物体电阻与温度的关系
当温度变化时,物体的电阻是否会变化?其实,不同材料的物体情况各有不同。
金属导体的电阻率(电阻率是用来表示各种物质电阻特性的物理量)随温度的升高而变大。这是因为温度升高,金属材料中自由电子运动受到的阻力会增大,电阻就会不断变大。到了一定温度,物态开始发生变化,例如:从固体变成液体,再从液体变成气体时,由于原子的排列变得更为混乱、分散,电阻率还会出现跳跃式的上升。各种金属导体中,银的导电性能是最好的,但还是有电阻存在。20世纪初,科学家发现,某些物质在很低的温度时,如铝在-271.76℃以下,铅在-265.95℃以下,电阻就变成了0,这就是超导现象。
半导体由于其特殊的晶体结构,电阻有特别的规律。如硅、锗等元素,它们原子核的最外层有个电子,既不容易挣脱束缚,也没有被原子核紧紧束缚,半导体的导电性介于导体和绝缘体之间。但温度升高,半导体原子最外层的电子获得能量,挣脱原子核的束缚成为自由电子,可供其他电子移动的空穴增多,所以导电性能增加,电阻率下降。掺有杂质的半导体的电阻率变化较为复杂:当温度从绝对零度上升,半导体的电阻率先是减小,到了绝大部分的带电粒子离开他们的载体后,电阻率会因带电粒子的活动力下降而稍微上升。当温度升得更高,半导体会产生新的载体(和未掺杂质的半导体一样),电阻率会再度下降。
当温度极高时,物质就会进入新的状态,成为等离子体。此时,原子被电离,电子逸出,原子核组合成离子团,因此即使原本物质是绝缘体,成为等离子体后也可导电。
还有一些物体,如锰铜合金和镍铬合金,其电阻率随温度变化极小,可以利用它们的这种性质来制作标准电阻。
请根据上述材料,回答下列问题:
①导体的电阻可能与导体的长度有关;
②导体的电阻可能与导体的横截面积有关;
③导体的电阻可能与导体的材料有关。
实验室提供了4根电阻丝,其规格、材料如下表所示
编号 | 材料 | 长度/m | 横截面积/mm2 |
A | 镍铬合金 | 0.5 | 0.5 |
B | 镍铬合金 | 1.0 | 0.5 |
C | 镍铬合金 | 0.5 | 1.0 |
D | 锰铜合金 | 0.5 | 0.5 |
①将5Ω的电阻接入电路,调节滑动变阻器,使电压表的示数为2V,将电阻R和电流表示数I记录在数据表格中;
②断开开关S,用10Ω的电阻替换5Ω的电阻接入电路,闭合开关S,,将数据记录在表格中;
③用20Ω的电阻替换10Ω的电阻接入电路,闭合开关S,当滑动变阻器接入电路的阻值最大时,电压表的示数大于2V,实验无法进行下去。请写出一种解决问题的方法:。
①闭合开关、 , 断开 , 调节滑动变阻器的滑片 , 使电压表的示数为并记录;
②保证,断开,闭合,记录电压表的示数;
①用刻度尺测出六根电阻丝的长度l,将数据记录在表格中;
②按照电路图连接实物,开关断开,试触;
③闭合开关,用测出通过R1的电流I1 , 将数据记录在表格中;
④;将数据记录在表格中;
⑤仿照步骤④多次实验,将数据记录在表格中;
⑥断开开关,整理器材;