實驗(二)：測定金屬的電阻率全解

1、復(fù)習(xí)提問：復(fù)習(xí)提問：(1)(1)電流表電流表“內(nèi)接法內(nèi)接法”與與“外接法外接法”比較比較電流表原理圖測量值與真實值關(guān)系測量結(jié)果內(nèi)接法外接法真測xRIIxxRRAUUUU測真測xRUUxxRRVIIII測xARRIUR測測測測量值偏大真測測測xRIUR測量值偏小選取原則：選取原則：外接法內(nèi)接法；,22VAxVAxRRRRRR(2)(2)滑動變阻器滑動變阻器限流式和分壓式的比較限流式和分壓式的比較( (假設(shè)內(nèi)阻假設(shè)內(nèi)阻r r=0)=0)兩種接法電兩種接法電路圖路圖滑動電阻滑動電阻使用特點使用特點負(fù)載負(fù)載Rx上電上電壓調(diào)節(jié)范圍壓調(diào)節(jié)范圍負(fù)載負(fù)載Rx上電上電流調(diào)節(jié)范圍流調(diào)節(jié)范圍限限流流式式只使用只使用

2、aP段段.Pb段段無電流通無電流通過過分分壓壓式式aP段和段和Pb段均有電段均有電流通過流通過0UxE0 xxR ERR xUE 0 xxEIRR xER 0 xxEIR(3)(3)限流式和分壓式的選擇限流式和分壓式的選擇如果滑動變阻器的額定電流夠用，在下列三種情況如果滑動變阻器的額定電流夠用，在下列三種情況下必須采用分壓接法：下必須采用分壓接法：a.a.用電器的電壓或電流要求從零開始連續(xù)可調(diào)用電器的電壓或電流要求從零開始連續(xù)可調(diào). .b.b.要求用電器的電壓或電流變化范圍大，但滑動變阻要求用電器的電壓或電流變化范圍大，但滑動變阻器的阻值小器的阻值小. .c.c.采用限流接法時限制不住電表超量

3、程，用電器超額采用限流接法時限制不住電表超量程，用電器超額定值定值. .若若R Rx x比比R RP P小得多，則選擇限流；若小得多，則選擇限流；若R Rx x與與R RP P接近，則分接近，則分壓、限流都可以；若壓、限流都可以；若R Rx x比比R RP P大得多，則選擇分壓大得多，則選擇分壓. .實驗實驗:測量電阻之二測量電阻之二測定測定金屬絲的電阻率金屬絲的電阻率一、螺旋測微器一、螺旋測微器1 1. .構(gòu)造構(gòu)造如圖如圖8-5-18-5-1所示是常用的螺旋測微器，它的測砧所示是常用的螺旋測微器，它的測砧A A和固和固定刻度定刻度G G固定在框架固定在框架F F上，旋鈕上，旋鈕K K、微調(diào)旋

4、鈕、微調(diào)旋鈕K K和可動和可動刻度刻度H H，測微螺桿，測微螺桿P P連在一起，通過精密螺紋套在連在一起，通過精密螺紋套在G G上上. .2 2. .原理原理精密螺紋的螺距是精密螺紋的螺距是0.5mm0.5mm，即，即K K每旋轉(zhuǎn)一周，每旋轉(zhuǎn)一周，P P前進或前進或后退后退0.5mm0.5mm，可動刻度分成，可動刻度分成5050等份，每一等份表示等份，每一等份表示0.01mm0.01mm，即可動刻度每轉(zhuǎn)過一等份，即可動刻度每轉(zhuǎn)過一等份，P P前進或后退前進或后退0.01mm.0.01mm.因此，從可動刻度旋轉(zhuǎn)了多少個等份就知道因此，從可動刻度旋轉(zhuǎn)了多少個等份就知道長度變化了多少個長度變化了多少

5、個0.01mm.0.01mm.用它測量長度，可以精確用它測量長度，可以精確到到 mmmm，還可以估讀到，還可以估讀到0.001mm(0.001mm(即毫米的千分即毫米的千分位位) )，因此螺旋測微器又稱為千分尺，因此螺旋測微器又稱為千分尺. .0.013 3. .讀數(shù)方法讀數(shù)方法先從固定刻度先從固定刻度G G上讀出半毫米整數(shù)倍的部分，不足半上讀出半毫米整數(shù)倍的部分，不足半毫米的部分由可動刻度讀出，即看可動刻度上的第毫米的部分由可動刻度讀出，即看可動刻度上的第幾條刻度線與固定刻度線上的橫線重合，從而讀出幾條刻度線與固定刻度線上的橫線重合，從而讀出可動刻度示數(shù)可動刻度示數(shù)( (注意估讀注意估讀).

