金属电阻、电阻率等基本概念
电阻与电阻率
电阻与电阻率电阻是指电流通过导体时所遇到的阻碍程度。
当电流通过一个导体时，电子在导体中受到电场力的作用而移动，但由于电子在金属中遇到离子晶格的阻力，电子的自由移动受到限制，从而产生了电阻。
电阻的物理意义是表征导体抵抗电流流动的程度。
电阻的单位是欧姆(Ω)。
电阻的数值与导体的长度、截面积以及物质的电阻率有关。
根据欧姆定律，电阻和电流之间的关系为 V=IR，其中 V 表示电压，I 表示电流，R 表示电阻。
电阻率是物质特性的一个量度，表示单位长度下单位截面积的导体抵抗电流流动的能力。
电阻率的数值与物质的导电性质有关，不同物质的电阻率不同，单位是欧姆·米(Ω·m)。
导体的电阻率与电阻的关系可以通过以下公式计算：R=ρ(L/A)，其中 R 表示电阻，ρ 表示电阻率，L 表示导体的长度，A 表示导体的截面积。
根据这个公式可以得知，当导体的长度增加时，电阻也会相应增加，即电阻与导体的长度成正比关系。
同样地，当导体的截面积变大时，电阻减小，即电阻与截面积成反比关系。
由此可见，电阻的大小与导体的尺寸密切相关。
对于金属导体来说，电阻和温度也有关系。
随着温度的升高，导体内离子晶格的振动加剧，电子与离子之间的碰撞增多，导致电阻增加。
这种现象称为电阻的温度系数，有些物质的电阻随温度的升高而下降，这样的物质称为负温度系数材料。
在实际应用中，我们经常遇到需要控制电阻的情况。
例如，在电路中，为了保护电子元器件，我们需要合理地选择电阻值。
当电路中的电阻太小时，电流会过大，可能会损坏元器件；当电阻太大时，电流会过小，可能导致电路无法正常工作。
因此，我们需要根据具体情况选择适当的电阻值。
除了金属导体之外，电阻还存在于其他材料中。
例如，半导体是一种电阻较高的材料，可以用来制造各种电子器件，如二极管、晶体管和集成电路等。
绝缘体是一种电阻较大的材料，几乎不允许电流通过。
这些不同材料的电阻特性的差异，使得它们在不同的应用领域有着不同的用途。
金属导体电阻率公式
金属导体电阻率公式
金属导体电阻率公式是描述金属导体电阻大小的公式，它是电学中的重要概念之一。
在电路中，电阻是电流通过导体时所遇到的阻力，而金属导体电阻率公式则是用来计算金属导体电阻大小的公式。
金属导体电阻率公式为：ρ = RA/L，其中ρ表示电阻率，R表示电阻，A表示导体横截面积，L表示导体长度。
这个公式告诉我们，金属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。
也就是说，导体越长，电阻就越大；导体越粗，电阻就越小。
金属导体电阻率公式的推导基于欧姆定律，欧姆定律是电学中最基本的定律之一，它描述了电流、电压和电阻之间的关系。
欧姆定律的公式为：I = V/R，其中I表示电流，V表示电压，R表示电阻。
这个公式告诉我们，电流与电压成正比，与电阻成反比。
也就是说，电阻越大，电流就越小；电阻越小，电流就越大。
金属导体电阻率公式的应用非常广泛，它可以用来计算各种金属导体的电阻大小。
在电路设计和电子工程中，我们经常需要计算电路中各个部分的电阻大小，以便确定电路的性能和稳定性。
金属导体电阻率公式可以帮助我们快速准确地计算电路中各个部分的电阻大小，从而优化电路设计和提高电路性能。
金属导体电阻率公式是电学中的重要概念之一，它描述了金属导体
电阻大小与导体长度和横截面积之间的关系。
这个公式的应用非常广泛，可以帮助我们快速准确地计算电路中各个部分的电阻大小，从而优化电路设计和提高电路性能。
金属电阻率
金属电阻率1. 介绍金属电阻率是指金属导体在单位长度和单位横截面积上的电阻。
它是一个重要的物理参数，可以描述金属材料的导电性能。
不同金属的电阻率不同，这取决于金属的晶格结构、杂质含量和温度等因素。
2. 电阻率的定义电阻率（ρ）的定义是，单位长度（l）和单位横截面积（A）上的电阻（R）与导体的电阻率成正比。
