导电性能带理论
半导体-金属导体平面结构导电性能的维度效应
半导体-金属导体平面界面结构导电性能的维度效应 宋太伟邹杏田璆璐 2017年3月 上海日岳新能源有限公司上海陆亿新能源有限公司上海建冶研发中心 内容摘要： 半导体-金属材料结构界面或其它由2种不同材料组成的复合材料结构界面，一般存在明显的微观扩散结势垒构造，这种扩散结对复合材料的导电性等物理性能产生明显影响。我们发现这种半导体-金属组合结构材料的导电性与半导体和金属导体的几何结构存在明显的关联效应，尤其是在体型半导体平面表面镀上金属薄膜的材料结构，表现出清晰的导电性等物理性能与材料几何结构维度的关联关系，这种材料的导电性呈现明显的二极管效应。我们用时空结构几何理论对此现象分别作了理论阐明。这种普遍存在的由半导体和金属材料的维度差异引起的复合材料的二极管效应，其理论价值与在光电工程领域的应用价值极大。 1引言 两种不同材料的接触面，一般会产生接触势垒。由具有一定导电性能的两种材料依次排列组成的复合材料结构，由于不同材料导电电子的平均约束势能不同，在两种材料的接触界面附近，微观上呈非均衡的载流子扩散形态及电位梯度。界面附近导电电子低约束势能的材料呈现一定的正电性，相应的另一种导电电子高约束势能的材料界面附近呈现一定的负电性，复合材料内部这种不同材料界面附近的微观构造形态，是一种接触电位势垒，可称为电位势结，平面薄膜结构形态的也称为“量子泵”[3]。就导电性能来讲，这种内部界面构造，都有一定程度的二极管效应。半导体PN结是典型的界面电位势结构造形态。 我们在开发研制高效多结层硅基太阳能电池的过程中，发现不同材料界面附近的微观电位势结构造形态，对复合材料的导电性能的影响，存在明显的维度关联关系或者说尺度关联关系，也就是说，复合材料内部界面电位势结产生的二极管效应大小，与两种材料的几何维度构造明显关联，两种不同材料典型的几何维度形态结构组合是3维-2维、3维-1维、3维-0维、2维-1维、2维-0维等，见示意图1。我们重点对半导体硅晶体为3维、金属或非金属为2维薄膜的3-2维界面构造材料（示意图1中的a结构），就其光电性能变化进行了详细的实验与分析研究，使用的实验仪器设备主要包括真空镀膜系统、氙灯、单色仪、i-v曲线源表、椭圆偏振仪、显微镜等。我们运用简单的时空结构几何[1][2]模型，对3维-2维界面
不同物质的导电性能教案
课前准备 一、新课标学习要求 根据新课标内容提要求知道导体和绝缘体及常见的导体和绝缘体. 1.知识与技能 知道导体和绝缘体及常见的导体和绝缘体. 知道电阻的意义、单位及电阻器. 会区分生活中的导体和绝缘体. 了解半导体. 2.过程与方法 通过实验，认识绝缘体是相对的. 3.情感、态度与价值观 通过学习活动，培养学生的实验能力、探索精神，培养学生的科学素养，使学生学会用运动变化的眼光分析问题，解决问题. 根据学生学情实际操作能力差的特点制定教学重点和难点如下： 重点通过实验，认识绝缘体是相对的. 难点会区分生活中的导体和绝缘体 二、整体感知 1.导体和绝缘体（1）定义（2）常见种类（3）应用（4）相对性 2.电阻（1）定义（2）物理意义（3）单位（4）电阻器 3.半导体（1）特点（2）常见的种类
教材知识全解 一、导体 1.容易导电的物体叫导体.常见的导体有：金属、石墨、人体、大地、酸碱盐的水溶液等. 2.导体容易导电是因为导体中有大量的自由电荷，电荷能从导体的一个地方移动到另外的地方.在金属导体中，能够自由移动的电荷是自由电子，在酸、碱、盐水溶液中能够自由移动的电荷是正、负离子. 二、绝缘体 1.不容易导电的物体叫绝缘体.常见的绝缘体有：橡胶，玻璃，陶瓷，塑料，油等. 2.绝缘体不容易导电是因为在绝缘体内电荷几乎都被束缚在原子的范围内，不能自由移动.也就是说，绝缘体不容易导电的原因是绝缘体中缺少自由电荷. 注意 （1）理解容易导电与不容易导电的原因. 在金属导体中存在着能够自由移动的大量自由电子.在酸、碱、盐的水溶液中存在着能自由移动的电荷，称为正、负离子；在绝缘体中，电荷几乎都被束缚在原子的范围内，不能自由移动，被称为束缚电荷. 由此可见，导体容易导电，是因为导体里有大量的自由电荷；绝缘体不容易导电，是因为绝缘中几乎没有自由电荷. （2）正确理解酸、碱、盐的水溶液.
