第三章电阻材料
电工材料第五版练习册答案
电工材料第五版练习册答案电工材料是电气工程领域的基础学科之一，它涉及到材料的电性能及其在电气设备中的应用。
以下是《电工材料第五版》练习册的一些模拟答案，供学习者参考。
第一章：导电材料1. 简述导电材料的基本特性。
- 导电材料具有高的电导率，能够快速传递电流。
它们通常具有良好的热稳定性和化学稳定性，以适应不同的工作环境。
2. 列举几种常见的导电材料。
- 常见的导电材料包括铜、铝、银、金等。
3. 导电材料在电力系统中的主要应用是什么？- 导电材料在电力系统中主要用于制造导线、电缆、电机和变压器的导电部件等。
第二章：绝缘材料1. 绝缘材料的主要作用是什么？- 绝缘材料的主要作用是防止电流泄漏，保护电路安全运行。
2. 绝缘材料的分类有哪些？- 绝缘材料主要分为固体绝缘材料、液体绝缘材料和气体绝缘材料。
3. 简述固体绝缘材料的主要特性。
- 固体绝缘材料具有高的电阻率、良好的机械强度和化学稳定性。
第三章：磁性材料1. 磁性材料在电气设备中的作用是什么？- 磁性材料在电气设备中主要用于制造电机、发电机、变压器等设备的磁路部分。
2. 简述软磁材料和硬磁材料的区别。
- 软磁材料具有较低的磁滞损耗和较高的磁导率，易于磁化和退磁；硬磁材料则具有较高的剩余磁感应强度和较高的矫顽力，不易退磁。
第四章：半导体材料1. 半导体材料的导电特性是什么？- 半导体材料的导电性介于导体和绝缘体之间，可以通过掺杂、温度变化等方法调节其导电性。
2. 列举几种常见的半导体材料。
- 常见的半导体材料包括硅、锗、砷化镓等。
第五章：超导材料1. 超导材料的定义是什么？- 超导材料是指在一定温度以下，电阻率突然降为零的材料。
2. 超导现象的发现者是谁？- 超导现象是由荷兰物理学家海克·卡末林·昂内斯在1911年发现的。
结束语：电工材料的学习不仅需要理论知识的积累，更需要通过实践来加深理解。
希望这些练习答案能够帮助大家更好地掌握电工材料的相关知识，为未来的电气工程实践打下坚实的基础。
电阻材料
3.2.2线绕电阻材料的种类
线
－贱金属合金
锰铜合金线：锰铜合金线的温度系数小，
稳定性好，对铜的热电势小，机械加工 性能和焊接性能良好，具有中等电阻率 和良好的电气性能，是优良的精密电阻 材料，适用于制造各种标准电阻器、分 流器、精密或普通的电阻元件。缺点是 其使用温度范围窄，一般只用于室温范 围中低阻值的精密线绕电阻器。
3.2.2线绕电阻材料的种类 －贱金属合金线
镍铬合金线：镍铬合金的成分很多，但并
非每种镍铬合金都适于作电阻材料，这里 仅介绍适于作电阻元件的镍铬合金线。镍 铬合金线具有较高的电阻率、良好的耐热 性、耐磨性、耐腐蚀性和良好的电气性能， 使用温度范围宽，而且具有较好的机械性 能。其缺点是电阻温度系数较大、对铜电 势高。阻值稳定性差。镍铬合金线主要用 于制作中、高阻值的普通线绕电阻器和电 位器。
3.2.2线绕电阻材料的种类 －贱金属合金线
镍铬基多元精密电阻合金线：在精密电阻合金的领域里， 长期以来，铜、锰、镍系电阻合金一直以其优良的电性能 和良好的工艺性能而居于主流地位。但是，由于铜、锰、 镍系电阻合金的电阻率较低、抗氧化性差、使用温度范围 窄等缺点，已满足不了技术发展的需要。我国于是从六七 十年代，开始试制并生产镍铬基多元精密电阻合金。镍铬 基精密电阻合金是在Cr20Ni80合金的基础上加人少量的Al、 Fe、Cu、Si、Mn等元素而形成的改良型精密电阻合金，其 主要品种有镍铬铝铁、镍铬铝铜、镍铬铝锰硅及镍铬铝钒 等。镍铬基多元精密电阻合金线的优点是：电阻率高、电 阻温度系数小、对铜的热电势小、耐热、耐磨、耐腐蚀、 抗氧化、机械强度高、加工性能好和使用温度范围宽等。 它们适用于精密线绕电阻器和电位器，以及特殊用途的大 功率、高阻值、小型化的精密电阻元件；缺点：焊接性能 比锰铜线差，因此，必须选择合适的焊剂和焊接温度。
第三章 电阻电路的一般分析
第三章电阻电路的一般分析电路的一般分析是指方程分析法，它是以电路元件的约束特性(VCR)和电路的拓扑约束特性(KCL,KVL)为依据，建立以支路电流或回路电流，或结点电压为变量的回路方程组，从中解出所要求的电流、电压、功率等。
方程分析法的特点是：（1）具有普遍适用性，即无论线性和非线性电路都适用；（2）具有系统性，表现在不改变电路结构，应用KCL，KVL,元件的VCR建立电路变量方程，方程的建立有一套固定不变的步骤和格式，便于编程和用计算机计算。
本章的重点是会用观察电路的方法，熟练运用支路法、回路法和结点电压法的“方程通式”写出支路电流方程、回路方程和结点电压方程，并加以求解。
3-1 在一下两种情况下，画出图示电路的图，并说明其节点数和支路数(1)每个元件作为一条支路处理；(2)电压源(独立或受控）和电阻的串联组合，电流源和电阻的并联组合作为一条支路处理。
解:(1)每个元件作为一条支路处理时，图(a)和(b)所示电路的图分别为题解3-1图(a1)和(b1)。
图(a1)中节点数6b==n，支路数11图(b1)中节点数7=bn，支路数12=(2)电压源和电阻的串联组合，电流源和电阻的并联组合作为一条支路处理时，图(a)和图(b)所示电路的图分别为题解图(a2)和(b2)。
图(a2)中节点数4b=n，支路数8=图(b2)中节点数15b=n，支路数9=3-2指出题3-1中两种情况下，KCL,KVL独立方程数各为多少？解：题3－1中的图(a)电路，在两种情况下，独立的KCL方程数分别为(1)51==4n1--1=6-1-=n (2)3独立的KVL方程数分别为(1)61=84+--n+=1b1=111b (2)5+6+--n=图(b)电路在两种情况下，独立的KCL方程数为(1)61=5-=1n-7n (2)41=1-=-独立的KVL方程数分别为(1)6+1=95b1-n+=-=1271b (2)51=-n++-3-3对题图(a)和(b)所示G，各画出4个不同的树，树支数各为多少？解：一个连通图G 的树T 是这样定义的：(1) T 包含G 的全部结点和部分支路；(2) T 本身是连通的且又不包含回路。
NTC热敏陶瓷——课件
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二. NTC热敏陶瓷的分类
NTC热敏半导瓷材料种类很多，分类方法也不尽相同。 一般按使用温度范围可分为：低温热敏材料(小于100K)、 常温热敏材料(-60－300℃)及高温热敏材料(大于300℃)等。
1. 常温热敏材料
常温热敏半导资材料种类很多，但大多数都是含锰二元或多元 尖晶石型氧化物半导瓷。主要介绍二元和三元系材料。 常 用 的 含 锰 二 元 系 氧 化 物 半 导 瓷 材 料 有 MnO-CoO-O2 系 、 MnO-NiO-O2系、MnO-FeO-O2系及MnO-CuO-O2系等.
