11.3 實(shí)驗(yàn)：導(dǎo)體電阻率的測量 第2課時 課件 -高一下學(xué)期物理人教版（2019）必修第三冊

第十一章

電路及其應(yīng)用第3節(jié)實(shí)驗(yàn)：導(dǎo)體電阻率的測量第2課時不同導(dǎo)體的導(dǎo)電性能不同，電阻率是反映導(dǎo)體材料導(dǎo)電性能的重要物理量。那么，我們該如何測量導(dǎo)體的電阻率呢？1.知道伏安法測電阻的兩種實(shí)驗(yàn)電路。2.會分析電流表內(nèi)外接法的誤差及選擇內(nèi)外接法的方法。3.知道限流式電路和分壓式電路的特點(diǎn)并會選擇合適的電路解決問題。01金屬絲電阻率的測量1.實(shí)驗(yàn)思路

：測量金屬絲的橫截面積：測量金屬絲的長度：測量金屬絲的電阻

直接測長度l、電阻為R、直徑d：2.物理量的測量測量思路：用電壓表測出電阻兩端的電壓U，用電流表測出通過電阻的電流I，利用部分電路歐姆定律可以算出電阻的阻值R；測量方法：伏安法（1）電阻的測量①電流表接在電壓表兩接線柱外側(cè)，通常叫“外接法”。②電流表接在電壓表兩接線柱內(nèi)側(cè)，通常叫“內(nèi)接法”。AVRxAVRx“伏安法”測電阻的兩種接法因電流表有分壓、電壓表有分流作用,兩種方法測量電阻都有誤差，那么，實(shí)際應(yīng)用中該如何選擇呢？電壓表示數(shù)：電流表示數(shù)：誤差分析1：電流表外接法AVRx誤差來源于電壓表的分流，分流越小，誤差越小。測量小電阻，即Rx<<RV情況下，使用外接法誤差較小。

電壓表示數(shù)：電流表示數(shù)：誤差分析2：電流表內(nèi)接法誤差來源于電流表的分壓，分壓越小，誤差越小。測量大電阻，即Rx>>RA情況下，使用內(nèi)接法誤差較小。

AVRx“內(nèi)外接”方法的選擇——規(guī)律內(nèi)接法RXVARXAV外接法2.誤差：大內(nèi)偏大，小外偏小當(dāng)

（即)時用內(nèi)接法當(dāng)（即)時用外接法當(dāng)（即)時兩種接法均可1.結(jié)論：大內(nèi)小外若伏特表示數(shù)有明顯變化，即

用外接；若安培表示數(shù)有明顯變化，即

用內(nèi)接?！皟?nèi)外接”方法的選擇——試探法VASabR按內(nèi)外接的方式依次連接，觀察電流表、電壓表示數(shù)變化情況。（2）測量金屬絲的長度測量工具：毫米刻度尺（電阻絲總長度約幾十厘米，可選用毫米刻度尺）；分度值1mm，可估讀到0.1mm；測量思路：測量接入電路的電阻絲有效長度，多測幾次求取平均值。有效長度（3）測量金屬絲的直徑測量思路：測量金屬絲的直徑d，間接得出金屬絲的橫截面積。測量方法：1.選刻度尺，利用累積法測直徑；2.選螺旋測微器或游標(biāo)卡尺直接測量直徑，在電阻絲的不同位置測量3次，求得直徑的平均值。為減小誤差，盡量選用螺旋測微器。測量未知電阻時，需取同一電阻的多組電壓和電流值。此時可接入滑動變阻器，能起到直接改變測量電阻的電流或電壓大小的作用，達(dá)到測多組數(shù)據(jù)的實(shí)驗(yàn)效果。那么，滑動變阻器該如何接入電路呢？滑動變阻器的接法限流式

U0SRABPRx分壓式

U0SPRxRAB目的：調(diào)節(jié)滑動變阻器使得電阻有多組U、I數(shù)據(jù).滑片P在移動過程中，待測電阻RX的電壓和電流變化情況當(dāng)滑片P處于A端：滑變接入阻值RP=0;待測電阻所分電壓最大，為U0；待測電阻的電流

當(dāng)滑片P處于B端：滑變接入阻值RP=Rmax；待測阻值所分電壓最小待測電阻的電流

“限流式”接法U0SRABPRx內(nèi)阻不計(jì)當(dāng)滑片P處于A端：滑變?nèi)孔柚礡max與Rx并聯(lián)(RAP=0；RBP=Rmax與Rx并聯(lián))待測電阻所分電壓最大，為電源電壓U0；待測電阻的電流U0SPRxRAB當(dāng)滑片P處于B端：滑變接入全部阻值Rmax，此時Rx被短路(RAP=Rmax;RBP=0與Rx并聯(lián))待測阻值所分電壓最小，為0；待測電阻的電流為0滑片P在移動過程中，待測電阻RX的電壓和電流變化情況“分壓式”接法電源內(nèi)阻不計(jì)1.限流接法:優(yōu)點(diǎn):電路結(jié)構(gòu)簡單、操作方便、耗能少。缺點(diǎn)：電壓或電流不能從0變起、調(diào)節(jié)范圍小?！皟煞N”接法的優(yōu)缺點(diǎn)U0SRABPRxU0SPRxRAB2.分壓接法：優(yōu)點(diǎn):電壓或電流能從0調(diào)節(jié)，調(diào)節(jié)范圍大。缺點(diǎn)：電路結(jié)構(gòu)復(fù)雜、操作不方便、耗能多。以下3種情況必須用分壓接法：(1)當(dāng)要求電壓或電流從0變起時;(2)當(dāng)待測電阻的阻值遠(yuǎn)大于滑動變阻器的總阻值時;(3)當(dāng)采用限流接法，無論怎樣調(diào)節(jié)都不能保證電路的安全時。（注：當(dāng)兩種接法均可時，一般采用限流接法。）滑動變阻器的接法(1)當(dāng)采用限流接法時，選擇總電阻與待測電阻的阻值相接近的那一個。(2)當(dāng)采用分壓接法時，選擇總電阻小而額定電流大的那一個?；瑒幼冏杵鞯倪x擇

