實驗：測定金屬絲的電阻率

第九章恒定電流

第5節(jié)實驗：測定金屬絲的電阻率電阻定律1、內(nèi)容：導(dǎo)體的電阻跟導(dǎo)體的長度成正比，跟它的橫截面積成反比。2、表達(dá)式：3、電阻率ρ：與導(dǎo)體的材料和溫度有關(guān)。一般金屬的電阻率隨溫度的升高而增大。當(dāng)溫度降低到絕對零度附近時，某些材料電阻率減小到零，這種現(xiàn)象稱為超導(dǎo)現(xiàn)象。1、實驗?zāi)康氖鞘裁?？實驗原理是什么？畫出實驗電路圖。2、實驗過程應(yīng)該注意什么問題？本實驗會出現(xiàn)什么樣的誤差？如何減小誤差？3、本實驗的考題有什么變化的形勢？【實驗步驟】1．直徑測定：用螺旋測微器在被測金屬導(dǎo)線上的三個不同位置各測一次直徑，求出其平均值d，計算出導(dǎo)線的橫截面積S＝.2．電路連接：連接好用伏安法測電阻的實驗電路．3．長度測量：用毫米刻度尺測量接入電路中的被測金屬導(dǎo)線的有效長度，反復(fù)測量3次，求其平均值l.4．U、I測量：把滑動變阻器的滑動片調(diào)節(jié)到使接入電路中的電阻值最大的位置，電路經(jīng)檢查確認(rèn)無誤后，閉合開關(guān)S，改變滑動變阻器滑動片的位置，讀出幾組相應(yīng)的電流表、電壓表的示數(shù)I和U的值，填入記錄表格內(nèi)，斷開開關(guān)S，求出金屬導(dǎo)線電阻R的平均值．5．拆除電路，整理好實驗器材．基礎(chǔ)再現(xiàn)·深度思考實驗八測定金屬的電阻率基礎(chǔ)再現(xiàn)·深度思考[注意事項]

1．測量被測金屬導(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，亦即電壓表兩接入點間的部分待測導(dǎo)線長度，測量時應(yīng)將導(dǎo)線拉直。

2．本實驗中被測金屬導(dǎo)線的電阻值較小，因此實驗電路必須采用電流表外接法。

3．實驗連線時，應(yīng)先從電源的正極出發(fā)，依次將電源、電鍵、電流表、待測金屬導(dǎo)線、滑動變阻器連成主干線路（閉合電路），然后再把電壓表并聯(lián)在待測金屬導(dǎo)線的兩端。

4．閉合電鍵S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。

5．在用伏安法測電阻時，通過待測導(dǎo)線的電流強(qiáng)度I的值不宜過大（電流表用0~0.6A量程），通電時間不宜過長，以免金屬導(dǎo)線的溫度明顯升高，造成其電阻率在實驗過程中變化。測電阻率[例1]在“測定金屬導(dǎo)體的電阻率”的實驗中，待測金屬導(dǎo)線的電阻Rx約為5W，實驗室備有下列實驗器材A.電壓表V1（量程3V，內(nèi)阻約為15kW）B.電壓表V2（量程15V，內(nèi)阻約為75kW）C.電流表A1（量程3A，內(nèi)阻約為0.2W）D.電流表A2（量程600mA，內(nèi)阻約為1W）E.變阻器R1（0～100W，0.6A）F.變阻器R2（0～2000W，0.1A）G.電池E（電動勢為3V，內(nèi)阻約為0.3W）H.開關(guān)S，導(dǎo)線若干（1）為減小實驗誤差，應(yīng)選用的實驗器材有（填代號）__________________。A、D、E、G、H（2）為減小實驗誤差，應(yīng)選用下圖中_____（填“a”或“”）為該實驗的電路原理圖，并按所選擇的電路原理圖把實物圖用導(dǎo)線連接起來。bb例4．在“測定金屬絲電阻率”實驗中，若粗估金屬絲的電阻Rx約3Ω，為減小誤差，要求金屬絲發(fā)熱功率P<0.75W，備有部分儀器有：A.6V電池組B.電流表（0～0.6A，內(nèi)阻0.5Ω)C.電流表（0～3A，內(nèi)阻0.01Ω)D.電壓表（0～3V，內(nèi)阻1kΩ)E.滑動變阻器（0～20Ω），額定電流1A）⑴實驗中用螺旋測微器測量金屬絲直徑時，測量結(jié)果如圖所示，則金屬絲直徑是________mm.(2)上述器材中電流表應(yīng)選用的是___________（用字母代替）.(3)在方框內(nèi)畫出實驗電路圖.下右圖中的P是一根表面均勻地鍍有一層很薄的電阻膜的長陶瓷管（碳膜布滿圓柱體的外側(cè)面）。陶瓷管的長度約為50cm，外徑約為6cm，所用電阻膜材料電阻率為ρ，管的兩端有導(dǎo)電箍M、N。該電阻的長度就是陶瓷管的長度，其截面積可看作等于膜的厚度與圓周長的乘積?，F(xiàn)有器材為：A.米尺、B.游標(biāo)卡尺、C.螺旋測微器、D.電壓表、E.電流表、F.電池組、G.滑動變阻器、H.電阻箱、I.電鍵和導(dǎo)線。請你設(shè)計一個測量該電阻膜厚度d的實驗方案。⑴所須選用的器材有：_____（填器材前的字母即可）。⑵所須測量的物理量有：___、___、_____、_____。⑶根據(jù)實驗測得的以上數(shù)據(jù)計算電阻膜厚度d的數(shù)學(xué)表達(dá)式為：d=______。⑵MN間距離L、管的外徑D、電流I、電壓U

