这是一个普遍现象对物质的电阻随温度的变化。解释如何通过实验证明这种效果。
这是一个简单的展示一种物质的电阻随温度的变化。我感兴趣的是找到如何辨别定量这种变化的测量。也就是说,你会如何设计一个实验,“附加数字”电阻随温度变化的影响?
这个问题是一个很好的起点一个课堂实验。有几种方法,这种影响可以证明。
电子教练想要展示他的学生电阻随温度变化的影响。要做到这一点,他选择一个碳电阻大约3厘米长和直径5毫米,黑色的颜色,导线两端,并连接到一个欧姆计。每当他抓住他的手指之间的电阻,欧姆计立即响应,显示一个大大减少阻力。
这个实验有什么问题吗?
如果改变电阻确实是由于电阻温度的变化,它不应该吗即时。
我必须承认,这个问题的起源是一个从自己的教育经验。beplay网页版本这真的发生了!我仍然记得盯着示范,困惑,阻力将大大改变如此之快,所以当老师抓住了电阻器。我也回想起轻微的侮辱老师针对我试图传达我的困惑:“怎么了?出什么事了?太复杂了吗?”Please, never treat your students like this.
一些学生可能认为实验是有缺陷的,因为他们希望与温度,增加阻力上升而不是下降。然而,这是一个基本假设温度引起电阻变化的本质,这是一件坏事。让实验证据告诉你这一现象是如何工作的,不要告诉它应该做什么!
与你的学生讨论他们认为什么真正的电阻变化的机制是在这个实验中,如何修改实验以隔离温度作为唯一变量的变化。
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。
确定看到的性能变得更好或更糟随着环境温度的增加,并解释你的答案。
导体的电阻在任何温度下可能由以下公式计算:
$ $ R_T = R_r + R_r \αT-R_r \αT_r $ $
在那里,
RT在温度T =导体的电阻
Rr=导体在参考温度T的阻力r
α=电阻温度系数在参考温度Tr
简化方程通过保理。
$ $ R_T = R_r[1 +α(T-T_r) \] $ $
后续问题:当标注在图与温度(T)作为独立变量和阻力(RT)作为因变量(即一个双轴图和T水平和R垂直),由此产生的线性情节吗?为什么或为什么不呢?怎么可能告诉仅仅通过观察方程,实际上之前策划图?
只是一个锻炼在代数!
写一个方程求解导体的温度(T),鉴于其电阻温度(RT),其电阻标准参考温度(Rr@ Tr),它的电阻温度系数,在相同的参考温度(α@ Tr)。
$ $ T = \压裂{\压裂{R_T} {R_r} 1}{\α}+ T_r $ $
学生可以在教科书的地方找到这个方程,但这个问题的目的是让他们进行代数运算推导方程从另一个。
精密线绕电阻通常是由一种特殊的金属合金锰铜。这种合金是什么使它更好的用于精密电阻建设?
锰铜合金的α值几乎为零。
问你的学生什么是线绕电阻器由铜或铁线可能会做,如果受到温度的变化。
一个历史附注:第二次世界大战期间,盟军的广泛使用模拟计算机指挥发射炮弹和炸弹的下降。与数字计算机使用开/关信号执行数学运算,因此免疫错误引起的轻微变化分量值,电子模拟计算机代表物理变量的形式连续的电压和电流,并取决于其组成的精密电阻产生精确的结果。我记得读的一个开创性的工程师在这一领域描述精度得以在电阻主要是由于改进建设。没有一些重要的改进电阻精度和稳定,模拟战争时代的电脑就会遭受重大的错误。所有的事情,卑微的人电阻器一个有影响力的盟军战争!
铜线的长度在20(α= 0.004041oC)有5欧姆的电阻在20摄氏度。计算它的电阻如果温度增加到50摄氏度。
现在,把阻力计算,新的温度50oC,计算出的电阻线应该去20如果它冷却下来o把它看作一个单独的问题,通过计算,不要说“5欧姆”,因为你知道原来的条件!
计算每个标本的阻力,因为他们抵抗参考温度(Rr@ Tr),和他们现在的温度(T):
学生可能会发现很难获得正确答案的最后三个标本(8、9和10)。正确执行计算的关键是假设温度的α图给出每个金属类型。这个参考温度可能不是一样的参考温度的问题!
我这里有α值用于计算,所有的参考温度20o摄氏度:
你的学生可能会有所不同从这些数据来源。
一卷# 10 AWG铝线是500英尺长。如果环境温度是80oF,它的端到端电阻是什么?解释所有必要的计算来解决这个问题。
0.7899Ω
解决这个问题需要几个概念集成:计算导线的电阻的金属类型、长度、和评估;不同温度单位之间的转换;和计算电阻由于温度的变化。
白炽灯泡灯丝电阻的5.7Ω在室温(20oC),但只吸引225 mA当由12伏直流源。鉴于由钨制成的金属丝,计算其温度在华氏度的12伏直流源。
T = 3484oF
解决这个问题需要几个概念集成:欧姆定律,不同温度之间的转换单位,计算电阻温度的转变。
的条款和条件下出版知识共享归因执照