实验(二)：测定金属的电阻率全解

1、复习提问：复习提问：(1)(1)电流表电流表“内接法内接法”与与“外接法外接法”比较比较电流表原理图测量值与真实值关系测量结果内接法外接法真测xRIIxxRRAUUUU测真测xRUUxxRRVIIII测xARRIUR测测测测量值偏大真测测测xRIUR测量值偏小选取原则：选取原则：外接法内接法；,22VAxVAxRRRRRR(2)(2)滑动变阻器滑动变阻器限流式和分压式的比较限流式和分压式的比较( (假设内阻假设内阻r r=0)=0)两种接法电两种接法电路图路图滑动电阻滑动电阻使用特点使用特点负载负载Rx上电上电压调节范围压调节范围负载负载Rx上电上电流调节范围流调节范围限限流流式式只使用只使用

2、aP段段.Pb段段无电流通无电流通过过分分压压式式aP段和段和Pb段均有电段均有电流通过流通过0UxE0 xxR ERR xUE 0 xxEIRR xER 0 xxEIR(3)(3)限流式和分压式的选择限流式和分压式的选择如果滑动变阻器的额定电流够用，在下列三种情况如果滑动变阻器的额定电流够用，在下列三种情况下必须采用分压接法：下必须采用分压接法：a.a.用电器的电压或电流要求从零开始连续可调用电器的电压或电流要求从零开始连续可调. .b.b.要求用电器的电压或电流变化范围大，但滑动变阻要求用电器的电压或电流变化范围大，但滑动变阻器的阻值小器的阻值小. .c.c.采用限流接法时限制不住电表超量

3、程，用电器超额采用限流接法时限制不住电表超量程，用电器超额定值定值. .若若R Rx x比比R RP P小得多，则选择限流；若小得多，则选择限流；若R Rx x与与R RP P接近，则分接近，则分压、限流都可以；若压、限流都可以；若R Rx x比比R RP P大得多，则选择分压大得多，则选择分压. .实验实验:测量电阻之二测量电阻之二测定测定金属丝的电阻率金属丝的电阻率一、螺旋测微器一、螺旋测微器1 1. .构造构造如图如图8-5-18-5-1所示是常用的螺旋测微器，它的测砧所示是常用的螺旋测微器，它的测砧A A和固和固定刻度定刻度G G固定在框架固定在框架F F上，旋钮上，旋钮K K、微调旋

4、钮、微调旋钮K K和可动和可动刻度刻度H H，测微螺杆，测微螺杆P P连在一起，通过精密螺纹套在连在一起，通过精密螺纹套在G G上上. .2 2. .原理原理精密螺纹的螺距是精密螺纹的螺距是0.5mm0.5mm，即，即K K每旋转一周，每旋转一周，P P前进或前进或后退后退0.5mm0.5mm，可动刻度分成，可动刻度分成5050等份，每一等份表示等份，每一等份表示0.01mm0.01mm，即可动刻度每转过一等份，即可动刻度每转过一等份，P P前进或后退前进或后退0.01mm.0.01mm.因此，从可动刻度旋转了多少个等份就知道因此，从可动刻度旋转了多少个等份就知道长度变化了多少个长度变化了多少

5、个0.01mm.0.01mm.用它测量长度，可以精确用它测量长度，可以精确到到 mmmm，还可以估读到，还可以估读到0.001mm(0.001mm(即毫米的千分即毫米的千分位位) )，因此螺旋测微器又称为千分尺，因此螺旋测微器又称为千分尺. .0.013 3. .读数方法读数方法先从固定刻度先从固定刻度G G上读出半毫米整数倍的部分，不足半上读出半毫米整数倍的部分，不足半毫米的部分由可动刻度读出，即看可动刻度上的第毫米的部分由可动刻度读出，即看可动刻度上的第几条刻度线与固定刻度线上的横线重合，从而读出几条刻度线与固定刻度线上的横线重合，从而读出可动刻度示数可动刻度示数( (注意估读注意估读).

