冷電阻 熱電阻

電阻（Resistance）是電路中使用最多的元件。在物理學中，用電阻來表示導體對電流阻礙作用的大小。導體的電阻越大，表示導體對電流的阻礙作用越大。不同的導體，電阻一般不同，電阻是導體本身的一種性質，與電阻兩端的電壓和通過電阻的電流都沒有關系，在常溫下變化也不明顯。因此，在人們的腦海中電阻就變成了一個定值，不變的量。

隱患便由此產生，請看2009年浙江高考的一道物理實驗題！

22．（18分）

Ⅰ．（9分）

（1）如圖1甲所示，在“描繪小燈泡的伏安特性曲線”實驗中，同組同學已經完成部分導線的連接，請你在實物接線圖中完成余下導線的連接。

（2）某同學從標稱為“220V 25W”、“220V 300W”、“220V 500W”的3只燈泡中任選一只，正確使用多用電表測量燈泡阻值如圖1乙所示。該燈泡的阻值是___________ ，標稱的額定功率為______________ 。圖 1 乙

答案 （1）略；

（2）160， 25W。

疑問 第（2）小問的答案為什么不是“160、300W”？

因為，根據公式R=U2P，2202300=161Ω與歐姆表的測量值160Ω接近。3只燈泡中“220V 300W”的最符合題意呀!

分析 答案不是“220V 300W”的原因就在于我們太習慣于電阻是一個定值，是不變量了。忽略了溫度對電阻的影響，特別是針對燈泡的電阻問題上。

探究 金屬導電是電子導電，電子在電場的作用下做定向漂移運動，形成金屬中的電流。電子在金屬導體中定向運動時，受到的阻礙作用愈小，導體呈現的電阻就愈小。反之，電子運動受到的阻礙作用愈大，它運動得就愈不自由，導體所呈現的電阻就愈大。

電子在定向漂移運動中，受到的阻礙作用是電子與金屬中晶體點陣上的原子實碰撞產生的。在金屬導體中，晶體點陣上的原子實，雖然基本上保持規則的排列，但并不是靜止不動的。每個原子實都在自己的規則位置附近不停地做熱振動，整個導體中原子實的熱振動并沒有統一步調。這樣，就在一定程度上破壞了原子實排列的規則性，形成了對電子運動的阻礙作用。原子實的熱振動離開自己規則位置愈遠，與電子相碰的機會愈多，電子漂移受到的阻礙作用就愈大，導體呈現的電阻也就大起來了。

綜上所述，問題的答案就不難得出來了，因為溫度升高時，原子實的熱振動加強，振動的幅度加大，于是，做定向漂移的電子與原子實相碰的機會增多，碰撞次數也增加，所以，金屬導體的電阻就增加了。對于純金屬來說，電阻隨溫度的變化比較規則；在溫度變化范圍不大時，電阻與溫度之間的關系為

R=R0（1+αt)

式中R0是 0℃時金屬導體的電阻，α為該金屬導體的電阻溫度系數。不同金屬材料的電阻溫度系數α不相同。

解答 鎢的電阻隨溫度升高而增大，其電阻與溫度間的關系滿足R=R0(1+αt)。鎢絲的電阻溫度系數α約為千分之五。燈絲發光時溫度約2000℃，所以，電阻值約增大11倍。

現在回到上面的試題中。

當我們用歐姆表測量某個燈泡的電阻值時燈泡不發光，是冷電阻；而燈泡上標注的是其正常發光時的電阻，為熱電阻。由上面的公式可知：

R熱=11R冷

因此，根據公式

R熱=U2P=220U225W=1936Ω，

R熱11=176Ω≈R冷=160Ω

答案為：160， 25W

延伸 燈絲發光時的電阻比不發光時大得多，剛接通電路時燈絲電阻小電流很大，因此，用電設備容易在這瞬間損壞。純金屬的電阻隨溫度的升高電阻增大，溫度升高1℃電阻值要增大千分之幾。此外，碳和絕緣體的電阻隨溫度的升高阻值減小。半導體電阻值與溫度的關系很大，溫度稍有增加電阻值減小很大，有些在低溫條件下電阻甚至為零，被稱為超導體。有的合金如康銅和錳銅的電阻與溫度變化的關系不大。但是，它們隨溫度變化的這幾種情況都很有用處。

(欄目編輯王柏廬)

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