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13 导体的电阻

免费读1254字2024-07-22

  老师:同学们大家好,我是许耀平老师,来自于北京师范大学第二附属中学。今天我我们要学习的内容是导体的电阻。在上课之前,我们先思考这么一个问题,发电站与城市之间的距离比较远,为了减小输电线上电能的损失,人们尽量把输电线做得粗一些。这是为什么呢?有同学说,这是因为导体的电阻和导体的长度与横截面积有关系。那么它们之间的定量关系是怎样的?有同学也会说,在初中我们学习过欧母定律r等于u比i,导体的电阻会不会也与通过导体的电流和导体两端的电压有关?那好,我们先研究导体的电阻与通过导体的电流和导体两端电压之间的关系,这也就是我们今天要学习的第一块儿内容。

  老师:电阻,我们把选取一个导体,把它接入电路,用一个电流表与这个导体串联,在导体的两端并联一个电压表,改变电路中的电流,研究导体两端的电压随电流变化的情况。下面我们来看这个实验操作。我们选取一个导体,把它接入电路中,用一个电流表与导体串联,在导体两端并联一个电压表,闭合开关接通电路,改变电路中的电流,研究导体两端电压随电流变化的情况,我们可以看到改变通过导体的电流,导体两端的电压也随之改变。

  老师:我们记录下导体通过不同电流时其两端的电压的数据,我们可以看到改变通过导体的电流,导体两端的电压也随之改变。我们记录下导体通过不同电流时其两端的电压的数据,并计入表格中。换用不同的导体重复上述实验并记录下数据。我们做出这两个金属导体的UI图像,我们观察这两个图像,看一看能找到一些什么规律。从图像中我们可以看出导体的UI图像是一条过圆点的直线。同一个导体,不管电流电压怎样变化,电压跟电流之比都是一个常数。这个结论可以写作r等于u比i。r是一个只跟导体本身性质有关,而与通过的电流无关的物理量。图中不同导体的UI图像,它的倾斜程度是不一样的,这表明不同的导体它的r值不相同。在相同的电压下,r值越大的导体,其通过的电流越小。阿尔值越小的导体,其通过的电流越大,所以r的值反映了导体对电流的阻碍作用,物理学中就把它叫做导体的电阻。

  老师:从前面的实验可以看到,导体的电阻与加载导体两端的电压,即通过导体的电流无关。值与导体本身的性质有关。那导体的电阻与自身的哪些因素有关?我们猜测一下导体的电阻与自身的哪些因素有关?有同学说与导体的材料有关,有同学说与导体的长度和导体的横截面积有关。

  老师:那这些猜想正确吗?如果正确,导体的电阻与这些因素有一些什么样的定量关系?我们通过实验探究影响导体电阻的因素。利用如图所示的电路图,我们把四段导体串联接入电路中,通过4段导体的电流相同,测量各个导体两端的电压,我们就可以得到各段导体之间的电阻关系。在实验中,由于影响导体电阻的因素较多,我们可以采取控制变量的方法。比如我们想探究导体材料对电阻的影响时,我们可以只接入长度和横截面积相同而材料不同的两段导体进行实验。下面我们来看一看这个实验。

 

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