6、).即有：即有：測量長度測量長度= =固定刻度示數(shù)固定刻度示數(shù)+ +可動刻度示數(shù)可動刻度示數(shù)精確精確度度.(.(注意單位為注意單位為mm)mm)如圖如圖8-5-28-5-2所示，不足半毫米而從可動刻度上讀的所示，不足半毫米而從可動刻度上讀的示數(shù)為示數(shù)為15.515.5格，最后的讀數(shù)為：格，最后的讀數(shù)為：2.0mm+15.52.0mm+15.50.01mm=2.155mm. 0.01mm=2.155mm. 4.4.注意事項注意事項(1)(1)測量前須校對零點：先使小砧測量前須校對零點：先使小砧A A與測微螺桿與測微螺桿P P并并攏，觀察可動刻度的零刻度線與固定刻度的軸向線攏，觀察可動刻度的零刻度

7、線與固定刻度的軸向線是否重合，以及可動刻度的邊緣與固定刻度的零刻是否重合，以及可動刻度的邊緣與固定刻度的零刻度線是否重合，否則應(yīng)加以修正度線是否重合，否則應(yīng)加以修正. .(2)(2)讀數(shù)時，除注意觀察毫米整數(shù)刻度線外，還要特讀數(shù)時，除注意觀察毫米整數(shù)刻度線外，還要特別注意半毫米刻度線是否露出別注意半毫米刻度線是否露出. .螺旋測微器要估讀，螺旋測微器要估讀，以毫米為單位時要保留到小數(shù)點后第三位以毫米為單位時要保留到小數(shù)點后第三位. .(3)(3)測量時，當(dāng)螺桿測量時，當(dāng)螺桿P P快要接觸被測物體時，要停止使快要接觸被測物體時，要停止使用粗調(diào)旋鈕用粗調(diào)旋鈕K K，改用微調(diào)旋鈕，改用微調(diào)旋鈕K K

8、，當(dāng)聽到，當(dāng)聽到“咔、咔咔、咔”響聲時，停止轉(zhuǎn)動微調(diào)旋鈕響聲時，停止轉(zhuǎn)動微調(diào)旋鈕K K，并擰緊固定旋鈕，并擰緊固定旋鈕. .這這樣做既可保護儀器，又能保證測量結(jié)果的準(zhǔn)確性樣做既可保護儀器，又能保證測量結(jié)果的準(zhǔn)確性. .(2)用途：測量厚度、長度、深度、內(nèi)徑、外徑。用途：測量厚度、長度、深度、內(nèi)徑、外徑。(3)原理：利用主尺的最小分度與游標(biāo)尺的最小分度的差值制成。原理：利用主尺的最小分度與游標(biāo)尺的最小分度的差值制成。不管游標(biāo)尺上有多少個小等分刻度，它的刻度部分的總長度不管游標(biāo)尺上有多少個小等分刻度，它的刻度部分的總長度比主尺上的同樣多的小等分刻度少比主尺上的同樣多的小等分刻度少1 mm?？潭雀駭?shù)

9、刻度格數(shù)(分度分度)刻度總刻度總長度長度每小格與主尺每小格與主尺一小格的差值一小格的差值精確度精確度(可準(zhǔn)確到可準(zhǔn)確到)109 mm0.1 mm0.1 mm2019 mm0.05 mm0.05 mm5049 mm0.02 mm0.02 mm(4)讀數(shù)：若用讀數(shù)：若用x表示由主尺上讀出的整毫米數(shù)，表示由主尺上讀出的整毫米數(shù)，K表示從游標(biāo)尺上讀表示從游標(biāo)尺上讀出與主尺上某一刻線對齊的游標(biāo)的格數(shù)，則記錄結(jié)果表達(dá)為出與主尺上某一刻線對齊的游標(biāo)的格數(shù)，則記錄結(jié)果表達(dá)為(xK精確度精確度) mm。1.1.實驗?zāi)康膶嶒災(zāi)康?1)(1)學(xué)會使用各種常用電學(xué)儀器，會正確讀數(shù)學(xué)會使用各種常用電學(xué)儀器，會正確讀數(shù).

