實驗導體電阻率的測量課件

第十一章

電路及其應用第3節(jié)

導體電阻

率的測量

第3節(jié)

導體電阻率的測量020301游標卡尺與螺旋測微器實驗原理與裝置目錄CONTENTS伏安法測電阻04滑動變阻器的接法V一、實驗原理2.測長度L：毫米刻度尺3.測直徑d：②游標卡尺或螺旋測微器①累積法注意：第三節(jié)滑動變阻器的分壓接法涉及串并聯的知識，要先講第四節(jié)

1.測電阻R：伏安法測電阻二、游標卡尺與螺旋測微器1.游標卡尺:二、游標卡尺與螺旋測微器1.游標卡尺:0510010510010510010+3×0.1=讀數:0.3mm1+4×0.1=讀數:1.4mm【典例1】讀出下列游標卡尺的示數？思考：如果想近一步提高測量的精確度可以怎么辦？010200123二、游標卡尺與螺旋測微器1.游標卡尺:0102001230102001230+11×0.05=讀數:0.55mm3+7×0.05=讀數:3.35mm9+8×0.05=讀數:9.40mm10+16×0.05=讀數:10.80mm010200123010200123試一試：讀出下列游標卡尺的示數？【典例2】讀出下列游標卡尺的示數？1.游標卡尺:思考1：這個是多少分度的游標尺？20分度10分度20分度精確度:0.1mm0.05mm種類:二、游標卡尺與螺旋測微器思考2：如果想近一步提高測量的精確度可以怎么辦？50分度0.02mm1.游標卡尺:10分度20分度精確度:0.1mm0.05mm種類:二、游標卡尺與螺旋測微器30.70mm30+35×0.02=讀數:試一試：讀出下列游標卡尺的示數？012345678900123456789100123456789001234567891017.00mm17+0×0.02=讀數:【典例3】讀出下列游標卡尺的示數？【典例3】讀出下列游標卡尺的示數？王莽(公元前45年-公元23年10月6日)，字巨君，新都哀侯王曼次子、西漢孝元皇后王政君之侄、王永之弟。中國歷史上新朝的建立者，即新始祖，也稱建興帝或新帝，公元8年-公元23年在位。二、游標卡尺與螺旋測微器1.游標卡尺:10分度20分度精確度:0.1mm0.05mm種類:二、游標卡尺與螺旋測微器50分度0.02mm2.螺旋測微器:思考：50分度的游標尺雖然精確，但是有點不容易看清楚了，若想再次提高精確度該怎么做？二、游標卡尺與螺旋測微器2.螺旋測微器:15205100051045401520510005104540152051000510454015205100051045408.5+20.3×0.014.0+8.8×0.01試一試：讀出螺旋測微器的示數？=8.703mm讀數:讀數:=4.088mm=5.545mm=8.462mm試一試：讀出螺旋測微器的示數？5.5+4.5×0.018.0+46.2×0.01讀數:讀數:試一試：讀出螺旋測微器的示數？思考：測量下列長度用什么儀器較好？1.導線長度和直徑2.頭發(fā)絲直徑3.小球半徑4.螺帽外徑和內徑50分度0.01mm要估讀不估讀二、游標卡尺與螺旋測微器1.游標卡尺:10分度20分度精確度:0.1mm0.05mm種類:50分度0.02mm2.螺旋測微器:

如何測量導體電阻R？三、伏安法測電阻1.電流表接法VAUIRx=有誤差RxVARxRx=有誤差UI①外接法:三、伏安法測電阻電壓表分流<UV=URxIA=IRx+IVR測=UVIAURxIRx+IV=R真=URxIRx誤差原因:即Rx<<RV時，選外接。分流越小，誤差越小。小電阻外接，測量值偏小1.電流表接法VAUIRx=有誤差RxVARxRx=有誤差UI①外接法:三、伏安法測電阻電流表分壓>UV=URx+UAIA=IRxR測=UVIAIRxURx+UA=R真=URxIRx誤差原因:即Rx>>RV時，選內接。分壓越小，誤差越小。小電阻外接，測量值偏?、趦冉臃?大電阻內接，測量值偏大口訣：大內小外VAUIRx=有誤差RxVARxRx=有誤差UI思考1：三個電阻該選擇什么接法？RARBRCRX10Ω100Ω1000Ω接法RA1ΩRV10000ΩRx>>RA選內接。Rx<<RV選外接RXRARVRX<外接內接都可

選外接RXRARVRX>

選內接1.電流表接法VAUIRx=有誤差RxVARxRx=有誤差UI①外接法:三、伏安法測電阻小電阻外接，測量值偏小②內接法:大電阻內接，測量值偏大口訣：大內小外RXRARVRX<

