【物理】导体的电阻课件 2023-2024学年高二上学期物理人教版（2019）必修第三册.pptx

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1、第二节 导体的电阻2023/9/2 1987年年美美国国华华裔裔科科学学家家朱朱经经武武与与台台湾湾物物理理学学家家吴吴茂茂昆昆以以及及大大陆陆科科学学家家赵赵忠忠贤贤相相继继在在钇钇钡钡铜铜氧氧系系材材料上把临界超导温度提高到料上把临界超导温度提高到90K以上。以上。超导，指导体在某一温度下，电阻为零的状态。人们把处于超导状态的导体称之为“超导体”。超导体的直流电阻率在一定的低温下突然消失，被称作零零电电阻阻效效应应。导体没有了电阻，电流流经超导体时就不发生热损耗，电流可以毫无阻力地在导线中形成强大的电流，从而产生超强磁场超强磁场。我国超导临界温度已提高到零下我国超导临界温度已提高到零下12

2、0即即153K左右。左右。方明虎，浙江大学物理系教授、博士生导师。长期从事超导材料与物理研究，最近几年就Fe(Te,Se)系统中14K超导电性的发现；(Tl,K,Rb)FexSe2系统中铁空位超格子结构的提出40K超导电性的发现；以及在TlNi2(Se,S)2系统中多带超导电性的发现等工作，在国际超导领域引起广泛关注。共计发表论文140多篇，其中PRL6篇，PRB20多篇，他引1700多次，3篇论文入选全国百篇最具影响国际学术论文，10篇论文进入国际高引论文清单。潜水艇，霍尔效应。与长度有关与长度有关与横截面积有与横截面积有关关40W100W275W为什么一般用为什么一般用钢丝而不是铁钢丝而不

3、是铁丝？丝？结论：导体的电阻和导体的长度、结论：导体的电阻和导体的长度、横截面积、材料有关。横截面积、材料有关。与材料有关与材料有关一、实验探究：一、实验探究：1.明确目的：明确目的：探究电阻与导体的材料、横截面积、长度之间的关系。探究电阻与导体的材料、横截面积、长度之间的关系。2.实验方法：实验方法：3.实验控制：实验控制：1）电阻、长度、横截面积的测定方法：）电阻、长度、横截面积的测定方法：横截面积：横截面积：长度：长度：电阻：电阻：控制变量法控制变量法绕制线圈先算直径绕制线圈先算直径刻度尺直接测量刻度尺直接测量伏安法伏安法（2）器材选择：（电源，电键，电表，）器材选择：（电源，电键，电表

4、，导线，待测电阻）导线，待测电阻）材料、长度一定：材料、长度一定：材料、横截面材料、横截面积一定：积一定：长度、横截面长度、横截面积一定：积一定：（3）实验电路：）实验电路：结论：导体的电阻跟长度成正比，结论：导体的电阻跟长度成正比，跟横截面积成反比，还跟材料有关。跟横截面积成反比，还跟材料有关。二、逻辑推理探究：二、逻辑推理探究：1.分析导体电阻与它的长度的关系分析导体电阻与它的长度的关系电阻串联电阻串联2.分析导体电阻与它的横截面积的关分析导体电阻与它的横截面积的关系系电阻并联电阻并联三、电阻定律：三、电阻定律：1.表达式：表达式：2.适用条件：温度一定，粗细均匀的金属导体，适用条件：温度

5、一定，粗细均匀的金属导体，或浓度均匀的电解质溶液。或浓度均匀的电解质溶液。3.电阻率：电阻率：（1）物理意义：反映材料导电性能的物理量。）物理意义：反映材料导电性能的物理量。（2）计算表达式：）计算表达式：00（）2020（）100100（）银银1 1481048101 16106102 207100710铜铜1 1431043101 17107102 207100710铝铝2 2671067102 29109103 380108010钨钨4 4851085105 53103107 710101010铁铁0 0891089101 10100101 144104410锰铜合金锰铜合金4 4410

6、4104 44104104 4410410镍铜合金镍铜合金5 50100105 50100105 5010010镍铬合金镍铬合金缺数据缺数据1.0101.0106 6缺数据缺数据锗硅锗硅缺数据缺数据6 663106310缺数据缺数据硬橡皮硬橡皮缺数据缺数据10101010缺数据缺数据玻璃玻璃缺数据缺数据10101010缺数据缺数据温度温度电电阻阻率率材材 料料几种导体材料的电阻率几种导体材料的电阻率（3）电阻率与温度的关系）电阻率与温度的关系：金属电阻率随温度升高而增大。金属电阻率随温度升高而增大。应用：电阻温度计。应用：电阻温度计。半导体的电阻率随温度的升高而减小。半导体的电阻率随温度的升高

