|
|
|
| Строка 5: |
Строка 5: |
| | <metakeywords>Физика, 10 класс, Зависимость сопротивления, проводника от температуры</metakeywords> | | <metakeywords>Физика, 10 класс, Зависимость сопротивления, проводника от температуры</metakeywords> |
| | | | |
| - | Различные вещества имеют разные удельные сопротивления (см. § 104). Зависит ли сопротивление от состояния проводника? от его температуры? Ответ должен дать опыт.<br> Если пропустить ток от аккумулятора через стальную спираль, а затем начать нагревать ее в пламени горелки, то амперметр покажет уменьшение силы тока. Это означает, что с изменением температуры сопротивление проводника меняется.<br> Если при температуре, равной 0°С, сопротивление проводника равно ''R<sub>0</sub>'', а при температуре ''t'' оно равно ''R'', то относительное изменение сопротивления, как показывает опыт, прямо пропорционально изменению температуры ''t'':<br>[[Image:a111-1.jpg|center]] Коэффициент пропорциональности ''α'' называют '''температурным коэффициентом сопротивления'''. Он характеризует зависимость сопротивления вещества от температуры. '''Температурный коэффициент сопротивления численно равен относительному изменению сопротивления проводника при нагревании на 1 К.''' Для всех металлических проводников коэффициент ''α'' > 0 и незначительно меняется с изменением температуры. Если интервал изменения температуры невелик, то температурный коэффициент можно считать постоянным и равным его среднему значению на этом интервале температур. У чистых металлов ''α ≈ ''1/273 K<sup>-1</sup>. У ''растворов электролитов сопротивление с ростом температуры не увеличивается, а уменьшается''. Для них ''α'' < 0. Например, для 10%-ного раствора поваренной соли ''α ≈ ''-0,02 K<sup>-1</sup>.<br> При нагревании проводника его геометрические размеры меняются незначительно. Сопротивление проводника меняется в основном за счет изменения его удельного сопротивления. Можно найти зависимость этого удельного сопротивления от температуры, если в формулу (16.1) подставить значения [[Image:a111-4.jpg]]. Вычисления приводят к следующему результату:<br>[[Image:a111-5.jpg|center]] Так как ''α'' мало меняется при изменении температуры проводника, то можно считать, что удельное сопротивление проводника линейно зависит от температуры (''рис.16.2'').<br>[[Image:a16.2.jpg|center]]Увеличение сопротивления можно объяснить тем, что при повышении температуры увеличивается амплитуда колебаний ионов в узлах кристаллической решетки, поэтому свободные электроны сталкиваются с ними чаще, теряя при этом направленность движения. Хотя коэффициент ''α'' довольно мал, учет зависимости сопротивления от температуры при расчете нагревательных приборов совершенно необходим. Так, сопротивление вольфрамовой нити лампы накаливания увеличивается при прохождении по ней тока более чем в 10 раз.<br> У некоторых сплавов, например у сплава меди с никелем (константан), температурный коэффициент сопротивления очень мал: ''α'' ≈ 10<sup>-5</sup> K<sup>-1</sup>; удельное сопротивление константана велико: ''ρ'' ≈ 10<sup>-6</sup> Ом•м. Такие сплавы используют для изготовления эталонных сопротивлений и добавочных сопротивлений к измерительным приборам, т. е. в тех случаях, когда требуется, чтобы сопротивление заметно не менялось при колебаниях температуры.<br> Зависимость сопротивления металлов от температуры используют в ''термометрах сопротивления''. Обычно в качестве основного рабочего элемента такого термометра берут платиновую проволоку, зависимость сопротивления которой от температуры хорошо известна. Об изменениях температуры судят по изменению сопротивления проволоки, которое можно измерить.<br> Такие термометры позволяют измерять очень низкие и очень высокие температуры, когда обычные жидкостные термометры непригодны.<br> Удельное сопротивление металлов растет линейно с увеличением температуры. У растворов электролитов оно уменьшается при увеличении температуры.<br><br><br> ???<br> 1. Когда электрическая лампочка потребляет большую мощность: сразу после включения ее в сеть или спустя несколько минут?<br> 2. Если бы сопротивление спирали электроплитки не менялось с температурой, то ее длина при номинальной мощности должна быть большей или меньшей?<br> | + | Различные вещества имеют разные удельные сопротивления (см. § 104). Зависит ли сопротивление от состояния проводника? от его температуры? Ответ должен дать опыт.