6、).即有：即有：测量长度测量长度= =固定刻度示数固定刻度示数+ +可动刻度示数可动刻度示数精确精确度度.(.(注意单位为注意单位为mm)mm)如图如图8-5-28-5-2所示，不足半毫米而从可动刻度上读的所示，不足半毫米而从可动刻度上读的示数为示数为15.515.5格，最后的读数为：格，最后的读数为：2.0mm+15.52.0mm+15.50.01mm=2.155mm. 0.01mm=2.155mm. 4.4.注意事项注意事项(1)(1)测量前须校对零点：先使小砧测量前须校对零点：先使小砧A A与测微螺杆与测微螺杆P P并并拢，观察可动刻度的零刻度线与固定刻度的轴向线拢，观察可动刻度的零刻度

7、线与固定刻度的轴向线是否重合，以及可动刻度的边缘与固定刻度的零刻是否重合，以及可动刻度的边缘与固定刻度的零刻度线是否重合，否则应加以修正度线是否重合，否则应加以修正. .(2)(2)读数时，除注意观察毫米整数刻度线外，还要特读数时，除注意观察毫米整数刻度线外，还要特别注意半毫米刻度线是否露出别注意半毫米刻度线是否露出. .螺旋测微器要估读，螺旋测微器要估读，以毫米为单位时要保留到小数点后第三位以毫米为单位时要保留到小数点后第三位. .(3)(3)测量时，当螺杆测量时，当螺杆P P快要接触被测物体时，要停止使快要接触被测物体时，要停止使用粗调旋钮用粗调旋钮K K，改用微调旋钮，改用微调旋钮K K

8、，当听到，当听到“咔、咔咔、咔”响声时，停止转动微调旋钮响声时，停止转动微调旋钮K K，并拧紧固定旋钮，并拧紧固定旋钮. .这这样做既可保护仪器，又能保证测量结果的准确性样做既可保护仪器，又能保证测量结果的准确性. .(2)用途：测量厚度、长度、深度、内径、外径。用途：测量厚度、长度、深度、内径、外径。(3)原理：利用主尺的最小分度与游标尺的最小分度的差值制成。原理：利用主尺的最小分度与游标尺的最小分度的差值制成。不管游标尺上有多少个小等分刻度，它的刻度部分的总长度不管游标尺上有多少个小等分刻度，它的刻度部分的总长度比主尺上的同样多的小等分刻度少比主尺上的同样多的小等分刻度少1 mm。刻度格数

9、刻度格数(分度分度)刻度总刻度总长度长度每小格与主尺每小格与主尺一小格的差值一小格的差值精确度精确度(可准确到可准确到)109 mm0.1 mm0.1 mm2019 mm0.05 mm0.05 mm5049 mm0.02 mm0.02 mm(4)读数：若用读数：若用x表示由主尺上读出的整毫米数，表示由主尺上读出的整毫米数，K表示从游标尺上读表示从游标尺上读出与主尺上某一刻线对齐的游标的格数，则记录结果表达为出与主尺上某一刻线对齐的游标的格数，则记录结果表达为(xK精确度精确度) mm。1.1.实验目的实验目的(1)(1)学会使用各种常用电学仪器，会正确读数学会使用各种常用电学仪器，会正确读数.

10、 .(2)(2)学会使用螺旋测微器并掌握正确读数方法学会使用螺旋测微器并掌握正确读数方法. .(3)(3)学会用伏安法测量电阻的阻值，测定出金属的电学会用伏安法测量电阻的阻值，测定出金属的电阻率阻率. .(4)(4)学会选择滑动变阻器的连接方式学会选择滑动变阻器的连接方式( (分压、限流分压、限流).).实验：测量金属丝的电阻率2.2.实验原理实验原理用毫米刻度尺测一段金属丝导线的长度用毫米刻度尺测一段金属丝导线的长度L L，用螺旋，用螺旋测微器测导线的直径测微器测导线的直径d d，用伏安法测导线的电阻，用伏安法测导线的电阻R R，由由 ，得，得3.3.实验器材实验器材待测金属丝、米尺、螺旋测

