測(cè)金屬絲的電阻率

會(huì)計(jì)學(xué)1測(cè)金屬絲的電阻率二、實(shí)驗(yàn)原理1.螺旋測(cè)微器的構(gòu)造原理及讀數(shù)(1)螺旋測(cè)微器的原理測(cè)微螺桿F與固定刻度B之間的精密螺紋的螺距為0.5mm，即旋鈕D每旋轉(zhuǎn)一周，F(xiàn)前進(jìn)或后退0.5mm，而可動(dòng)刻度E上的刻度為50等份，每轉(zhuǎn)動(dòng)一小格，F(xiàn)前進(jìn)或后退0.01mm。即螺旋測(cè)微器的精確度為0.01mm。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。(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)由固定刻度讀出，小數(shù)部分由可動(dòng)刻度讀出。測(cè)量值(毫米)=固定刻度數(shù)(毫米)(注意半毫米刻線是否露出)+可動(dòng)刻度數(shù)(估讀一位)×0.01(毫米)第1頁(yè)/共24頁(yè)

2.伏安法測(cè)電阻(1)電流表的內(nèi)接法和外接法的比較內(nèi)接法外接法電路圖誤差原因電流表分壓U測(cè)=Ux+UA電壓表分流I測(cè)=Ix+IV電阻測(cè)量值R測(cè)=U測(cè)/I測(cè)=Rx+RA>Rx測(cè)量值大于真實(shí)值R測(cè)=U測(cè)/I測(cè)=RxRV/(Rx+RV)<Rx測(cè)量值小于真實(shí)值適用條件RA<<RxRV>>Rx適用于測(cè)量大電阻小電阻第2頁(yè)/共24頁(yè)

(2)兩種電路的選擇①定量判定法若已知待測(cè)電阻的大致阻值Rx，電流表的內(nèi)阻RA和電壓表的內(nèi)阻RV，則：當(dāng)Rx>>RA或Rx/RA>RV/Rx時(shí)，選用“內(nèi)接法”，當(dāng)Rx<<RV或Rx/RA<RV/Rx時(shí)，選用“外接法”，Rx/RA=RV/Rx時(shí)，兩種接法均可。簡(jiǎn)單概括即為“大內(nèi)偏大，小外偏小”。

第3頁(yè)/共24頁(yè)②試觸法若不知Rx的大約阻值，可采用“試觸法”，將電路如圖7-3-2所示連接，空出電壓表的一個(gè)接頭S，然后將S分別與a，b接觸一下，觀察兩表示數(shù)變化情況。

a.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Rx阻值較大，應(yīng)采用“內(nèi)接法”，S應(yīng)接b

b.若電壓表示數(shù)變化明顯，說(shuō)明電流表分壓作用較強(qiáng)，即Rx阻值較小，應(yīng)采用“外接法”，S應(yīng)接a第4頁(yè)/共24頁(yè)3．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(如圖所示)．限流式可省一個(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．第5頁(yè)/共24頁(yè)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)載電阻電壓和電流的大小，但在不同條件下，調(diào)節(jié)效果大不一樣．(1)負(fù)載電阻的阻值Rx遠(yuǎn)大于變阻器的總電阻R，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，且從零開始連續(xù)可調(diào)，須用分壓式電路．第6頁(yè)/共24頁(yè)(3)負(fù)載電阻的阻值Rx小于變阻器總電阻R或相差不多，且電壓、電流變化不要求從零調(diào)起時(shí)，可采取限流接法．(4)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．(5)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，以能減小誤差的連接方式為好．第7頁(yè)/共24頁(yè)4.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)Rx=U/I計(jì)算金屬絲的電阻Rx，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d，計(jì)算出金屬絲的橫截面積S；根據(jù)電阻定律Rx=ρl/S，得出計(jì)算金屬絲電阻率的公式ρ=RxS/l=πd2U/(4lI)。第8頁(yè)/共24頁(yè)三、實(shí)驗(yàn)器材被測(cè)金屬絲、米尺、螺旋測(cè)微器、電壓表電流表、直流電源、開關(guān)、滑動(dòng)變阻器、導(dǎo)線若干。第9頁(yè)/共24頁(yè)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)量金屬絲的直徑，將測(cè)量結(jié)果記入表格，求直徑的平均值，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l，測(cè)量三次，將測(cè)量結(jié)果記入表格中。

