实验：测定金属的电阻率

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1、恒定电流恒定电流实验：测定金属的电阻率实验：测定金属的电阻率第二章一、螺旋测微器一、螺旋测微器1.构造构造如图如图8-5-1所示是常用的螺旋测微器，它的所示是常用的螺旋测微器，它的测砧测砧A和固定刻度和固定刻度G固定在框架固定在框架F上，旋钮上，旋钮K、微调旋钮微调旋钮K和可动刻度和可动刻度H、测微螺杆、测微螺杆P连在一连在一起，通过精密螺纹套在起，通过精密螺纹套在G上上.图图8-5-1 2.原理原理 精密螺纹的螺距是精密螺纹的螺距是0.5mm，即，即K每旋转一周，每旋转一周，P前进或前进或后退后退0.5mm，可动刻度分成，可动刻度分成50等份，每一等份表示等份，每一等份表示0.01mm，即可

2、动刻度每转过一等份，即可动刻度每转过一等份，P前进或后退前进或后退0.01mm.因此，从可动刻度旋转了多少个等份就知道因此，从可动刻度旋转了多少个等份就知道长度变化了多少个长度变化了多少个0.01mm.用它测量长度，可以精确用它测量长度，可以精确到到 mm，还可以估读到，还可以估读到0.001mm(即毫米的千分位即毫米的千分位)，因此螺旋测微器又称为千分尺因此螺旋测微器又称为千分尺.0.01 3.读数方法读数方法 先从固定刻度先从固定刻度G上读出半毫米整数倍的部分，不足半上读出半毫米整数倍的部分，不足半毫米的部分由可动刻度读出，即看可动刻度上的第几毫米的部分由可动刻度读出，即看可动刻度上的第几

3、条刻度线与固定刻度线上的横线重合，从而读出可动条刻度线与固定刻度线上的横线重合，从而读出可动刻度示数刻度示数(注意估读注意估读).测量长度测量长度=固定刻度示数固定刻度示数+可动刻度示数可动刻度示数精确度精确度.(注意单位为注意单位为mm)如图如图8-5-2所示，不足半毫米所示，不足半毫米 而从可动刻度上读的示数为而从可动刻度上读的示数为 15.5格，最后的读数为：格，最后的读数为：图图8-5-22.0mm+15.50.01mm=2.155mm.4.注意事项注意事项(1)测量前须校对零点：先使小砧测量前须校对零点：先使小砧A与测微螺杆与测微螺杆P并拢，观察可动刻度的零刻度线与固定刻度的并拢，观

4、察可动刻度的零刻度线与固定刻度的轴向线是否重合，以及可动刻度的边缘与固定轴向线是否重合，以及可动刻度的边缘与固定刻度的零刻度线是否重合，否则应加以修正刻度的零刻度线是否重合，否则应加以修正.(2)读数时，除注意观察毫米整数刻度线外，还要读数时，除注意观察毫米整数刻度线外，还要特别注意半毫米刻度线是否露出特别注意半毫米刻度线是否露出.螺旋测微器要估螺旋测微器要估读，以毫米为单位时要保留到小数点后第三位读，以毫米为单位时要保留到小数点后第三位.(3)测量时，当螺杆测量时，当螺杆P快要接触被测物体时，要停快要接触被测物体时，要停止使用粗调旋钮止使用粗调旋钮K，改用微调旋钮，改用微调旋钮K，当听到，当

5、听到“咔、咔咔、咔”响声时，停止转动微调旋钮响声时，停止转动微调旋钮K，并，并拧紧固定旋钮拧紧固定旋钮.这样做既可保护仪器，又能保证这样做既可保护仪器，又能保证测量结果的准确性测量结果的准确性.二、测定金属的电阻率二、测定金属的电阻率1.实验目的实验目的(1)练习使用螺旋测微器练习使用螺旋测微器(2)学会用伏安法测量电阻的阻值学会用伏安法测量电阻的阻值(3)测定金属的电阻率测定金属的电阻率2.实验原理实验原理 根据电阻定律公式根据电阻定律公式R=，只要测出金属，只要测出金属导线的长度导线的长度l和它的直径和它的直径d，计算出导线的，计算出导线的横截面积横截面积S，并用伏安法测出金属导线的电，并

