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第3-4節 電阻與變阻器
一、導體與絕緣體
1、（1）導體容易導電的原因是導體內有大量的自由電荷。這些自由電荷可以是電子，也可以是正離子和負離子，但不可能是質子。金屬導電靠的就是自由電子。金屬、石墨（碳）、人體、大地和鹽類的水溶液都是導體。
（2）半導體中只有少量的自由電荷。硅、鍺等實半導體。
（3）絕緣體不容易導電的原因是絕緣體中幾乎沒有自由移動的電荷。絕緣體中的電荷幾乎都被束縛在原子或分子的范圍內，不能自由移動。橡膠、玻璃、瓷、塑料、蒸餾水、干木頭、油和干燥的空氣都是絕緣體。
2、導體和絕緣體是相對的，并不存在絕對的界限。在一定條件下，如高溫、高壓或潮濕的環境下，絕緣體也可變為導體，如玻璃在通常情況下是絕緣體，但被燒紅時會導電。
例1、關于導體和絕緣體，下列說法正確的是（ ）
A．導體中有多余的自由電子，而絕緣體中沒有多余的自由電子
B．導體對電荷的移動沒有阻礙作用，絕緣體對電荷的移動有阻礙作用
C．木頭始終是良好的絕緣體
D．絕緣體在一定條件下可以轉化為導體
例2、如圖所示，實心玻璃體里面的導線不連接，將各元件連成回路，當開關閉合時，小燈泡 ；當把玻璃體加熱至紅熾狀態時，電燈 ，比較這兩個現象，說明 。

例3、小明通過學習得知：一般情況下，水的質量一定時，加入食鹽的質量越多，溶液的濃度就越高。他想探究食鹽水溶液的導電性能與什么因素有關。小明的猜想是：
a． 食鹽水溶液的導電性能與溶液的濃度有關。
b． 食鹽水溶液的導電性能與金屬片之間的距離有關。
c． 食鹽水溶液的導電性能與溶液的溫度有關。
小明利用水、食鹽、燒杯、小勺子、電源、刻度尺、小燈泡、金屬片、酒精燈等器材，設計了如圖所示的裝置，進行了探究實驗。他記錄的實驗表格如下：
實驗次數
加入食鹽量
兩金屬片AB間距離/厘米
燈泡亮度
1
勺
2
微亮
2
勺
2
較亮
3
勺
1
較亮
4
勺
1
很亮
46101003810
（1）比較實驗次數1和2可驗證猜想____________（填“a”、“b”或“c”）。
（2）這個實驗用到了控制變量法，我們所學的實驗中，很多也用到了控制變量法，請舉一例：________________________________________________。
（3）在實驗過程中，小明認為用電流表代替小燈泡也能進行實驗，你認為____________（填“可行”或“不可行”），理由是____________________________________。
（4）利用現有的裝置和器材，請你對猜想c進行探究驗證。
①實驗步驟：用酒精燈加熱食鹽水溶液，觀察小燈泡的亮度變化。
②你怎樣對該實驗結果進行分析判斷？

（5）請你提出一個新的猜想：溶液的導電性能可能還與________________________有關。
二、影響電阻大小的因素
1、電阻：指導體對電流的阻礙作用。
對電阻的理解，要從“性質”和“阻礙作用”兩個角度分析
（1）導體的電阻越大，表示導體對電流的阻礙作用越大。對于同一電路，在電路兩端電壓不變的情況下，導體對電流的阻礙作用（電阻）越大，電路中的電流越小。
（2）導體的電阻是導體本身的一種性質。電阻由導體自身情況決定，不管這個導體是否連入電路，是否有電流通過，也不管它兩端的電壓是否改變，導體對電流的阻礙作用（電阻）總是存在的。無電流通過時，這種阻礙作用僅僅是沒有體現出來而已。
