金属 半导体 超导
导体由普通状态向超导状态转变时的温度称为转变温度，或临界温度（TC）.
水银：TC=4.2K铅：TC=7.0K铝：TC=1.2K镉：TC=0.6K
5什么是高温超导体？
氧化物的转变温度较高，称为高温超导体
6超导体有哪些应用？
超导体发电机；超导体计算机零件；磁悬浮列车
二、补充内容
课题
14-3、4半导体及其应用超导体及其应用
时间
目标
知识
1了解什么是半导体，了解半导体和金属导体的电阻率随温度的变化情况相反，了解半导体的特性及其应用
2了解什么是超导体，什么是超导的转变温度，超导体的特性，了解什么是高温超导，简单了解人类对超导研究的认识过程
能力
培养学生的学习兴趣，扩展学生的知识面
德育
2半导体与金属导体在电阻率上以及电阻率随温度的变化关系上有什么区别？主要的半导体材料有哪些？
①半导体电阻率大于金属导体②半导体的电阻率随温度的升高而降低，与金属相反
③锗、硅、砷化镓、锑化铟
3半导体有哪些应用？
①热敏电阻②光敏电阻③晶体管
4什么是超导现象？什么是超导体什么是转变温度？
大多数金属在温度降到某一ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ值时，都会出现电阻突然将为零的现象，称超导现象
作业
阅读教材
后记
引言
金属的电阻率随温度的升高而增大，则随温度的降低而减小。但有些材料的电阻率的变化与金属随温度的改变相反，即半导体。同时另一问题是，对于金属当温度降低到绝对零度附近时电阻突然减为零—超导现象
今天我们来研究半导体和超导体及其简单应用。
内容
一、阅读教材，回答以下问题
1什么是半导体？
导电性能介于导体和绝缘体之间的材料。
1半导体的特性：热敏特性；光敏特性；掺杂特性
2二极管的作用：单向导电性
三级管的作用：放大作用
3超导体的特性：电阻为零；完全的抗磁性
普通状态超导状态
4超导现象的研究受低温的制约，因此，超导的研究的一个重要课题是提高转变温度
历史回顾：
练习
小节
1区别金属导体和半导体电阻率随温度的改变不同
2了解半导体和超导体及其应用
了解人类对自然的认识是不断深入的，激发学生的求知欲
学法
指导
阅读教材，获取信息
重点
半导体和超导体的特性
难点
高温超导
解决
办法
在学生阅读教材的基础上，进行讲解，扩充知识
教具
复习
1怎样根据I-U图线比较电阻大小？
2电阻定律的内容是什么？金属导体的电阻率随温度升高怎样变化？
3一段粗细均匀电阻丝，将其长度均匀拉长为原来的1/10，电阻变为原来的多少？
电工电子基础知识
湿敏电阻：是对湿度变化非常敏感的电阻器,能在 各种湿度环境中使用，它是将湿度转换成电信号 的换能器件。主要用作湿度传感器，如婴儿的尿 湿报警器等。 熔断器、分流器：也可以看作是一种电阻器件， 熔断器是一种阻值很小，功率较小的电阻，当通 过的电流超过一定值时，其发热熔断起到保护作 用；分流器实际上就是一个阻值很小的电阻，串 在回路中，当有直流电流通过时，产生压降且随 电流大小变化，供直流电流表显示，或接到变送 器（如励磁回路），实际上相当于取样、测量的 作用。
RC u U ( 1 e ) C s
du U iC C C s e R C dt R t
t
－－Biblioteka u C ， iC Us Us R O uC iC
t
放电过程分析：其中
RC称为电路充放电时间常数，
1 2 S R iC C + uC + Us
它是反映充放电快慢的一个参数。
t RC
阻值标示：一般用色环法和数字法。
3.电阻的性质
电阻是一个耗能元件，即消耗电能变为热能。 电阻是线性元件，它符合欧姆定律：Ι=U/R。 电阻在电路中主要用于限流、分流、降压、分压。 主要参数：阻值及误差、额定电压、额定功率等。 电阻的串并联及计算： 串联：R∑＝R1+ R2+ R3+… 分压作用
导体和绝缘体的区别决定于物体内部是否 存在大量自由电子，导体和绝缘体的界限 也不是绝对的，在一定条件下可以相互转 化。
三、半导体
