测金属丝的电阻率课件.ppt

1、 一、实验目的一、实验目的1.掌握电流表、电压表和滑动变阻器的使用掌握电流表、电压表和滑动变阻器的使用方法；方法；2.掌握螺旋测微器的使用和读数方法；掌握螺旋测微器的使用和读数方法；3.会用伏安法测电阻，进一步测定金属的电会用伏安法测电阻，进一步测定金属的电阻率。阻率。1PPT课件 二、实验原理二、实验原理1.螺旋测微器的构造原理及读数螺旋测微器的构造原理及读数(1)螺旋测微器的原理螺旋测微器的原理测微螺杆测微螺杆F与固定刻度与固定刻度B之间的精密螺纹的螺距为之间的精密螺纹的螺距为0.5 mm，即旋钮，即旋钮D每旋转一周，每旋转一周，F前进或后退前进或后退0.5 mm，而可动刻度，而可动刻度E

2、上的刻度为上的刻度为50等份，每转动等份，每转动一小格，一小格，F前进或后退前进或后退0.01 mm。即螺旋测微器的。即螺旋测微器的精确度为精确度为0.01 mm。读数时误差出现在毫米的千。读数时误差出现在毫米的千分位上，因此，螺旋测微器又叫千分尺。分位上，因此，螺旋测微器又叫千分尺。(2)读数：测量时被测物体长度的整数毫米数由固读数：测量时被测物体长度的整数毫米数由固定刻度读出，小数部分由可动刻度读出。定刻度读出，小数部分由可动刻度读出。测量值测量值(毫米毫米)=固定刻度数固定刻度数(毫米毫米)(注意半毫米刻线注意半毫米刻线是否露出是否露出)+可动刻度数可动刻度数(估读一位估读一位)0.01

3、(毫米毫米)2PPT课件 2.伏安法测电阻伏安法测电阻(1)电流表的内接法和外接法的比较电流表的内接法和外接法的比较内接法内接法外接法外接法电路图电路图误差原因误差原因电流表分压电流表分压U测测=Ux+UA电压表分流电压表分流I测测=Ix+IV电阻测量值电阻测量值R测测=U测测/I测测=Rx+RARx测量值大于真实值测量值大于真实值R测测=U测测/I测测=RxRV/(Rx+RV)Rx测量值小于真实值测量值小于真实值适用条件适用条件RARx适用于测量适用于测量大电阻大电阻小电阻小电阻3PPT课件 (2)两种电路的选择两种电路的选择 定量判定法定量判定法 若已知待测电阻的大致阻值若已知待测电阻的大

4、致阻值Rx，电流表的，电流表的内阻内阻RA和电压表的内阻和电压表的内阻RV，则：当，则：当RxRA或或Rx/RARV/Rx时，选用时，选用“内接法内接法”，当，当RxRV或或Rx/RARV/Rx时，选用时，选用“外接法外接法”，Rx/RA=RV/Rx时，两种接法均可。简单概括即为时，两种接法均可。简单概括即为“大内偏大，小外偏小大内偏大，小外偏小”。4PPT课件试触法试触法 若若不知不知Rx的大约阻值，可采用的大约阻值，可采用“试触法试触法”，将电，将电路如图路如图7-3-2所示连接，空出电压表的一个接头所示连接，空出电压表的一个接头S，然后将，然后将S分别与分别与a，b接触一下，观察两表示数

5、变接触一下，观察两表示数变化情况。化情况。a.若电流表示数变化明显，说明电压表分流作用若电流表示数变化明显，说明电压表分流作用较强，即较强，即Rx阻值较大，应采用阻值较大，应采用“内接法内接法”，S应接应接b b.若电压表示数变化明显，说明电流表分压作用若电压表示数变化明显，说明电流表分压作用较强，即较强，即Rx阻值较小，应采用阻值较小，应采用“外接法外接法”，S应接应接a5PPT课件 3伏安法测电阻的控制电路伏安法测电阻的控制电路 供电电路是一般由电源和滑动变阻器按一定的供电电路是一般由电源和滑动变阻器按一定的连接方式组成，滑动变阻器在供电电路中有两连接方式组成，滑动变阻器在供电电路中有两种