数学上，可以用以下等式表示：R = ρ * (l / A)其中，R表示电阻，ρ表示电阻率，l表示导体的长度，A表示导体横截面的面积。
3. 电阻率的单位电阻率的单位是欧姆米（Ω·m）。
欧姆米可以简化为Ω/m，或者用其他形式的单位，例如Ω·cm、Ω·mm等。
4. 影响金属电阻率的因素4.1. 温度温度是影响金属电阻率的重要因素之一。
一般来说，金属的电阻率随着温度的升高而增加。
这是因为随着温度升高，金属原子的热振动增强，电子与金属原子的碰撞增多，电子流通的路径受到阻碍，从而电阻率增加。
4.2. 材料的物理属性金属的晶格结构、晶体缺陷和杂质含量等物理属性也会影响金属的电阻率。
理想的晶体结构和较少的杂质含量通常会导致较低的电阻率。
而晶体缺陷和杂质含量的增加会导致电子的散射增加，进而导致电阻率的增加。
4.3. 应变金属材料在受力时会发生形变，这种形变也会对电阻率产生影响。
一般来说，金属材料受到拉伸时，电阻率会增加。
这是因为形变会引起金属原子的位置变动，从而影响电子的流动，进而增加电阻率。
5. 金属的常见电阻率下面列举了一些常见金属的电阻率值：•银（Ag）：1.59 × 10^-8 Ω·m•铜（Cu）：1.68 × 10^-8 Ω·m•铝（Al）：2.65 × 10^-8 Ω·m•镍（Ni）：6.99 × 10^-8 Ω·m•铁（Fe）：9.71 × 10^-8 Ω·m•钨（W）：5.65 × 10^-8 Ω·m6. 应用金属电阻率是在工程和科学研究中广泛应用的物理特性之一。
一般金属材料的阻值
一般金属材料的阻值金属是一类优良的导电材料，其电阻率通常较低，在常温下，一般金属的电阻率在10^-8Ω·m到10^-6Ω·m之间。
不同金属的电阻率会受到温度、杂质、晶粒结构等因素的影响。
金属的电阻率通常是由其导电电子的迁移和碰撞导致的。
在金属内，自由电子能够在晶格中自由移动，形成电流。
而电阻则是电流受到金属内的阻碍而产生的。
在常温下，金属的电阻率一般较低，使得金属成为一种重要的导电材料。
以下罗列几种常见金属的电阻率：1.铜（Cu）：铜是一种常用的导电金属，其电阻率为1.68×10^-8Ω·m。
铜具有优良的导电性能，被广泛用于电线、电缆等领域。
2.铝（Al）：铝是另一种常用的导电金属，其电阻率约为2.82×10^-8Ω·m。
铝也具有良好的导电性能，被广泛用于电力传输、航空航天等领域。
3.铁（Fe）：铁是另一种重要的金属材料，其电阻率约为9.71×10^-8Ω·m。
铁在工程、建筑等领域都有广泛的应用。
4.镍（Ni）：镍是一种具有良好导电性能的金属，其电阻率约为6.84×10^-8Ω·m。
镍在电池、合金等领域都有应用。
5.铬（Cr）：铬是一种常见的金属，其电阻率约为12.9×10^-8Ω·m。
铬在不锈钢、合金等领域有广泛的应用。
除了上述常见金属外，其他金属如锌、锡、钨等的电阻率也在10^-8Ω·m到10^-6Ω·m之间。
需要注意的是，金属的电阻率会受到温度的影响，一般来说，金属的电阻率随温度的升高而增大，因此在实际应用中需要考虑温度对导电性能的影响。
总之，金属材料一般具有较低的电阻率，适合用于导电材料。
通过合理选择金属材料，可以满足不同领域对导电性能的要求，促进各行各业的发展。
半导体物理学__基本概念
半导体物理学基本概念有效质量-----载流子在晶体中的表观质量，它体现了周期场对电子运动的影响。
其物理意义：1）有效质量的大小仍然是惯性大小的量度；2）有效质量反映了电子在晶格与外场之间能量和动量的传递，因此可正可负。
空穴-----是一种准粒子，代表半导体近满带（价带）中的少量空态，相当于具有正的电子电荷和正的有效质量的粒子，描述了近满带中大量电子的运动行为。
回旋共振----半导体中的电子在恒定磁场中受洛仑兹力作用将作回旋运动，此时在半导体上再加垂直于磁场的交变磁场，当交变磁场的频率等于电子的回旋频率时，发生强烈的共振吸收现象，称为回旋共振。
施主-----在半导体中起施予电子作用的杂质。
