大姚

中學(xué)物理課程上講到白熾燈時(shí)曾提到，通常在白熾燈剛通電時(shí)容易燒斷燈絲，這是因?yàn)榘谉霟魺艚z的電阻受溫度影響發(fā)生變化，溫度低時(shí)電阻小，溫度高時(shí)電阻大，而剛通電時(shí)的燈絲電阻小，電流就大，所以容易燒斷。如何知道白熾燈燈絲的電阻會(huì)隨溫度變化？有沒(méi)有一種比較直觀的方法呢？本期介紹一個(gè)簡(jiǎn)單的小實(shí)驗(yàn)。

準(zhǔn)備材料

白熾燈、導(dǎo)線、LED、7號(hào)電池2節(jié)、電池盒、蠟燭、冰塊。

制作步驟

1 實(shí)驗(yàn)需要使用白熾燈的燈絲。取一只白熾燈，砸碎其玻璃外殼。為保證安全，可以先用塑料袋套住白熾燈，以免砸碎的玻璃外殼碎片四散。另外注意，敲的時(shí)候不要用力過(guò)猛，否則容易將燈泡的燈絲震斷。

2 用膠布纏繞在剩余的玻璃外殼上，以免扎到手。將電池盒上的紅色導(dǎo)線焊接到白熾燈燈頭的正極上，黑色導(dǎo)線焊接到LED的負(fù)極上（短引腳）。同時(shí)將一根紅色導(dǎo)線焊接到LED的正極上（長(zhǎng)引腳）。

3 將連接在LED上的紅色導(dǎo)線用膠布固定在白熾燈的螺旋外殼上（白熾燈的負(fù)極），接通電路，LED正常發(fā)光。點(diǎn)燃蠟燭，將白熾燈的燈絲放在火焰上加熱，可以發(fā)現(xiàn)LED的亮度減弱了，即燈絲在加熱的情況下，電阻增大了。

4 再將白熾燈燈絲浸入準(zhǔn)備好的冰水中，注意僅燈絲部分浸入冰水中，這時(shí)會(huì)發(fā)現(xiàn)LED的亮度明顯變強(qiáng)，即降低白熾燈燈絲的溫度，可以減小其電阻。

電流，其實(shí)就是電子的定向移動(dòng)，金屬導(dǎo)體的電阻則是導(dǎo)體中的分子或原子與電子發(fā)生碰撞的概率。為什么溫度升高后金屬導(dǎo)體電阻會(huì)增大呢？分子熱運(yùn)動(dòng)就很好地解釋了這個(gè)原因，因?yàn)闇囟壬咭院?，加劇了金屬?dǎo)體內(nèi)部自由電子的熱運(yùn)動(dòng)，也就增加了自由電子與原子分子的碰撞機(jī)會(huì)。溫度越高，意味著金屬導(dǎo)體內(nèi)部分子的能量越大，做雜亂運(yùn)動(dòng)的分子數(shù)量及其速度也越大。這些雜亂運(yùn)動(dòng)的分子，妨礙了外加電場(chǎng)時(shí)內(nèi)部電子的定向移動(dòng)（電流），自然也就呈現(xiàn)出較高的電阻。

白熾燈中的燈絲是用鎢絲制造的，鎢絲正常發(fā)光時(shí)的電阻要比常溫下的電阻大很多，鎢絲的溫度每升高1℃，電阻約增大千分之五。而燈絲發(fā)光時(shí)的溫度大約是2000℃，此時(shí)鎢絲的電阻值約是剛開(kāi)啟時(shí)的10倍，也就是說(shuō)白熾燈燈絲發(fā)光時(shí)的電阻比不發(fā)光時(shí)大得多，所以剛接通電路時(shí)燈絲電阻小而電流很大，在這個(gè)瞬間電路中的用電設(shè)備就很容易被損壞。