探究決定導體電阻的因素的三個實驗

【摘要】利用控制變量法研究多個變量之間的關系。通過實驗，得出電流和電壓與其影響因素的定量關系；通過實驗，使學生理解電阻定律和電阻率，并了解金屬的電阻率跟溫度的關系。

【關鍵詞】控制變量法 電阻定律 電阻率 溫度

【中圖分類號】G633.7 【文獻標識碼】A 【文章編號】2095-3089（2019）12-0152-01

一、實驗準備

1.找到4根金屬絲，分別用a、b、c、d表示，用直尺測量出它們的長度，用千分尺測出它們的直徑：a是長度為1.4mф0.5mm的鎳鉻，b是長度為1mф0.5mm的鎳鉻，c是長度為1.4mф0.45mm的鎳鉻，d是長度為1.4mф0.5mm的鐵絲。

2.自制鐵絲線圈，用ф0.5mm細鐵絲繞成十多匝直徑25毫米的空心線圈，用于演示金屬的電阻率跟溫度的關系的實驗。

3.實驗器材：干電池2節，電壓表，電流表，滑動變阻器，開關，帶有鱷魚夾的導線若干，酒精燈。

二、實踐探究

圖1 圖2

實驗1用控制變量法探究，在導體兩端的電壓不變時，通過導體的電流與長度，橫截面積和材料的關系。

1.連接電路如圖1所示，把a連入電路中AB之間，用電流表讀出電流記入表1中

2.把a換成b連入電路中AB之間，其他條件不變，用電流表讀出電流記入表1中

3.把b換成c連入電路中AB之間，其它條件不變，用電流表讀出電流記入表1中

4.把c換成d連入電路中AB之間，其它條件不變，用電流表讀出電流記入表1中

5.移動滑動變阻器的觸頭，重復以上步驟3次

表1

從表1中可以得到：在維持導體兩端電壓不變的情況下，用材料和橫截面積相同，但長度不同的導體做實驗，通過的電流與導體的長度成反比；用材料和長度相同，但橫截面積不同的導體做實驗，通過的電流與橫截面積成正比；用長度和橫截面積都相同，而材料不同的導體做實驗，通過的電流各不相同。

實驗2用控制變量法探究，在通過導體的電流相同時，導體兩端的電壓與它的長度，橫截面積和材料的關系。

1.把a、b、c、d照圖2連入電路中，用電壓表分別測出他們兩端的電壓，記入表2中

2.移動滑動變阻器的觸頭，重復以上步驟3次

從表2中可以得到：在通過導體的電流相同時，用材料和橫截面積相同，但長度不同的導體做實驗，導體兩端的電壓與它的長度成正比；用材料和長度相同，但橫截面積不同的導體做實驗，兩端的電壓與橫截面積成反比；用長度和橫截面積都相同，而材料不同的導體做實驗，兩端的電壓各不相同。

實驗3探究金屬的電阻率跟溫度的關系的實驗

1.照圖1連接電路，把自制鐵絲線圈連入電路中AB之間，閉合開關，移動滑動變阻器的觸頭到最小位置，可看到安培表指示某一刻度。

2.用酒精燈加熱鐵絲線圈，可看到安培表指數逐漸變小。說明鐵絲的電阻率隨溫度的升高而增大。

參考文獻：

[1]普通高中課程標準實驗教科書，《物理》選修3-1，教育科學出版社，2011.

作者簡介：

余澤紅（1968-），女，四川瀘州人，本科，物理實驗師，研究方向：中學物理實驗。