測金屬絲的電阻率實用教案

1、 二、實驗原理 1.螺旋測微器的構(gòu)造原理及讀數(shù) (1)螺旋測微器的原理 測微螺桿F與固定刻度B之間的精密螺紋的螺距為0.5 mm，即旋鈕D每旋轉(zhuǎn)(xunzhun)一周，F(xiàn)前進或后退0.5 mm，而可動刻度E上的刻度為50等份，每轉(zhuǎn)動一小格，F(xiàn)前進或后退0.01 mm。即螺旋測微器的精確度為0.01 mm。讀數(shù)時誤差出現(xiàn)在毫米的千分位上，因此，螺旋測微器又叫千分尺。 (2)讀數(shù)：測量時被測物體長度的整數(shù)毫米數(shù)由固定刻度讀出，小數(shù)部分由可動刻度讀出。 測量值(毫米)=固定刻度數(shù)(毫米)(注意半毫米刻線是否露出)+可動刻度數(shù)(估讀一位)0.01(毫米)第1頁/共24頁第一頁，共25頁。 2.伏安法測

2、電阻(dinz)(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測測=Ux+UA電壓表分流電壓表分流I測測=Ix+IV電阻測量值電阻測量值R測測=U測測/I測測=Rx+RARx測量值大于真實值測量值大于真實值R測測=U測測/I測測=RxRV/(Rx+RV)Rx測量值小于真實值測量值小于真實值適用條件適用條件RARx適用于測量適用于測量大電阻大電阻小電阻小電阻第2頁/共24頁第二頁，共25頁。 (2)兩種電路的選擇 定量判定法 若已知待測電阻的大致阻值(z zh)Rx，電流表的內(nèi)阻RA和電壓表的內(nèi)阻RV，則：當RxRA或Rx/RARV/

3、Rx時，選用“內(nèi)接法”，當RxRV或Rx/RARV/Rx時，選用“外接法”，Rx/RA=RV/Rx時，兩種接法均可。簡單概括即為“大內(nèi)偏大，小外偏小”。 第3頁/共24頁第三頁，共25頁。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，空出電壓表的一個接頭S，然后(rnhu)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，說明電壓表分流作用較強，即Rx阻值較大，應采用“內(nèi)接法”，S應接b b.若電壓表示數(shù)變化明顯，說明電流表分壓作用較強，即Rx阻值較小，應采用“外接法”，S應接a第4頁/共24頁第四頁，共25頁。 3伏安法測電阻的控制電

4、路伏安法測電阻的控制電路 供電電路是一般由電源和滑動變阻器按一定的連接方式組成，滑動變阻器在供電電路供電電路是一般由電源和滑動變阻器按一定的連接方式組成，滑動變阻器在供電電路中有兩種接線方法：限流式和分壓式中有兩種接線方法：限流式和分壓式(如圖所示如圖所示)限流式可省一個耗電支路，分壓式限流式可省一個耗電支路，分壓式電壓調(diào)節(jié)范圍大，應根據(jù)需要電壓調(diào)節(jié)范圍大，應根據(jù)需要(xyo)選用選用第5頁/共24頁第五頁，共25頁。 變阻器的分壓與限流接法是高考的熱點，雖然兩種電路均可調(diào)節(jié)負載電阻電壓和電流的大小(dxio)，但在不同條件下，調(diào)節(jié)效果大不一樣 (1)負載電阻的阻值Rx遠大于變阻器的總電阻R，

5、須用分壓式電路 (2)要求負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/共24頁第六頁，共25頁。 (3)負載電阻的阻值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，可采取(ciq)限流接法 (4)兩種電路均可使用的情況下，應優(yōu)先采用限流式接法，因為限流接法總功率較小 (5)特殊問題中還要根據(jù)電壓表和電流表量程以及電阻允許通過的最大電流值反復推敲，以能減小誤差的連接方式為好第7頁/共24頁第七頁，共25頁。4.電阻率的測定原理 把金屬絲接入如圖所示的電路中，用電壓表測金屬絲兩端的電壓，用電流表測金屬絲中的電流，根據(jù)(gnj)Rx=U/I計算金屬絲