6、接线方法：限流式和分压式种接线方法：限流式和分压式(如图所示如图所示)限限流式可省一个耗电支路，分压式电压调节范围流式可省一个耗电支路，分压式电压调节范围大，应根据需要选用大，应根据需要选用6PPT课件 变阻器的分压与限流接法是高考的热点，变阻器的分压与限流接法是高考的热点，虽然两种电路均可调节负载电阻电压和电虽然两种电路均可调节负载电阻电压和电流的大小，但在不同条件下，调节效果大流的大小，但在不同条件下，调节效果大不一样不一样(1)负载电阻的阻值负载电阻的阻值Rx远大于变阻器的总电远大于变阻器的总电阻阻R，须用分压式电路，须用分压式电路(2)要求负载上电压或电流变化范围较大，要求负载上电压或

7、电流变化范围较大，且从零开始连续可调，须用分压式电路且从零开始连续可调，须用分压式电路7PPT课件(3)负载电阻的阻值负载电阻的阻值Rx小于变阻器总电阻小于变阻器总电阻R或相差或相差不多，且电压、电流变化不要求从零调起时，可不多，且电压、电流变化不要求从零调起时，可采取限流接法采取限流接法(4)两种电路均可使用的情况下，应优先采用限两种电路均可使用的情况下，应优先采用限流式接法，因为限流接法总功率较小流式接法，因为限流接法总功率较小(5)特殊问题中还要根据电压表和电流表量程以特殊问题中还要根据电压表和电流表量程以及电阻允许通过的最大电流值反复推敲，以能减及电阻允许通过的最大电流值反复推敲，以能

8、减小误差的连接方式为好小误差的连接方式为好8PPT课件4.电阻率的测定原理电阻率的测定原理 把把金属丝接入如金属丝接入如图所图所示的电路中，用电压示的电路中，用电压表测表测金属丝两端金属丝两端的电压，用电流表测金属的电压，用电流表测金属丝中的电流，根据丝中的电流，根据Rx=U/I计算金属丝计算金属丝的电的电阻阻Rx，然后用米尺测量金属丝的有效长度，然后用米尺测量金属丝的有效长度l，用螺旋测微器用螺旋测微器测量金属丝的直径测量金属丝的直径d，计算，计算出金属丝的横截面积出金属丝的横截面积S；根据电阻；根据电阻定律定律Rx=l/S，得出计算金属丝电阻率的公式，得出计算金属丝电阻率的公式=RxS/l

9、=d2U/(4lI)。9PPT课件三三、实验器材、实验器材 被被测金属丝、米尺、螺旋测微器、测金属丝、米尺、螺旋测微器、电压表电电压表电流表流表、直流电源、开关、滑动变阻器、导、直流电源、开关、滑动变阻器、导线若干。线若干。10PPT课件四、实验步骤四、实验步骤 1.用螺旋测微器在金属丝的三个不同位置分别测用螺旋测微器在金属丝的三个不同位置分别测量金属丝的直径，将测量结果记入表格，求直径量金属丝的直径，将测量结果记入表格，求直径的平均值，计算出金属丝的横截面积。的平均值，计算出金属丝的横截面积。2.用米尺测量接入电路中的被测金属丝的长度用米尺测量接入电路中的被测金属丝的长度l，测量三次，将测量

10、结果记入表格中。测量三次，将测量结果记入表格中。3.按图按图7-3-3所示的电路连接好器材，注意滑动所示的电路连接好器材，注意滑动变阻器应调在阻值最大的位置，电流表和电压表变阻器应调在阻值最大的位置，电流表和电压表选择好适当的量程。选择好适当的量程。4.闭合开关闭合开关S，调节滑动变阻器的滑动触片，读，调节滑动变阻器的滑动触片，读出几组相应的电流表和电压表的示数出几组相应的电流表和电压表的示数I和和U的值，的值，记入记录表格内。记入记录表格内。5.打开开关打开开关S，拆除电路，整理好实验器材。，拆除电路，整理好实验器材。6.数据处理数据处理11PPT课件根据根据上面记录的数据，完成以下表格内容

