温度——电阻曲线，物理学习，不可不知

大家好，欢迎来到IT知识分享网。

绝大多数电阻随着温度升高而增大，不过，增大的速度是递减的。通常金属导体中，因为温度升高金属中电子热运动更快，导致电子在电场作用下定向运动的快慢发生改变，导致电阻增大。半导体和超导体除外。

半导体是指导电能力介于金属和绝缘体之间的固体材料。典型的半导体材料是以共价键结合为主的晶体硅和锗，半导体靠电子–空穴对导电。其电阻与温度变化也有关，只是变化规律与半导体材料种类和加入的杂质有关。

超导体电阻，当温度下降到某个值时，其电阻突然变为零。目前，超导体还没有得到广泛的应用。

如图所示的图线，分别表示某金属导体和某半导体的电阻随温度（横坐标t、T表示加热温度）变化关系的曲线。直线1反映某金属导体的电阻随温度的升高而增大。曲线2反映了半导体材料的电阻随温度的升高而减小。所以，普通电阻和半导体电阻是有区别的。

温度–电阻曲线

思考：如果横坐标表示加热时间，你可以得出什么结论？

有一种PTC的半导体材料，其电阻随温度的变化曲线如下，横坐标T表示加热温度。

当PTC材料的温度T处于（T0 – T1）时，随着温度的升高，其电阻减小；当PTC材料的温度T处于（T1 – T2）时，随着温度的升高，其电阻增大；当PTC材料的温度T高于T2时，随着温度的升高，其电阻又减小。

如果用PTC材料制成恒温电暖器，通电后温度T处于（T0 – T1）时，随着温度的升高，其电阻减小，在电压不变的情况下，发热功率P=U2/R增大，温度升得快；当温度T处于（T1 – T2）时，随着温度的升高，其电阻增大，发热功率减小，温度升得慢，并保持温度不再上升；当温度T高于T2时，随着温度的升高，其电阻又减小，发热功率进一步增大，温度更高，有可能烧坏发热元件。所以，用PTC材料制成的恒温电暖器，有一个温度变化范围。这个例子说明半导体电阻并不都是随着温度的增加而减小。

温度–电阻曲线

有时，温度对电阻的影响，可以从用电器两端电压和通过用电器电流变化反应出来。

如左图，是根据灯泡灯丝电阻的变化描出的小灯泡的U-I图线，可以看出，随着小灯泡的电压增加和电流增大，温度升高，小灯泡的电阻是逐渐增大。右图是记录数据实验的电路图，其中滑动变阻器采用分压接法，电流表采用外接法。是一个调节灯泡亮度并可以反映灯泡的电阻与温度（亮度）关系的电路图，电路特点，就是灯泡二端的电压变化范围最大。

再看下面的图像，定值电阻甲和电路元件乙中的电流与两端电压的关系。由图可知，甲电阻基本上不受温度的变化而变化，且R=2V/0.4A=1V/0.2A=3V/0.6A=5Ω，而乙电阻就是一个可变电阻，电阻的大小与温度变化有关，随着电压升高，电流的增大，电阻逐渐增大。

若将甲、乙二个元件并联后接在电压为2V的电路中，由于横坐标均相同，且并联各支路电压均等于电源的电压（本电路图），对应纵坐标的电流之和就等于干路中的电流值（0.6A）。若将甲、乙串联后接在电压为3V的电源两端，则要符合二个条件：甲乙两者电流相等；电压之和为3V。即纵坐标相同，横坐标之和等于3V，只有（1、0.2）和（2、0.2）两点坐标符合条件。这是可变电阻与定值电阻共同接入电路时，温度对整个电路产生的影响。

利用电阻与温度的关系，可以制成电阻温度计。其刻度方法如下。如图甲，表示某金属丝的电阻随摄氏温度t变化情况。如图乙，把这段金属丝与电池、电流表串联起来，用这段金属丝作为温度计的测温探头，当把金属丝放入待测温度的物体中，电流表就有了一个电流值，根据电流值、电源的电压就可以计算此时的R电阻值，而R的值与温度值是一一对应的关系（图乙），即电流值、电阻R的阻值、温度值为一一对应的关系。不一定是正比例关系，如果是正比例关系，温度计的刻度是均匀的，如果是反比例关系，温度计的刻度不是均匀的，本温度计的刻度是均匀的。这样，就可以把电流表的电流刻度值改为对应的温度值，从而得到一个电阻温度计。

思考：如果电池的电压和电阻都不变，电流表上t1、t2二点的电流值谁大？试述其物理道理。