第6节　导体的电阻
恒定电流
超导现象
金属材料的电阻率随着温度的降低会减小，那么，当温度降到接近绝对零度时，电阻会怎么样呢？这时，某些金属、合金以及化合物的电阻率会出现一种奇特的现象：当温度降低到某一特定温度TC时，电阻率突然减小到零，这种现象叫做超导电现象，简称超导现象，TC叫做正常态和超导态之间的转变温度．能够发生超导现象的材料叫超导材料．如下图所示，当水银的温度降低到4 K时，电阻率突然变为零．下表是几种超导材料的转变温度．
几种超导材料的转变温度
超导现象是1911年荷兰科学家昂尼斯在测量低温下水银的电阻时发现的．在4.2 K时水银的电阻突然完全消失．这时水银中的电流不需要外电压来维持，长期保持着，永不衰减．像低温下的水银那样，电阻完全消失的导体叫超导体．现在已经知道，元素周期表中约占半数的金属元素以及相当多的化合物和合金，都能在一定的温度下转变成超导体．
超导体的电阻是怎样消失的？从微观上解释这一问题，花费了固体物理学家们近半个世纪的心血，直到1957年才由巴丁、库伯、施里弗在前人的基础上建立了通称为BCS理论的超导性理论．为此，他们荣获1972年诺贝尔物理学奖．
1．影响导体电阻的因素
(1)在导体横截面积、材料相同的条件下，导体的电阻与长度成________．
(2)在导体长度、材料相同的条件下，导体的电阻与横截面积成________比．
(3)导体的电阻还与导体的材料有关，在长度，横截面积相同时，材料不同，其电阻值________．
通过实验探究电阻与长度、横截面积、材料三个因素的关系，采用________．
答案：(1)正比　(2)反　(3)不同　控制变量法
2．电阻定律
(1)内容：同种材料的导体，其电阻R与它的长度l成________，与它的横截面积成________，导体的电阻与构成它的________有关．
(2)公式：________式中ρ为导体材料的电阻率．
3．电阻率
导体的电阻率ρ与导体的长度l、横截面积S________关，和物体的______和______有关，国际单位是________，有些材料的电阻率随温度的升高而增大，有些材料的电阻率随温度的升高而减小．
答案：无　材料　性质　欧·米
一、电阻定律
1．内容：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；导体电阻与构成它的材料有关．
2．公式：
对电阻定律的理解：
(1)式中长度l是沿电流方向导体的长度，横截面积S是垂直电流方向的横截面积．如右图所示，一块长方体铜块，若通以电流I1，则长度为a，横截面积为bc；若通以电流I2时，则长度为c，横截面积为ab，ρ是材料的电阻率．
(2)此式为电阻的决定式，表明导体的电阻由ρ、l、S决定，而与加在导体两端的电压U和流过导体的电流I无关．
(3) 适用于温度一定，粗细均匀的金属导体或浓度均匀的电解质溶液．
(4)电阻定律指出了导体电阻由导体本身决定，也提出了通过控制导线长度达到改变电阻的方法．
如下图所示，分别把一个长方体铜柱的ab端、cd端、ef端接入电路时，计算接入电路中的电阻各是多大．(设电阻率为ρ铜)
解析：根据电阻定律 可以算出接入电路中的电阻．由图可以看出，当接入点不同时，导体的长度和横截面积是不一样的．
答案：见解析
变式迁移
1．有时家中的白炽灯泡灯丝断了，恰好又没有新灯泡可换，轻轻摇晃灯泡，断了的灯丝还会搭上，当把灯泡再接入电路时，会发现比原来更亮了．(如右图所示)
你知道如何用物理知识解释这个问题吗？
二、电阻率
1．物理意义
电阻率ρ是一个反映导体导电性能的物理量，是导体材料本身的属性，与导体的形状、大小无关，它的单位是：欧姆·米，国际符号Ω·m，而电阻R反映的是导体的属性，与导体的材料、形状、大小有关．
2．大小
(1)计算公式：
(2)各种材料的电阻率在数值上等于用该材料制成的长度为1 m、横截面积为1 m2的导体的电阻．
各种材料都有各自的电阻率，各种金属中银的电阻率最小，其次是铜、铝，合金的电阻率大于组成它的任何一种纯金属的电阻率．
(3)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，金属的电阻率随温度升高而增大(可用于制造电阻温度计)；半导体和电介质的电阻率随温度的升高而减小(半导体的电阻率随温度变化较大，应用于制成热敏电阻)；有些合金如锰铜、镍铜的电阻率几乎不受温度变化的影响(可用来制作标准电阻)；当温度降低到绝对零度附近时，某些材料的电阻率突然减小到零成为超导体．
金属铂的电阻值对温度的高低非常“敏感”，所以可以利用铂的电阻随温度变化的性质制成铂电阻温度计，下图的I－U图象中能表示金属铂电阻情况的图象是(　　)
解析：在I－U图象中，图线的斜率表示电阻的倒数，由于铂电阻率随温度的升高而变大，所以斜率应减小，因此能反映金属铂电阻情况的图象为C.
答案：C
变式迁移
2．（双选）关于材料的电阻率，下列说法中正确的是(　　)
A．导体的电阻率与导体的长度成正比，与导体的横截面积成反比，还与导体材料有关
B．金属导体的电阻率随温度的升高而增大
C．纯金属的电阻率比合金的电阻率小
D．产生超导现象时，材料的电阻为零，但材料的性质没有变，材料的电阻率不为零
解析：电阻率是材料本身的一种电学特性，与导体的长度、横截面积无关，所以A错；金属导体的电阻率随温度的升高而增大，B对；纯金属的电阻率小，合金的电阻率大，C对；超导现象是指某些物质的温度降到绝对零度附近时，其电阻突然减小到无法测量的程度，可以认为它们的电阻率突然变为零，所以D错．
答案：BC
祝
您
学业有成