电阻和变阻器学案

电阻和变阻器学案

‎ ‎ 第十四章 探究电路 第一节 电阻和变阻器 一、课前知识准备 ‎1.导体对电流的__________作用叫做电阻，用_____表示，单位是________，符号是Ω，比较大的电阻单位有__________和__________．‎ ‎（答案：阻碍 R 欧姆 千欧 兆欧）‎ ‎2.滑动变阻器是通过改变____________________来改变连入电路中的电阻的器件．‎ ‎（答案：连入电路中电阻线的长度）‎ 二、名师解读点拨 知识点1：电阻 电阻是导体______________作用，与通过电流的大小，加在导体两端的电压大小______。‎ 答案：对电流的阻碍 无关 ‎【理解】导体的电阻是导体本身的一种性质，与所加的电压和导体中通过的电流无关。相同的电压加在不同的导体上，导体中的电流强弱不同，这说明不同导体的导电能力不同，或者说它们对电流的阻碍作用不同。‎ ‎【明确】电阻的单位：国际单位：欧姆，简称：欧（Ω）。‎ 常用单位：兆欧（MΩ），千欧（kΩ）。1kΩ=103Q 1MΩ=103Ω 在电子技术中经常用到具有一定电阻值的元件——电阻器．电阻器在电路中的符号是 知识点2：影响电阻大小的因素 导体的电阻是导体本身的一种性质，它的大小决定于导体的_____________________．导体的电阻还跟___________有关。‎ 答案：材料、长度和横截面积 温度 ‎【注意】研究导体的电阻跟哪些因素有关运用的是控制变量法 ‎ ①决定因素——导体的电阻是导体本身的一种性质，它的大小决定于导体的材料、长度和横截面积，与所加的电压和导体中通过的电流无关。实验表明：对于同一导体，它两端所加的电压和通过它的电流强度的比值是一定的，对于不同的导体，这个比值不同。可见，这个比值(U/I)反映了导体导电性能的好坏，我们把它叫做导体的电阻。电阻是表示导体导电性能的物理量，是导体本身的性质。‎ ‎ ②影响因素——导体的电阻还跟温度有关，大多数导体的电阻随温度升高而增大，少数导体(如碳)的电阻随温度的升高而减小．‎ ‎③超导现象：对大多数导体来说，温度越高，电阻越大．一些金属或合金，当温度降低到某一数值时，它的电阻变为零．这种现象称为超导现象．‎ 知识点3：变阻器 如图所示是有四个接线柱的滑动变阻器，把它连在电路中时，可能有几种正确接法?‎ 答案：有四种正确接法．滑动变阻器有四个接线柱，共有六种接法，即CD、AB、CA、CB、DA、DB这六种接法中只有四种是正确的，即CA、CB、DA、DB，当滑片移动时，能达到变阻的目的，而当接CD和AB时不能达到变阻的目的，接CD相当于只接入了一根导线，接AB时相当于接入了一个定值电阻．‎ 5‎ ‎ ‎ ‎【明确】滑动变阻器是通过改变电阻线在电路中的长度来改变电阻，从而改变电流．使用时串联在要改变的电路中，两接线头要接入“一上一下”两接线柱．不能使通过的电流超过最大值使用前应将电阻调到最大．‎ ‎【比较】‎ 名称 滑 动 变 阻 器 电 阻 箱 优点 能连续地改变连入电路中电阻大小 能直接读出连入电路中电阻的值 缺点 不能准确知道连入电路中电阻的值 不能连续地改变连入电路中电阻大小 三、拓展整合创新 类型之一：电阻 ‎【例1】有两段导体1和2，在相同的电压下，通过导体1的电流较大，通过导体2的电流较小，哪段导体的电阻大? ( )‎ A.导体l的电阻大 B.导体2的电阻大 C.两段导体的电阻一样大 D.无法确定 ‎ 解析：导体对电流有阻碍作用，电阻是由导体本身的因素决定，跟外部其他因素无关，但可通过检测在一定电压下导体中的电流大小来感知导体对电流阻碍作用的大小．