金属导电性
§2.3 金属的导电性 ?依据量子力学，认为电子在点阵中并不直线移动，而是像光线那样，按波动力学的规律运动。各个波在原子上被散射，然后互相干涉并连续地形成波前。 ?按照量子力学的概念将电导率加以修改，可得 ?表明：对一定的金属来说，其电导率随着散射的几率p而变化。 ?散射量和特征温度成正比。可以设想具有理想点阵(无畸变)的金属在0K下电子波是被散射的，和电导率应为无限大，所以电阻等于零。而当加热时，随着热振动的增加，减小，电阻增大。 2 影响金属导电性的因素 （1）温度的影响 温度升高导致离子振动加剧，使电阻增大。 电阻和温度的关系常用下述公式来表示。 式中称为平均电阻温度系数。 （2）应力的影响 ?在弹性范围内单向拉伸或者扭转应力能提高金属的电阻率。 ?应力使电阻增加是由于在拉伸时应力使原子的间距增大而造成的，但在单向压应力作用下，对于大多数金属来说使电阻率降低。 （4）热处理的影响 ?冷加工后进行退火，可以使电阻率降低，特别是经过较大的压缩以后，在100℃退火可看到明显的恢复。 ?金属在冷加工后，电阻随着退火温度的升高而下降，但当退火温度高于再结晶温度时，由于再结晶后新晶粒的晶界阻碍电子运动，电阻反而又增加。 ?淬火能够固定金属在高温时空位的浓度，从而产生残留电阻。空位浓度愈高，残留电阻愈大。且随着淬火加热温度的增高，空位的浓度愈大。 3 合金的导电性 ?合金的导电性与合金的成分，组织有关。 ?（1）固溶体的电阻 当一个合金形成固溶体时，一般的规律是电导率降低，而电阻率提高。 ?冷加工对固溶体如同对纯金属的影响一样使电阻增大，而退火时则使电阻减小，当对固溶体进行冷加工和退火时，即使是浓度较低的固溶体，其电阻的改变也较相同条件下纯金属电阻的改变大得多。 （2）金属化合物的电阻 ?由于组成了金属化合物，原子间的金属键部分的改换成了共价键或离子键，使有效电子数减少
材料的电学性能测试
材料科学实验讲义 (一级实验指导书) 东华大学材料科学与工程中心实验室汇编 2009年7月
一、实验目的 按照导电性能区分，不同种类的材料都可以分为导体、半导体和绝缘体三大类。区分标准一般以106Ω?cm和1012Ω?cm为基准，电阻率低于106Ω?cm称为导体，高于1012Ω?cm称为绝缘体，介于两者之间的称为半导体。然而，在实际中材料导电性的区分又往往随应用领域的不同而不同，材料导电性能的界定是十分模糊的。就高分子材料而言，通常是以电阻率1012Ω?cm为界限，在此界限以上的通常称为绝缘体的高分子材料，电阻率小于106Ω?cm称为导电高分子材料，电阻率为106 ～1012Ω?cm常称为抗静电高分子。通常高分子材料都是优良的绝缘材料。 通过本实验应达到以下目的： 1、了解高分子材料的导电原理，掌握实验操作技能。 2、测定高分子材料的电阻并计算电阻率。 3、分析工艺条件与测试条件对电阻的影响。 二、实验原理 1、电阻与电阻率 材料的电阻可分为体积电阻(R v)与表面电阻(R s)，相应的存在体积电阻率与表面电阻率。 体积电阻：在试样的相对两表面上放置的两电极间所加直流电压与流过两个电极之间的稳态电流之商；该电流不包括沿材料表面的电流。在两电极间可能形成的极化忽略不计。 体积电阻率：在绝缘材料里面的直流电场强度与稳态电流密度之商，即单位体积内的体积电阻。 表面电阻：在试样的某一表面上两电极间所加电压与经过一定时间后流过两电极间的电流之商；该电流主要为流过试样表层的电流，也包括一部分流过试样体积的电流成分。在两电极间可能形成的极化忽略不计。 表面电阻率：在绝缘材料的表面层的直流电场强度与线电流密度之商，即单位面积内的表面电阻。 体积电阻和表面电阻的试验都受下列因素影响：施加电压的大小和时间；电极的性质和尺寸；在试样处理和测试过程中周围大气条件和试样的温度、湿度。高阻测量一般可以利用欧姆定律来实现，即R=V/I。如果一直稳定通过电阻的电流，那么测出电阻两端的电压，就可以算出R的值。同样，给被测电阻施加一个已知电压，测出流过电阻的电流，也可以算出R的值。问题是R值很大时，用恒流测压法，被测电压V=RI将很大。若I=1μA，R=1012Ω，要测的电压V=106V。用加压测流法，V是已知的，要测的电流I=V/R将很小。因为处理弱电流难度相对小些，我们采用加压测流法，主要误差来源是微弱电流的测量。 2、导电高分子材料的分类
金属的导电性与导热性.
金 属 的 导 电 性 与 导 热 性姓名：马丽萍 物理教育 Z1101班
金属的导电性与导热性 物理系Z1101班马丽萍 一、导电性 物体传导电流的能力叫做导电性。各种金属的导电性各不相同，通常银的导电性最好，其次是铜和金。固体的导电是指固体中的电子或离子在电场作用下的远程迁移，通常以一种类型的电荷载体为主，如：电子导电，以电子载流子为主体的导电；离子导电，以离子载流子为主体的导电；混合型导体，其载流子电子和离子兼而有之。除此以外，有些电现象并不是由于载流子迁移所引起的，而是电场作用下诱发固体极化所引起的，例如介电现象和介电材料等。 1.1 导电的概述 导电即是让电流通过 1.2导电性的解释 物体导电的能力。一般来说金属、半导体、电解质和一些非金属都可以导电。非电解质物体导电的能力是由其原子外层自由电子数以及其晶体结构决定的，如金属含有大量的自由电子，就容易导电，而大多数非金属由于自由电子数很少，故不容易导电。石墨导电，金刚石不导电，这就是晶体结构原因。电解质导电是因为离子化合物溶解或熔融时产生
