(a) 求長度分別為 30 釐米和 10 釐米,半徑分別為 2 釐米和 1 釐米的兩根銅棒 X 和 Y 的電阻之比。(b) 當連線到 6V 電池時,一個串聯電路中包含一個電燈和一個 10Ω 的導體,電流為 500 mA。求電燈的電阻。


(a) 已知

X 線長度 = 30 釐米

Y 線長度 = 10 釐米

X 線半徑 = 2 釐米

Y 線半徑 = 1 釐米

求解:兩根銅棒 X 和 Y 電阻之比。

解答

我們知道:

$R=\frac {ρl}{A}$

其中,

$ρ$ = 電阻率(對於同一種材料是不變的)

$A$ = 橫截面積

$l$ = 線長

因此,

銅棒 X 的電阻率

$R_X=\frac {ρl_X}{A_X}\Rightarrow \frac {ρ30}{\pi (2^2)}\Rightarrow \frac {ρ30}{4\pi}$ $[橫截面積,A=\pi r^2]$

銅棒 Y 的電阻率

$R_Y=\frac {ρl_Y}{A_Y}\Rightarrow \frac {ρ10}{\pi (1^2)}\Rightarrow \frac {ρ10}{\pi}$ $[橫截面積,A=\pi r^2]$

因此,兩根銅棒 X 和 Y 的電阻之比為:

$\frac {R_X}{R_Y}=\frac {\frac {ρ30}{4\pi}}{\frac {ρ10}{\pi}}$

$\frac {R_X}{R_Y}=\frac {ρ30}{4\pi}\times {\frac {\pi}{ρ10}}$

$\frac {R_X}{R_Y}=\frac {30}{40}$

$\frac {R_X}{R_Y}=\frac {3}{4}$

$R_X: R_Y= 3:4$

(b) 已知

電流,$I$ = 500 mA = 0.5 A (毫安轉換為安培)

導體的電阻,$R_C$ = $10\Omega$

電壓,$V$ = 6 V

求解:電燈的電阻,$R_L$。

解答

由於電燈 $R_L$ 和導體 $R_C$ 串聯連線,則電路的總電阻為:

$R_{T}=R_1+R_2$ 或 $R_{net}=R_L+R_C$

$R_{T}=R_L+10$

現在,我們知道電阻的公式為:

$R=\frac {V}{I}$

代入給定值,我們得到:

$R_T=\frac {6}{0.5}$

$R_L+10=\frac {6}{0.5}=12$

$R_L+10=12$

$R_L=12-10$

$R_L=2\Omega$

因此,電燈的電阻為2 歐姆

更新於:2022年10月10日

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