有一些物质，如硅、锗、硒等，其 原子的最外层电子既不象金属那样容 易挣脱原子核的束缚而成为自由电子， 也不象绝缘体那样受到原子核的紧紧 束缚，这类物质的导电性能介于导体 和绝缘体之间，并且随着外界条件及 掺入微量杂质而显著改变，这类物质 称为半导体。
影响导体电阻因素、半导体、超导体
2、我们现在的生活中，常用电子体温计，通过流过半导体制成的感温头来反映
C 人的体温，这是利用了半导体的（ ） A、良好的导电性 B、良好的绝缘性 C、电阻随温度变化而变化的特性 D、电阻随光照变化而变化的特性
3、下图所示是一种调节收音机音量兼开关的调节器，
它实际上是一个旋钮型变阻器．若接线片A、B巳接
应用：光敏电阻、热敏电阻、压敏电阻、二极管等 识记：发光二极管也叫LED，具有单向导电的特点。电流从 正极流入负极流出
知识点三、超导体
某些物质在温度降到一定程度时，电阻会突然消失， 变为零，这种现象叫超导现象。能够发生超导现象的 物体叫超导体。
应用：输电，磁悬浮列车等 利用超导体可以降低由于电阻引起的电能损耗！
金属丝的长度变长了，横截面积变小了 。
6、某些物质在很低的温度时，电阻变为零，这就是超导现象。如果把 超导现象用于实际，电烤箱的电阻丝不能 选填能或者不能选用超导体
7、在做“研究电阻大小的因素”的实验时，为了便于研究，采用 控制变量的方法，每次需挑选两根合适的导线，测出通过它们的
电流，然后进行比较，最后得出结论。 （1）为了研究电阻与 横截面积 的关系，应选用导线A和导线D
入了电路，则顺时针转动旋钮触片时，收音机的音
量将变
小．
4、家庭用的白炽灯的灯丝断了，有时适当动一动灯泡可以将灯丝搭 上。接上电路后，灯泡的亮度将变 亮 些（选填“亮”或 “暗”），原因是灯丝的电阻变 小。（选填“大”或“小”）
5、若将一根金属丝均匀拉长时，金属丝的电阻会变 大（选填 “大”或“小”）。原因是：
3、小芳同学在探究“决定导体电阻大小的因素”时，做出了如下猜想： 猜想①：在温度不变时，导体的电阻与导体的材料有关； 猜想②：在温度不变时，导体的电阻与导体的长度有关； 猜想③：在温度不变时，导体的电阻与导体的横截面积有关． 供她选择的导体如下表所示：
电性材料—超导材料
电性材料—超导材料学院班级：姓名：组号：学号:一．引言电性材料的分类，按电性性能可分为导体、半导体、超导体和绝缘材料等四类；从应用角度可分为导电材料、电阻材料、电热材料和绝缘材料等。
电性材料性能的差异与其成分、组织、结构、以及外界环境(如温度、压力、磁场)都密切相关。
电性材料在日常的生活中应用十分广泛，再此主要介绍一下超导材料。
二．超导材料（Superconductor Materials ）1．绪论超导材料是近40年发展起来的高科技技术，它在电工、交通、医疗、工业、国防和科学实验等高科技领域都有着重要的现实意义和巨大的发展前景。
许多科学家认为超导技术将是21世纪具有经济战略意义的高新技术，极具发展潜力和市场前景。
是本世纪高新技术发展的一个重要方向。
我国自20世纪60年代末即开始超导技术的研究，经30多年的努力，在超导磁体技术及其应用、超导材料研究、超导电子学以及超导基础研究方面都取得很大成绩。
2．超导材料的发展历程⑴1908年荷兰莱顿（Leiden ）大学的卡末林·昂尼斯（Kamerlingh Onnes ）教授成功地将氦气液化，达到4.2K 的低温。
1911年，昂尼斯发现，水银（Hg ）的电阻在液氦低温条件下（4.15K ）突然降为零。
随后的持续电流实验证实，此时的电阻率约为10-23Ω·cm 。
而良导体铜在4.2K 以下时的电阻率约为10-9Ω·cm 。
可以认为水银的电阻突然消失了。
这一发现标志着人类对超导研究的开始。
低温条件下物质电阻突然消失的现象，称为超导电性的零电阻现象。
这是人类第一次发现超导现象。
⑵1911～1932年纯元素超导体的发现，例如Pb 、Sn 、In、Ta 、Nb 等。
⑶1933年，迈斯纳（W ·Meissner ）和奥森菲尔德(R ·Ochsenfeld)发现超导体具有完全抗磁性，又称为迈斯纳效应。
⑷1933 ～ 1953年发现了合金、过渡金属碳化物和氮化物的超导体。
