实验七 测定金属的电阻率

【实验器材】

       被测金属丝、螺旋测微器、毫米刻度尺、电池组、电流表、电压表、滑动变阻器、开关、导线若干．

1. 螺旋测微器：又叫千分尺。

读数：测量值(毫米)＝固定刻度数(毫米)(注意半毫米刻线是否露出)＋可动刻度数(估读一位)×0.01(毫米)。

如图所示，固定刻度示数为2.0 mm，不足半毫米；从可动刻度上读的示数为15.0，最后的读数为：2.0 mm＋15.0×0.01 mm＝2.150 mm.

使用螺旋测微器读数时，以毫米为单位，有三位小数。

2.游标卡尺：

（1）构造：主尺、游标尺(主尺和游标尺上各有一个内外测量爪)、游标尺上还有一个深度尺，尺身上还有一个紧固螺钉．

(2)用途：测量厚度、长度、深度、内径、外径．

(3)原理：利用主尺的最小分度与游标尺的最小分度的差值制成．

(4)读数：若用x表示由主尺上读出的整毫米数，K表示从游标尺上读出与主尺上某一刻线对齐的游标的格数，则记录结果表达为(x＋K×精确度)mm。

【实验原理】

1.欧姆定律：R＝，用电压表测定电阻两端的电压U，用电流表测定流过电阻的电流I.

2.电阻定律：根据R_x＝计算金属丝的电阻R_x，然后用游标卡尺测量金属丝的有效长度l，用螺旋测微器测量金属丝的直径d，计算出金属丝的横截面积S；根据电阻定律R_x＝ρl/S，得出计算金属丝电阻率的公式ρ＝＝

3.电路选择

按图接好电路，让电压表一根接线柱P先后与a、b处接触一下，如果电压表的示数有较大的变化，而电流表的示数变化不大，则可采用电流表外接法；如果电流表的示数有较大的变化，而电压表的示数变化不大，则可采用电流表内接法．

【实验步骤】

1．用螺旋测微器在被测金属丝的三个不同位置各测一次直径，求出其平均值．

2．按图所示的原理电路图连接好用伏安法测电阻的实验电路．

3．用游标卡尺测量接入电路中的被测金属导线的有效长度，反复测量3次，求出其平均值l.

4．把滑动变阻器的滑片调节到使接入电路中的电阻值最大的位置，电路经检查确认无误后，闭合电键S，改变滑动变阻器滑片的位置，读出几组相应的电流表、电压表的示数I和U的值，填入记录表格内，断开电键S，求出导线电阻R_X的平均值．

5.数据处理：

（1）在求R_x的平均值时可用两种方法：第一种是用R_x＝算出各次的数值，再取平均值；第二种是用U－I图线的斜率求出．

（2）计算电阻率：将记录的数据R_x、l、d的值，代入电阻率计算公式ρ＝R_x＝.

【误差分析】

1．金属丝直径、长度的测量带来误差．

2．测量电路中电流表及电压表对电阻测量的影响，因为电流表外接，所以R_测<R_真，由R＝ρ，知ρ_测<ρ_真．

3．通电电流过大，时间过长，致使电阻丝发热，电阻率随之变化带来误差．

【注意事项】

1．为了方便，测量直径应在导线连入电路前进行，为了准确测量金属丝的长度，应该在连入电路之后在拉直的情况下进行．

2．本实验中被测金属丝的电阻值较小，故须采用电流表外接法．

3．电键S闭合前，滑动变阻器的阻值要调至最大．

4．电流不宜太大(电流表用0～ 0.6 A量程)，通电时间不宜太长，以免金属丝温度升高，导致电阻率在实验过程中变大．

【例题】

某同学测量阻值约为25 kΩ的电阻Rx，现备有下列器材：

A. 电流表(量程100 μA，内阻约2 kΩ)；B. 电流表(量程500 μA，内阻约300 Ω)；

C. 电压表(量程15 V，内阻约100 kΩ)；D. 电压表(量程50 V，内阻约500 kΩ)；

E. 直流电源(20 V，允许最大电流1 A)；F. 滑动变阻器(最大阻值1 kΩ，额定功率1 W)；

G. 开关和导线若干．

(1)电流表应选________，电压表应选________．

 (2)该同学正确选择仪器后连接了如图所示电路，为保证实验顺利进行，并使测量误差尽量减小，实验前请你检查该电路，指出电路在接线上存在的问题：

①___________________________ ____________；

②_____________________________________________________________________.

解析：根据电源电动势先选择电压表，再根据电路中的最大电流选择电流表，根据电流表、电压表的内阻选择电流表内接法实验电路，为尽量减小实验误差，测量多组数据便于利用作图法处理数据，且滑动变阻器内阻远小于待测电阻，故采用分压式接法．

答案：(1)B　C'(2)①电流表应采用内接的方法'②滑动变阻器应采用分压式接法

 