2、電阻用R表示，電阻的單位是歐姆，簡稱歐，符號Ω。
常見的單位還有千歐（kΩ）、兆歐（MΩ），他們的換算關系是1MΩ= 103kΩ，1kΩ= 103Ω
3、電路器的電路元件符號為“”。
4、串并聯電路的電阻特點：
（1）串聯電路中，總電阻等于各個電阻之和；
（2）并聯電路中，總電阻倒數等于各個電阻倒數之和。
5、探究影響導體電阻（R）的因素——控制變量法
（1）內因：導體的材料、長度和橫截面積（粗細）
（2）外因：溫度（金屬導體的電阻隨溫度的升高而增大；超導體電阻為0）
（3）結論：
①當溫度、導體材料和橫截面積相同時，導體的長度越長，電阻越大。
②當溫度、導體材料和長度相同時，導體的橫截面積越大，電阻越大。
③當溫度、導體長度和橫截面積相同時，導體的材料不同，電阻不同 。
（4）實驗中小燈泡的作用：①保護電路（待測導線電阻若太小，會導致電路中電流過大，燒壞電路中的元件）
②粗略反映電路中的電流變化
例1、下列關于導體的說法正確的是( )
A．一根金屬絲被均勻拉長后，它的電阻將變大
B．導體中沒有電流通過時，導體就沒有電阻
C．人體的電阻在出汗時會變大
D．粗導線的電阻一定比細導線的電阻大
4152265463550例2、小明用如圖所示的電路，探究影響金屬絲電阻大小的因素，他手邊除了有電路中的器材外，還有一根金屬絲，則（ ）
A．只能探究電阻與金屬絲長度的關系
B．只能探究電阻與金屬絲橫截面積的關系
C．電阻與金屬絲長度、橫截面積的關系都能探究
D．電阻與金屬絲長度、橫截面積的關系都不能探究
例3、小剛為研究“鉛筆芯的電阻大小與溫度的關系”，選用不同型號的鉛筆芯進行了如下實驗：

步驟一：將H型鉛筆芯接入電路，閉合開關，測量并記錄通過它的電流；
步驟二：用酒精燈給鉛筆芯加熱，每隔20s測量并記錄通過它的電流；
步驟三：分別將HB型、2B型鉛筆芯接入電路，重復以上實驗過程。
下表是記錄的實驗數據：
139827038735-7874062230 電流I(A) 時間(s)
類型
0
20
40
60
B
0.15
0.17
0.19
0.22
HB
0.25
0.27
0.29
0.30
2B
0.32
0.34
0.36
0.38
(1)實驗中，他們是通過 的變化來判斷鉛筆芯電阻的改變的。
(2)分析表中數據可以得出： 。
例4、如圖所示，將材料、長度相同，橫截面積不同的鐵棒AB和CD連接在一起接入電路中，下列說法正確的是( )
3853815201930A. AB段電阻大，電流小
B. CD段電阻小，電流大
C. AB段電阻大，電流與CD段相等
D. CD段電阻大，電流與AB段相等
例5、某同學做“探究導體電阻大小與導體橫截面積的關系”實驗。他們準備在圖中的M、N兩點間接入待研究的電阻絲，電源電壓恒定，忽略燈絲電阻隨溫度變化的影響，待用電阻絲的規格如下表：
導體編號
材料
長度
1235075233045橫截面積
A
鎳鉻合金絲
L
S
B
錳銅合金絲
L
S
C
鎳鉻合金絲
2L
S
D
鎳鉻合金絲
L
2S
(1)他們應選擇編號為 的兩根電阻絲來探究。
(2)正確選擇后，他們將所選電阻絲分別接入M、N兩點間，閉合開關，通過觀察 來比較電阻絲電阻的大小。實驗中，兩次電流表指針均有偏轉，但第一次的示數小于第二次的示數，說明第二次接入電路的電阻絲的電阻值 (填“較大”或“較小”)。
(3)利用上述器材和實物圖，還可探究導體電阻大小與 。
