定义 导体电阻随温度变化而改变的特性,金属电阻随温度升高而增大,半导体则相反。
从哪来 建立在 1.1 电路的定义与组成(理解电阻是电路元件属性)、4.1 电流的定义与单位(通过电流变化间接反映电阻变化)以及 3.1 串联电路(L1)(利用串联分压或电流表监测回路状态)之上。
为什么 金属导体中,电阻源于自由电子定向移动时与晶格原子的碰撞。温度升高,原子热运动加剧,振幅变大,电子与原子碰撞频率增加,阻碍作用增强,故电阻变大。半导体中,温度升高激发更多载流子,导电能力增强,故电阻变小。
类比法
将金属导体比作拥挤的街道,电子是行人。温度低时行人走得顺畅;温度高时(原子振动剧烈),街道两侧“障碍物”晃动更厉害,行人更容易被绊倒(碰撞),通行变慢(电阻变大)。
适合:形象思维强、抽象逻辑较弱、喜欢生活化类比的学生。
实验探究法
展示白炽灯冷态与热态电阻测量数据(冷态约几欧姆,热态几百欧姆),结合 $I=U/R$ 分析为何刚开灯瞬间电流大易烧断。
适合:逻辑推理能力强、喜欢通过数据对比得出结论的学生。
微观机理法
直接讲解晶格振动与电子散射机制,强调“无序度”增加导致能量损耗增加。
适合:物理基础扎实、对微观粒子运动感兴趣、准备竞赛或拔高的学生。