测定金属的电阻率.ppt

,第八章恒定电流,实验六：测定金属的电阻率,1会使用游标卡尺和螺旋测微器2.学会逻辑推理探究导体的电阻与导体长度、横截面积的关系3.知道测定金属丝的电阻率的步骤和误差分析4.知道测电阻的一般方法及误差分析,【实验目的】1.掌握螺旋测微器及游标卡尺的原理及读数方法2.掌握电流表、电压表和滑动变阻器的使用方法及电流表和电压表的读数方法3.会用伏安法测电阻，并进一步探究决定导线电阻的因素,【实验原理】1.螺旋测微器的构造原理及读数(1)螺旋测微器的构造如图所示是常用的螺旋测微器它的测砧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)螺旋测微器的原理测微螺杆F与固定刻度B之间的精密螺纹的螺距为0.5mm，即旋钮D每旋转一周，F前进或后退0.5mm，而可动刻度E上的刻度为50等份，每转动一小格，F前进或后退0.01mm.即螺旋测微器的精确度为0.01mm.读数时估读到毫米的千分位上，因此，螺旋测微器又叫千分尺,(3)读数测量时被测物体长度的整毫米数由固定刻度读出，小数部分由可动刻度读出测量值(mm)_(mm)(注意半毫米刻度线是否露出)_(估读一位)0.01(mm),固定刻度数,可动刻度数,2.游标卡尺(1)构造：主尺、游标尺(主尺和游标尺上各有一个内外测量爪)、游标尺上还有一个深度尺，尺身上还有一个紧固螺钉(如图所示),(2)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1mm.常见的游标卡尺的游标尺上小等分刻度有10个的、20个的、50个的，其读数见下表：,3.伏安法测电阻(1)电流表的内接法和外接法的比较.,实验试探法：按图接好电路，让电压表的一根接线柱P先后与a、b处接触一下，如果电压表的示数有较大的变化，而电流表的示数变化不大，则可采用电流表外接法；如果电流表的示数有较大的变化，而电压表的示数变化不大，则可采用电流表内接法,4.滑动变阻器的限流式接法和分压式接法(1)两种接法比较.,由上表可以看出：滑动变阻器的分压式接法中，电压和电流的调节范围大，限流式接法较节能,(2)两种接法的选择()选择不同接法的原则,()两种接法的适用条件限流式接法适合测量阻值小的电阻(跟滑动变阻器的总电阻相比相差不多或比滑动变阻器的总电阻还小)分压式接法适合测量阻值较大的电阻(一般比滑动变阻器的总电阻要大)如果R很小，限流式接法中滑动变阻器分得电压较大，调节范围也比较大R很大时，分压式接法中R几乎不影响电压的分配，滑片移动时，电压变化接近线性关系，便于调节,a.若采用限流式接法不能控制电流满足实验要求，即若滑动变阻器阻值调到最大时，待测电阻上的电流(或电压)仍超过电流表(或电压表)的量程，或超过待测电阻的额定电流(或电压)，则必须选用分压式接法b.若待测电阻的阻值比滑动变阻器总电阻大得多，以致在限流电路中，滑动变阻器的滑片从一端滑到另一端时，待测电阻上的电流或电压变化不明显，此时，应改用分压式接法c.若实验中要求电压从零开始调节，则必须采用分压式接法d.两种电路均可使用的情况下，应优先采用限流式接法，因为限流式接法电路简单、耗能低,电压表,电流表,毫米刻度尺,螺旋测微器,【实验器材】金属丝_电流表电压表直流电源_开关一个导线若干刻度尺【实验步骤】1.用螺旋测微器在被测金属丝上的三个不同位置各测一次直径，求出其平均值d，计算出金属丝的横截面积S_.2.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中的被测金属丝的有效长度，反复测量3次，求出其平均值l.,螺旋测微器,滑动变阻器,3.按如图所示的原理电路图连接好用伏安法测电阻的实验电路，把滑动变阻器的滑片调节到使接入电路中的电阻值_的位置,4.电路经检查确认无误后，闭合开关S，改变滑动变阻器滑片的位置，读出几组相应的电流表、电压表的示数I和U的值，断开开关S，求出金属丝电阻Rx的平均值,最大,【注意事项】1.