溫度計；半導體和電介質(zhì)的電阻率隨溫度的升高而減小半導體的電阻率隨溫度變化較大，常用于制作熱敏電阻；有些合金如錳銅、康銅的電阻率幾乎不受溫度變化的影響可用來制作標準電阻5超導現(xiàn)象：當溫度降低到絕對零度附近時，某些材料的電阻率突然減小到零的現(xiàn)象二、電阻率與電阻的區(qū)別 要點詮釋：金屬材料

7、的電阻率隨溫度的升高而增大，隨溫度的降低而減小，在溫度變化不大時，電阻率與溫度是線性關(guān)系；絕緣體和半導體的電阻率一般隨溫度的升高而減小，并且不是線性關(guān)系要點三、測定金屬的電阻率一、螺旋測微器千分尺的使用1.螺旋測微器的用處和構(gòu)造 螺旋測微器又名千分尺是比游標卡尺更精細的測量長度的工具，用它測量長度可以準確到,測量范圍為幾個厘米。 螺旋測微器的構(gòu)造如下圖。螺旋測微器的小砧的固定刻度固定在框架上、旋鈕、微調(diào)旋鈕和可動刻度、測微螺桿連在一起，通過精細螺紋套在固定刻度上。 2原理和使用 螺旋測微器是根據(jù)螺旋放大的原理制成的，即螺桿在螺母中旋轉(zhuǎn)一周，螺桿便沿著旋轉(zhuǎn)軸線方向前進一個螺距的間隔 。因此，沿軸

8、線方向挪動的微小間隔 ，就能用圓周上的讀數(shù)表示出來。螺旋測微器的精細螺紋的螺距是,可動刻度由個等分刻度，可動刻度旋轉(zhuǎn)一周，測微螺桿可前進或后退，因此旋轉(zhuǎn)每一個小分度，相當于測微螺桿前進或后退?？梢姡蓜涌潭让恳恍》侄缺硎?所以螺旋測微器可準確到。由于還能再估讀一位，可讀到毫米的千分位，故又名千分尺。 測量時，當小砧和測微螺桿并攏時，可動刻度的零點假設恰好與固定刻度的零點重合，旋出測微螺桿，并使小砧和測微螺桿的正面正好接觸待測長度的兩端，那么測微螺桿向右挪動的間隔 就是所測長度。這個間隔 的整毫米數(shù)由固定刻度上讀出，小數(shù)部分那么由可動刻度讀出。 3使用螺旋測微器應注意以下幾點： 測量時，在測微螺

9、桿快靠近被測物體時應停頓使用旋鈕，而改用微調(diào)旋鈕，防止產(chǎn)生過大的壓力，即可使測量結(jié)果準確，又能保護螺旋測微器。 在讀數(shù)時，要注意固定刻度尺上表示半毫米的刻線是否露出。 讀數(shù)時，千分位有一位估讀數(shù)字，不能隨意扔掉；即使固定刻度的零點正好與可動刻度的某一刻度線對齊，千分位上也應讀取為“。當小砧和測微螺桿并攏時，可動刻度的零點與固定刻度的零點不相重合時，將出現(xiàn)零誤差，應加以修正，即在最后測長度的讀數(shù)上去掉零誤差的數(shù)值。最后讀數(shù)以mm為單位，小數(shù)點后應有三位數(shù)4讀數(shù)范例：二、測定金屬的電阻率1實驗目的掌握電流表、電壓表的使用原那么和讀數(shù)方法，以及滑動變阻器的使用方法學會正確地使用螺旋測微器，掌握螺旋測

10、微器的讀數(shù)規(guī)那么掌握用伏安法測電阻的方法掌握測定金屬的電阻率2實驗原理把金屬絲接入電路中，用電壓表測金屬絲兩端的電壓，用電流表測通過金屬絲中的電流，利用歐姆定律得到金屬絲的電阻用米尺量得金屬絲的長度，用螺旋測微器量得金屬絲的直徑，算出橫截面積.利用電阻定律，得出金屬絲電阻率的公式.3本卷須知用螺旋測微器測金屬導線的直徑應在三個不同位置各測一次，求其平均值用毫米刻度尺測量接入電路中的被測金屬導線的有效長度，應至少測量3次，求其平均值本實驗中被測金屬導線電阻較小，因此采用電流表外接法滑動變阻器采用限流接法還是分壓接法，可根據(jù)實驗要求或提供的器材規(guī)格進展選擇伏安法測電阻時，通電金屬導體的電流不宜過大

11、，通電時間不宜過長，以免金屬導線的溫度明顯升高，造成其電阻率在實驗過程中逐漸增大求的平均值的兩種方法：a.用算出各次測量值，再取平均值；b.圖象法，用UI圖線的斜率來表示在描繪連線時，要讓盡可能多的點在直線上，其余各點均勻地分布在直線兩側(cè)，個別明顯偏離較遠的點舍去【典型例題】類型一、電阻定律例1.一個導體的電阻與哪些因素有關(guān)？有什么關(guān)系【答案】導體的電阻與導體材料的電阻率、長度、橫截面積有關(guān)，而環(huán)境中的溫度也能影響電阻溫度一定時，粗細均勻的金屬導體或濃度均勻的電解質(zhì)溶液的電阻跟它的電阻率和長度成正比，跟它的橫截面積成反比對金屬導體電阻隨溫度的升高而增大，而半導體和電介質(zhì)的電阻隨溫度的升高而減小

