第三章 学生实验2：测定金属的电阻率 课件1

课件17张PPT。第三章 恒定电流 实 验：测定金属的电阻率【实验目的】
1.掌握螺旋测微器的原理及读数方法。
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，并能测定金属的电阻率。实验目的和实验原理【实验原理】
欧姆定律和电阻定律。用毫米刻度尺测一段金属丝导线的长度L，用螺旋测微器测导线的直径d，用伏安法测导线的电阻R =U/I ；又由R =ρL/S得【螺旋测微器】
1（1）构造：
（2）原理：
可动刻度H上的刻度为50等份，则螺旋测微器的精确度为0.01 mm。仪器介绍固定刻度S可动刻度H测微螺杆P微调旋钮K′旋钮K 框架F（3）读数：
①半毫米数由固定刻度读出，不足半毫米部分由可动刻度读出。
②测量值（mm）=固定刻度数（mm）（注意半毫米刻度线是否露出）+可动刻度数（估读一位）×0.01（mm）
试读出螺旋测微器的读数仪器介绍固定刻度示数为2.0 mm，而从可动刻度上读的示数为15.0，最后的读数为2.0 mm+15.0×0.01 mm=2.150 mm。实验器材直流电流表导线被测金属丝开关电池组滑动变阻器直流电压表【实验器材】螺旋测微器毫米刻度尺【实验过程】
一、实验步骤
1.直径测定
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实验步骤2.电路连接
按如图所示的电路原理图连接好用伏安法测电阻的实验电路。3.长度测量
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。实验步骤4.U、I测量
把滑动变阻器的滑片调节到使接入电路中的电阻值最大的位置，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，记入表格内，断开开关S。5.拆除实验线路，整理好实验器材。数据处理【误差分析】
1.金属丝的横截面积是利用直径计算而得的，直径的测量是产生误差的主要来源之一。
2.采用伏安法测量金属丝的电阻时，由于采用的是电流表外接法，测量值小于真实值，使电阻率的测量值偏小。
3.金属丝的长度测量、电流表和电压表的读数等均会带来偶然误差。
4.由于金属丝通电后发热升温，会使金属丝的电阻率变大，造成测量误差。误差分析【注意事项】
1.螺旋测微器的使用
(1)测量时,当测微螺杆P将要接触被测物体时,要停止使用旋钮K,改用微调旋钮K′,当听到“咔、咔…”声后,停止转动,以避免P和被测物体间产生过大的压力。这样既可以保护仪器,又能保证测量结果准确。
(2)螺旋测微器应估读一位，即以mm作单位,应读到小数点后面第三位。 注意事项2.测定金属的电阻率
(1)为了方便,测量直径应在金属丝连入电路前进行,为了准确测量金属丝的长度,应该在连入电路之后在拉直的情况下进行,测量待测金属丝接入电路的两个端点之间的长度。
(2)本实验中被测金属丝的电阻值较小，故应采用电流表外接法。
(3)开关S闭合前，滑动变阻器的阻值要调到最大。注意事项(4)电流不宜太大（电流表用0～0.6 A量程），通电时间不宜太长,以免金属丝温度升高，导致电阻率在实验过程中变大。
(5)实验连线时,应先从电源的正极出发，依次将开关、电流表、待测金属丝、滑动变阻器连成干路，然后再把电压表并联在待测金属丝的两端。 注意事项例1 在测量金属丝电阻率的实验中，可供选用的器材如下：
待测电阻丝：Rx（阻值约4 Ω，额定电流约0.5 A）
电压表：V（量程3 V，内阻约3 kΩ）
电流表：A1（量程0.6 A，内阻约0.2 Ω）
A2（量程3 A，内阻约0.05 Ω）
电源：E1（电动势3 V，内阻不计）；
E2（电动势12 V，内阻不计）；
滑动变阻器：R（最大阻值约20 Ω）；
螺旋测微器；毫米刻度尺；开关S；导线。典例分析(1)用螺旋测微器测量金属丝的直径，示数如图所示，读数为_________mm。螺旋测微器的固定刻度上显示为1.5 mm，小数部分由可动刻度读得为0.273 mm，二者相加就是测量值，
1.5mm+0.273mm=1.773 mm。1.773
例1 在测量金属丝电阻率的实验中，可供选用的器材如下：
待测电阻丝：Rx（阻值约4 Ω，额定电流约0.5 A）
电压表：V（量程3 V，内阻约3 kΩ）
电流表：A1（量程0.6 A，内阻约0.2 Ω）
A2（量程3 A，内阻约0.05 Ω）
电源：E1（电动势3 V，内阻不计）；
E2（电动势12 V，内阻不计）；
滑动变阻器：R（最大阻值约20 Ω）；
螺旋测微器；毫米刻度尺；开关S；导线。典例分析(2)若滑动变阻器采用限流接法，为使测量尽量精确，电流表应选_______、电源应选________（均填器材代号），在虚线框内完成电路原理图。由于待测电阻丝的电阻较小，故电流表应选外接法。待测电阻丝的额定电流约为0.5 A,为了减小实验误差，应选量程为0.6 A的电流表A1待测电阻丝的电阻约为4 Ω，额定电流约为0.5 A，故由欧姆定律得额定电压约为2 V，所以电源应选E1。例2.某同学想要了解导线在质量相同时电阻与截面积的关系，选取了材料相同、质量相等的5卷导线，进行了如下实验：
（1）用螺旋测微器测量
某一导线的直径如图所示。
读得直径d=_______mm。典例分析读数为
(1+20.0×0.01) mm=1.200 mm。（2）该同学经实验测量及相关计算得到如下数据：典例分析请你根据以上数据判断，该种导线的电阻R与截面积S是否满足反比关系？
若满足反比关系，请说明理由；若不满足，请写出R与S应满足的关系。由数据可得：R与S不成反比，R与S2成反比
（或RS2=恒量）（2）该同学经实验测量及相关计算得到如下数据：典例分析(3)若导线的电阻率ρ=5.1×10-7 Ω·m,则表中阻值为3.1 Ω的导线长度l=_______m（结果保留两位有效数字）。