高中物理人教選修31同步輔導(dǎo)與檢測課件第2章第6節(jié)導(dǎo)體的電阻

1、第6節(jié)導(dǎo)體的電阻,恒定電流,超導(dǎo)現(xiàn)象 金屬材料的電阻率隨著溫度的降低會(huì)減小，那么，當(dāng)溫度降到接近絕對零度時(shí)，電阻會(huì)怎么樣呢？這時(shí)，某些金屬、合金以及化合物的電阻率會(huì)出現(xiàn)一種奇特的現(xiàn)象：當(dāng)溫度降低到某一特定溫度TC時(shí)，電阻率突然減小到零，這種現(xiàn)象叫做超導(dǎo)電現(xiàn)象，簡稱超導(dǎo)現(xiàn)象，TC叫做正常態(tài)和超導(dǎo)態(tài)之間的轉(zhuǎn)變溫度能夠發(fā)生超導(dǎo)現(xiàn)象的材料叫超導(dǎo)材料如下圖所示，當(dāng)水銀的溫度降低到4 K時(shí)，電阻率突然變?yōu)榱阆卤硎菐追N超導(dǎo)材料的轉(zhuǎn)變溫度,幾種超導(dǎo)材料的轉(zhuǎn)變溫度,超導(dǎo)現(xiàn)象是1911年荷蘭科學(xué)家昂尼斯在測量低溫下水銀的電阻時(shí)發(fā)現(xiàn)的在4.2 K時(shí)水銀的電阻突然完全消失這時(shí)水銀中的電流不需要外電壓來維持，長期保持著

2、，永不衰減像低溫下的水銀那樣，電阻完全消失的導(dǎo)體叫超導(dǎo)體現(xiàn)在已經(jīng)知道，元素周期表中約占半數(shù)的金屬元素以及相當(dāng)多的化合物和合金，都能在一定的溫度下轉(zhuǎn)變成超導(dǎo)體 超導(dǎo)體的電阻是怎樣消失的？從微觀上解釋這一問題，花費(fèi)了固體物理學(xué)家們近半個(gè)世紀(jì)的心血，直到1957年才由巴丁、庫伯、施里弗在前人的基礎(chǔ)上建立了通稱為BCS理論的超導(dǎo)性理論為此，他們榮獲1972年諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng),1影響導(dǎo)體電阻的因素 (1)在導(dǎo)體橫截面積、材料相同的條件下，導(dǎo)體的電阻與長度成_ (2)在導(dǎo)體長度、材料相同的條件下，導(dǎo)體的電阻與橫截面積成_比 (3)導(dǎo)體的電阻還與導(dǎo)體的材料有關(guān)，在長度，橫截面積相同時(shí)，材料不同，其電阻值_ 通

3、過實(shí)驗(yàn)探究電阻與長度、橫截面積、材料三個(gè)因素的關(guān)系，采用_,答案：(1)正比(2)反(3)不同控制變量法,2電阻定律 (1)內(nèi)容：同種材料的導(dǎo)體，其電阻R與它的長度l成_，與它的橫截面積成_，導(dǎo)體的電阻與構(gòu)成它的_有關(guān) (2)公式：_式中為導(dǎo)體材料的電阻率,答案：,3電阻率 導(dǎo)體的電阻率與導(dǎo)體的長度l、橫截面積S_關(guān)，和物體的_和_有關(guān)，國際單位是_，有些材料的電阻率隨溫度的升高而增大，有些材料的電阻率隨溫度的升高而減小,答案：無材料性質(zhì)歐米,一、電阻定律 1內(nèi)容：同種材料的導(dǎo)體，其電阻R與它的長度l成正比，與它的橫截面積S成反比；導(dǎo)體電阻與構(gòu)成它的材料有關(guān) 2公式： 對電阻定律的理解：,(1