正反电阻/Ω 1~10 1~10 30 1~10 20000
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举例
MgAl2O4-MgCr2O4-LaCrO3多元系高温热敏材料
这种多元系高温热敏材料使用温度为400-l000℃，具有很好 的高温稳定性和重复性，在500℃下加电压连续工作1000小 时后的阻值变化率可控制在2％以下。
材 料 的 结 构 为 尖 晶 石 相 MgAl2O4 、 MgCr2O4 及 钙 钛 矿 型 LaCrO3固溶组成。电阻材料的阻值和B值可以通过改变尖 晶石相中的Al、Cr的比例或改变尖晶石相与钙钛矿相的比 例来调整。 材料常数B值的调整范围为7000～16000K。
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3. 其它NTC热敏材料
这里只简单介绍低温热敏电阻和负温度系数临界热敏电阻两 种材料。
通常的半导体陶瓷材料长期工作在高温状态，很快就会发生 老化。因此，衡量高温热敏材料好坏最主要的标准就是高温 稳定性，一般要求热敏电阻在工作电压下于500℃以上高温 连续工作1000小时，其阻值变化率不应大于±5％。
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NTC高温稳定性的影响因素
影响热敏电阻高温稳定性的因素很多，其中包括材料的 化学配比及缺陷结构、离子电导、电极接触以及外界环 境条件等。
北京化工大学-电子材料导论复习题
北京化工大学-电子材料复习题电子材料概论1、简述什么是结构电子材料,什么是功能电子材料? (p2)答：能承受压力和重力，并能保持尺寸和大部分力学性质（强度、硬度及韧性）稳定的材料，称为结构电子材料。
功能电子材料是指除强度性能外，还有其他特殊功能，或能实现光、电、磁、热力等不同形式的交互作用和转换的非结构材料。
2、什么是理想表面? 什么是实际表面? 一般情况下表面厚度大约是多少? (26~27)答：理想表面是为分析问题的方便而设定的一种理想的表面结构。
在自然界中存在的表面称为实际表面。
几十到数百纳米。
第一章导电材料1 、电阻率最低的前三种元素是什么? 其电阻率各是多少(20度时)? (57)答：银 1.62μΩ.cm 铜 1.72μΩ.cm 金 2.40μΩ.cm2 、硅碳膜的三层结构各起什么作用(102)答：在底层主要含有是SiO2和C,其SiO2和基体玻璃相形成Si-O键，增加了硅炭膜对基体的附着力；中间层为主要导电层，与纯碳膜的结构和性能类似；最外层为保护层，主要含有SiO2和少量的sic。
3 、蒸发金属膜的主要制作过程(103)答：金属膜电阻器是用以鉻硅系为主要成分的合金粉真空蒸发而成，制造时用酒精把合金粉调成糊状涂在钨丝的蒸发器上，在低于5×10-3PA的真空度下加热蒸发在陶瓷基体上淀积出金属膜。
4 、镍铬薄膜的主要特点(105)答：电阻温度系数小、稳定性高、噪声电平小、可制作的阻值范围宽，使用的温度范围宽而高5 、镍铬薄膜的主要制作方法(105)答：采用电阻式真空蒸发法，将镍鉻合金丝、薄板条或粉挂在或涂敷在蒸发器上在真空度高于6×10-3pa,用电加热至1500度左右进行蒸发。
6 、在NiCr薄膜中掺入氧可以改善的是(110)答：不仅可以提高NiCr薄膜的电阻值，而且可以降低电阻温度系数和提高稳定性7、热处理对TaSi薄膜的影响(121)答：热处理对TaSi薄膜的电阻率有较大的影响，随着热处理温度升高，薄膜的电阻率减小，逐渐趋于平坦。
第三章电阻率剖面法
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二、几种常用剖面法 r s 表达式的联系关系
由上述几种电极排列所组成的不同电剖面法中，可以看出：所有四个电极组成的电剖面法， 如对称四极剖面法（包括温纳等距剖面法） 、联合剖面法、中间梯度剖面法和偶极剖面法等，它 们均可看作是由两个三极装置组成的。因此三极和四极之间的视电阻率（ r s ）必然存在着一定 的联系关系。 按 r s 的一般计算公式，可写出：
（1.3.8）"
偶极装置常取 OO'中点为记录点（其中 O 为 AB 中点，O'为 MN 中点） 。OO'=（n+1）a。 （六）中间梯度装置（MN）如图 1.3.1（f）所示，这种装置的特点是：供电电极 AB 的距 离取得很大，且固定不动；测量电极 MN 在其中间三分之一地段逐点测量。记录点取在 MN 中 点。其 r s 表达式为：
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排列在一条直线上进行观测时，便称为三极装置。其 r s 表示式为：
r s AMN = K AMN
其中
K AMN = 2p
DU MN I
（1.3.3） （1.3.4）
AM × AN MN
三极装置通常取 MN 中点作为观测结果的记录点。
DU 当 MN ® 0 时， AM » AN = L, MN = E MN
AMN r S = 2 p AN ö r S AM × AN æ r SAM ç ÷ MN è 2p × AM 2p × AN ø
=
1 AN ( AN r SAM - AM r S ) MN
(1.3.19)
可见，尽管剖面法的装置类型很多，但其间之视电阻率却有一定的内在联系，明确了上述 各装置之间的关系，无论作理论计算或进行异常解释都是有用的。
2022-2021学年高二物理鲁科版选修3-1学案：第3章 第2讲 电阻
第2讲电阻[目标定位] 1.理解导体的电阻与长度成正比，与横截面积成反比，比例系数与导体的材料有关.2.理解金属导体的电阻由自由电子与金属离子碰撞而产生，金属材料的电阻率随温度的上升而增大．一、探究影响导线电阻的因素1．电阻：导线对电流的阻碍作用就是我们通常所说的电阻．2．电阻定律的试验探究如图1所示，我们接受把握变量法争辩影响电阻的因素，即分别只有一个因素不同：长度不同；横截面积不同；材料不同的状况下测量导体的电阻．图1(1)在材料相同、粗细相同的状况下，导体的电阻与导体的长度成正比．(2)在材料相同、长度相同的状况下，导体的电阻与导体的横截面积成反比．(3)对于同种导体，材料电阻率相同，对不同种导体，材料电阻率不同，说明导体的电阻与材料有关．3．电阻定律：导线的电阻R 跟导体的长度l成正比，跟导体的横截面积S成反比，还跟导体的材料有关．公式：R＝ρlS.式中ρ是比例系数．4．电阻率(1)R＝ρlS式中比例系数ρ是反映材料导电性能的物理量，称为电阻率．(2)电阻率与材料有关，还与温度有关．金属材料的电阻率一般会随温度的上升而增大．当温度变化范围不大时，金属的电阻率ρ与温度t之间近似地存在线性关系．但绝缘体和半导体的电阻率却随温度的上升而减小，变化是非线性(填“线性”或“非线性”)的．想一想小灯泡的电阻随温度上升怎样变化呢？答案小灯泡的灯丝是由钨丝制成的，由于金属的电阻率随温度的上升而增大，所以小灯泡的电阻随温度上升而增大．二、身边的电阻1．电位器是一种阻值可变的电阻，可通过转变电阻的大小来调整电路中的电流或部分电路两端的电压．2．有些合金(如锰铜合金)的温度系数很小，表明电阻几乎不受温度变化的影响，可用来制作标准电阻，有些金属(如铜)的温度系数相对大一些，可用来制作电阻温度计．一、欧姆定律和电阻的定义式1．电阻：公式：R＝UI，是比值法定义的物理量，电阻反映了导体对电流阻碍作用的大小．由导体本身的性质打算，与外加的电压和通过的电流大小无关．2．欧姆定律：导体中的电流跟导体两端的电压U成正比，跟导体的电阻R成反比．公式：I＝UR.适用条件：欧姆定律对金属导体适用，对电解质溶液适用，但不适用于气态导体和半导体元件．