測(cè)金屬絲的電阻率[上課教學(xué)]

1、 一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康囊?、?shí)驗(yàn)?zāi)康?1.掌握電流表、電壓表和滑動(dòng)變阻器的使用掌握電流表、電壓表和滑動(dòng)變阻器的使用 方法；方法； 2.掌握螺旋測(cè)微器的使用和讀數(shù)方法；掌握螺旋測(cè)微器的使用和讀數(shù)方法； 3.會(huì)用伏安法測(cè)電阻，進(jìn)一步測(cè)定金屬的電會(huì)用伏安法測(cè)電阻，進(jìn)一步測(cè)定金屬的電 阻率。阻率。 1上課材料 二、實(shí)驗(yàn)原理二、實(shí)驗(yàn)原理 1.螺旋測(cè)微器的構(gòu)造原理及讀數(shù)螺旋測(cè)微器的構(gòu)造原理及讀數(shù) (1)螺旋測(cè)微器的原理螺旋測(cè)微器的原理 測(cè)微螺桿測(cè)微螺桿F與固定刻度與固定刻度B之間的精密螺紋的螺距為之間的精密螺紋的螺距為 0.5 mm，即旋鈕，即旋鈕D每旋轉(zhuǎn)一周，每旋轉(zhuǎn)一周，F(xiàn)前進(jìn)或后退前進(jìn)或后退0.5 mm，而可動(dòng)

2、刻度，而可動(dòng)刻度E上的刻度為上的刻度為50等份，每轉(zhuǎn)動(dòng)等份，每轉(zhuǎn)動(dòng) 一小格，一小格，F(xiàn)前進(jìn)或后退前進(jìn)或后退0.01 mm。即螺旋測(cè)微器的。即螺旋測(cè)微器的 精確度為精確度為0.01 mm。讀數(shù)時(shí)誤差出現(xiàn)在毫米的千。讀數(shù)時(shí)誤差出現(xiàn)在毫米的千 分位上，因此，螺旋測(cè)微器又叫千分尺。分位上，因此，螺旋測(cè)微器又叫千分尺。 (2)讀數(shù)：測(cè)量時(shí)被測(cè)物體長(zhǎng)度的整數(shù)毫米數(shù)由固讀數(shù)：測(cè)量時(shí)被測(cè)物體長(zhǎng)度的整數(shù)毫米數(shù)由固 定刻度讀出，小數(shù)部分由可動(dòng)刻度讀出。定刻度讀出，小數(shù)部分由可動(dòng)刻度讀出。 測(cè)量值測(cè)量值(毫米毫米)=固定刻度數(shù)固定刻度數(shù)(毫米毫米)(注意半毫米刻線注意半毫米刻線 是否露出是否露出)+可動(dòng)刻度數(shù)可動(dòng)刻

3、度數(shù)(估讀一位估讀一位)0.01(毫米毫米)2 上課材料 2.伏安法測(cè)電阻伏安法測(cè)電阻 (1)電流表的內(nèi)接法和外接法的比較電流表的內(nèi)接法和外接法的比較 內(nèi)接法內(nèi)接法外接法外接法 電路圖電路圖 誤差原因誤差原因 電流表分壓電流表分壓 U測(cè) 測(cè)=Ux+UA 電壓表分流電壓表分流 I測(cè) 測(cè)=Ix+IV 電阻測(cè)量值電阻測(cè)量值 R測(cè) 測(cè)=U測(cè)測(cè)/I測(cè)測(cè) =Rx+RARx 測(cè)量值大于真實(shí)值測(cè)量值大于真實(shí)值 R測(cè) 測(cè)=U測(cè)測(cè)/I測(cè)測(cè) =RxRV/(Rx+RV)Rx 測(cè)量值小于真實(shí)值測(cè)量值小于真實(shí)值 適用條件適用條件RARx 適用于測(cè)量適用于測(cè)量大電阻大電阻小電阻小電阻 3上課材料 (2)兩種電路的選擇兩種電

