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問(wèn)題56. 影響導(dǎo)體電阻大小的因素有哪些？
◇學(xué)生提問(wèn)
今年我省遭遇了50年來(lái)最嚴(yán)重的雪凝災(zāi)害，災(zāi)害導(dǎo)致一些地區(qū)大面積停電。如圖所示，是輸電導(dǎo)線被重重的冰凌拉斷和拉長(zhǎng)的現(xiàn)象，凝凍結(jié)束后電力部門對(duì)這些被拉長(zhǎng)而不能回復(fù)原來(lái)長(zhǎng)度的導(dǎo)線全部拆換。請(qǐng)根據(jù)所學(xué)物理知識(shí)解釋為什么要拆換這些導(dǎo)線？
老師,我應(yīng)該從哪個(gè)角度回答這一問(wèn)題呀？
◇問(wèn)題探究
電阻（重要性：★★★）
老師：學(xué)生，你想想：輸電導(dǎo)線的功能就是傳輸電能，它對(duì)電流的阻礙作用大了好？還是小了好？
學(xué)生：老師，這難不倒我，當(dāng)然是對(duì)電流的阻礙作用小了好呀!
老師：對(duì)!在物理學(xué)中，我們把導(dǎo)體對(duì)電流的阻礙作用的大小稱為電阻。你看看課本上是如何介紹電阻的？
學(xué)生：我看看，課本上講，電阻是導(dǎo)體本身的一種性質(zhì)，用字母R表示；單位是歐姆，簡(jiǎn)稱歐，用希臘字母Ω表示；輔助單位還有千歐（kΩ）和兆歐（MΩ）。它們之間依次是千進(jìn)制關(guān)系：1MΩ=103kΩ=106Ω。
老師：那電力部門全部拆換被拉長(zhǎng)而不能回復(fù)原來(lái)長(zhǎng)度的導(dǎo)線是什么原因？
學(xué)生：哦，知道了：是這些變形的導(dǎo)線電阻變大了!那導(dǎo)體電阻的大小是不是與導(dǎo)體的長(zhǎng)度有關(guān)系呀？還有其他因素影響電阻的大小嗎？
探究影響電阻大小的因素（重要性：★★★★）
老師：你能發(fā)現(xiàn)新的問(wèn)題，問(wèn)題意識(shí)非常好！
根據(jù)我提供的材料，你再猜猜，到底還有哪些因素影響電阻的大小。
（1）家庭中用來(lái)連接電路的導(dǎo)線一般是用銅或鋁兩種材料制作的，在一些精密儀器中，還選用昂貴的銀來(lái)做導(dǎo)線。為什么導(dǎo)線不用鋼鐵來(lái)制造？
（2）家庭中使用的鋁導(dǎo)線一般不太粗，橫截面積在2～4mm2；但遠(yuǎn)距離輸送高壓電的鋁導(dǎo)線我們離它們很遠(yuǎn)都能看清楚，因?yàn)樗鼈兊臋M截面積很大，可達(dá)400mm2左右。這是不是在浪費(fèi)金屬資源？如果不是，為什么用這么粗的鋁導(dǎo)線？
學(xué)生：我想想，各種金屬都是導(dǎo)體，只所以選銅、鋁當(dāng)普通導(dǎo)線，精密儀器用銀做導(dǎo)線，我猜測(cè)電阻的大小與物質(zhì)的種類，也就是構(gòu)成導(dǎo)體的材料有關(guān)！
遠(yuǎn)距離輸送電能，導(dǎo)線的電阻越小越好，不用細(xì)的而用粗的，那看來(lái)電阻的大小還與導(dǎo)體的橫截面積有關(guān)！
老師：呵呵，能否設(shè)計(jì)出一個(gè)實(shí)驗(yàn)方案來(lái)驗(yàn)證你的猜想是否正確？
學(xué)生：根據(jù)前面做過(guò)的實(shí)驗(yàn)，我覺(jué)得本實(shí)驗(yàn)應(yīng)該用控制變量法，分別探究電阻與其中一個(gè)因素的關(guān)系。
由于還沒(méi)有學(xué)到直接測(cè)量電阻大小的儀表，可以給導(dǎo)體串聯(lián)一塊電流表測(cè)出經(jīng)過(guò)不同導(dǎo)體的電流，通過(guò)比較電流的大小判斷電阻的小大！也可以給導(dǎo)體串聯(lián)一個(gè)小燈光，根據(jù)小燈泡的亮度也能做出判斷！
老師：設(shè)想非常好！不愧是學(xué)生呀！具體談?wù)勗鯓硬僮鳎?br/>學(xué)生：（1）探究電阻大小與導(dǎo)體材料的關(guān)系
可以選擇兩根長(zhǎng)度相同、橫截面積相同，而材料不同的導(dǎo)體，分別接在同一電源上，測(cè)出通過(guò)導(dǎo)體的電流進(jìn)行判斷；