例1对于欧姆定律的理解，下列说法中错误的是()A．由I＝UR，通过电阻的电流强度跟它两端的电压成正比，跟它的电阻成反比B．由U＝IR，对肯定的导体，通过它的电流强度越大，它两端的电压也越大C．由R＝UI，导体的电阻跟它两端的电压成正比，跟通过它的电流强度成反比D．对肯定的导体，它两端的电压与通过它的电流强度的比值保持不变答案 C解析依据欧姆定律可知，通过电阻的电流强度跟它两端的电压成正比，跟它的电阻成反比，A正确；对肯定的导体，它两端的电压与通过它的电流强度的比值保持不变，即电阻不变，电流与电压成正比，通过它的电流强度越大，两端的电压也越大，B、D正确；导体的电阻与电流、电压的大小无关，是由导体本身打算的，C错误．故选C.二、电阻定律和电阻率1．电阻定律(1)表达式：R＝ρlS.反映了导体的电阻由导体自身打算，只与导体的材料、长度和横截面积有关，与其他因素无关．(2)表达式中的l是沿电流方向导体的长度，S是垂直于电流方向的横截面积．2．电阻率(1)电阻率ρ＝RSl电阻率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，与导体的外形、大小无关．单位：欧·米(Ω·m)(2)电阻率与温度的关系①金属的电阻率随温度的上升而增大．有些金属(如铜)的温度系数相对较大，可用于制作电阻温度计；②半导体和绝缘体的电阻率随温度的上升而减小，半导体的电阻率随温度的变化较大，可用于制作热敏电阻； ③有些合金(如锰铜合金)的温度系数很小，电阻率几乎不受温度变化的影响，常用来制作标准电阻． 例2 如图2所示，厚薄均匀的矩形金属薄片边长ab ＝2bc ，当将A 与B 接入电路和将C 与D 接入电路中时电阻之比R AB ∶R CD 为( )图2A ．1∶4B ．1∶2C ．2∶1D ．4∶1答案 D解析 设沿AB 方向横截面积为S 1，沿CD 方向横截面积为S 2，则有S 1S 2＝l ad l ab ＝12，AB 接入电路时电阻为R 1，CD 接入电路时电阻为R 2，则有R 1R 2＝ρ·l ab S 1ρ·l bc S 2＝l ab l bc ·S 2S 1＝21×21，故R 1R 2＝41.D 选项正确．例3 关于电阻率的说法中正确的是( ) A ．电阻率ρ与导体的长度l 和横截面积S 有关B ．电阻率反映材料导电力量的强弱，由导体的材料打算，且与温度有关C ．电阻率大的导体，电阻肯定很大D ．有些合金的电阻率几乎不受温度变化的影响，可用来制成电阻温度计 答案 B解析 电阻率反映材料导电力量的强弱，只与材料及温度有关，与导体的长度l 和横截面积S 无关，故A 错，B 对；由R ＝ρlS 知ρ大，R 不肯定大，故C 错；有些合金的电阻率几乎不受温度变化的影响，可用来制作标准电阻，故D 错．三、应用实例——滑动变阻器1．原理：利用转变连入电路的电阻丝的长度来转变电阻． 2．在电路中的使用方法图3结构简图如图3甲所示，要使滑动变阻器起限流作用如图乙，正确的连接是接A 与D 或C ，B 与C 或D ，即“一上一下”；要使滑动变阻器起分压作用如图丙，要将AB 全部接入电路，另外再选择A 与C 或D 、B 与C 或D 与负载相连，即“一上两下”，当滑片P 移动时，负载将与AP 间或BP 间的不同长度的电阻丝并联，从而得到不同的电压．例4 滑动变阻器的原理如图4所示，则下列说法中正确的是( )图4A ．若将a 、c 两端连在电路中，则当滑片OP 向右滑动时，变阻器接入电路中的阻值增大B ．若将a 、d 两端连在电路中，则当滑片OP 向右滑动时，变阻器的阻值减小C ．将滑动变阻器以限流式接法接入电路时，必需连入三个接线柱D ．将滑动变阻器以分压式接法接入电路时，必需连入三个接线柱 答案 AD解析 若将a 、c 两端连在电路中，aP 部分将连入电路，则当滑片OP 向右滑动时，该部分的导线长度变长，变阻器接入电路中的阻值将增大，A 正确．若将a 、d 两端连在电路中，也是aP 部分连入电路，则当滑片OP 向右滑动时，该部分的导线长度变长，变阻器接入电路中的阻值将增大，B 错误．A 、B 两个选项中均为限流式接法，可见在限流式接法中，a 、b 两个接线柱中任意选一个，c 、d 两个接线柱中任意选一个，接入电路即可，C 错误．在滑动变阻器的分压式接法中，a 、b 两个接线柱必需接入电路，c 、d 两个接线柱中任意选一个，接入电路即可，D 正确．对欧姆定律的理解1．依据欧姆定律，下列推断正确的是( ) A ．导体两端的电压为零，电阻即为零 B ．导体中的电流越大，电阻就越小C ．由R ＝UI 可知，导体的电阻跟加在它两端的电压成正比D ．由I ＝UR 可知，通过一段导体的电流跟加在它两端的电压成正比答案 D解析 导体的电阻由导体本身的性质打算，公式R ＝U I 只供应了测定电阻的方法，R 与UI只是在数值上相等，当我们不给导体两端加电压时，导体的电阻仍存在，因此不能说导体的电阻与加在它两端的电压成正比，与导体中的电流成反比，A 、B 、C 错误． 对电阻定律和电阻率的理解2．关于导体电阻下列说法中正确的是( )A ．由R ＝ρlS 知，导体的电阻与长度l 、电阻率ρ成正比，与横截面积S 成反比B ．由R ＝UI 可知，导体的电阻跟导体两端的电压成正比，跟导体中的电流成反比C ．将一根导线一分为二，则半根导线的电阻和电阻率都是原来的二分之一D ．电阻率往往随温度的变化而变化 答案 AD解析 导体的电阻率由材料本身的性质打算，并随温度的变化而变化，导体的电阻与长度、横截面积有关，与导体两端的电压及导体中的电流无关，A 对，B 、C 错．电阻率反映材料导电性能的强弱，电阻率常随温度的变化而变化，D 对．3．一根粗细均匀的导线，当其两端电压为U 时，通过的电流为I ，若将此导线均匀拉长到原来的2倍时，电流仍为I ，导线两端所加的电压变为( ) A.U 2 B ．UC ．2UD ．4U答案 D解析 导线原来的电阻为R ＝ρl S ，拉长后长度变为2l ，横截面积变为S 2，所以R ′＝ρl ′S ′＝ρ2lS 2＝4R .导线原来两端的电压为U ＝IR ，拉长后为U ′＝IR ′＝4IR ＝4U .4．温度能影响金属导体和半导体材料的导电性能，在如图5所示的图象中分别为某金属和某半导体的电阻随温度变化的关系曲线，则( )图5A ．图线1反应半导体材料的电阻随温度的变化B ．图线2反应金属导体的电阻随温度的变化C ．图线1反映金属导体的电阻随温度的变化D ．图线2反映半导体材料的电阻随温度的变化答案 CD解析 金属导体随着温度上升，电阻率变大，从而导致电阻增大；对于半导体材料，电阻率随着温度上升而减小，从而导致电阻减小，因此由图可知，图线1表示金属导体的电阻随温度的变化，图线2表示半导体材料的电阻随温度的变化．故C 、D 正确，A 、B 错误．故选C 、D. 滑动变阻器的使用5．一同学将变阻器与一只6V,6～8W 的小灯泡L 及开关S 串联后接在6V 的电源E 上，当S 闭合时，发觉灯泡发光．按图6所示的接法，当滑片P 向右滑动时，灯泡将( )图6A ．变暗B ．变亮C ．亮度不变D ．可能烧坏灯泡答案 B解析 由题图可知，变阻器接入电路的是PB 段的电阻丝，由于灯泡的额定电压等于电源电压，所以不行能烧坏灯泡．当滑片P 向右滑动时，接入电路中的电阻丝变短，电阻减小，灯泡变亮，B 选项正确.题组一 对欧姆定律的理解1．关于导体的电阻，下列说法正确的是( )A ．从R ＝UI可知，导体的电阻跟加在导体两端的电压成正比B ．从R ＝UI 可知，对于某一确定的导体，通过的电流越大，导体两端的电压越大C ．从I ＝UR 可知，导体中的电流跟导体两端的电压成正比，跟导体的电阻成反比D ．从R ＝UI可知，对于某一确定的导体，所加电压跟通过导体的电流之比是定值答案 BCD 解析题组二 对电阻定律和电阻率的理解和应用2．