导体1和导体2，在相同的电压作用下，导体1中通过的电流比较大，说明导体1对电流的阻碍作用比较小，导体1的电阻比较小．由以上分析知，导体2的电阻比较大。答案：B 点评：本题考查对导体的电阻概念的理解及其量度方法．解答本题应该理解：①不同导体在相同电压作用下，通过的电流不同，说明不同导体对电流的阻碍作用不同，即不同导体的电阻不同；②导体的电阻是导体本身固有的阻碍电流作用的性质，由导体本身决定，跟导体两端的电压和通过导体的电流无关，但可以用一定电压下通过导体的电流大小表现出来导体对电流阻碍作用的大小．把比较导体电阻大小的问题转化为比较相同电压下导体中的电流大小的问题，通过观察了解不同导体中的电流大小来获得不同导体(相同条件下)对电路中电流的阻碍作用大小的信息，这种研究问题的科学方法在学习过程中要逐步学会运用．‎ 类型之二：影响电阻大小的因素 ‎【例2】在做“决定电阻大小的因素”实验时，需要在电压相同的条件下，比较通过不同导线的电流，发现决定电阻大小的因素．下表是几种实验用导线的参数．‎ 导体代号 A B C D E F G 长度/m ‎1.0‎ ‎0.5‎ ‎1.5‎ ‎1.0‎ ‎1.2‎ ‎1.5‎ ‎0.5‎ 横截面积/‎ ‎3.2‎ ‎0.8‎ ‎1.2‎ ‎0.8‎ ‎1.2‎ ‎1.2‎ ‎1.2‎ 材料 锰铜 钨 镍铬丝 锰铜 钨 锰铜 镍铬丝 ‎ (1)为研究电阻与导体材料有关，应在上表中选用导线C和导线_____________．‎ ‎(2)为研究电阻与导体的长度有关，应在上表中选用导线C和导线__________．‎ ‎(3)为研究电阻与导体横截面积的关系，应在上表中选用导线A和导线_________． ‎ 解析：题目所列表中给出了七种导体的长度、横截面积和材料三个因素．研究导体的电阻跟这三个因素的关系，实验就需要分三组不同的情况进行探索研究．要研究导体的电阻跟导体材料的关系，必须使导体的长度和横截面积都相同，应选用导线C和导线F，通过比较在相同电压下导体中的电流大小来比较电阻的大小，找出导体电阻大小和材料的关系；同样的道理，要研究电阻与导体长度的关系，必须使导体的材料和横截面积都相同，应选用导线C和导线G；要研究电阻与导体横截面积的关系，必须使导体的材料和长度都相同，应选用导线A和导线D．‎ 答案：(1)F；(2)G；(3)D．‎ 5‎ ‎ ‎ 变式题：关于导体的电阻，下列说法中正确的是 ( )‎ A.长导线的电阻一定比短导线的电阻大 B.粗导线的电阻一定比细导线的电阻大 C.铜导线的电阻一定比铁导线的电阻小 D.导体的电阻的大小是由它的材料、长度、横截面积和温度决定的 解析：导体的电阻是导体本身的一种性质．它的大小由导体的材料、长度和横截面积共同决定．还跟温度有关系．比较导体电阻的大小，要同时考虑材料、长度和横截面积三个因素．‎ 答案：D 类型之三：变阻器 ‎【例3】小宇在实验室用图所示的电路做电学实验，请你帮助他完成以下的判断：‎ ‎(1)当滑动变阻器的B、C两个接线柱接入电路中，滑片P向A端移动时，灯L将____________(填“变暗”、“不变”或“变亮”)．‎ ‎(2)当滑动变阻器的A、D两个接线柱接入电路中，要使灯L变暗，滑片户应向_________端移动． ‎ 解析： 由图知，滑动变阻器和灯L串联起来接在电源两极之间．