10、 .(2)(2)學(xué)會使用螺旋測微器并掌握正確讀數(shù)方法學(xué)會使用螺旋測微器并掌握正確讀數(shù)方法. .(3)(3)學(xué)會用伏安法測量電阻的阻值，測定出金屬的電學(xué)會用伏安法測量電阻的阻值，測定出金屬的電阻率阻率. .(4)(4)學(xué)會選擇滑動變阻器的連接方式學(xué)會選擇滑動變阻器的連接方式( (分壓、限流分壓、限流).).實驗：測量金屬絲的電阻率2.2.實驗原理實驗原理用毫米刻度尺測一段金屬絲導(dǎo)線的長度用毫米刻度尺測一段金屬絲導(dǎo)線的長度L L，用螺旋，用螺旋測微器測導(dǎo)線的直徑測微器測導(dǎo)線的直徑d d，用伏安法測導(dǎo)線的電阻，用伏安法測導(dǎo)線的電阻R R，由由 ，得，得3.3.實驗器材實驗器材待測金屬絲、米尺、螺旋測

11、微器、電壓表、電流表、待測金屬絲、米尺、螺旋測微器、電壓表、電流表、直流電源、開關(guān)、滑動變阻器和導(dǎo)線若干直流電源、開關(guān)、滑動變阻器和導(dǎo)線若干. .LRS 24RSd RLL 4.4.實驗步驟實驗步驟(1)(1)用螺旋測微器在導(dǎo)線的三個不同位置上各測一用螺旋測微器在導(dǎo)線的三個不同位置上各測一次，取直徑次，取直徑d d的平均值的平均值. .(2)(2)將金屬絲兩端固定在接線柱上懸空掛直，用毫將金屬絲兩端固定在接線柱上懸空掛直，用毫米刻度尺測量接入電路的金屬絲長度米刻度尺測量接入電路的金屬絲長度( (即有效長即有效長度度) )，反復(fù)測量三次，求出平均值，反復(fù)測量三次，求出平均值L L. .(3)(3

12、)選擇恰當(dāng)?shù)钠鞑模勒請D中所示的電路圖用導(dǎo)線把選擇恰當(dāng)?shù)钠鞑?，依照圖中所示的電路圖用導(dǎo)線把器材連好，并把滑動變阻器的阻值調(diào)至最大器材連好，并把滑動變阻器的阻值調(diào)至最大. .(4)(4)電路經(jīng)檢查無誤后，閉合開關(guān)電路經(jīng)檢查無誤后，閉合開關(guān)S S，改變滑動變阻器，改變滑動變阻器滑動片的位置，讀出幾組相應(yīng)的電流表、電壓表的示滑動片的位置，讀出幾組相應(yīng)的電流表、電壓表的示數(shù)數(shù)I I和和U U的值，記入記錄表格內(nèi)，斷開開關(guān)的值，記入記錄表格內(nèi)，斷開開關(guān)S S，求出電，求出電阻阻R R的平均值的平均值. .(5)(5)將測得將測得R R、L L、d d的值，代入電阻率計算公式的值，代入電阻率計算公式 計算

13、出金屬絲的電阻率計算出金屬絲的電阻率. .(6)(6)整理好實驗器材，實驗結(jié)束整理好實驗器材，實驗結(jié)束. .24RSd RLL 5.5.注意事項注意事項(1)(1)本實驗中待測金屬導(dǎo)線的電阻值較小，為了減小實本實驗中待測金屬導(dǎo)線的電阻值較小，為了減小實驗的系統(tǒng)誤差，必須采用電流表外接法；驗的系統(tǒng)誤差，必須采用電流表外接法；(2)(2)測量待測金屬導(dǎo)線的有效長度，是指測量待測導(dǎo)線測量待測金屬導(dǎo)線的有效長度，是指測量待測導(dǎo)線接入電路的兩個端點之間的長度，即電壓表兩并入點接入電路的兩個端點之間的長度，即電壓表兩并入點間的部分待測導(dǎo)線長度，測量時應(yīng)將導(dǎo)線拉直；間的部分待測導(dǎo)線長度，測量時應(yīng)將導(dǎo)線拉直；

