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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