阴阳离子从而具有了导电性。 1.3理论由来 最早的金属导电理论是建立在经典理论基础上的特鲁德一洛伦兹理论。假定在金属中存在有自由电子，它们和理想气体分子一样，服从经典的玻耳兹曼统计，在平衡条件下，虽然它们在不停地运动，但平均速度为零。有外电场存在时，电子沿电场力方向得到加速度a,电子产生定向运动，同时电子通过碰撞与组成晶格的离子交换能量，而失去定向运动，从而在一定电场强度下，有一平均漂移速度。根据经典理论，金属中自由电子对热容量的贡献应与晶格振动的热容量可以相比拟，但是在实验上并没有观察到，这个矛盾在认识到金属中的电子应遵从量子的费米统计规律以后得到了解决。根据费米统计,只有在费米面附近的很少一部分电子对比热容有贡献。另一个困难是根据实验上得到的金属电导率数值估算出的电子平均自由程约等于几百个原子间距，而按照经典理论，不能解释电子为什么会有如此长的自由程。正是为了解决这个矛盾，结合量子力学的发展，开始系统研究电子在晶体周期场中的运动，从而逐步建立了能带理论。按照能带理论，在严格周期性势场中运动的电子,保持在一个本征态中，电子运动不受到“阻力”,只是当原子振动、杂质缺陷等原因使晶体势场偏离周期场，使电子运动发生碰撞散射，从而对晶体中电子的自由程给出了正确的解释。一般金属的电
不同物质的导电性能
《不同物质的导电性能》教学设计教学目标 一、知识与技能 1.了解我们周围的物质哪些属于导体，哪些属于绝缘体。 2.了解导体和绝缘体是相对而言的，在一定条件下它们可以相互转化。 3.知道电阻是表示导体对电流阻碍作用大小的物理量，掌握电阻的单位及其换算。 二、过程与方法 1.通过实验探究的方法，知道哪些物质属于导体，哪些物质属于绝缘体。 2.通过探究的方法感知导体和绝缘体可以相互转化的条件。 三、情感、态度与价值观 通过用实验探究的方法了解导体、绝缘体的概念以及它们在一定条件下可以相互转化，使学生学会研究问题的方法，激发学习的兴趣。 重点：辨别导体和绝缘体，电阻的概念 难点：导体和绝缘体的区别 教学准备： 干电池二节,小灯泡、开关一个，金属夹两个，导体和绝缘体、导线若干，电流表。
教学过程： 一、引人新课 通过前面的学习我们知道自然界中只存在两种电荷，一种是正电荷一种是负电荷。无论是正电荷还是负电荷，他们的的定向移动都能形成电流，电流在导线中传导。那么让我们观察一下导线，看看导线由几部分构成，电流在哪部分传导。 二、实验探究 实验探究——不同物质的导电性能 给同学们一些物品，看看哪些物质容易导电？哪些物质不容易导电？你用什么方法辨别呢？除了检测物质外，还要哪些器材呢？ 同学讨论得出实验的正确方案，画出电路图。 实验：按照电路图连接实物图。合上开关，在两金属夹A和B之间依次连入生活中常见的导体（如：钢尺、铁丝、碳棒、酸、碱、盐的水溶液等）和绝缘体（如：橡胶、塑料、玻璃、纯水等），观察小灯泡的发光情况和电流表的示数。实验过程中填写实验报告。 以小组为单位汇报实验结果
2018年九年级物理全册11.6不同物质的导电性能教案新版北师大版
《不同物质的导电性能》 教材分析： 《不同物质的导电性能》是北京师范大学出版社出版的《物理》九年级第十一章第6节的内容。本节内容以实验探究的方式，得出了不同物质的导电性能不同，强调对导体、绝缘体和半导体的材料进行识别，最 后介绍了电学基本概念——电阻的初步知识，重点介绍了电阻是导体的属性及其单位换算。 教学目标： 【知识与能力目标】 1.了解我们周围的物质哪些属于导体，哪些属于绝缘体。 2.了解导体和绝缘体是相对而言的，在一定条件下它们可以相互转化。 3.知道导体是表示导体对电流阻碍作用大小的物理量，掌握电阻的单位及其换算。 4.初步了解半导体的特性。 【过程与方法目标】 1.通过实验探究的方法知道哪些物质属于导体，哪些物质属于绝缘体。 2.通过探究的方法感知导体和绝缘体可以相互转化的条件。 【情感态度价值观目标】 通过用实验探究的方法了解导体、绝缘体的概念以及它们在一定条件下可以相互转化，使学生学会研究 问题的方法，激发学习的兴趣。 教学重难点： 【教学重点】 导体和绝缘体的识别、电阻及其单位的换算。 【教学难点】 对导体和绝缘体的微观本质和电阻概念的理解。 课前准备： 1.教师研读课标、教材，撰写教学设计，制作多媒体课件。 2.学生预习本课内容，收集有关资料。 3.实验器材：示教板一块、演示电流表一块、学生实验电路装置25组（干电池两节、灯泡一只、开关一 个、电流表一块、导线若干；钢尺、铅笔、塑料笔套、玻璃棒等各一） 教学过程： 一、复习旧课： 1.如何正确使用电压表？ 2.串联电路电压有什么的规律？ 3.并联电路电压有什么规律？ 二、激发学习动机：
导线的内部是金属线，外面包上一层塑料或橡胶。你知道这是为什么吗？ 根据经验可以得到：不同物质的导电性能是不同的。 三、讲授新知识： （一）导体、绝缘体和半导体 给你钢尺、木棍、橡皮、玻璃和盐水等物品，哪些物质容易导电？哪些物质不容易导电？你用什么方法辨别呢？ 【学生实验】不同物质的导电性能 在A、Ｂ两点之间分别接入钢直尺、木棍、橡皮、玻璃和盐水，闭合开关，观察电流表的示数和小灯泡的明暗情况。 【实验结果】 将钢尺和盐水接入电路,电路中有电流。表明这些物体容易导电，我们把它们叫做导体。 将木棍、橡皮、玻璃接入电路,电路中没有电流。表明这些物体不容易导电，我们把它们叫做绝缘体。 【归纳总结】 1.容易导电的物体叫导体。常见的导体有：金属、石墨、人体、大地、酸碱盐的水溶液等。 2.不容易导电的物体叫绝缘常见的绝缘体有：橡胶，玻璃，陶瓷，塑料，油等。 3．半导体：导电能力介于导体和绝缘体之间的一类物质叫半导体。常见的半导体有：常见的半导体材料是锗、硅、砷化镓等，主要应用于电子工业。 4.常温下一些物质的导电性能。 从左到右导电性能越来越强，绝缘性能越来越弱。 【拓展延伸】——物体导电性能的微观原因 1.物质的构成知识：物质是由分子或原子组成的。原子是由原子核和核外电子组成的。 2.导体容易导电的原因：导体中有大量的能够自由移动的电荷。绝缘体中，电荷几乎都被束缚在原子的范围内而不能自由移动，自由电荷很少，因此也就不容易导电。 【教师讲解】 导体和绝缘体之间并没有绝对的界限，而且在一般情况下不容易导电的物，当条件改变时就可能导电。 课件展示：常用的电工用品中，哪些部分是导体，哪些部分是绝缘体？