14、(3)(3)閉合開關(guān)閉合開關(guān)S S之前，一定要使滑動變阻器的滑動片處之前，一定要使滑動變阻器的滑動片處在有效電阻值最大的位置；在有效電阻值最大的位置；(4)(4)在用伏安法測電阻時，通過待測導(dǎo)線的電流的值不在用伏安法測電阻時，通過待測導(dǎo)線的電流的值不宜過大宜過大( (電流表用電流表用00.6A00.6A量程量程) )，通電時間不宜過長，通電時間不宜過長，以免金屬導(dǎo)線的溫度過高，造成其電阻率在實驗過程以免金屬導(dǎo)線的溫度過高，造成其電阻率在實驗過程中增大中增大. .主題主題(1)(1)螺旋測微器的讀數(shù)螺旋測微器的讀數(shù) 1.1.在在“測定金屬的電阻率測定金屬的電阻率”的實驗中，用螺旋測的實驗中，用螺

15、旋測微器測量金屬絲直徑時的刻度位置如圖微器測量金屬絲直徑時的刻度位置如圖8-3-18-3-1所示，所示，用米尺測量金屬絲的用米尺測量金屬絲的長度長度l l=0.810m.=0.810m.金屬絲的電阻大金屬絲的電阻大約為約為44，先用伏安法測出金屬絲的電阻為，先用伏安法測出金屬絲的電阻為Rx=4.1Rx=4.1，從圖中讀出金屬絲的直徑為從圖中讀出金屬絲的直徑為mmmm，然后，然后根據(jù)電阻定律計算出該金屬材料的電阻率為根據(jù)電阻定律計算出該金屬材料的電阻率為 m. m. 0.1)0.1)1010-6-6(0.520(0.5200.002)0.002)(1.1(1.1解析：金屬絲的直徑根據(jù)圖中可讀出解

16、析：金屬絲的直徑根據(jù)圖中可讀出(0.520(0.5200.002)mm0.002)mm根據(jù)電阻定律，可得根據(jù)電阻定律，可得=(1.1=(1.10.1)0.1)1010-6-6mm lRS 24d Rxl 螺旋測微器的使用螺旋測微器的使用螺旋測微器是高考中常見的一種測量儀器螺旋測微器是高考中常見的一種測量儀器. .螺旋測微器螺旋測微器的讀數(shù)是由固定刻度的讀數(shù)的讀數(shù)是由固定刻度的讀數(shù)( (大于大于0.5mm0.5mm部分部分)+)+可動刻可動刻度的讀數(shù)度的讀數(shù)( (小于小于0.5mm0.5mm部分部分) )，讀數(shù)要有估算值，讀數(shù)要有估算值. .2.2.有一個電阻有一個電阻R Rx x，其阻值大約是

17、，其阻值大約是25k25k，可供選擇的，可供選擇的器材是：器材是：電流表電流表A A1 1(0(0100A100A，2k)2k)電流表電流表A A2 2(0(0500A500A，300)300)電壓表電壓表V V1 1(0(010V10V，100k)100k)電壓表電壓表V V2 2(0(050V50V，500k)500k)直流穩(wěn)壓電源直流穩(wěn)壓電源E E(15V(15V，1A)1A)滑動變阻器滑動變阻器R R(1k(1k，1W)1W)電鍵電鍵K K和若干根導(dǎo)線和若干根導(dǎo)線. .為了測出為了測出RxRx的電阻，試選擇適當(dāng)?shù)钠鞑?，選取適當(dāng)?shù)碾娮?，試選擇適當(dāng)?shù)钠鞑模x取適當(dāng)?shù)碾娐?，使測量盡可能準(zhǔn)確，