（2）探究電阻大小與導(dǎo)體長(zhǎng)度的關(guān)系
可以選擇兩根材料相同、橫截面積相同，而長(zhǎng)度不同的導(dǎo)體，分別接在同一電源上，測(cè)出通過(guò)導(dǎo)體的電流進(jìn)行判斷；
（1）探究電阻大小與導(dǎo)體橫截面積的關(guān)系
可以選擇兩根材料相同、長(zhǎng)度相同，而橫截面積不同的導(dǎo)體，分別接在同一電源上，測(cè)出通過(guò)導(dǎo)體的電流進(jìn)行判斷；
老師：呵呵，下面表格記錄的是某小組探究影響電阻大小因素的數(shù)據(jù)，你能歸納出具體的結(jié)論嗎？
導(dǎo)體序號(hào)
長(zhǎng)度L/m
橫截面積S/mm2
材料
電流I／A
l
0.5
1
鎳鉻合金
0.26
2
0.5
1
錳銅合金
0.5
3
1
1
鎳鉻合金
0.16
4
1
2
鎳鉻合金
0.34
學(xué)生：哈哈！我的猜想是正確的。
電阻的大小與導(dǎo)體的材料、長(zhǎng)度和橫截面積都有關(guān)系：
比較1和2可得：在導(dǎo)體的長(zhǎng)度和橫截面積相同的情況下，導(dǎo)體的電阻與材料有關(guān)，材料不同，電阻不同；
比較1和3可得：在導(dǎo)體的材料和橫截面積相同的情況下，長(zhǎng)度越長(zhǎng)，導(dǎo)體的電阻越大；
比較3和4可得：在導(dǎo)體的材料和長(zhǎng)度相同的情況下，橫截面積越大，導(dǎo)體的電阻越小。
老師：材料對(duì)電阻的影響，科學(xué)家經(jīng)過(guò)精確的測(cè)量，以電阻率（長(zhǎng)1m、橫截面積1mm2的導(dǎo)線的電阻）的形式進(jìn)行了區(qū)分，下表中是常見(jiàn)的一些材料20℃時(shí)的電阻率。
物質(zhì)
電阻率()
物質(zhì)
電阻率()
銀
0.016
鐵
0.096
銅
0.017
錳銅合金
0.44
鋁
0.027
鎳鉻合金
1.1
鎢
0.052
學(xué)生：上面的題目我會(huì)解答了：由于輸電導(dǎo)線的體積是一定的，輸電導(dǎo)線被重重的冰凌拉長(zhǎng)時(shí)，橫截面積也隨之減小，從而導(dǎo)致導(dǎo)線的電阻增大了許多，再使用的話會(huì)大大浪費(fèi)電能，因此凝凍結(jié)束后電力部門對(duì)這些被拉長(zhǎng)而不能回復(fù)原來(lái)長(zhǎng)度的導(dǎo)線全部拆換。
老師：老師再給你補(bǔ)充一點(diǎn)：導(dǎo)體的電阻還與導(dǎo)體的溫度有關(guān)，但是溫度對(duì)電阻的影響規(guī)律不一樣，大多數(shù)導(dǎo)體都隨溫度升高電阻增大。你要記清楚呀！
學(xué)生：好的，多謝老師提醒！
◇學(xué)生筆記
電阻是導(dǎo)體本身的一種阻礙電流的性質(zhì)，其大小與構(gòu)成導(dǎo)體的材料、長(zhǎng)度和橫截面積有關(guān)。
導(dǎo)體的電阻還與導(dǎo)體的溫度有關(guān)，大多數(shù)導(dǎo)體都隨溫度升高電阻增大。
導(dǎo)體的電阻不會(huì)隨導(dǎo)體兩端電壓的改變而改變，也不會(huì)隨導(dǎo)體中電流的改變而改變。
◇要點(diǎn)訓(xùn)練
1．為了探究“在忽略溫度影響的情況下，同一種材料的導(dǎo)體電阻大小與導(dǎo)體長(zhǎng)度、橫截面積的關(guān)系”，小李和小趙同學(xué)共同設(shè)計(jì)了圖19（甲）所示的電路，其中M、N間可接入待研究的電阻絲。
實(shí)驗(yàn)室提供的電阻絲的電阻均不超過(guò)10Ω，其規(guī)格見(jiàn)表格一；提供的其他器材見(jiàn)表格二。
表格一
序號(hào)
材料
長(zhǎng)度
橫截面積
1
錳銅合金絲
L
2S
2
鎳鉻合金絲
L
S
3
鎳鉻合金絲
L
2S
4
鎳鉻合金絲
L
35
5
鎳鉻合金絲
2L
S
6
鎳鉻合金絲
3L
S
表格二
器材
規(guī)格
電源
電壓恒為3V
電流表A
量程0～0．6A
電壓表V
量程0~3V
滑動(dòng)變阻器R1
最大阻值為10Ω
滑動(dòng)變阻器R2
最大阻值為500Ω
開(kāi)關(guān)一個(gè)、導(dǎo)線若干
　
