實(shí)驗(yàn)七_(dá)測定金屬的電阻率

1、實(shí)驗(yàn)七測定金屬的電阻率3.伏安法測電阻：(1)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 U測測=U=Ux x+U+UA A電壓表分流電壓表分流I I測測=I=Ix x+I+IV V內(nèi)接法內(nèi)接法外接法外接法電阻測電阻測量值量值 =R=Rx x+R+RA ARRx x測量值大于真實(shí)值測量值大于真實(shí)值測量值小于真實(shí)值測量值小于真實(shí)值適用條適用條件件R RA AR Rx xR RV VR Rx x口訣口訣大內(nèi)偏大大內(nèi)偏大( (大電阻用內(nèi)接法大電阻用內(nèi)接法測量測量, ,測量值偏大測量值偏大) )小外偏小小外偏小( (小電阻用外接法小電阻用外

2、接法測量測量, ,測量值偏小測量值偏小) )URI測測測xVxxVUR RRRIRR測測測(2)兩種電路的選擇。阻值比較法：若RxRV,宜采用電流表外接法;若RxRA,宜采用電流表內(nèi)接法。臨界值計(jì)算法：Rx 時(shí),用電流表內(nèi)接法。VAR RAVR R實(shí)驗(yàn)試探法：按如圖所示接好電路實(shí)驗(yàn)試探法：按如圖所示接好電路, ,讓電壓表一個(gè)接線柱讓電壓表一個(gè)接線柱P P先后與先后與a a、b b處接觸一下處接觸一下, ,如果電壓表的示數(shù)有較大的變化如果電壓表的示數(shù)有較大的變化, ,而電流表的示數(shù)變化不大而電流表的示數(shù)變化不大, ,則可采用電流表外接法則可采用電流表外接法; ;如果電流表的示數(shù)有較大的變化如果電

3、流表的示數(shù)有較大的變化, ,而電壓表的示數(shù)變化不大而電壓表的示數(shù)變化不大, ,則可采用電流表內(nèi)接法。則可采用電流表內(nèi)接法。4.電阻率的測定原理：(1)把金屬絲接入電路中,用伏安法測金屬絲的電阻,Rx= 電路原理如圖所示。U,I(2)用毫米刻度尺測金屬絲接入電路部分的長度l,用螺旋測微器測得金屬絲的直徑d,算出橫截面積S= (3)根據(jù)電阻定律R= 得金屬絲電阻率= 2d4。,Sl2d U4 I。l【實(shí)驗(yàn)器材】毫米刻度尺,螺旋測微器(或游標(biāo)卡尺),直流電流表和直流電壓表,滑動變阻器(阻值范圍050),電池組,開關(guān),被測金屬絲,導(dǎo)線若干。【實(shí)驗(yàn)過程】一、實(shí)驗(yàn)步驟1.直徑測定：用螺旋測微器(或游標(biāo)卡尺

4、)在被測金屬絲上的三個(gè)不同位置各測一次直徑,求出其平均值d,計(jì)算出金屬絲的橫截面積S= 2d4。2.電路連接：按如圖所示的電路原理圖連接好用伏安法測電阻的實(shí)驗(yàn)電路。3.長度測量：用毫米刻度尺測量接入電路中的被測金屬絲的有效長度,反復(fù)測量3次,求出其平均值l。4.U、I測量：把滑動變阻器的滑片調(diào)節(jié)到使接入電路中的電阻值最大位置,電路經(jīng)檢查確認(rèn)無誤后,閉合開關(guān)S,改變滑動變阻器滑片位置,讀出幾組相應(yīng)的電流表和電壓表示數(shù)I和U的值,填入表格中,斷開開關(guān)S,求出電阻Rx的平均值。5.拆除實(shí)驗(yàn)線路,整理好實(shí)驗(yàn)器材。U UI IR Rx x二、數(shù)據(jù)處理1.在求Rx的平均值時(shí)可用兩種方法：(1)用Rx= 分

5、別算出各次的數(shù)值,再取平均值。(2)用U-I圖線的斜率求出。2.計(jì)算電阻率：將記錄的數(shù)據(jù)U、I、l、d的值代入電阻率計(jì)算式=Rx UI2Sd U4 I。ll【誤差分析】1.系統(tǒng)誤差：(1)采用伏安法測量金屬絲的電阻時(shí),由于采用的是電流表外接法,測量值小于真實(shí)值,使電阻率的測量值偏小。(2)由于金屬絲通電后發(fā)熱升溫,會使金屬絲的電阻率變大,造成測量誤差。2.偶然誤差：(1)金屬絲的橫截面積是利用直徑計(jì)算而得的,直徑的測量是產(chǎn)生誤差的主要來源之一。(2)金屬絲的長度測量、電流表和電壓表的讀數(shù)等均會帶來偶然誤差?！咀⒁馐马?xiàng)】1.螺旋測微器的使用：(1)測量前必須校對零點(diǎn)。(2)測量時(shí),當(dāng)測微螺桿P將