电路中有一段导体，给它加上3V 的电压时，通过它的电流为2mA ，可知这段导体的电阻为________Ω；假如给它两端加2V 的电压，则通过它的电流为________mA ；假如在它两端不加电压，它的电阻为________Ω. 答案 1500 1.33 1500解析 由欧姆定律I ＝U R 得R ＝U I ＝32×10－3Ω＝1500Ω，导体的电阻不随所加的电压变化，并与是否通电无关，所以当U ＝2V 时，I ＝21500A ＝1.33×10－3A ＝1.33mA ，在不加电压时，电阻仍为1500Ω.3．金属材料的电阻率有以下特点：一般而言，纯金属的电阻率小，合金的电阻率大；金属的电阻率随温度的上升而增大，有的金属电阻率随温度变化而显著变化，有的合金的电阻率几乎不受温度的影响．依据以上的信息，推断下列的说法中正确的是( ) A ．连接电路用的导线一般用合金来制作 B ．电炉、电阻器的电阻丝一般用合金来制作C ．电阻温度计一般用电阻率几乎不受温度影响的合金来制作D ．标准电阻一般用电阻率随温度变化而显著变化的金属材料制作 答案 B解析 纯金属的电阻率小，故连接电路用的导线一般用纯金属来制作，A 错误；合金的电阻率大，故电炉、电阻器的电阻丝一般用合金来制作，B 正确；有的金属电阻率随温度变化而显著变化，故电阻温度计一般用纯金属来制作，C 错误；有的合金的电阻率几乎不受温度的影响，故标准电阻一般用合金材料制作，D 错误．故选B.4．关于材料的电阻率，下列说法正确的是( )A ．电阻率是反映材料导电性能好坏的物理量，电阻率越大的导体对电流的阻碍作用越大B ．金属的电阻率随温度的上升而增大C ．银材料的电阻率较锰铜合金的电阻率小D ．金属丝拉长为原来的两倍，电阻率变为原来的2倍 答案 BC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，D 错误；金属材料的电阻率随温度上升而增大，B 对；合金的电阻率比纯金属的电阻率大，电阻率大表明材料的导电性能差，不能表明对电流的阻碍作用肯定大，由于电阻才是反映对电流阻碍作用大小的物理量，而电阻除跟电阻率有关外还跟导体的长度、横截面积有关．所以A 错误，C 对．5．一只白炽灯泡，正常发光时的电阻为121Ω，当这只灯泡停止发光一段时间后的电阻应是( )A ．大于121ΩB ．小于121ΩC ．等于121ΩD ．无法推断答案 B解析 由于金属的电阻率随温度的上升而增大，故白炽灯泡正常发光时的电阻大，停止发光一段时间后，灯丝温度降低，电阻减小，故选B.6．一段粗细均匀的镍铬丝，横截面的直径为d ，电阻为R ，把它拉制成直径为d10的均匀细丝后，它的电阻变为( ) A.11000R B.1100R C ．100RD ．10000R答案 D解析 均匀镍铬丝拉制成直径d ′＝d 10时，其横截面积减小到S ′＝S100，由于镍铬丝的体积不变，则其长度变为L ′＝100L .依据电阻定律，拉长后的电阻为：R ′＝ρL ′S ′＝ρ100L 1100S ＝10000ρLS ＝10000R .7．如图1所示，厚薄均匀的矩形金属薄片边长ab ＝10cm ，bc ＝5cm ，当将A 与B 接入电压为U 的电路中时，电流强度为1A ，若将C 与D 接入电压为U 的电路中，则电流为( )图1A ．4AB ．2AC ．0.5AD ．0.25A答案 A解析 依据电阻定律公式R ＝ρl S ，有：R AB ＝ρl ab S ad …①；R CD ＝ρl ad S ab …②；故R AB R CD ＝l ab S abl ad S ad ＝4∶1，依据欧姆定律，电压相同时，电流与电阻成反比．故两次电流之比为1∶4，故其次次电流为4A ．故选A.8．如图2所示，R 1和R 2是材料相同、厚度相同、表面为正方形的导体，但R 1的尺寸比R 2的尺寸大，在两导体上加相同的电压，通过两导体的电流方向如图所示，则下列说法中正确的是( )图2A ．R 1中的电流小于R 2中的电流B ．R 1中的电流等于R 2中的电流C ．R 1中自由电荷定向移动的速率大于R 2中自由电荷定向移动的速率D ．R 1中自由电荷定向移动的速率小于R 2中自由电荷定向移动的速率 答案 BD解析 本题考查电阻定律、欧姆定律及电流的微观表达式，意在考查同学的理解运用力量，设正方形的边长为L 、导体厚度为d ，则I ＝U R 、R ＝ρL S ＝ρL L ·d ＝ρd ，则I ＝Udρ，故R 1、R 2中的电流相等，A 错误，B 正确．由I ＝nqS v ＝nqLd v 得，L 大则v 就小，C 错误，D 正确．9．一根粗细均匀的金属裸导线，若把它均匀拉长为原来的3倍，电阻变为原来的________倍？若将它截成等长的三段再绞合成一根，它的电阻变为原来的________倍？(设拉长与绞合时温度不变) 答案 9 19解析 金属原来的电阻为R ＝ρlS ，拉长后长度变为3l ，因体积V ＝Sl 不变，所以导线横截面积变为原来的1/3，即S3，故拉长为原来的3倍后，电阻R ′＝ρ3l S 3＝9ρl S＝9R . 同理，三段绞合后，长度为l3，横截面积为3S ，电阻R ″＝ρl33S ＝ρl 9S ＝19R .题组三 综合应用10．如图3所示，P 为一块半圆形薄电阻合金片，先将它按图甲方式接在电极A 、B 之间，然后将它再按图乙方式接在电极C 、D 之间，设AB 、CD 之间的电压是相同的，则这两种接法电阻大小关系为( )图3A ．R 甲＝12R 乙B ．R 甲＝14R 乙C.R 甲＝2R 乙D ．R 甲＝4R 乙答案 B解析 将四分之一圆形薄合金片看成一个电阻，设为r ，图甲中等效为两个电阻并联，R 甲＝r2，图乙中等效为两个电阻串联，R 乙＝2r ，所以R 甲＝14R 乙，所以B 正确．11．在如图4所示电路中，AB 为粗细均匀、长为L 的电阻丝，以A 、B 上各点相对A 点的电压为纵坐标，各点离A 点的距离x 为横坐标，则U 随x 变化的图线应为( )图4答案 A解析 由U ＝IR x ＝E R ·R L x ＝ELx ，其中E 、L 均为定值，故U 与x 成正比．A 项正确．12．如图5甲为一测量电解液电阻率的玻璃容器，P 、Q 为电极，设a ＝1m ，b ＝0.2m ，c ＝0.1m ，当里面注满某电解液，且P 、Q 加上电压后，其UI 图线如图乙所示．当U ＝10V 时，求电解液的电阻率ρ是多少？图5答案 40Ω·m解析 由图乙可求得电解液的电阻为 R ＝U I ＝105×10－3Ω＝2000Ω由图甲可知电解液长为：l ＝a ＝1m截面积为：S ＝bc ＝0.02m 2 结合电阻定律R ＝ρlS得ρ＝RS l ＝2000×0.021Ω·m ＝40Ω·m.13．如图6所示，P 是一个表面镶有很薄电热膜的长陶瓷管，其长度为L ，直径为D ，镀膜的厚度为d ，管两端有导电金属箍M 、N .现把它接入电路中，测得它两端电压为U ，通过它的电流为I ，则金属膜的电阻为多少？镀膜材料电阻率为多少？图6 答案U I U πDd IL解析 由欧姆定律可得R ＝UI ，沿着L 的方向将膜层开放，如图所示，则膜层等效为一个电阻，其长为L ，横截面积为管的周长×厚度d .\由电阻定律R ＝ρLS 可得：R ＝ρL 2πD 2·d ＝ρLπDd ，则U I ＝ρL πDd ，解得：ρ＝U πDd IL .。
高中物理第3章恒定电流电阻学案鲁科版3
第2节 电阻 新 课 程 标 准学 业 质 量 目 标 通过实验,探究并了解金属导体的电阻与材料、长度和横截面积的定量关系. 合格性考试 1.形成电阻和电阻率的概念,解释相关现象。
2.通过电阻定律的内容,了解电阻的种类及应用。
选择性考试 1.通过实验，探究影响导线电阻的因素，根据结论解释相关生活现象。
2。