3.按圖7-3-3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，電流表和電壓表選擇好適當(dāng)?shù)牧砍獭?/p>

4.閉合開關(guān)S，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)I和U的值，記入記錄表格內(nèi)。

5.打開開關(guān)S，拆除電路，整理好實(shí)驗(yàn)器材。

6.數(shù)據(jù)處理第10頁(yè)/共24頁(yè)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=_____cm=______m；

(2)金屬絲的橫截面積S=________mm2=________m2。

(3)金屬絲的電阻=__________Ω。(4)金屬絲材料的電阻率ρ==_________Ω·m。實(shí)驗(yàn)次數(shù)長(zhǎng)度l/cm長(zhǎng)度平均/cm直徑d/mm直徑平均/mm橫截面積S/mm2123實(shí)驗(yàn)次數(shù)電壓U/V電流I/A電阻R/Ω

/Ω123第11頁(yè)/共24頁(yè)

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；

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I、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)驗(yàn)中也可以利用U-I圖線求電阻；

6.閉合開關(guān)S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；

第12頁(yè)/共24頁(yè)六、誤差分析1.金屬絲的橫截面積是利用直徑計(jì)算而得到的，直徑的測(cè)量是產(chǎn)生誤差的主要來(lái)源之一；2.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；3.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；4.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)量誤差第13頁(yè)/共24頁(yè)命題規(guī)律根據(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．[考例2]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)格如下：伏安法測(cè)電阻第14頁(yè)/共24頁(yè)(1)待測(cè)電阻Rx(約100Ω)(2)直流毫安表(量程0～10mA，內(nèi)阻50Ω)(3)直流電壓表(量程0～3V，內(nèi)阻5kΩ)(4)直流電源(輸出電壓4V，內(nèi)阻不計(jì))(5)滑動(dòng)變阻器(阻值范圍0～15Ω，允許最大電流1A)(6)開關(guān)1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)物圖上連線．第15頁(yè)/共24頁(yè)應(yīng)選擇外接法，滑動(dòng)變應(yīng)選擇分壓電路，最后畫出電路圖如圖(a)，實(shí)物連線如圖(b)．第16頁(yè)/共24頁(yè)第17頁(yè)/共24頁(yè)[總結(jié)評(píng)述]

連接實(shí)驗(yàn)圖的基本方法：(1)分析各元件的連接方式和控制電路的方式．(2)畫出實(shí)驗(yàn)電路圖．(3)畫出連接各元件，一般先從電源正極開始，到開關(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，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?。?6)連線不能交叉．第18頁(yè)/共24頁(yè)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：A．待測(cè)電阻Rx：范圍在5～8Ω，額定功率1WB．電流表A1：量程0～0.6A(內(nèi)阻約0.2Ω)C．電流表A2：量程0～3A(內(nèi)阻約0.05Ω)D．電壓表V1：量程0～3V(內(nèi)阻約3kΩ)E．電壓表V2：量程0～15V(內(nèi)阻約15kΩ)F．滑動(dòng)變阻器R：0～100ΩG．蓄電池：電動(dòng)勢(shì)12VH．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________，電壓表應(yīng)選________，并畫出電路圖．第19頁(yè)/共24頁(yè)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．[答案]

A1

V1

第20頁(yè)/共24頁(yè)命題規(guī)律利用伏伏法、安安法、電阻箱和電壓表(或電流表)法、代替法等，測(cè)電阻值并設(shè)計(jì)電路．[考例3]用以下器材測(cè)量電阻Rx的阻值(900Ω～1000Ω)；電源E，具有一定內(nèi)阻，電動(dòng)勢(shì)約為9.0V；電壓表V1，量程為1.5V，內(nèi)阻r1＝750Ω；電壓表V2，量程為5V，內(nèi)阻r2＝2500Ω；滑動(dòng)變阻器R，最大阻值約為100Ω；單刀單擲開關(guān)S，導(dǎo)線若干．第21頁(yè)/共24頁(yè)試畫出測(cè)量電阻Rx的一種實(shí)驗(yàn)電路原理圖(原理圖中的元件要用題目中相應(yīng)的英文字母標(biāo)注)；(2)若電壓表V