<br> Если пропустить ток от аккумулятора через стальную спираль, а затем начать нагревать ее в пламени горелки, то амперметр покажет уменьшение силы тока. Это означает, что с изменением температуры сопротивление проводника меняется.<br> Если при температуре, равной 0°С, сопротивление проводника равно ''R<sub>0</sub>'', а при температуре ''t'' оно равно ''R'', то относительное изменение сопротивления, как показывает опыт, прямо пропорционально изменению температуры ''t'':<br>[[Image:A111-1.jpg|center|192x38px]] Коэффициент пропорциональности ''α'' называют '''температурным коэффициентом сопротивления'''. Он характеризует зависимость сопротивления вещества от температуры. '''Температурный коэффициент сопротивления численно равен относительному изменению сопротивления проводника при нагревании на 1 К.''' Для всех металлических проводников коэффициент ''α'' > 0 и незначительно меняется с изменением температуры. Если интервал изменения температуры невелик, то температурный коэффициент можно считать постоянным и равным его среднему значению на этом интервале температур. У чистых металлов ''α ≈ ''1/273 K<sup>-1</sup>. У ''растворов электролитов сопротивление с ростом температуры не увеличивается, а уменьшается''. Для них ''α'' < 0. Например, для 10%-ного раствора поваренной соли ''α ≈ ''-0,02 K<sup>-1</sup>.<br> При нагревании проводника его геометрические размеры меняются незначительно. Сопротивление проводника меняется в основном за счет изменения его удельного сопротивления. Можно найти зависимость этого удельного сопротивления от температуры, если в формулу (16.1) подставить значения [[Image:A111-4.jpg|169x29px]]. Вычисления приводят к следующему результату:<br>[[Image:A111-5.jpg|center|202x20px]] Так как ''α'' мало меняется при изменении температуры проводника, то можно считать, что удельное сопротивление проводника линейно зависит от температуры (''рис.16.2'').<br>[[Image:A16.2.jpg|center|164x136px]]Увеличение сопротивления можно объяснить тем, что при повышении температуры увеличивается амплитуда колебаний ионов в узлах кристаллической решетки, поэтому свободные электроны сталкиваются с ними чаще, теряя при этом направленность движения. Хотя коэффициент ''α'' довольно мал, учет зависимости сопротивления от температуры при расчете нагревательных приборов совершенно необходим. Так, сопротивление вольфрамовой нити лампы накаливания увеличивается при прохождении по ней тока более чем в 10 раз.<br> У некоторых сплавов, например у сплава меди с никелем (константан), температурный коэффициент сопротивления очень мал: ''α'' ≈ 10<sup>-5</sup> K<sup>-1</sup>; удельное сопротивление константана велико: ''ρ'' ≈ 10<sup>-6</sup> Ом•м. Такие сплавы используют для изготовления эталонных сопротивлений и добавочных сопротивлений к измерительным приборам, т. е. в тех случаях, когда требуется, чтобы сопротивление заметно не менялось при колебаниях температуры.<br> Зависимость сопротивления металлов от температуры используют в ''термометрах сопротивления''. Обычно в качестве основного рабочего элемента такого термометра берут платиновую проволоку, зависимость сопротивления которой от температуры хорошо известна. Об изменениях температуры судят по изменению сопротивления проволоки, которое можно измерить.<br> Такие термометры позволяют измерять очень низкие и очень высокие температуры, когда обычные жидкостные термометры непригодны.<br> Удельное сопротивление металлов растет линейно с увеличением температуры. У растворов электролитов оно уменьшается при увеличении температуры.<br><br><br> ???<br> 1. Когда электрическая лампочка потребляет большую мощность: сразу после включения ее в сеть или спустя несколько минут?<br> 2. Если бы сопротивление спирали электроплитки не менялось с температурой, то ее длина при номинальной мощности должна быть большей или меньшей?<br> <br> |
| - | <br> | + | |
| | | | |
| | ''Г.Я.Мякишев, Б.Б.Буховцев, Н.Н.Сотский, Физика 10 класс'' | | ''Г.Я.Мякишев, Б.Б.Буховцев, Н.Н.Сотский, Физика 10 класс'' |
Версия 18:31, 28 августа 2010
Гипермаркет знаний>>Физика и астрономия>>Физика 10 класс>>Физика: Зависимость сопротивления проводника от температуры
Различные вещества имеют разные удельные сопротивления (см. § 104). Зависит ли сопротивление от состояния проводника? от его температуры? Ответ должен дать опыт.
Если пропустить ток от аккумулятора через стальную спираль, а затем начать нагревать ее в пламени горелки, то амперметр покажет уменьшение силы тока. Это означает, что с изменением температуры сопротивление проводника меняется.
