电学实验精讲精练测定金属电阻率.docVIP

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． 二、实验原理 l RS l、横截面积 S 和金属丝 由 R＝ ρ得 ρ＝ l ，因此，只需测出金属丝的长度 S 的电阻 R，即可求出金属丝的电阻率 ρ. U 1．把金属丝接入电路中，用伏安法测金属丝的电阻 RR＝I .电路原理如图 所示． 2．用毫米刻度尺测量金属丝的长度 l ，用螺旋测微器量得金属丝的直径， 算 出横截面积 S. RS 3．将测量的数据代入公式 ρ＝ l 求金属丝的电阻率． 三、实验器材 被测金属丝、螺旋测微器、毫米刻度尺、电池组、电流表、电压表、滑动变 阻器、开关、导线若干． 四、实验步骤 1．直径测定 用螺旋测微器在被测金属导线上的三个不同地点各测一次直径， 求出其平均 2 πd 2．电路连结 按如下图的原理电路图连结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导线的有效长度，频频测量 3 次， 求出其平均值 l . 4．U、I 测量 把滑动变阻器的滑动片调节到使接入电路中的电阻值最大的地点， 电路经检 查确认无误后，闭合开关 S，改变滑动变阻器滑动片的地点，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．拆去实验线路，整理好实验器材． 五、数据办理 1．在求  Rx 的平均值时可用两种方法 (1)用  U Rx＝ I 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  Rx、 l、d 的值代入电阻率计算式  S πd2U ρ＝ Rxl ＝ 4lI  . 六、注意事项 1．本实验中被测金属导线的电阻值较小，因此实验电路一般采用电流表外 接法． 2．实验连线时，应先从电源的正极出发，依次将电源、开关、电流表、待 测金属导线、滑动变阻器连成主干线路 (闭合电路 )，然后再把电压表并联在待测 金属导线的两头． 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， 亦即电压表两头点间的待测导线长度， 测量时应将导线拉直， 频频 测量三次，求其平均值． 4．测金属导线直径一定要选三个不同部位进行测量，求其平均值． 5．闭合开关 S 以前，一定要使滑动变阻器的滑片处在有效电阻值最大的位 置． 6．在用伏安法测电阻时， 经过待测导线的电流强度 I 不宜过大 (电流表用 0～ 0.6 A 量程 )，通电时间不宜过长，免得金属导线的温度显然升高，造成其电阻率 在实验过程中渐渐增大． 7．求 Rx 的平均值时可用两种方法：第一种是用 Rx＝ UI算出各次的测量值， 再取平均值；第二种是用图象 (U-I 图线 )来求出．若采用图象法，在描点时，要 尽量使各点间的距离拉大一些， 连线时要尽可能地让各点平均散布在直线的两侧， 个别显然偏离较远的点能够不予考虑． 七、误差剖析 1．金属丝的横截面积是利用直径计算而得，直径的测量是产生误差的主要 根源之一． 2．采用伏安法测量金属丝的电阻时，因为采用的是电流表外接法，测量值 小于真切值，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会带来有时误差． 4．因为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． [典例  1]  一 实验原理与操作 实验室购置了一捆标称长度为 100 m 的铜导线，某同学想经过实 验测定其实际长度．该同学首先测得导线横截面积为  1.0 mm2，查得铜的电阻率 为 1.7×10－ 8 Ω·m，再利用图甲所示电路测出铜导线的电阻  Rx，进而确定导线的 实际长度． 可供使用的器材有： 电流表：量程 0.6 A，内阻约 0.2 Ω； 电压表：量程 3 V，内阻约 9 k Ω； 滑动变阻器 R1：最大阻值 5 Ω； 滑动变阻器 R2：最大阻值 20 Ω； 定值电阻： R0＝3 Ω； 电源：电动势 6 V，内阻可不计； 开关、导线若干． 回答下列问题： (1)实验中滑动变阻器应选 ________(填 “R1”或“R2”)，闭合开关 S 前应将滑片 移至 ________端 (填 “a”或“b”)． (2)在实物图中，已正确连结了部分导线，请根据图甲电路达成节余部分的 连结． (3)调节滑动变阻器，当电流表的读数为 0.50 A 时，电压表示数如图乙所示， 读数为 ________V. (4)导线实际长度为 ________m(保存 2 位有效数字 )． 解析 (1)由 (3)中电流表的读数为 0.50 A 时，电压表的读数为 2.30 V 可知， Rx