能够运用电阻定律R=ρ,解决生活中的实际问题。
必备知识·自主学习一、导体电阻与相关因素的定量关系仔细观察下列四幅图片,请说明电阻的大小可能与哪些因素有关系?提示：电阻的大小可能与导体的长度、粗细、材料有关系。
1。
内容:导体的电阻R 与其长度l 成A （A 。
正比 B 。
反比),与其横截面积S 成B （A 。
正比 B.反比）,还与导体的材料有关。
2.公式:R=ρ,式中ρ称为材料的电阻率。
3。
电阻率:(1)意义:反映材料导电性能的物理量。
（2）公式:ρ=。
(3）单位:欧姆·米，符号Ω·m.(4)决定因素：电阻率与材料和温度有关。
(5）变化规律：金属材料的电阻率一般随温度的升高而增大,但绝缘体和半导体的电阻率却随温度的升高而减小,并且变化也不是线性的。
二、电阻的应用收音机上的音量调节旋钮可以调节音量的大小,这是什么引起的？提示:音量调节旋钮实际上是用到了可变电阻，从而改变了电路中的电流.1.电阻在生产生活中应用广泛,如收音机的音量调节、音响混频控制台上可滑动的声音控制系统、一些台灯的亮度调节等，都要用到可变电阻.2.高压电线绝缘子表面涂一层釉，并把它制成一节节褶皱的形状,这样增大了绝缘子的电阻，减少漏电.3.人体实际上是一个可变电阻，干燥的皮肤在低电压下电阻很大（选填“很大”或“很小”）;当电压较高、皮肤潮湿时，人体的电阻会变小(选填“变大”或“变小").(1）由R=知,导体的电阻由两端的电压和通过的电流决定。
（×) (2)材料、温度相同的导体，长度越长、横截面积越小，电阻越大。
第3章2 热电阻
3、 膜式铂电阻 厚膜和薄膜。 1）.厚膜铂电阻是在一陶瓷基片上印制出 条状铂膜形成的。由于铂膜很薄，又在陶 瓷基片上，所以测温响应时间很小，约 0.1s。 2）. 薄膜铂电阻则是利用真空镀膜的方法将 铂镀在陶瓷基片上形成的，其形状和厚膜 差不多，只是尺寸更小，响应时间更短。
热电 阻 名称 铜热 电阻
热电阻＝电阻体＋绝缘套管＋接线盒
2） 热电阻体 （1）云母骨架热电阻：用直径为0.03-0.07 mm 的铂丝，采用双线无感绕制法绕在锯齿 形云母骨架上，两面再各加云母片绝缘，外 面用铆钉及陶瓷卡件夹持而成。在装入保护 套管时，云母骨架热电阻体的两面各绑一个 完成半圆形的弹簧片，它的作用是把电阻体 固定在保护套管中间，这样即可增加抗震及 抗冲击性能，又可加强热传导，减小测温后 的之后和自热影响丝。使用温度500 0C以下。
国产标准化工业铜电阻的分度号：Cu50和Cu100。
2 R R [(1 t t ( t 100) t (t 100)] 铜电阻温度计 t 0
α=4.28*10-3/℃；β =-9.31*10-8C-2;γ =1.23*10-9C-3
薄膜型及普通型铂热电阻
汽车用水温传感器及水温表
3.3 热电阻温度计
热电偶的不足之处： 测温范围600—1300 ℃； 输出电势小； 冷端补偿； 电阻的热效应早已被人们所认识，即 电阻体的阻值随温度的升高而增加或减小。 能用作温度检测元件的电阻体称为热 电阻。目前国际上最常见的热电阻有铂、 铜及半导体热敏电阻等。
热电阻―200～＋ 500 ℃
dR R 1 dR dt R dt
R100 R0 100 R0
一般材料的温度系数α 并非常数，在不同的温度下 具有不同的数值。因此常用（R100－R0）／（ R0 ×100）代表0～100℃之间的平均温度系数，其中 R100表示100℃时的电阻值，R0 表示0℃时的电阻值。 电阻温度系数越大，热电阻的灵敏度越高，测量温度 时就越容易得到准确的结果。
电子材料导论 李言荣 习题参考答案
与基片表面形成键合。加入氧化铋，能改善导体膜与基片的键合强度。 这类键合称为玻璃键合。 氧化物键合：采用金属氧化物替代玻璃，从而改善玻璃键合强度的键合类型称为 氧化物键合。
7. 对薄膜导体有哪些要求？列出几种常用的薄膜导体材料。P72 答：对薄膜导体的要求：导电性好、可焊性和耐焊接性好、化学稳定性高、附着 性好、成本低。薄膜导体材料分类：单元素薄膜和多层薄膜。单元素薄膜：铝膜； 多层薄膜：二元系铬金；三元系钛钯金；四元系钛铜镍金。
电子材料导论 复习题（李言荣版）
注明：本文档为电子材料导论（李言荣 2001 旧版）课后复习题参考答案，题目 大部分来源于书本归纳，小部分（书本答案不明确或不全）来源于网络，可供 考生备考《电子材料基础》、《电子材料导论》等课程作为参考。该版本目前（15 年）应为网络答案最全版本，历年真题可垂询 QQ1285864186。时间和水平有限， 不足之处敬请谅解。
8. 导电聚合物按结构特征和导电机理分为哪几种类型？P83 答：导电高分子材料为导电聚合物，按结构特征和导电机理可分为： ①载流子为自由电子的电子导电聚合物； ②载流子为能在聚合物分子间迁移的正负离子的离子导电聚合物； ③载流子为在可逆氧化还原反应中可转移的电子的氧化还原性导电聚合物。
9. 试述电子导电型聚合物中掺杂剂、掺杂量跟电导率之间的关系。P85+P86 答：电子导电型聚合物掺杂方式有两种：①通过加入第二种具有不同氧化态的物 质②通过聚合材料电极表面，进行氧化或还原反应直接改变聚合物的荷电状态。 掺杂剂也有两种：P-掺杂剂，电子接受体，氧化反应；N-掺杂剂，电子给予体， 还原反应。
常用电工材料
2. 电热材料
品 种
工作温度/℃
性能和用途
常用 最高
镍铬 合金
Cr20Ni80 Cr15Ni60
1000-1050 900-950
1150 1050
电阻率较高，加工性能好，高温时力学性能较好，用后不变脆，适用于移动设备上。
镍铬铝合金
1Cr13A14 0Cr13A16Mo2 0Cr25A15 0C高压支柱绝缘子
b)高压穿墙绝缘子
d)高压盘形悬式绝缘子
e)高压针式绝缘子
图3-2 电瓷材料
第三章 常用电工材料
3.2 导电材料
3.2 导电材料
导电材料主要用来传输电流,一般分为良导体材料和高电阻材料两类。 常用的良导体材料有铜、铝、铁、钨、锡等。其中铜、铝、铁主要用于制作各种导线和母线；钨的熔点较高，主要用于制作灯丝；锡的熔点低，主要用于制作导线的接头焊料和熔丝。 常用的高电阻材料有康铜、锰铜、镍铜和铁铬铝等，主要用作电阻器和热工仪表的电阻元件。
4. 触点材料
表3-3 常用触点材料
类 别
品 种
强电
纯金属 复合材料 合金 铂族合金
铜 银钨Ag-W50、铜钨Cu-W50、Cu-W60、Cu-W70、Cu-W80、银-碳化钨Ag-Wc60 黄铜(硬)铜铋CuB10.7 铂铱、钯银、钯铜、钯铱
弱电
金基合金 银及其合金 钨及其合金
3.1.2 常用绝缘材料的性能和用途
2. 覆盖漆和瓷漆 主要用来涂覆经浸渍处理后的绕组和绝缘零部件，在其表面形成连续而均匀的漆膜，以防止机械损伤及大气、润滑油和化学药品的浸蚀。常用的覆盖漆有1231醇酸凉干漆，其干燥快、漆膜硬度高并有弹性、电气性能好。常用的瓷漆有1320（烘干漆）、1321（凉干漆）醇酸灰瓷漆，它们的漆膜坚硬、光滑。
培训_第三章材料的电学性能
离子在晶格点附近不断的热振动，偏离了晶格格
点，这种偏离引起晶格对电子的散射，称为晶格 实散际射金。属内部还存在着缺陷和杂质，产生的静态
点阵畸变和热振动引起的动态点阵畸变，对电子
波造成散射而形成电阻。 而对于一个纯的理想的完整晶体，0K时，电子波
的传播不受阻碍，形成无阻传播，电阻为零，导
致所谓的超导现象。
为自由电子，同时在价带中形成空穴，这样就使 半导体具有一些导电能力。
绝缘体:
禁带宽度大。在室温下，几乎没有价电子能 跃迁到导带中去，故基本无自由电子和空穴，所 以绝缘体几乎没有导电能力。
三、影响金属导电性的因素
晶体点阵的不完整性是引起电子散射的原因，而电阻来
源于晶体对自由运动电子的散射，因此电阻具有 组织结构敏感性，温度、形变（应力）、合金