Если при температуре, равной 0°С, сопротивление проводника равно R0, а при температуре t оно равно R, то относительное изменение сопротивления, как показывает опыт, прямо пропорционально изменению температуры t:
Коэффициент пропорциональности α называют температурным коэффициентом сопротивления. Он характеризует зависимость сопротивления вещества от температуры. Температурный коэффициент сопротивления численно равен относительному изменению сопротивления проводника при нагревании на 1 К. Для всех металлических проводников коэффициент α > 0 и незначительно меняется с изменением температуры. Если интервал изменения температуры невелик, то температурный коэффициент можно считать постоянным и равным его среднему значению на этом интервале температур. У чистых металлов α ≈ 1/273 K-1. У растворов электролитов сопротивление с ростом температуры не увеличивается, а уменьшается. Для них α < 0. Например, для 10%-ного раствора поваренной соли α ≈ -0,02 K-1.
При нагревании проводника его геометрические размеры меняются незначительно. Сопротивление проводника меняется в основном за счет изменения его удельного сопротивления. Можно найти зависимость этого удельного сопротивления от температуры, если в формулу (16.1) подставить значения  . Вычисления приводят к следующему результату:
Так как α мало меняется при изменении температуры проводника, то можно считать, что удельное сопротивление проводника линейно зависит от температуры (рис.16.2).
Увеличение сопротивления можно объяснить тем, что при повышении температуры увеличивается амплитуда колебаний ионов в узлах кристаллической решетки, поэтому свободные электроны сталкиваются с ними чаще, теряя при этом направленность движения. Хотя коэффициент α довольно мал, учет зависимости сопротивления от температуры при расчете нагревательных приборов совершенно необходим. Так, сопротивление вольфрамовой нити лампы накаливания увеличивается при прохождении по ней тока более чем в 10 раз.
У некоторых сплавов, например у сплава меди с никелем (константан), температурный коэффициент сопротивления очень мал: α ≈ 10-5 K-1; удельное сопротивление константана велико: ρ ≈ 10-6 Ом•м. Такие сплавы используют для изготовления эталонных сопротивлений и добавочных сопротивлений к измерительным приборам, т. е. в тех случаях, когда требуется, чтобы сопротивление заметно не менялось при колебаниях температуры.
Зависимость сопротивления металлов от температуры используют в термометрах сопротивления. Обычно в качестве основного рабочего элемента такого термометра берут платиновую проволоку, зависимость сопротивления которой от температуры хорошо известна. Об изменениях температуры судят по изменению сопротивления проволоки, которое можно измерить.
Такие термометры позволяют измерять очень низкие и очень высокие температуры, когда обычные жидкостные термометры непригодны.
Удельное сопротивление металлов растет линейно с увеличением температуры. У растворов электролитов оно уменьшается при увеличении температуры.
???
1. Когда электрическая лампочка потребляет большую мощность: сразу после включения ее в сеть или спустя несколько минут?
2. Если бы сопротивление спирали электроплитки не менялось с температурой, то ее длина при номинальной мощности должна быть большей или меньшей?
Г.Я.Мякишев, Б.Б.Буховцев, Н.Н.Сотский, Физика 10 класс
Планирование уроков по физике, ответы на тесты, задания и ответы по классам, домашнее задание и работа по физике для 10 класса
Содержание урока
 конспект урока
опорный каркас
презентация урока
акселеративные методы
интерактивные технологии
Практика
задачи и упражнения
самопроверка
практикумы, тренинги, кейсы, квесты
домашние задания
дискуссионные вопросы
риторические вопросы от учеников
Иллюстрации
аудио-, видеоклипы и мультимедиа
фотографии, картинки
графики, таблицы, схемы
юмор, анекдоты, приколы, комиксы
притчи, поговорки, кроссворды, цитаты
Дополнения
рефераты
статьи
фишки для любознательных
шпаргалки
учебники основные и дополнительные
словарь терминов
прочие
Совершенствование учебников и уроков
исправление ошибок в учебнике
обновление фрагмента в учебнике
элементы новаторства на уроке
замена устаревших знаний новыми
Только для учителей
идеальные уроки
календарный план на год
методические рекомендации
программы
обсуждения
Интегрированные уроки
Если у вас есть исправления или предложения к данному уроку, напишите нам.
Если вы хотите увидеть другие корректировки и пожелания к урокам, смотрите здесь - Образовательный форум.
|
. Вычисления приводят к следующему результату:
