测冰水混合物中金属丝的电阻率

测冰水混合物中金属丝的电阻率邹曰东王云权学号08970215，08970217）（重庆交通大学航海学院船舶与海洋工程2班重庆400074）摘要原始的测金属电阻率的实验是先测电阻后测金属丝直径，然后带入公式计算电阻率这个实验存在的问题和缺陷是金属电阻测量时学生要测很多组数据，并且时间可能很长，这样，不可避免的金属丝就会发热，一旦金属丝发热，就会导致其电阻值发生变化（会使电阻值偏大）使测量数据出现偏差为了避免上述误差的出现，我们便对实验进行了改进就是把金属丝用绝缘皮包好后放入冰水混合物中这样就能保证金属丝的温度恒定而冰块在电冰箱中很容易制得。关键词创新性实验电阻率冰水混合物温度恒定1引言创新性实验是现代物理实验的一种形式，它既包括用与原始方法完全不同的方法进行测量，也包括在原始实验方法上进行一定程度的改进，当然实验结果也可能与以前的不同，只要言之成理即可。本实验即是在原始测量金属丝电阻率的基础上进行的改进即将导线置于冰水混合物中以保持恒定的温度。改进后的实验大大减小了原始测量方法造成的误差，提高了测量的准确性。虽然实验很简单，但对于培养学生多动脑、多动手的能力方面有很大的实际意义。2原理电阻率是用来表示各种物质电阻特性的物理量。某种材料制成的长1米、横截面积是1平方毫米的导线的电阻，叫做这种材料的电阻率。国际单位制中，电阻率的单位是欧姆米，常用单位是欧姆平方毫米/米。电阻率不仅和导体的材料有关，还和导体的温度有关。在温度变化不大的范围内，几乎所有金属的电阻率随温度作线性变化，即O（1AT）。式中T是摄氏温度，O是0时的电阻率，A是电阻率温度系数。由于电阻率随温度改变而改变，所以对于某些电器的电阻，必须说明它们所处的物理状态。如一个220V100W电灯灯丝的电阻，通电时是484欧姆，未通电时只有40欧姆左右。下表是几种金属导体在20时的电阻率材料电阻率（M）（1）银16108（5）铂10107（9）康铜50107（2）铜17108（6）铁10107（10）镍铬合金10106（3）铝29108（7）汞96107（11）铁铬铝合金14106（4）钨53108（8）锰铜44107（12）铝镍铁合金16106（13）石墨（813）106根据电阻定律（其中L是金属丝的长度，S是它的横截面积，是金R属的电阻率），得金属的电阻率，所以只要先用伏安法测出金属丝电阻，用刻度尺测金属丝长度，用螺旋测微器测金属丝直径，然后代入公式即可。在测电阻时，如果是小电阻，则电流表用外接法；反之，如果电阻较大，则电流表用内接法。由于金属丝电阻一般较小（相对于电压表内阻来说），故做本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而灵活选取若无特别要求，一般可用限流式。由以上的说明，我们知道温度对于金属丝的电阻是有很大影响的，而当我们利用冰水混合物时，就为整条导线提供了恒温的环境，这样就可以大大减小实验的误差。可能在实验过程中我们无法使整根待测导线都浸入到冰水混合物中，但只要我们可以做到将其的80以上浸入水中，就足可以在很大程度上减小原始实验的误差。3方法31实验仪器被测金属导线（外有绝缘胶皮包裹）、米尺、螺旋测微器、直流电流表、直流电压表、直流电源、电键、滑动变阻器、导线若干、冰水混合物（置于水槽中）32实验步骤将金属丝两端固定在接线柱上悬空挂直，用最小刻度为毫米的米尺测量准备要接入电路的金属丝长度L即有效长度，反复测量三次，求出平均值L依照图321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。电路经检查无误后，将金属丝的绝大部分浸入盛有冰水混合物的水槽中，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（尽量取的均匀一些），记入记录表格内，断开开关S，求出电阻R的平均值。在电路中取下金属丝，在金属丝的三个不同位置分别将其表面的绝缘胶皮割除，用螺旋测微器在导线的这三个裸露的位置上各测一次，取直径D的平均值将测得的R，L，D的值代入电阻率计算公式SLR中，计算出金属导线的电阻率D42拆去实验线路，整理好实验器材。33注意事项金属导线的长度，应该是在连入电路之后再测量，测量的是接人电路部分的长度，并且要在拉直之后再测量。用螺旋测微器测直径时应选三个不同的部位测3次，再取平均值实验中为了安全和测量结果的准确性，尽量不要使金属丝的裸露部分接触冰水混合物和人体。要恰当选择电流表、电压表的量程，调节滑动变阻器的阻值时，应注意同时观察两表的读数，尽量使两表的指针偏转较大，以减小读数误差。伏安法测电阻是这个实验的中心内容，测量时根据不同情况，根据所给器材对电流表的内接还是外接作出正确选择。4数据处理41测金属丝的长度次数123平均值LMM674567556749675042测金属丝的直径次数123平均值DMM134313381337133943测电流、电压，并求出电阻值次数12345678910平均值UMV017030051062080097113130140162IA002004006008010012014016018020R（103）8575857880808081788180将以上所求数据代入中，得SLRD42M832310667504108193误差处理；LLII431；DDII02130113IIR则相对误差为DLER20721083910267543MER所以8465总结通过以上的实验结果我们可以很清晰的看到与正常的铜的电阻率17108相比，这个数据是非常接近的，且得到的相对误差也是很小的，而M原始的测量方法却很难做到。所以我们可以得出结论在利用冰水混合物后，大大提高了测量的准确性。6致谢本实验可以取得如此明显的效果，除了我们两人的努力之外，这与我们物理实验室老师们的帮