材料的导电性
导体与绝缘体 教学目标 科学概念： 1、有的物质易导电，这样的物质叫做导体;有的物质不易导电，这样的物质叫做绝缘体 2、导电性是材料的基本属性之一。 过程与方法： 1、根据任务要求制定一个小组的研究计划，并完成设想的计划。 2、实施有关检测的必要步骤，并整理实验记录。 情感态度价值观： 1、学会与人合作。 2、培养尊重事实的实证精神。 3、小学生四年级科学导体与绝缘体教案：认识到井然有序的实验操作习惯和形成安全用电的意识是很重要的。 教学重点 教学难点 教学准备 为每组学生准备:木片、塑料片、陶瓷、纸板、橡皮、布、丝绸、皮毛、钢管、玻璃、铅笔、铜丝、铅丝、铝丝(易拉罐)、铁丝、卷笔刀、硬币、导线、插座、20种待检测的物体，一个电路检测器。一份科学检测记录表。 教学过程
一、观察导入： 1、观察简单的电路连接，说说电流在电路中是怎么流的。 2、讨论将电路中的导线剪断，会出现什么情况，为什么? 3、想办法重新接亮小灯泡，在此过程中引导学生发现电路检测器的两个金属头接在一起，小灯泡会亮，而把外面的塑料皮接触在一起或把金属头和塑料皮接触在一起，小灯泡就不会亮。 4、讨论：为什么电路检测器的两个金属头接在一起，小灯泡会亮，而把外面的塑料皮接触在一起或把金属头和塑料皮接触在一起，小灯泡就不会亮。 5、讲授：像铜丝那样容易让电流通过的物质叫做导体;像塑料那样不容易让电流通过的物质，叫做绝缘体。(板书：导体、绝缘体) 二、检测橡皮是导体还是绝缘体 1、提问：怎样检测一块橡皮是导体还是绝缘体呢? 2、预测橡皮能否通过电流使小灯泡发光，并做好记录。 3、使“电路检测器”的两个检测头相互接触，检验小灯泡是否发光。 4、用两个检测头接触橡皮的两端，观察小灯泡是否发光。 5、重复检测一次，并将检测时小灯泡“亮”或“不亮”的情况记录下来。 6、得出结论：橡皮是绝缘体。 三、检测20种物体的导电性：
九年级物理全册11.6不同物质的导电性能习题5新版北师大版.docx
11.6不同物质的导电性能 一、单选题 1.下列用品中，通常情况下属于绝缘体的是() A. 金属勺 B. 瓷碗 C. 铅笔芯 D. 铁钉 2.下列物体中，通常情况下属于导体的是() A. 干木棒 B. 橡皮擦 C. 塑料三角板 D. 钢尺 3.物理学中，我们常用图象来表示一些物理量间的变化关系， 如图所示，下列物理量关系不能用该图表示的是() A. 定值电阻两端的电压与通过它的电流 B. 做匀速直线运动物体的速度与时间 C. 某种物质组成实心物体的质量与体积 D. 某种液体内部压强与深度 4.“垃圾是放错地方的资源”，垃圾分类变废为宝，下列相关说法错误的是() A. 玻璃、塑料属于绝缘体，可循环再利用 B. 铜、铝、铁属于导体，可循环再利用 C. 植物的秸秆可以用来燃烧发电 D. 体温计摔坏后，将水银可以直接清扫进红色垃圾箱 5.下列关于物质分类正确的是() A. 铜、铅笔芯、橡胶是导体 B. 塑料、干木棒、陶瓷是绝缘体 C. 铁、冰、蜡是晶体 D. 金刚石、食盐、水银是固体 6.如图所示，先后将不同材料接在电路的A、B两点间，闭 合开关，能使小灯泡发光的是() A. 干木条 B. 铜丝 C. 塑料棒 D. 陶瓷棒 7.干燥的天气里，用塑料梳子头，头发会随着子飘起来，而且会变得蓬松，下列说法 正确的是() A. 塑料是导体 B. 梳子梳头后，梳子带电而头发不带电 C. 梳子与头发摩擦的过程中创造了电荷 D. 梳头发变得蓬松是因为带上同种电荷而互相排斥 8.在干燥的环境下，用丝绸摩擦两根玻璃棒，手持其中一根靠近被吊起的另一根，它 们相互排斥。下列说法中正确的是() 1
九年级物理全册 第十一章 第六节《不同物质的导电性能》教案 北师大版
不同物质的导电性能 教学目标 一、知识与技能 1.了解我们周围的物质哪些属于导体，哪些属于绝缘体。 2.了解导体和绝缘体是相对而言的，在一定条件下它们可以相互转化。 3.知道电阻是表示导体对电流阻碍作用大小的物理量，掌握电阻的单位及其换算。 二、过程与方法 1.通过实验探究的方法，知道哪些物质属于导体，哪些物质属于绝缘体。 2.通过探究的方法感知导体和绝缘体可以相互转化的条件。 三、情感、态度与价值观 通过用实验探究的方法了解导体、绝缘体的概念以及它们在一定条件下可以相互转化，使学生学会研究问题的方法，激发学习的兴趣。 重点：辨别导体和绝缘体，电阻的概念 难点：导体和绝缘体的区别 教学准备： 干电池二节或学生电源，小灯泡、开关各一个，金属夹两个，导体、导线几根，废灯泡芯1个，酒精灯1盏。 教学过程： 一、引人新课 复习提问1.电流是怎么形成的？2.电流方向是怎样规定的？3.维持电路中持续电流的条件是什么？电路中是否有了电源，在合上开关后，电路中就一定有电流呢？ 实验：按照本节教材上的图连接电路。合上开关，在两金属夹A和B之间依次连入生活中常见的导体（如：铜丝、铝丝、铁丝、碳棒、酸、碱、盐的水溶液等）和绝缘体（如：橡胶、塑料、玻璃、松香、胶木、煤油、纯水等），观察小灯泡的发光情况。 或播放视频：导体绝缘体
