实验 测定金属的电阻率
1.螺旋测微器
(1)构造:如图甲,S为固定刻度,H为可动刻度.
(2)原理:可动刻度H上的刻度为50等份,旋钮K每旋转一周,螺杆P前进或后退0.5 mm,则螺旋测微器的精确度为0.01 mm.
甲 乙
(3)读数
①测量时被测物体长度的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)
③如图乙所示,固定刻度示数为2.0 mm,不足半毫米,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.
2.游标卡尺
(1)构造(如图所示):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.
(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1 mm.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,见下表:
刻度格数
(分度)
刻度总
长度
每小格与
1 mm的差值
精确度
(可准确到)
10
9 mm
0.1 mm
0.1 mm
20
19 mm
0.05 mm
0.05 mm
50
49 mm
0.02 mm
0.02 mm
(4)读数:若用x表示由主尺上读出的整毫米数,K表示从游标尺上读出与主尺上某一刻线对齐的游标的格数,则记录结果表达为(x+K×精确度)mm.
3.常用电表的读数
对于电压表和电流表的读数问题,首先要弄清电表量程,即指针指到最大刻度时电表允许通过的最大电压或电流值,然后根据表盘总的刻度数确定精确度,按照指针的实际位置进行读数即可.
(1)0~3 V的电压表和0~3 A的电流表读数方法相同,此量程下的精确度分别是0.1 V或0.1 A,看清楚指针的实际位置,读到小数点后面两位.
(2)对于0~15 V量程的电压表,精确度是0.5 V,在读数时只要求读到小数点后面一位,即读到0.1 V.
(3)对于0~0.6 A量程的电流表,精确度是0.02 A,在读数时只要求读到小数点后面两位,这时要求“半格估读”,即读到最小刻度的一半0.01 A.
4.电流表、电压表测电阻两种方法的比较
电流表内接法
电流表外接法
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
电阻
测量值
R测==Rx+RA>Rx
测量值大于真实值
R测==测量值小于真实值
适用条件
RA?Rx
RV?Rx
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.掌握螺旋测微器和游标卡尺的使用和读数方法.
3.会用伏安法测电阻,进一步测定金属的电阻率.
二、实验原理
用电压表测金属丝两端的电压,用电流表测金属丝的电流,根据Rx=计算金属丝的电阻Rx,然后用毫米刻度尺测量金属丝的有效长度l,用螺旋测微器测量金属丝的直径d,计算出金属丝的横截面积S;根据电阻定律Rx=ρ,得出计算金属丝电阻率的公式ρ==.
三、实验器材
被测金属丝,直流电源(4 V),电流表(0~0.6 A),电压表(0~3 V),滑动变阻器(50 Ω),开关,导线若干,螺旋测微器,毫米刻度尺.
四、实验步骤
1.用螺旋测微器在被测金属丝的三个不同位置各测一次直径,求出其平均值d.
2.按实验原理图连接好用伏安法测电阻的实验电路.
3.用毫米刻度尺测量接入电路中的被测金属导线的有效长度,反复测量3次,求出其平均值l.
4.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,闭合电键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,填入记录表格内,断开电键S,求出导线电阻Rx的平均值.
5.整理仪器.
一、伏安法测电阻的电路选择方法
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.临界值计算法
Rx<时,用电流表外接法;
Rx>时,用电流表内接法.
3.实验试探法:按如图所示电路图接好电路,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.
二、数据处理
1.在求Rx的平均值的两种方法
(1)第一种是用Rx=算出各次的数值,再取平均值.
(2)第二种是用U-I图线的斜率求出.
2.计算电阻率:将记录的数据Rx、l、d的值代入电阻率计算公式ρ=Rx=.
三、误差分析
1.金属丝直径、长度的测量带来误差.
2.若为内接法,电流表分压,若为外接法,电压表分流.
四、注意事项
1.测量直径应在导线连入电路前进行,测量金属丝的长度,应在连入电路后拉直的情况下进行.
2.本实验中被测金属丝的阻值较小,故采用电流表外接法.
3.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.