受主-----在半导体中起接受电子作用的杂质。
杂质电离能-----使中性施主杂质束缚的电子电离或使中性受主杂质束缚的空穴电离所需要的能量。
n-型半导体------以电子为主要载流子的半导体。
p-型半导体------以空穴为主要载流子的半导体。
浅能级杂质------杂质能级位于半导体禁带中靠近导带底或价带顶，即杂质电离能很低的杂质。
浅能级杂质对半导体的导电性质有较大的影响。
深能级杂质-------杂质能级位于半导体禁带中远离导带底（施主）或价带顶（受主），即杂质电离能很大的杂质。
深能级杂质对半导体导电性质影响较小，但对半导体中非平衡载流子的复合过程有重要作用。
位于半导体禁带中央能级附近的深能级杂质是有效的复合中心。
杂质补偿-----在半导体中同时存在施主和受主杂质时，存在杂质补偿现象，即施主杂质束缚的电子优先填充受主能级，实际的有效杂质浓度为补偿后的杂质浓度，即两者之差。
直接带隙-----半导体的导带底和价带顶位于k空间同一位置时称为直接带隙。
直接带隙材料中载流子跃迁几率较大。
间接带隙-----半导体的导带底和价带顶位于k空间不同位置时称为间接带隙。
间接带隙材料中载流子跃迁时需有声子参与，跃迁几率较小。
平衡状态与非平衡状态-----半导体处于热平衡态时，载流子遵从平衡态分布，电子和空穴具有统一的费米能级。
高考物理一轮复习教案： 电路的基本概念和规律 Word版含解析
专题八 恒定电流 考纲展示 命题探究考点一 电路的基本概念和规律基础点知识点1 电流和电阻 1．电流 (1)形成①导体中有能够自由移动的电荷。
②导体两端存在电压。
(2)方向：规定为正电荷定向移动的方向。
电流是标量。
(3)定义式：I ＝qt 。
(4)微观表达式I ＝nqS v 。
(5)单位：安培(安)，符号A,1 A ＝1 C/s 。
2．电阻(1)定义式：R ＝UI。
(2)物理意义：导体的电阻反映了导体对电流的阻碍作用。
3．电阻定律(1)内容：同种材料的导体，其电阻R 与它的长度成正比，与它的横截面积成反比，导体的电阻与构成它的材料有关。
(2)表达式：R ＝ρlS 。
4．电阻率(1)计算式：ρ＝R Sl，单位：Ω·m 。
(2)物理意义：反映导体的导电性能，是表征材料性质的物理量。
(3)电阻率与温度的关系。
①金属：电阻率随温度升高而增大。
②半导体：电阻率随温度升高而减小。
③一些合金：几乎不受温度的影响。
④超导体：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为零，成为超导体。
知识点2 欧姆定律和伏安特性曲线 1．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 ＝UR 。
(3)适用范围①金属导电和电解液导电(对气体导电不适用)。
②纯电阻电路(不含电动机、电解槽的电路)。
2．导体的伏安特性曲线(1)I -U 图线：以电流为纵轴、电压为横轴画出导体上的电流随电压的变化曲线，如图所示。
(2)比较电阻的大小：图线的斜率I U ＝1R ，图中R 1＞R 2(选填“＞”“＜”或“＝”)。
(3)线性元件：伏安特性曲线是直线的电学元件，适用于欧姆定律。
(4)非线性元件：伏安特性曲线为曲线的电学元件，不适用于欧姆定律。
知识点3 电功、电功率、焦耳定律 1．电功(1)定义：导体中的自由电荷在电场力作用下定向移动，电场力做的功称为电功。
(2)公式：W ＝qU ＝UIt 。
半导体物理学 基本概念汇总
半导体物理学基本概念有效质量-----载流子在晶体中的表观质量，它体现了周期场对电子运动的影响。
其物理意义：1）有效质量的大小仍然是惯性大小的量度；2）有效质量反映了电子在晶格与外场之间能量和动量的传递，因此可正可负。
空穴-----是一种准粒子，代表半导体近满带（价带）中的少量空态，相当于具有正的电子电荷和正的有效质量的粒子，描述了近满带中大量电子的运动行为。
