质量分别为 8 克和 12 克的两根铜线,长度之比为 4:3。求它们电阻之比。
已知电阻公式为 $R=\rho\frac{l}{A}$
其中 $\rho\rightarrow$ 电阻率
$R\rightarrow$ 电阻
$l\rightarrow$ 线长
$A\rightarrow$ 横截面积
对于第一根导线
质量 $m_1=8\ 克$,长度$\rightarrow l_1$,电阻$\rightarrow R_1$,横截面积 $A_1$
$R_1=\rho\frac{l_1}{A_1}$
对于第二根导线
质量 $m_2=12\ 克$,长度$\rightarrow l_2$,电阻$\rightarrow R_2$,横截面积 $A_2$
$R_2=\rho\frac{l_2}{A_2}$
因此, $\frac{R_1}{R_2}=\frac{\rho\frac{l_1}{A_1}}{\rho\frac{l_2}{A_2}}$
$\frac{R_1}{R_2}=\frac{l_1}{l_2}\times\frac{A_2}{A_1}$ ..... $( i)$
我们知道 体积=面积×长度=$A\times l$
我们知道导线由同一种材料制成,因此它们的密度相同。
因此,密度$=\frac{质量}{体积}=\frac{m_1}{A_1\times l_1}=\frac{m_2}{A_2\times l_2}$
或者 $\frac{A_2}{A_1}=\frac{m_2}{m_1}\times\frac{l_1}{l_2}$
将 $\frac{A_2}{A_1}$ 的值代入 $( i)$
$\frac{R_1}{R_2}=\frac{l_1}{l_2}\times\frac{m_2\times l_1}{m_1\times l_2}=\frac{m_2}{m_1}\times(\frac{l_1}{l_2})^2$
或者 $\frac{R_1}{R_2}=\frac{12}{8}\times(\frac{4}{3})^2$ [长度比 $l_1:l_2=4:3$]
或者 $\frac{R_1}{R_2}=\frac{12}{8}\times\frac{16}{9}$
或者 $\frac{R_1}{R_2}=\frac{8}{3}$
因此,电阻之比为 8:3。