實(shí)驗(yàn)測定金屬的電阻率課件

一、螺旋測微器1.構(gòu)造如圖8-5-1所示是常用的螺旋測微器，它的測砧A和固定刻度G固定在框架F上，旋鈕K、微調(diào)旋鈕K′和可動刻度H，測微螺桿P連在一起，通過精密螺紋套在G上.2.原理精密螺紋的螺距是0.5mm，即K每旋轉(zhuǎn)一周，P前進(jìn)或后退0.5mm，可動刻度分成50等份，每一等份表示0.01mm，即可動刻度每轉(zhuǎn)過一等份，P前進(jìn)或后退0.01mm.因此，從可動刻度旋轉(zhuǎn)了多少個(gè)等份就知道長度變化了多少個(gè)0.01mm.用它測量長度，可以精確到

mm，還可以估讀到0.001mm(即毫米的千分位)，因此螺旋測微器又稱為千分尺.0.013.讀數(shù)方法先從固定刻度G上讀出半毫米整數(shù)倍的部分，不足半毫米的部分由可動刻度讀出，即看可動刻度上的第幾條刻度線與固定刻度線上的橫線重合，從而讀出可動刻度示數(shù)(注意估讀).即有：測量長度=固定刻度示數(shù)+可動刻度示數(shù)×精確度.(注意單位為mm)如圖8-5-2所示，不足半毫米而從可動刻度上讀的示數(shù)為15.5格，最后的讀數(shù)為：2.0mm+15.5×0.01mm=2.155mm.4.注意事項(xiàng)(1)測量前須校對零點(diǎn)：先使小砧A與測微螺桿P并攏，觀察可動刻度的零刻度線與固定刻度的軸向線是否重合，以及可動刻度的邊緣與固定刻度的零刻度線是否重合，否則應(yīng)加以修正.(2)讀數(shù)時(shí)，除注意觀察毫米整數(shù)刻度線外，還要特別注意半毫米刻度線是否露出.螺旋測微器要估讀，以毫米為單位時(shí)要保留到小數(shù)點(diǎn)后第三位.(3)測量時(shí)，當(dāng)螺桿P快要接觸被測物體時(shí)，要停止使用粗調(diào)旋鈕K，改用微調(diào)旋鈕K′，當(dāng)聽到“咔、咔”響聲時(shí)，停止轉(zhuǎn)動微調(diào)旋鈕K′，并擰緊固定旋鈕.這樣做既可保護(hù)儀器，又能保證測量結(jié)果的準(zhǔn)確性.1.實(shí)驗(yàn)?zāi)康?1)學(xué)會使用各種常用電學(xué)儀器，會正確讀數(shù).(2)學(xué)會使用螺旋測微器并掌握正確讀數(shù)方法.(3)學(xué)會用伏安法測量電阻的阻值，測定出金屬的電阻率.(4)學(xué)會選擇滑動變阻器的連接方式(分壓、限流).2.實(shí)驗(yàn)原理用毫米刻度尺測一段金屬絲導(dǎo)線的長度L，用螺旋測微器測導(dǎo)線的直徑d，用伏安法測導(dǎo)線的電阻R，由

，得3.實(shí)驗(yàn)器材待測金屬絲、米尺、螺旋測微器、電壓表、電流表、直流電源、開關(guān)、滑動變阻器和導(dǎo)線若干.4.實(shí)驗(yàn)步驟(1)用螺旋測微器在導(dǎo)線的三個(gè)不同位置上各測一次，取直徑d的平均值.(2)將金屬絲兩端固定在接線柱上懸空掛直，用毫米刻度尺測量接入電路的金屬絲長度(即有效長度)，反復(fù)測量三次，求出平均值L.

(3)選擇恰當(dāng)?shù)钠鞑?，依照圖中所示的電路圖用導(dǎo)線把器材連好，并把滑動變阻器的阻值調(diào)至最大.(4)電路經(jīng)檢查無誤后，閉合開關(guān)S，改變滑動變阻器滑動片的位置，讀出幾組相應(yīng)的電流表、電壓表的示數(shù)I和U的值，記入記錄表格內(nèi)，斷開開關(guān)S，求出電阻R的平均值.(5)將測得R、L、d的值，代入電阻率計(jì)算公式

中，計(jì)算出金屬絲的電阻率.(6)整理好實(shí)驗(yàn)器材，實(shí)驗(yàn)結(jié)束.5.注意事項(xiàng)(1)本實(shí)驗(yàn)中待測金屬導(dǎo)線的電阻值較小，為了減小實(shí)驗(yàn)的系統(tǒng)誤差，必須采用電流表外接法；(2)測量待測金屬導(dǎo)線的有效長度，是指測量待測導(dǎo)線接入電路的兩個(gè)端點(diǎn)之間的長度，即電壓表兩并入點(diǎn)間的部分待測導(dǎo)線長度，測量時(shí)應(yīng)將導(dǎo)線拉直；(3)閉合開關(guān)S之前，一定要使滑動變阻器的滑動片處在有效電阻值最大的位置；(4)在用伏安法測電阻時(shí)，通過待測導(dǎo)線的電流的值不宜過大(電流表用0~0.6A量程)，通電時(shí)間不宜過長，以免金屬導(dǎo)線的溫度過高，造成其電阻率在實(shí)驗(yàn)過程中增大.

