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(一)导体、绝缘体的含义
(1)导体:容易导电的物质叫做导体。常见的导体有各种金属、石墨(碳)、入体、大地、酸碱盐的水溶液等。
(2)绝缘体:不容易导电的物质叫做绝缘体。常见的绝缘体有橡胶、玻璃、瓷、塑料、干木材、油和干燥的空气等。
(二)导体和绝缘体之间没有绝对的界限
它们之间没有明显的界限。导体和绝缘体不是绝对的,有些绝缘体在条件改变时可能会变成导体。例如,常温下玻璃是绝缘体,当烧到红炽状态时可以导电,干木头在潮湿的情况下可以导电,空气在闪电作用下可以导电,纯水地维V在掺有杂质的情况下也可以导电等。导体的表面被氧化或腐蚀后,导电能力下降,甚至不导电,所以电路的关键部位必须采取防腐蚀措施。
(三)导体容易导电和绝缘体不容易导电的原因
有些物质是由分子构成的,分子是由原子构成的,原子又是由原子核和绕核高速运动的电子构成的。电子带负电,原子核带正电。
金属是由原子构成的,在金属导体中存在着大量可自由移动的电子;在酸碱、盐的水溶液中存在着可自由移动的电荷,称为正、负离子;在绝缘体中,几乎没有能自由移动的电子。
由此可见,导体容易导电,是因为导体中有大量的可自由移动的电荷,绝缘体不容易导电,是因为绝缘体中几乎没有能自由移动的电子。
(四)半导体
导电能力介于导体与绝缘体之间的一类物质叫做半导体。常见的半导体材料是硅和锗,半导体主要应用于电子工业。
(一)探究导体的电阻与长度的关系
设计思路:探究导体的电阻与长度的关系时,要控制导体的材料和横截面积相同,选用不同长度的导体接入之间,观察灯的亮度以及电流表的示数。
现象分析:当接入导体甲(1米)时,灯的亮度较暗,电流表的示数较小,说明甲的电阻较大;当接入导体乙(0.5米)时,灯的亮度较亮,电流表的示数较大,说明乙的电阻较小。由此说明导体的电阻大小与长度有关。探究结论:材料、横截面积相同的导体,长度越长,电阻越大。
(二)探究导体的电阻与横截面积的关系
设计思路:探究导体的电阻与横截面积的关系时,要控制导体的材料和长度相同,选用横截面积不同的导体接入,观察灯的亮度以及电流表的示数。
现象分析:当接入较细的导体甲(0.5毫米2)时,灯的亮度较暗,电流表的示数较小,说明甲的电阻较大;当接入较粗的导体乙(1毫米2)时,灯的亮度较亮,电流表的示数较大,说明乙的电阻较小。由此说明导体的电阻大小与横截面积有关。
探究结论:材料、长度相同的导体,横截面积越小,电阻越大。
(三)探究导体的电阻与材料的关系
设计思路:探究导体的电阻与材料的关系时,要控制导体的横截面积和长度相同,选用不同材料的导体接入,观察灯的亮度以及电流表的示数。
现象分析:当接入甲材料(镍铬合金)制成的导体时,灯的亮度较暗,电流表的示数较小,说明甲的电阻较大;当接入乙材料(铜)制成的导体时,灯的亮度较亮,电流表的示数较大,说明乙的电阻较小。由此说明导体的电阻大小与材料有关。
探究结论:横截面积、长度相同,而材料不同的导体,导体电阻的大小不同。
(四)探究导体的电阻与温度的关系
设计思路:探究导体电阻与温度的关系时,应控制导体的材料、横截面积和长度相同。通过改变同一导体的温度,利用电流表的示数来比较电阻的大小。
实验步骤:按图示连接电路,闭合开关,记录电流表的示数;给金属导体AB加热半分钟,再闭合开关,记录电流表的示数,观察灯的亮度。分析与论证:加热前,电流表的示数较大,灯的亮度较亮;加热后,电流表的示数变小,灯的亮度变暗,说明金属导体的电阻与温度有关。
实验结论:导体的电阻大小与温度有关。