為什麼電阻絲斷了接上後變熱

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為什麼電阻絲斷了接上後變熱

答:因為電阻絲斷了接上後長度變短了,根據決定導體電阻大小因素的電阻定律可知,電阻絲的電阻R就會變小。由於電路中電壓不變,那麼由歐姆定律I=U/R可知,電流I變大。

再由反應電流熱效應的焦耳定律Q=I∧2Rt或Q=U∧2/Rt可知,電阻絲斷了後接上功率變大而變熱。

問題癥結在於,沒有考慮清楚電阻的所有來源。的確,斷頭相接,兩根線絞合在一起,似乎看起來金屬的橫截面積增大了許多,按理説,電阻應該是下降才是,也就是連接處的電阻更小,不會更加發熱。

事實是,兩根線接在一起的時候,還有一部分電阻的貢獻是非常巨大的,這就是所謂接觸電阻。 試想:一根完整的金屬導線內部,金屬原子的密度是非常大的,電子也將直接受到周圍原子的影響,只要電子濃度足夠高,導電就足夠好。

但是,兩根導線無論以什麼方式連接在一起,其連接處是金屬表面接觸的,和整根的金屬導線有着天壤之別。此時,兩個導線的原子間距可能就隔着一層絕緣的空氣,這種隔離面積越大,產生的接觸電阻就越大。 所以,簡單絞合在一起的兩股導線和焊在一起的導線,接觸電阻前者要大得多。

即使是焊接,也因為焊接金屬用的普遍是錫,和導線材料鋁或銅也是有區別的,電阻率要大一些。對於電熱毯這樣的高功率電器,簡單把兩根斷掉的加熱絲擰在一起是非常危險的。因為接觸電阻的存在,它將使得連接處不停發熱,一發熱電阻又會繼續上升,最終惡性循環導致接觸點熔燬甚至引起火災。

利用接觸電阻的巧妙原理,還可以做熱電偶,兩根不同材質的金屬焊接在一起的時候,它們的接觸電阻造成的電動勢差將極其敏感依賴於温度。所以環境温度一旦發生變化,熱電偶的整體電阻就變了,對應儀表上的電壓或電流大小就變了,由此就可以用來測量温度。

在測量材料電阻時候,接觸電阻也是必須克服的。 一般採用四電極法,兩個電流極在兩端,兩個電壓極在中間,這樣就避免了電壓極測量的電阻包括了電流極附近的接觸電阻。這個方法對於電阻率小的樣品測量是最基本的。

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