由实验结果可知，接入铜丝、铝丝等物质，小灯泡发光，说明电荷能够通过这些物质，它们能够导电；接入橡胶、塑料等物质小灯泡不发光，说明电荷不能通过这些物质，它们不导电。 二、新课学习 （一）导体和绝缘体 1.导体 能够导电的物体叫导体。如金属、大地、石墨以及酸、碱、盐的水溶液都是导体。当电路中有了电源，还必须用导体（导线）把电源和小灯泡连接起来，合上开关后，电路中才会有电流通过，小灯泡才能发光。 2.绝缘体 不容易导电的物体叫绝缘体，如橡胶、玻璃、陶瓷、塑料、油等都是绝缘体。 观察：一段导线，看看电线心是用什么材料做的？电线的外皮又是用什么材料做的？说一说这样做的道理。 电流再金属中传导，而它外面的塑料或橡胶不导电，这样比较安全，在我们接触电线的外皮时，不会发生触电事故。 3.导体和绝缘体的应用 请同学们举出几个日常生活中见过的导体和绝缘体的实例。 4.导体容易导电的原因
金属的导电性与导热性
金属的导电性与导热性
金属的导电性与导热性 一、导电性 物体传导电流的能力叫做导电性。各种金属的导电性各不相同，通常银的导电性最好，其次是铜和金。固体的导电是指固体中的电子或离子在电场作用下的远程迁移，通常以一种类型的电荷载体为主，如：电子导电，以电子载流子为主体的导电；离子导电，以离子载流子为主体的导电；混合型导体，其载流子电子和离子兼而有之。除此以外，有些电现象并不是由于载流子迁移所引起的，而是电场作用下诱发固体极化所引起的，例如介电现象和介电材料等。 1.1 导电的概述 导电即是让电流通过 1.2导电性的解释 物体导电的能力。一般来说金属、半导体、电解质和一些非金属都可以导电。非电解质物体导电的能力是由其原子外层自由电子数以及其晶体结构决定的，如金属含有大量的自由电子，就容易导电，而大多数非金属由于自由电子数很少，故不容易导电。石墨导电，金刚石不导电，这就是晶体结构原因。电解质导电是因为离子化合物溶解或熔融时产生阴阳离子从而具有了导电性。 1.3理论由来
最早的金属导电理论是建立在经典理论基础上的特鲁德一洛伦兹理论。假定在金属中存在有自由电子，它们和理想气体分子一样，服从经典的玻耳兹曼统计，在平衡条件下，虽然它们在不停地运动，但平均速度为零。有外电场存在时，电子沿电场力方向得到加速度a,电子产生定向运动，同时电子通过碰撞与组成晶格的离子交换能量，而失去定向运动，从而在一定电场强度下，有一平均漂移速度。根据经典理论，金属中自由电子对热容量的贡献应与晶格振动的热容量可以相比拟，但是在实验上并没有观察到，这个矛盾在认识到金属中的电子应遵从量子的费米统计规律以后得到了解决。根据费米统计,只有在费米面附近的很少一部分电子对比热容有贡献。另一个困难是根据实验上得到的金属电导率数值估算出的电子平均自由程约等于几百个原子间距，而按照经典理论，不能解释电子为什么会有如此长的自由程。正是为了解决这个矛盾，结合量子力学的发展，开始系统研究电子在晶体周期场中的运动，从而逐步建立了能带理论。按照能带理论，在严格周期性势场中运动的电子,保持在一个本征态中，电子运动不受到“阻力”,只是当原子振动、杂质缺陷等原因使晶体势场偏离周期场，使电子运动发生碰撞散射，从而对晶体中电子的自由程给出了正确的解释。一般金属的电阻是由于晶格原子振动对电子的散射引起的。散射概率与原子位移的平方成正比，在足够高的温度下与原子位移成正比；
0033.11.6探究——不同物质的导电性能+教案
第二节探究——不同物质的导电性能 一、预习提示： 1、电线的芯线要用金属做是因为，电线芯线的外面要包上一层橡胶或塑料是因为。 2、是电阻，在国际单位制中电阻的单位是。 二、教学目标： （1）知识与技能： ①了解我们周围的物质哪些属于导体，哪些属于绝缘体。 ②了解导体和绝缘体是相对而言的，在一定条件下它们可以相互转化。 ③知道电阻是表示导体对电流阻碍作用大小的物理量，掌握电阻的单位及其换算。（2）过程与方法： ①通过实验探究的方法知道哪些物质属于导体，哪些物质属于绝缘体。 ②通过探究的方法感知导体和绝缘体可以相互转化的条件。 （3）情感、态度的价值观 通过用实验探究的方法了解导体、绝缘体的概念以及它们在一定条件下可以相互转化，使学生学会研究问题的方法，激发学习的兴趣。 三、教学重点：导体、绝缘体、电阻及其单位。 四、教学难点：导体容易导电的原因和绝缘体不容易导电的原因。 五、课时安排：一课时。 六、教学方法：实验探究法、自学引导法。 七、教学用具：带有绝缘皮的导线、灯泡、玻璃心柱、酒精灯。 八、教学过程： （一）提出问题： 观察一根带有绝缘皮的导线，电流在金属中传导，外面的塑料皮并不导电，这说明不同物质的导电性能是不同的，这节课我们就来探究不同物体的导电性能。 （二）给出定义： 导体：容易导电的物体叫导体。 绝缘体：不容易导电的物体叫绝缘体。 你如何验证一个物体是导体还是绝缘体？