11、微器、电压表、电流表、待测金属丝、米尺、螺旋测微器、电压表、电流表、直流电源、开关、滑动变阻器和导线若干直流电源、开关、滑动变阻器和导线若干. .LRS 24RSd RLL 4.4.实验步骤实验步骤(1)(1)用螺旋测微器在导线的三个不同位置上各测一用螺旋测微器在导线的三个不同位置上各测一次，取直径次，取直径d d的平均值的平均值. .(2)(2)将金属丝两端固定在接线柱上悬空挂直，用毫将金属丝两端固定在接线柱上悬空挂直，用毫米刻度尺测量接入电路的金属丝长度米刻度尺测量接入电路的金属丝长度( (即有效长即有效长度度) )，反复测量三次，求出平均值，反复测量三次，求出平均值L L. .(3)(3

12、)选择恰当的器材，依照图中所示的电路图用导线把选择恰当的器材，依照图中所示的电路图用导线把器材连好，并把滑动变阻器的阻值调至最大器材连好，并把滑动变阻器的阻值调至最大. .(4)(4)电路经检查无误后，闭合开关电路经检查无误后，闭合开关S S，改变滑动变阻器，改变滑动变阻器滑动片的位置，读出几组相应的电流表、电压表的示滑动片的位置，读出几组相应的电流表、电压表的示数数I I和和U U的值，记入记录表格内，断开开关的值，记入记录表格内，断开开关S S，求出电，求出电阻阻R R的平均值的平均值. .(5)(5)将测得将测得R R、L L、d d的值，代入电阻率计算公式的值，代入电阻率计算公式 计算

13、出金属丝的电阻率计算出金属丝的电阻率. .(6)(6)整理好实验器材，实验结束整理好实验器材，实验结束. .24RSd RLL 5.5.注意事项注意事项(1)(1)本实验中待测金属导线的电阻值较小，为了减小实本实验中待测金属导线的电阻值较小，为了减小实验的系统误差，必须采用电流表外接法；验的系统误差，必须采用电流表外接法；(2)(2)测量待测金属导线的有效长度，是指测量待测导线测量待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，即电压表两并入点接入电路的两个端点之间的长度，即电压表两并入点间的部分待测导线长度，测量时应将导线拉直；间的部分待测导线长度，测量时应将导线拉直；

14、(3)(3)闭合开关闭合开关S S之前，一定要使滑动变阻器的滑动片处之前，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；在有效电阻值最大的位置；(4)(4)在用伏安法测电阻时，通过待测导线的电流的值不在用伏安法测电阻时，通过待测导线的电流的值不宜过大宜过大( (电流表用电流表用00.6A00.6A量程量程) )，通电时间不宜过长，通电时间不宜过长，以免金属导线的温度过高，造成其电阻率在实验过程以免金属导线的温度过高，造成其电阻率在实验过程中增大中增大. .主题主题(1)(1)螺旋测微器的读数螺旋测微器的读数 1.1.在在“测定金属的电阻率测定金属的电阻率”的实验中，用螺旋测的实验中，用螺

15、旋测微器测量金属丝直径时的刻度位置如图微器测量金属丝直径时的刻度位置如图8-3-18-3-1所示，所示，用米尺测量金属丝的用米尺测量金属丝的长度长度l l=0.810m.=0.810m.金属丝的电阻大金属丝的电阻大约为约为44，先用伏安法测出金属丝的电阻为，先用伏安法测出金属丝的电阻为Rx=4.1Rx=4.1，从图中读出金属丝的直径为从图中读出金属丝的直径为mmmm，然后，然后根据电阻定律计算出该金属材料的电阻率为根据电阻定律计算出该金属材料的电阻率为 m. m. 0.1)0.1)1010-6-6(0.520(0.5200.002)0.002)(1.1(1.1解析：金属丝的直径根据图中可读出解