選外接RXRARVRX>

選內接思考2：若不知電阻大小該如何選擇?1.電流表接法①外接法:三、伏安法測電阻小電阻外接，測量值偏小②內接法:大電阻內接，測量值偏大口訣：大內小外VASabRx③試觸法:(1)若電壓表示數明顯變化，用外接(2)若電流表示數明顯變化，用內接流明內壓明外1.電流表接法①外接法:三、伏安法測電阻小電阻外接，測量值偏小②內接法:大電阻內接，測量值偏大口訣：大內小外③試觸法:2.電表讀數:流明內壓明外-0.63-315【典例4】如圖為電流表和電壓表的刻度盤。(1)圖甲電流表使用0.6A量程時，對應刻度盤上每一小格代表________A，圖中表針示數是________A；當使用3A量程時，對應刻度盤上每一小格代表________A，圖中表針示數為________A。(2)圖乙電壓表使用較小量程時，表盤刻度每小格表示________V，圖中表針的示數為________V。若使用的是較大量程，則這時表盤刻度每小格表示________V，圖中表針示數為________V。0.020.440.12.200.11.700.58.51.電流表接法三、伏安法測電阻口訣：大內小外2.電表讀數:流明內壓明外①最小刻度是1、0.1的，估讀到最小刻度下一位最小刻度是0.02、0.5的，估讀到最小刻度位②測量的最大值不能超過表的量程，在保證安全的前提下選擇小量程。③測量的最小值要大于量程1/3思考：如何讓測量值大于量程1/3呢？-0.63-315④缺點：U、I不能從0調起、調節(jié)范圍小。URx(,）

RxR0+RxE1.限流法特點：一上一下(二接)①P處于A端:RP=0URx=EIRx=ERx②P處于B端:RP=URx=ER0+RxRxR0四、滑動變阻器接法ERxVAR0IRx(,）

ER0+RxERxERxR0+Rx=EIRx=URxRx=ER0+Rx③優(yōu)點:結構簡單、操作方便、耗能少。若R滑<<Rx⑤適用條件：R滑與Rx差不多U、I指針幾乎不動若R滑>>RxI變化明顯，AB頂多限點流U前期指針幾乎不動2.分壓法特點：一上兩下(三接)1.限流法四、滑動變阻器接法特點：一上一下(二接)RxAVABR0E2.分壓法特點：一上兩下(三接)1.限流法四、滑動變阻器接法特點：一上一下(二接)①P處于A端:此時Rx被短路URx=0IRx=0②P處于B端:URx=UR0IRx=URxRxABR0E此時整個R0與Rx并聯RxAV=EERx=④缺點:結構復雜、操作不便、耗能多。③優(yōu)點:U、I能從0調節(jié)，調節(jié)范圍大。URx(,）

IRx(,）

0E0ERx⑤適用條件：R滑與Rx差不多或R滑<<Rx以小搏大，越小越好。=1Ω=10000Ω注意:(1)以下三種情況必選分壓

(3)限流接法：選擇待測電阻的阻值相接近的滑動變阻器。四、滑動變阻器接法2.分壓法特點：一上兩下(三接)1.限流法特點：一上一下(二接)(2)當兩種接法均可時，一般采用限流接法。①當要求電壓或電流從0變起時;②當待測電阻Rx遠大于滑變總阻值R0時;③當采用限流接法，無論怎樣調節(jié)都不能保證電路安全時。分壓接法：選擇總電阻小而額定電流大的滑動變阻器。VARxR0VARxR0伏安法測電阻的四種電路VARxR0VARxR0VARxR0分壓外接法

分壓內接法限流內接法限流外接法思考3:描繪小燈泡伏安特性曲線選哪種接法？AV分壓外接思考3:描繪小燈泡伏安特性曲線選哪種接法？分壓外接滑片一開始要滑在哪端？思考3:描繪小燈泡伏安特性曲線選哪種接法？分壓外接滑片一開始要滑在哪端？思考4：測金屬絲電阻率選哪種接法？分壓或限流外接VARxR0VARxR0-

315-

0.63-

315-

0.632.量長度:測有效長度,反復測量3次，求平均值。3.連電路:限流(分壓)外接，皆可。4.求電阻:改變滑動變阻器滑片的位置,讀出幾組相應的電流表、電壓表的示數I和U的值,記入表格內,求平均值，斷開開關S。