12、舉一反三:【變式】根據(jù)電阻定律，對于溫度一定的某種金屬來說，它的電阻率 A跟導線的電阻成正比B跟導線的橫截面積成正比C跟導線的長度成反比D由所用所用金屬材料的本身特性決定【答案】D【解析】導線的電阻率與導體的電阻大小、橫截面積、長度無關(guān)，由材料本身特性決定，D正確例2兩根完全一樣的金屬裸導線，假如把其中一根均勻的拉長到原來的兩倍，把另一根導線對折后絞合起來，那么它們的電阻之比為多少？【答案】【解析】金屬線原來的電阻為拉長后：，因為體積不變，所以.，對折后，所以，那么【總結(jié)升華】決定導體電阻大小的三因素是：導體的材料、長度和橫截面積，無論哪一個發(fā)生變化，導體的電阻都要發(fā)生改變，對此題對折前后和拉

13、長前后導體的總體積均未發(fā)生變化。舉一反三：【變式1】直徑的細鉛絲通以的電流被熔斷，直徑的粗鉛絲通過的電流被熔斷，假如由長度一樣的根細鉛絲和一根粗鉛絲并聯(lián)為電路中的保險絲，那么通過 電流時，電路斷開。A B C D【答案】B【解析】由，即由并聯(lián)知識可求出 ，并注意到假設兩端加電壓，那么超過了粗鉛絲的熔斷電流，所以并聯(lián)鉛絲兩端只能加電壓，可求出總電流值為.【總結(jié)升華】1理解熔斷電流即為最大電流；2此題要結(jié)合運用串并聯(lián)電路知識和電阻定律來求解?！咀兪?】某種材料做的均勻電阻絲，在以下哪些情況中其阻值不變，設溫度不變 A當長度不變，橫截面積增大一倍時； B當橫截面積不變，長度增加一倍時；C長度和橫截面

14、半徑都縮小一倍時； D當長度和橫截面積都擴大一倍時【答案】D【變式3】如下圖，均勻的長方形薄片合金電阻板，邊為，邊為，當端點、或、接入電路時，是 A B C D【答案】D【變式4】如下圖，是一個外表均勻鍍有很薄電熱膜的長陶瓷管，其長度為，直徑為，鍍膜材料的電阻率為，膜的厚度為管兩端有導電金屬箍、現(xiàn)把它接入電路中，測得、兩端電壓為，通過它的電流為那么金屬膜的電阻率的值為 A B C D 【答案】C例3有一段粗細均勻的導線，它的電阻是4，把它對折起來作為一條導線用，電阻是 ，如把它均勻拉長到原來的兩倍，電阻又是 【答案】116【解析】金屬原來的電阻為，對折后長度變?yōu)椋蝮w積不變，所以導線面積變?yōu)樵?/p>

15、來的2倍，即，故對折后，電阻；導線拉長后長度變?yōu)?，因體積不變，所以導線面積變?yōu)樵瓉淼?，即，故拉長為原來的2倍后，電阻。類型二、導體的電阻例4某同學想要理解導線在質(zhì)量一樣時，電阻與截面積的關(guān)系，選取了材料一樣、質(zhì)量相等的卷導線，進展了如下實驗：1該同學經(jīng)實驗測量及相關(guān)計算得到如下數(shù)據(jù)：電阻121.050.023.910.03.1導線直徑0.8010.9991.2011.4941.998導線截面積0.5040.7841.1331.7533.135請你根據(jù)以上數(shù)據(jù)判斷，該種導線的電阻與截面積是否滿足反比關(guān)系？假設滿足反比關(guān)系，請說明理由；假設不滿足，請寫出與應滿足的關(guān)系2假設導線的電阻率，那么表中阻

16、值為的導線長度結(jié)果保存兩位有效數(shù)字【答案】1不滿足與成反比或2【解析】該題是電阻定律的一個變形考察電阻定律是研究的電阻和導線長度和橫截面積之間的關(guān)系，采用的方法是控制變量法該題雖然是考察同質(zhì)量的導線的電阻和截面積的關(guān)系，仍然可以采用控制變量法進展求解根據(jù)圖表中所給的數(shù)據(jù)，通過計算發(fā)現(xiàn)電阻和導線的橫截面積不成反比要想找出電阻和橫截面積之間的關(guān)系，需要進一步觀察圖表，電阻減小，橫截面積增加，通過上面一問的求解發(fā)現(xiàn)沒有反比關(guān)系，可以猜測電阻和導線的橫截面積的平方成反比，通過計算即可驗證【總結(jié)升華】電阻的測量是最常見的考察形式最近幾年在電阻測量問題上產(chǎn)生了很多變形我們首先要理解常規(guī)測量的原理，然后根據(jù)題意找出變形問題的原理，所有的物理實驗必須先確定其實驗原理才能解決問題舉一反三:【變式】圖示為用伏安法測量電阻的原理圖，圖中為電壓表，內(nèi)阻為；為電流表，內(nèi)阻為。