6、的電阻Rx，然后用米尺測量金屬絲的有效長度l，用螺旋測微器測量金屬絲的直徑d，計算出金屬絲的橫截面積S；根據(jù)(gnj)電阻定律Rx=l/S，得出計算金屬絲電阻率的公式=RxS/l=d2U/(4lI)。第8頁/共24頁第八頁，共25頁。三、實驗器材(qci) 被測金屬絲、米尺、螺旋測微器、電壓表電流表、直流電源、開關(guān)、滑動變阻器、導線若干。第9頁/共24頁第九頁，共25頁。四、實驗步驟 1.用螺旋測微器在金屬絲的三個不同位置分別測量金屬絲的直徑，將測量結(jié)果記入表格，求直徑的平均值，計算出金屬絲的橫截面積。 2.用米尺測量接入電路中的被測金屬絲的長度l，測量三次，將測量結(jié)果記入表格中。 3.按圖7

7、-3-3所示的電路連接好器材，注意滑動變阻器應調(diào)在阻值最大的位置，電流表和電壓表選擇好適當?shù)牧砍獭?4.閉合(b h)開關(guān)S，調(diào)節(jié)滑動變阻器的滑動觸片，讀出幾組相應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，整理好實驗器材。 6.數(shù)據(jù)處理第10頁/共24頁第十頁，共25頁。根據(jù)上面記錄的數(shù)據(jù)，完成以下(yxi)表格內(nèi)容： (1)金屬絲的長度 =_cm=_m； (2)金屬絲的橫截面積S=_mm2=_m2。 (3)金屬絲的電阻 =_。(4)金屬絲材料的電阻率= =_m。 實驗次數(shù)實驗次數(shù)長度長度l/cm長度平均長度平均 /cm直徑直徑d/mm直徑平均直徑平均 /m

8、m橫截面積橫截面積S/mm2123/RS L實驗次數(shù)實驗次數(shù)電壓電壓U/V電流電流I/A電阻電阻R/ /123lldRR第11頁/共24頁第十一頁，共25頁。 五、注意事項 1.為減小金屬絲橫截面積帶來的誤差，測量直徑時用螺旋測微器在金屬絲的三個不同位置各測量一次，取平均值；2.測量金屬絲的長度應該在接入電路后且在拉直的狀態(tài)下進行，為減小誤差應測量三次取平均值； 3.為了減少由于(yuy)溫度變化而帶來的測量誤差，實驗中注意通電時間不宜過長、電流不宜過大； 4.測量電路采用電流表外接法，調(diào)節(jié)滑動變阻器阻值時注意同時觀察兩個電表的示數(shù)，盡量使表的指針偏轉(zhuǎn)較大，以減少讀數(shù)誤差，但是注意防止超過量程

9、； 5.為了減小實驗誤差，測量金屬絲的電阻時一般電流I、電壓U測量多次，求出對應的電阻后取電阻的平均值，實驗中也可以利用U-I圖線求電阻； 6.閉合開關(guān)S之前，一定要使滑動變阻器的滑動片處在有效電阻最大的位置； 第12頁/共24頁第十二頁，共25頁。 六、誤差分析 1.金屬絲的橫截面積是利用直徑計算而得到的，直徑的測量是產(chǎn)生誤差的主要來源之一； 2.采用伏安法測量金屬絲的電阻時，必然(brn)帶來系統(tǒng)誤差； 3.金屬絲的長度測量、電流表和電壓表的讀數(shù)等會帶來偶然誤差； 4.由于金屬絲通電后發(fā)熱升溫，會使金屬絲的電阻率變大，造成測量誤差第13頁/共24頁第十三頁，共25頁。 命題規(guī)律根據(jù)題設要求

10、選擇適當儀器，設計符合要求的電路命題規(guī)律根據(jù)題設要求選擇適當儀器，設計符合要求的電路(dinl)，并求出待，并求出待測電阻值測電阻值 考例考例2如圖所示為用伏安法測量一個定值電阻的實驗所需的器材實物圖，器材規(guī)如圖所示為用伏安法測量一個定值電阻的實驗所需的器材實物圖，器材規(guī)格如下：格如下：伏安(f n)法測電阻第14頁/共24頁第十四頁，共25頁。(1)待測電阻Rx(約100)(2)直流毫安表(量程010mA，內(nèi)阻50)(3)直流電壓表(量程03V，內(nèi)阻5k)(4)直流電源(輸出電壓4V，內(nèi)阻不計)(5)滑動變阻器(阻值范圍015，允許最大電流1A)(6)開關(guān)1個，導線若干根據(jù)器材的規(guī)格和實驗(

