半导体及其应用超导及其应用
例析半导体、超导体的应用
例析半导体、超导体的应用河北王静一. 利用半导体的特性解题用半导体材料制成的热敏电阻具有热敏特性，用半导体材料制成的光敏电阻具有光敏特性，掌握其特性是分析传感器原理或自动装置原理的基础。
同时还要知道二极管的单向导电性。
例1. 家用电饭煲中的电热部分是在电路中串联一个PTC（以钛酸钡为主要材料的热敏电阻器），其电阻率随温度变化的规律如图所示，由于这种材料具有发热和控温双重功能，能使电饭煲自动地处于煮饭和保温状态。
（1）通电前材料的温度低于t1，通电后，电压保持不变，它的功率是（）A. 先增大后减小B. 先减小后增大C. 达到某一温度后功率不变D. 功率一直在变化（2）当其产生的热量与散发的热量相等时，温度保持在（）A. t1B. t2C. t1到t2之间的某个温度上D. 大于t2的某个温度上解析：当电饭煲内的温度从0升高到t1的过程中，热敏电阻的电阻率随着温度的升高而减小，则电阻也随着温度的升高而减小，而加在电饭煲上的电压保持不变，由可知，在此过程中电饭煲的发热功率P1随着温度的升高而增大，当温度达到t l时，发热功率达到最大。
温度从t1到t2的过程中，随着温度的升高电阻率增大，电阻也随之增大，则可知发热功率减小；而温度越高，其温度与外界的温差就越大，电饭煲的散热功率P2越大。
因此，在这之间的某一温度发热功率等于散热功率，即达到保温状态。
设此温度为t3；当t<t3时，P1>P2，使温度自动上升到t3；当t>t3时，P2>P1，会使电饭煲内的温度自动降为t3，实现自动保温效果。
答案：（1）AC （2）C二. 关于超导体的特点及其应用超导体的主要特点是：零电阻性、完全抗磁性。
例2. 下列说法中正确的是（）A. 任何物质的温度降到某一值时都会出现电阻突然为零的现象B. 转变温度低于液氦温度（4.2K）的超导体叫低温超导体；转变温度高于液氦温度的超导体叫高温超导体C. 高温超导体可以广泛应用于实际中D. 超导体的主要特性是零电阻性，因此当把这种材料用来远距离输电时能避免电能损失解析：大多数金属、合金及其氧化物都会出现超导现象，但不是任何物质都会出现超导现象，A项错误；转变温度高于液氦温度（77K）的超导体叫高温超导体，B项错误；高温超导体目前的最高转变温度为125K，相当于-148℃，与室温相比还是极低的，因而还不能应用于实际，C项错误；超导体的主要特性是零电阻性，即电流在其间流动时不受任何阻碍，不会因发热而损失电能，故D项正确。
超导体的性质及其应用
超导体的性质及其应用超导体是一种特殊的物质，具有超导性质，即在超导状态下，电流能够无阻尼地流动。
超导体的发现已经有一百多年的历史，但是这一领域仍然在不断地探索和发展，因为它具有广泛的应用前景。
一、超导体的基本特性超导现象是普通金属、半导体、绝缘体在低温下发生的。
在某一温度下，金属或其他材料的电阻突然降到零，这被称为超导现象。
此时电流可以在材料内无耗散地流动。
超导体具有以下几个基本特性：1. 零电阻超导体在超导状态下的电阻是零，电流能够在材料内无阻尼地流动。
这种特性意味着超导体可以作为高效的电线和电缆使用。
通过在超导体内流动电流，我们可以将能量输送到远处的地方。
2. 磁通量量子化在超导体中，磁通量的变化是量子化的。
这意味着磁通量只能在一个固定的大小范围内变化。
这一特性使得超导体可以作为高精度的磁测量仪使用。
3. 非常低的热导率超导体的热导率非常低，这意味着在超导状态下，超导体会把电流输送到远处，而不会将能量释放为热量。
这是超导体应用于高能物理实验和医疗成像等领域的原因之一。
二、超导体的应用超导体的这些特性使得它在各种领域中具有广泛的应用前景。
以下是一些主要的应用领域：1. 超导磁体超导体可以用来制造非常强大的磁体。
这些磁体在医疗成像、核磁共振、加速器、磁悬浮列车等领域中广泛应用。
利用超导体制造的磁体比利用传统材料制造的磁体更强大，同时也能节省能源和成本。
2. 超导电缆超导体可以作为高能量输送的高效电缆使用。
利用超导体制造的电缆具有比传统电缆更高的能量传输速率，同时能够降低能量损失和线路堵塞。
3. 超导电子元器件超导体可以用来制造高速、高精度的电子元器件，如微波滤波器、量子比特、SQUID等。
这些元器件在通信、计算机、量子计算等领域中有重要的应用。
4. 超导电动机利用超导体制造的电动机比利用传统材料制造的电动机更高效、更具可靠性。
这些电动机在船舶、航空航天、高速列车等领域中有广泛的应用前景。
5. 超导材料随着超导材料的研究和制造技术的发展，超导材料的性能不断提高，同时成本也在逐步降低。
高中物理人教大纲版第二册：14.3 半导体及其应用(备课资料)
●备课资料晶体管与半导体科学技术的发展在20世纪的100年中，物理学的研究有了飞速的发展。
世纪初相对论和量子力学两大现代物理学支柱的建立，对物理学乃至整个自然科学的发展奠定了重要基础.激光科学、核科学、半导体科学等学科的发展无不与现代物理学的发展密切相关.就半导体科学技术而言，它以现代物理学的发展作为重要支撑，以第一只晶体管的发明作为重要契机，50多年来半导体科学与技术的迅速发展对全球的技术进步和经济发展起着重要作用。
众所周知,支撑IT产业发展的核心是半导体技术的快速发展，正是有了超大规模的集成电路，才有了我们今天各种现代化的高智能仪器和设备,才有了Internet和Web,才有了当今世界经济的大发展。
可以说半导体科学技术的发展与全球经济的发展紧密相关，它成为20世纪中后期发展最迅速、运用最广泛、影响最深远的一项高新技术，充分体现了科学技术是第一生产力.1。
从电子管到晶体管1947年12月16日是一个值得纪念的日子，这一天第一只晶体管诞生在美国著名的贝尔实验室，相对于电子器件的前辈-—电子管来说，晶体管的发明无疑是电子器件中的一场革命，此后半导体晶体管逐步取代电子管，使科学技术跃上了新的更高的层次.二次大战的爆发，对新的电子器件的需求更加迫切，在现实面前，寻找更好的电子器件来弥补电子管的不足摆到了重要的地位.在这种背景下，半导体的作用开始凸现，在研究新的半导体电子器件的工作中，美国物理学家肖克利、巴丁和布拉顿发挥了重要作用。
肖克利在20世纪30年代就曾指出：只有通过研究半导体，以半导体作为新的电子器件的材料,才有可能实现研制新电子器件的突破.1947年12月16日,巴丁和布拉顿在一块锗半导体上成功地实现了电流放大,这是第一只半导体晶体管.1949年肖克利提出P-N结理论，1950年试制出第一只P—N结晶体管.从而开辟了电子器件的新纪元.1956年12月10日，发明晶体管的三位美国科学家肖克利、巴丁和布拉顿被授予诺贝尔物理学奖，他们是当之无愧的.2.从分列半导体元件到超大规模集成电路现代电子学和半导体技术二者都是在晶体管的发明后开始的.10多年之后，集成电路问世,这些关键性事件导致了电子技术革命。
高三物理 欧姆定律、电阻定律、半导体、超导体及应用 知识精讲 通用版
高三物理 欧姆定律、电阻定律、半导体、超导体及应用 知识精讲 通用版【本讲主要内容】欧姆定律、电阻定律、半导体、超导体及应用1. 知道形成电流的条件，理解电流的概念。
2. 理解欧姆定律的内容和适用条件。
3. 理解电阻定律的内容、公式，电阻率的意义、线性元件及非线性元件。
4. 知道半导体、超导体及其应用。
【知识掌握】【知识点精析】1. 电流（1）定义：电荷的定向移动形成电流。
电荷指自由电荷，金属导体中指自由电子的定向移动，电解质溶液中指正负离子同时向相反方向的运动。
（2）形成电流的条件：导体两端存在电压。
其一要有自由电荷；其二要有电场。
电源的作用就是保持导体两端的持续的电压，形成持续的电流。
（3）电流的方向：规定正电荷定向移动的方向为电流的方向。
如果电流是靠自由电子的定向移动形成的，则电流的方向和自由电子的定向移动方向相反。
（4）电流强度：通过导体某横截面的电荷量Q 跟通过这些电荷量所用时间t 的比值叫电流强度，简称电流。
定义式tQ I =，其中Q 是通过导体横截面的电量 。
（5）单位：安培（A ）是国际单位制的基本单位之一 A 10mA 10A 163μ==。
（6）方向不随时间改变的电流叫直流；方向和强弱都不随时间改变的电流叫恒定电流。
（7）电流的微观本质：如图是粗细均匀的一段长为L 的导体，两端加上一定的电压，导体中的自由电荷沿导体定向移动的速率为V ，设导体的横截面积为S ，导体每单位体积内的电荷数为N ，每个自由电荷的电荷量为q 。
导体中的自由电荷总数为N ＝nSL总电荷量为Q=Nq=nLSq所有这些电荷通过横截面D 所需的时间为v L t =所以导体中的电流nqSv vL nLSq t Q I === 由此可见，从微观上讲，电流决定于导体中单位体积中的自由电荷数目，电荷量，定向移动速度，还与导体的横截面积有关。
2. 欧姆定律（1）内容：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，即RU I =。