18、并畫出電路圖的電路，使測量盡可能準(zhǔn)確，并畫出電路圖. .主題(2)實驗器材和測量電路的選擇解析：解析：(1)(1)若滑動變阻器用限流接法，電路中的最小電若滑動變阻器用限流接法，電路中的最小電流為流為 ，超過兩表的量程，因此，超過兩表的量程，因此滑動變阻器必須用分壓式接法滑動變阻器必須用分壓式接法. .若電壓表選若電壓表選V V2 2(50V)(50V)，則，則電源電壓電源電壓15V15V不足其量程的不足其量程的1 13 3，所以電壓表應(yīng)選，所以電壓表應(yīng)選V V1 1(10V).(10V).由于用分壓式接法時，電阻由于用分壓式接法時，電阻RxRx中的最大電流為中的最大電流為 ，所以電流表選，所以

19、電流表選A A2 2(500A).(500A).min15V577 A26kI max10V25kI 400 A (2)(2)安培表內(nèi)接法和外接法安培表內(nèi)接法和外接法的選擇：因為的選擇：因為R Rx x=25k=25kR RA A=300=300，所以采用安培表，所以采用安培表內(nèi)接法內(nèi)接法. .歸納：儀器選擇一般考慮三方面的因素：歸納：儀器選擇一般考慮三方面的因素：(1)(1)安全因安全因素：素：如通過電源、電阻、電流表、電壓表的電流不超如通過電源、電阻、電流表、電壓表的電流不超過允許的額定電流；過允許的額定電流；(2)(2)誤差因素：誤差因素：如選用電表量程如選用電表量程應(yīng)考慮盡量減小測量值

20、的相對誤差，電壓表、電流表應(yīng)考慮盡量減小測量值的相對誤差，電壓表、電流表在使用時，要用盡可能使指針接近滿刻度的量程，其在使用時，要用盡可能使指針接近滿刻度的量程，其指針應(yīng)偏轉(zhuǎn)到滿刻度的指針應(yīng)偏轉(zhuǎn)到滿刻度的2 23 3左右，即在量程符合要求左右，即在量程符合要求的情況下選擇量程小的，則偏角變大；的情況下選擇量程小的，則偏角變大；(3)(3)便于操作：便于操作：如選用滑動變阻器應(yīng)考慮對外供電電壓的變化范圍既如選用滑動變阻器應(yīng)考慮對外供電電壓的變化范圍既能滿足實驗要求，又便于調(diào)節(jié)，滑動變阻器調(diào)節(jié)時應(yīng)能滿足實驗要求，又便于調(diào)節(jié)，滑動變阻器調(diào)節(jié)時應(yīng)用到大部分電阻線用到大部分電阻線. .2.2.在用伏安法

21、測定金屬絲的電阻時，除待測電阻絲外，在用伏安法測定金屬絲的電阻時，除待測電阻絲外，還有如下供選擇的實驗器材：還有如下供選擇的實驗器材：A.A.直流電源：電動勢約直流電源：電動勢約4.5V4.5V，內(nèi)阻很?。?，內(nèi)阻很??；B.B.電流表電流表A A1 1：量程：量程0 00.6A0.6A，內(nèi)阻，內(nèi)阻0.1250.125；C.C.電流表電流表A A2 2：量程：量程0 03.0A3.0A，內(nèi)阻，內(nèi)阻0.0250.025；D.D.電壓表電壓表V V：量程：量程0 04V4V，內(nèi)阻，內(nèi)阻3k3k；E.E.滑動變阻器滑動變阻器R R1 1：最大阻值：最大阻值1010；F.F.滑動變阻器滑動變阻器R R2

22、2：最大阻值：最大阻值5050；G.G.開關(guān)、導(dǎo)線等開關(guān)、導(dǎo)線等. .(1)(1)在可供選擇的器材中，應(yīng)該選用的電流表是在可供選擇的器材中，應(yīng)該選用的電流表是，應(yīng)該選用的滑動變阻器是應(yīng)該選用的滑動變阻器是. .(2)(2)根據(jù)所選的器材，在如圖所示的方框中畫出實驗根據(jù)所選的器材，在如圖所示的方框中畫出實驗電路圖電路圖. .R1A14.4.測電阻的新方法：測電阻的新方法：1.1.安安法測電阻安安法測電阻 A2A1A2A1Rx 電流表的創(chuàng)新使用測電壓條件：已知電流表A A2的內(nèi)阻,將A2看成一個電壓表使用2122IIRIRAx1221IRIRAA沒有系統(tǒng)誤差根據(jù)并聯(lián)分流進行測量沒有系統(tǒng)誤差V1v2