变阻器接入电路的是B、C两个接线柱，连入电路的是PB段电阻线，当滑片P向A端移动时，连入电路的电阻线长度变大，则连入电路的电阻变大，电源电压保持不变，电路中的电流变小，灯L因通过的电流变小而变暗；若把变阻器的A、D两个接线柱接入电路，则连入电路的电阻线是AP段，要使灯L变暗，电路中的电流必须变小，在电路两端电压一定的情况下，变阻器连入电路的电阻必须变大，滑片P应向B端移动．‎ 答案 (1)变暗；(2)B 变式题：在没有滑动变阻器和电阻箱的情况下，为了调节灯泡的亮度，你能想出一个简易的方法来代替滑动变阻器吗?请介绍你的设计。‎ ‎ 解答：用铅笔代替滑动变阻器的方法，如图所示。把电路中接电阻的两个接线头都装上金属夹子，用其中的一个金属夹子把铅笔芯一端夹牢，在铅笔芯上卡上一只曲别针，再把另一个金属夹子夹在曲别针上。移动曲别针在铅笔芯上的位置，可以改变接入电路的阻值，从而达到改变电路中的电流大小的目的。‎ 类型之四：综合应用创新 ‎【例4】物理课本说：“常用的导线通常是用铜或铝做的，特别重要的用电设备的导线还要用昂贵的银来做．”‎ ‎(1)你相信“导线还要用昂贵的银来做”是真的吗?简要说明你的理由．‎ ‎_________________________________________________________‎ ‎(2)你将如何进一步论证或证明你的观点和想法是正确的．‎ ‎_________________________________________________________‎ 解析：这是一个全新的题型．学生可根据自己对事物的情感、态度和价值观，发表自己的观点．因此题目没有固定的答案，观点及其理由、证明方法只要合理，就是正确的．‎ 参考答案：(1)相信；银比铜和铝导电能力强．(或：不相信，银比铜和铝昂贵得多，导电能力相差不多，使用银导线造价太高．)(2)实验、查资料、调查、访问专家等．‎ 四、当堂检测反馈 ‎1．为什么使用电流表时，绝对不允许不经用电器而将表的两个接线柱直接连到电源的两极上，而电压表可以直接和电源相接?‎ 5‎ ‎ ‎ 答案：如果电流表的内阻较大，把它串联到电路中后，势必导致电路中的电流大幅度下降．为了使电流表接人电路中后，不影响电路的电流，所以要求电流表的内阻很小．正因为它的内阻很小，所以使用电流表时，绝对不允许不经用电器而将表的两个接线柱直接连到电源上，以免电流过大而将电表烧坏．电压表是用米测量电路两端电压的，所以必须将电压表与被测电路并联，电压表两端电压才和被测电路两端的电压相等．如果电压表电阻较小，并联后电路的总电阻将显著变小而使电路的电流大幅增加，势必影响待测电路两端电压，那么电压表就不能客观地反映电路电压的值．为了不影响电路的电压值，要求电压表的内阻必须相当大，所以电压表可以直接和电源相连．‎ ‎ 2．如图为滑动变阻器的结构和连入电路情况的示意图，当滑片向右滑动时，连入电路的电阻变小的为……………………………………………( )‎ 解析：在B图中把变阻器的最大电阻值连入了电路．移动滑片不起作用．C图中滑片向右移时，接人电路的电阻丝变长，即连人电路的电阻变大，D图中变阻器连入电路的电阻等于零，移动滑片，变阻器连入电路的电阻不变，仍为零．在A图中，当滑片向右移时变阻器连人电路的电阻丝变短，因此连人电路的电阻变小，这种连接符合题目要求．‎ ‎ 答案：A ‎ 3．将图中滑动变阻器的接线柱ABCD中的两个接人电路的M、N处，如果当滑片P向左移动时，电流表的读数变大，则M、N应分别与哪两个接线柱相连?‎ 解析：电阻是对电流的阻碍作用，要使电流表的读数增大，变阻器的阻值应变小．‎ 变阻器的接线往没有“+、一”之分，所以选准A、B、C、D上的两个合理的接线柱与M，N相连即可．