16、析：金属丝的直径根据图中可读出(0.520(0.5200.002)mm0.002)mm根据电阻定律，可得根据电阻定律，可得=(1.1=(1.10.1)0.1)1010-6-6mm lRS 24d Rxl 螺旋测微器的使用螺旋测微器的使用螺旋测微器是高考中常见的一种测量仪器螺旋测微器是高考中常见的一种测量仪器. .螺旋测微器螺旋测微器的读数是由固定刻度的读数的读数是由固定刻度的读数( (大于大于0.5mm0.5mm部分部分)+)+可动刻可动刻度的读数度的读数( (小于小于0.5mm0.5mm部分部分) )，读数要有估算值，读数要有估算值. .2.2.有一个电阻有一个电阻R Rx x，其阻值大约是

17、，其阻值大约是25k25k，可供选择的，可供选择的器材是：器材是：电流表电流表A A1 1(0(0100A100A，2k)2k)电流表电流表A A2 2(0(0500A500A，300)300)电压表电压表V V1 1(0(010V10V，100k)100k)电压表电压表V V2 2(0(050V50V，500k)500k)直流稳压电源直流稳压电源E E(15V(15V，1A)1A)滑动变阻器滑动变阻器R R(1k(1k，1W)1W)电键电键K K和若干根导线和若干根导线. .为了测出为了测出RxRx的电阻，试选择适当的器材，选取适当的电阻，试选择适当的器材，选取适当的电路，使测量尽可能准确，

18、并画出电路图的电路，使测量尽可能准确，并画出电路图. .主题(2)实验器材和测量电路的选择解析：解析：(1)(1)若滑动变阻器用限流接法，电路中的最小电若滑动变阻器用限流接法，电路中的最小电流为流为 ，超过两表的量程，因此，超过两表的量程，因此滑动变阻器必须用分压式接法滑动变阻器必须用分压式接法. .若电压表选若电压表选V V2 2(50V)(50V)，则，则电源电压电源电压15V15V不足其量程的不足其量程的1 13 3，所以电压表应选，所以电压表应选V V1 1(10V).(10V).由于用分压式接法时，电阻由于用分压式接法时，电阻RxRx中的最大电流为中的最大电流为 ，所以电流表选，所以

19、电流表选A A2 2(500A).(500A).min15V577 A26kI max10V25kI 400 A (2)(2)安培表内接法和外接法安培表内接法和外接法的选择：因为的选择：因为R Rx x=25k=25kR RA A=300=300，所以采用安培表，所以采用安培表内接法内接法. .归纳：仪器选择一般考虑三方面的因素：归纳：仪器选择一般考虑三方面的因素：(1)(1)安全因安全因素：素：如通过电源、电阻、电流表、电压表的电流不超如通过电源、电阻、电流表、电压表的电流不超过允许的额定电流；过允许的额定电流；(2)(2)误差因素：误差因素：如选用电表量程如选用电表量程应考虑尽量减小测量值

20、的相对误差，电压表、电流表应考虑尽量减小测量值的相对误差，电压表、电流表在使用时，要用尽可能使指针接近满刻度的量程，其在使用时，要用尽可能使指针接近满刻度的量程，其指针应偏转到满刻度的指针应偏转到满刻度的2 23 3左右，即在量程符合要求左右，即在量程符合要求的情况下选择量程小的，则偏角变大；的情况下选择量程小的，则偏角变大；(3)(3)便于操作：便于操作：如选用滑动变阻器应考虑对外供电电压的变化范围既如选用滑动变阻器应考虑对外供电电压的变化范围既能满足实验要求，又便于调节，滑动变阻器调节时应能满足实验要求，又便于调节，滑动变阻器调节时应用到大部分电阻线用到大部分电阻线. .2.2.在用伏安法

21、测定金属丝的电阻时，除待测电阻丝外，在用伏安法测定金属丝的电阻时，除待测电阻丝外，还有如下供选择的实验器材：还有如下供选择的实验器材：A.A.直流电源：电动势约直流电源：电动势约4.5V4.5V，内阻很小；，内阻很小；B.B.电流表电流表A A1 1：量程：量程0 00.6A0.6A，内阻，内阻0.1250.125；C.C.电流表电流表A A2 2：量程：量程0 03.0A3.0A，内阻，内阻0.0250.025；D.D.电压表电压表V V：量程：量程0 04V4V，内阻，内阻3k3k；E.E.滑动变阻器滑动变阻器R R1 1：最大阻值：最大阻值1010；F.F.滑动变阻器滑动变阻器R R2