6、要接觸被測物體時(shí),要停止使用旋鈕K,改用微調(diào)旋鈕K,當(dāng)聽到“咔、咔”聲后,停止轉(zhuǎn)動,以避免P和被測物體間產(chǎn)生過大的壓力。(3)螺旋測微器應(yīng)估讀一位,即以mm作單位,應(yīng)讀到小數(shù)點(diǎn)后面第三位。2.測定金屬的電阻率：(1)測量被測金屬導(dǎo)線的有效長度,亦即電壓表兩端點(diǎn)間的待測導(dǎo)線長度,測量時(shí)應(yīng)將導(dǎo)線拉直,反復(fù)測量三次,求其平均值。(2)本實(shí)驗(yàn)中被測金屬導(dǎo)線的電阻值較小,因此實(shí)驗(yàn)電路一般采用電流表外接法。(3)實(shí)驗(yàn)連線時(shí),應(yīng)先從電源的正極出發(fā),依次將開關(guān)、電流表、待測金屬絲、滑動變阻器連成干路,然后再把電壓表并聯(lián)在待測金屬絲的兩端。(4)電流不宜太大(電流表用00.6A量程),通電時(shí)間不宜太長,以免金屬

7、絲溫度升高,導(dǎo)致電阻率在實(shí)驗(yàn)過程中變大。(5)閉合開關(guān)S之前,一定要使滑動變阻器的滑片處在有效電阻值最大的位置。【實(shí)驗(yàn)改進(jìn)】替代法測電阻1.實(shí)驗(yàn)原理：用電阻箱替代待測電阻,按如圖所示連接好電路,調(diào)節(jié)電阻箱,使兩次電流表示數(shù)相等,則電阻箱的示數(shù)就等于待測電阻的阻值。2.本方案的優(yōu)缺點(diǎn)：(1)優(yōu)點(diǎn)：電路結(jié)構(gòu)簡單,調(diào)節(jié)方便,便于讀數(shù),同時(shí)可以避免因電表的內(nèi)阻產(chǎn)生的系統(tǒng)誤差。(2)缺點(diǎn)：由于電阻箱不能連續(xù)調(diào)節(jié),從而導(dǎo)致測量值與真實(shí)值之間存在誤差。(3)如何選擇電流表的內(nèi)外接法?提示：Rx 時(shí),用電流表內(nèi)接法。VAR RVAR R【解析】(1)為防止讀數(shù)時(shí)測微螺桿發(fā)生轉(zhuǎn)動,讀數(shù)前應(yīng)先旋緊部件B。圖中螺旋

8、測微器的讀數(shù)為0.410mm。(2)圖示位置發(fā)生很小的變化即電壓表讀數(shù)為3V左右,電流表讀數(shù)幾乎為0。7、9間斷路會出現(xiàn)這個(gè)情況。(3)根據(jù)電壓表和電流表的內(nèi)阻,計(jì)算電阻值R=30,因?yàn)镽x30,所以要用電流表內(nèi)接。故改進(jìn)方面為改用電流表內(nèi)接;測量多組電流和電壓值,計(jì)算出電阻的平均值。(或測量多組電流和電壓值,用圖像法求電阻)答案：(1)B0.410(2)7、9斷路(3)見解析VAR R3 000 0.3熱點(diǎn)2實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的分析與處理【例證2】(2014山東高考)實(shí)驗(yàn)室購買了一捆標(biāo)稱長度為100m的銅導(dǎo)線,某同學(xué)想通過實(shí)驗(yàn)測定其實(shí)際長度。該同學(xué)首先測得導(dǎo)線橫截面積為1.0mm2,查得銅的電阻率為1

9、.710-8m,再利用圖甲所示電路測出銅導(dǎo)線的電阻Rx,從而確定導(dǎo)線的實(shí)際長度?？晒┦褂玫钠鞑挠校弘娏鞅恚毫砍?.6A,內(nèi)阻約0.2;電壓表：量程3V,內(nèi)阻約9 k;滑動變阻器R1：最大阻值5;滑動變阻器R2：最大阻值20;定值電阻：R0=3電源：電動勢6V,內(nèi)阻可不計(jì);開關(guān)、導(dǎo)線若干?；卮鹣铝袉栴}：(1)實(shí)驗(yàn)中滑動變阻器應(yīng)選(選填“R1”或“R2”),閉合開關(guān)S前應(yīng)將滑片移至(選填“a”或“b”)端。(2)在實(shí)物圖丙中,已正確連接了部分導(dǎo)線,請根據(jù)圖甲電路完成剩余部分的連接。(3)調(diào)節(jié)滑動變阻器,當(dāng)電流表的讀數(shù)為0.50A時(shí),電壓表示數(shù)如圖乙所示,讀數(shù)為V。(4)導(dǎo)線實(shí)際長度為m(保留2位有效數(shù)字)。【解題探究】(1)閉合開關(guān)S前應(yīng)將滑動變阻器滑片移至電阻_處。(2)實(shí)物連線的一般方法是什么?提示：按照實(shí)驗(yàn)原理圖,一般從電源正極出發(fā),按順序先連接完串聯(lián)的主干部分,再連接剩余的并聯(lián)支路部分。(3)電阻定律的表達(dá)式為R=_。Sl最大【解析】(1)被測電阻的阻值約為Rx= =1.710-8=1.7,而電路中最大電流為Im=0.6A,所以電路中總電阻的最小值為R= =10,則滑動變阻器的阻值最小為R動=R-Rx-R0=5.3,故滑動變阻器應(yīng)選擇R2;在電路中滑動