23、RxV2v1電壓表的創(chuàng)新使用測電流2211VVRUUR 221VxRUUR 條件：已知電壓表V V2的內(nèi)阻,將V2看成一個電流表使用沒有系統(tǒng)誤差存在系統(tǒng)誤差RxV2v12221VxRUUURR0V2v102122RUUURV能否消除？根據(jù)串聯(lián)分壓進行測量沒有系統(tǒng)誤差沒有系統(tǒng)誤差3.3.替代法測量電阻替代法測量電阻實驗時先連入某待測電阻，記下電路中電表的實驗時先連入某待測電阻，記下電路中電表的讀數(shù)，然后把待測電阻換成電阻箱，調(diào)整電阻箱，讀數(shù)，然后把待測電阻換成電阻箱，調(diào)整電阻箱，使電路中電表的讀數(shù)與原來一樣，這樣的電阻箱便使電路中電表的讀數(shù)與原來一樣，這樣的電阻箱便是待測電阻的阻值是待測電阻的阻

24、值1.1.原理原理2.2.電路電路R0RXAS1S2ab+R0VS1RXS2abP+用電阻箱和電流表測量用電阻箱和電流表測量用電阻箱和電壓表測量用電阻箱和電壓表測量主題主題(3)(3)利用伏安法測電表的內(nèi)阻利用伏安法測電表的內(nèi)阻3.3.實驗室中現(xiàn)有器材如實物圖實驗室中現(xiàn)有器材如實物圖8-3-28-3-2所示，有：所示，有：電池的電動勢約電池的電動勢約10V10V，內(nèi)阻約，內(nèi)阻約11；電流表電流表A A1 1，量程，量程10A10A，內(nèi)阻，內(nèi)阻r r1 1約為約為0.20.2；電流表電流表A A2 2，量程，量程300mA300mA，內(nèi)阻，內(nèi)阻r r2 2約為約為55；電流表電流表A A3 3，

25、量程，量程250mA250mA，內(nèi)阻，內(nèi)阻r r3 3約為約為55；電阻箱電阻箱R R1 1，最大阻值，最大阻值999.9999.9，阻值最小改變量為，阻值最小改變量為0.10.1；滑動變阻器滑動變阻器R R2 2，最大阻值，最大阻值100100；開關(guān)；開關(guān)S S，導(dǎo)線若干，導(dǎo)線若干. .要求用圖要求用圖8-3-38-3-3所示的電路測定圖中電流表所示的電路測定圖中電流表A A的內(nèi)阻的內(nèi)阻. .(1)(1)在所給的三個電流表中，可用哪幾個精確在所給的三個電流表中，可用哪幾個精確測出其內(nèi)阻？測出其內(nèi)阻？(2)(2)在可測的電流表中任選一個作為測量對象，在可測的電流表中任選一個作為測量對象，在實物

26、圖上連成測量電路在實物圖上連成測量電路. .(3)(3)你要讀出的物理量是你要讀出的物理量是？解析：解析：(1)(1)由電路圖可知待測電流表由電路圖可知待測電流表A A與電阻箱并聯(lián)與電阻箱并聯(lián)后與接在主干電路上的電流表后與接在主干電路上的電流表AA連成一個閉合回連成一個閉合回路路. .設(shè)流過電流表設(shè)流過電流表A A的電流為的電流為I I，流過電阻箱，流過電阻箱R R1 1的電的電流為流為I I1 1，流過電流表，流過電流表AA的電流為的電流為I I，根據(jù)電流分，根據(jù)電流分配關(guān)系，得配關(guān)系，得I I=I I+ +I I1 1對于電流表對于電流表A A和電阻箱和電阻箱R R1 1并聯(lián)支路，設(shè)電阻箱并聯(lián)支路，設(shè)電阻箱此時電阻值為此時