中职物理高教版（2021）电工电子类第三节 电阻定律优秀备课课件ppt

这是一份中职物理高教版（2021）电工电子类第三节 电阻定律优秀备课课件ppt，共34页。PPT课件主要包含了情境与问题，主要内容，电流的形成，电流的方向，电阻定律，电阻率与温度的关系，超导现象，决定式Inqvs，⑥超导现象，定义式等内容，欢迎下载使用。
你知道导线越粗越好还是越细越好？为什么要选用不同的材料制作？
当金属导体两端没有电压时，导体中大量的自由电子不停地做无规则的热运动。自由电子向各个方向运动的机会相等，如图4-3-2所示。从宏观上看，导体中的自由电子没有定向移动，所以没有电流。
图4-3-2导体中的电子做无规则的热运动
把金属导体的两端分别接到电源的两极上，两端就有了电压，产生了电场，导体中的自由电子在电场力的作用下发生定向移动，形成电流，如图4-3-3所示。
图4-3-3导体中的电子做定向移动
习惯上规定：正电荷定向移动的方向为电流的方向。在金属导体中，电流的方向与自由电子定向移动的方向相反；在电解质溶液中，电流的方向与正离子定向移动的方向相同，与负离子定向移动的方向相反。
电流的国际单位制单位是A（安）。
电流有强弱之分，电流的强弱用电流来表示。通过导体横截面的电荷量q跟通过这些电荷量所用的时间t 的比值称为电流强度（简称电流）。电流用I 表示，则
（n为单位体积内自由电荷数）
表4-3-1 常见用电器正常工作时电流的大小
德国物理学家欧姆通过实验归纳出：导体中的电流I跟导体两端的电压U成正比。对于同一个导体，不管电压和电流的大小怎样变化，其比值都是恒定的。而对于不同的导体，电压和电流的比值一般是不同的。比值越大，表明导体在同一电压下通过的电流越小。
电阻的国际单位制单位是Ω（欧）。根据上式可知
这个比值反映了导体对电流的阻碍作用，称为导体的电阻，用R 表示，则
即导体中的电流I与导体两端的电压U 成正比，与导体的电阻R 成反比。这就是部分电路欧姆定律。
活动与探究-探究影响导体电阻大小的因素
提出问题：导体电阻的大小与哪些因素有关？有什么关系？ 猜想假设：导体电阻的大小可能与导体的长度、横截面积和材料等因素有关。 设计方案：由于导体的电阻受多种因素的影响，因此要采用控制变量法来研究电阻与每一种因素的关系。将金属导体接入电路，用电压表和电流表分别测出电阻的阻值，与其他金属导体的电阻值进行比较，归纳出规律。 收集证据：准备a、b、c、d四根金属导体（a与b的横截面积和材料相同，a的长度为b的1/2；b与c的长度和材料相同，b的直径为c的1/2；c与d的长度和横截面积相同，材料不同）。
按照图4-3-4所示的电路图连接电路，在图中的A、B之间分别接入a、b、c、d。调节滑动变阻器，保持导线两端的电压相同，分别测出相应的电流。
图4-3-4影响导体电阻的因素
根据部分电路欧姆定律，利用 计算出各导体的电阻值。 Ra= Ω；Rb = Ω；Rc = Ω；Rd = Ω。
分析归纳： （1）比较导体a、b的电阻之比与长度之比，可归纳出导体电阻的大小与其长度成 比（填“正”或“反”）。（2）比较导体b、c的电阻之比与横截面积之比，可归纳出导体电阻的大小与其横截面积成 比（填“正”或“反”）。（3）比较导体c、d的电阻值，可归纳出导体的电阻与导体材料 关（填“有”或“无”）。
交流反思：与同学讨论，尝试从微观角度解释导体的电阻为什么与以上因素存在相应的关系。与同学交流，导体的电阻还可能与其他哪些因素有关？该如何设计实验验证你的假设？
人们通过大量实验归纳出：同种材料的导体，其电阻R与它的长度l成正比，与它的横截面积S成反比；导体的电阻还与构成它的材料有关。这就是电阻定律。用公式表达为
式中ρ为比例常量，与导体的材料有关，ρ是一个反映材料导电性能的物理量，称为材料的电阻率，国际单位制单位是Ω·m（欧·米）。
②金属的电阻率随温度升高而增大
③半导体的电阻率随温度升高而减小
④某些合金电阻率几乎不随温度变化
①电阻率由材料本身决定
⑤纯金属电阻率比合金的小
反映材料本身导电性能的物理量
当温度降低到一定程度时,电阻消失。
示例1 图4-3-5是电力输电线路安装现场。假设从三峡水电站到某地的距离为1 500 km，用横截面积为100 mm2的铝绞线输电，则每根铝绞线的电阻为多少？
解 查电阻率表可知，铝导线的电阻率 ，
根据电阻定律，可得每根铝绞线的电阻为：
长度为 ，横截面积 。
在高速铁路的上方能看到很多电线，那是高速铁路接触网[图4-3-6(a)]，这是供列车受电弓取流的高压输电线。在冬天，接触网很容易被冰雪覆盖。由于冰的电阻率比一般金属要大，因此，当接触网覆冰后，其与受电弓之间的导线性能将下降，阻碍受电弓取流，造成列车降速运行甚至停驶。为了保障铁路安全畅通，铁路工人须及时清除覆冰[图4-3-6(b)]。
在表4-3-2中列出几种常用材料的电阻率时，为什么要标注出温度是20℃呢？
纯金属（如铂、金、铜、镍等）的电阻率随温度的升高而增大，利用这种特性可制成电阻温度计（图4-3-7），即利用已知金属的电阻随温度的变化情况，测出金属的电阻就可以知道温度。电阻温度计测量范围广，测量精度高。目前最精密的电阻温度计是用铂制作的。
五、电阻率与温度的关系
各种材料的电阻率都随温度的变化而变化。图4-3-8所示的热敏电阻，是一种阻值对温度变化非常敏感的半导体电阻，它具有许多独特的优点和用途，在自动控制、无线电技术、遥控技术及测温技术等方面有着广泛的应用。可作为电子线路元件用于仪表线路温度补偿和温差电偶冷端温度补偿等。
当温度降低时，导体的电阻率将会减小。1911年，荷兰科学家昂内斯用液氦冷却水银，当温度下降到4.2 K（-268.95 ℃）时发现水银的电阻完全消失，这种现象称为超导现象。具有超导电性的材料称为超导材料。超导材料电阻为零的温度称为临界温度。
自1911年以来，许多科学家一直致力于寻找临界温度更高、更适于应用的超导体。1987年，中国科学家赵忠贤带领的团队在钡-钇-铜-氧中发现了临界温度93K（-180.15℃）的液氮温区超导材料，在世界上刮起了一阵液氮温区超导材料的旋风。
应用与拓展-超导技术的应用
高温超导材料的不断问世，为超导材料从实验室走向实际应用铺平了道路。高温超导材料的用途非常广阔，一是大电流应用即超导发电、输电和储能等，这是利用超导材料电阻为零的特性，它输送电流时，不会造成电力损耗。二是超导电子学，主要包括超导计算机、超导天线、超导微波器件等。三是超导抗磁性应用，主要应用于磁悬浮列车和热核聚变反应堆等。
图4-3-9所示为我国首条具有完全自主知识产权的中低速磁悬浮列车，于2016年在湖南长沙开通运营。