11、：上面记录的数据，完成以下表格内容：(1)金属丝的长度金属丝的长度 =_cm=_m；(2)金属丝的横截面积金属丝的横截面积S=_mm2=_m2。(3)金属丝的电阻金属丝的电阻 =_。(4)金属丝材料的电阻率金属丝材料的电阻率=_m。实验次数实验次数长度长度l/cm长度平均长度平均 /cm直径直径d/mm直径平均直径平均 /mm横截面积横截面积S/mm2123/RS L实验次数实验次数电压电压U/V电流电流I/A电阻电阻R/123lldRR12PPT课件 五、注意事项五、注意事项 1.为减小为减小金属丝横截面积带来的误差，测量直径时用螺旋金属丝横截面积带来的误差，测量直径时用螺旋测微器在金属丝的

12、三个不同位置各测量一次，取平均值；测微器在金属丝的三个不同位置各测量一次，取平均值；2.测量金属丝的长度应该在接入电路后且在拉直的状态下测量金属丝的长度应该在接入电路后且在拉直的状态下进行，为减小误差应测量三次取平均值；进行，为减小误差应测量三次取平均值；3.为了减少由于温度变化而带来的测量误差，实验中注意为了减少由于温度变化而带来的测量误差，实验中注意通电时间不宜过长、电流不宜过大；通电时间不宜过长、电流不宜过大；4.测量电路采用电流表外接法，调节滑动变阻器阻值时注测量电路采用电流表外接法，调节滑动变阻器阻值时注意同时观察两个电表的示数，尽量使表的指针偏转较大，意同时观察两个电表的示数，尽量

13、使表的指针偏转较大，以减少读数误差，但是注意防止超过量程；以减少读数误差，但是注意防止超过量程；5.为了减小实验误差，测量金属丝的电阻时一般电流为了减小实验误差，测量金属丝的电阻时一般电流I、电压电压U测量多次，求出对应的电阻后取电阻的平均值，实测量多次，求出对应的电阻后取电阻的平均值，实验中也可以利用验中也可以利用U-I图线求电阻；图线求电阻；6.闭合开关闭合开关S之前，一定要使滑动变阻器的滑动片处在有之前，一定要使滑动变阻器的滑动片处在有效电阻最大的位置；效电阻最大的位置；13PPT课件 六、误差分析六、误差分析1.金属丝的横截面积是利用直径计算而得到金属丝的横截面积是利用直径计算而得到的

14、，直径的测量是产生误差的主要来源之的，直径的测量是产生误差的主要来源之一；一；2.采用伏安法测量金属丝的电阻时，必然带采用伏安法测量金属丝的电阻时，必然带来系统误差；来系统误差；3.金属丝的长度测量、电流表和电压表的读金属丝的长度测量、电流表和电压表的读数等会带来偶然误差；数等会带来偶然误差；4.由于金属丝通电后发热升温，会使金属丝由于金属丝通电后发热升温，会使金属丝的电阻率变大，造成测量误差的电阻率变大，造成测量误差14PPT课件 命题规律命题规律根据题设要求选择适当仪器，设根据题设要求选择适当仪器，设计符合要求的电路，并求出待测电阻值计符合要求的电路，并求出待测电阻值 考例考例2如图所示为

15、用伏安法测量一个定值如图所示为用伏安法测量一个定值电阻的实验所需的器材实物图，器材规格如电阻的实验所需的器材实物图，器材规格如下：下：伏安法测电阻伏安法测电阻15PPT课件(1)待测电阻待测电阻Rx(约约100)(2)直流毫安表直流毫安表(量程量程010mA，内阻，内阻50)(3)直流电压表直流电压表(量程量程03V，内阻，内阻5k)(4)直流电源直流电源(输出电压输出电压4V，内阻不计，内阻不计)(5)滑动变阻器滑动变阻器(阻值范围阻值范围015，允许最大电流，允许最大电流1A)(6)开关开关1个，导线若干个，导线若干 根据器材的规格和实验要求，在本题的实物图上根据器材的规格和实验要求，在本

