資源簡介

第2節　電　阻
[學習目標]
1.能了解電阻與材料、長度和橫截面積的定量關系。
2.通過了解電阻與材料、長度和橫截面積的定量關系，能用控制變量法分析問題。
3.在探究決定電阻大小的因素的過程中通過探究活動，體驗探究的樂趣，使學生樂于觀察、實驗，培養學生團隊合作與交流的能力。
[基礎梳理]
一、導體電阻與相關因素的定量關系
1.電阻：導線對電流的阻礙作用。
2.電阻的測量——伏安法
(1)原理：用電壓表測出導線兩端的電壓U，用電流表測出導線中通過的電流I，代入公式R＝，求出導線的電阻。
(2)電路圖如圖所示。
3.探究影響導線電阻的因素
如圖所示，我們采用控制變量法研究影響電阻的因素。
(1)在材料相同、粗細相同的情況下，導體的電阻與導體的長度成正比。
(2)在材料相同、長度相同的情況下，導體的電阻與導體的橫截面積成反比。
(3)在長度相同，粗細相同的情況下，材料不同的導體其電阻一般不相同，說明導體的電阻與材料有關。
4.電阻定律
(1)內容：導體的電阻R與其長度l成正比，與其橫截面積S成反比，還與導體的材料有關。
(2)公式：R＝ρ。式中ρ是比例系數。
5.電阻率
(1)R＝ρ式中比例系數ρ是反映材料導電性能的物理量，稱為材料的電阻率，即ρ＝。
(2)電阻率與材料有關，還與溫度有關。金屬材料的電阻率一般會隨溫度的升高而增大。當溫度變化范圍不大時，金屬的電阻率與溫度之間近似地存在線性關系。但絕緣體和半導體的電阻率卻隨溫度的升高而減小，變化是非線性(填“線性”或“非線性”)的。
金屬的電阻率隨溫度的升高而增大，所以小燈泡的電阻隨溫度升高而增大。
6.導體的伏安特性曲線
(1)伏安特性曲線
在實際應用中，常用橫坐標表示電壓U，用縱坐標表示電流I，這樣畫出的導體的I－U圖像，叫做導體的伏安特性曲線，如圖所示。
(2)線性元件
導體的伏安特性曲線為過原點的直線，即電流與電壓為成正比的線性關系，具有這樣特點的電學元件稱為線性元件，如金屬導體、電解質溶液等。
(3)非線性元件
伏安特性曲線不是直線的，即電流與電壓不成正比的電學元件，稱為非線性元件，如氣態導體、二極管等。
二、電阻的應用
1.固定電阻：電阻阻值不變的電阻器。
2.可調電阻：電阻值的大小可以人為調節的電阻，也叫可變電阻。
3.影響導體電阻大小的因素
(1)
(2)
(3)
R＝ρ是電阻的決定式，導體電阻的大小由l、S、ρ決定，某導體發生拉伸或壓縮形變后。導體的橫截面積、長度發生變化，電阻會變化，但電阻率是不變的，因為電阻率與材料、溫度有關，與導體的大小、形狀等無關。
對于線性元件，伏安特性曲線的斜率等于電阻的倒數。
對于非線性元件，可以用歐姆定律公式求某一電壓下的電阻。
[能力拓展]
一、對電阻定律的理解
1.公式R＝ρ是導體電阻的決定式，圖中所示為一塊長方體鐵塊，若通過電流I1，則R1＝ρ；若通過電流I2，則R2＝ρ。
導體的電阻反映了導體阻礙電流的性質，是由導體本身性質決定的。
2.適用條件：溫度一定，粗細均勻的金屬導體或濃度均勻的電解質溶液。
3.導體變形后電阻的分析方法
某一導體的形狀改變后，討論其電阻變化應抓住以下三點：
(1)導體的電阻率不變。
(2)導體的體積不變，由V＝lS可知l與S成反比。
(3)在ρ、l、S都確定之后，應用電阻定律R＝ρ求解。
二、電阻和電阻率的區別和聯系
1.R＝ρ與R＝的比較
R＝ρ R＝
意義 電阻定律的表達式，也是電阻的決定式 電阻的定義式，R與U、I無關
作用 提供了測定電阻率的一種方法：ρ＝R 提供了測定電阻的一種方法：伏安法
適用范圍 適用于粗細均勻的金屬導體或濃度均勻的電解液、等離子體 純電阻元件
聯系 導體的電阻取決于導體本身的材料、長度和橫截面積，而不是U和I
2.電阻與電阻率的比較
電阻R 電阻率ρ
描述對象 導體 材料
物理意義 反映導體對電流阻礙作用的大小，R越大，阻礙作用越大 反映材料導電性能的好壞，ρ越大，導電性能越差
決定因素 由材料、溫度和導體形狀決定 由材料、溫度決定，與導體形狀無關
單位 歐姆(Ω) 歐姆·米(Ω·m)
聯系 由R＝ρ知，ρ大，R不一定大；R大，ρ不一定大
【易錯提醒】
　(1)電阻率越大，材料的導電性能越差，但用這種材料制成的電阻不一定大，決定電阻大小的因素還與其長度和橫截面積有關。
(2)導體的電阻越大，說明導體對電流的阻礙作用越大，導體的電阻率不一定越大。
[隨堂演練]
1．關于電阻率，下列說法正確的是（ ）
A．橫截面積一定時，導體越長，導體的電阻率越大