7、而减小。应用：热敏电阻，光敏电阻。应用：热敏电阻，光敏电阻。部分合金电阻率几乎不受温度的影响。部分合金电阻率几乎不受温度的影响。应用：标准电阻。应用：标准电阻。（如锰铜、镍铜如锰铜、镍铜）超导体：某些材料当温度降低到超导体：某些材料当温度降低到一定温度时，电阻率为零。一定温度时，电阻率为零。标准电标准电阻阻对电阻定律的理解和应用对电阻定律的理解和应用 对电阻定律的理解和应用对电阻定律的理解和应用 例例1 1 如图所示,厚薄均匀的矩形金属片,边长ab=10 cm,bc=5 cm,当A与B间接入电压为U 时,电流为1 A,若C与D间接入电压仍为U 时,其电流为()A.4 A B.2 AC.0.5

8、A D.0.25 A超导现象历史1911年荷兰物理学家H卡茂林昂内斯发现汞在温度降至4.2K附近时突然进入一种新状态，其电阻小到实际上测不出来，他把汞的这一新状态称为超导态。1986年1月发现钡镧铜氧化物超导温度是30K，12月30日，又将这一纪录刷新为40.2K，1987年1月升至43K，不久美国华裔科学家朱经武与台湾物理学家吴茂昆以及大陆科学家赵忠贤相继在钇钡铜氧系材料上把临界超导温度提高到90K以上，液氮的“温度壁垒”（77K）也被突破了。1987年底，铊钡钙铜氧系材料又把临界超导温度的记录提高到125K。从1986年1987年的短短一年多的时间里，临界超导温度提高了近100K。大约19

9、93年，铊汞铜钡钙氧系材料又把临界超导温度的记录提高到138K。高温超导体取得了巨大突破，使超导技术走向大规模应用。超导材料的应用主要有：利用材料的超导电性可制作磁体，应用于电机、高能粒子加速器、磁悬浮运输、受控热核反应、储能等；可制作电力电缆，用于大容量输电（功率可达10000MVA）；可制作通信电缆和天线，其性能优于常规材料。利用材料的完全抗磁性可制作无摩擦陀螺仪和轴承。利用约瑟夫森效应可制作一系列精密测量仪表以及辐射探测器、微波发生器、逻辑元件等。利用约瑟夫森结作计算机的逻辑和存储元件，其运算速度比高性能集成电路的快10-20倍，功耗只有四分之一。四、半导体四、半导体1.特点：特点：导电

10、性能介于导体和绝缘体之间导电性能介于导体和绝缘体之间电阻率电阻率随随温度的增加而减小温度的增加而减小2.2.应用：应用：改变半导体的温度、受光照射、在半导体中改变半导体的温度、受光照射、在半导体中掺入微量杂质等，都会使半导体的导电性能掺入微量杂质等，都会使半导体的导电性能发生显著的变化，发生显著的变化，热敏电阻、光敏电阻、晶体二极管等热敏电阻、光敏电阻、晶体二极管等半导体的应用及发展：半导体的应用及发展：制作半导体传感器、晶体二极管、三极管等电子制作半导体传感器、晶体二极管、三极管等电子器件，制作集成电路等等器件，制作集成电路等等半导体指纹鼠标半导体指纹鼠标半导体激光治疗仪半导体激光治疗仪伏安

11、特性曲线伏安特性曲线知识梳理知识梳理一、电阻定律一、电阻定律内容；表达式；单位内容；表达式；单位电阻是导体本身的性质电阻是导体本身的性质二、电阻率二、电阻率体现导体的导电性能，与温度有关体现导体的导电性能，与温度有关表达式；单位；表达式；单位；三、半导体三、半导体特点；应用特点；应用1.金属铂的电阻值对温度的高低非常金属铂的电阻值对温度的高低非常“敏感敏感”，图中可能表示金属，图中可能表示金属铂电阻的图线的是：铂电阻的图线的是：B2.相距相距40km的的A、B两地架两条输电线，两地架两条输电线，电阻共为电阻共为800，如果在，如果在A、B间的某间的某处发生短路，这时接在处发生短路，这时接在A处

12、的电压表示处的电压表示数为数为10V，电流表的示数为，电流表的示数为40mA，求，求发生短路处距发生短路处距A处有多远？如图处有多远？如图2所示。所示。12.5km3.3.如图所示，如图所示，P P是一个表面均匀镀有很薄是一个表面均匀镀有很薄电热膜的长陶瓷管，其长度为电热膜的长陶瓷管，其长度为L L，直径为，直径为D D，镀膜的厚度为，镀膜的厚度为d d。管两端有导电金属箍。管两端有导电金属箍M M、N N。现把它接入电路中，测得它两端电。现把它接入电路中，测得它两端电压为压为U U，通过它的电流为，通过它的电流为I I。则金属膜的电。则金属膜的电阻为阻为_ _，镀膜材料的电阻率，镀膜材料的电阻率=_。4.4.如图所示如图所示,R,R1 1和和R R2 2是材料相同是材料相同.厚度相同厚度相同.表面表面为正方形的导体为正方形的导体.但但R R2 2比比R R1 1小很多小很多.通过两导体通过两导体的电流方向如图所示的电流方向如图所示.写出写出R R1 1 与与R R2 2的关系式的关系式.5.把电阻为把电阻为R长为长为L的均匀电阻丝拉为的均匀电阻丝拉为长是长是nL的均匀电阻丝，则新电阻丝的的均匀电阻丝，则新电阻丝的电阻是多大？电阻是多大？