金属加热电阻变大实验

电阻是材料的一种基本属性，它反映了材料对电流的阻碍作用。对于大多数金属导体而言，其电阻值会随着温度的升高而增大。为了验证这一现象，我们可以进行金属加热电阻变大实验。

实验目的

1. 观察金属导体的电阻随温度的变化关系。

2. 学习使用伏安法测量电阻。

3. 加深对电阻概念的理解。

实验原理

金属导体之所以能够导电，是因为其内部存在着大量的自由电子。当金属导体两端存在电势差时，自由电子会在电场的作用下定向移动形成电流。然而，自由电子在移动过程中会与金属离子发生碰撞，这种碰撞会阻碍电子的定向移动，从而产生电阻。

当金属导体温度升高时，金属离子会发生更加剧烈的热振动，这使得自由电子与金属离子碰撞的频率增加，从而导致电阻增大。金属导体的电阻与温度之间存在如下关系：

**R = R₀(1 + αΔT)**

其中：

R 为温度为 T 时的电阻值 R₀ 为温度为 T₀ 时的电阻值 α 为电阻温度系数 ΔT 为温度变化量，即 ΔT = T - T₀

实验器材

金属丝 (例如：铜丝、镍铬丝) 酒精灯 支架 温度计 直流电源 电流表 电压表 滑动变阻器 开关 导线若干

实验步骤

1. 按照电路图连接好实验电路。将金属丝固定在支架上，并将温度计放置在金属丝附近。

2. 闭合开关，调节滑动变阻器，记录此时金属丝的电压、电流和温度。重复多次测量，得到不同温度下的电压和电流值。

3. 打开酒精灯，缓慢加热金属丝。观察温度计读数，并记录不同温度下的电压和电流值。

4. 待金属丝温度升至一定值后，熄灭酒精灯。继续记录金属丝冷却过程中的电压、电流和温度值。

5. 根据测得的电压和电流值，计算出不同温度下金属丝的电阻值。

6. 绘制金属丝电阻随温度变化的曲线图。

实验数据处理

将实验数据记录在表格中，并计算出不同温度下金属丝的电阻值。例如：

温度 (°C) 电压 (V) 电流 (A) 电阻 (Ω) 20 1.00 0.10 10.00 30 1.05 0.09 11.67 40 1.10 0.08 13.75

根据表格中的数据，可以使用Excel等软件绘制金属丝电阻随温度变化的曲线图。曲线图应该能够清晰地展示金属丝的电阻值随着温度的升高而增大的趋势。

实验结果分析

通过实验，我们可以观察到金属丝的电阻值随着温度的升高而增大。这是因为温度升高会导致金属离子热振动加剧，从而增加了自由电子与金属离子碰撞的频率，导致电阻增大。实验结果与理论分析相符。

注意事项

实验过程中要注意安全，避免烫伤。 连接电路时要确保各元件接触良好，避免接触不良导致测量结果不准确。 加热金属丝时要缓慢进行，避免温度变化过快导致测量误差。 实验结束后要及时断开电源，并妥善存放实验器材。

实验扩展

1. 可以尝试使用不同的金属丝进行实验，比较不同金属的电阻温度系数。

2. 可以研究金属丝长度、横截面积等因素对电阻的影响。

3. 可以利用金属电阻温度特性制作温度传感器。

总结

金属加热电阻变大实验是验证金属导体电阻温度特性的经典实验。通过该实验，我们可以加深对电阻概念的理解，并学习使用伏安法测量电阻。实验结果表明，金属导体的电阻值会随着温度的升高而增大，这与理论分析相符。