第二篇：7.4 实验 测定金属的电阻率

实验（一）测定金属的电阻率

三维目标：

知识与技能：(1).能用螺旋测微器测量细小物体的长度

(2)掌握测定金属电阻率的基本思路和方法

            (3)知道滑动变阻器的正确使用方法

过程与方法：通过小组合作进行自主探究。

情感、态度、价值观：体验推理探究的过程，提高分析问题、解决问题的能力。 以极度的热情投入到学习中，体验成功的快乐

重点难点：掌握测定金属电阻率的基本思路和方法

知识链接：

在测定金属丝的电阻率实验中，用螺旋测微器测量金属丝的直径，如图所示，由图读出金属丝的直径是________mm

练习： 用零点准确的螺旋测微器测量某物长度，被测物的长度如图1读为___________mm，图2读为_____________mm。

学习过程：

一、实验目的

1、学会使用各种常用电学仪器以及正确读数。

2、学会使用螺旋测微器以及正确读数。

3、学会用伏安法测量电阻的阻值，从而测出金属的电阻率。

二、实验原理

1、把金属丝接入电路中，用伏安法测导线的电阻R（R=       ）。

2、用刻度尺测一段金属导线的长度L，用螺旋测微器测导线的直径d，用伏安法测导线的电阻R，根据电阻定律（           ），金属的电阻率           

3、实验电路图：

三、实验器材

被测电阻丝，米尺，          ，电压表，       ，直流电源，电建，          ，导线若干。

四、实验步骤

（1）用螺旋测微器在被测金属丝上三个不同位置各测一次直径，求出其平均值d，计算出金属丝的横截面积S=         。

（2）按上图所示的电路原理图连接好用伏安法测电阻的实验电路。

（3）用毫米刻度尺测量接入电路中被测金属导线的有效长度，反复测量3次，求出其平均值。

（4）把滑动变阻器的滑片调节到使接入电路中的电阻值最大的位置，如上图中       ，电路经检查确认无误后，闭合电键S。改变滑动变阻器滑片的位置，分别读出机组相应的电流表、电压表的示数I和U的值，记入记录表格内，断开电键S。求出导线电阻R的平均值。

（5）将测得的R、、d的值，代入电阻率计算公式        中，计算出金属丝的电阻率。

（6）拆去实验线路，整理好实验器材。

五、数据处理

六、注意事项

（1）测量金属导线的直径时要用螺旋测微器，其精度为     mm，直接测量的结果要估读到下一位数字。

（2）金属导线的电阻和电流表的内阻相差不是很大，因此在用伏安法测电阻时应该采用电流表的         法，开始实验时滑动变阻器在电路中的阻值应调至最大，实验过程中通过金属导线的电流不宜过大，以防止温度升高电阻率发生变化。

（3）为了减少电阻的计算误差，可以作U-I图象求出电阻的平均值。

（4）误差来源：

①直径测量，长度测量

②采用外接法则由于伏特表的分流影响，造成电阻测量值       ，所以    。

③通电电流大小，时间长短。若通电时间长导致电阻丝发热，则电阻率变        。

（注：易错的是：测量电路（内、外接法）、控制电路（限流式和分压式）、量程的选择及有效数字、电阻R平均值的计算等。

易忘的是：金属丝未接入电路就测量其长度，用千分尺测直径D前未查零误差、测D时未按三个不同位置测量取平均值。）

达标检测：

1、在“测定金属的电阻率”的实验中，由可知，对实验结果的准确性影响最大的是(　　)

A．导线直径d的测量　　            　B．电压U的测量

C．电流I的测量                      D．导线长度的测量

2、在“测定金属的电阻率”的实验中，所用的电阻丝Rx的阻值约为3 Ω，变阻器最大阻值为20 Ω，电源电压为3 V，电源内阻不计，则：

(1)电压表的量程应选用________，

电流表的量程应选用________；

(2)画出实验电路图：

3、在“测定金属的电阻率”的实验中，待测金属导线的电阻Rx约为5 Ω.实验室备有下列实验器材：

A．电压表V1(量程3 V，内阻约为15 kΩ)

B．电压表V2(量程15 V，内阻约为75 kΩ)

C．电流表A1(量程3 A，内阻约为0.2 Ω)

D．电流表A2(量程600 mA，内阻约为1 Ω)

E．变阻器R1(0～100 Ω，0.6 A)

F．变阻器R2(0～2000 Ω，0.1 A)

G．电池E(电动势为3 V，内阻约为0.3 Ω)

H．开关S，导线若干

(1)为提高实验精确度，减小实验误差，应选用的实验器材有____________________．

(2)为减小实验误差，应选用图实－8－16中________(填“(a)”或“(b)”)为该实验

的电路图，并按所选择的电路图把实物图用导线连接起来．

 

(3)若用刻度尺测得金属丝长度为60.00 cm，用螺旋测微器测得导线的直径为0.635 mm，两电表的示数分别如图实－8－17所示，则电阻值为________Ω，电阻率为_________Ωm

读数：

4、有一根细长而均匀的金属管线样品，横截面如图所示．此金属材料重约1～2 N，长约为30 cm，电阻约为10Ω．已知这种金属的电阻率为，密度为．因管内中空部分截面积形状不规则，无法直接测量，请设计一个实验方案，测量中空部分的截面积S₀，现有如下器材可选：

A．毫米刻度尺

B．螺旋测微器

C．电流表（600 mA,1. 0Ω)

D．电流表（3 A,0. 1Ω)

E．电压表（3 V,6 kΩ)

F．滑动变阻器（2 kΩ,0. 5 A)

G．滑动变阻器（10Ω,2 A)

H．蓄电池（6 V,0.05Ω)

I．开关一个，带夹子的导线若干．

(1)除待测金属管线外，还应选用的器材有                      （只填代号字母）．

(2)在图中画出你所设计方案的实验电路图，并把所选仪器连成实际测量电路．

(3)实验中要测量的物理量有：            ，计算金属管线内部空间截面积S₀的表达式为S₀=

              。

学后反思：