本实验中被测金属丝的电阻值较小，因此实验电路一般采用电流表外接法2.实验连线时，应先从电源的正极出发，依次将电源、开关、电流表、待测金属丝、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丝的两端,3.测量被测金属丝的有效长度，是指测量待测金属丝接入电路的两个端点之间的长度，亦即电压表两端点间的待测金属丝长度，测量时应将金属丝拉直，反复测量三次，求其平均值4.测金属丝直径一定要选三个不同部位进行测量，求其平均值5.闭合开关S之前，一定要使滑动变阻器的滑片处在有效电阻值最大的位置,6.在用伏安法测电阻时，通过待测金属丝的电流大小I不宜过大(电流表用00.6A量程)，通电时间不宜过长，以免金属丝的温度明显升高，造成其电阻率在实验过程中逐渐增大,1.游标卡尺(1)不管是10分度的游标卡尺，还是20分度、50分度的游标卡尺，在读数时均不需要向后估读一位(2)读数时要使视线与尺垂直，避免产生视差(3)使用卡尺时应防止撞击，切不可用游标卡尺量度毛坯，以免损伤测量爪(4)测量爪必须紧靠工件，用紧固螺钉把游标尺固定后再读数,游标卡尺、螺旋测微器的读数,2.螺旋测微器(1)读数时，要注意固定刻度上表示半毫米的刻度线是否已经露出(2)读数时要准确到0.01mm，估读到0.001mm，即测量结果若用mm为单位，则小数点后面必须保留三位如在测量中发现可动刻度中某刻度线正好与固定刻度的水平线对齐，则最后一位读数要补上一个零.,典题演示1某同学要测量一个由新材料制成的均匀圆柱体的电阻率.步骤如下：(1)用20分度的游标卡尺测量其长度如图甲所示，可知其长度为_mm.(2)用螺旋测微器测量其直径如图乙所示，可知其直径为_mm.,甲,乙,50.20,4.698,【解析】(1)游标卡尺的固定刻度数为50.0mm，可动刻度数为第4个刻线，读数为0.20mm，所以圆柱体的长度为50.0mm0.20mm50.20mm.(2)从螺旋测微器的主尺上可以看出，半毫米刻线已经露出来，因此主尺上应读4.5mm，可动刻度为第19.8个刻线，读数为0.198mm，所以该圆柱体直径应为4.5mm0.198mm4.698mm.,典题演示2(原创)某同学现要测量一段导线的电阻，当他用多用电表粗测该导线的电阻时，发现其电阻较小为了较精确地测量该导线的电阻，他设计了如图甲所示的电路原理图其中定值电阻阻值为R05.0；其余可供器材如下：电流表(量程：00.6A，内阻约为0.2)电压表(量程：03V，内阻约9k)滑动变阻器R(阻值：020)电源：电动势3.0V，内阻可不计开关、导线若干,定值电阻阻值的测量,甲,试分析下列问题：(1)在本实验中在闭合开关S前应将滑动变阻器的滑片移至_端(填“a”或“b”)(2)在图乙所示实物图中，已正确连接了部分导线，请根据实验原理图将图乙所示的实物图连接好,a,乙,(3)在某次实验中电压表示数如图丙所示，读数为_V.,2.30(2.29、2.31均正确),丙,(4)实验中将多次测量出来的数据已经描入了如图丁所示的UI坐标中，请根据所描的点作出U-I图象(5)根据以上分析求得该导线的电阻为R_(保留两位有效数字),1.1,丁,图1,图2,典题演示3(原创)某同学现要测定某种金属丝的电阻率，所用的实验器材如下所示：电流表A(量程：0200mA，内阻为12)待测金属丝定值电阻R0电源(E3.0V)，开关一个、导线若干,金属电阻率的测定,(1)该同学发现电流表量程比较小，于是他设置了如图1所示的电路原理图如果实验时要求流过图1中定值电阻R0的电流是电流表A流过电流的两倍，则图1中定值电阻的阻值R0_.,6,图1,图2,(2)请根据图1连接好实物图图2.,(3)其实验步骤如下：用螺旋测微器测出金属丝的直径D，测量结果如图3所示按原理图安装好电路图，将电阻箱R的阻值调到最大值，闭合开关S.,图3,适当调节滑片C，直到电流表有较明显的示数，然后分别记下电流表的读数I和接入实验电路中金属丝的长度L.