22、2：最大阻值：最大阻值5050；G.G.开关、导线等开关、导线等. .(1)(1)在可供选择的器材中，应该选用的电流表是在可供选择的器材中，应该选用的电流表是，应该选用的滑动变阻器是应该选用的滑动变阻器是. .(2)(2)根据所选的器材，在如图所示的方框中画出实验根据所选的器材，在如图所示的方框中画出实验电路图电路图. .R1A14.4.测电阻的新方法：测电阻的新方法：1.1.安安法测电阻安安法测电阻 A2A1A2A1Rx 电流表的创新使用测电压条件：已知电流表A A2的内阻,将A2看成一个电压表使用2122IIRIRAx1221IRIRAA没有系统误差根据并联分流进行测量没有系统误差V1v2

23、RxV2v1电压表的创新使用测电流2211VVRUUR 221VxRUUR 条件：已知电压表V V2的内阻,将V2看成一个电流表使用没有系统误差存在系统误差RxV2v12221VxRUUURR0V2v102122RUUURV能否消除？根据串联分压进行测量没有系统误差没有系统误差3.3.替代法测量电阻替代法测量电阻实验时先连入某待测电阻，记下电路中电表的实验时先连入某待测电阻，记下电路中电表的读数，然后把待测电阻换成电阻箱，调整电阻箱，读数，然后把待测电阻换成电阻箱，调整电阻箱，使电路中电表的读数与原来一样，这样的电阻箱便使电路中电表的读数与原来一样，这样的电阻箱便是待测电阻的阻值是待测电阻的阻

24、值1.1.原理原理2.2.电路电路R0RXAS1S2ab+R0VS1RXS2abP+用电阻箱和电流表测量用电阻箱和电流表测量用电阻箱和电压表测量用电阻箱和电压表测量主题主题(3)(3)利用伏安法测电表的内阻利用伏安法测电表的内阻3.3.实验室中现有器材如实物图实验室中现有器材如实物图8-3-28-3-2所示，有：所示，有：电池的电动势约电池的电动势约10V10V，内阻约，内阻约11；电流表电流表A A1 1，量程，量程10A10A，内阻，内阻r r1 1约为约为0.20.2；电流表电流表A A2 2，量程，量程300mA300mA，内阻，内阻r r2 2约为约为55；电流表电流表A A3 3，

25、量程，量程250mA250mA，内阻，内阻r r3 3约为约为55；电阻箱电阻箱R R1 1，最大阻值，最大阻值999.9999.9，阻值最小改变量为，阻值最小改变量为0.10.1；滑动变阻器滑动变阻器R R2 2，最大阻值，最大阻值100100；开关；开关S S，导线若干，导线若干. .要求用图要求用图8-3-38-3-3所示的电路测定图中电流表所示的电路测定图中电流表A A的内阻的内阻. .(1)(1)在所给的三个电流表中，可用哪几个精确在所给的三个电流表中，可用哪几个精确测出其内阻？测出其内阻？(2)(2)在可测的电流表中任选一个作为测量对象，在可测的电流表中任选一个作为测量对象，在实物

26、图上连成测量电路在实物图上连成测量电路. .(3)(3)你要读出的物理量是你要读出的物理量是？解析：解析：(1)(1)由电路图可知待测电流表由电路图可知待测电流表A A与电阻箱并联与电阻箱并联后与接在主干电路上的电流表后与接在主干电路上的电流表AA连成一个闭合回连成一个闭合回路路. .设流过电流表设流过电流表A A的电流为的电流为I I，流过电阻箱，流过电阻箱R R1 1的电的电流为流为I I1 1，流过电流表，流过电流表AA的电流为的电流为I I，根据电流分，根据电流分配关系，得配关系，得I I=I I+ +I I1 1对于电流表对于电流表A A和电阻箱和电阻箱R R1 1并联支路，设电阻箱并联支路，设电阻箱此时电阻值为此时