（1）小李和小趙首先要進(jìn)行“導(dǎo)體電阻大小與導(dǎo)體長(zhǎng)度的關(guān)系”的探究，探究中他們應(yīng)該選用的是序號(hào)為_(kāi)______的三根電阻絲。
在正確選擇電阻絲后，他們又選擇了兩個(gè)變阻器中的一個(gè)，接著連接好電路，閉合開(kāi)關(guān)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)中他們發(fā)現(xiàn)變阻器的滑片從右端a向左端b滑動(dòng)直到接近b的過(guò)程中，電流表和電壓表雖有示數(shù)，但示數(shù)很小且?guī)缀鯚o(wú)變化。針對(duì)上述現(xiàn)象，小李和小趙交流了各自的看法，并提出了改進(jìn)意見(jiàn)【見(jiàn)圖19（乙）】。
你的看法和改進(jìn)意見(jiàn)是：＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿。
在聽(tīng)取意見(jiàn)并改進(jìn)后，他們通過(guò)實(shí)驗(yàn)得出了正確結(jié)論。
（2）小李和小趙接著進(jìn)行了“導(dǎo)體電阻大小與導(dǎo)體橫截面積的關(guān)系”的探究，在探究中他們選用的是序號(hào)2、3和序號(hào)_______的三根電阻絲。
在實(shí)驗(yàn)中，他們正確操作，并對(duì)測(cè)量的數(shù)據(jù)進(jìn)行了適當(dāng)?shù)奶幚恚謩e作出了圖19（丙）所示的這三根電阻絲的I-U關(guān)系圖象。
由圖19（丙）可知，序號(hào)2的電阻絲的電阻是＿＿＿＿Ω
分析圖19（丙），可以初步得出的探究結(jié)論是：＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿。
答案：（1）2、5、6　　他們選擇的變阻器是R2，最大阻值過(guò)大，應(yīng)該換用R1。　（2）4 6 在忽略溫度影響的情況下，同一種材料構(gòu)成的導(dǎo)體在長(zhǎng)度一定時(shí)，電阻大小與導(dǎo)體橫截面積的大小成反比。
解析：本實(shí)驗(yàn)采用的方法是控制變量法，而電壓的分配與電阻成正比。
2.下列措施中，不可能改變導(dǎo)體電阻大小的是（ ）
A.改變導(dǎo)體的長(zhǎng)度 B.改變導(dǎo)體的材料
C．改變導(dǎo)體的橫截面積 D.改變導(dǎo)體在電路中連接的位置
答案：D
解析：影響電阻大小的因素有材料、長(zhǎng)度和橫截面積，與在電路中的位置無(wú)關(guān)。
3.有一段導(dǎo)體，下列措施中能減小其電阻的是( )
A. 減小導(dǎo)體兩端的電壓 B．減小導(dǎo)體中的電流
C．減小導(dǎo)體的橫截面積 D．減小導(dǎo)體的長(zhǎng)度
答案：D
解析：影響電阻大小的因素有材料、長(zhǎng)度和橫截面積，與兩端的電壓和流過(guò)的電流無(wú)關(guān)；但橫截面積越小，電阻會(huì)越大，而減小導(dǎo)體的長(zhǎng)度電阻會(huì)變小，所以D正確。
4．為了了解溫度的變化情況，小王同學(xué)設(shè)計(jì)了圖所示的電路。圖中電源電壓保持不變，R是定值電阻，Rt是熱敏電阻，其阻值隨溫度的降低而增大，在該電路中，可以通過(guò)電流表或電壓表示數(shù)的變化來(lái)判斷溫度的變化情況。小王在連接好電路且閉合開(kāi)關(guān)后做了以下的實(shí)驗(yàn)，往Rt上擦一些酒精，然后觀察電表示數(shù)的變化情況。他觀察到的現(xiàn)象應(yīng)該是（ ）
A．A表和V表示數(shù)均變小 B．A表示數(shù)變大，V表示數(shù)變小
C．A表示數(shù)變小，V表示數(shù)變大 D．A表和V表示數(shù)均變大
答案：A
解析：由于酒精蒸發(fā)吸熱，電阻Rt溫度降低，阻值變大，所以整個(gè)電路電流變小；對(duì)定值電阻R來(lái)說(shuō)，通過(guò)它的電流變小，原因是兩端電壓降低了。

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