凝聚态物理中的超导机制及其应用
凝聚态物理中的超导机制及其应用随着科学技术的发展，人类对于物质的认识也变得越来越深入。
凝聚态物理是物理学中的重要分支，研究的是微观尺度下，物质在各种条件下的状态和性质。
其中，超导现象是凝聚态物理中的经典问题之一。
本文将对凝聚态物理中的超导机制及其应用进行阐述。
1. 超导基本概念超导是指物质在特定条件下，在电流通过时不会出现电阻的现象。
这种现象首先由荷兰物理学家海克·鲁特在1911年发现。
他把金属冷却到近绝对零度的温度下，发现金属电阻陡然下降，当达到某个临界温度以下时，其电阻变为零。
这是他所发现的一种新的电性质，即超导效应。
2. 超导机制及类型超导现象的产生原因和机制被称为超导理论。
目前，已经有几种理论可以解释超导现象，最有名的是BCS理论、Bogoliubov理论和Ginzburg-Landau理论。
BCS理论是由约翰·巴丹（John Bardeen）、林纳斯·科普（Leon Cooper）和约翰·施里弗（Robert Schrieffer）在1957年提出的。
这个理论说明了超导现象是由电子间的相互作用导致的。
在超导态下，电子将形成相互作用的电子对，称为“库珀对”。
这种相互作用来源于电子和晶格的相互作用。
Bogoliubov理论是针对超导体在外部电场作用下的物理性质。
这个理论来源于由S.N. Bogoliubov在1947年提出的关于Bose凝聚的理论。
在超导态下，Bogoliubov理论提供了一个描述相互作用电子和库珀对的框架。
Ginzburg-Landau理论是对超导现象的一个微观描述，也是针对超导态下的电子和库珀对的电动力学行为的描述。
该理论是由列夫·金斯堡（Lev Landau）和维塔利·金斯堡（Evgeny Lifshitz）于1950年代初提出的。
根据不同材料的物理性质，可以将超导体分为两种类型：第一类超导体和第二类超导体。
超导材料及其应用前景
超导材料及其应用前景超导材料是一种能够在超低温下表现出完美的电学性质的物质，具有零电阻和完全反射等独特的特性。
在过去的几十年中，超导材料已经得到了广泛的研究和应用。
本文将介绍超导材料的基本概念，主要研究进展和未来发展方向。
一、超导材料的基本概念超导材料是指在低温下，其内部的电阻为零的材料。
这种材料被称为超导体。
超导材料的超导性质是由其电子在材料中形成的库珀对的运动而产生的。
在超导体中，电阻率随温度下降而迅速降低，在绝对温度为零时，电阻率几乎为零，电流可以在其中永久流动。
超导体可以分为低温超导材料和高温超导材料两类。
低温超导材料：低温超导材料是指在液氦的温度下才能表现出超导性质的材料。
目前，低温超导材料主要是铁系和铜氧化物基础材料，如YBa2 Cu3 O7和Bi2Sr2CaCu2O8等。
低温超导材料容易制备，但是需要对低温环境进行特殊处理，成本较高，应用领域受到限制。
高温超导材料：高温超导材料是指在相对较高的温度（液氮温度，77K）下就能表现出超导性质的材料。
高温超导材料的研发始于1986年，在短时间内就出现了一批有希望的材料。
目前，最为常见的高温超导材料是铜氧化物，如La2-xSrxCuO4、YBa2Cu3O7等。
高温超导材料的制备难度大，但是可以在常温下加以使用，应用范围广泛。
二、超导材料主要研究进展1. 外延生长技术超导体材料通常采用外延生长技术制备。
该技术可在一定温度下将超导体材料的主要成分沉积在晶体基底上，形成厚的多晶超导体薄膜。
外延生长的超导体薄膜可以制备大面积的高质量超导体，为制备超导电子器件提供了技术保障。
2. 超导电子器件超导材料的应用已经从基础科学领域拓展到了各个领域，如电力系统、电子学、物理学、材料科学等。
超导电子器件是指利用超导体特殊的描述方式设计和制造的电子器件。
如超导电流计、超导放大器、超导微波电路等。
超导电子器件的问世，为高灵敏度磁感应计量、高精度正弦波产生等领域的研究提供了技术保障。
九年级物理《半导体超导现象》优秀教学案例
一、案例背景
在九年级物理课程中，半导体与超导现象作为现代物理学的重要组成部分，对于培养学生的科学素养和探索精神具有重要意义。本教学案例旨在通过引导学生探究半导体与超导现象，使学生在掌握基本物理知识的基础上，激发他们对科学研究的兴趣。在教学过程中，结合课本内容，以生活实例为切入点，让学生了解半导体的特性及其在电子器件中的应用，同时引入超导现象，探讨其在未来科技发展中的潜力。通过本节课的学习，学生不仅能深入理解物理学科的核心概念，还能提高观察、思考、创新等综合能力，为培养新时代的创新型人才奠定基础。
3.阐述超导现象的基本原理，引导学生了解超导材料的零电阻和完全抗磁性特点。
4.讲解超导临界温度的概念，介绍目前超导材料研究的最新进展。
（三）学生小组讨论
1.将学生分成小组，让他们讨论以下问题：
-半导体材料在电子产品中的应用有哪些？
- PN结的特性如何影响半导体器件的工作？
-超导现象在实际应用中有哪些优势？
2.教师对学生的学习过程和结果进行全面评价，关注学生的知识掌握、技能运用、情感态度等方面。
3.创设多元化的评价方式，如口头提问、书面作业、小组报告等，让学生在评价中收获成长。
4.定期组织学生进行总结交流，分享学习心得和经验，提高教学效果。
四、教学内容与过程
（一）导入新课
1.通过展示生活中常见的半导体产品，如手机、电脑等，引发学生对半导体的好奇心，为新课的学习营造兴趣氛围。
2.提问：“为什么这些电子产品中都要用到半导体材料？”让学生思考并回答，激发学生探究半导体特性的欲望。
3.介绍超导现象，展示超导磁悬浮列车等应用实例，使学生感受到超导技术的神奇，为新课的学习奠定基础。
（二）讲授新知
半导体超导体及其应用习题精选
第三节第四节半导体超导体及其应用习题精选1．街道旁的路灯、江海里的航标灯都要求夜晚亮、白天熄，利用半导体的电学特性制成了自动点亮、熄灭的装置，实行了自动控制，这是利用半导体的（）A．压敏性B．光敏性C．热敏性D．三种特性都利用了2．(1)实验表明，某些导体当温度降低到某一定值时，其电阻突然降为零这种现象叫做现象．这一特定温度称为转变温度，其值与导体材料有关．(2)将某种液态物质倒入金属盘后，能使金属盘达到转变温度，在金属盘上方放一永磁体，当它下落到盘上方某一位置时即产生磁悬浮现象．试根据下表列出的几种金属的转变温度和几种液态物质的沸点数据，判断所倒入的液态物质应是，金属盘的材料应是．金属转变温度(K) 液态物质沸点(K)铱0．14 液氦4．1锌0．75 液氮77．0铝1．20 液氧90．0锡3．72 液态甲烷111．5铅7．20 液态二氧化碳194．5(3)试分析说明产生磁悬浮现象的原因．(4)利用上述现象，人们已经设计制成磁悬浮高速列车．列车车厢下部装有电磁铁，运动所需槽形导轨的底部和侧壁装有线圈，用以提供．这种列车的运行速度是一般列车运行速度的3～4倍，能达到这样高速的原因是．课外练习基础题3．若常温下的超导体能研制成功，它适于做以下哪些元件（）A．保险丝B．输电线C．电炉丝D．电磁铁4．半导体温度计是用热敏电阻制造的，如图14—14所示，如果待测点的温度升高，那么（）A．热敏电阻变大，灵敏电流表示数变大B．热敏电阻变大，灵敏电流表示数变小C．热敏电阻变小，灵敏电流表示数变大D．热敏电阻变小，灵敏电流表示数变小提高题5．2000年诺贝尔物理学奖授予为现代信息技术作出贡献的三位科学家，这是为了表彰他们为信息技术所作出的基础性研究成果，特别是他们发明的快速晶体管、激光二极管和集成电路(芯片)．与该奖项相关的基础知识，下列说法正确的是（）A．晶体管由半导体材料制成B．激光二极管具有电流放大作用C．集成电路的广泛使用，使电子设备体积小型化，功能多样化D．现代信息技术的发展与物理学新发现密切相关6．超导是当今高科技的热点之一．当一块磁体靠近超导体时，超导体中会产生强大的电流，对磁体有排斥作用．这种排斥作用可使磁体悬浮在空中．磁悬浮列车就采用了这项技术．磁体悬浮的原理是（）①超导体电流的磁场方向与磁体的磁场方向相同②超导体电流的磁场方向与磁体的磁场方向相反③超导体使磁体处于失重状态④超导体对磁体的斥力与磁体的重力相平衡A．①③B．①④C．②③D．②④探究题7．在超低温条件下，物质的许多性质会发生意想不到的变化．荷兰科学家昂尼斯1908年首次将氦液化，获得了1.5K 左右的低温，并于1911年通过实验发现了4.2K左右汞的超导导电状态，因此获得了1913年诺贝尔物理学奖．爱因斯坦曾预言，如果将某些特定原子气体冷却到非常低的温度，那么所有原子会突然以可能的最低能态凝聚，其过程就像在气体中形成液滴，这就是著名的“玻色-爱因斯坦凝聚”．1995年，美国科学家康奈尔和维曼终于在比绝对零度高出千万分之二度的超低温度下，使约2000个铷原子形成了“玻色—爱因斯坦凝聚”，同时德国科学家克特勒独立地用钠原子进行实验，也获得了同样的成功．因此这三位科学家共同获得2001年诺贝尔物理学奖．请仔细阅读以上文字，并回答下列问题：(1)超导材料电阻降为零的温度称为转变温度，1987年我国科学家制成转变温度为90K的高温超导体．其转变温度对应的摄氏温度为多少?(2)利用超导材料零电阻的性质，可实现无损耗输电．现有一直流电路，输电线的总电阻为0．4n，它提供给用电器的电功率为40kW，电压为800V．如果用临界温度以下的超导电缆替代原来的输电线，保持供给用电器的功率和电压不变，那么节约的电功率为多少?答案：1.B2.（1）超导体（2）液氦，铅（3）超导体具有抗磁性，对永磁体产生的磁作用与其重力平衡时即悬浮状态（4）强磁场，阻力极小3.B、D4.C5.A 、C 、D6.D7.－183℃；1kw分析：（1）由T ＝和＋273得，t=T －273＝（90－273）℃＝－183℃。