6.測量電路的選擇

(1)測量電路電流表“內(nèi)接法”與“外接法”比較電流表原理圖測量值與真實(shí)值關(guān)系測量結(jié)果內(nèi)接法U測=UA+Ux真>Ux真I測=Ix真外接法U測=Ux真I測=IV+Ix真>Ix真

7.供電電路的選擇

(1)限流式和分壓式的比較(假設(shè)內(nèi)阻r=0)兩種接法電路圖滑動電阻使用特點(diǎn)負(fù)載Rx上電壓調(diào)節(jié)范圍負(fù)載Rx上電流調(diào)節(jié)范圍限流式只使用aP段.Pb段無電流通過分壓式aP段和Pb段均有電流通過0≤Ux≤E(2)限流式和分壓式的選擇①如果滑動變阻器的額定電流夠用，在下列三種情況下必須采用分壓接法：a.用電器的電壓或電流要求從零開始連續(xù)可調(diào).b.要求用電器的電壓或電流變化范圍大，但滑動變阻器的阻值小.c.采用限流接法時(shí)限制不住電表超量程，用電器超額定值.②若Rx比R0小得多，則選擇限流；若Rx與R0接近，則分壓、限流都可以；若Rx比R0大得多，則選擇分壓.電路限流電路，安培表內(nèi)接法RXAV··限流電路，安培表外接法

RXAV分壓電路，安培表內(nèi)接法分壓電路，安培表外接法

RXAVRXVA主題(1)螺旋測微器的讀數(shù)

1.在“測定金屬的電阻率”的實(shí)驗(yàn)中，用螺旋測微器測量金屬絲直徑時(shí)的刻度位置如圖8-3-1所示，用米尺測量金屬絲的長度l=0.810m.金屬絲的電阻大約為4Ω，先用伏安法測出金屬絲的電阻為Rx=4.1Ω，從圖中讀出金屬絲的直徑為

mm，然后根據(jù)電阻定律計(jì)算出該金屬材料的電阻率為

Ω·m.±0.1)×10-6(0.520±0.002)(1.1解析：金屬絲的直徑根據(jù)圖中可讀出(0.520±0.002)mm根據(jù)電阻定律，可得=(1.1±0.1)×10-6Ω·m

螺旋測微器的使用螺旋測微器是高考中常見的一種測量儀器.螺旋測微器的讀數(shù)是由固定刻度的讀數(shù)(大于0.5mm部分)+可動刻度的讀數(shù)(小于0.5mm部分)，讀數(shù)要有估算值.2.有一個(gè)電阻Rx，其阻值大約是25kΩ，可供選擇的器材是：電流表A1(0～100μA，2kΩ)電流表A2(0～500μA，300Ω)電壓表V1(0～10V，100kΩ)電壓表V2(0～50V，500kΩ)直流穩(wěn)壓電源E(15V，1A)滑動變阻器R(1kΩ，1W)電鍵K和若干根導(dǎo)線.為了測出Rx的電阻，試選擇適當(dāng)?shù)钠鞑?，選取適當(dāng)?shù)碾娐?，使測量盡可能準(zhǔn)確，并畫出電路圖.主題(2)實(shí)驗(yàn)器材和測量電路的選擇解析：(1)若滑動變阻器用限流接法，電路中的最小電流為，超過兩表的量程，因此滑動變阻器必須用分壓式接法.若電壓表選V2(50V)，則電源電壓15V不足其量程的1／3，所以電壓表應(yīng)選V1(10V).由于用分壓式接法時(shí)，電阻Rx中的最大電流為，所以電流表選A2(500μA).(2)安培表內(nèi)接法和外接法的選擇：因?yàn)镽x=25kΩRA=300Ω，所以采用安培表內(nèi)接法.歸納：儀器選擇一般考慮三方面的因素：(1)安全因素：如通過電源、電阻、電流表、電壓表的電流不超過允許的額定電流；(2)誤差因素：如選用電表量程應(yīng)考慮盡量減小測量值的相對誤差，電壓表、電流表在使用時(shí)，要用盡可能使指針接近滿刻度的量程，其指針應(yīng)偏轉(zhuǎn)到滿刻度的2／3左右，即在量程符合要求的情況下選擇量程小的，則偏角變大；(3)便于操作：如選用滑動變阻器應(yīng)考慮對外供電電壓的變化范圍既能滿足實(shí)驗(yàn)要求，又便于調(diào)節(jié)，滑動變阻器調(diào)節(jié)時(shí)應(yīng)用到大部分電阻線.2.在用伏安法測定金屬絲的電阻時(shí)，除待測電阻絲外，還有如下供選擇的實(shí)驗(yàn)器材：A.直流電源：電動勢約4.5V，內(nèi)阻很??；B.電流表A1：量程0～0.6A，內(nèi)阻0.125Ω；C.電流表A2：量程0～3.0A，內(nèi)阻0.025Ω；D.電壓表V：量程0～4V，內(nèi)阻3kΩ；E.滑動變阻器R1：最大阻值10Ω；F.滑動變阻器R2：最大阻值50Ω；G.開關(guān)、導(dǎo)線等.(1)在可供選擇的器材中，應(yīng)該選用的電流表是