回旋共振----半导体中的电子在恒定磁场中受洛仑兹力作用将作回旋运动，此时在半导体上再加垂直于磁场的交变磁场，当交变磁场的频率等于电子的回旋频率时，发生强烈的共振吸收现象，称为回旋共振。
施主-----在半导体中起施予电子作用的杂质。
受主-----在半导体中起接受电子作用的杂质。
杂质电离能-----使中性施主杂质束缚的电子电离或使中性受主杂质束缚的空穴电离所需要的能量。
n-型半导体------以电子为主要载流子的半导体。
p-型半导体------以空穴为主要载流子的半导体。
浅能级杂质------杂质能级位于半导体禁带中靠近导带底或价带顶，即杂质电离能很低的杂质。
浅能级杂质对半导体的导电性质有较大的影响。
深能级杂质-------杂质能级位于半导体禁带中远离导带底（施主）或价带顶（受主），即杂质电离能很大的杂质。
深能级杂质对半导体导电性质影响较小，但对半导体中非平衡载流子的复合过程有重要作用。
位于半导体禁带中央能级附近的深能级杂质是有效的复合中心。
杂质补偿-----在半导体中同时存在施主和受主杂质时，存在杂质补偿现象，即施主杂质束缚的电子优先填充受主能级，实际的有效杂质浓度为补偿后的杂质浓度，即两者之差。
直接带隙-----半导体的导带底和价带顶位于k 空间同一位置时称为直接带隙。
直接带隙材料中载流子跃迁几率较大。
间接带隙-----半导体的导带底和价带顶位于k 空间不同位置时称为间接带隙。
间接带隙材料中载流子跃迁时需有声子参与，跃迁几率较小。
平衡状态与非平衡状态-----半导体处于热平衡态时，载流子遵从平衡态分布，电子和空穴具有统一的费米能级。
电阻的大小和材料特性
影响电阻大小的因素
材料性质
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温度：温度升高，材料的电阻率会增大，电阻也会增大。
电阻率：材料的电阻率与其导电性能有关，电阻率越高，电阻越大。
湿度：湿度增加，材料的电阻率会减小，电阻也会减小。
杂质：杂质含量越高，材料的电阻率会增大，电阻也会增大。
温度
温度对电阻的影响：温度升高，电阻增大；温度降低，电阻减小
欧姆表：用于测量电阻的常用仪器，可以测量电阻、电压和电流
电阻测试仪：一种专门用于测量电阻的仪器，可以测量电阻、电压、电流等多种参数
电桥：一种精密测量电阻的仪器，可以测量电阻、电容、电感等多种参数
万用表：一种多功能测量仪器，可以测量电压、电流、电阻等多种参数
测量电阻的方法
伏安法：通过测量电压和电流，计算电阻值
在物理实验中的应用
控制电流：通过电阻可以控制电路中的电流，防止电流过大损坏电路。
测量电流：通过电阻的电流与其两端电压成正比，可以用来测量电流。
测量电压：通过电阻的电压与其流过的电流成正比，可以用来测量电压。
保护电路：电阻可以作为电路的保护元件，防止电路过载或短路。
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电阻的测量与计算
测量电阻的仪器
欧姆表法：使用欧姆表直接测量电阻值
电桥法：通过电桥平衡原理，测量电阻值
数字万用表法：使用数字万用表测量电阻值
计算电阻的公式
欧姆定律：R = V/I，其中R为电阻，V为电压，I为电流
电阻定律：R = ρL/A，其中ρ为电阻率，L为长度，A为横截面积
并联电阻：R = R1*R2/(R1+R2)，其中R1和R2为并联电阻
材料特性：不同材料的电阻率不同，影响电阻大小
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第二节 金属电阻 电阻率等基本概念
一、学习目标
(1)了解电阻的大小是电线电缆产品测试的一项基本指标；
(2)了解导体发热与电阻有关，掌握公式 Rt I Q 2=；
(3)掌握电阻率ρ是表征导体导电性能的重要参数，并会熟练使用=R S L ρ计算导体的电阻；
(4)掌握温度对导体电阻的影响关系)