11、shyn)要求，在本題的實物圖上連線第15頁/共24頁第十五頁，共25頁。應選擇外接法，滑動應選擇外接法，滑動(hudng)變應選擇分壓電路，最后畫出電路圖如圖變應選擇分壓電路，最后畫出電路圖如圖(a)，實物，實物連線如圖連線如圖(b)第16頁/共24頁第十六頁，共25頁。第17頁/共24頁第十七頁，共25頁?？偨Y(jié)評述總結(jié)評述連接實驗圖的基本方法：連接實驗圖的基本方法：(1)分析各元件的連接方式和控制電路的方式分析各元件的連接方式和控制電路的方式(2)畫出實驗電路圖畫出實驗電路圖(3)畫出連接各元件，一般先從電源正極開始，到開關(guān)再到滑動變阻器等，按順序以單線連畫出連接各元件，一般先從電源正極開

12、始，到開關(guān)再到滑動變阻器等，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，然后再將要并聯(lián)的元件并聯(lián)到電路中接的方式將主電路中要串聯(lián)的元件依次串聯(lián)起來，然后再將要并聯(lián)的元件并聯(lián)到電路中 (4)電壓表應并聯(lián)，電流表應串聯(lián)，且電流應由正極流入、負極流出電壓表應并聯(lián)，電流表應串聯(lián)，且電流應由正極流入、負極流出(5)變阻器的觸頭位置應保證電路中用電器的安全，即保證電路中流過的電流最小或加在用變阻器的觸頭位置應保證電路中用電器的安全，即保證電路中流過的電流最小或加在用電器兩端電器兩端(lin dun)的電壓最小的電壓最小(6)連線不能交叉連線不能交叉第18頁/共24頁第十八頁，共25頁。用伏安

13、法測量某電阻Rx的阻值，現(xiàn)有實驗器材如下：A待測電阻Rx：范圍在58，額定功率1WB電流表A1：量程00.6A(內(nèi)阻約0.2)C電流表A2：量程03A(內(nèi)阻約0.05)D電壓表V1：量程03V(內(nèi)阻約3k)E電壓表V2：量程015V(內(nèi)阻約15k)F滑動變阻器R：0100G蓄電池：電動勢12VH導線(doxin)，電鍵為了較準確地測量，并保證器材安全，電流表應選_，電壓表應選_，并畫出電路圖第19頁/共24頁第十九頁，共25頁。 選用電流表的外接法測電阻；應選擇限流式電路選用電流表的外接法測電阻；應選擇限流式電路(dinl)，其電路，其電路(dinl)如圖所示如圖所示答案答案A1V1第20頁/

14、共24頁第二十頁，共25頁。命題規(guī)律利用伏伏法、安安法、電阻箱和電壓表命題規(guī)律利用伏伏法、安安法、電阻箱和電壓表(或電流表或電流表)法、代替法等，測電阻值并設法、代替法等，測電阻值并設計電路計電路考例考例3用以下器材測量電阻用以下器材測量電阻Rx的阻值的阻值(9001000)；電源；電源E，具有一定內(nèi)阻，電動，具有一定內(nèi)阻，電動勢約為勢約為9.0V；電壓表；電壓表V1，量程為，量程為1.5V，內(nèi)阻，內(nèi)阻r1750；電壓表；電壓表V2，量程為，量程為5V，內(nèi)阻，內(nèi)阻r22500；滑動變阻器；滑動變阻器R，最大阻值約為，最大阻值約為100；單刀單擲開關(guān)；單刀單擲開關(guān)S，導線，導線(doxin)若若干干第21頁/共24頁第二十一頁，共25頁。 試畫出測量(cling)電阻Rx的一種實驗電路原理圖(原理圖中的元件要用題目中相應的英文字母標注)； (2)若電壓表V1的讀數(shù)用U1表示，電壓表V2的讀數(shù)用U2表示，則由已知量和測得量表示Rx的公式為Rx_.第22頁/共24頁第二十二頁，共25頁。(1)測量電阻測量電阻Rx的實驗的實驗(shyn)電路如圖所示電路如圖所示(2)電壓表電壓表 的示數(shù)為的示數(shù)為U1，電壓表，電壓表 的示數(shù)為的示數(shù)為U2，電壓表，電壓表 的內(nèi)阻為的內(nèi)阻為r1，根據(jù)串聯(lián)、