4、)式中長度l是沿電流方向?qū)w的長度，橫截面積S是垂直電流方向的橫截面積如右圖所示，一塊長方體銅塊，若通以電流I1，則長度為a，橫截面積為bc；若通以電流I2時(shí)，則長度為c，橫截面積為ab，是材料的電阻率 (2)此式為電阻的決定式，表明導(dǎo)體的電阻由、l、S決定，而與加在導(dǎo)體兩端的電壓U和流過導(dǎo)體的電流I無關(guān) (3) 適用于溫度一定，粗細(xì)均勻的金屬導(dǎo)體或濃度均勻的電解質(zhì)溶液 (4)電阻定律指出了導(dǎo)體電阻由導(dǎo)體本身決定，也提出了通過控制導(dǎo)線長度達(dá)到改變電阻的方法,如下圖所示，分別把一個(gè)長方體銅柱的ab端、cd端、ef端接入電路時(shí)，計(jì)算接入電路中的電阻各是多大(設(shè)電阻率為銅),解析：根據(jù)電阻定律 可以

5、算出接入電路中的電阻由圖可以看出，當(dāng)接入點(diǎn)不同時(shí)，導(dǎo)體的長度和橫截面積是不一樣的 答案：見解析,變式遷移,1有時(shí)家中的白熾燈泡燈絲斷了，恰好又沒有新燈泡可換，輕輕搖晃燈泡，斷了的燈絲還會(huì)搭上，當(dāng)把燈泡再接入電路時(shí)，會(huì)發(fā)現(xiàn)比原來更亮了(如右圖所示) 你知道如何用物理知識解釋這個(gè)問題嗎？,解析：由 知l減小，R減小，又 知U不變時(shí)，R減小，P增大，燈泡會(huì)比原來更亮 答案：見解析,二、電阻率 1物理意義 電阻率是一個(gè)反映導(dǎo)體導(dǎo)電性能的物理量，是導(dǎo)體材料本身的屬性，與導(dǎo)體的形狀、大小無關(guān)，它的單位是：歐姆米，國際符號m，而電阻R反映的是導(dǎo)體的屬性，與導(dǎo)體的材料、形狀、大小有關(guān) 2大小 (1)計(jì)算公式：

6、,(2)各種材料的電阻率在數(shù)值上等于用該材料制成的長度為1 m、橫截面積為1 m2的導(dǎo)體的電阻 各種材料都有各自的電阻率，各種金屬中銀的電阻率最小，其次是銅、鋁，合金的電阻率大于組成它的任何一種純金屬的電阻率 (3)電阻率與溫度的關(guān)系 各種材料的電阻率都隨溫度的變化而變化，金屬的電阻率隨溫度升高而增大(可用于制造電阻溫度計(jì))；半導(dǎo)體和電介質(zhì)的電阻率隨溫度的升高而減小(半導(dǎo)體的電阻率隨溫度變化較大，應(yīng)用于制成熱敏電阻)；有些合金如錳銅、鎳銅的電阻率幾乎不受溫度變化的影響(可用來制作標(biāo)準(zhǔn)電阻)；當(dāng)溫度降低到絕對零度附近時(shí)，某些材料的電阻率突然減小到零成為超導(dǎo)體,金屬鉑的電阻值對溫度的高低非常“敏感

7、”，所以可以利用鉑的電阻隨溫度變化的性質(zhì)制成鉑電阻溫度計(jì)，下圖的IU圖象中能表示金屬鉑電阻情況的圖象是(),解析：在IU圖象中，圖線的斜率表示電阻的倒數(shù)，由于鉑電阻率隨溫度的升高而變大，所以斜率應(yīng)減小，因此能反映金屬鉑電阻情況的圖象為C. 答案：C,變式遷移,2（雙選）關(guān)于材料的電阻率，下列說法中正確的是() A導(dǎo)體的電阻率與導(dǎo)體的長度成正比，與導(dǎo)體的橫截面積成反比，還與導(dǎo)體材料有關(guān) B金屬導(dǎo)體的電阻率隨溫度的升高而增大 C純金屬的電阻率比合金的電阻率小 D產(chǎn)生超導(dǎo)現(xiàn)象時(shí)，材料的電阻為零，但材料的性質(zhì)沒有變，材料的電阻率不為零,解析：電阻率是材料本身的一種電學(xué)特性，與導(dǎo)體的長度、橫截面積無關(guān)，所以A錯(cuò)；金屬導(dǎo)體的