4、路的選擇 定量判定法定量判定法 若已知待測(cè)電阻的大致阻值若已知待測(cè)電阻的大致阻值Rx，電流表的，電流表的 內(nèi)阻內(nèi)阻RA和電壓表的內(nèi)阻和電壓表的內(nèi)阻RV，則：當(dāng)，則：當(dāng)RxRA或或 Rx/RARV/Rx時(shí)，選用時(shí)，選用“內(nèi)接法內(nèi)接法”，當(dāng)，當(dāng)RxRV 或或Rx/RARV/Rx時(shí)，選用時(shí)，選用“外接法外接法”， Rx/RA=RV/Rx時(shí)，兩種接法均可。簡(jiǎn)單概括即為時(shí)，兩種接法均可。簡(jiǎn)單概括即為 “大內(nèi)偏大，小外偏小大內(nèi)偏大，小外偏小”。 4上課材料 試觸法試觸法 若不知若不知Rx的大約阻值，可采用的大約阻值，可采用“試觸法試觸法”，將電，將電 路如圖路如圖7-3-2所示連接，空出電壓表的一個(gè)接頭所

5、示連接，空出電壓表的一個(gè)接頭S ，然后將，然后將S分別與分別與a，b接觸一下，觀察兩表示數(shù)變接觸一下，觀察兩表示數(shù)變 化情況?；闆r。 a.若電流表示數(shù)變化明顯，說(shuō)明電壓表分流作用若電流表示數(shù)變化明顯，說(shuō)明電壓表分流作用 較強(qiáng)，即較強(qiáng)，即Rx阻值較大，應(yīng)采用阻值較大，應(yīng)采用“內(nèi)接法內(nèi)接法”，S應(yīng)接應(yīng)接 b b.若電壓表示數(shù)變化明顯，說(shuō)明電流表分壓作用若電壓表示數(shù)變化明顯，說(shuō)明電流表分壓作用 較強(qiáng)，即較強(qiáng)，即Rx阻值較小，應(yīng)采用阻值較小，應(yīng)采用“外接法外接法”，S應(yīng)接應(yīng)接 a 5上課材料 3伏安法測(cè)電阻的控制電路伏安法測(cè)電阻的控制電路 供電電路是一般由電源和滑動(dòng)變阻器按一定的供電電路是一般由電源

6、和滑動(dòng)變阻器按一定的 連接方式組成，滑動(dòng)變阻器在供電電路中有兩連接方式組成，滑動(dòng)變阻器在供電電路中有兩 種接線方法：限流式和分壓式種接線方法：限流式和分壓式(如圖所示如圖所示)限限 流式可省一個(gè)耗電支路，分壓式電壓調(diào)節(jié)范圍流式可省一個(gè)耗電支路，分壓式電壓調(diào)節(jié)范圍 大，應(yīng)根據(jù)需要選用大，應(yīng)根據(jù)需要選用 6上課材料 變阻器的分壓與限流接法是高考的熱點(diǎn)，變阻器的分壓與限流接法是高考的熱點(diǎn)， 雖然兩種電路均可調(diào)節(jié)負(fù)載電阻電壓和電雖然兩種電路均可調(diào)節(jié)負(fù)載電阻電壓和電 流的大小，但在不同條件下，調(diào)節(jié)效果大流的大小，但在不同條件下，調(diào)節(jié)效果大 不一樣不一樣 (1)負(fù)載電阻的阻值負(fù)載電阻的阻值Rx遠(yuǎn)大于變阻器

