实验报告解释:电线的长度和电阻

介绍和背景理论

当电子通过电线或其他外部电路行进时，它们以Z字形的图案行进，导致导体中的电子和离子之间的碰撞，这称为电阻。电线的电阻导致难以移动的电流的流动，并且通常以欧姆（ω）测量。

乔治欧姆发现，电路的电位差异对应于整个电路流动的电流，并且电路有时抵抗电流。因此，所述科学家提出了一个规则，用于锻炼阻力，在侧面的图像上显示：

抗性是要注意的重要因素，因为，一个，过高的电阻会导致导致导致电线过热，因为当电子反对阻力时导致的摩擦，这可能危险，因为它可以熔化或造成危险甚至放火。因此，在处理电线以供电到设备时，重要的是要注意电阻。

现实生活中的应用应该是一个烤面包机，电线的大小可以使其热到足以烤面包，但又不至于融化。

其次，电阻也可以使用非常有用的工具，使您能够控制某些事物。来自现实世界的一个例子将是LED灯，需要电阻控制电流的流动，以防止通过高电流损坏。另一个例子是在用于将信号分开的电阻器上的无线电上的音量控制，这允许您控制音量级别。

现在很清楚，阻力是一个重要的属性，它已被应用于许多形式的技术，以执行有用的功能，这个实验的目的是看看我们如何控制它。导线的电阻根据导线的四个因素而变化;是温度，材料，直径/厚度，电线的长度。

这个实验将特别关注最后一个因素——长度——并通过使用一系列的导线长度来测试，研究导线长度对其电阻有多大的作用。

研究问题

如何改变镍铬合金线的长度与直径0.315毫米,切成10厘米的测量,20厘米,30厘米,40厘米和50厘米——影响电阻内生成的镍铬合金线,可以捕捉到一个欧姆计同时保持温度和实验控制的位置在哪里吗?

假设

如果从10cm的10cm开始的10cm的增量增加了镍铬丝的长度，则测量线的电阻的图表将观察与y = mx的数学函数的正斜率，显示产生的增加量的电阻．

假设的原因

加倍电线长度就像有两个串联的较短电线一样。如果一条短线具有1欧姆的电阻，则在串联连接时2欧元的电阻将具有2欧姆的电阻。

更长的电线也意味着它会具有更多的原子，这意味着将电子移动电子将更有可能与它们碰撞;因此，较高的阻力。例如，10cm线具有5个原子，20cm线具有10个原子。如果说5电子尝试通过这两条电线，则在20cm的线上撞到原子的机会比10cm隆起更高。因此，电线越长，电阻越高。

来源：“抵抗”物理教室。物理教室，N.D.网络。5月8日2018. [http://www.physicsclassroom.com/class/circuits/lesson-3/resistance]

变量

独立变量	依赖变量
镍铬线的长度	镍铬线的电阻
这个实验用5套镍铬合金就可以了	每根电线将用欧姆表测量
从10厘米的长度开始，添加电线	万用表，不确定度为±0.01Ω
增量10cm。每根电线的长度	通过夹紧欧姆表的探头来精确地测量
将用30厘米的尺子用厘米测量	在镍铬线的边缘
不确定度±0.05cm	测试。
20,30,40,50。

受控变量	冲击如果没有控制	如何控制
电线材料	不同的材料有不同的	将是电线的材料
	抗性;有些是更好的导体，	使用于整个
	意思是他们有更多的自由电子，	实验将被严格保留
	因而阻力较小。	同样，那是镍铬线。
	材料也有不同的加热
	点。有些人比其他人更容易升温
	在使用后，这可能是
	危险的。
导线直径	导线的直径是其中一个因素	电线的直径将
	这可能会影响电线的电阻	在整个整个中使用
	将有更多的空间可供选择	实验将被严格保留
	电子流过，这将是	相同，为0.315 mm。
	减少阻力。保持
	电线的直径不变
	导致公平的实验
温度	在不同的温度下工作可能	温度将保持在
	影响导线的电阻是因为	室温，可以
	温度越高，温度越高	通过简单的做
	自引发以来导线的电阻	在一个房间里的实验
	由于一个电子电器将移动得更快	同一段时间。这
	能量增加，导致更多	实验者也应该避免
	与原子碰撞，从而更多	使用任何光，如火炬，
	抵抗性。	因为它可以是热源。
电源电压	电源必须保持	电压保持在1.5 V，
	与发送的电压和电流相同	电流就会改变
	取决于它;较高的电源	取决于电压。
	电压，电压和电流越多
	发送到电线，这将影响
	阻力。