半导体及其应用 超导及其应用
三、半导体及其应用 超导及其应用【要点导学】1.半导体的定义：导电性能介于___________之间，而且电阻不随温度的增加而增加，反随温度的增加而减小的材料称为半导体。
其电阻率约为10-5 106Ω·m. 2.半导体的特征：改变半导体的温度、受光照射、在半导体中掺入微量杂质等，都会使半导体的导电性能发生显著的变化，这些特性是导体和绝缘体没有的。
根据半导体的导电特性受温度、光照、加入其它微量杂质等影响，可以制成光敏电阻、热敏电阻、晶体管等电子元件，并发展成为集成电路，半导体在电子计算机等现代科技领域发挥了重要的作用。
3.半导体的应用及发展：制作半导体传感器、晶体二极管、三极管等电子器件，制作集成电路。
半导体制造技术的发展为推进微电子技术的应用开辟了广阔的前景。
4 .超导现象和超导体：当温度降低到绝对零点附近时，某些材料的电阻率突然减小到无法测量的程度，可以认为其电阻率突然变为_____，这种现象叫做超导现象，能够发生超导现象的物质称为超导体。
5.转变温度C T ：材料由正常状态转变为超导状态的温度，叫做超导材料的转变温度。
6.超导材料的应用前景十分诱人：超导输电、超导发电机、电动机、超导电磁铁、超级计算机等。
超导体应用的困难在于超导材料的转变温度太低。
要广泛应用超导体，一方面要提高低温技术，向低温世界进军，更重要的是要寻找转变温度较高的超导新材料。
从20世纪80年代开始，人们另辟蹊径，把目光瞄准了氧化物，全世界又一次出现超导研究热潮，寻找和合成的氧化物转变温提高到125K 。
尽管这个温度对于常温来说仍很低，但与原来金属超导体的转变温度相比，已经高得多了，制造这样得温度环境较为容易和经济。
这就是高温超导。
我国对超导的研究工作走在世界的前列。
【范例精析】例1：某同学做三种导电元件的导电性质实验，他根据所测量的数据分别绘制了三种元件的I-U 图线，如图14－3－1所示，则下列判断中那些是正确的A ．只有乙图线是正确的B ．甲、丙图线是曲线，说明实验时的误差太大C ．甲、丙图线不遵从欧姆定律，肯定是不可能的D ．甲、乙、丙三个图线都有可能是正确的解析： 由于题目只是说“三种导电元件”，因此有可能是阻值不随温度变化的标准电阻，也可能是随温度升高阻值增大的金属导体，还有可能是随温度升高阻值减小的半导体。
【初中物理】初中物理知识点：新材料及其应用(半导体超导体纳米材料绿
【初中物理】初中物理知识点：新材料及其应用（半导体、超导体、纳米材料、绿新型材料：新材料之一：纳米材料①纳米定义：纳米是长度单位,1nm＝10-9m即:十亿分之一米；②当材料的微粒小到纳米尺寸时，材料的性能就会发生显著变化．如：黄金在正常情况下呈金黄色，而它的纳米颗粒却变成了黑色，且熔点显著下降；新材料之二：超导材料①超导材料：是一种电阻为零的材料②超导材料的应用：a、利用超导零电阻特性实现远距离大功率输电可无损耗输送强电流。
b、超导材料种类多，应用广泛。
（如：超导磁悬浮列车）新材料之三：半导体材料有些材料，它的导电性能介于导体和绝缘体之间，这类材料称为半导体，锗、硅、砷化镓等都是半导体材料。
新材料之四：形状记忆合金①形状记忆合金:形状记忆合金：加热后能随意拉长和扭曲，冷却后形状不变；再次加热可恢复到原来形状。
②主要成分是：镍和钛；③物理特性：当温度达到某一数值时，材料内部的晶体结构会发生变化，从而导致了外形的变化.新材料之五：隐性材料隐性材料：能吸收电磁波、弹性好、耐拉而压硬度大超导材料的特性：1.零电阻超导材料处于超导态时电阻为零，能够无损耗地传输电能。
如果用磁场在超导环中引发感生电流，这一电流可以毫不衰减地维持下去。
这种“持续电流”已多次在实验中观察到。
2.抗磁性超导材料处于超导态时，只要外加磁场不超过一定值，磁力线不能透入，超导材料内的磁场恒为零。
3.同位素效应超导体的临界温度Tc与其同位素质量M有关。
M越大，Tc越低，这称为同位素效应。
例如，原子量为199.55的汞同位素，它的Tc是4.18开，而原子量为203.4的汞同位素，Tc为4.146开。
记忆合金的应用：1. 记忆合金已用于管道结合和自动化控制方面，用记忆合金制成套管可以代替焊接，方法是在低温时将管端内全扩大约4％，装配时套接一起，一经加热，套管收缩恢复原形，形成紧密的接合。
美国海军飞机的液压系统使用了10万个这种接头，多年来从未发生漏油和破损。
稳恒电流高中物理知识点公式知识体系集锦
稳恒电流64.电流、欧姆定律、电阻和电阻定律。
*电流---引入：电荷定向移动的强弱。
⏹定义：电荷量与时间的比值。
（比值定义法）⏹大小：I= Q/t i=nvsq⏹单位：安培⏹含义：表示电流的强弱。
⏹特点：串联电路---I=I1=I2=--- 并联电路---I=I1+I2+---注意：对于任何一个节点而言流入的电流之和等于流出的电流之和。
电阻--- ⏹引入：描述导体对电流的阻碍作用。
⏹定义：R=U/I （纯电阻电路）⏹大小：R=ρL/s 等------⏹单位：欧姆⏹含义：表示导体对电流的阻碍作用。
⏹特点：串联纯电阻电路：R=R1+R2+---并联纯电阻电路：R-1=R1-1+R2-1+---电阻定律---实验—变量控制法。
内容---导体的电阻R跟它的长度L成正比，跟它的横截面积S成反比，数学表达式--- R=ρL/s欧姆定律---实验---纯电阻电路中：U一定时，I与R成反比；R一定时，I与U成正比。
内容---导体中的电流跟导体两端的电压成正比，跟导体的电阻值成反比。
数学表达式---I=U/R条件---纯电阻电路。
注意---一般情况下导体的电阻值不变。
电流、电功率等随电压而改变。
65.电阻率与温度的关系。
电阻率⏹引入：描述导体单位面积单位长度时导体的电阻值。
⏹大小：由导体本身的性质决定、并且和温度有关。
满足--- R=ρL/s⏹单位：欧姆米与温度的关系---金属导体的电阻率一般随温度而升高；热敏性半导体的电阻率随温度而降低。
66.半导体及其应用、超导及其应用。
半导体---定义：导电性能介于导体和绝缘体之间，而且电阻不随温度增加而增加，反随温度的增加而减小，这种材料成为半导体。
例如：锗、硅、砷化镓、锑化铟等等。
特性：（1）电阻随温度的增加而减小；（2）导电性能受外界条件所控制；例如：受光照电阻减小，掺入其他微量杂质导电性能发生显著变化。
应用：集成电路。
超导---定义：有些物质当温度降低到绝对零度附近时，它们的电阻率会突然减小到无法测量的程度，可以认为电阻率突然减小到零，这种现象叫做超导现象。
半导体和超导
③超导技术在电子工程方面的应用 用超导技术制成各种仪器，具有灵敏度 用超导技术制成各种仪器， 噪声低、反应快、损耗小等特点， 高、噪声低、反应快、损耗小等特点，如用 超导量子干涉仪可确定地热、石油、 超导量子干涉仪可确定地热、石油、各种矿 藏的位置和储量，并可用于地震预报. 藏的位置和储量，并可用于地震预报.
2、超导技术的应用 超导技术的应用十分广泛，涉及输电、 超导技术的应用十分广泛，涉及输电、 电机、交通运输、微电子和电子计算机、 电机、交通运输、微电子和电子计算机、生 物工程、医疗、军事等领域， 物工程、医疗、军事等领域，这种新技术军 民兼用，可研制出“双重”产品， 民兼用，可研制出“双重”产品，将获得极 大的社会效益和军事效益 。
第三节、 第三节、半导体及其应用
复习
导体的电阻和哪些因素相关呢？ 导体的电阻和哪些因素相关呢？
l R=ρ s
金属的电阻率一般随温度如何变化? 金属的电阻率一般随温度如何变化?
金属的电阻率一般随温度升高而升高。 金属的电阻率一般随温度升高而升高。 升高而升高
一、半导体 锗、硅、砷化镓、锑化铟等材料 砷化镓、 半导体的物理特征： 半导体的物理特征： 导电性界与导体和绝缘体之间 反常” 电阻随温度增加而减小的 “反常”规 律
②超导技术在交通运输方面的应用 动用超导体产生的强 磁场可以研制成磁悬浮列 车，车辆不受地面阻力的 影响，可高速运行， 影响，可高速运行，车速 km/h以上 以上， 达500 km/h以上，若让超 导磁悬浮列车在真空中运 车速达1600 km/h， 行，车速达1600 km/h， 利用超导体制成无摩擦轴 用于发射火箭， 承，用于发射火箭，可将 发射速度提高3倍以上. 发射速度提高3倍以上.