7、的總電遠(yuǎn)大于變阻器的總電 阻阻R，須用分壓式電路，須用分壓式電路 (2)要求負(fù)載上電壓或電流變化范圍較大，要求負(fù)載上電壓或電流變化范圍較大， 且從零開(kāi)始連續(xù)可調(diào)，須用分壓式電路且從零開(kāi)始連續(xù)可調(diào)，須用分壓式電路 7上課材料 (3)負(fù)載電阻的阻值負(fù)載電阻的阻值Rx小于變阻器總電阻小于變阻器總電阻R或相差或相差 不多，且電壓、電流變化不要求從零調(diào)起時(shí)，可不多，且電壓、電流變化不要求從零調(diào)起時(shí)，可 采取限流接法采取限流接法 (4)兩種電路均可使用的情況下，應(yīng)優(yōu)先采用限兩種電路均可使用的情況下，應(yīng)優(yōu)先采用限 流式接法，因?yàn)橄蘖鹘臃偣β瘦^小流式接法，因?yàn)橄蘖鹘臃偣β瘦^小 (5)特殊問(wèn)題中還要根據(jù)電壓

8、表和電流表量程以特殊問(wèn)題中還要根據(jù)電壓表和電流表量程以 及電阻允許通過(guò)的最大電流值反復(fù)推敲，以能減及電阻允許通過(guò)的最大電流值反復(fù)推敲，以能減 小誤差的連接方式為好小誤差的連接方式為好 8上課材料 4.電阻率的測(cè)定原理電阻率的測(cè)定原理 把金屬絲接入如圖所示的電路中，用電壓把金屬絲接入如圖所示的電路中，用電壓 表測(cè)金屬絲兩端的電壓，用電流表測(cè)金屬表測(cè)金屬絲兩端的電壓，用電流表測(cè)金屬 絲中的電流，根據(jù)絲中的電流，根據(jù)Rx=U/I計(jì)算金屬絲的電計(jì)算金屬絲的電 阻阻Rx，然后用米尺測(cè)量金屬絲的有效長(zhǎng)度，然后用米尺測(cè)量金屬絲的有效長(zhǎng)度l ，用螺旋測(cè)微器測(cè)量金屬絲的直徑，用螺旋測(cè)微器測(cè)量金屬絲的直徑d，計(jì)算

9、，計(jì)算 出金屬絲的橫截面積出金屬絲的橫截面積S；根據(jù)電阻定律；根據(jù)電阻定律 Rx=l/S，得出計(jì)算金屬絲電阻率的公式，得出計(jì)算金屬絲電阻率的公式 =RxS/l=d2U/(4lI)。 9上課材料 三、實(shí)驗(yàn)器材三、實(shí)驗(yàn)器材 被測(cè)金屬絲、米尺、螺旋測(cè)微器、電壓表電被測(cè)金屬絲、米尺、螺旋測(cè)微器、電壓表電 流表、直流電源、開(kāi)關(guān)、滑動(dòng)變阻器、導(dǎo)流表、直流電源、開(kāi)關(guān)、滑動(dòng)變阻器、導(dǎo) 線若干。線若干。 10上課材料 四、實(shí)驗(yàn)步驟四、實(shí)驗(yàn)步驟 1.用螺旋測(cè)微器在金屬絲的三個(gè)不同位置分別測(cè)用螺旋測(cè)微器在金屬絲的三個(gè)不同位置分別測(cè) 量金屬絲的直徑，將測(cè)量結(jié)果記入表格，求直徑量金屬絲的直徑，將測(cè)量結(jié)果記入表格，求直徑

