实验七 测定金属的电阻率.doc

实验七 测定金属的电阻率【学习目标】1学会使用螺旋测微器，并会读螺旋测微器的读数2进一步理解伏安法测电阻的原理及如何减小误差3间接测定金属的电阻率【基础知识概述】1实验原理由电阻定律可知，金属的电阻率因此，测出金属导线的长度l、横截面积S和导线的电阻R，便可求出制成导线的金属的电阻率2实验电路如实验图7-1所示说明：由于金属丝电阻一般较小(相对于电压表内阻来说)，故实验时应采用电流表外接法至于滑动变阻器是采用限流式还是分压式，可根据实验所提供的器材及要求，按照前面提到的方法而灵活选取若无特别要求，一般可用限流式3实验仪器(1)伏安法测金属丝电阻需要的仪器有：待测金属丝，电压表，电流表，滑动变阻器，干电池(2节)，开关，导线若干(2)测金属丝长度，需用毫米刻度尺(3)测金属的横截面积，需用螺旋测微器测出金属丝的直径d，利用算出面积4螺旋测微器(1)构造如实验图7-2所示为常用螺旋测微器的结构图它的测砧A和固定刻度B固定在尺架C上旋钮D、微调旋钮D和可动刻度E、测微螺杆F连在一起，通过精密螺纹套在B上(2)测量原理螺旋测微器的螺距是0.5mm，螺栓上可动刻度周为50格，当螺栓每转一周时，前进(或后退)一个螺距0.5mm若螺栓每转过1格，前进(或后退)0.01mm，可见，螺旋测微器的精确度为0.01mm(3)操作与读数使用螺旋测微器时，将被测物体放在测砧A和测微螺杆F之间，先使用粗调旋钮D，在测微螺杆F快靠近被测物体时，改用微调旋钮D，听到“咔咔”声音停止转动，并用止动旋钮止动，然后读数读数时，在固定刻度尺上读出大于0.5mm的部分，在可动刻度上读出不足0.5mm的部分读可动刻度示数时还要注意估读一位数字螺旋测微器的读数可用下式表示：螺旋测微器的读数固定尺上的读数可动尺上的读数精确度如实验图7-3所示的读数为6.5mm0.0122.5mm6.725mm5实验步骤(1)用螺旋测微器在金属丝上的三个不同位置上各测直径一次，求出直径D的平均值(2)用米尺测量连入电路的金属丝的长度三次，求出平均值(3)依照实验线路图用导线把器材连好，并把滑动变阻器的滑键置于正确的位置(4)合上开关(5)调节变阻器，记录几组合适的I、U值(6)断开开关，拆除导线，整理好器材6注意事项(1)实验中电流表应外接(2)闭合开关前一定把滑动变阻器的滑键置于正确的位置若采用限流式，应把滑片置于阻值最大的位置；若采用分压式，应把滑片置于分出电压为零的那端(3)测R时，应尽量多测几组U、I数据，并使数据变化范围适当大一些(4)求R的平均值有两种方法：第一种是用算出各次测量值再取平均；第二种是根据测量数据作出UI图象，然后根据图象的斜率求出电阻用此法描点时，要合适地选取坐标轴的单位，尽量使各点的距离拉大些连线时要让尽可能多的点落在直线上，不落在直线上的点均匀分布在直线两侧个别偏离直线较远的点应舍弃，以减小实验误差(5)测金属丝长度时，应先将金属丝连入电路后再测量(6)利用螺旋测微器测直径时，要注意固定刻度尺上表示半毫米的刻线是否露出；可动刻度的读数不要忘记估读位数字(7)测金属丝直径时，要选三个不同位置，不同方位测三次取其平均值(8)通电时间不宜太长，电流不宜过大【经典例题精讲】例1 (1992全国高考)在测定金属丝的直径时，螺旋测微器的读数如实验图7-4，可知该金属丝的直径答案：0.900评注：读数时，整毫米和半毫米数由固定尺上读出，螺旋尺上与固定尺基线对准的刻度即为半毫米以下的读数，应估读到千分之一毫米例2 (1994上海高考)“测定金属的电阻率”实验中，以下操作中错误的是( )A用米尺量出金属丝的全长三次，算出其平均值B用螺旋测微器在金属丝三个不同部位各测量次直径，算出其平均值C用伏安法测电阻时采用电流表内接线路，多次测量后算出平均值D实验中应保持金属丝的温度不变分析：应量出金属丝接入电路中的有效长度，而不是全长；金属丝的电阻很小，与电压表内阻相差很大，使金属丝与电压表并联，电压表对它的分流作用很小，应采用电流表外接法故A、C操作错误答案：A、C例3 (1996上海高考)如实验图7-5所示，P是一根表面均匀地镀有很薄的发热电阻膜的长陶瓷管(其长度L为50cm左右，直径D为10cm左右)，镀膜材料的电阻率已知，管的两端有导电箍MN现给米尺，电压表V，电流表A，电源E，滑动变阻器R，开关S和若干导线请设计一个测定膜层厚度d的实验方案(1)实验中应测定的物理量是_(2)在虚线框内用符号画出测量电路图(3)计算膜层厚度的公式是_分析：要用电流表、电压表测出陶瓷管的电阻，膜层截面积可由SdD，d为膜层厚度，D是膜层圆周长，根据电阻定律得，故需测量的量是L、I、D、U答案：(1)L、D、U、I (2)见实验图7-6 (3) 例4 (2002南京测试)为了测定一根长20.00 cm、直径为0.220 mm的镍铬丝的电阻率(电阻率约为)，提供下列器材：(A)电动势为15 V的直流电源一只；(B)量程为0200A、内阻约为3.7k的电流表一只；(C)量程为020mA、内阻约为40的电流表一只；(D)量程为02A、内阻约为0.4的电流表一只；(E)量程为012V、内阻约为40k的电压表一只；(F)量程为015V、内阻约50k的电压表一只；(G)阻值为010、额定电流为1 A的滑动变阻器一只；(H)阻值为01k、额定电流为0.1A的滑动变阻器一只；(I)开关一个；(J)导线若干现采用实验图7-7所示电路进行测定，请按实验需要，选出适当的器材分析：应选(A)(C)(E)(H)(I)(J)由于电源只有一个，(A)必选由算出镍铬丝的电阻约为526，先不考虑电流表、滑动变阻器的阻值，估算出电路中的最大电流，可知电流表应选(C)，只要控制电路中的电流不超过20mA就行由于电源电动势才15V，考虑到滑动变阻器等器件的分压，镍铬丝上的电压可被控制在12V内，电压表选(E)由于阻值为010的滑动变阻器调到最大阻值时，电路中的电流仍超过所选电流表的量程，所以滑动变阻器只能选(H)另外，(I)和(J)则是必选的评注：选用实验器件一般应根据实验原理，遵循“可行”“精确”和“方便”的原则“可行”是指选用的实验器件要能保证实验的正常进行比如，线路中的限流电阻必须满足要求，确保电流不能超过允许值；通过电流表的电流或加在电压表上的电压均不能超过它们的量程；通过电源、滑动变阻器的电流不能超过额定值所有的器件都必须符合实验要求“精确”是指选用的实验器件要考虑尽可能减小实验误差比如，如果实验原理不考虑电源和电流表的内阻及电压表的分流作用，就必须选用内阻小的电源和电流表及内阻大的电压表；电流表、电压表在使用时，要用尽可能使指针接近满刻度的量程，因为这样可以减小读数的误差，使用欧姆表时宜选用指针尽可能指在中间刻度附近的倍率挡位，因为高阻值区的刻度较密，电阻值不易读准，误差大，而接近零欧姆处虽然刻度较稀，读数误差小，但乘上相应的大倍率，误差同样会变大“方便”是指选用的实验器件要便于操作比如，对于那种高阻值滑动变阻器，尽管其额定电流值满足要求，但如果在实验中实际使用时只用到其中很少一部分线圈，不便于保持，就不宜选用【同步达纲练习】1螺旋测微器的可动刻度有_小格，每转1格，其读数就改变_mm请读出实验图7-8所示的示数为_在实验图7-9中，已知被测导线直径为1.900mm，请在图中标出固定刻度和可动刻度2下列说法中，哪些是错的( )A每种金属都有确定的电阻率，电阻率不随温度变化B导线越细，越长，其电阻率也越大C一般金属的电阻率都随温度升高而降低D测电阻率时，为了提高精度，通过导线的电流要足够大，而且要等到稳定一段时间后才可读数3实验图7-10为用伏安法测量一个定值电阻阻值的实验所需的器材实物图，器材规格如下：(1)待测电阻(约100)(2)直流