二、半导ห้องสมุดไป่ตู้的特性 1、热敏性： 热敏性：
2013届高考物理核心要点突破系列课件：第14章《半导体及其应用》《超导及其应用》(人教版选修3-1)版
变式训练1 图14－3－3 如图14－3－3所示，由电源、小灯泡、热敏电阻、 开关组成的电路中，当闭合开关S后，小灯泡正常 发光，若用酒精灯加热热敏电阻时，发现小灯泡亮 度变化是________，发生这一现象的主要原因是热 敏电阻的电阻率随温度的升高而________． 解析：加热热敏电阻时，其电阻率减小，电阻减小， 因而回路的电流增加，所以灯变亮． 答案：变亮 减小
核心要点突破
一、半导体材料的特性及其应用 半导体材料有许多不导体完全丌同的特性，下面 主要介绍三方面的特性： 1．热敏特性：许多半导体的电阻都随温度的变化 而有显著的变化，有的半导体，在温度升高时电 阻减小得非常迅速，而金属导体的电阻率是随温 度升高而增大的，造成这种现象的原因是导体不 半导体微观结构丌同使产生电流的原理丌相 同．人们用半导体做成的热敏电阻，当温度升高 时，由于电阻减小使电流急剧增大，通常用在温 控电路中．
例1
【自主解答】 火情出现后温度升高，R2 的值减 小，与 R2 并联的电路两端的电压减小，R1 两端的 电压增大即 U 变大； R3 所在支路中由欧姆定律 在 U I＝ ，得电流 I 变小，所以 C 项正确． R
【答案】 C 【点评】 在分析电表示数变化时，要抓住哪 一个变，影响到哪些变化，按一定顺序分析．
(2)光敏特性：有的半导体在有光照射时电阻会大
减小 大_____．利用这种材料可以制成光敏电阻．
(3)掺杂特性：在纯净的半导体中掺入微量的杂质( 提高 其他元素)，会使半导体的导电性能大大____．利 用半导体的这一特性，人们制成了晶体二极管、
晶体三极管和集成电路．
二、超导 1．超导现象：金属在温度降至某一数值时，电阻 _____________的现象． 突然降为零 2．转变温度TC(临界温度)：导体由正常状态向 _____________转变时的温度．(各种金属的转变 超导状态 温度都处于液氦温区．) 3．高温超导：某些氧化物的超导转变温度已从液 氦温度(4.2 K)提高至液氮温度(77 K)．不液氦温度 下的超导相比较，人们把氧化物超导体称为_____ 高温 超导体． 4．超导的应用 (1)电子学方面：超级计算机的部件制作． (2)电力工业方面：超导电动机、超导发电机等．
超导电磁的基本原理和应用
超导电磁的基本原理和应用超导电磁学是现代物理学中的一个重要分支，它利用超导材料的独特性质来产生极强的电磁场，为许多领域提供了高效的解决方案。
本文将介绍超导电磁学的基本原理和其应用。
一、超导电磁学的基本原理超导电磁学的核心原理在于超导态的存在。
超导态是指材料处于低温下，当电流通过它们时，自阻和磁阻均消失的状态。
在超导态下，电势差和磁场都可以从一个点传递到另一个点，而不会有电阻或磁阻的损失。
这种性质使得超导材料在电磁学中具有广泛的应用。
目前已经发现了多种超导材料，其中应用最广的是铜氧化物超导体和硬超导体。
当温度低于它们的超导转变温度时，超导材料的电阻将变为零，同时它们还具有完美的电磁场屏蔽性能。
这使得它们可以用来制造高强度磁场和高频率的微波。
二、超导电磁学的应用（一）磁共振成像磁共振成像（MRI）是一种医学图像技术，使用强磁场和无线电波来制造具有高分辨率的三维图像。
MRI技术是用来显示部位复杂的软组织结构，如脑、骨骼、胸腔、腹部等。
在MRI扫描过程中，高强度的磁场和无线电波会对人体产生一定的影响。
为了确保安全，医用MRI设备通常使用超导电磁体来产生磁场，这些超导电磁体可以大大减少电功耗，并且其强度可以达到22.5 Tesla。
这些强度在较短的时间内能够被产生，这对于MRI成像不可或缺。
（二）离子束束流离子束束流技术在半导体和医学领域都有广泛应用。
离子束束流可以在准确的位置精准地改变材料的特性，可以用于雷射微细加工、雕刻、化学制剂储存、以及医学肿瘤治疗等领域。
离子束束流是建立在强磁场和强电场基础上的技术。
超导磁体和超导电源能够产生必要的磁场和电流，以支持离子束束流的运动。
（三）高能粒子加速器高能粒子加速器是研究物理学的重要工具之一。
使用磁场可以加速带电粒子的运动，并且可以在对撞中获得大量数据。
超导电磁体是高能粒子加速器中重要的组成部分，而铜氧化物超导体磁体则被用作研究医学和材料科学的加速器。
（四）托卡马克等离子体托卡马克成为研究核聚变能的重要工具之一。
高中物理知识点总结-直流电路部分
子数分别为n1和n2，则n1∶n2=____2_:1__。
v1
v2
质子源
L 4L
10
二、电阻定律
1、内容：在温度不变时，导体的电阻R与它的长度l成正比， 与它的横截面积S成反比。 表达式：R= ρL/S 决定电阻的大小
2、电阻率ρ ⑴物理意义：反映材料的导电性能。由材料本身决定，与温度有关
⑵单位：Ω·m ⑶电阻率随温度的变化
=40 Ω,所以A对.当ab端短路时,等效电阻R123=
R2
R1=R3128 R1 R3
Ω,所以B错.
当ab两端接通测试电源时,根据欧姆定律得:
I
R1
E R3
A10=10204A0 ,所以Ucd=IR3=80
V,
所以C对.当cd两端接通测试电源时,根据欧姆定
律得:
I
R2
E
R3
12100,0所40以AUab85=A
解析 两铜棒串联,故电流相等,A错;由I=neSv知I、 n、e相同,S不同,v不同,B对;棒中电场E=U/L,而
U=IR=I SL，故S小的U大,即U1>U2,E1>E2,C、D对.
答案 BCD
13
三、欧姆定律
1、内容：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
2、表达式：I=U/R
A2和A3的内电阻均可忽略， 电流表的读数分别为I1、I2和I3，则I1︰I2︰I3=_______︰ _______︰_______。
22
※ 一个T型电路如图所示，
电路中电阻 R1 10 R2 120, R3 40 , 另有一测 试电源，电动势为100V，内阻忽略不计。则
超导技术介绍及其应用领域
超导技术介绍及其应用领域一、超导技术简介某些金属、合金和化合物，在温度降到绝对零度附近某一特定温度时，它们的电阻率突然减小到无法测量的现象叫做超导现象，能够发生超导现象的物质叫做超导体。
超导材料和常规导电材料的性能有很大的不同：零电阻性、完全抗磁性、约瑟夫森效应。
这些特性构成了超导材料在科学技术领域越来越引人注目的各类应用的依据。
超导技术被认为是21世纪最具有战略意义的高新技术。
二、超导材料特性超导材料和常规导电材料的性能有很大的不同。
主要有以下性能：1、零电阻性：超导材料处于超导态时电阻为零，能够无损耗地传输电能。
如果用磁场在超导环中引发感生电流，这一电流可以毫不衰减地维持下去。
这种“持续电流”已多次在实验中观察到。
2、完全抗磁性：超导材料处于超导态时，只要外加磁场不超过一定值，磁力线不能透入，超导材料内的磁场恒为零。
3、约瑟夫森效应：两超导材料之间有一薄绝缘层（厚度约1nm）而形成低电阻连接时，会有电子对穿过绝缘层形成电流，而绝缘层两侧没有电压，即绝缘层也成了超导体。
当电流超过一定值后，绝缘层两侧出现电压U（也可加一电压U），同时，直流电流变成高频交流电，并向外辐射电磁波，其频率为，其中h为普朗克常数，e为电子电荷。
这些特性构成了超导材料在科学技术领域越来越引人注目的各类应用的依据三、超导技术应用领域由于超导材料在超导状态下具有零电阻和完全的抗磁性，因此用途非常广阔，大致可分为三类：电子学应用（弱电应用）、大电流应用（强电应用）和抗磁性应用。
电子学应用包括超导微波器、超导计算机、超导天线等；大电流应用即超导发电、输电和储能；抗磁性主要应用于磁悬浮列车和热核聚变反应堆等。
四、超导技术应用及原理高温超导滤波器高温超导材料的微波电阻比传统金属材料小3个数量级左右，用高温超导制造的滤波器插入损耗极小（插损≤0.1dB），通带带边陡峭（较传统滤波器提高5-10倍）、带外抑制性好，具有十分理想的滤波性能。
007物理总复习名师学案--恒定电流