（三）实验探究： （组织学生设计实验方案并讨论不同方案的优缺点） 请同学们鉴别桌面上摆放的物质（塑料尺、橡皮、铅笔、玻璃片、水、盐的水溶液、铜丝、铅丝、铁丝等）哪些属于导体，哪些属于绝缘体。 （做完的小组与其他小组交换不同器材再进行实验，并交流一下你们的结论是否相同）（四）交流讨论： （教师将结果写在黑板上） 导体：金属、石墨、酸碱盐溶液、人体、大地、湿木材 绝缘体：橡胶、塑料、陶瓷、玻璃、油、干木材、纸 （用幻灯片展示不同物质的导电能力，扩大学生视野） （安全教育）展示并让学生回答出生活中钳子等用具中 的导体、绝缘体 （五）导体和绝缘体的微观解释: （用课件解释为什么导体容易导电，绝缘体不易导电） 导体中有大量自由移动的电荷，金属导体中自由移动的电荷是自由电子；酸、碱、盐水溶液中自由移动的电荷是正、负离子。导体内有大量自由移动的电荷是导电的必要条件。 绝缘体中，电荷几乎都被束缚在原子的范围内而不能自由移动，可自由移动的电荷很少，因此不容易导电。 （六）导体和绝缘体之间没有明显界限: （问：）同一物质的导电能力是一成不变的吗？ 演示实验：玻璃加热后导电 生活经验：潮湿的木材导电 （结论）导体和绝缘体在一定条件下可以相互转化 （补充半导体有其发展前景，拓展学生知识面） （七）电阻：
金属导电性
金属导电性 一、导电性 二、常见导线性能分析（导电材料选择） 日常生活中，考虑导电性，最先想到的就是导线中的导电材料，通常我们根据以下特性选择适合自己的导电材料。 用作电线电缆的导电材料，通常有铜和铝两种（地壳中储量丰富，价格较低，导电性能好，金属性好）。铜材的导电率高，50℃时的电阻系数：铜为0.0206Ω·mm2/m，铝为0.035Ω·mm2/m；载流量相同时，铝线芯截面约为铜的 1.5倍。采用铜线芯损耗比较低，铜材的机械性能优于铝材，延展性好，便于加工和安装。抗疲劳强度约为铝材的1.7倍。但铝材比重小，在电阻值相同时，铝线芯的质量仅为铜的一半，铝线、缆明显较轻。 三、常温（20℃）下金属导电性排序 材料电阻率（单位：ρ/ nΩ·m） 银 15.86 铜 16.78 金 24 铝 26.548
钙 39.1 铍 40 镁 44.5 锌 51.96 钼 52 铱 53 钨 56.5 钴 66.4 镉 68.3 镍 68.4 铟 83.7 铁 97.1 铂 106 锡 110 铷 125 铬 129 镓 174 铊 180 铯 200 铅 206.84 锑 390 钛 420 汞 984 锰 1850 四、超导现象 金属在常温下的导电过程中由于电阻的存在，会将电能转换为热能，当需要传导超大电流时，这些电阻产生的热量足以熔断导线，影响系统的可靠性。
超导体的直流电阻率在一定的低温下突然消失，被称作零电阻效应。导体没有了电阻，电流流经超导体时就不发生热损耗，电流可以毫无阻力地在导线中形成强大的电流，从而产生超强磁场。 汞冷却到-268.98℃（4.2K）时，汞的电阻突然消失，达到超导态； 如今科学家已经发现大量新型合金能在更高的温度，达到超导态。 五、总结 在上个世纪中期，我们眼中的金属导电性只是指金属在常温下的一种物理特性；而在科技高度发达的今天，我们不能再单纯地以传统的角度来看待金属导电性问题了，低温超导，新型合金材料，各种各样的新事物不断出现，我们应该以更高的视角去看待每一个传统问题。
不同物质的导电性能
五、探究：不同物质的导电性能 六、探究：影响电阻大小因素 七、变阻器 1、通常情况下，下列各组物体，全部是导体的一组是 (A)白行车轮胎、食盐水、塑料绳(B)玻璃、铁丝、油 (C)不锈钢汤勺、稀硫酸、人体(D)硬币、干木条、陶瓷 2、通常情况下，下列各组物质中，都属于绝缘体的是 (A)空气、塑料、人体(B)陶瓷、湿木材、橡胶 (C)空气、油、塑料(D)玻璃、油、大地 3、通常情况下，下列物体中属于绝缘体的是 (A)盐水 B.铁块 (C)橡胶 D.铝线 4、北约曾用“石墨炸弹”使前南联盟的高压输电线路短路，这是利用 了石墨的( ) (A)可燃性(B)还原性(C)润滑性(D))导电性 5、电路中能产生持续电流的条件是( ) (A)电路中有用电器(B)电路中有电源 (C)电路中有开关(D)电路中有电源，还要形成通路 6、如图所示电路，把两个金属夹子夹在下面哪个物体的两端， 闭合开关后小灯泡能发光( ) (A)铁钉(B)塑料尺 (C)橡皮(D)玻璃棒 7、下列几幅图涉及的都是我们日常生活中常见的物体，制造它 们的材料中既有导体又有绝缘体的一组是( ) (A)用橡胶制成的电工手套和电工靴(B)硬币钢板尺 (C)电饭锅电工钳(D)滚珠轴承扳手 8、当温度一定时，比较两根铜导线电阻的大小，下列说法中正确的是( ) (A)长导线的电阻大(B)若它们粗细相同，则长导线的电阻大 (C)细导线的电阻大(D)若它们长度相同，则粗导线的电阻大 9、一个电灯泡，在室温下用伏安法测一次电阻，在正常工作时再用伏安法测一次电阻，后 一次测得的阻值比前一次测得的阻值大10倍以上，造成这种差异的原因是( ) (A)两次测量加在灯泡两端的电压不同(B)。两次测量通过灯泡电流强度不同
《不同物质的导电性能》教案
不同物质的导电性能 课前准备 一、新课标学习要求 1.知识与技能 知道导体和绝缘体及常见的导体和绝缘体. 知道电阻的意义、单位及电阻器. 会区分生活中的导体和绝缘体. 了解半导体. 2.过程与方法 通过实验，认识绝缘体是相对的. 3.情感、态度与价值观 通过学习活动，培养学生的实验能力、探索精神，培养学生的科学素养，使学生学会用运动变化的眼光分析问题，解决问题. 二、整体感知 1.导体和绝缘体（1）定义（2）常见种类（3）应用（4）相对性 2.电阻（1）定义（2）物理意义（3）单位（4）电阻器 3.半导体（1）特点（2）常见的种类 教材知识全解 一、导体 1.容易导电的物体叫导体.常见的导体有：金属、石墨、人体、大地、酸碱盐的水溶液等. 2.导体容易导电是因为导体中有大量的自由电荷，电荷能从导体的一个地方移动到另外的地方.在金属导体中，能够自由移动的电荷是自由电子，在酸、碱、盐水溶液中能够自由移动的电荷是正、负离子. 二、绝缘体 1.不容易导电的物体叫绝缘体.