6、用伏安法测出金属导线的电阻阻R，即可计算出金属导线的电阻率，即可计算出金属导线的电阻率.3.实验器材实验器材 米尺米尺(最小分度值最小分度值1mm)、螺旋测微器、直流、螺旋测微器、直流电压表和直流电流表、滑动变阻器、电池、电压表和直流电流表、滑动变阻器、电池、开关及连接导线、金属电阻丝开关及连接导线、金属电阻丝.lS 4.实验步骤实验步骤(1)用螺旋测微器在被测金属导线上三个不同位置各测用螺旋测微器在被测金属导线上三个不同位置各测一次直径，求出其平均值一次直径，求出其平均值d，计算出导线的横截面积，计算出导线的横截面积S.(2)用毫米刻度尺测量接入电路中的被测量金属导线的用毫米刻度尺测量接入电

7、路中的被测量金属导线的有效长度，反复测量有效长度，反复测量3次，求出其平均值次，求出其平均值l.(3)依照图依照图8-5-3所示的电路图用导线把器材连好，并把所示的电路图用导线把器材连好，并把滑动变阻器的阻值调至最大滑动变阻器的阻值调至最大.图图8-5-3(4)电路经检查无误后，闭合开关电路经检查无误后，闭合开关S，改变滑动变阻器滑动片的位置，读改变滑动变阻器滑动片的位置，读出几组相应的电流表、电压表的示出几组相应的电流表、电压表的示数数I和和U的值，记入记录表格内，断的值，记入记录表格内，断开开关开开关S，求出电阻，求出电阻R的平均值的平均值.(5)将测得的将测得的R、l、d的值代入电阻的值

8、代入电阻率计算公式率计算公式 中，计算出中，计算出金属导线的电阻率金属导线的电阻率.24RSd Rll 5.注意事项注意事项(1)本实验中被测金属导线的电阻值较小，因本实验中被测金属导线的电阻值较小，因此实验电路必须采用电流表外接法此实验电路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，实验连线时，应先从电源的正极出发，依次将电源、开关、电流表、待测金属导线、依次将电源、开关、电流表、待测金属导线、滑动变阻器连成主干线路滑动变阻器连成主干线路(闭合电路闭合电路)，然后，然后再把电压表并联在待测金属导线的两端再把电压表并联在待测金属导线的两端.(3)金属导线的长度，应该是在连入电

9、路之金属导线的长度，应该是在连入电路之后再测量，测量的是接入电路部分的长度，后再测量，测量的是接入电路部分的长度，并且要在拉直之后再测量并且要在拉直之后再测量.(4)接通电源的时间不能过长，通过电接通电源的时间不能过长，通过电阻丝的电流不能过大，否则金属丝将因阻丝的电流不能过大，否则金属丝将因发热而温度升高，这样会导致电阻率变发热而温度升高，这样会导致电阻率变大，造成较大误差大，造成较大误差.(5)要恰当选择电流表、电压表的量程，要恰当选择电流表、电压表的量程，调节滑动变阻器的阻值时，应注意同时调节滑动变阻器的阻值时，应注意同时观察两表的读数，尽量使两表的指针偏观察两表的读数，尽量使两表的指针

10、偏转较大，以减小读数误差转较大，以减小读数误差.测定金属的电阻率的一般方法测定金属的电阻率的一般方法在在“测量金属丝的电阻率测量金属丝的电阻率”的实验中：的实验中：(1)用螺旋测微器测金属丝的直径如图用螺旋测微器测金属丝的直径如图8-5-4所示，则金属丝的直径为所示，则金属丝的直径为 mm.图图8-5-40.350(2)已知电阻丝的电阻约为已知电阻丝的电阻约为10，现备有下列器，现备有下列器材供测量该电阻丝的电阻时选用，应选用的材供测量该电阻丝的电阻时选用，应选用的器材有器材有(只填代号只填代号).A.量程是量程是00.6A，内阻约，内阻约 0.5的电流表；的电流表；B.量程是量程是03A，内

11、阻约，内阻约 0.1的电流表；的电流表；C.量程是量程是03V，内阻约，内阻约 6k的电压表；的电压表；D.量程是量程是015V，内阻约，内阻约 30k的电压表；的电压表；E.阻值为阻值为01k，额定电流为，额定电流为0.5A的滑动变阻器；的滑动变阻器；F.阻值为阻值为020，额定电流为，额定电流为2A的滑动变阻器；的滑动变阻器；G.蓄电池蓄电池(6V)；H.开关一个，导线若干开关一个，导线若干.(3)画电路图时，还要选择电流表是内接电画电路图时，还要选择电流表是内接电路，还是外接电路路，还是外接电路.由由Rx=10，RA=0.5，RV=6000可知，可知，应选电流表外接，应选电流表外接.电路