物理总复习名师学案--恒定电流●考点指要●复习导航本章内容是在初中学过的“电流的定律”和“电功、电功率”的基础上的加深和扩展，主要讨论了电源的作用，电路的组成和结构，有关电流的规律，电流、电压和功率的分配以及电路中的能量转化关系等内容.其中像电流、电压、电阻、电动势等物理概念以及部分电路欧姆定律、闭合电路欧姆定律、电阻的串、并联规律等物理规律，既是电磁学的基础，也是处理电路问题应用频率最高的知识点，在复习中必须深入理解，熟练掌握.历年高考中对本章内容的考查，命题多集中在部分电路欧姆定律、串并联电路、闭合电路欧姆定律这三个知识点上.另外，由于该部分知识与学生实验结合紧密，因而常通过实验考查该部分知识的运用情况.且考查既具体又灵活，像仪器的选取、读数，器材的连接，数据处理，误差分析等，每年试题中都有所涉及，在复习中应予以足够的重视.本章内容的复习，可分以下三个单元组织进行：(Ⅰ)部分电路·电功和电功率.(Ⅱ)闭合电路欧姆定律.(Ⅲ)电表·电阻的测量.第Ⅰ单元 部分电路·电功和电功率●知识聚焦1.形成电流的条件：一是要有自由电荷，二是导体两端存在电压.2.电流：通过导体横截面的电量跟通过这些电量所用的时间的比值.定义式：I =t q . 决定式：I =RU 微观表达式：I =nqsv3.电阻及电阻定律：导体的电阻反映了导体阻碍电流的性质，由导体本身的因素决定.R =SL.其中ρ叫材料的电阻率，反映了材料的导电性能.另外，ρ的大小还与温度有关，金属的电阻率随温度的升高而增大.电阻的定义式：R =TU 4.半导体和超导体：有些材料，它们的导电性能介于导体和绝缘体之间，且电阻随温度的升高而减小，这种材料称为半导体.有些物质，当它的温度降低到绝对零度附近时，其电阻突然变为零.这种现象叫做超导现象，能够发生超导现象的物质称为超导体.材料由正常状态转变为超导状态的温度，叫做超导材料的转变温度.5.部分电路的欧姆定律：导体中的电流跟它两端的电压成正比，跟它的电阻成反比.公式为I =RU，或写成U =IR .公式的适用范围是金属导体和电解液导体，对气体导电不适用.应用时U 、I 、R 三个物理量要对应同一段电路.研究部分电路欧姆定律时，因U 是自变量，I 为因变量，故常画I —U 图线如图10—1—1所示.图线斜率tan θ=RU I 1=.图中R 2＜R 1.图10—1—16.电功和电功率：电流做功的实质是电场力对电荷做功.电场力对电荷做功，电荷的电势能减少，电势能转化为其他形式的能.因此电功W =qU =UIt ，这是计算电功普遍适用的公式.单位时间内电流做的功叫电功率，P =tW=UI ，这是计算电功率普遍适用的公式. 7.电热和焦耳定律：电流通过电阻时产生的热量Q =I 2Rt ，这是普遍适用的电热计算公式. 8.电阻的连接. (1)串联：电流强度 I =I 1=I 2=…=I n 电压 U =U 1＋U 2＋…＋U n 电阻 R =R 1＋R 2＋…＋R n 电压分配RR U UR R U U n n ==,2121 功率分配RR P P R R P P n n ==,2121（2）并联：电流强度 I =I 1＋I 2＋…＋I n 电压 U =U 1=U 2=…=U n 电阻nR R R R 111121+++= 电流分配n n R RI I R R I I ==,1221 功率分配nn R R P P R R P P ==,1221●疑难辨析1.在电解液导电时，是正负离子向相反方向定向移动形成电流，在用公式I =q ／t 计算电流强度时应引起注意.例如：在10 s 内通过电解槽某一横截面向右迁移的正离子所带的电量为2 C ，向左迁移的负离子所带的电量为3 C.那么电解槽中电流强度的大小应为I =103221+=+t q q A=0.5 A ，而不是I =1023- A=0.1 A.2.电功和电热的区别：（1）纯电阻用电器：电流通过用电器以发热为目的，例如电炉、电熨斗、电饭锅，电烙铁、白炽灯泡等.（2）非纯电阻用电器：电流通过用电器是以转化为热能以外的形式的能为目的，发热不是目的，而是难以避免的热能损失.例如电动机、电解槽、给蓄电池充电、日光灯等.在纯电阻电路中，电能全部转化为热能，电功等于电热，即W =UIt =I 2Rt =t RU 2.同理P =UI =I 2R =RU 2.在非纯电阻电路中，电路消耗的电能，即W =UIt 分为两部分，一大部分转化为其他形式的能（例如电流通过电动机，电动机转动，电能转化为机械能）；另一小部分不可避免地转化为电热Q =I 2R t （电枢的电阻生热）.这里W =UIt 不再等于Q =I 2Rt ，应该是W =E 其他＋Q .●典例剖析［例1］有三个电阻，其阻值分别为10 Ω、20 Ω、30 Ω.现把它们分别按不同方式连接后加上相同的直流电压，问：(1)在总电路上可获得的最大电流与最小电流之比为多少?(2)对20 Ω电阻来说，在各种可能连接方式中能够使它获得最大功率的，有哪些连接方 式?获得最小功率的，有哪些连接方式(只要求画出电路图表示)? 【解析】 设电源电压为U .(1)根据I =R U ∝R1，当三个电阻串联时，电阻最大，且最大值为R max =R 1＋R 2＋R 3=６0 Ω，当三个电阻并联时，电阻最小，且最小值为R min =12030103030++ Ω=1160 Ω.所以，最大电流与最小电流之比为1111/6060min max min max ===R R I I (2)根据P =RU 2知，为使20 Ω的电阻获得最大功率，需使它两端的电压最大，故应采用图10—1—2中A 、B 所示的两种电路.为使20 Ω的电阻获得最小的功率，应使它两端的电压最小，应采用图10—1—2中C 所示的电路.图10—1—2【思考】 (1)在图10—1—2中A 、B 图所示的电路中，若三个电阻的额定电流均为1 A ，那么整个电路的额定电流多大?(2)在图10—1—2所示的三个电路中，若三个电阻的额定功率均为10 W ，那么整个电路允许消耗的最大功率分别是多少?【思考提示】 （1）对A 电路，由I =RU知 I 1∶I 2∶I 3=11R ∶21R ∶10113=R ∶201∶301=6∶3∶2 若I 1=1 A ，则I 2=0.5 A ，I 3=0.33 A,总电流为I =1.83 A对B 电路，由I =R U知 I 1∶I 2、3=201∶401=2∶1若I 1=1 A ，则I 2=I 3=I 2、3=0.5 A ，总电流为I =1.5 A.(2)对A 电路，由P =RU 2知P 1∶P 2∶P 3=11R ∶21R ∶10113=R ∶201∶301=6∶3∶2若P 1=10 W ，则P 2=5 W ，P 3=3.3 W ，总功率为P =18.3 W.对B 电路，由P =I 2R 知 P 1∶P 3=10∶30=1∶3则 P 1、3∶P 1∶P 3=4∶1∶3由P =RU 2知P 2∶P 1、3=201∶401=2∶1=8∶4 故 P 1∶P 2∶P 3=1∶8∶3 若P 2=10 W ，则P 1=810W=1.25 W P 2=830W=3.75 W 总功率为：P =P 1+P 2+P 3=15 W对C 电路，由P =RU 2知P 1∶P 2=101∶201=2∶1 则 P 1、2∶P 1∶P 2=3∶2∶1=6∶4∶2 由P =I 2R 知P 1、2∶P 3=320∶30=2∶9=6∶27 故 P 1∶P 2∶P 3=4∶2∶27 若P 3=10 W ，则P 1=2740W=1.48 W P 2=2720 W=0.74 W总功率为 P =P 1+P 2+P 3=12.22 W【设计意图】 通过本例说明根据串、并联电路的电流、电压、功率分配规律分析问题的方法. ［例2］微型吸尘器的直流电动机内阻一定，当加上0.3 Ｖ的电压时，通过的电流为0.3 A ，此时电动机不转，当加在电动机两端的电压为2.0 Ｖ时，电流为0.８ A ，这时电动机正常工作，则吸尘器的效率为多少？【解析】 当加0.3 Ｖ电压、电流为0.3 A 时，电动机不转，说明电动机无机械能输出，它消耗的电能全部转化为热能，此时电动机也可视为纯电阻，则r =3.03.011=I U Ω=1 Ω.当加2.0 V ，电流为0.８ A 时，电动机正常运转，有机械能输出，此时的电动机为非纯电阻用电器，消耗的电能等于转化的机械能和热能之和.转化的热功率为P =I 22r =0.82×1 W=0.64 W ，总功率为P 0=I 2U 2=0.8×2.0 W=1.6 W.所以电动机的效率为η=6.164.06.10-=-P P P =60％. 【思考】 为什么正常工作的电风扇，当扇叶突然被卡住而不能转动时，其电机很容易被烧坏? 【思考提示】 电动机被卡住停转，电能全部转化为内能，电动机变为纯电阻电路，由I =rU知，电流很大，则热功率P =I 2r 很大，容易烧坏电机.【说明】 解决非纯电阻电路的问题，关键是分析清楚多种情况下电能分别转化为什么形式的能，然后再确定选什么公式计算电功或电功率，切不可在没分析清楚的情况下生搬硬套.【设计意图】 通过本例说明非纯电阻电路中各种功率的关系及计算方法. ［例3］在图10—1—3中，AB 和A ′B ′是长度均为L =2 km ，每km 电阻值为ρ=1 Ω的两根输电线.若发现在距离A 和A ′等远的两点C 和C ′间发生漏电，相当于在两点间连接了一个电阻.接入电动势为E =90 V 、内阻不计的电源：当电源接在A 、A ′间时，测得B 、B ′间电压为U B =72 V ；当电源接在B 、B ′间时，测得A 、A ′间电压为U A =45 V .由此可知A 与C 相距 km.图10—1—4【解析】 在测量过程中的等效电路如图10—1—4中的(甲)、(乙)所示.当电源接在A 、A ′间时，可以认为电流仅在回路A ′C ′CA 中流，此时U B =72 V 等于漏电阻R 上的电压.设AC 和BC 间每根输电线的电阻为R AC 和R BC .则有：RR RE U AC B +=2 ①图10—1—3同理，当电源接在B 、B ′间时，则有：RR RE U BC A +=2 ②由①②两式可得： R AC =41R BC 根据电阻定律R =ρSL∝L ，可得A 、C 间相距为： L AC =25151⨯=L km=0.4 km 【思考】 C 和C ′间漏电电阻的值R 等于多少?【思考提示】 R AC =ρL AC =0.4 Ω代入①式可求得R =3.2 Ω .【设计意图】 本例为电流知识在实际中的应用，通过本例培养学生应用物理知识解决实际问题的能力.