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同自由电子理论一样，也认为金属中的价电子 是公有化和能量是量子化的，所不同的是，它 认为金属中由离子所造成的势场不是均匀的， 而是呈周期性变化的，能带理论就是研究金属 中的价电子在周期势场作用下的能量分布问题
的电。子在周期势场中运动，随着位置的变化， 它的能量也呈周期变化，即接近正离子时势能 降低，离开时势能增高。这样价电子在金属中 的运动就不能看成是完全自由的。
原因：由于高压作用，导致原子间距发生变化（变小），使
金属内部的电子结构、费米能和能带结构发生变化，从而影 响导电性。
能带结构和导电机理：由于周期场的影响，使得价电子在
金属中以不同能量状态分布的能带发生分裂，也就是说，
有些能态是电子不能取值的。 由右图可以看到：
禁带宽窄取决于周期 势场的变化幅度，变 化越大，则禁带越宽。
当 线规-K律1<连K 续<K变1时化，；曲线按抛物 当增K=K1时，只要波数稍微
2020-2021学年新教材物理粤教版必修第三册课件：第三章 第二节 决定导体电阻大小的因素
探究:若长度相同,则不合格电缆的电阻为合格电缆的多少倍?
【解析】若长度相同,劣质电缆的铜丝直径只有国家合格电缆的一半,根据: R= l ,可知不合格电缆的电阻为合格电缆的4倍。
S
答案:见解析
【生产情境】 2019年5月23日,国之重器:时速600公里高速磁悬浮试验样车在青岛下线。磁 悬浮列车是利用高温超导技术制成的。高温超导体通常是指在液氮温度(77 K) 以上超导的材料。目前,科学家们已在 250 K(-23℃ )温度下实现了氢化镧的 超导性。这项成果使我们真正意义上接近了室温超导。 探究:超导体中一旦有了电流,还需要电源来维持吗?
R l S
是电阻的决定式,电阻的大小由导体的 电阻率、横截面积、长度共同决定
区 提供了一种测R的方法:只要 提供了一种测导体的电阻率ρ的方法:
别 测出U、I就可求出R
只要测出R、l、S就可求出ρ
适用于纯电阻元件
适用于粗细均匀的金属导体或浓度均匀 的电解液、等离子体
联 系
R= l 是对R= U 的进一步说明,即导体的电阻与U和I无关,而是取决于
向d端移动一段距离时,哪一个电路中的电流表读数会变小
()
【解析】选B。选项A、C、D中,滑动变阻器连入电路中的有效部分为滑片P右
侧部分,当滑动变阻器的滑片P向d端移动时,滑动变阻器阻值减小,由欧姆定律
I=
U R
可知,电路中的电流将增大,电流表读数会变大;而选项B中,滑动变阻器
连入电路中的有效部分为滑片P左侧部分,当滑动变阻器的滑片P向d端移动时,
【拓展例题】考查内容:电解质溶液电阻率的测量 【典例】如图甲为一测量电解质溶液电阻率的玻璃容器,P、Q为电极,设a=1 m, b=0.2 m,c=0.1 m,当里面注满某电解质溶液时,且P、Q加上电压后,其U-I图像 如图乙所示,当U=10 V时,求电解质溶液的电阻率ρ。
电阻材料
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3.4 厚膜电阻材料
3.优点 • 通过丝网印刷等工艺可直接形成电路图形，适于大量
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3.3 薄膜电阻材料
从外观上，金属膜的为五个环（1％），碳膜的为四 环（5％）。金属膜的为蓝色，碳膜的为土黄色或是其他 的颜色。（微型电阻过去的国标是按颜色区别，金属膜 电阻用红色，碳膜电阻用绿色。）但由于工艺的提高和 假金膜的出现，这两种方法并不是很好，很多时候区分 不开这两种电阻。
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3.3 薄膜电阻材料
1.纯镍铬薄膜 • 原料：高纯镍粉、铬粉 • 方法：蒸镀、溅射 • 蒸发速率影响：
或镍铬丝
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3.3 薄膜电阻材料
• 不同方法： 溅射基本保持原有成分。
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3.3 薄膜电阻材料
• Cr的影响：Cr以氧化物形式 存在，随含量增大，薄膜方 阻增大。
• 热处理： 真空，晶粒界面减少 大气，Cr2O3生成
生产片式电阻器； • 膜层较厚，经烧结收缩表面变得光滑、致密、耐磨，
具有很高的稳定性，电阻体 • 与基体的附着力强，可靠性高; • 电阻率范围较宽，容易实现很低的电路电阻和很高的
电路电阻，高频性能好，耐脉冲负荷，寿命长; • 导体层、电阻层、绝缘层、介电层及其他功能层都可
以印刷成膜，容易实现多层化，与陶瓷生片共烧可以 制取多层共烧基片; • 设备简单，投资少。
a.采用合金，多元合金，温度系数补偿杂质的合金 b.线材、薄膜、厚膜或箔状 C.加入绝缘填充料 d.有机无机粘结剂 e.采用金属氧化物等非金属材料组成
第三章 材料的电学性能——材料物理性能课件PPT
v eEl / vme
j nev ne(eEl / vme ) (ne2l / vme )E
E
其中，电导率为： ne2l / vme = ne2t me
从金属的经典电子理论导出了欧姆定律的微分形 式，而且得到了电导率的表达式。
从电导率表达式知：电导率与自由电子的数量成 正比，与电子的平均自由程成正比。
22
❖ 容易想象温度越高，x2越大振幅愈大，振动愈激烈，因而对 周期场扰动愈甚，电子愈容易被散射，故有：散射几率p与x2 成正比，可得出：R∝ρ∝p∝x2∝T。即电阻R与绝对温度T 成正比。这样就解决了经典电子理论长期得不到定量解释的 困难。
一、电阻和导电的基本概念 ❖ 电阻率
❖ 电导率
电阻率和电导率都与材料的尺寸无关，而只决定于它 们的性质，因此是物质的本征参数，可用来作为表征 材料导电性的尺度。
根据材料导电性能好坏，可把材料分为：
❖ 导体 : ρ＜10-5Ω•m
❖ 半导体 : 10-3Ω•m ＜ ρ＜ 109Ω•m
❖ 绝缘体 : ρ＞ 109Ω•m ❖ 不同材料的导电能力相差很大，这是由它们的结构
作为太阳能电池的半导体对其导电性能的要求更高，以追求 尽可能高的太阳能利用效率。
电学性能包括：导电性能、超导电性、介电性、铁 电性、热电性、接触电性、磁电性、光电性。
本章主要讨论材料产生电学性能的机理，影响材料 电学性能的因素，测量材料各类电学性能参数的方法 以及不同电学性能材料的应用等。
3.1 金属的导电性
第三章 材料的电学性能
在许多情况下，材料的导电性能比材料的力学性能还要重要。
导电材料、电阻材料、电热材料、半导体材料、超导材料和 绝缘材料都是以材料的导电性能为基础。
3 第 三 章 电阻电路的一般分析
重点掌握
1. 图论有关概念、独立结点、独立回路。 图论有关概念、独立结点、独立回路。 2. 电路三大分析法： 电路三大分析法： 支路电流法 结点电压法 回路电流法（含网孔电流法） 回路电流法（含网孔电流法）
★§3.1 ★§
一、概念 i1 R1 R2 + uS – ② i2
支路与结点的移去： 支路与结点的移去：支路必须 终止在结点上， 终止在结点上，移去支路不意 味着移去结点，但移去结点必 味着移去结点， 须移去与之相连的所有支路， 须移去与之相连的所有支路， 因此可以存在孤立结点 孤立结点。 因此可以存在孤立结点。
6. 回路(loop)： 回路 ： 由支路所构成的一条闭合路径。 由支路所构成的一条闭合路径。 该闭合路径中与每个结点相关联 的支路数为2。 的支路数为 。 7. 网孔（mesh)：平面 网孔（ ： 图中的自然孔。 图中的自然孔。孔内区 域中不再含有任何支路 和结点。 和结点。 1 ②
