高二暑假985培优讲义：第07讲 导体电阻率的测量（解析版）.docxVIP

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第07讲导体电阻率的测量

掌握游标卡尺和螺旋测微器的读数

2.掌握测金属丝电阻率的原理、步骤、实验数据处理和误差分析

一、游标卡尺

1．测量原理

游标卡尺是测量长度的较精密的仪器，它的主要部分由一根主尺和一根游标尺(或称副尺)构成，如图所示。

主尺的最小分度是1mm，副尺上有10个等分刻度，它们的总长度等于9mm，因此副尺上每一个分度比主尺的最小分度小0.1mm。当副尺的零刻度线与主尺的零刻度线对齐时，副尺上的第一条刻线、第二条刻线……依次与主尺的1mm刻线、2mm刻线……分别相差0.1mm、0.2mm…，副尺上第十条刻线正好对齐主尺上9mm刻度线，这种游标卡尺可以准确到0.1mm，其他不同准确度的游标卡尺的原理也是一样的。见表格

游标卡尺

精度

(mm)

测量结果[n为游标卡尺上正对刻度左侧的小格数](mm)

小格数

刻度总长度(mm)

主尺与游标卡尺每

小格长度差(mm)

10

9

0.1

0.1

＋0.1n

20

19

0.05

0.05

＋0.05n

50

49

0.02

0.02

＋0.02n

2.使用方法

(1)校零位：使卡脚并拢，查看游标与主尺零刻线是否对齐，否则加以修正。

(2)测量：将待测物放在两测爪之间(注：测一般物长用外测爪，测孔径等物体内部长度时，用内测爪，测深槽或深筒时，用游标后的深度尺窄片)，移动游标，使测爪刚好与物体接触即可读数。

游标卡尺的读数方法：

(1)先读出游标尺零刻度线对应的主尺上的刻度，再找出游标尺上的第n条刻度线与主尺上某一刻度线对齐，两次数值相加得出被测工件的尺寸，即游标卡尺读数=主尺上的整毫米数+n×精度。

(2)游标卡尺的读数不要估读。

二、螺旋测微器

1．测量原理

螺旋测微器又叫千分尺，它是一种比游标卡尺更精密的测量长度的仪器，如图所示的是一种常用的螺旋测微器，用它测量长度可以准确到0.01mm，它的测砧A和固定刻度B固定在尺架C上，可动刻度E、旋钮D、微调旋钮D′、测微螺杆F是连在一起的，并通过精密螺纹套在B上，精密螺纹的螺距为0.5mm，即D每旋转一周，F前进或者后退0.5mm，可动刻度E上的刻度为50等分，每一小格表示0.01mm，这也就是螺旋测微器的精度，即它可以估读到千分位，故也叫做千分尺。

2．使用方法

(1)校准零位：测量前使测微螺杆F和测砧A并拢，可动刻度E的零刻度与固定刻度B的轴向线应在固定刻度的零刻度线处对齐，否则应加以修正。

(2)测量：旋动旋钮D，将测微螺杆F旋出，把被测的物体放入A、F之间的夹缝中，转动D，当F将要接触物体时，再轻轻转动微调旋钮D′，当听到“嗒、嗒…”的声音时(表明待测物刚好被夹住)，然后转动锁紧手柄使F止动。

(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)

金属丝电阻率的测量

1.实验器材

毫米刻度尺，螺旋测微器或游标卡尺，直流电流表和直流电压表，滑动变阻器(阻值范围0～50Ω)，电池组，开关，被测金属丝，导线若干。

2.测量原理

（1）把金属丝接入电路中，用伏安法测金属丝的电阻R(R＝eq\f(U,I))。电路原理如图所示。

（2）用毫米刻度尺测出金属丝的长度l，用螺旋测微器测出金属丝的直径d，算出横截面积S(S＝eq\f(πd2,4))。

（3）由电阻定律R＝ρeq\f(l,S)，得ρ＝eq\f(RS,l)＝eq\f(πd2R,4l)＝eq\f(πd2U,4lI)，求出电阻率。

3.实验步骤

（1）测直径：用螺旋测微器在导线的三个不同位置上各测一次，并记录。

（2）测长度：将金属丝两端固定在接线柱上悬空挂直，用毫米刻度尺测量接入电路的金属丝长度l(即有效长度)，反复测量三次，并记录。

（3）连电路：

依照原理图中所示的电路图用导线把器材连好。

（4）测U、I：

电路经检查确认无误后，闭合开关S。改变滑动变阻器滑动触头的位置，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）整理：

拆除实验电路，整理好实验器材。

4.数据处理

（1）电阻R的测量值确定

方法一，平均值法：可以将每次测量的U、I分别计算出电阻，求出电阻的平均值，作为测量结果。

方法二，图像法：可建立U－I坐标系，将测量的对应U、I值描点作出图像，利用图像斜率来求出电阻值R。

将测得的R、l、d的值，代入电阻率计算公式ρ＝eq\f(RS,l)＝eq\f(πd2R,4l)中，计算出金属导线的电阻率。

5.电流表的外接法和内接法的对比讨论如下表所示

6.电流表外接法和内接法的选择方法

若已知待