實驗步驟應該注意什么事項？思考4：測金屬絲電阻率選哪種接法？分壓或限流外接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。思考4：測金屬絲電阻率選哪種接法？思考5：測純凈水電阻率選哪種接法？分壓或限流外接VARxR0VARxR0-

315-

0.63分壓或限流內接【典例5】

圖為用伏安法測量一個定值電阻阻值的實驗所需的器材實物圖，器材規(guī)格如下：①待測電阻Rx（約100）；②直流電流表（量程0～10mA，內阻約50）；③直流電壓表（量程0～3V，內阻5K）；④直流電源（輸出電壓4V，內阻可不計）；⑤滑動變阻器（阻值范圍0～50,最大電流1A）⑥開關一個，導線若干條。根據器材的規(guī)格和實驗要求，在實物圖上連線。RX=100

=500<故電流表應采用外接法.滑動變阻器能采用限流法嗎？Imin=

=0.02A=20mA>10mA故滑動變阻器應采用分壓法.【典例5】

圖為用伏安法測量一個定值電阻阻值的實驗所需的器材實物圖，器材規(guī)格如下：【典例5】

圖為用伏安法測量一個定值電阻阻值的實驗所需的器材實物圖，器材規(guī)格如下：

要求：連的正確且美觀漂亮分度精確度:是否估讀游標卡尺10分度0.1mm不估讀20分度0.05mm50分度0.02mm螺50分度0.01mm估讀導體電阻率的測量實驗原理滑動變阻器的接法伏安法測電阻課堂小結游標卡尺螺旋測微器

2.測長度L：毫米刻度尺3.測直徑d：②游標卡尺或螺旋測微器①累積法1.測電阻R：伏安法測電阻①外接法:小電阻外接，測量值偏?、趦冉臃?大電阻內接，測量值偏大口訣：大內小外2.分壓法:一上兩下(三接)1.限流法:一上一下(二接)[例1]某同學為了測量某阻值約為5Ω的金屬棒的電阻率，進行了如下操作：(1)分別使用刻度尺和螺旋測微器測量金屬棒的長度L和直徑d，某次測量金屬棒的直徑示數如圖甲所示，直徑d＝________mm。(2)現備有下列器材：待測金屬棒：R(阻值約5Ω)；V1(量程0～3V，內阻約3kΩ)，

V2(量程0～15V，內阻約9kΩ)；A1(量程0～0.6A，內阻約0.2Ω)，

A2(量程0～3A，內阻約0.05Ω)；

電源：E1(電動勢3V，內阻不計)；

滑動變阻器：R(最大阻值約20Ω)；

開關S；導線若干。為使測量盡量精確，電壓表應選________，電流表應選________。(均選填器材代號)課堂練習考法(一)實驗基本操作6.713V1A1(3)若滑動變阻器采用分壓式接法，正確選擇儀器后請在圖乙中用筆畫線代替導線，完成實物電路的連接。(4)用伏安法測得該金屬棒的電壓和電流，并作出其伏安特性曲線如圖丙所示，若圖像的斜率為k，則該金屬棒的電阻率ρ＝________。(用題目中所給物理量字母表述)課堂練習考法(一)實驗基本操作

[例2]在“測定金屬絲的電阻率”實驗中，所用測量儀器均已校準。待測金屬絲接入電路部分的長度約為50cm。(1)用螺旋測微器測量金屬絲的直徑，其中某一次測量結果如圖所示，其讀數應為________mm(該值接近多次測量的平均值)。(2)用伏安法測金屬絲的電阻Rx。實驗所用器材為電池組(3V)、電流表、電壓表、滑動變阻器R(0～20Ω，額定電流2A)、開關、導線若干。某小組同學利用以上器材按照電路圖正確連接好實驗器材，進行實驗測量，記錄數據如下：課堂練習考法(二)數據處理和誤差分析次數1234567U/V0.100.300.701.001.501.702.30I/A0.0200.0600.1600.2200.3400.4600.5200.398(3)這個小組的同學在坐標紙上建立U-I坐標系，如圖所示，圖中已標出了與測量數據對應的4個坐標點。請在圖中標出第2、4、6次測量數據的坐標點，并描繪出U-I圖線。由圖線得到金屬絲的阻值Rx＝_______________Ω(保留兩位有效數字)。(4)根據以上數據可以估算出金屬絲電阻率約為______。(π取3.14)A．1×10－2Ω·m

B．1×10－3Ω·mC．1×10－6Ω·m D．1×10－8Ω·m課堂練習考法(二)數據處理和誤差分析次數1234567U/V0.100.300.701.001.501.702.30I/A0.0200.0600.1600.2200.3400.4600.520

