03.03 如果把電熱毯的電熱絲斷頭處接起來,為什麼連接處會更熱?

JeroKKK


樓主的問題癥結在於,沒有考慮清楚電阻的所有來源。

的確,斷頭相接,兩根線絞合在一起,似乎看起來金屬的橫截面積增大了許多,按理說,電阻應該是下降才是,也就是連接處的電阻更小,不會更加發熱。

事實是,兩根線接在一起的時候,還有一部分電阻的貢獻是非常巨大的,這就是所謂接觸電阻。試想:一根完整的金屬導線內部,金屬原子的密度是非常大的,電子也將直接受到周圍原子的影響,只要電子濃度足夠高,導電就足夠好。但是,兩根導線無論以什麼方式連接在一起,其連接處是金屬表面接觸的,和整根的金屬導線有著天壤之別。此時,兩個導線的原子間距可能就隔著一層絕緣的空氣,這種隔離面積越大,產生的接觸電阻就越大。所以,簡單絞合在一起的兩股導線和焊在一起的導線,接觸電阻前者要大得多。即使是焊接,也因為焊接金屬用的普遍是錫,和導線材料鋁或銅也是有區別的,電阻率要大一些。

對於電熱毯這樣的高功率電器,簡單把兩根斷掉的加熱絲擰在一起是非常危險的。因為接觸電阻的存在,它將使得連接處不停發熱,一發熱電阻又會繼續上升,最終惡性循環導致接觸點熔燬甚至引起火災。

利用接觸電阻的巧妙原理,還可以做熱電偶,兩根不同材質的金屬焊接在一起的時候,它們的接觸電阻造成的電動勢差將極其敏感依賴於溫度。所以環境溫度一旦發生變化,熱電偶的整體電阻就變了,對應儀表上的電壓或電流大小就變了,由此就可以用來測量溫度。

在測量材料電阻時候,接觸電阻也是必須克服的。一般採用四電極法,兩個電流極在兩端,兩個電壓極在中間,這樣就避免了電壓極測量的電阻包括了電流極附近的接觸電阻。這個方法對於電阻率小的樣品測量是最基本的。


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