常见的绝缘体有：橡胶，玻璃，陶瓷，塑料，油等. 2.绝缘体不容易导电是因为在绝缘体内电荷几乎都被束缚在原子的范围内，不能自由移动.也就是说，绝缘体不容易导电的原因是绝缘体中缺少自由电荷. 注意 （1）理解容易导电与不容易导电的原因. 在金属导体中存在着能够自由移动的大量自由电子.在酸、碱、盐的水溶液中存在着能自由移动的电荷，称为正、负离子；在绝缘体中，电荷几乎都被束缚在原子的范围内，不能自由移动，被称为束缚电荷. 由此可见，导体容易导电，是因为导体里有大量的自由电荷；绝缘体不容易导电，是因为绝缘中几乎没有自由电荷. （2）正确理解酸、碱、盐的水溶液. 酸、碱、盐本身来讲，绝大多数都是绝缘体，它的正、负电荷是不能自由移动的，但当把这些绝缘的酸、碱、盐溶入水中后，这些酸、碱、盐的阴阳离子在水中是可以自由移动的.因此酸、碱、盐的水溶液是导体. 三、导体和绝缘体之间没有绝对的界限 一般情况下，不容易导电的物体，当条件改变时，有可能导电变为导体. 例：(1)常温下玻璃是绝缘体，而在高温下达到红炽状态时，它就变成导体了. （2）纯净的水是绝缘体，而含有杂质的水是导体. （3）干燥的空气是绝缘体，而夏天打雷闪电时两块云层之间的空气就不再是绝缘体，而是导体了. 在用电工具或装置上，要防止它导电，需用绝缘体.如电工钳、电工刀、螺丝刀、导线等，在它们不同的部位都安装了绝缘体；而要利用它导电就需装上导体，如测电笔的笔头、电线的金属丝等.所以，好的导
北师大版九年级物理上第十一章第六节《不同物质的导电性能》教学设计
教学设计 北师大版第十一章第六节《不同物质的导电性能》 一、教材分析 本节教学内容包括导体和绝缘体的概念、导体和绝缘体在一定条件下可以相互转化和电阻的概念三部分内容。 对于导体和绝缘体的认识，教材突出了采用实验探究的方法，从我们身边的物体开始认识，最后归纳出什么属于导体，什么属于绝缘体。本节安排学生实验探究活动，目的在于改变传统的学习方式，让学生在实验探究中学习，通过亲自动手做实验，丰富学生的感性认识，激发学生学习兴趣，及会用物理知识解决实际问题。在探究活动的基础上，增加学生的爱国主义教育，同时，学会应用知识的能力。 二、学生分析 初学生有一定的生活经验，能举出一些生活中的导体和绝缘体的例子，但是有些还是靠猜测的，需要实验来检验。学生不知道导体能导电的真正原因，而且这一知识是微观的无法通过实验直接看到，于是需借助多媒体动画来模拟展示。 三、重难点分析 教学重点：（1）哪些物质属于导体，哪些物质属于绝缘体。 （2）导体容易导电，绝缘体不容易导电的原因。 （3）导体和绝缘体在一定条件下可以相互转化。 （4）电阻的物理意义、定义、单位及单位间换算关系。 教学难点：（1）导体容易导电，绝缘体不容易导电的原因。 （2）实验探究人体，大地是导体。 （3）自制仪器实验探究导体和绝缘体相互转化。 四、教学目标 情感、态度与价值观目标： （1）能从身边的物体出发，通过实验探究的方法了解导体、绝缘体的概念以及它们在一定条件下可以相互转化；能用辩证唯物主义的态度去研究问题。
（2）能在实验及整个教学过程中培养安全意识。 能力目标： 能够设计实验，探究导体和绝缘体；学会研究问题的方法，并提高转化能力和应用意识。 知识目标： （1）能认出我们周围的物体什么属于导体，什么属于绝缘体。 （2）能知道导体和绝缘体是相对的，在一定条件下它们可以相互转化。 （3）知道电阻是表示导体对电流阻碍作用大小的物理量，掌握电阻的单位及其换算。 五、教具准备 自制荧光棒检测电路、发声器等实验仪器，多媒体课件。 六、课时：1课时 （2）展示学生小组讨论后的实 验方案及电路图。 A待测 物体 乙
不同物质的导电性能_教案
不同物质的导电性能 【教学目标】 （一）知识与技能 1．知道导体和绝缘体及常见的导体和绝缘体。 2．知道电阻的意义、单位及电阻器。 3．会区分生活中的导体和绝缘体；了解半导体。 （二）过程与方法 通过实验，认识绝缘体是相对的。 （三）情感、态度与价值观 通过学习活动，培养学生的实验能力、探索精神，培养学生的科学素养，使学生学会用运动变化的眼光分析问题，解决问题。 【教学重点】 知道导体和绝缘体及电阻的意义、单位及电阻器。 【教学难点】 理解容易导电与不容易导电的原因。 【教学过程】 一、导体 1．容易导电的物体叫导体。常见的导体有：金属、石墨、人体、大地、酸碱盐的水溶液等。 2．导体容易导电是因为导体中有大量的自由电荷，电荷能从导体的一个地方移动到另外的地方；在金属导体中，能够自由移动的电荷是自由电子，在酸、碱、盐水溶液中能够自由移动的电荷是正、负离子。 二、绝缘体 1．不容易导电的物体叫绝缘体。常见的绝缘体有：橡胶，玻璃，陶瓷，塑料，油等。 2．绝缘体不容易导电是因为在绝缘体内电荷几乎都被束缚在原子的范围内，不能自由移动；也就是说，绝缘体不容易导电的原因是绝缘体中缺少自由电荷。 注意 （1）理解容易导电与不容易导电的原因：
