实验测定金属丝的电阻率讲解

基础再现·深度思考
实验八 测定金属的电阻率
【数据处理】
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1．在求R 的平均值时可用两种方法 (1)用R＝UI 分别算出各次的数值，再取平均值． (2)用U－I 图线的斜率求出．
2．计算电阻率将：记录的数据R、l、d 的值代入电阻率计算ρ＝式RSl＝π4dl2IU.
? [ 注意事项 ]
? 1．测量被测金属导线的有效长度，是指测量 待测导线接入电路的两个端点之间的长度，亦即电 压表两接入点间的部分待测导线长度，测量时应将 导线拉直。
下右图中的 P是一根表面均匀地镀有一层很薄的电阻膜的 长陶瓷管（碳膜布满圆柱体的外侧面）。陶瓷管的长度约 为50cm ，外径约为 6cm ，所用电阻膜材料电阻率为 ρ， 管的两端有导电箍 M、N。该电阻的长度就是陶瓷管的长 度，其截面积可看作等于膜的厚度与圆周长的乘积。现有 器材为：A.米尺、B.游标卡尺、 C.螺旋测微器、 D.电压表、 E.电流表、 F. 电池组、G.滑动变阻器、 H.电阻箱、I.电键 和导线。请你设计一个测量该电阻膜厚度 d的实验方案。
【例2 】在“测定金属的电阻率”的实验中，用螺旋测微器测 量金属丝直径时的刻度位置如图13所示，用米尺测出金属丝的 长度L，金属丝的电阻大约为5 Ω，先用伏安法测出金属丝的电 阻R，然后根据电阻定律计算出该金属材料的电阻率． (1)从图中读出金属丝的直径为__0_._6_8_0__mm. (2)为此取来两节新的干电池、开关和若干导线及下列器材： A．电压表0～3 V，内阻10 kΩ B．电压表0～15 V，内阻50 kΩ C．电流表0～0.6 A，内阻0.05 Ω D．电流表0～3 A，内阻0.01 Ω E．滑动变阻器0～10 Ω F．滑动变阻器0～100 Ω
径D、电流I、电压U
? ⑷在左下图的方框中画出实验电路图（ MN间的 电阻膜的电阻约几个ｋ Ω，滑动变阻器的总阻值 为50Ω）。并将右下图中的实物按电路图连接起 来（有３根导线已经连好，不得改动）。
⑷测量大电阻所以要采用电流表内接法；由于被测电阻 阻值远大于滑动变阻器的总阻值，所以只有采用分压电 路才能做到多取几组数据测电阻值，减小偶然误差。
? 2．本实验中被测金属导线的电阻值较小，因 此实验电路必须采用电流表外接法。
? 3．实验连线时，应先从电源的正极出发，依 次将电源、电键、电流表、待测金属导线、滑动变 阻器连成主干线路（闭合电路），然后再把电压表 并联在待测金属导线的两端。
? 4．闭合电键 S之前，一定要使滑动变阻器的滑 动片处在有效电阻值最大的位置。
? 5．在用伏安法测电阻时，通过待测导线的电 流强度I的值不宜过大（电流表用 0~0.6A 量程）， 通电时间不宜过长，以免金属导线的温度明显升高， 造成其电阻率在实验过程中变化。
? 测电阻率 ? [ 例1] 在“测定金属导体的电阻率”的实验中，待测金
属导线的电阻 Rx约为5W，实验室备有下列实验器材 ? A. 电压表V1（量程3V，内阻约为 15k W） ? B. 电压表V2（量程15V，内阻约为 75kW） ? C. 电流表A1（量程3A，内阻约为 0.2W） ? D. 电流表A2（量程600mA ，内阻约为 1W） ? E. 变阻器R1（0～100W，0.6A） ? F. 变阻器R2（0～2000W，0.1A） ? G. 电池E（电动势为 3V，内阻约为 0.3W） ? H. 开关S，导线若干 ? （1）为减小实验误差，应选用的实验器材有（填代号）
? 2、实验过程应该注意什么问题？本实验会出现 什么样的误差？如何减小误差？
? 3、本实验的考题有什么变化的形势？
基础再现·深度思考 【实验步骤】
1．直径测定：用螺旋测微器在被测金属导线上的三个 不同位置各测一次直径，求出其平均值 d，计算出导线 的横截面积 S＝ πd2 . 2．电路连接：连接4 好用伏安法测电阻的实验电路． 3．长度测量：用毫米刻度尺测量接入电路中的被测金 属导线的有效长度，反复测量 3次，求其平均值 l. 4．U、I测量：把滑动变阻器的滑动片调节到使接入电 路中的电阻值最大的位置，电路经检查确认无误后，闭 合开关 S，改变滑动变阻器滑动片的位置，读出几组相 应的电流表、电压表的示数 I和U的值，填入记录表格内， 断开开关S，求出金属导线电阻 R的平均值． 5．拆除电路，整理好实验器材．
__________________ 。
A、D、E、G、H
? （2）为减小实验误差，应选用下图中 __b___（填
“a”或“”）为该实验的电路原理图，并按所选
择的电路原理图把实物图用导线连接起来。
b
–
+
? 例4．在“测定金属丝电阻率”实验中，若粗估金属丝的电阻 Rx 约3Ω，为减小误差，要求金属丝发热功率P<0.75 W，备有部分 仪器有：
第九章 恒定电流
第5节 实验：测定金属丝的电阻率
电阻定律
1、内容：导体的电阻跟导体的长度成正比，跟它 的横截面积成反比。 2、表达式： 3、电阻率 ρ：与导体的材料和温度有关。
一般金属的电阻率随温度的升高而增大。当温度降 低到绝对零度附近时，某些材料电阻率减小到零， 这种现象称为超导现象。
? 1、实验目的是什么？实验原理是什么？画出实 验电路图。
? A.6 V电池组 ? B.电流表（0～0.6 A ，内阻0.5 Ω) ? C.电流表（0～3 A ，内阻0.01 Ω) ? D.电压表（0～3 V，内阻1 kΩ) ? E.滑动变阻器（0～20 Ω），额定电流1 A ） ? ⑴实验中用螺旋测微器测量金属丝直径时，测量结果如图所示，
则金属丝直径是________mm. ? (2)上述器材中电流表应选用的是___________（用字母代替）. ? (3)在方框内画出实验电路图.
⑴所须选用的器材有： _____（填器材前的字母即可）。
⑵所须测量的 物理量有：___ 、___、 _____、 _____。
⑶根据实验测得的以上数据计算电阻膜厚度 d的数学表达 式为：d=______ 。
⑴A（用来测量MN间的
长度）、B（用来测量陶 瓷管的外径）、D、E、
F、G、I（以上用来测量 电阻膜的阻值） ⑵MN间距离L、管的外