16、题的实物图上连线连线16PPT课件应选择外接法，滑动变应选择分压电路，最后应选择外接法，滑动变应选择分压电路，最后画出电路图如图画出电路图如图(a)，实物连线如图，实物连线如图(b)17PPT课件18PPT课件总结评述总结评述连接实验图的基本方法：连接实验图的基本方法：(1)分析各元件的连接方式和控制电路的方式分析各元件的连接方式和控制电路的方式(2)画出实验电路图画出实验电路图(3)画出连接各元件，一般先从电源正极开始，到画出连接各元件，一般先从电源正极开始，到开关再到滑动变阻器等，按顺序以单线连接的方开关再到滑动变阻器等，按顺序以单线连接的方式将主电路中要串联的元件依次串联起来，然后式将主

17、电路中要串联的元件依次串联起来，然后再将要并联的元件并联到电路中再将要并联的元件并联到电路中(4)电压表应并联，电流表应串联，且电流应由正电压表应并联，电流表应串联，且电流应由正极流入、负极流出极流入、负极流出(5)变阻器的触头位置应保证电路中用电器的安全变阻器的触头位置应保证电路中用电器的安全，即保证电路中流过的电流最小或加在用电器两，即保证电路中流过的电流最小或加在用电器两端的电压最小端的电压最小(6)连线不能交叉连线不能交叉19PPT课件用伏安法测量某电阻用伏安法测量某电阻Rx的阻值，现有实验器材如下：的阻值，现有实验器材如下：A待测电阻待测电阻Rx：范围在：范围在58，额定功率，额定功

18、率1WB电流表电流表A1：量程：量程00.6A(内阻约内阻约0.2)C电流表电流表A2：量程：量程03A(内阻约内阻约0.05)D电压表电压表V1：量程：量程03V(内阻约内阻约3k)E电压表电压表V2：量程：量程015V(内阻约内阻约15k)F滑动变阻器滑动变阻器R：0100G蓄电池：电动势蓄电池：电动势12VH导线，电键导线，电键 为了较准确地测量，并保证器材安全，电流表应选为了较准确地测量，并保证器材安全，电流表应选_，电压表应选，电压表应选_，并画出电路图，并画出电路图20PPT课件 选用电流表的外接法测电阻；应选择限选用电流表的外接法测电阻；应选择限流式电路，其电路如图所示流式电路，

19、其电路如图所示 答案答案A1V121PPT课件命题规律命题规律利用伏伏法、安安法、电阻箱和电压利用伏伏法、安安法、电阻箱和电压表表(或电流表或电流表)法、代替法等，测电阻值并设计电法、代替法等，测电阻值并设计电路路 考例考例3用以下器材测量电阻用以下器材测量电阻Rx的阻值的阻值(9001000)；电源；电源E，具有一定内阻，电动势约为，具有一定内阻，电动势约为9.0V；电压表；电压表V1，量程为，量程为1.5V，内阻，内阻r1750；电压表电压表V2，量程为，量程为5V，内阻，内阻r22500；滑动变；滑动变阻器阻器R，最大阻值约为，最大阻值约为100；单刀单掷开关；单刀单掷开关S，导线若干导

20、线若干22PPT课件 试画出测量电阻试画出测量电阻Rx的一种实验电路原理图的一种实验电路原理图(原理图中的元件要用题目中相应的英文字母原理图中的元件要用题目中相应的英文字母标注标注)；(2)若电压表若电压表V1的读数用的读数用U1表示，电压表表示，电压表V2的的读数用读数用U2表示，则由已知量和测得量表示表示，则由已知量和测得量表示Rx的公式为的公式为Rx_.23PPT课件(1)测量电阻测量电阻Rx的实验电路的实验电路如图所示如图所示(2)电压表电压表 的示数为的示数为U1，电压表电压表 的示数为的示数为U2，电，电压表压表 的内阻为的内阻为r1，根据，根据串联、并联电路的规律，串联、并联电路的规律，算出算出Rx的电阻为的电阻为Rx r1.24PPT课件