(4)以上(2)中判斷電阻大小關系的方法在科學實驗中經常用到，以下描述中能體現這種方法的是 (填字母)。
A. 根據物質在常溫下的形狀和體積是否固定，可將物質分為三種狀態
B. 通過觀察木塊被運動物體碰撞后移動距離的大小，可比較運動物體速度的大小
C. 研究密度大小與質量大小的關系，應控制體積相同
三、滑動變阻器
1331595565151、工作原理：改變電阻絲接入電路中的有效長度，從而改變接入電路中的電阻。
2、銘牌上各數值的物理意義：“電阻值”表示該變阻器的最大電阻，“電流值”表示該變阻器允許通過的最大電流。
例如：變阻器的銘牌上標有“200Ω 5A”，表示該滑動變阻器的最大電阻是200Ω，允許通過的最大電流是5A。
3、接線原則：“一上一下”。
291465034290
4、使用注意事項：
（1）要了解所使用的滑動變阻器的最大電阻和允許通過的最大電流。使用時要根據需要選擇合適的滑動變阻器，不能使通過它的電流超過其允許通過的最大電流。
（2）滑動變阻器要與被控制電路串聯。
（3）將滑動變阻器連入電路時，兩個接線柱應采用“一上一下”的接法，不能同時使用下面兩個接線柱（R為定值，即最大阻值）或同時使用上面兩個接線柱（金屬桿阻值很小），否則，移動滑片時起不到改變電阻的作用。
（4）為了保護電路，在閉合開關前應將滑片置于最大阻值處（即將滑片置于所選的下面那個接線柱的另一端）。
5、應用：①調節燈泡的亮度；②改變收音機、電話機、電視機等的音量；③改變電動車行駛的速度等。
例1、（1）如圖甲是能改變電阻的 ，圖乙的示數為 Ω。
3415665977265丙
丙
327850562230
（2）如圖丙為日常生活中經常用到的旋鈕型變阻器。要使旋鈕觸片順時針旋轉時電阻增大，應連接的接線柱是　　 ， （填順時針或逆時針）轉動接入電路的電阻變大。
430339591440例2、一位同學設計了一個風力測定儀，如圖所示，O是轉動軸，C是金屬桿，下面連接著一塊受風板。無風時OC是豎直的，風越強，OC桿偏轉的角度越大。AB是一段圓弧形電阻，P點是金屬桿與圓弧形電阻相接觸的點，電路中接有一個小燈泡，測風力時，閉合開關S即可。通過分析可知：金屬桿OC與弧形電阻AB組合在一起相當于一個 ，觀察小燈泡的 可以粗略地知道風力的大小，風力 時燈泡變亮。
例3、如圖所示，AM為導線，BM、CN為兩根相同的電阻絲，下列說法不正確的是(　　)
346202058420A．S和A接觸，P向右移動燈泡變暗
B．S和B接觸，P向右移動燈泡亮度不變
C．S和C接觸，P向左移動燈泡變亮
D．S和C接觸，P無論怎樣移動燈泡亮度不變
參考答案：
1、例1、D
例2、不發光、發光、導體與絕緣體之間沒有絕對界限
例3、（1）a （2）探究壓力的作用效果與哪些因素有關等
（3）可行 電流表能測出電路中的電流大小，可反映出溶液的導電性能
（4）如果小燈泡亮度發生變化，說明溶液的導電性能與溶液的溫度有關，否則無關
（5）金屬片插入溶液中的深度（或金屬片與溶液的接觸面積等）
2、例1、A例2、C
例3、（1）電流（2）不同型號鉛筆芯的電阻隨溫度的升高而減小
例4、C
例5、（1）A、D（2）燈泡亮度和電流數示數；較小（3）導體的材料或長度的關系（4）B
3、例1、（1）電阻箱；7408（2）A、B；順時針
例2、滑動變阻器；亮度；變大
例3、C

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