※［例4］两根材料和长度都相同的均匀电阻丝R 1和R 2，R 1横截面积较大，在它们上面用少许凡士林粘几根火柴棒，当两端并联在电源上后，若不计散热，则A.R 1上的火柴棒先掉下来B.R 2上的火柴棒先掉下来C.R 1和R 2上的火柴棒同时掉下来D.无法判断哪根电阻丝上的火柴棒先掉下来【解析】 分析哪根电阻丝上的火柴棒先掉下来，关键在于哪根电阻丝温度升高得快，而不是看哪根电阻丝功率大，因此不能简单地选A 项，而应具体地计算.由焦耳定律Q =I 2Rt ，对纯电阻有Q =t RU 2及Q =cm Δt得 cm Δt =t RU 2而R =ρ·SL m =ρ′V=ρ′L S(ρ′为密度)因此Δt =2222L c tU SL LS c t U cmR t U ρρρρ'=⋅'⋅= 对两根电阻丝，U 、c 、ρ′、ρ、L 均相同，因此在t 时间内升高的温度Δt 相同，即两根电阻丝上的凡士林同时达到熔点，R 1、R 2上的火柴棒同时掉下来，C 选项正确.【说明】 本题为电学与热学的综合问题，通过本例使我们得到启示：做题不能靠想当然，要通过认真分析找准判断的依据，如本题不能根据功率大小作出判断，而应根据升温快慢判断.【设计意图】 本题具有较大迷惑性，学生很容易根据功率大小进行判断.通过本例启发学生进行判断时一定要找准判断的依据.通过本例还培养了综合应用电学、热学知识解决问题的能力.●反馈练习★夯实基础1.关于电阻率，下列说法中不正确．．．的是 A.电阻率是表征材料导电性能好坏的物理量，电阻率越大，其导电性能越好 B.各种材料的电阻率都与温度有关，金属的电阻率随温度升高而增大C.所谓超导体，当其温度降低到接近绝对零度的某个临界温度时，它的电阻率突然变为零D.某些合金的电阻率几乎不受温度变化的影响，通常用它们制作标准电阻【解析】 电阻率表示导体的导电性能的好坏，电阻率越小，导体的导电性能越好. 【答案】 A2.一个标有“200 V 60W ”的白炽灯泡，当用多用电表的欧姆档去测量它的电阻时，其阻值 A.接近于807 Ω B.接近于3.7 Ω C.明显大于807 Ω D.明显小于807 Ω【解析】 用多用电表的欧姆档测量灯泡的电阻时，应把灯泡从电路中断开，测出的是在其不发光时的电阻，此时它的电阻明显小于正常发光时的电阻807 Ω.【答案】 D3.如图10—1—5所示，厚薄均匀的矩形金属薄片边长ab =10 cm,bc =5 cm ，当将A 与B 接入电压为U 的电路中时，电流为1 A ；若将C 与D 接入电压为U 的电路中，则电流为图10—1—5 A.4 A B.2 A C.21AD.41A 【解析】 设将A 与B 连入电路时，电阻为R 1，C 与D 连入电路时电阻为R 2，则R 1∶R 2=4∶1,故后者电流I 2=4I 1.【答案】 A4.如图10—1—6所示，一幢居民楼里住着生活水平各不相同的24户居民，所以整幢居民楼里有各种不同的电器，例如电炉、电视机、微波炉、电脑等等.停电时，用多用电表测得A 、B 间的电阻为R ；供电后，各家电器同时使用，测得A 、B 间电压为U ，进线电流为I ，如图10—1—6所示.则计算该幢居民楼用电的总功率可以用的公式是图10—1—6A.P =I 2RB.P =RU 2C.P =IUD.以上公式都可以【解析】 因居民楼内各种电器都有，所以不是纯电阻电路.所以A 、B 、D 不行. 【答案】 C5.一盏电灯接在恒压的电源上，其功率为100 W ，若将这盏灯先接上一段很长的导线后，再接在同一电源上，在导线上损失的电功率是9 W ，那么这时电灯实际消耗的电功率将A.等于91 WB.小于91 WC.大于91 WD.条件不足，无法确定【解析】 解法1 串接长导线后电路的总电阻增大，总电压不变，由公式P 总=总R U 2可知总功率减小，所以电源消耗的功率小于100 W ，又因导线上损失的电功率为9 W ，所以电灯消耗的电功一定小于91 W.解法2 串接长导线后，电路总电阻变大，总电压不变，则总电流减小，由P 总=UI 可知总功率变小，所以电源消耗的功率小于100 W ，而导线上损失的电功率为9 W ，则电灯消耗的电功率一定小于91 W.【答案】 B6.一台直流电动机额定电压为100 V ，正常工作时电流为20 A ，线圈内阻为0.5 Ω，那么在1 min 内A.电动机线圈产生的热量为1.2×104 J Ｂ.电动机消耗的电能为1.2×104 J C.电动机对外做功1.2×105 JD.电源输入给电动机的功率为2.0 k W 【解析】 由P 总=UI ,P 热=I 2R ，P 机=P 总-P 热 【答案】 D7.有一位同学用以下方法测定一台收录机的功率：闭合收录机的开关，把音量控制在适当范围，再把家中其他所有用电器断开，然后观察自己家中使用的电能表的转盘速度，发现转盘转动两圈所需时间为150 ｓ，该电能表上标明每1 kWh(1度电)转1200圈，由此可以计算出这台收录机的功率为 W.【解析】 由21200106.36Pt=⨯ 所以21501200106.36⋅=⨯P所以P =４0 W 【答案】 408.额定电压都是110 Ｖ，额定功率P A =100 W ，P B =４0 W 的A 、Ｂ两个灯，接在220 Ｖ的电路中，使电灯都正常发光，又使电路消耗的电功率最小的连接方式是图10—1—7中的图10—1—7【解析】 A 、B 图中，两灯分压不同，均不能正常发光；D 图中虽然两灯可正常发光，但消耗在分压电阻上的功率较多.【答案】 C9.图10—1—8所示电路中，各电阻阻值已标出.当输入电压U A Ｂ=110 Ｖ时，输出电压U CD = Ｖ.图10—1—8【解析】 R EF =R R RR 1091010910+⨯=R ，R EF 与10R 组成串联电路，故U EF =RR R+10·U A Ｂ=10 Ｖ， U CD =RR R+9×10=1 Ｖ【答案】 110.一台国产XQB30—13型全自动洗衣机说明书中所列的主要技术数据如下表，试根据表中提供的数(1)这台洗衣机在额定电压下洗衣或脱水时，通过洗衣机的电流强度是多大? (2)如洗衣、脱水的累计时间为40 min ，则洗衣机耗电多少? 【解析】 (1)已知工作时功率为360 W ，额定电压为220 Ｖ，则工作电流I =220360=UP A =1.636 A ≈1.64 A(2)若工作时间40 min ，则W =Pt =360×４0×60 J=8.64×105 Ｊ. 【答案】 (1)1.64 A;(2)8.64×105 J11.如图10—1—9所示，滑动变阻器电阻最大值为R ，负载电阻R 1=R ，电源电动势为E ，内阻不计.图10—1—9(1)当K 断开，滑动触头c 移动时，R 1两端的电压范围是多少? (2)当K 接通，滑动触头c 移动时，R 1两端的电压范围是多少?(3)设R 的长度ab =L ,R 上单位长度的电阻各处相同，a 、c 间长度为x .当K 接通后，加在R 1上的电压U 1与x 的关系如何?【解析】 (1)当c 滑至b 点时，1R U =E ，当c 滑至a 点时，1R U =2E ,所以2E≤U 1≤E . (2)K 闭合，当c 滑至b 时，1R U =E ，当c 滑至a 时，1R U =0，所以0≤U 1≤E(3)U 1=IR 并 所以R 并=LR xR R L Rx+⋅所以I =Lx L R E)(-+并得：U 1=Lxx L ELx+-22 【答案】 (1)2E≤U 1≤E （2）0≤U 1≤E（3）U 1=Lxx L ELx+-22 ★提升能力12.有一个直流电动机，把它接入0.2 V 电压的电路中，电机不转，测得流过电动机的电流为0.4 A ，若把电动机接入2.0 V 电压的电路中，电动机正常工作，工作电流是1.0 A ，求电动机正常工作时的输出功率多大?如果在电动机正常工作时，转子突然被卡住，电动机的发热功率是多大?【解析】 设电动机内阻为R ，则R =4.02.0Ω=0.5 Ω, P 出=P 总-P 热=UI -I 2·R =2×1-12×0.5 W=1.5 W ， 若转子被卡住，P 热′=I ′2·R =（5.02）2·0.5 W=8 W 【答案】 1.5 W ；8 W ※13.如图10—1—10所示电路，电压U 保持一定，将同一用电器连接在距电源较近的A 、B 两端时，消耗功率为9 W ，接在较远的C 、D 两端时消耗功率为4 W ，求导线AC 与BD 间消耗的功率.图10—1—10【解析】 由P =I 2R 得两种情况下的电流之比为I ∶I ′=3∶2，又由P =UI ，得两种情况下消耗的总功率之比为P 1∶P 2=3∶2，所以P 2=6 W ，ΔP =（6-４） W=2 W.【答案】 2 W ※14.如图10—1—11所示，将A 、B 两端接到输出电压为9 V 的电源上时，已知通过R 1的电流I 1=2 A ，R 2=2 Ω.电阻R 3上消耗的功率为P 3=15 W ，则R 1= Ω，R 3= Ω.图10—1—11【解析】 设干路电流为I ，则213)(R I I I P -+ =9 V ，代入数据得I =5 A ， R 3=23T P =0.6 Ω， R 1=12)2(I R I -=3 Ω. 【答案】 3；0.6※15.为了找出埋在地下的电缆(两根长输电导线，长度一般在几千米以上)中一根导线由于损坏而通地的位置(如图中的C 位置)，可以使用如图10—1—12所示的装置，图中用代表电缆(终端MN 用导线接通)，AB 是一条均匀电阻丝，长度一般在1 ｍ左右，通过移动K ，观察灵敏电流表中的电流变化，在AB 电阻丝上能找出一特殊位置，测出特殊位置在A (或B )的距离，通过计算可求出损坏处C 与电缆始端的距离x ,那么当K 由A 点滑至B 点的过程中，灵敏电流表的示数将图10—1—12A.