材料和设备

材料	大小	数量	不确定性
镍铬合金线	150厘米	1
剪刀	- - - - - -	1
数字万用表	- - - - - -	1	±0.01cm.
正面和负数万用表探针	- - - - - -	2
统治者	30厘米	1	±0.05厘米
砂纸		1

实验设计设置清除标签

1. 戴上安全护目镜，实验室外套，手套和面具。
2. 仔细处理所有材料。
3. 有一个清晰的实验工作空间。
4. 不要消耗任何使用过的材料，并让它们远离眼睛。
5. 在一天的同一时间，使用相同的材料，在同一区域/房间完成所有的试验。
6. 实验结束后要清理实验区域。
7. 实验后用温水和肥皂彻底清洗所有材料。

实验方法/程序

1. 按照上面的实验图收集材料并设置电路。
2. 将万用表设置为欧姆表，红色探头连接到“COM”字样的输出端，黑色探头连接到“mAVΩ”字样的输出端。
3. 获得150厘米的米尼色丝，用砂纸擦拭或擦拭它，以使其导电。
4. 用剪刀将电线剪成5根分别为10、20、30、40、50厘米的电线。
5. 测量每根导线，将两个探针的点放在导线的边缘，测量四次/每一次试验。
6. 从5根电线中的每一个的万用表记录电阻读取。

结果

录制电阻为5个不同长度的镍铬丝

	独立的				依赖
	的长度	电线的电阻量为5个不同的长度
	镍铬合金线
不。	单位：CM.				单位:Ω
	Inst。不确定：		仪器不确定性：±0.01		平均
			不确定性
	±0.05厘米
	试验1	试验2	试验3.	试验4.	平均	(最小不等式)/ 2
											最低
1	10.00	3．50	3．50	3．50	3.40	3.48
	0.05			平均
												错误
2	20.00	4.40	4.50	4.70	4.70	4.58	0．2
3.	30.00	6.50	7.00	6.60	7.90	7.00	0．7
		最高
4	40.00	7.80	7.00	7.50	7.78	7.78
	0．9			平均
												错误
5	50.00	8.40	7.00	8.60	8.48	8.48	0.6

处理数据的样本计算

平均数据。3:(6.50+7.00+6.50+7.90) ÷ 4 = 6.98(7.90-6.50) ÷ 2 = 0.70

图（基于平均数据）

结论与评价

图中以数学函数Y = 0.132 2x + 2.3为线性趋势线，呈递增的线性趋势线，由上至右的直线呈现正相关，为正值，梯度为正值。该图还具有确定的斜率或梯度为0.132。

这个梯度的单位是欧姆/厘米，梯度表示随着自变量的发展，因变量的整体增长率。斜率显示线的长度增加时,电阻会上升的近似测量1.25Ω,可图的计算证明,所有的平均计算的平均增量线- - - - - -(0.7 + 0.78 + 2.42 + 1.1)÷4 = 1.25。

从数学函数上可以识别的另一个方面是Y轴截距2.3，它代表自变量第一个数据的平均阻力(dv)，为3.48 Ω。

电线的长度的数据(自变量)10厘米到50厘米的增量10厘米之间导线,而阻力(因变量)似乎显示最低的数据3.48Ω,最高8.48Ω,这似乎很适合建模最适合线图,这明显得到了系数决定(R2)的支持，表明最佳拟合线与分散数据的拟合率为94.98%

随着实验发生的错误，数据并不完全适合模型最佳拟合线，如在数据上相当大的错误栏显示的错误。可以识别的最大误差栏有第4个独立变量，即40cm导线，最小误差栏位于第一数据中，该数据是10cm线。

误差最大的两个数据远高于预测值，由此我们可以推断，所收集的数据被认为具有不一致的精度。在测量这两个数据时，每次试验得到的数据都非常不一致，可能是由于砂纸摩擦不一致造成的，这将在改进建议中进一步阐述。