C[例3]小明用電學方法測量電線的長度，首先小明測得電線銅芯的直徑為1.00mm，估計其長度不超過50m(已知銅的電阻率為1.75×10－8Ω·m)，現有如下實驗器材：①量程為3V、內阻約為3kΩ的電壓表；②量程為0.6A、內阻約為0.1Ω的電流表；③阻值為0～20Ω的滑動變阻器；④內阻可忽略，輸出電壓為3V的電源；⑤阻值為R0＝4.30Ω的定值電阻，開關和導線若干。小明采用伏安法測量電線電阻，正確連接電路后，調節(jié)滑動變阻器，電流表的示數從0開始增加，當示數為0.50A時，電壓表示數如圖甲所示，讀數為______V，根據小明測量的信息，圖乙中P點應該__________(選填“接a”“接b”“接c”或“不接”)，Q點應該________(選填“接a”“接b”“接c”或“不接”)，小明測得的電線長度為________m?？挤?三)源于經典實驗的創(chuàng)新考查課堂練習2.50接b接a31.4[例4]用圖甲所示電路測量常溫下純凈水的電阻率，其中內徑均勻的圓柱形玻璃管側壁連接一細管，細管上加有閥門K以控制管內純凈水的水量，玻璃管兩端接有導電活塞，右活塞固定，左活塞可自由移動，實驗過程如下：(1)按圖甲連接電路，電源為理想電源，內阻不計；R為電阻箱，R1、R2為兩個阻值相同的定值電阻，V1、V2為兩個量程相同的理想電壓表。(2)不同水柱長度L及其電阻R的測量。①用10分度游標卡尺測量玻璃管的內徑d，示數如圖乙所示，則d＝________mm②向玻璃管內注滿純凈水，并用刻度尺測量水柱長度L；③把S撥到1位置，記錄電壓表V1示數；④把S撥到2位置，調整電阻箱阻值，使電壓表V2示數與電壓表V1示數相同，記錄電阻箱的阻值R；則此時玻璃管內水柱的電阻Rx＝_____；課堂練習考法(三)源于經典實驗的創(chuàng)新考查13.7R⑤根據測量數據，可得純凈水的電阻率為ρ＝________。(用Rx、d、L表示)⑥改變玻璃管內水柱長度，重復實驗，記錄每一次水柱長度L和電阻箱阻值R；⑦斷開S，整理好器材。(3)在實驗中，導致水柱的電阻Rx的測量值與實際值有偏差的原因____________________________________________________________________________________________________________________________________________________(寫出一種原因即可)。課堂練習考法(三)源于經典實驗的創(chuàng)新考查

通電過程中水溫升高導致的測量偏差等。導線和導電活塞有電阻；兩電壓表讀數的偶然誤差；電阻箱精確度導致的測量偏差；1．在“導體電阻率的測量”實驗中：(1)根據如圖甲所示的電路圖，實物連線圖(圖乙)中的導線a端應與________(選填“b”“c”或“d”)接線柱連接；(2)下列操作正確的是________。A．連接電路時，開關處于斷開狀態(tài)B．閉合開關前，滑動變阻器滑片調到最右端C．完成電流表和電壓表讀數后，及時斷開開關課堂練習c

AC2.

(2023·北京高考)采用圖1所示的電路圖來測量金屬絲Rx的電阻率。(1)實驗時，閉合開關S前，滑動變阻器的滑片P應處在______(填“M”或“N”)端(2)按照圖1連接實物圖，如圖2所示。閉合開關前檢查電路時，發(fā)現有一根導線接錯，該導線為__________(填“a”“b”或“c”)。若閉合開關，該錯誤連接會帶來的問題有__________________________________________。課堂練習Mb移動滑片時，電壓表和電流表沒示數3．(2023·福建泉州期中)某實驗小組測量某圓柱體復合材料的電阻率ρ。(1)該實驗小組分別用20分度的游標卡尺、螺旋測微器測量其長度L和直徑D，某次測量結果如圖甲、乙所示。該圓柱體復合材料的長度L＝__________cm，直徑D＝________mm。課堂練習(2)某次實驗時，電壓表的示數為U，電流表的示數為I，若用U/I表示該圓柱體復合材料的電阻的測量值，則該測量值比真實值偏________(填“大”或“小”)。(3)用實驗過程中測量的物理量對應的字母表示電阻率，則該圓柱體復合材料電阻率的表達式為ρ＝________。17.6500.440小

4．現有一合金制成的圓柱體，為測量該合金的電阻率，現用伏安法測圓柱體兩端之間的電阻，用螺旋測微器測量該圓柱體的直徑，用游標卡尺測