10、 的平均值，計(jì)算出金屬絲的橫截面積。的平均值，計(jì)算出金屬絲的橫截面積。 2.用米尺測(cè)量接入電路中的被測(cè)金屬絲的長(zhǎng)度用米尺測(cè)量接入電路中的被測(cè)金屬絲的長(zhǎng)度l， 測(cè)量三次，將測(cè)量結(jié)果記入表格中。測(cè)量三次，將測(cè)量結(jié)果記入表格中。 3.按圖按圖7-3-3所示的電路連接好器材，注意滑動(dòng)所示的電路連接好器材，注意滑動(dòng) 變阻器應(yīng)調(diào)在阻值最大的位置，電流表和電壓表變阻器應(yīng)調(diào)在阻值最大的位置，電流表和電壓表 選擇好適當(dāng)?shù)牧砍獭＿x擇好適當(dāng)?shù)牧砍獭?4.閉合開(kāi)關(guān)閉合開(kāi)關(guān)S，調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器的滑動(dòng)觸片，讀，調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器的滑動(dòng)觸片，讀 出幾組相應(yīng)的電流表和電壓表的示數(shù)出幾組相應(yīng)的電流表和電壓表的示數(shù)I和和U的值，的值，

11、 記入記錄表格內(nèi)。記入記錄表格內(nèi)。 5.打開(kāi)開(kāi)關(guān)打開(kāi)開(kāi)關(guān)S，拆除電路，整理好實(shí)驗(yàn)器材。，拆除電路，整理好實(shí)驗(yàn)器材。 6.數(shù)據(jù)處理數(shù)據(jù)處理 11上課材料 根據(jù)上面記錄的數(shù)據(jù)，完成以下表格內(nèi)容：根據(jù)上面記錄的數(shù)據(jù)，完成以下表格內(nèi)容： (1)金屬絲的長(zhǎng)度金屬絲的長(zhǎng)度 =_cm=_m； (2)金屬絲的橫截面積金屬絲的橫截面積S=_mm2=_m2。 (3)金屬絲的電阻金屬絲的電阻 =_。 (4)金屬絲材料的電阻率金屬絲材料的電阻率= =_m。 實(shí)驗(yàn)次數(shù)實(shí)驗(yàn)次數(shù)長(zhǎng)度長(zhǎng)度l/cm長(zhǎng)度平均長(zhǎng)度平均 /cm 直徑直徑 d/mm 直徑平均直徑平均 /mm 橫截面積橫截面積 S/mm2 1 2 3 /RS L 實(shí)驗(yàn)

12、次數(shù)實(shí)驗(yàn)次數(shù)電壓電壓U/V電流電流I/A電阻電阻R/ / 1 2 3 l l d R R 12上課材料 五、注意事項(xiàng)五、注意事項(xiàng) 1.為減小金屬絲橫截面積帶來(lái)的誤差，測(cè)量直徑時(shí)用螺旋為減小金屬絲橫截面積帶來(lái)的誤差，測(cè)量直徑時(shí)用螺旋 測(cè)微器在金屬絲的三個(gè)不同位置各測(cè)量一次，取平均值；測(cè)微器在金屬絲的三個(gè)不同位置各測(cè)量一次，取平均值； 2.測(cè)量金屬絲的長(zhǎng)度應(yīng)該在接入電路后且在拉直的狀態(tài)下測(cè)量金屬絲的長(zhǎng)度應(yīng)該在接入電路后且在拉直的狀態(tài)下 進(jìn)行，為減小誤差應(yīng)測(cè)量三次取平均值；進(jìn)行，為減小誤差應(yīng)測(cè)量三次取平均值； 3.為了減少由于溫度變化而帶來(lái)的測(cè)量誤差，實(shí)驗(yàn)中注意為了減少由于溫度變化而帶來(lái)的測(cè)量誤差，

