(共19张PPT)
第二章
恒定电流
实验：测定金属的电阻率
一、实验目的
(1)掌握电流表、电压表和滑动变阻器的使用方法。
(2)掌握螺旋测微器的使用方法和读数方法。
(3)学会利用伏安法测电阻，进一步测出金属丝的电阻率。
实验目的
1.螺旋测微器
（1）构造：尺架（F）、国定刻度（S）可动刻度(H)、旋钮（K）、微调旋钮（K′）、测微螺杆（P）
实验原理
（2）原理
测微螺杆P与固定刻度S之间的精密螺纹的螺距为0.5
mm，即旋钮K每旋转一周，P前进或后退0.5
mm，而可动刻度H上的刻度为50等份，每转动一小格，P前进或后退0.01
mm.即螺旋测微器的精确度为0.01
mm.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数毫米数由固定刻度读出，小数部分由可动刻度读出．
测量值(毫米)＝固定刻度数(毫米)(注意半毫米刻线是否露出)＋可动刻度数(估读一位)×0.01(毫米)
如图所示，固定刻度示数为2.0
mm，不足半毫米的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.
实验原理
2.伏安法测电阻
（1）电流表的内接法和外接法的比较
内
接
法
外
接
法
电
路
图
误差原因
电流表分压
U测=Ux+UA
电压表分流
I测=Ix+IV
实验原理
内
接
法
外
接
法
电阻测量值
R测=
=Rx+RA>Rx
测量值大于真实值
测量值小于真实值
适用条件
RA
RV
口诀
大内偏大(大电阻用内接法测量，测量值偏大)
小外偏小(小电阻用外接法测量，测量值偏小)
实验原理
（2）两种电路的选择
①阻值比较法：先将待测电阻的估计值与电压表、电流表内阻
进行比较，若Rx较小，宜采用电流表外接法；若Rx较大，宜采
用电流表内接法。
②比值法:
当
时,用电流表外接法;
当
时,用电流表内接法。
实验原理
③实验试探法：按如图所示接好电路，让电压表一根接线柱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。
实验原理
3.电阻率的测定原理
(1)把金属丝接入电路中，用伏安法测金属丝的电阻，RX=
(2)用毫米刻度尺测金属丝接入电路部分的长度l,用螺旋测微器测得金属丝的直径d,算出横截面积S=
(3)根据电阻定律
得金属丝电阻率
实验原理
实验器材与电路
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
螺旋测微器
毫米刻度尺
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S=
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。
实验过程
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。
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。
实验过程
3、测量被测金属导线的有效长度，是指测量待测导线接入电路的两个端点之间的长度，即电压表两并入点间的待测导线长度，测量时应将导线拉直；
1、本实验中被测金属导线的电阻值较小，为了减少实验的系统误差，必须采用电流表外接法；
2、实验连线时，应先从电源的正极出发依次将电源、电键、电流表、待测金属丝、滑动变阻器连成主干线路（闭合电路），然后依次把电压表并联在待测金属丝的两端；
注意事项
4、闭合电键S之前，一定要使滑动变阻器的滑动片处在有效电阻值最大的位置；
5、在用伏安法测电阻时，通过待测导线的电流I的值不宜过大（电流表用0～0.6A量程），通电时间不宜过长，以免金属导线的温度过高，造成其电阻率在实验过程中增大；
6、求R的平均值可用两种方法：第一种是用算出各次的测量值，再到平均值；第二种是用图像U—I（图线）的斜率来求出。
注意事项
例1.用螺旋测微器测量某金属丝直径的结果如图所示.
该金属丝的直径是________mm.
答案 1.706(1.705～1.707均可)
固定刻度读数为1.5
mm
可动刻度读数为20.6×0.01
mm
1.5
mm＋20.6×0.01
mm＝1.706
mm
典例精析
例2.某兴趣小组在做“测定金属丝的电阻率”的实验中,
通过粗测电阻丝的电阻约为5
Ω,
为了使测量结果尽量准确,
从实验室找到以下供选择的器材:
A.
电池组(3
V,
内阻约1
Ω)
B.
电流表A1(0～3
A,
内阻0.0125
Ω)
C.
电流表A2(0～0.6
A,
内阻约0.125
Ω)
D.
电压表V1(0～3
V,
内阻4
kΩ)
E.
电压表V2(0～15
V,
内阻15
kΩ)
F.
滑动变阻器R1(0～20
Ω,
允许最大电流1
A)
G.
滑动变阻器R2(0～2000
Ω,
允许最大电流0.3
A)
H.
开关、导线若干
(1)实验时应从上述器材中选用________(填写仪器前字母代号).
由于电源电动势为3
V,
则电压表选D
由I＝可知电路中最大电流约为0.5
A,
则电流表选C;
滑动变阻器要便于调节，故选F
ACDFH
典例精析
例2.
电阻丝的电阻约为5
Ω,
A.
电池组(3
V,
内阻约1
Ω)
C.
电流表A2(0～0.6
A,
内阻约0.125
Ω)
D.
电压表V1(0～3
V,
内阻4
kΩ)
F.
滑动变阻器R1(0～20
Ω,
允许最大电流1
A)
H.
开关、导线若干
(2)测电阻时,
电流表、电压表、待测电阻Rx在组成测量电路时,
应采用安培表________接法,
将设计的电路图画在下侧方框内.
外
典例精析
例2.
电阻丝的电阻约为5
Ω,
A.
电池组(3
V,
内阻约1
Ω)
C.
电流表A2(0～0.6
A,
内阻约0.125
Ω)
D.
电压表V1(0～3
V,
内阻4
kΩ)
F.
滑动变阻器R1(0～20
Ω,
允许最大电流1
A)
H.
开关、导线若干
(3)若用螺旋测微器测得金属丝的直径d的读数如图,
则读数为________mm.
螺旋测微器固定刻度值为0.5
mm,
可动刻度为40.0×0.01
mm,
则读数为:
0.900
mm.
0.900
典例精析
例2.
电阻丝的电阻约为5
Ω,
A.
电池组(3
V,
内阻约1
Ω)
C.
电流表A2(0～0.6
A,
内阻约0.125
Ω)
D.
电压表V1(0～3
V,
内阻4
kΩ)
F.
滑动变阻器R1(0～20
Ω,
允许最大电流1
A)
H.
开关、导线若干
(4)若用L表示金属丝的长度,
d表示直径,
测得电阻为R,
请写出计算金属丝电阻率的表达式ρ＝________.
典例精析(共17张PPT)
第二章
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。
U
I
Rx
5.拆除实验线路，整理好实验器材。
二、数据处理
1.在求Rx的平均值时可用两种方法
（1）用
分别算出各次的数值，再取平均值。
(2)用U
-I图线的斜率求出。
2.计算电阻率
将记录的数据U、I、l、d的值代入电阻率计算式
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：
电阻R/Ω
121.0
50.0
23.9
10.0
3.1
导线直径d/mm
0.801
0.999
1.201
1.494
1.998
导线截面积
S/mm2
0.504
0.784
1.133
1.753
3.135
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：
电阻R/Ω
121.0
50.0
23.9
10.0
3.1
导线直径d/mm
0.801
0.999
1.201
1.494
1.998
导线截面积
S/mm2
0.504
0.784
1.133
1.753
3.135
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）。
根据电阻定律公式
所以
