探究導體電阻與溫度的關系

八年級《物理》(人教版)課本第31頁第3題：在測量小燈泡電阻的實驗中。如果第一次測量時燈泡兩端的電壓等于燈口上的標定電壓。以后幾次測量時電壓逐次降低，直到看不到燈泡發光。對比這樣得出的幾個電阻值，你能發現什么?嘗試作出解釋，然后設計實驗證實(或否定)你的解釋。

很多同學發現分別測得的電阻并不相等。我們知道影響導體電阻大小的因素有材料、長度、橫截面積等，一個導體制作完成以后，這三個因素就確定了，一般情況下，其電阻值也就不再發生變化了。那么怎么會出現小燈泡電阻改變的情況呢?

其實影響導體電阻的因素除了以上三個因素之外，一些其他外界因素的變化也會影響某些材料阻值的變化，如外界溫度的改變、壓力的改變、光照的改變等。

在測量小燈泡電阻實驗中，小燈泡正常發光時，也是其產生熱量較多的時候。燈泡電阻將會相對較大，我們把這時的電阻值稱為“熱態阻值”；電壓逐漸降低，小燈泡的溫度也降低，這時燈泡的電阻值會偏低一點，我們稱為“冷態阻值”。

我們班課外物理興趣小組的同學想自己設計實驗來驗證溫度對電阻的影響，于是他們選擇蠟燭、鐵絲、火柴、干電池、小燈泡和電流表等開始實驗了。

電路連好后，王杰同學用蠟燭給細鐵絲加熱。在鐵絲溫度逐漸上升并發紅的過程中，大家看到電流表的示數變化和燈泡的亮度變化都極不明顯，實驗不成功。平時看老師做演示實驗時很順利，現在自己做實驗時才發現會遇到這么多的“挫折”，大家一時陷入了沉思。

同學們分析實驗失敗的原因可能有：(1)有些材料的電阻對溫度變化并不很敏感，所以實驗中應選取不同的材料進行實驗。(2)要想使電阻變化明顯，必須讓導體的溫度變化明顯，蠟燭提供的熱量有限。(3)可能電流表不夠靈敏，測不出電流的微小變化，或者電流的值太小，不易觀察。于是，大家開始想辦法改進實驗。

趙準同學首先提出改進熱源，用酒精燈代替蠟燭，因為酒精燈的溫度可以達到400℃～500℃。高山同學提出用不同的材料，如鐵絲、銅線和鎢絲等。把它們分別接入電路進行加熱，并用毫安電流表代替電流表進行測量。于是，同學們又開始進行新一輪的實驗。

先是用鎢絲進行實驗，同學們看到實驗很成功。現象十分明顯：隨著鎢絲溫度的升高，小燈泡越來越暗，毫安電流表示數越來越小。這說明隨著溫度的升高，鎢絲電阻變大。隨后又用鐵絲、銅絲等來做實驗。都發現了類似的規律，只不過有的稍微加熱電流就有變化，有的時間卻要長一點；有的使小燈泡亮度變化明顯一些，有的并不是很明顯。

高山同學又提出：是不是都是溫度升高。導體的電阻增大呢?在老師的建議下，同學們又用鉛筆芯進行實驗。他們把鉛筆芯接入電路，并調節其接入電路的長度，使得燈泡剛好不發光。隨后，把鉛筆芯放在火焰上進行加熱。同學們驚喜地發現燈泡的亮度隨著鉛筆芯溫度的升高在慢慢增強；停止加熱，鉛筆芯的溫度逐漸降低，燈泡的亮度也就慢慢減弱，直到熄滅。

物理是一門以實驗為基礎的自然學科，不做或少做、簡做實驗，學習效果是不會好的。本實驗的器材很容易找到，通過親自動手實驗，可以使同學們感受到實驗的科學性及實驗過程的艱辛和嚴謹。希望每一位同學都能親自動手，培養自主實驗探究的能力。

責任編輯 蔡華杰