一直减小B.先减小至零然后又增大C.先增大至某一值然后又减小D.一直增大【解析】 电流计接地端相当于与C 点相连，且此点电势为零，K 由A 向B 移动的过程中A 点电势为负，B 点电势为正，AB 之间将有一点电势为零，所以由A 向B 移动，KC 间电势差先减小至零，后又逐渐增大，所以电流计示数也相应变化.【答案】 Ｂ※16.西岳华山索道的修建，结束了“自古华山一条路”的历史.索道缆绳的倾角为30°，缆车是在380 V 的电动机带动下以0.8 m/s 的恒定速度运行，电动机的最大输出功率为10 kW,空载时电动机中的电流为7.89 A ，且载人时和空载运行速度相同，试问缆车一次最多能载多少人(设人均质量为50 kg)?（不计两种情况下电动机线圈发热损失能量的变化）.【解析】 由能量守恒定律知P m =UI +nm g v sin30°得n =35人【答案】 35人第Ⅱ单元 闭合电路欧姆定律●知识聚焦1.电动势（1）物理意义：反映不同电源把其他形式的能转化为电能本领大小的物理量.(2)大小：等于电路中通过1 C 电量时电源所提供的电能的数值，等于电源没有接入电路时两极间的电—……—……—M —……—……—N压，在闭合电路中等于内外电路上电势降落之和E =U 外+U 内.2.闭合电路的欧姆定律闭合电路中的电流跟电源的电动势成正比，跟内、外电路中的电阻之和成反比：I =rR E +. 常用表达式还有：E =IR ＋Ir =U +U ′和U =E -Ir3.路端电压U 随外电阻R 变化的讨论电源的电动势和内电阻是由电源本身决定的，不随外电路电阻的变化而改变，而电流、路端电压是随着外电路电阻的变化而改变的：（1）外电路的电阻增大时，I 减小，路端电压升高；（2）外电路断开时，R =∞，路端电压U =E ;（3）外电路短路时，R =0,U =0,I =rE (短路电流)，短路电流由电源电动势和内阻共同决定，由于r 一般很小，短路电流往往很大，极易烧坏电源或线路而引起火灾.4.路端电压与电流的关系闭合电路欧姆定律可变形为U =E -Ir ,E 和r 可认为是不变的，由此可以作出电源的路端电压U 与总电流I 的关系图线，如图10—2—1所示.依据公式或图线可知：图10—2—1（1）路端电压随总电流的增大而减小.(2)电流为零时，即外电路断路时的路端电压等于电源电动势E .在图象中，U —I 图象在纵轴上的截距表示电源的电动势.（3）路端电压为零时，即外电路短路时的电流I =rE .图线斜率绝对值在数值上等于内电阻. (4)电源的U —I 图象反映了电源的特征（电动势E 、内阻r ).5.闭合电路中的几种电功率闭合电路的欧姆定律就是能的转化和守恒定律在闭合电路的反映.由E =U ＋U ′可得EI =UI +U ′I 或EIt =UIt +U ′It（1）电源的总功率：P =EI =I （U +U ′)若外电路是纯电阻电路，还有P =I 2（R +r )=r R E +2(2)电源内部消耗的功率：P 内=I 2r =U ′I =r U 2' (3)电源的输出功率：P 出=P 总-P 内=EI -I 2r =UI若外电路为纯电阻电路，还有P 出=I 2R6.同种电池的串联n 个相同的电池同向串联时，设每个电池的电动势为E i ，内电阻为r i ，则串联电池组的总电动势E =nE i ，总内阻r =nr i .串联电池组一般可以提高输出的电压，但要注意电流不要超过每个电池能承受的最大电流.●疑难辨析电源的输出功率为P 出=I 2R =r R r R E Rr r R E R R r E 4/)(4)()(222222+-=+-=+，当R =r 时，P 出有最大值即P m =rE R E 4422=.P 出与外电阻R 的这种函数关系可用如图10—2—2的图象定性地表示.由图象还可知，对应于电源的非最大输出功率P 可以有两个不同的外电阻R 1和R 2，由图象还可知：当R ＜r 时，若R 增加，则P 出增大；当R ＞r 时，若R 增大，则P 出减小.值得注意的是，上面的结论都是在电源的电动势和内电阻r 不变的情况下适用.图10—2—2电源的效率η=Rrr R R r R I R I +=+=+11)(22，所以当R 增大时，效率η提高.当R =r ，电源有最大输出功率时，效率仅为50％，效率并不高.●典例剖析［例1］如图10—2—3所示电路中，电键S 1、S 2、S 3、S 4均闭合，C 是极板水平放置的平行板电容器，板间悬浮一油滴P ，断开哪一个电键后P 会向下运动图10—2—3A.S 1B.S 2C.S 3D.S 4【解析】 先弄清试题涉及的知识及知识间的内在联系.电键S 1、S 2、S 3、S 4均闭合，带电油滴在电场中处于平衡状态，即重力与向上的电场力平衡.则有qE =mg ；式中电容器极板间匀强电场的场强E =dU ，电路中与电容器串联的R 1与R 2的并联电阻并无电流通过，仅起“导线”作用，故电容器极板间电压U 即是R 3的两端电压.题中要求断开某一电键后，油滴向下运动，就是要降低两极板间电压.当断开S 1后，电阻R 2仍使电容器极板保持原来的连接，即极板间电压不变，油滴仍静止.当断开S 2后，电容器两极板间电压升至电源电动势，油滴电场力F ＞mg ，油滴会向上运动.当断开S 3后，切断电源，电容器通过电阻R 1、R 2、R 3放电，极板电压降低，最后降为零，油滴受重力将向下运动.当断开S 4后，电容器所充电量不变，两极板间电压U 不变，油滴仍保持静止，故本题正确答案选C.【说明】 本题考查物体的平衡条件，电容器极板间场强变化的因素，直流电路中电键改变电路的作用及电路连接的判定.若把电路中定值电阻改为滑动变阻器，改变变阻器触头的位置，从而改变电路中的电流，同样可达到改变电容器极板间电压的目的.如图10—2—4所示，可通过增大R 2，减小R 3使油滴下降.图10—2—4【设计意图】 本例是电流、电容器、电场及力学的综合问题，通过本例培养学生综合应用物理知识分析问题的能力.［例2］有电路如图10—2—5所示，R 1=3000Ω，V A 是内阻为6000 Ω的电压表，V B 是内阻为3000 Ω的电压表.已知：K 1断开、K 2接到A 时，电压表读数是4 V ；K 1接通、K 2接到A 时，电压表读数是8 V ；K 1接通、K 2接到B 时，电压表读数是7.5 V . 求R 的值.图10—2—5【解析】 设电源电动势为E ，内阻为r .R 1与R A 的并联总电阻为R A 1=2000 Ω，R 1与R B 的并联总电阻为R Ｂ1=1500 Ω.当K 1断开、K 2接A 时，根据分压原理有r R R E +++=2200020004 ①当K 1接通、K 2接到A 时，R 被短路，同理有r R E ++=2200020008 ②当K 1接通、K 2接到B 时，同理还有r R E ++=2150015005.7 ③由②和③式可得：E =10 V ，R 2＋r =500 Ω，然后代入①式可得R =2500 Ω.【说明】 在本章的有些题目中，往往会出现这样的情况：方程的数目少于未知数的数目.仔细分析后会不难发现，其中的两个或多个中间未知量(如本题中的R 2+r )可等效为一个未知量.【设计意图】 通过本例说明应用闭合电路欧姆定律和电路的串、并联规律进行有关计算的方法. ［例3］如图10—2—6所示，当滑动变阻器滑片P 向右移动时，试分析L 1、L 2、L 3的亮度变化情况.图10—2—6【解析】 当P 向右移动时，滑动变阻器连入电路的电阻变大，因此，整个电路的电阻增大，路端电压增大，总电流减小，流过L 1的电流变小，L 1将变暗.同时L 1分得的电压变小，L 2两端电压增大，故L 2变亮.我们注意到总电流减小，而L 2变亮，即L 2分得的电流增大，可见L 3上的电流比L 1上的电流减小得还要多，因此L 3也要变暗.【说明】 像这样的电路，由于滑动变阻器电阻的变化而引起整个电路的变化，一般不应通过计算分析，否则会很繁杂，处理的一般原则是：（1）主干路上的用电器，看它的电流变化；（2）与变阻器并联的电器看它的电压变化；（3）与变阻器串联的电器看它的电流变化.【设计意图】 通过本例说明根据闭合电路中某一电阻的变化判断电路中各部分电流、电压变化的思路方法.［例4］电池甲和乙的电动势分别为E 1和E 2，内电阻分别为r 1和r 2.若用甲、乙电池分别向某个电阻R 供电，则在这个电阻上所消耗的电功率相同.若用甲、乙电池分别向某个电阻R ′供电，则在R ′上消耗的电功率分别为P 1和P 2，已知E 1＞E 2，R ′＞R ，则A.r 1＞r 2B.r 1＜r 2C.P 1＞P 2D.P 1＜P 2【解析】 将一电动势为E 、内电阻为r 的电源与一阻值为R 的电阻组成一闭合回路，路端电压U 和干路电流I 的关系为 U =E -Ir在U —I 直角坐标系中作U —I 图线， 则该图线为一条在纵轴上截距为E 、斜率为-r 的直线.这条线可被称为电源的伏安特性曲线.如果再在此坐标系中作出外电阻R 的伏安特性曲线为过原点的直线，斜率为R ，则两条线的交点就表示了该闭合电路所工作的状态.此交点的横、纵坐标的乘积即为外电阻所消耗的功率.依题意作电池甲和乙及电阻R 的伏安特性曲线.由于两电池分别接R 时，R 消耗的电功率相等，故这三条线必相交于一点，如图10—2—7所示，由于α1＞α2，所以r 1＞r 2.作R ′的伏安特性曲线，由图可知：当甲电池接R ′时，P 1=U 1I 1；当乙电池接R ′时，P 2=U 2I 2.由于U 1＞U 2，I 1＞I 2，所以，P 1＞P 2.选A 、C. 【说明】 本题为有关全电路电阻、功率关系的半定量问题，采用图线方法求解为较简洁的思路.把电源和外电阻的伏安特性曲线合在一个坐标轴上比较，给运算带来方便.【设计意图】 （1）通过本例说明电源的U —I 图象和电阻的U —I 图象的含义；（2）说明利用图象分析问题的方法.※［例5］在图10—2—8（A ）所示的电路中，电源电动势E =8 V ，内阻一定，红、绿灯的电阻分别为R r =4 Ω,R g =8 Ω，其他电阻R 1=4 Ω，R 2=2 Ω，R 3=6 Ω，电压表读数U 0=6.0 V ，经过一段时间发现红灯变亮，绿灯变暗.问：（1）若电压表读数变为U 1=6.4 V ，试分析电路中R 1、R 2、R 3哪个电阻发生了断路或图10—2—7。