那么，如何选择两个接线柱呢?接(：、D时变阻器不能变阻．阻值可视为零，选A、B时变阻器也不能变阻，阻值等于它的最大值．正确使用滑动变阻器应掌握“一上、一下”的原则，即选 A、B中的一个，C、D中的一个．阻值如何变化与选A、B无关．因为AP和BP的电阻都视为零．关键在C、D两个接线柱．本题要使滑片向左移动，电阻减小，就应认准A接线柱是必须的，再根据“一上、一下”的原则，就可得出正确答案，可见连接滑动变阻器首先要选准“下”接线柱，然后在“上”接线拄中任选一个．‎ 答案：接C、A或者A、D． ‎ ‎ 5． 如右图，表示插塞式电阻，从图示位置开始则 ( )‎ ‎ A．现在使用的电阻是70 Ω B．将第二个铜塞插上使用电阻为90Ω ‎ C．将全部铜塞插上使用电阻为100Ω D．将铜塞都拔出，总电阻为零 ‎ 解析：插塞式电阻箱要注意观察当金属塞拔起时，表示把相对电阻接入电路，金属塞插入时，相当于把对应电阻短路．图中20 Ω和50 Ω处金属塞拔起，则总电阻为20Ω+50Ω=70Ω．‎ ‎ 五、课后延伸阅读 为什么调光台灯能调光 ‎ ‎ 5‎ ‎ ‎ ‎ 夜幕降临了，你在做功课．书桌上的台灯发出明亮的光线．做完功课，你轻轻转动台灯上的一个旋钮．灯光顿时由亮转暗，变得十分柔和，室内显出幽雅宁静的气氛．原来这是一座调光台灯．‎ ‎ 普通台灯的结构并不复杂，只要将电源开关、白炽灯泡、灯座用导线串接起来，接通电源，白炽灯就会发出明亮的光线．‎ ‎ 对于功率消耗额定的白炽灯泡来说，加在灯泡上的电压越高，灯光越亮；电压越低，灯光越暗．灯光随着电压高低而变化，就像船随着河中水位高低涨落一样．要是加在灯泡上的电压可以随意调节变化，白炽灯泡发出的灯光不就也可以相应变晴变亮了吗?调光台灯就是根据这个原理制成的．‎ ‎ 调光台灯与普通台灯相比，在结构上多了一个与白炽灯泡连接在一起的调压电路．电源通过调压电路加在白炽灯上，改变调压电路的输出电压，使加到白炽灯泡上的电压大小有变化，从而达到调节灯光亮度的目的．‎ ‎ 凋光台灯中的调压电路一般有电阻型、电感型和晶体管型三种，前两种现在已很少采用．‎ ‎ 电阻型调压电路比较简单．在普通台灯的电路中串接进一只电阻值能变化的可变电阻器就行了．调节变阻器，电阻变大，加在白炽灯上的电压减小，白炽灯变暗；反之，灯光转亮，从而起到凋光的效果．但是，可变电阻器本身是一种纯电阻元件，电流流过时会消耗大量电能，变成热能的形式在电阻周围散发开来，白白耗费电能，很不合算．‎ ‎ 电感型调压器实际上是一台可变式变压器，通过改变变压器初级、次级圈数比例米凋节电压高低，把它串接在普通台灯的电路中，也能起到调光的作用．但变压器本身消耗电能．而且体积大，分量重，所以，它也不是理想的．‎ ‎ 最先进的凋压电路采用了晶体管，这就是晶体管型无级调压器．这种调压器由双向品闸管、双向触发管及电阻器、电容器和电位器等组成．同样能实现对白炽灯光的随意调节．‎ ‎ 在晶体管型调压电路中，双向触发管输出的脉冲电信号控制双向晶闸管的触发导通．导通的范围越大，输送到白炽灯上的电压越高，灯就越亮．好比水库的闸门，控制闸门的开关，使闸门随意打开或关闭，开得越大，从水库流出的水就越多．而晶体管的导通范围又受电位器控制。只要随意调节电位器，就能控制灯光的亮度了．为了方便调光，电位器都安装在台灯面板上．‎ ‎ 晶体管型调压电路耗电极少，经济合算，而且调压时电压变化平稳，灯光无瞬间跳跃现象，除在白炽灯上用作调光外，还可用于电扇调速，广泛用在家电设备上．‎ 5‎