实验 测定金属的电阻率

实验 测定金属的电阻率学案

实验 测定金属的电阻率

1．学会正确使用螺旋测微器及正确读数方法．

2．测定金属的电阻率．

3．进一步熟练电流表、电压表的使用及伏安法测电阻．

1．螺旋测微器的构造原理及读数

(1)螺旋测微器的构造

如图7－4－1所示是常用的螺旋测微器．它的小砧A和固定刻度S固定在U 形框架F上．旋钮K、微调旋钮K′和可动刻度H、测微螺杆P连在一起， 通过精密螺纹套在S上．

(2)螺旋测微器的原理

测微螺杆P与固定刻度S之间的精密螺纹的螺距为0.5 mm，即旋钮K每旋转 一周，P前进或后退0.5 mm，可动刻度H上的刻度为50等份，每转

动一小 格，P前进或后退0.01 mm.即螺旋测微器的精确

度为0.01 mm.读数时误差 出现在毫米的千分位上，因此，

螺旋测微器又叫千分尺．

(3)读数：测量时被测物体长度的整数毫米数由固定刻度

读出，小数部分由可动度 读出．

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)．

2．测出金属导线的长度l和它的直径d，计算出导线的横截面积S，再用伏安法测出金属导线的电阻R＝ , 由电阻定律得金属导线的电阻率ρ＝

被测金属导线、螺旋测微器、米尺、电压表、电流表、直流电源、开关、滑动 变阻器、导线若干．

一、测量直径

1．用螺旋测微器在被测金属导线上三个不同的位置各测一次直径，求出其平均值d.

二、连接电路及测量

2. 按图7－4－2所示电路图连结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，闭合开关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

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记录表格内，断开开关S.求出导线电阻R的平均值

三、数据处理、整理器材

5．将测得R、l、d的值，代入电阻率计算公式ρ＝

阻率．

6． 拆去实验电路，整理好实验器材．

中，计算出金属导线的电

1．本实验中被测金属导线的电阻值较小，因此实验电路必须用电流表外接法．

2．实验连线时，应先从电源的正极出发，依次将电源、开关、电流表、待测金属导线、滑动变阻器连成主干线路(闭合电路)，然后再把电压表并联在待测金属导线的两端．

3．测量被测金属导线的有效长度，是指测量待测导线接入电路的两个端点之间的长度，亦即电压表两端点间的待测导线长度，测量时应将导线拉直．

4．在用伏安法测电阻时，通过待测导线的电流强度I不宜过大(电流表用0～0.6 A量程)，通电时间不宜过长，以免金属导线的温度明显升高，造成其电阻率在实验过程中逐渐增大．

5．求R的平均值可用两种方法：第一种是用R＝U/I算出各次的测量值，再取平均值；第二种是用图象(UI图线)来求出．若采用图象法，在描点时，要尽量使各点间的距离拉大一些，连线时要尽可能的让各点均匀分布在直线的两侧，个别明显偏离较远的点可以不予考虑．

1．测量金属丝直径时出现误差：(1)金属丝本身直径并不严格均匀；(2)螺旋测微器本身有误差；(3)读数时观测有误差．因此测量时要在金属丝的不同部位，且不同方向上多测几次．

2．测量金属丝长度时出现误差：(1)长度为接入电路的有效长度；(2)读数时观测有误差，因此要把金属丝拉紧拉直，测量时在接线柱压线处测，多测几次．

3．电阻R测量本身有误差，因用外接法R测＜R真．因此ρ测＜ρ真．

4．通电电流过大，时间过长，金属丝发热、电阻率变化．测量时要迅速果断，避免其发热.

【例1】 某兴趣小组在做“测定金属丝的电阻率”的实验中，通过粗测电阻丝的电约为5 Ω，为了使测量结果尽量准确，从实验室找到以下供选择的器材：

A．电池组(3 V，内阻约1 Ω) B．电流表A1(0～3 A，内阻0.012 5 Ω)

C．电流表A2(0～0.6 A，内阻约0.125 Ω) D．电压表V1(0～3 V，内阻4 kΩ)

E．电压表V2(0～15 V，内阻15 kΩ)

F．滑动变阻器R1(0～20 Ω，允许最大电流1 A)

G．滑动变阻器R2(0～2 000 Ω，允许最大电流0.3 A)

H．开关、导线若干

(1)实验时应从上述器材中选用________(填写仪器前字母代号)．

(2)测电阻时，电流表、电压表、待测电阻Rx在组成测量电路时，应采用安培表________接法，将设计的电路图画在下侧方框内．

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(3)若用螺旋测微器测得金属丝的直径d的读数如图7－4－3，则读数为________ mm.

(4)若用L表示金属丝的长度，d表示直径，测得电阻为R，请写出计算金属丝电阻率的表达式ρ＝________.

【例2】 .在“测定金属的电阻率”的实验中，用螺旋测微器测量金属丝直径时的刻度位置如图7－4－8所示，用米尺测出金属丝的长度L，金属丝的电阻大约为5 Ω，先用伏安法测出金属丝的电阻Rx，然后根据电阻定律计算出该金属材料的电阻率．

图7－4－8

(1)从图7－4－8中读出金属丝的直径为________ mm.

(2)为此取来两节新的干电池、开关和若干导线及下列器材：

A．电压表0～3 V，内阻10 kΩ

B．电压表0～15 V，内阻50 kΩ

C．电流表0～0.6 A，内阻0.05 Ω

D．电流表0～3 A，内阻0.01 Ω

E．滑动变阻器，0～10 Ω

F．滑动变阻器，0～100 Ω

①要求较准确地测出其阻值，电压表应选________，电流表应选________，滑动变阻器应选________________________________________________________________________． (填序号)

②实验中实物接线如图7－4－9所示，请指出该同学实物接线中的两处明显错误．

图7－4－9

错误1________________________________________________________________________ 错误2________________________________________________________________________

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【例3】 (2010·浙大附中)有一根细长而均匀的金属管线样品，横截面如图7－4 －7(甲)所示．此金属管线长约30 cm，电阻约10 Ω.已知这种金属的电阻率为ρ，因管内中空部分截面积无法直接测量，请你设计一个实验 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A1(600 mA,1.0 Ω) D．电流表A2(3 A,0.1 Ω)

E．电压表V(3 V,6 kΩ) F．滑动变阻器R1(2 kΩ，0.5 A)

G．滑动变阻器R2(10 Ω，2 A) H．蓄电池E(6 V,0.05 Ω)

I．开关一个，带夹子的导线若干

(1)以上器材中，应选用的器材有________(只填代号字母)．

(2)在下面虚线框中画出你所设计的电路图，并把图7－4－7(乙)的实物连成实际测量电路，要求尽可能测出多组有关数值．

(3)实验中要测量的物理量有：

_______________________________________________.

(4)计算金属管线内部空间截面积S0的表达式为：S0＝________.

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