13、實(shí)驗(yàn)中注意 通電時(shí)間不宜過(guò)長(zhǎng)、電流不宜過(guò)大；通電時(shí)間不宜過(guò)長(zhǎng)、電流不宜過(guò)大； 4.測(cè)量電路采用電流表外接法，調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器阻值時(shí)注測(cè)量電路采用電流表外接法，調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器阻值時(shí)注 意同時(shí)觀察兩個(gè)電表的示數(shù)，盡量使表的指針偏轉(zhuǎn)較大，意同時(shí)觀察兩個(gè)電表的示數(shù)，盡量使表的指針偏轉(zhuǎn)較大， 以減少讀數(shù)誤差，但是注意防止超過(guò)量程；以減少讀數(shù)誤差，但是注意防止超過(guò)量程； 5.為了減小實(shí)驗(yàn)誤差，測(cè)量金屬絲的電阻時(shí)一般電流為了減小實(shí)驗(yàn)誤差，測(cè)量金屬絲的電阻時(shí)一般電流I、 電壓電壓U測(cè)量多次，求出對(duì)應(yīng)的電阻后取電阻的平均值，實(shí)測(cè)量多次，求出對(duì)應(yīng)的電阻后取電阻的平均值，實(shí) 驗(yàn)中也可以利用驗(yàn)中也可以利用U-I圖線求電

14、阻；圖線求電阻； 6.閉合開(kāi)關(guān)閉合開(kāi)關(guān)S之前，一定要使滑動(dòng)變阻器的滑動(dòng)片處在有之前，一定要使滑動(dòng)變阻器的滑動(dòng)片處在有 效電阻最大的位置；效電阻最大的位置； 13上課材料 六、誤差分析六、誤差分析 1.金屬絲的橫截面積是利用直徑計(jì)算而得到金屬絲的橫截面積是利用直徑計(jì)算而得到 的，直徑的測(cè)量是產(chǎn)生誤差的主要來(lái)源之的，直徑的測(cè)量是產(chǎn)生誤差的主要來(lái)源之 一；一； 2.采用伏安法測(cè)量金屬絲的電阻時(shí)，必然帶采用伏安法測(cè)量金屬絲的電阻時(shí)，必然帶 來(lái)系統(tǒng)誤差；來(lái)系統(tǒng)誤差； 3.金屬絲的長(zhǎng)度測(cè)量、電流表和電壓表的讀金屬絲的長(zhǎng)度測(cè)量、電流表和電壓表的讀 數(shù)等會(huì)帶來(lái)偶然誤差；數(shù)等會(huì)帶來(lái)偶然誤差； 4.由于金屬絲通電

15、后發(fā)熱升溫，會(huì)使金屬絲由于金屬絲通電后發(fā)熱升溫，會(huì)使金屬絲 的電阻率變大，造成測(cè)量誤差的電阻率變大，造成測(cè)量誤差 14上課材料 命題規(guī)律命題規(guī)律根據(jù)題設(shè)要求選擇適當(dāng)儀器，設(shè)根據(jù)題設(shè)要求選擇適當(dāng)儀器，設(shè) 計(jì)符合要求的電路，并求出待測(cè)電阻值計(jì)符合要求的電路，并求出待測(cè)電阻值 考例考例2如圖所示為用伏安法測(cè)量一個(gè)定值如圖所示為用伏安法測(cè)量一個(gè)定值 電阻的實(shí)驗(yàn)所需的器材實(shí)物圖，器材規(guī)格如電阻的實(shí)驗(yàn)所需的器材實(shí)物圖，器材規(guī)格如 下：下： 伏安法測(cè)電阻伏安法測(cè)電阻 15上課材料 (1)待測(cè)電阻待測(cè)電阻Rx(約約100) (2)直流毫安表直流毫安表(量程量程010mA，內(nèi)阻，內(nèi)阻50) (3)直流電壓表直流