B．長度一定時，導體橫截面積越大，導體的電阻率越大
C．電阻率小的材料適合做導線
D．金屬導體溫度升高后電阻率變小
2．關于電阻和電阻率的說法中，正確的是（　?。?br/>A．導體對電流的阻礙作用叫做導體的電阻，因此只有導體中有電流通過時才有電阻
B．由可知導體的電阻與導體兩端的電壓成正比，跟導體中的電流成反比
C．金屬的電阻率隨溫度的升高而增大
D．將一根導線等分為二，則半根導線的電阻和電阻率都是原來的二分之一
3．一只“220 V、100 W”的燈泡工作時的電阻為484Ω，測量它不工作時的電阻應（　　）
A．等于484 Ω
B．大于484 Ω
C．小于484 Ω
D．無法確定
4．如圖所示為一測量電解液電阻率的長方體玻璃容器，P、Q為電極，設a=1m，b=0.2m，c=0.1m，當容器內注滿某電解液，通電后，電壓表U=10V，電流表I=5mA．則電解液的實際電阻率ρ（　　）
A．略大于40Ω·m B．略小于40Ω·m
C．略大于10Ω·m D．略小于10Ω·m
5．砷化鈮是一種具有較高電導率的納米材料，據介紹，該材料的電導率是石墨烯的1000倍，電導率δ就是電阻ρ的倒數，即。下列說法正確的是（　?。?br/>A．電導率的單位是
B．材料的電導率與材料、形狀有關
C．材料的電導率越小，其導電性能越強
D．電導率大小與溫度無關
6．有一段長1m的電阻絲，電阻是5Ω，現把它均勻拉伸到長為4m，則電阻變為（　?。?br/>A．10Ω B．20Ω C．40Ω D．80Ω
7．某同學在做“測定金屬電阻率”的實驗時，通過游標卡尺和螺旋測微器分別測量一薄金屬圓片的直徑和厚度，讀出圖中的示數，游標卡尺所示的金屬圓片直徑的測量值為_____mm，螺旋測微器所示的金屬圓片厚度的測量值為____mm。
8．某同學準備精確測量一定值電阻Rx的阻值（約為100），現有下列器材：
A．電池組E（電動勢9V，內阻約0. 5）；
B．電壓表V（量程0～6V，內阻約50k）；
C．電流表A1（量程0～100mA，內阻約10）；
D．電流表A2（量程0～500mA，內阻約2）；
E. 滑動變阻R1（0～100，額定電流1A）；
F. 滑動變阻器R2（0～10k，額定電流0. 3A）；
G. 開關，導線若干。
用如圖所示的電路圖進行實驗。
（1）實驗時電流表應選用___________，滑動變阻器應選用___________； （均填器材前字母序號）
（2）若某次實驗中，電壓表的示數是3. 9V，電流表的示數是40mA，則電阻的測量值為___________，測量值___________（填“小于”“等于”或“大于”）真實值。
參考答案
1．C
【詳解】
AB．電阻率只與導體材料、溫度有關，AB錯誤；
C．電阻率小的材料適合做導線，C正確；
D．金屬導體溫度升高后電阻率變大，D錯誤。
故選C。
2．C
【詳解】
AB．電阻是導體的固有屬性，導體通不通電，兩端是否有電壓，電阻都存在，故AB錯誤；
C．金屬的電阻率隨溫度的升高而增大，選項C正確；
D．導體的電阻率與導體的材料，溫度有關，與其他因素無關，故D錯誤；
故選C。
3．C
【詳解】
金屬導體的電阻率隨溫度的降低而減小，不工作時溫度較低，所以電阻小于484 Ω。
故選C。
4．B
【詳解】
由歐姆定律可得
由電阻定律可得
代入數據可解得，但由于電流表的分壓作用，使電壓表的示數偏大，導致電阻測量值偏大，算出的電阻率偏大，故實際電阻率略小于40Ω·m，B正確。
故選B。
5．A
【詳解】
A．根據電阻定律
解得
電導率的單位是
A正確；
BD．電阻率與材料、形狀無關，與溫度有關，根據，電導率也與材料、形狀無關，與溫度有關，BD錯誤；
C．根據，電導率越小，電阻率越大，導電性能越差，C錯誤。
故選A。
6．D
【詳解】
根據電阻定律
解得
故選D。
7．10.5 4.700
【詳解】
[1]游標卡尺的主尺讀數為10mm，游標尺上第10個刻度和主尺上某一刻度對齊，所以游標讀數為
所以最終讀數為
[2]螺旋測微器的固定刻度為4.5mm，可動刻度為
所以最終讀數為
8．C E 97.5 小于
【詳解】
（1）[1] 電壓表V量程0～6V，電阻Rx的阻值約為100，則允許的電流最大
故電流表應選擇C；滑動變阻器應選擇額定電流較大的E。
（2）[2] 若某次實驗中，電壓表的示數是3. 9V，電流表的示數是40mA，則電阻的測量值為
[3]由于電壓表的分流作用，測量值大于實際通過電阻的電流，所以測量值小于真實值。

展開更多......

收起↑