金属材料的导电性
在温度T 时的真电阻温度系数为
T
1
T
d
dT
纯金属： α≈ 4×10－3 过渡族金属，特别是铁磁性金属α较高
Fe：6×10－3 Co ：6.6×10－3 Ni ：6.2×10－3
过渡族金属
过渡族金属的电阻可以认为是由一系列具有不同 温度关系的成分叠加而成。
过渡族金属 (T) 的反常往往是由两类载体的不同 电阻与温度关系决定的。
反常金属元素
电阻率随压力升高到一定值后下降，即电阻率有极大值， 如碱金属、碱土金属、稀土金属和第Ⅴ族的半金属等。
与压力作用下的相变有关
R/R0
R/R0
p×10-8 Pa
正常元素
p×10-8 Pa
反常元素
冷加工对金属电阻的影响
冷加工变形使纯金属电阻率增加
冷加工变形使一般固溶体电阻增加10-20 %，使 有序固溶体增加100 %甚至更高
晶体的能带
价电子的共有化使单个原子的价电子能级分裂，形成了能带。
能 量
能带 禁带 能带
孤立原子 的能级
能级 能级
平衡间距
原子间距
电子的填充规则
电子填充在一系列准连续分布的能级上，服从 泡利不相容原理，即依次从低向上填充，每一 个能级上最多可填充2个电子；
电子的分布服从费米-狄拉克分布：
电子的某一能级 上的分布几率：
Zn
5.9 10-6
Fe3O4
52 106
Cu
1.7 10-6
TiO2
9 104
Ag
1.6 10-6
ZrO2
1 109
Pb
21 10-6
Al2O3
1 1019
材料按电性能分类: 导体、半导体、绝缘体
中考物理第一轮复习之物理新材料应用
A.可用作输电导线
B.可降低电能损耗
C.制作的元件尺寸可大大缩小
D.可用于制作保险丝
【解析】解：超导体材料的电阻为零，通电后不会发热，故ABC不符合
题意。
故选：D。
11.华为新发布的Mate60Pro手机实现一万多个零部
件国产化，彰显了我国科技创新自强的实力。
Mate60Pro手机具备了88W有线快充和20W反向充
A正确；
BD、纳米气凝胶具有超轻特性，相同体积的纳米气凝胶和其他物质相
比，不适合做打桩用的重锤、D不正确；
C、纳米气凝胶质量大约只有同体积水的质量的
. / ，故C不正确。
故选：A。
=
=
×
≈
5.2023年12月26日，郑许市域铁路开始试乘，试乘首日旅客达7.7万人次
体全部用超导体来代替，能够节约大量电能。
故答案为：导线上将不会产生热损失，能够节约大量电能。
18.2022年2月4日冬奥会开幕式，北京将一张亮丽的科技名片交给了世界
。开幕式上，400名演员手持发光杆进行表演，它发出的白光其实是由
绿 、蓝三种光混合而成的，LED主要是由 ________
半导体 (选填“半导
材料；常温下电阻为零的材料为超导体。
故答案为：半导体；超导体。
强 (选填“强”或“
20.就导电性能来说，金属的导电性能一般比非金属 ____
超导 现象。中国的青年
弱”)；某些物质在温度极低时，电阻会变成零 _____
博士曹原实现石墨烯超导的重大突破。如果用这种超导材料制成
输电线 (选填“输电线”或“电热丝”)，由于没有电流的 ____
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 =。
地铁行业知识-电工电子基础
电容符号
一、基础知识
电阻、电容
C 公式：
ห้องสมุดไป่ตู้
s 4kd
q u
电容器的电容等于电容器的带电荷量，平板电容器的电容与极板面积成 正比，与极间距离成反比。
常用单位： 一般规定把电容器外加1V直流电压时所储存的电荷量称为该电容器的电
容量。电容的基本单位为法拉（F），还有微法（μF）、纳法（nF）、皮法 （pF）。法拉单位较大，实际不常用，常用的是微法、皮法。
I1 I5
I2 + I5+ I1 + I3 + I4 =0
I2 I4
I3
一、基础知识
电路
2. 基尔霍夫电压定律：对任一电路中的任一回路，在任一时刻，沿着该回路 的的所有支路电压的代数和恒等于零,
U4
U3 U2
U1 + U2 + U3 + U4 = 0