图上的模式支持实验的假说预测,如果线的长度增加,电阻测量将增加,图像观察积极梯度的数学函数y = mx + c是应该显示越来越多的阻力。

这是由图表中的趋势线证明并支持的，基本上显示了随着独立变量的增加，率与相同的速率增加，这就像预测的假设一样。该图还表现出Y = 0.132×+ 2.3的正数学函数，其也是正梯度（0.132倍）。

然而，这一切都是一种科学的解释。这是一个已知的事实：电线的长度是在电线电阻中具有作用的四种因素之一，并且该实验简单地证实了它。

逻辑解释是更长的导线也意味着它会有更多的原子，这意味着移动电子更有可能与它们碰撞;因此，较高的阻力。例如，10cm线具有5个原子，20cm线具有10个原子。如果说5电子尝试通过这两条电线，则在20cm的线上撞到原子的机会比10cm隆起更高。因此，电线越长，电阻越高。

总之，实验是成功的调查，成功回答了如何改变电线长度的研究问题（特别是直径为0.315的镍铬丝，2厘米，20cm，30cm，40cm和50cm）可能会影响电线内产生的电阻。

调查得出结论，电线的长度和抗性之间存在明显的关系，并且前者实际上确实影响了后者。

评估和建议

随机错误	描述（错误意义）	改进建议
不一致	那些电线是用来	在观看了珠宝工艺制作之后
线形	实验都是从一个长卷上剪下来的	教程，我发现了一种方法
	尼丘姆丝，而且因为它们	矫直线，即
	有重大的滚动吗	把它们放在另一边
	时间和由于他们的僵硬	另一只手在拉线
	从形式来看，这几乎是不可能的	从卷/卷中取出，使其变直
	完全伸直电线。所以	加热，用力捏，这样
	因为电线仍然	需要手套，那是
	卷起，实验者不是	我们没有做的事情。所以，
	能够获得精确的测量	下次我们使用电线时，它
	电线。	确保这一点是个好主意
		他们仍然是直的
		刚从面包卷里拿出来
		从网上的教程了解
		如何正确矫直它们
系统错误	描述（错误意义）	改进建议
不准确	电线被测量并切割	如果是的话会更容易
的测量	手动，用尺子和剪刀，和	我们把电线弄直了
电线长度	因为它是手动完成的	这样我们就可以简单地录下来
	人类的人类错误是不可避免的，	电线向统治者，仔细
	导致我们无法做到	然后观察测量结果。
	用金属丝精确地测量金属丝	然而，因为电线是
	因为电线一直在动，而且	威严和弯曲，我们不得不
	测量取决于我们的观点	估计测量。这
	统治者，这将是这样的	扦插以来也没有精确
	测量结果甚至更不稳定。	我们无法标记电线
		哪里完全削减。

系统错误	描述（错误意义）	改进建议
不一致的	有一个不一致的使用	下一次，实验应该
布线	在整个实验中，	想清楚步骤，然后切掉
导电	其中之一就是摩擦	他们进入一个整个150cm的线，
	与砂纸的电线，这是一个	然后用
	重要的一步，因为它会导致更好	同样的砂纸，同样的时间，
	和一致的阅读。然而,	但同时还是同一个人，所以
	因为实验者没有	电线具有相同的量
	想清楚了，我们把电线切断	即使它们是
	卷起的线圈逐一擦拭	然后切成小块
	它们是分开的，也就是说	不同的长度。
	电线磨损的地方更多
	或者摩擦得更均匀
	比其他的，或者其他许多可能的
	错误。这就是导致
	这两个数据的误差很大
	先前提到过。

参考书目

• “潜在差异”BBC - GCSE Bitesize。英国广播公司9月15日。2006.网络。5月8日。2018.[http:// bbc.co.uk /学校/ gcsebitesize /设计/电子/ calculationsrev1.shtml]
• “抵抗”物理教室。物理教室，N.D.网络。5月8日2018. [http：// physicsclassroom.com/class/circuits/lesson-3/resistance]
• “抗性和电阻率”N.P.，N.D.网络。5月8日2018. [http://resources.schoolscience.co.uk/cda/16plus/copelech2pg1.html]
• “抵抗：第1章 - 电力的基本概念”电路。伊斯科媒体，LLC，N.D。网络。5月8日。2018. [https://www.allaboutcircules.com/textbook/direct-current/chpt-1/resistance/