i −i −i = 0
− i 2 + i 3 + i4 = 0 − i4 + i 5 − i 6 = 0 u1 + u2 + u3 = 0 − u3 + u4 + u5 = 0 − u2 − u4 + u6 = 0 u1 = R1 i1 − uS 1 u2 = R2 i2 u3 = R3 i3 u4 = R4 i4 u5 = R5 i5 + R5 i S 5 u6 = R6 i6
② ① ③
树支
④
连支
9.单连支回路（基本回路):只有一个连支 单连支回路（基本回路 只有一个连支 单连支回路 的回路。 个单连支回路. 的回路。有(b-n+1)个单连支回路 个单连支回路
新教材鲁科版物理必修第三册课件：第3章 第2节 电 阻
3．电阻率 (1)意义：反映材料_导_电_性_能____的物理量，电阻率越小，材料的导 电性能越强。 (2)单位：_欧_姆_米___，符号：Ω·m。 (3)决定因素：由导体的材__料__决定。 (4)影响因素：金属材料的电阻率一般会随温度的升高而增__大__， 但绝缘体和半导体的电阻率大多会随温度的升高而减__小__。
材料的关系，学会设计电路，提高实验能力。
通过实验探究，坚持实事求是并能纠正错误，有学 科学态度
习和研究物理的内在动机，有主动应用科学知识帮 与责任
助他人解决问题的意识。
NO.1
自主预习·探新知
知识点一 知识点二 知识点三
知识点一 导体电阻与相关因素的定量关系
1．电阻：导体对电流的_阻_碍__作用。
C．将一根导线从中间一分为二，则半根导线的电阻和电阻率都 是原来的二分之一
D．某些金属、合金的电阻率随温度降低会突然减小为零，这种 现象称为超导现象
思路点拨：(1)电阻 R 由导体自身因素决定，与有无电压、电流 无关。
(2)材料、温度不变，一般导体的电阻率不变。
D [导体对电流的阻碍作用称为导体的电阻，它只跟导体的长 度、横截面积和材料有关，跟导体中是否有电流通过及电流的大小 均无关；电阻率的大小和导体的几何形状无关，只跟材料的性质和 温度有关，选项 A、B、C 错误；一般金属、合金的电阻率随温度升 高而增大，随温度降低而减小，当温度降低到某一温度(大于 0 K)时， 某些金属、合金的电阻率会突然减小为零，这种现象称为超导现象， 选项 D 正确。]
[跟进训练]
3．(多选)如图所示是电阻 R 的 I-U 图线，图中 α
＝45°，由此得出( )
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1 纯金属
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纯金属电阻：由电子与晶格的振动（格波）相互碰撞引起 的散射产生的。
温度↑，电子平均运动速度↑，平均碰撞次数↑，平均自由程 ↓，电阻率↑
p
金属电阻率与温度的关系： M AT A为常数 T
金属电阻温度系数：
aR
1 T
正值，T↑,p↑
2 合金材料
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合金材料：金属中加入其他金属原子后， 破坏原来晶格 的周期性排列，使自由电子的散射几率增加。其结果是 合金的电阻率比纯金属的电阻率高。
近年来，电阻器和电位器正向着高精度、高稳定、 高可靠、长寿命、小型化、高（或低）阻值、宽温 度域等方向发展。
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3.3薄膜电阻
• 薄膜电阻器是用蒸发或溅射的方法将一定电阻率 材料蒸镀于绝缘材料表面制成。
各种膜式电阻实物照片
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薄膜电阻材料的特点：
膜厚一般在1μm以下，人们常称它为薄膜电阻材料。 体积小、 阻值范围宽 电阻温度系数小 性能稳定 容易调阻 易于散热 用料少
➢晶界处的原子处于应力状态，它比内部原子有较高的能量， 比交容易离开平衡位置；
➢晶粒间接容易吸引杂质，氧化气氛下，已形成氧化层； ➢晶界处原子排列不规则
使电子遭到散射的几率大．电阻率会提高
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不连续金属膜： 电阻率随厚度减小急剧增大，电阻率虽温度增加而 减小，电阻率与温度的关系类似于半导体材料。
化性能，即使长期暴露在高温、高湿条件下或强 腐蚀性介质中，表面仍能保持初始的状态。它具 有小而稳定的接触电阻，硬度高，寿命长，良好 的焊接性。是最可靠的电位器线绕电阻材料。 缺点：价格最贵
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钯基电阻合金线： 优点：电阻率高，电阻温度系数较低，接触电阻低而
稳定，焊接性能好，价格也比铂基合全线便宜。 缺点：它的不足之处是耐腐蚀性和抗氧化性不如铂基
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连续金属膜类似于块状金属膜：
连续金属膜中，除了晶格热振动和杂质散射引起的电阻之外， 还有其他缺陷如填隙原子、空格点、位错和晶界等。也对电子 有散射作用，从而对电阻有贡献，尤其是晶界对电阻的作用。
高温 低温
CT 4 D
124.4CT 5
D5
p
T C: 常数 D 德拜温度
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合金线。
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金基电阻合金线： 优点：抗氧化性和耐腐蚀性仅次于铂，产量高。 缺点：以金为基的二元合金的电阻率低，电阻温度系数
较高。硬度低，不耐磨。
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总的来看，贵金属合金线在某些方面比贱金属合金 线优越，但价格太昂贵，因而至今未被广泛采用。 当前只用它来制造特殊用途的电阻器和电位器，如 工作环境恶劣和性能要求较高的航天、航海、化工 等部门所需的精密线绕电阻器和电位器。
横截面积1cm2时的电阻值
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薄膜电阻材料
对于薄膜电阻材料，出于膜比较薄，电阻率常不是 一个常数，随膜厚而变化，故常用膜电阻表示。
Rs d
d： 薄膜的厚度，单位为cm； Rs：指长宽相等的一块薄膜的电阻，即1方的电阻，
又称为方阻。
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蒸发铝膜、导电漆膜、印制电路板铜箔膜等薄膜 状导电材料，衡量它们厚度的最好方法就是测试 它们的方阻。
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压敏电阻器的电阻体材料是半导体，所以它是半导体电阻器的 一个品种。现在大量使用的“氧化锌”（ZnO）压敏电阻器，
➢氧化锌电阻片的非线性特性 主要取决于晶界层(类似于pn结， 晶粒n型，晶界p型)
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压敏电阻应用： 压敏电阻的最大特点是当加在它上面的电压低于Von
时，流过它的电流极小，相当于一只关死的阀门，当 电压超过Von时，流过它的电流激增，相当于阀门打开。 利用这一功能，可以抑制电路中经常出现的异常过电 压，保护电路免受过电压的损害。
合物等。