分壓外接法

VARx分壓內(nèi)接法AVRx限流內(nèi)接法

RxAV

限流外接法

RxAV由于電阻絲的電阻較小，做實(shí)驗(yàn)時，選擇外接法；當(dāng)不要求電壓從0開始調(diào)節(jié)，可選擇耗能較低的限流法。測電阻的四種常用電路三、實(shí)驗(yàn)器材

螺旋測微器或游標(biāo)卡尺、毫米刻度尺、電壓表、電流表、定值電阻、開關(guān)及導(dǎo)線、被測金屬導(dǎo)線、電池、滑動變阻器。一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康模簻y量金屬絲的電阻率二、實(shí)驗(yàn)原理：如圖實(shí)驗(yàn)：金屬絲電阻率的測量1.測直徑:在被測金屬絲上三個不同位置各測一次直徑,并記錄;2.量長度:測有效長度,反復(fù)測量3次;3.連電路:按原理圖所示的電路圖連接實(shí)驗(yàn)電路;4.求電阻:改變滑動變阻器滑片的位置,讀出幾組相應(yīng)的電流表、電壓表的示數(shù)I和U的值,記入表格內(nèi),斷開開關(guān)S。5.拆除實(shí)驗(yàn)電路,整理好實(shí)驗(yàn)器材。四、實(shí)驗(yàn)步驟五、數(shù)據(jù)處理

1.因一般金屬絲電阻較小,為了減少實(shí)驗(yàn)的系統(tǒng)誤差,應(yīng)選擇電流表外接法。2.本實(shí)驗(yàn)滑動變阻器若用分壓式接法,在接通電源之前應(yīng)將滑動變阻器調(diào)到電壓表為零的狀態(tài)。3.測量I時應(yīng)測接入電路中的金屬絲的有效長度(即兩接線柱之間的長度);在金屬絲的3個不同位置上用螺旋測微器或游標(biāo)卡尺測量直徑d。4.電流不宜過大(電流表用0-0.6A量程),通電時間不宜太長,以免電阻率因溫度升高而變化。六、注意事項(xiàng)

1.直徑測量。2.長度測量。3.電路中電流表及電壓表內(nèi)阻對電阻測量的影響。4.通電電流大小、時間長短、致使電阻絲發(fā)熱,電阻率隨之變化。七、誤差分析

1.（多選）如圖所示為用伏安法測電阻的部分電路圖，因?yàn)椴恢来郎y電阻RX的大概值，所以不能確定線路的接法。為了減小誤差，可在電路接好后將電壓表的一個接線端K分別與M、N接觸，觀察電壓表和電流表的示數(shù)哪一個有明顯的變化。下列關(guān)于觀察到的現(xiàn)象及應(yīng)選用的接法的敘述中，正確的是（）A、若電流表讀數(shù)有明顯的變化，則K應(yīng)接在M點(diǎn)B、若電流表讀數(shù)有明顯的變化，則K應(yīng)接在N點(diǎn)C、若電壓表讀數(shù)有明顯的變化，則K應(yīng)接在M點(diǎn)D、若電壓表讀數(shù)有明顯的變化，則K應(yīng)接在N點(diǎn)AVMNBC2.某小組利用電流表(內(nèi)阻約0.1Ω)、電壓表(內(nèi)阻約3kΩ)等器材測金屬絲電阻，要求電壓和電流均從0開始測量，得到多組電流、電壓數(shù)據(jù)，求出金屬絲的電阻Rx＝50Ω.他們采用的是圖乙中的________電路圖，Rx的真實(shí)值________(填“大于”“小于”或“等于”)50Ω.A小于3.有一根細(xì)長且均勻的空心金屬管線,長約3cm,電阻約為5Ω,已知這種金屬的電阻率為ρ,現(xiàn)在要盡可能精確地測定它的內(nèi)徑d。(1)用螺旋測微器測量金屬管線外徑D時的刻度位置如圖1所示,從圖中讀出其外徑為

mm,應(yīng)用

(選填“厘米刻度尺”或“毫米刻度尺”)測金屬管線的長度L。11.000毫米刻度尺(2)為測量金屬管線的電阻R,取來兩節(jié)新的干電池、開關(guān)、若干導(dǎo)線及下列器材:A.電壓表0~3V

B.