⑴A（用來測量MN間的長度）、B（用來測量陶瓷管的外徑）、D、E、F、G、I（以上用來測量電阻膜的阻值）

⑷在左下圖的方框中畫出實驗電路圖（MN間的電阻膜的電阻約幾個ｋΩ，滑動變阻器的總阻值為50Ω）。并將右下圖中的實物按電路圖連接起來（有３根導(dǎo)線已經(jīng)連好，不得改動）。⑷測量大電阻所以要采用電流表內(nèi)接法；由于被測電阻阻值遠(yuǎn)大于滑動變阻器的總阻值，所以只有采用分壓電路才能做到多取幾組數(shù)據(jù)測電阻值，減小偶然誤差。例3．(2008·高考重慶卷)某研究性學(xué)習(xí)小組設(shè)計了如圖甲所示的電路，用來研究稀鹽水溶液的電阻率與濃度的關(guān)系．圖甲中E為直流電源，K為開關(guān)，K1單刀雙擲開關(guān)，V為電壓表，A為多量程電流表，R為滑動變阻器，Rx為待測稀鹽水溶液液柱．①實驗時，閉合K之前應(yīng)將R的滑片P置于________(填“C”或“D”)端；當(dāng)用電流表外接法測量Rx的阻值時，K1應(yīng)置于位置________(填“1”或“2”)．②在一定條件下，用電流表內(nèi)、外接法得到Rx的電阻率隨濃度變化的兩條曲線如圖乙所示(不計由于通電導(dǎo)致的化學(xué)變化)．實驗中Rx的通電面積為20cm2，長度為20cm，用內(nèi)接法測得Rx的阻值是3500Ω，則其電阻率為________Ω·m，由圖乙中對應(yīng)曲線________(填“1”或“2”)可得此時溶液濃度約為________%(結(jié)果保留2位有效數(shù)字)．D135

1例2、（2010山東高考卷）在測定金屬電阻率的試驗中，某同學(xué)連接電路如圖所示.閉合電鍵后，發(fā)現(xiàn)電路有故障（已知電源、電表和導(dǎo)線均完好，電源電動勢為E）：①若電流表示數(shù)為零、電壓表示數(shù)為E，則發(fā)生故障的是

（填“待測金屬絲”“滑動變阻器”或“電鍵”）.②若電流表、電壓表示數(shù)均為零，該同學(xué)利用多用電表檢查故障.先將選擇開關(guān)旋至

檔（填“歐姆×100”“直流電壓10V”或者“直流電流2.5mA”）,再將

(填“紅”或“黑”)表筆固定在a接線柱，把另一支表筆依次接b、c、d接線柱.若只有滑動變阻器斷路，則多用電表的示數(shù)依次是

、

、

.【例2】在“測定金屬的電阻率”的實驗中，用螺旋測微器測量金屬絲直徑時的刻度位置如圖13所示，用米尺測出金屬絲的長度L，金屬絲的電阻大約為5Ω，先用伏安法測出金屬絲的電阻R，然后根據(jù)電阻定律計算出該金屬材料的電阻率．(1)從圖中讀出金屬絲的直徑為________mm.(2)為此取來兩節(jié)新的干電池、開關(guān)和若干導(dǎo)線及下列器材：A．電壓表0～3V，內(nèi)阻10kΩB．電壓表0～15V，內(nèi)阻50kΩC．電流表0～0.6A，內(nèi)阻0.05ΩD．電流表0～3A，內(nèi)阻0.01ΩE．滑動變阻器0～10ΩF．滑動變阻器0～100Ω圖130.680①要求較準(zhǔn)確地測出其阻值，電壓表應(yīng)選________，電流表應(yīng)選________，滑動變阻器應(yīng)選________．(填序號)ACE②實驗中某同學(xué)的實物接線如圖14所示，請指出該同學(xué)實物接線中的兩處明顯錯誤．錯誤1：________________________________；錯誤2：_______________________________。圖14導(dǎo)線連接在滑動變阻器的滑片上采用了電流表內(nèi)接法實驗八測定金屬的電阻率課堂探究·突破考點某學(xué)習(xí)小組為測量一銅芯電線的電阻率，他們截取了一段電線，用米尺測出其長度為L，用螺旋測微器測得其直徑為D，用多用電表測其電阻值約為2Ω，該小組從下列器材中挑選了一些元件，設(shè)計了一個電路，重新測量這段導(dǎo)線（圖中用Rx表示）的電阻．A.電源E（電動勢為3.0V，內(nèi)阻不計）B.電壓表V1（量程為0～3.0V，內(nèi)阻約為2kΩ）C.電壓表Ｖ2（量程為0～15.0V，內(nèi)阻約為6KΩ）D.電流表A1（量程為0～0.6A，內(nèi)阻約為1Ω）E.電流表A2（量程為0～3.0A，內(nèi)阻約為0.1Ω）F.滑動變阻器R1

（最大阻值10Ω，額定電流2.0A）G.滑動變阻器R2（最大阻值1kΩ，額定電流1.0A）H.定值電阻R0（阻值為3Ω