，應(yīng)該選用的滑動變阻器是

.(2)根據(jù)所選的器材，在如圖所示的方框中畫出實(shí)驗(yàn)電路圖.R1A18.測電阻的新方法：1.安安法測電阻A2A1．．．．．A2A1Rx．．．．．電流表的創(chuàng)新使用－－測電壓．條件：已知電流表A2的內(nèi)阻,將A2看成一個(gè)電壓表使用．沒有系統(tǒng)誤差根據(jù)并聯(lián)分流進(jìn)行測量沒有系統(tǒng)誤差V1v2．．．RxV2v1．．．．．2．“伏伏法”電壓表的創(chuàng)新使用－－測電流．條件：已知電壓表V2的內(nèi)阻,將V2看成一個(gè)電流表使用．沒有系統(tǒng)誤差存在系統(tǒng)誤差RxV2v1．．．．．R0V2v1．．．．．能否消除？根據(jù)串聯(lián)分壓進(jìn)行測量沒有系統(tǒng)誤差沒有系統(tǒng)誤差3.替代法測量電阻實(shí)驗(yàn)時(shí)先連入某待測電阻，記下電路中電表的讀數(shù)，然后把待測電阻換成電阻箱，調(diào)整電阻箱，使電路中電表的讀數(shù)與原來一樣，這樣的電阻箱便是待測電阻的阻值．1.原理2.電路R0·RXA····S1S2+R0VS1RX···S2··P+用電阻箱和電流表測量用電阻箱和電壓表測量主題(3)利用伏安法測電表的內(nèi)阻3.實(shí)驗(yàn)室中現(xiàn)有器材如實(shí)物圖8-3-2所示，有：電池的電動勢約10V，內(nèi)阻約1Ω；電流表A1，量程10A，內(nèi)阻r1約為0.2Ω；電流表A2，量程300mA，內(nèi)阻r2約為5Ω；電流表A3，量程250mA，內(nèi)阻r3約為5Ω；電阻箱R1，最大阻值999.9Ω，阻值最小改變量為0.1Ω；滑動變阻器R2，最大阻值100Ω；開關(guān)S，導(dǎo)線若干.要求用圖8-3-3所示的電路測定圖中電流表A的內(nèi)阻.

(1)在所給的三個(gè)電流表中，可用哪幾個(gè)精確測出其內(nèi)阻？

(2)在可測的電流表中任選一個(gè)作為測量對象，在實(shí)物圖上連成測量電路.

(3)你要讀出的物理量是？解析：(1)由電路圖可知待測電流表A與電阻箱并聯(lián)后與接在主干電路上的電流表A′連成一個(gè)閉合回路.設(shè)流過電流表A的電流為I，流過電阻箱R1的電流為I1，流過電流表A′的電流為I′，根據(jù)電流分配關(guān)系，得

I′=I+I1

①對于電流表A和電阻箱R1并聯(lián)支路，設(shè)電阻箱此時(shí)電阻值為Rx，有

IrA=I1Rx

②解①②得

③③式說明待測電流表A的內(nèi)阻rA的測量精度取決于I、I′－I和Rx的精度，顯然，如果用題給電路測電流表A1的內(nèi)阻，充當(dāng)A′的電表只能是A2、A3了，而A2、A3的量程分別為300mA和250mA，當(dāng)A2、A3滿偏時(shí)，干路電流最大分別為300mA和250mA，而電路中流過A1表的電流比300mA或250mA還小，由此可知電流表A1的指針偏轉(zhuǎn)角度很小，達(dá)不到題目要求