题目内容

材料的电阻率ρ随温度变化的规律为,其中α称为电阻温度系数,是材料在t=0℃时的电阻率。在一定的温度范围内α是与温度无关的常量。金属的电阻一般随温度的增加而增加,具有正温度系数;而某些非金属如碳等则相反,具有负温度系数。利用具有正负温度系数的两种材料的互补特性,可制成阻值在一定温度范围内不随温度变化的电阻。已知:在0℃时,铜的电阻率为1.7×,碳的电阻温度系数为3.5×;在0℃附近,铜的电阻温度系数为3.9×℃,碳的电阻温度系数为-5.0×℃。将横截面积相同的碳棒与铜棒串接成长1.0m的导体,要求其电阻在0℃附近不随温度变化,求所需碳棒的长度(忽略碳棒和铜棒的尺寸随温度的变化)。

设所需碳棒及铜棒长度为l1、l2;碳及铜的电阻率分别为ρ1、ρ2;碳及铜零度时的电阻率分别为ρ10、ρ20;碳及铜零度时的电阻温度系数分别为α1、α2 ;设所接成的导体的电阻为R,长度为lo,截面积为s;其中碳棒及铜棒的电阻分别为R1、R2。

  依题意有:  ①       ②      ③   ④       ⑤           ⑥

  由以上六式有:    ⑦

  欲使导体电阻在零度附近不随温度变化而变化,就应使⑦式中的,解此式及⑥得:,代入已知数据得:

  (以t为变量,对⑦求导,令,亦可求得l1。)

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