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4 电阻材料的电压特性
➢ 在外加电压下，电阻材料的电阻值一般是线性的。 即是说符合欧姆定律，其阻值与电压无关。
➢ 如果，电阻材料内部结构不均匀、不致密、不连续、 接触不良、存在缺陷、颗粒分散不均，因而会出现 非线性。
电阻材料电压特性
电压系数：
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一些半导体材料电阻率对电压的变化非常敏感，常利用这 种关系制作压敏电阻。
线绕电阻元件： 具有高稳定性、高精度、大功率等特点。
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电阻合金线主要分：贵金属合金线和贱金属合金线
贱金属合金线：
锰钢线、康铜线、镍铬线、镍铬基多元合金线等
贵金属电阻合金线：
铂基合金、钯基合金、金基合金和银基合金等。
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1 贱金属合金线： 在电阻合金的领域里，长期以来，铜、锰、镍 系电阻合金一直以其优良的电性能和良好的工 艺性能而居于主流地位。但是，由于铜、锰、 镍系电阻合金的电阻温度系数较大、阻值稳定 性差、抗氧化性差等缺点而受到限制。
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金属膜电阻器特点：
➢ 耐热性好； ➢ 电压稳定性好，温度系数小； ➢ 工作频率范围宽， ➢ 金属膜电阻率一般低于碳膜， 在相同的功率条件下，它
比碳膜电阻器体积小很多，约为碳膜电阻器的一半,但 成本较高。
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金属膜电阻率一般低于碳膜
3.金属氧化膜电阻
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金属氧化膜电阻（灰色）：是由能水解的金属盐类溶液 (如四氯化锡和三氯化锑)喷涂在炽热的玻璃或陶瓷的表面 （～700 ℃ ），经水解反应沉积出金属氧化物。
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3.2 线绕电阻材料
线绕电阻：用金属合金线绕制在陶瓷或其它绝缘材 料的骨架上，表面涂以保护漆或玻璃釉。分固定和可 变两种
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电阻合金线通常用元素周期ⅠB ⅡB ⅦB ⅧB 的金属(如 铜、银、金、铬、锰等组成合金后．经拉伸而成。
这种电阻材料具性能：
电阻率高 电阻温度系数 温度范围宽、耐热性高 稳定性好 耐磨等 是制造线绕电阻器利线统电位器的绕组材料
近．有较小的电阻率和正的电阻温度系数。 ②厚度为100 nm以下到几1纳米。这种薄膜基本上是连续的，但有时
会出现一些孔洞、沟道，形成一种网状结构。电阻值随厚度减小而 增大，电阻温度系数逐渐减小而接近于零。 ③厚度在几纳米到几十纳米之间。薄膜呈不连续的岛状结构，电阻值 随厚度减小而急剧增大，电阻温度系数为负值。
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纯SnO2：黄色透明晶体，熔点1127℃，禁带4.3ev宽 ——绝缘材料（不能用作电阻）
锑(Sb)的掺入使氧化锡增加了导电性
S4 n S 5 b SS •nb e'
锑的摩尔分 数1.5%， 电导率最大
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金属氧化膜：Sn-Sb氧化物, Sn-In氧化物, Sn-Sb-Al 氧化物
方块电阻有一个特性，即任意大小的正方形边到 边的电阻都是一样的，不管边长是1米还是0.1米 ，它们的方阻都是一样，这样方阻仅与导电膜的 厚度等因素有关。
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3.1.2 电阻与温度的关系 电阻温度系数:表示温度改变1℃时电阻值的相对变化量
aR
dR RdT
电阻材料的电阻值也是温度的函数，不同电阻材 料，由于导电机理不问，电阻温度系数也不同。
件, 常称它为电阻器或电阻元件。 电阻器功能：调解和分配电能。在电路中常作分压、 调压、分流、消耗电能的负载以及滤波元件等 电阻器形状： 线状 ——线绕电阻器 薄膜状 ——薄膜电阻器 片状 ——片状电阻器
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线状或板状 电阻材料
R L
L
S
L： 导体长度，cm； S： 导体横截面积， cm2 p： 电阻率，与材料性质有关的常数。长度是1cm，
例如，有一个电阻的色环依次为红、黑、棕、银，则天阻津值理及工允大学许 偏差为200Ω±10％
五位有效数字色标法多用于精密电阻器，电阻上共有天５津条理色工大环学， 前４条表示阻值，最后一条表示允许偏差.例如，有一个电阻的 色环颜色依次为黄、紫、黑、棕、红，则其阻值和允许偏差为 4.7kΩ±2％。
2.金属膜电阻
1. 电离杂质的散射
+
➢ 杂质离子↑，散射几率↑ 温度↑，电子运动速度增加，散射几率↓
为了提高金属和合金电阻材料的电阻率和降低电阻温度 系散，常采用如下些措施：尽量采用合余、多元合金。
3 金属和合金薄膜电阻材料
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金属膜的结构： ①厚度大于100 nm。这种薄膜呈连续状结构，其电性能与块状金属接
一般膜厚为50—100nm
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金属膜主要以镍铬系为主要成分的合金料， 镍铬系薄膜：性能稳定、阻值精度高、电阻率高、 阻值范围宽、电阻温度系数小。
Ni-Cr薄膜中掺入适量Al、Cu、Mn、Si、Be、Sn和Fe， 可以降低电阻温度系数．提高耐热性、增强耐磨能力。
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Ni-Cr薄膜中掺入适量Al 可以降低电阻温度系． 阻值变化率降低 调节温度范围。
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第三章 电阻材料
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• 电阻材料是指常用的电阻器、片式电阻器、混合 集成电路小的薄膜和厚膜电阻器、可变电阻器和 电位器器等所用的电阻阻体材料。主要包括： 1 线统电阻 2 薄膜电阻 3 厚膜电阻
3.1 电阻材料慨述
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3.1.1 电阻的一般概念
电阻器：将电阻材料做成具有一定形状、结构的实体元
p
T
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薄膜材料电阻率p和电阻温度系数a和膜厚度d的关系
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提高电阻率和降低电阻温度系数的常用措施 ➢尽量采用合金、多元合金，有温度系数补偿杂质
的合金； ➢把金属和合金做成线材、薄膜、厚膜或箔状； ➢在金属和合金粉状材料中加入绝缘填充料，用有
机或无机粘结剂制成合成型电阻材料； ➢将金属和合金氧化物或与其他非金属材料组成化