物质的电阻随温度的变化而变化是一种常见的现象。请解释你将如何通过实验证明这种效果。
证明一种物质的电阻随温度的变化是很简单的。我很想知道你如何辨别定量测量这个变化。也就是说,你将如何设计一个实验,以便在电阻随温度变化的影响上“附加一个数字”?
这个问题是一个很好的课堂实验的起点。有几种方法可以证明这种效应。
一位电yabosports官网子学教师想向他的学生演示电阻随温度变化的影响。为此,他选择了一个长约3厘米、直径约5毫米、黑色、两端各有一根电线的碳电阻,并将其连接到一个欧姆表上。无论何时他抓住电阻在他的手指之间,欧姆计立即作出反应,显示一个大大减少的电阻。
这个实验出了什么问题?
如果改变电阻真的是由于电阻温度的变化,它不应该是吗即时.
我必须承认,这个问题的起因是我自己的一次教育经历。lol亚博对ig这真的发生了!我仍然记得我盯着演示,困惑的是,当教练抓住电阻时,阻力会变化得如此之快,如此之大。我还记得当我试图表达自己的困惑时,教练对我的温和侮辱:“怎么了?对你来说太复杂了?”请不要这样对待你的学生。
一些学生可能认为这个实验有缺陷,因为他们预计阻力会随着温度的升高而上升,而不是下降。然而,这对温度引起的电阻变化的本质做出了一个基本假设,这在科学上是一件坏事。让实验证据告诉你这种现象是如何工作的,而不是告诉它应该做什么!
和你的学生讨论他们的想法真正的在这个实验中电阻变化的机理,以及他们如何修改实验,使温度成为唯一变化的变量。
如果我们要一个电锯插入很长延长线,然后把绳子的另一端插入电源插座,我们会看到注意减少水平的性能,而如何执行时直接插入插座(没有延长线)相同。
判断当环境温度升高时,电锯的性能是变好还是变差,并解释你的答案。
导体在任何温度下的电阻可由下列公式计算:
$ $ R_T = R_r + R_r \αT-R_r \αT_r $ $
在那里,
RT温度T时导体的电阻
Rr参考温度T下导体的电阻r
α =参考温度T下的电阻温度系数r
用因式分解的方法简化这个方程。
$ $ R_T = R_r[1 +α(T-T_r) \] $ $
后续问题:当作图时,以温度(T)为自变量,电阻(R)为自变量T)作为因变量(即两轴图,T在水平,R在垂直),得到的图是线性的吗?为什么或为什么不?在画出图形之前,怎么可能仅仅通过看方程就知道呢?
这只是一个代数练习!
给出导体在该温度下的电阻(R),求导体温度(T)的方程T),其在标准参考温度(Rr@ Tr),以及在同一参考温度(α @ Tr).
$ $ T = \压裂{\压裂{R_T} {R_r} 1}{\α}+ T_r $ $
学生们可能会在某处的教科书中找到这个方程,但这个问题的关键是让他们进行代数运算,从另一个方程推导出这个方程。
精密线绕电阻器通常由一种特殊的金属合金制成锰铜.是什么使这种合金更适合用于精密电阻结构?
锰合金的α值接近于零。
问你的学生一个由铜丝或铁丝制成的线绕电阻器在温度变化时可能会发生什么。
历史的附注:在二战期间,盟军广泛使用模拟计算机用于指导发射炮弹和投掷炸弹。数字计算机利用开/关信号进行数学运算,因此不会因元件值的微小变化而产生误差。与数字计算机不同,电子模拟计算机以连续的电压和电流的形式表示物理变量,并依赖其组成电阻的精度来产生精确的结果。我记得读过一个先驱工程师在那个领域描述了很大的精度增益,主要是由于电阻结构的改进。如果在电阻的准确性和稳定性方面没有一些关键的改进,战时的模拟计算机就会遭受严重的不准确性。在所有的事物中,最卑微的电阻器是盟军战争中有影响力的一部分!
一段铜线(在20处α = 0.004041oC)在20摄氏度时电阻为5欧姆。如果温度上升到50摄氏度,计算它的电阻。
现在,用计算出来的电阻,和新的温度50oC,并计算当它冷却到20时,导线的电阻应该是多少o把这当作一个单独的问题,完成所有的计算,不要只说“5欧姆”,因为你知道原始条件!
计算每一个试样的电阻,给定它们在参考温度(Rr@ Tr),以及它们目前的温度(T):
学生可能会发现很难获得最后三个样本(8,9,10)的正确答案。正确执行这些计算的关键是假设温度每一种金属类型的α值。这个参考温度可能与问题中给出的参考温度不一样!
这是我在计算中用到的α值,所有这些都是在20的参考温度下进行的o摄氏度:
你的学生的资料来源可能与这些数字有些不同。
一卷#10 AWG铝线有500英尺长。环境温度为80oF,它的端到端电阻是多少?解释解决这个问题所需的所有计算。
0.7899Ω
解决这个问题需要综合几个概念:计算给定金属类型、长度和规格的电线的电阻;不同温度单元之间的转换;以及计算温度引起的电阻变化。
白炽灯的灯丝电阻在室温(20oC),但只有225毫安时,由12伏直流电源供电。考虑到灯丝是由钨金属制成的,当由12 VDC电源供电时,计算其温度在F度。
T = 3484oF
解决这一问题需要整合几个概念:欧姆定律,不同温度单位之间的转换,以及从电阻位移计算温度。