趣味物理小實驗:“燒暗”燈泡
趣味物理實驗猜想與假設
根據影響電阻大小的因素,我猜想:
制定計劃設計實驗
實驗材料:廢日光燈管燈絲,小燈泡(6V,6W),蓄電池,單刀開關,酒精燈,導線,電阻絲(0.2Ω),可變電阻(0~100Ω),演示電錶,盛有液氮的杜瓦瓶,線繞電阻,直流電源(200~300V)。
方法和步驟:
1.演示導體的電阻隨温度升高變化的情況
實驗方案一:實驗電路如圖1所示,圖中E為6V蓄電池,K為單刀開關,L是6V、6-8W的小燈泡,與一個30~40W的廢日光燈管的燈絲串聯在一起。
圖1圖2
演示時閉合K,這時燈泡L正常發光,然後用酒精燈對日光燈燈絲加熱,可看到小燈泡的亮度明顯變暗。
由於電源電壓不變,小燈泡變暗的原因是什麼?
實驗方案二:實驗電路如圖2所示,圖中W為0-100Ω可變電阻,K為單刀開關,E為2V電源(蓄電池)。G為演示電錶(作靈敏電流計用),R為線繞電阻(阻值0.1~0.2Ω),可用直徑1mm、長20cm鎳鉻絲成鐵絲繞成。
演示時,調節可變電阻W,使演示電錶G稍有偏轉。增加R值(可在R上串接一個電阻),由於與G並聯的電阻R的數值增大,分流作用減少,從而流過G的電流增加,即G的偏轉增大,因此可通過G的偏轉情況而判斷R的變化。拆去串聯的電阻,只用原來的線繞電阻,然後用酒精燈對電阻R加熱,可看到G的指針偏轉變大;停止加熱後又使復原狀,從而説明了導體的電阻隨温度升高而增加。
分析論證得出結論
根據實驗方案一、二可以得出:
課外拓展
上面的兩個實驗方案演示的都是導體的電阻隨温度升高而增大的現象。導體的電阻隨温度降低而減小呢?
演示導體的電阻隨温度降低而減小的現象,實驗中要用到液態氮,有條件的地方可以做。實驗裝置如圖3所示。圖中的線繞電阻是將直徑為0.3mm、長度為1m的裸銅絲繞在一瓷芯上作成的。圈與圈之間應留有適當間隙,以免短路。
圖3
趣味物理實驗實驗步驟:
1.按圖所示把小燈泡、線繞電阻、單刀開關與蓄電池串聯起來,接通電路,小燈泡發出微弱的光。
2.將線繞電阻置於盛有液態氮的杜瓦瓶中,這時可看到小燈泡明顯變亮了,這是由於温度降低後線繞電阻的阻值減小,從而電流強度增加了的緣故。
3.將線繞電阻從杜瓦瓶中取出,然後放在酒精燈上加熱,結果可看到小燈泡的亮度很快減弱,直到暗淡無光。這説明隨着温度升高,線繞電阻的阻值變大,電路中的電流強度變小。
4.換用同樣直徑,長為1m的鐵絲、鎢絲、鎳鉻絲繞成線圈分別做實驗,小燈泡也可用電流計代替。則實驗結果相同。
友情提示:
1.實驗中用酒精燈加熱以及用液氮冷卻,是為了使現象明顯,因為常温下電阻隨温度的變化不太大。
2.液氮比較便宜,有條件的地方都可以用,這樣能提高興趣,增加見識。使用時要注意安全,不要濺到皮膚上,盛液氮的杜瓦瓶不要蓋嚴,因液氮從鋼瓶中倒出後,處於沸騰狀態,氣壓很大,蓋嚴了容易衝開蓋子,打壞容器,造成事故。
選自:《初中物理自制教具》
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