用電阻定律定量演示導(dǎo)體的電阻與材料、長度和橫截面積關(guān)系
發(fā)布時間:2008/6/3 0:00:00 訪問次數(shù):1342
【器材】
示教直流安培計(0~1安),示教直流伏特計(0~10伏),滑動變阻器(j2354-1),4.5伏或4伏直流電源(干電池4節(jié)或蓄電池2個,或用直流穩(wěn)壓電源),自制電阻定律演示器,導(dǎo)線若干。
【操作】
。1)演示導(dǎo)體的電阻與材料有關(guān)。把安培計、開關(guān)、電源和滑動變阻器r串聯(lián)成圖4-5所示的電路。分別把圖4-4中的導(dǎo)線ab和a′b′連接到圖4-5中的b、c間,并將伏特計并接在ab和a′b′上,調(diào)節(jié)滑動變阻器,使b、c間電壓保持3伏,分別由安培計讀出電路中的電流值。由測出的電流得出:長度和橫截面積相同的康銅線和鎳鉻線,康銅線的電阻較小,鎳鉻線的電阻較大。說明導(dǎo)體的電阻與材料有關(guān)。
。2)演示導(dǎo)體的電阻與長度有關(guān)。分別把a(bǔ)″b″、a″c″、a″d″接至bc間,調(diào)節(jié)滑動變阻器r,使bc間電壓保持3伏,測出電路中的電流分別為:
ia″b″=0.3安,ia″c″=0.15安=(1/2)ia″b″,
ia″d″=0.10安=(1/3)ia″b″。因為la″b″=0.9米(設(shè)其電阻為r1),
la″c″=1.8米=2la″b″(設(shè)其電阻為r2),
la″d″=2.7米=3la″b″(設(shè)其電阻為r3),又因為ia″c″(1/2)ia″b″而實驗時電壓不變,所以r2=2r1。同理,ia″d″=(1/3)a″b″,r3=2r1。從而說明導(dǎo)線材料相同、橫截面積相同,長度越長電阻越大,且電阻與長度成正比。
。3)演示導(dǎo)體的電阻與橫截面積的關(guān)系。將a″與c″用短銅導(dǎo)線相連接,這時,導(dǎo)線a″b″(c″b″)的長度與a′b′相同,但橫截面積是a′b′的2倍。再用短銅導(dǎo)線將c″與a″相連,d″與b″相連,則a″b″間的導(dǎo)線的總橫截面積為a′b′的3倍。與前法相似,將3伏電壓加到a″b″兩端,測出其橫截面積不同時的電流分別為:ia′b′=i1=0.3安,i2=0.6安=2i1,i3=0.9安=3i1。電阻為ra′b′=r1、r2=(1/2)r1、r3=(1/3)r1,這說明在導(dǎo)體的材料和長度相同時,橫截面積大,電阻反而小。而且橫截面積增大幾倍,則電阻減小為原來的幾分之一,即電阻與橫截面積成反比。
【器材】
示教直流安培計(0~1安),示教直流伏特計(0~10伏),滑動變阻器(j2354-1),4.5伏或4伏直流電源(干電池4節(jié)或蓄電池2個,或用直流穩(wěn)壓電源),自制電阻定律演示器,導(dǎo)線若干。
【操作】
(1)演示導(dǎo)體的電阻與材料有關(guān)。把安培計、開關(guān)、電源和滑動變阻器r串聯(lián)成圖4-5所示的電路。分別把圖4-4中的導(dǎo)線ab和a′b′連接到圖4-5中的b、c間,并將伏特計并接在ab和a′b′上,調(diào)節(jié)滑動變阻器,使b、c間電壓保持3伏,分別由安培計讀出電路中的電流值。由測出的電流得出:長度和橫截面積相同的康銅線和鎳鉻線,康銅線的電阻較小,鎳鉻線的電阻較大。說明導(dǎo)體的電阻與材料有關(guān)。
(2)演示導(dǎo)體的電阻與長度有關(guān)。分別把a(bǔ)″b″、a″c″、a″d″接至bc間,調(diào)節(jié)滑動變阻器r,使bc間電壓保持3伏,測出電路中的電流分別為:
ia″b″=0.3安,ia″c″=0.15安=(1/2)ia″b″,
ia″d″=0.10安=(1/3)ia″b″。因為la″b″=0.9米(設(shè)其電阻為r1),
la″c″=1.8米=2la″b″(設(shè)其電阻為r2),
la″d″=2.7米=3la″b″(設(shè)其電阻為r3),又因為ia″c″(1/2)ia″b″而實驗時電壓不變,所以r2=2r1。同理,ia″d″=(1/3)a″b″,r3=2r1。從而說明導(dǎo)線材料相同、橫截面積相同,長度越長電阻越大,且電阻與長度成正比。
。3)演示導(dǎo)體的電阻與橫截面積的關(guān)系。將a″與c″用短銅導(dǎo)線相連接,這時,導(dǎo)線a″b″(c″b″)的長度與a′b′相同,但橫截面積是a′b′的2倍。再用短銅導(dǎo)線將c″與a″相連,d″與b″相連,則a″b″間的導(dǎo)線的總橫截面積為a′b′的3倍。與前法相似,將3伏電壓加到a″b″兩端,測出其橫截面積不同時的電流分別為:ia′b′=i1=0.3安,i2=0.6安=2i1,i3=0.9安=3i1。電阻為ra′b′=r1、r2=(1/2)r1、r3=(1/3)r1,這說明在導(dǎo)體的材料和長度相同時,橫截面積大,電阻反而小。而且橫截面積增大幾倍,則電阻減小為原來的幾分之一,即電阻與橫截面積成反比。
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