U1
目录
一、基础知识 二、日常维修工器具 三、仪表安全操作
二、日常维修工器具
锤子
二、日常维修工器具
锤子
1. 用途及种类：是敲打物体使其移动或变形的工具。有羊角锤、圆头锤、 橡胶锤、功能锤等多种。
2. 使用注意事项： 使用前应先检查锤柄是否安装牢固，如有松动应重新安装，以防 在使用时锤头脱出而发生事故；并应清洁锤头工作面上的油污， 以免敲击时发生滑脱而发生意外。 使用时，应将手上和锤柄上的汗水和油污擦干净，以免锤子从手 中滑脱。 使用锤子时，手要握住锤柄后端，握柄时手的用力要松紧适当。 锤击时要靠手腕的运动，眼要注视工件，锤头工作面和工件锤击 面应平行，这样才能保证锤面平整地打在工件上。
二极管
二极管的伏安特性： 二极管由PN结组成，因此，具有PN结的单向导电特性，它属于非线性电阻 元件。
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
导体超导体半导体绝缘体
导体超导体半导体绝缘体导体、超导体、半导体和绝缘体是物质的不同类型，在电子学和固态物理学中起着重要的作用。
它们在电流传导、能量传输和半导体器件等领域都有不同的应用。
在本文中，我们将深入探讨这些材料的特性、应用和区别。
一、导体1. 导体的特性导体是能够良好地传导电子的物质。
它们通常具有以下特性：- 高电导率：导体的电导率（用于衡量其导电能力）非常高，其电子能够轻松地在物质内自由移动。
- 低电阻率：由于电导率高，导体的电阻率很低，这意味着在给定的电压下，电子可以顺畅地通过导体。
- 自由电子：导体中的电子能够脱离原子，并以自由态形式存在。
2. 导体的应用导体在许多领域中都有广泛的应用，包括：- 电线和电缆：导体的高电导率使其成为电线和电缆的理想选择，用于输送电力和数据。
- 电子器件：导体材料如铜和铝在电子器件中起着重要作用，例如电路板和电动机。
- 传感器：某些导体材料具有感应外部环境变化的能力，可作为传感器使用。
二、超导体1. 超导体的特性超导体是在极低温下表现出零电阻的材料。
以下是其主要特性：- 零电阻：在超导态下，电流可以在超导体中无阻力地流动，极大地提高了电流的传导效率。
- 费米液体：超导体中的电子以费米液体的形式存在，其行为和统计特性与常规导体不同。
- 驱动电场：超导体可以抵抗外部驱动电场并排斥磁场的渗透。
2. 超导体的应用超导体的特殊性质使其在以下领域中具有广泛的应用：- 磁共振成像（MRI）：超导体磁体被广泛用于医学成像中，MRI技术得益于超导体的零电阻和强磁场能力。
- 磁悬浮列车：超导磁体的强磁场性质使其成为磁悬浮列车的理想选择，在高速交通中提供无接触的悬浮效果。
- 能源传输：超导体的零电阻特性可用于高效能源传输，例如超导电缆和超导输电线路。
三、半导体1. 半导体的特性半导体是介于导体和绝缘体之间的材料，具有以下特性：- 电导率介于导体和绝缘体之间：半导体的电导率较低，但会随着温度、电场和杂质浓度的变化而改变。
超导体和半导体的应用
超导体和半导体的应用
超导体的应用：
1.MRI医学成像：超导体的高超导性能使其成为MRI设备的主要组件
之一。
2.高速列车：在超导体磁浮轨道中，磁悬浮车辆可以在几乎零摩擦力
的条件下高速运行。
3.磁共振能源储存：超导体通过磁共振技术可以将能量存储在磁场中，应用于能源储存系统。
4.加速器和实验室用途：超导体在粒子加速器和实验室仪器中被广泛
使用，如大型强子对撞机（LHC）。
5.磁共振成像：超导体在磁共振成像（MRI）中扮演着非常关键的角色。
半导体的应用：
1.电子计算机：半导体器件是电子计算机工业的核心，它们被用来制
造计算机处理器、存储器和其他电子元件。
2.光电子学：半导体器件也可以作为光学元件使用，如光导纤维和光
放大器。
3.LED照明：LED灯是半导体器件的一种，它们是高效和耐用的照明
选择。
4.太阳能电池板：半导体器件也用于制造太阳能电池板，这些电池板
可以将太阳光转化为电能。
5.传感器：许多传感器，如温度传感器、光度计和压力传感器等，都是由半导体器件制造的。