多次调节滑片C从而改变接入实验电路中的金属丝长度L，并记下每次实验中电流表的示数I和电接入实验电路中金属丝的长度L.,图5,(4)某次实验中电流表读数如图4所示，则此次实验中电流表的读数I_mA；步骤中测得金属丝的直径D_mm.(5)根据所作的图象求得该金属丝的电阻率为_m.,110,0.612,2.687106,图4,(4)电流表的读数I110mA，金属丝的直径为D0.612mm.,典题演示4(2015重庆卷)同学们测量某电阻丝的电阻Rx，所用电流表的内阻与Rx相当，电压表可视为理想电压表(1)若使用图甲所示电路图进行实验，要使得Rx的测量值更接近真实值，电压表的a端应连接到电路的_(填“b”或“c”)点,实验拓展与创新,甲,c,(2)测得电阻丝的UI图如图乙所示，则为_.(保留两位有效数字),乙,4.1(4.04.2),(3)实验中，随电压进一步增加，电阻丝逐渐进入炽热状态某同学发现对炽热电阻丝吹气，其阻值会变化他们对此现象进行探究，在控制电阻丝两端的电压为10V的条件下，得到电阻丝的电阻Rx随风速v(用风速计测)的变化关系如图丙所示由图可知当风速增加时，Rx会_(填“增大”或“减小”)在风速增加过程中，为保持电阻丝两端电压为10V，需要将滑动变阻器RW的滑片向_(填“M”或“N”)端调节,减小,M,丙,(4)为了通过电压表的示数来显示风速，同学们设计了如图丁所示的电路其中R为两只阻值相同的电阻，Rx为两根相同的电阻丝，一根置于气流中，另一根不受气流影响，V为待接入的理想电压表如果要求在测量中，风速从零开始增加，电压表的示数也从零开始增加，则电压表的“”端和“”端应分别连接到电路中的_点和_点(在“a”“b”“c”“d”中选填),b,d,丁,1.(2016南通一模)小明用如图甲所示的电路测量电阻Rx的阻值(约几百欧)，R是滑动变阻器，Ra是电阻箱，S2是单刀双掷开关，部分器材规格图乙中已标出(1)根据图甲实验电路，在图乙中用笔画线代替导线将实物图连接完整,甲,乙,(2)正确连接电路后，断开S1，S2接1.调节好多用电表，将两表笔接触Rx两端的接线柱，粗测其阻值，此过程中存在的问题是_，正确操作后，粗测出Rx的阻值为R0.(3)小明通过下列步骤，较准确测出Rx的阻值将滑动变阻器的滑片P调至图甲中的_(填“A”或“B”)端闭合S1，将S2拨至“1”，调节变阻器的滑片P至某一位置，使电压表的示数满偏,待测电阻未与其他元件断开,A,调节电阻箱Ra，使其阻值_(填“大于R0”或“小于R0”)将S2拨至“2”，保持变阻器滑片P的位置不变，调节电阻箱的阻值，使电压表再次满偏，此时电阻箱的示数为R1，则Rx_.(4)实验中，滑动变阻器有两种规格可供选择，分别是：R2(010)，R3(0500)为了减小实验误差，滑动变阻器应选_(填“R2”或“R3”),小于R0,R1,R3,【解析】(1)实物图连线时不能交叉，如图所示,(2)待测电阻没有与其他元件断开，则多用电表测的是待测电阻和与之并联电路的总阻值(3)闭合开关前，待测电阻两端电压要从零开始调节，故滑片应调至A端Ra小于R0，接入后电压表读数达不到满偏，再进行调节；若大于R0，则并联部分两端电压超过电压表量程利用等效替代得到RxR1.(4)选R3有利于提高精度,2.(2016苏北四市一模)要测量某种合金的电阻率(1)若合金丝长度为L，直径为D，阻值为R，则其电阻率_.用螺旋测微器测合金丝的直径如图甲所示，读数为_mm.(2)图乙是测量合金丝阻值的原理图，S2是单刀双掷开关根据原理图在图丙中将实物连线补充完整,甲,乙,0.650,丙,(3)闭合S1，当S2处于位置a时，电压表和电流表的示数分别为U11.35V，I10.30A；当S2处于位置b时，电压表和电流表的示数分别为U20.92V，I20.32A根据以上测量数据判断，当S2处于位置_(填“a”或“b”)时，测量相对准确，测量值Rx_(结果保留两位有效数字),b,2.9,(2)注意连线不要交叉，如图,3.(2016苏锡常镇三模)为了测定一段由均匀材料制成的圆柱体的电阻率(电阻在200250之间)，现给定电压表V(量程6V、内阻约为5k)、电流表A(量程30mA、内