(12112t t R R R --=α，并会熟练运用。
二、重点和难点
(1)教学重点：对电阻率ρ的理解和熟练使用公式=R S L ρ、)(12112t t R R R --=α求解问题。
(2)教学难点：对电阻率ρ的理解和熟练使用公式=R S L ρ、)
(12112t t R R R --=α求解问题。
三、知识细化
1、导体发热与电阻有关
情境：我们应该有这样的感受：家里的用电器在打开使用一段时间之后，它的导线上有发热的现象。
这是为什么呢？
2、表征导体导电性能好坏的参数
思考一：我们以前学过哪些计算电阻的公式？影响电阻大小的因素究竟是什么呢？
①I
U R =（欧姆定律）： 提示：只适用于确定电阻的求解。
我们可以利用加在其两端的电压U 和通过的电流I 来计算该电阻阻值的大小，但U 、I 不能影响该电阻阻值的大小，因为一个已经做好的电阻其阻值大小是确定的。
②公式 =R S
L ρ（电阻定律） 式中：ρ为导体的电阻率 单位 m ∙Ω
L 为导体的长度 单位 m
S 为导体的横截面积 单位 2m
该公式告诉我们：导体的电阻不仅与其尺寸有关，还与导体的材料有关。
因此，导体的导电性能好坏直接取决于导体的材料。
请看课本第31页（B 页）表1-1.
从表中我们可以得出：
导体：
半导体：
绝缘体：
思考二：日常生活中，作为导线常用的材料是什么？结合表1-1说说为什么？
结论：反映导体导电性能好坏的不是电阻R ，而是电阻率ρ。
电阻率越大，导电性能越差。
因此，电阻率ρ是检测技术上用来判定导体的合格与否的一个重要参数。
对于我们检测而言，我们要判断原材料是否合格有两个方法：
一是运用化学成分分析法。
分析材料的纯度，如铜杆，只要纯度达到99.99%
就不需要检测电阻率，认定其电阻率合格。
该方法对设备的要求较高。
二是运用物理方法。
运用电阻定律=R S L ρ，可得L
RS =ρ，只要测得该导体的电阻R 、横截面积S 、长度L ，就可以计算出电阻率ρ。
把测得的电阻率ρ和国家标准进行比较就可以判断材料是否合格。
改方法对设备的要求低，故普遍采用。
思考三：请大家再看一下表1-1，电阻率)20(/0C m ∙Ωρ，这难道说电阻率还和温度有关系？换句话说，温度会影响电阻？
实验：测试和计算白炽灯通电前后的电阻大小。
结论： 。
正是因为同一导体在不同的温度下有不同的电阻，我们可以推出来，同一导体在不同的温度下，其电阻率ρ也不相同。
因此，国际上为了统一，给我们的参考标准是在C 020的环境下通过测量的数据制定的。
如国际标准铜的电阻率ρ=1.7241x m ∙Ω-810，是在C 020时的值。
3、电阻的温度系数
①定义：温度每升高C 01时电阻所变动的数值与原来电阻值的比。
②符号：α 单位
C 01 ③表达式：)
(12112t t R R R --=α 即[])(11212t t R R -+=α 铜导体的α=4.1x 310-C
01，近似取0.004 ④意义：国际标准铜的电阻率ρ=1.7241x m ∙Ω-810，是在C 020时测得的，上述公式便于我们把转算电阻的大小，进而计算C 020时的电阻率。
例题：在C 050时测得一长1m ，截面积为0.12m m 的铜导线的电阻为0.2Ω，请判断该导线的电阻率是否合格？（国际标准铜在C 020时的电阻率ρ=1.7241x m ∙Ω-810）004.0=α
解：
四、课堂小结
①反映导体导电性能好坏的不是电阻R ，而是电阻率ρ。
电阻率越大，导电性能越差。
因此，电阻率ρ可以用来判定导体的合格与否。
②国际标准铜的电阻率ρ=1.7241x m ∙Ω-810，是在C 020时测得的，因此我们要利用[])(11212t t R R -+=α转算电阻的大小，进而由=R S L ρ，得到L
RS =ρ计算C 020时的电阻率，从而判定导体的合格与否。
五、课堂练习及作业布置
①课后练习第2题。
②作业：课后练习第2、3、4题。