在金属导体中存在着能够自由移动的大量自由电子。在酸、碱、盐的水溶液中存在着能自由移动的电荷，称为正、负离子；在绝缘体中，电荷几乎都被束缚在原子的范围内，不能自由移动，被称为束缚电荷。 由此可见，导体容易导电，是因为导体里有大量的自由电荷；绝缘体不容易导电，是因为绝缘中几乎没有自由电荷。 （2）正确理解酸、碱、盐的水溶液 酸、碱、盐本身来讲，绝大多数都是绝缘体，它的正、负电荷是不能自由移动的，但当把这些绝缘的酸、碱、盐溶入水中后，这些酸、碱、盐的阴阳离子在水中是可以自由移动的。因此酸、碱、盐的水溶液是导体。 三、导体和绝缘体之间没有绝对的界限 一般情况下，不容易导电的物体，当条件改变时，有可能导电变为导体。 例：（1）常温下玻璃是绝缘体，而在高温下达到红炽状态时，它就变成导体了。 （2）纯净的水是绝缘体，而含有杂质的水是导体。 （3）干燥的空气是绝缘体，而夏天打雷闪电时两块云层之间的空气就不再是绝缘体，而是导体了。 在用电工具或装置上，要防止它导电，需用绝缘体。如电工钳、电工刀、螺丝刀、导线等，在它们不同的部位都安装了绝缘体；而要利用它导电就需装上导体，如测电笔的笔头、电线的金属丝等。所以，好的导体和绝缘体都是良好的电工材料。 注意 正确理解导体和绝缘体的定义 理解导体和绝缘体的定义是本节的一个重点。导体和绝缘体是根据导电能力来区分的。导体和绝缘体的区别仅仅在于“容易”和“不容易”导电，而决不能理解为“能”和“不能”导电，这是由于导体和绝缘体之间没有绝对的界限，绝缘体在一定条件下是可以变为导体的，例如用白炽灯中的玻璃柱嵌的两根导线（如图11-5-1所示）A，B接到电路，小灯泡是不会发光的，这表明玻璃柱上的玻璃是绝缘体，然后在玻璃柱下方用酒精灯加热，当玻璃柱的温度升到一定温度后小灯泡将会发光，这表明玻璃加热后，由绝缘体变为导体了。
九年级物理全册 11.6不同物质的导电性能能力培优 北师大版
六、不同物质的导电性能 1．下列常见的物体通常情况下都属于绝缘体的一组是（） Ａ．汽油和盐水Ｂ．黄铜和石墨Ｃ．人体和大地Ｄ．塑料和陶瓷 2．小刚拆开了家庭电路中常用的白炽灯泡和灯头，如图所示， 则灯泡和灯头上的各部件中全部属于绝缘体的是（） A.灯头后盖、螺旋 B.玻璃泡、锡块 C.螺旋、金属片 D.灯头后盖、玻璃泡 3．1999年以美国为首的北约军队用飞机野蛮地对南联盟发电厂 进行轰炸，使用了一种石墨炸弹，这种炸弹爆炸后释放大量的纤维状的石墨覆盖在发电厂的设备上，造成电厂停电。这种炸弹的破坏方式主要是（） A.炸塌厂房 B.炸毁发电机 C.使设备短路 D.切断输电线 4.如图所示的物体中，全部是由绝缘材料制成的是( ) 5．在研究“导体电阻的大小与哪些因素有关”的实验时，将一根粗细均匀的导体截成两段后分别接入电路中，如图所示，则这是用来研究（） A．导体电阻与横截面积的关系 B．导体电阻与材料的关系 C．导体电阻与长度的关系 D．导体电阻与温度的关系 6．如图所示,这是一个电表的表盘.也许你没有见过，但根据已学知识可知，该电表使用前也需校零、观察并明确和；使用该表所测量的物理量是，图中示数是.
7．今年中考我省大部分地区实行网上阅卷，要求每份试卷必须贴上条形码.如图所示，条形码扫描器由发光二极管、光敏二极管等元件构成，当发光二极管发出的光照射到条形码上时，光敏二极管便接收到被条形码回来的光，并将光信号转变为信号，再输送到电脑获取考生信息。 8．发光二极管是一种特殊的二极管，它在电路图中的符号为“”。为研究二极管的 某种特性，小明同学设计了如图所示的实验。实验中发现，按图示电路图连好电路，闭合开关发光二极管亮，若将电池正、负极调换，再闭合开关发光二极管不亮，这可以说明：。 9.某同学利用如图所示电路，探究“导体电阻的大小与其横截面积的关系”，图中甲、乙、 丙是镍铬合金丝，甲、乙长度相同，乙、丙粗细相同．实验中，根据 判断接入M、N两点间电阻的大小，选用的电阻丝是 . 10．如图所示，给玻璃加热到红炽状态时，发现小灯泡会亮起来，这说明 .某同学在组成并联电路的实验中，发现电路连接正确，开关闭合，但有一盏灯不亮他判断可能是灯丝断了或灯头、开关等处接线松动，造成接触不良；从电路的组成来看，上述几种可能原因可以概括成一个，即。
不同物质的导电性能学案1###48e039d4cc1848d0854fb1e01892b6e9
不同物质的导电性能 一.引言：观察一根带有绝缘皮的导线，电流在金属中传导，外面的塑料皮并不导电，这说明不同物质的导电性能是不同的，这节课我们就来探究不同物体的导电性能。 二.明确目标： 1、自学目标：①了解我们周围的物质哪些属于导体，哪些属于绝缘体。 ②知道电阻是表示导体对电流阻碍作用大小的物理量，掌握电阻的单位及其换算。 2、互学目标：①通过实验探究的方法知道哪些物质属于导体，哪些物质属于绝缘体。 ②通过探究的方法感知导体和绝缘体可以相互转化的条件。 3、综合目标：①养成乐与讨论、善于总结的探究习惯。 三．引导自主学习： (一)、观察课本37面的探究活动，写出导体和绝缘体的定义。 1._______________的物体叫导体;常见的导体有_____________________________________. 2._______________的物体叫绝缘体;常见的绝缘体有___________________________________. （二）1..观察右图，请认真分析后写出其中的三条规律：(小组讨论)
、教师讲解导体和绝缘体的微观解释（用课件解释为什么导2 体容易导电，绝缘体不易导电）导体中有大量自由移动的电荷，金属导体中自由移动的电荷是自由电子；酸、碱、盐水溶液中自由移动的电荷是正、负离子。导体内有大量自由移动的电荷是导电的必要条件。绝缘体中，电荷几乎都被束缚在原子的范围内而不能自由移动，可自由移动的电荷很少，因此不容易导电。理解导体和绝缘体之间没有明显界限（教师讲解）（三）思考同一物质的导电能力是一成不变的吗？：教师演示实验： ______________________________________________________________________ _结论： P40页电阻并识记：（四）知道电阻，能进行单位换算。自学课本表示。