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1、
實驗:測定金屬的電阻率
一、實驗?zāi)康?
1.掌握電流表、電壓表和滑動變阻器的使用方法.
2.掌握螺旋測微器和游標(biāo)卡尺的使用方法和讀數(shù)方法.
3.學(xué)會利用伏安法測電阻,進(jìn)一步測出金屬絲的電阻率
二、實驗原理
由得,因此,只要測出金屬絲的長度,導(dǎo)體的直徑d和金屬絲的電阻R,即可求出金屬絲的電阻率.
三、實驗器材
被測金屬絲、螺旋測微器、毫米刻度尺、直流電源、電流表、電壓表、滑動變阻器、開關(guān)、導(dǎo)線若干.
四、實驗步驟
1.用螺旋測微器在被測金屬導(dǎo)線上的三個不同位置各測一次直徑,求出其平均值d。
2.依照電路圖用導(dǎo)線將器材連好,將滑動變阻器的阻值調(diào)至最大。
3.用毫米
2、刻度尺測量接入電路中的被測金屬導(dǎo)線的長度,即有效長度,測量3次,求出其平均值。
4.電路經(jīng)檢查確認(rèn)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)的電流值和電壓值,記入記錄表格內(nèi);斷開開關(guān)S,求出導(dǎo)線電阻的平均值。
5.將測得的、、d值代入電阻率計算公式,計算出金屬導(dǎo)線的電阻率。
6. 拆去實驗線路,整理好實驗器材
五、數(shù)據(jù)處理
1.在求Rx的平均值時可用兩種方法
(1)用分別算出各次的數(shù)值,再取平均值.
(2)用U-I圖線的斜率求出.
2.計算電阻率:將記錄的數(shù)據(jù)Rx、、d的值代入電阻率計算式.
六、誤差分析
1.金屬絲直徑、長
3、度測量帶來的誤差。
2.電流表及電壓表對電阻測量的影響,采用伏安法測量金屬絲的電阻時,因為采用的是電流表外接法,所以測量值小于真實值即(),由知,電阻率電阻率的測量值偏?。矗?。
3. 電流表和電壓表的讀數(shù)等會帶來偶然誤差。
4.由于金屬絲通電后發(fā)熱升溫,會使金屬絲的電阻率變大,造成測量誤差。
七、注意事項
(1)本實驗中被測金屬導(dǎo)線的電阻值較小,因此實驗電路一般采用電流表外接法.
(2)實驗連線時,應(yīng)先從電源的正極出發(fā),依次將電源、開關(guān)、電流表、待測金屬導(dǎo)線、滑動變阻器連成主干線路(閉合電路),然后再把電壓表并聯(lián)在待測金屬導(dǎo)線的兩端.
(3)測量被測金屬導(dǎo)線的有
4、效長度,是指測量待測導(dǎo)線接入電路的兩個端點之間的長度,亦即電壓表兩端點間的待測導(dǎo)線長度,測量時應(yīng)將導(dǎo)線拉直,反復(fù)測量三次,求其平均值.
(4)測金屬導(dǎo)線直徑一定要選三個不同部位進(jìn)行測量,求其平均值.
(5)閉合開關(guān)S之前,一定要使滑動變阻器的滑片處在有效電阻值最大的位置.
(6)在用伏安法測電阻時,通過待測導(dǎo)線的電流強度不宜過大(電流表用0~0.6 A量程),通電時間不宜過長,以免金屬導(dǎo)線的溫度明顯升高,造成其電阻率在實驗過程中逐漸增大.
(7)求R的平均值時可用兩種方法:第一種是用算出各次的測量值,再取平均值;第二種是用圖象(U-I圖線)來求出.若采用圖象法
5、,在描點時,要盡量使各點間的距離拉大一些,連線時要盡可能地讓各點均勻分布在直線的兩側(cè),個別明顯偏離較遠(yuǎn)的點可以不予考慮.
練一練
1、欲用伏安法測定一段阻值約為5左右的金屬導(dǎo)線的電阻,要求測量結(jié)果盡量準(zhǔn)確,現(xiàn)備有以下器材:
A.電池組(3V,內(nèi)阻1);
B.電流表(0~3A,內(nèi)阻0.0125)
C.電流表(0~0.6A,內(nèi)阻0.125)
D.電壓表(0~3V,內(nèi)阻3k)
E.電壓表(0~15V,內(nèi)阻15k)
F.滑動變阻器(0~20,額定電流1A)
G.滑動變阻器(0~2000,額定電流0.3A)
6、H.電鍵、導(dǎo)線。
(1)上述器材中應(yīng)選用的是________。(填寫各器材的字母代號)
(2)實驗電路應(yīng)采用電流表________接法。(填“內(nèi)”或“外”)
(3)設(shè)實驗中,電流表、電壓表的某組示數(shù)如圖所示,圖示中I=________A,U=________V。
(4)將圖中給定的器材連成實驗電路。
2、在“測量金屬絲的電阻率”的實驗中:
(1)用螺旋測微器測金屬絲的直徑如圖8-5-4所示,則金屬絲的直徑為 mm.
(2)已知電阻絲的電阻約為10Ω,現(xiàn)備有下列器材供測量該電阻絲的電阻時選用,應(yīng)選用的器材
7、有 (只填代號).