超导体和半导体的区别
超导体和半导体的区别超导体和半导体的区别1、范围不同，半导体指常温下导电性能介于导体与绝缘体之间的材料。
超导体指在某一温度下，电阻为零的导体。
2、用途不同，半导体在集成电路、通信系统大功率电源转换等领域应用，超导体应用包括超导发电、输电和储能、超导计算机等。
3、导电性能不同，超导体的电阻极小，半导体在一定情况下可以导电，也可以不导电。
超导体基本特性一、完全导电性完全导电性又称零电阻效应，指温度降低至某一温度以下，电阻突然消失的现象。
完全导电性适用于直流电，超导体在处于交变电流或交变磁场的情况下，会出现交流损耗，且频率越高，损耗越大。
二、完全抗磁性完全抗磁性又称迈斯纳效应，“抗磁性”指在磁场强度低于临界值的情况下，磁力线无法穿过超导体，超导体内部磁场为零的现象，“完全”指降低温度达到超导态、施加磁场两项操作的顺序可以颠倒。
三、通量量子化通量量子化又称约瑟夫森效应，指当两层超导体之间的绝缘层薄至原子尺寸时，电子对可以穿过绝缘层产生隧道电流的现象，即在超导体—绝缘体—超导体结构可以产生超导电流。
半导体的基本特性半导体材料除了用于制造大规模集成电路之外，还可以用于功率器件、光电器件、压力传感器、热电制冷等用途;利用微电子的超微细加工技术，还可以制成MEMS(微机械电子系统)，应用在电子、医疗领域。
半导体是指导电性能介于导体和绝缘体之间的材料。
通过掺入杂质来改变其导电性能，人为控制它导电或者不导电以及导电的容易程度。
半导体的四种分类方法1、按化学成分：分为元素半导体和化合物半导体两大类。
锗和硅是最常用的元素半导体;化合物半导体包括第Ⅲ和第Ⅴ族化合物、第Ⅱ和第Ⅵ族化合物、氧化物，以及由Ⅲ-Ⅴ族化合物和Ⅱ-Ⅵ族化合物组成的固溶体。
除上述晶态半导体外，还有非晶态的玻璃半导体、有机半导体等。
2、按制造技术：分为集成电路器件，分立器件、光电半导体、逻辑IC、模拟IC、储存器等大类，一般来说这些还会被分成小类。
3、按应用领域、设计方法分类：按照IC、LSI、VLSI(超大LSI)及其规模进行分类的方法。
超导技术的基本原理及其应用
超导技术的基本原理及其应用超导技术是指在超导材料中，电流的流动与阻力为零的现象，是一种用来制造超导材料、超导器件和超导系统的物理技术。
在实际应用中，超导体的磁场、电流等特性被广泛应用在医疗设备、电力输电、磁体、通讯、半导体、航空航天、热力发电、商业和科学研究等领域。
超导体的基本原理是由超导电子对的运动所引起的电阻为零的现象。
超导材料在低温下进入超导状态后，电子形成的超导电子对可以在材料内部自由流动，而不受材料内部热运动所造成的外部阻力。
超导现象是一种量子效应，只在极低温度下才能出现。
超导电子对的形成是超导现象产生的根本原因。
在超导材料中，电子形成了由两个电子组成的超导电子对。
其运动被量子力学描述为玻色型配对。
在超导转变温度以下，超导电子对与材料晶格的振动耦合形成一种协同运动，形成了具有纯导电性质的产物。
超导材料通常用低温物理学的方法来制备。
电阻为零是超导体最基本的特性，然而，超导体的磁场、具有超导性能的电路、静电场、机械应力和化学气氛等特性都受到超导现象的影响。
它们通常受到制备方法和材料制备过程中的杂质和缺陷的影响。
超导技术的应用已逐步进入实际开发和商业化，其中最具代表性的应用是磁体。
超导材料的零电阻能力，使其能够导出极高的电流和磁场强度。
因此，超导磁体是一种高功率、高分辨率的磁场源。
超导磁体在磁共振成像和磁共振波谱等医学诊断设备中得到广泛应用。
超导磁体还应用于加速器、磁压设备、核子反应堆、洁净能源、电机、船舶等诸多领域。
超导技术的另一个重要领域是超导电子器件，这些器件利用超导材料的独特性质实现了测量和控制功能的高性能。
超导电子器件主要包括SQUID、红外探测器、量子计算机、逆变器、隧道结等。
比较典型的SQUID器件是利用超导材料磁场感应效应测量非常弱的磁场。
SQUID在地球磁场、生物磁场、地热磁场等领域有广泛应用，也被用于物理学、磁学、量子计算和计量学等研究。
超导技术还在能源和环境保护领域得到广泛应用。
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4.2K 23K
35K
1987年2月
1992年初
美、中
钇钡铜氧化 物
90K 125K
1、优越的超导电机
普通发电机组中的材料载流量十分有限， 由于电路中有电阻，总要发热，因此既不 经济又不安全。用超导体制造电机，完全 不发热，可以提高载流量，据专家计算， 用超导体制作电机，功率可以提高几十倍。
2、省电的超导电路
3.晶体管
在纯净的半导体材料中参入微量杂质， 会使半导体的导电性能大大增强。
如：在单晶硅中参入百分之一的某种杂质（磷或 硼），其电阻率几乎可以下降一万倍
制成晶体二极管和三极管
2.1.3 半导体二极管 一、基本结构
PN 结加上管壳和引线，就成为半 导体二极管。
PN结
二极管的电路符号：
P N
面接触型
把超导体应用于计算机将会迎来科学史上 的一次重大革命。理论研究表明：应用约 瑟夫森效应制成超导器件，其开关速度可 以比当前使用的半导体集成电路快十几~二 十几倍，而且它消耗的电能只有现在普通 计算机的1% 。
4、神速的超导计算机
5、超导磁悬浮列车 在超导磁悬浮列车的研究中走在最前 列十日本。1962年，日本着手设计磁悬 浮列车，但当时是利用正常导体产生 的磁场时速达到307.8km/h ，1997年， 日本又试制了超导磁悬浮列车，关键 部分是由两组超导电磁铁构成的，它 们能提供极强的磁场，使列车的速度 达到500km/h 。
普通的电路由于输电线的耗能严重，必须 经过升压、降压的程序，而且也不可能作 到完全不损耗。超导体导线则能完全解决 这个问题。
优越的超导电机
3、精密的超导仪器
一些精密的仪器，如核磁共振仪、电 子显微镜等对磁场有非常严格的要求 （强度要高、稳定性要高、磁感线分 布要理想，有时还要求很大的尺寸）， 普通的材料很难达到要求，超导则能 解决这个问题。
R(ohm)
150
100
50
0 0 50 100 150 200 250 300 350
超导现象 大多数金属在温度降到某一数值时，都会出现电 阻突然降为零的现象 转变温度： 导体由常态转变成超导状态的温度，用TC表示。
二、超导的历史
年份 1911 至1986上半 年 1986年7月 镧钡铜氧化 物 科学家 （荷）昂 尼斯 材料 汞 转变温度TC
半导体：另有一类物质的导电特 性处于导体和绝缘体之间，且电 阻随温度的增加而减小，这样的 材料称为半导体。 如：锗、硅、砷化镓和一些硫化 物、氧化物等。 三者之间没有绝对的界限
1、热敏性（热敏电阻） 半导体材料的电阻随温度升高减小。 如：自动防火报警器、电子测量仪中的热敏电阻。 2、光敏性（光敏电阻） 在光照下电阻大大减小。 如：照相机自动测光、光电控制、室内光线控制。
、
ห้องสมุดไป่ตู้
二极管的单向导电性
发光二极管
§1.4 半导体三极管
1.4.1 基本结构
NPN型
C N P N E
发射极 集电极 集电极
C P N P E
PNP型
B
基极
B
基极
发射极
三极管的放大性
集成电路的制成
半导体照明
LED发光模组产品
LED照明产品
1956年诺贝尔物理学奖巴丁,肖克 莱,布拉坦（研制成晶体管）
三、半导体超导及其应用
一 导体、半导体和绝缘体
导体：自然界中很容易导电的物质称为导
体，金属一般都是导体。 如橡皮、陶瓷、塑料和石英。
绝缘体：有的物质几乎不导电，称为绝缘体，
金属导体电阻率约为10-8Ω·ｍ~10-6Ω·ｍ 半导体的电阻率约为10-5Ω·m~106Ω·ｍ 绝缘体的电阻率约为108Ω·m~1018Ω·ｍ
半导体材料在目前的电子工业和微 电子工业中主要用来制作晶体管、
零电阻特性
1913年获得诺 贝尔物理学奖
300
Tl-2212
250 200
1908 年荷兰 Leiden 大学的 Kamerling Onnes 小组将 He 液 化，1911年测量水银 Hg 的电阻 温度曲线时发现在 4.2 K （零 下269度） 左右电阻突然消失。 此性质被命名为超导性。随后发 现了大批的单元素金属超导体。