题目内容
【题目】电流流过导体产生的热量称作焦耳热,对粗细均匀的导体电阻通过直流电的情况进行讨论:设通电产生的焦耳热与导体电阻升高的温度之间满足如下关系: ,其中
表示该导体的比热,
为物体的质量,
表示升高的温度,
为大于
的常数,请你选择一些物理量,通过论述和计算证明“为避免升温过快,若电流越大,导体电阻的横截面应该越粗”.(必须说明自己所设物理量的含义)
【答案】见解析
【解析】设有一小段长为的电阻线,其横截面积为
,电阻率为
,密度为
,通过它的电流为
,因为通电产生的焦耳热使这段电阻线经过时间
温度升高
,电流流过电阻线产生的焦耳热
,其中
此热量的一部分被电阻线吸收,温度升高,此过程满足,
,其中
,联立,整理有
,
因为、
、
、
都是常数,所以
与
成正比,
表示单位时间内升高的温度:
与
成正比表明:当电流越大时,若想让单位时间内升高的温度少一些,则要求电阻线的横截面积大一些.
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