12、图电路图如下图如下图.VAXRRR 变式训练变式训练1：影响物质材料电阻率的因素很影响物质材料电阻率的因素很多，一般金属材料的电阻率随温度的升高多，一般金属材料的电阻率随温度的升高而增大，而一般半导体材料的电阻率则与而增大，而一般半导体材料的电阻率则与之相反，随温度的升高而减小之相反，随温度的升高而减小.某课题研究某课题研究组需要研究某种导电材料的导电规律，他组需要研究某种导电材料的导电规律，他们用该种导电材料制作成电阻较小的线状们用该种导电材料制作成电阻较小的线状元件元件Z做实验，测量元件做实验，测量元件Z中的电流随两端中的电流随两端电压从零逐渐增大过程中的变化规律电压从零逐渐增大过程中的变

13、化规律.(1)他们应选用下图所示的哪个电路进行他们应选用下图所示的哪个电路进行实验实验()A(2)按照正确的电路图连接图按照正确的电路图连接图8-5-5的实物图的实物图.图图8-5-5(3)实验测得元件实验测得元件Z的电压与电流的关系如下的电压与电流的关系如下图所示图所示.根据表中数据，判断元件根据表中数据，判断元件Z是金属材是金属材料还是半导体材料料还是半导体材料.Z是是 .U(V)0 0.40 0.60 0.80 1.00 1.20 1.50 1.60I(A)0 0.20 0.45 0.80 1.25 1.80 2.81 3.20半导体半导体(4)用螺旋测微器测得线状元件用螺旋测微器测得线

14、状元件Z的直径的直径如图如图8-5-6所示，则所示，则Z的直径是的直径是mm.图图8-5-61.990 在用伏安法测电阻的实验中，所用电压表的在用伏安法测电阻的实验中，所用电压表的内阻约为内阻约为20k，电流表的内阻约为，电流表的内阻约为10，选择能，选择能够尽量减小误差的电路图接线进行实验，读得的够尽量减小误差的电路图接线进行实验，读得的各组数据用实心圆点标于坐标上，如图各组数据用实心圆点标于坐标上，如图8-5-9所所示示 (1)根据各点表示的数据描根据各点表示的数据描出出I-U图线，由此求得该电阻图线，由此求得该电阻的阻值的阻值Rx=_(保留两位有效数字保留两位有效数字)(2)画出此实验的

15、电路原理图画出此实验的电路原理图图象法处理数据在该实验中的应用图象法处理数据在该实验中的应用 解析：解析：本题采用图像法解题，只要正确画出本题采用图像法解题，只要正确画出IU图线，然后从图线中求出图线，然后从图线中求出Rx，作图线时使多，作图线时使多数点在图线上，被测电阻数点在图线上，被测电阻Rx阻值看成是不变的，阻值看成是不变的，则图线应是通过原点的一条直线图线的斜率等则图线应是通过原点的一条直线图线的斜率等于被测电阻阻值于被测电阻阻值Rx.(1)舍 去 不 合 理 的 点 直 线 如 图 甲 所舍 去 不 合 理 的 点 直 线 如 图 甲 所示示Rx=2.4103(2.3103或或2.5

16、103也算对也算对)如图甲所示，观察如图甲所示，观察6个实验点，发现第个实验点，发现第4点偏差较点偏差较大，舍去不用，将其余五点连成直线，得到过坐大，舍去不用，将其余五点连成直线，得到过坐标原点的标原点的IU图像由图像适当选取图像由图像适当选取I、U值，值，332.42.41.01.02.4 100.1URUVIUImARRI由求得电阻如图甲所示，当时，得，甲 (2)由于待测电阻较大，由于待测电阻较大，RxRA，测量电测量电路应设计为内接法路应设计为内接法 由于待测电阻较大，控制电路宜采用分由于待测电阻较大，控制电路宜采用分压电路如图乙，但由于滑动变阻器阻值情况压电路如图乙，但由于滑动变阻器阻值情况不明确，也可用限流接法不明确，也可用限流接法乙乙