16、電壓表(量程量程03V，內(nèi)阻，內(nèi)阻5k) (4)直流電源直流電源(輸出電壓輸出電壓4V，內(nèi)阻不計(jì)，內(nèi)阻不計(jì)) (5)滑動(dòng)變阻器滑動(dòng)變阻器(阻值范圍阻值范圍015，允許最大電流，允許最大電流 1A) (6)開(kāi)關(guān)開(kāi)關(guān)1個(gè)，導(dǎo)線若干個(gè)，導(dǎo)線若干 根據(jù)器材的規(guī)格和實(shí)驗(yàn)要求，在本題的實(shí)物圖上根據(jù)器材的規(guī)格和實(shí)驗(yàn)要求，在本題的實(shí)物圖上 連線連線 16上課材料 應(yīng)選擇外接法，滑動(dòng)變應(yīng)選擇分壓電路，最后應(yīng)選擇外接法，滑動(dòng)變應(yīng)選擇分壓電路，最后 畫(huà)出電路圖如圖畫(huà)出電路圖如圖(a)，實(shí)物連線如圖，實(shí)物連線如圖(b) 17上課材料 18上課材料 總結(jié)評(píng)述總結(jié)評(píng)述連接實(shí)驗(yàn)圖的基本方法：連接實(shí)驗(yàn)圖的基本方法： (1)分

17、析各元件的連接方式和控制電路的方式分析各元件的連接方式和控制電路的方式 (2)畫(huà)出實(shí)驗(yàn)電路圖畫(huà)出實(shí)驗(yàn)電路圖 (3)畫(huà)出連接各元件，一般先從電源正極開(kāi)始，到畫(huà)出連接各元件，一般先從電源正極開(kāi)始，到 開(kāi)關(guān)再到滑動(dòng)變阻器等，按順序以單線連接的方開(kāi)關(guān)再到滑動(dòng)變阻器等，按順序以單線連接的方 式將主電路中要串聯(lián)的元件依次串聯(lián)起來(lái)，然后式將主電路中要串聯(lián)的元件依次串聯(lián)起來(lái)，然后 再將要并聯(lián)的元件并聯(lián)到電路中再將要并聯(lián)的元件并聯(lián)到電路中 (4)電壓表應(yīng)并聯(lián)，電流表應(yīng)串聯(lián)，且電流應(yīng)由正電壓表應(yīng)并聯(lián)，電流表應(yīng)串聯(lián)，且電流應(yīng)由正 極流入、負(fù)極流出極流入、負(fù)極流出 (5)變阻器的觸頭位置應(yīng)保證電路中用電器的安全變阻器

18、的觸頭位置應(yīng)保證電路中用電器的安全 ，即保證電路中流過(guò)的電流最小或加在用電器兩，即保證電路中流過(guò)的電流最小或加在用電器兩 端的電壓最小端的電壓最小 (6)連線不能交叉連線不能交叉 19上課材料 用伏安法測(cè)量某電阻用伏安法測(cè)量某電阻Rx的阻值，現(xiàn)有實(shí)驗(yàn)器材如下：的阻值，現(xiàn)有實(shí)驗(yàn)器材如下： A待測(cè)電阻待測(cè)電阻Rx：范圍在：范圍在58，額定功率，額定功率1W B電流表電流表A1：量程：量程00.6A(內(nèi)阻約內(nèi)阻約0.2) C電流表電流表A2：量程：量程03A(內(nèi)阻約內(nèi)阻約0.05) D電壓表電壓表V1：量程：量程03V(內(nèi)阻約內(nèi)阻約3k) E電壓表電壓表V2：量程：量程015V(內(nèi)阻約內(nèi)阻約15k) F滑動(dòng)變阻器滑動(dòng)變阻器R：0100 G蓄電池：電動(dòng)勢(shì)蓄電池：電動(dòng)勢(shì)12V H導(dǎo)線，電鍵導(dǎo)線，電鍵 為了較準(zhǔn)確地測(cè)量，并保證器材安全，電流表應(yīng)選為了較準(zhǔn)確地測(cè)量，并保證器材安全，電流表應(yīng)選 _，電壓表應(yīng)選，電壓表應(yīng)選_，并畫(huà)出電路圖，并畫(huà)出電路圖 20上課材料 選用電流表的外接法測(cè)電阻；應(yīng)選擇限選用電流表的外接法測(cè)電阻；應(yīng)選擇限 流式電路，其電路如圖所示流式電路，其電路如圖所示 答案答案A1V1 21上課材料 命題規(guī)律命