A.量程是0~0.6A,內(nèi)阻約 0. 5Ω的電流表;
B.量程是0~3A,內(nèi)阻約 0.1Ω的電流表;
C.量程是0~3V,內(nèi)阻約 6kΩ的電壓表;
D.量程是0~15V,內(nèi)阻約 30kΩ的電壓表;
E.阻值為0~1kΩ,額定電流為0.5A的滑動變阻器;
F.阻值為0~20Ω,額定電流為2A的滑動變阻器;
G.蓄電池(6V);
H.開關(guān)一個,導(dǎo)線若干.
(3)畫出用伏安法測上述電阻絲電阻的電路圖.
3.在做“測定金屬的電阻率”實驗時,下列操作正確的是( )
A.若待測金屬導(dǎo)線是漆包線,應(yīng)該用火燒
8、去表面漆皮,輕輕抹去灰塵后再測金屬絲的直徑,千萬不可用小刀去刮漆皮,而兩端接頭部分則用紗布打磨干凈,以保證電路接觸良好
B.用米尺反復(fù)測量三次導(dǎo)線的總長度,求出平均值L,然后將導(dǎo)線接入測量電路中
C.估計待測金屬導(dǎo)線的總長,選擇合適的儀器和實驗電路
D.合上開關(guān)S,不斷增大滑動變阻器接入電路的有效阻值,記錄幾組對應(yīng)的電流和電壓數(shù)值,計算出導(dǎo)線的總電阻
4.在“測定金屬絲電阻率”的實驗中,由可知,對實驗結(jié)果的準(zhǔn)確性影響最大的是( )
A.導(dǎo)線直徑d的測量
B.電壓U的測量
C.電流I的測量
D.導(dǎo)線長度的測量
7.(1)用游標(biāo)為50分度
9、的游標(biāo)卡尺測量某工件的長度時,示數(shù)如圖13所示,則測量結(jié)果應(yīng)該讀作 mm。
(2)用螺旋測微器測圓柱體的直徑時,示數(shù)如圖14所示,
此示數(shù)為 mm。
8.在“測定金屬的電阻率”實驗中,某同學(xué)進(jìn)行了如下測量:
(1)用毫米刻度尺測量接入電路中的被測金屬絲的有效長度。測量3次,求出其平均值L。其中一次測量結(jié)果如16甲所示,金屬絲的另一端與刻度尺的零刻度對齊,圖中讀數(shù)為 cm。用螺旋測微器測量金屬絲的直徑,選不同的位置測量3次,求出其平均值d。其中一次測量結(jié)果如圖乙所示,圖中讀數(shù)為
10、 cm。
(2)采用圖17所示的電路測量金屬絲的電阻。電阻的測量值比真實值
(填“偏大”或“偏小”)。最后由公式 計算出金屬絲的電阻率(用直接測量的物理量表示)。
(3)請你根據(jù)以上的電路圖在圖18中進(jìn)行實物連線。電流表選0.6A量程,電壓表選3V量程。
附:
【伏安法測電阻】
1. 電流表的內(nèi)接法和外接法的比較
2.兩種電路的選擇
(1)阻值比較法:先將待測電阻的估計值與電壓表、電流表內(nèi)阻進(jìn)行比較,若Rx較小,宜采用電流表外接法;若Rx較大,宜采用電流表內(nèi)接法.簡單概括為
11、“大內(nèi)偏大,小外偏小”.
(2)臨界值計算法
時,用電流表外接法;
時,用電流表內(nèi)接法.
(3)實驗試探法:按圖示接好電路,讓電壓表一根接線柱P先后與a、b處接觸一下,如果電壓表的示數(shù)有較大的變化,而電流表的示數(shù)變化不大,則可采用電流表外接法;如果電流表的示數(shù)有較大的變化,而電壓表的示數(shù)變化不大,則可采用電流表內(nèi)接法.
【螺旋測微器、游標(biāo)卡尺的使用】
1.螺旋測微器的構(gòu)造原理及讀數(shù)
(1)螺旋測微器的構(gòu)造
如圖所示是常用的螺旋測微器.它的測砧A和固定刻度S固定在尺架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
12、過精密螺紋套在S上.
(2)螺旋測微器的原理
測微螺桿P與固定刻度S之間的精密螺紋的螺距為0.5 mm,即旋鈕K每旋轉(zhuǎn)一周,P前進(jìn)或后退0.5 mm,而可動刻度H上的刻度為50等份,每轉(zhuǎn)動一小格,P前進(jìn)或后退 0.01 mm,即螺旋測微器的精確度為0.01 mm.讀數(shù)時估讀到毫米的千分位上,因此,螺旋測微器又叫千分尺.
(3)讀數(shù):測量時被測物體長度的整毫米數(shù)由固定刻度讀出,小數(shù)部分由可動刻度讀出。
測量值(mm)=固定刻度數(shù)(mm)(注意半毫米刻度線是否露出)+可動刻度數(shù)(估讀一位)0.01(mm) 如圖所示,固定刻度示數(shù)為2.0 mm,不足半毫米而從可動刻度上讀的示數(shù)為
13、15.0,最后的讀數(shù)為:2.0 mm+15.00.01 mm=2.150 mm.
2.游標(biāo)卡尺(如圖)
(1)構(gòu)造:主尺、游標(biāo)尺(主尺和游標(biāo)尺上各有一個內(nèi)外測量爪)、游標(biāo)尺上還有一個深度尺,尺身上還有一個緊固螺釘.
(2)用途:測量厚度、長度、深度、內(nèi)徑、外徑.
(3)原理:利用主尺的最小分度與游標(biāo)尺的最小分度的差值制成.不管游標(biāo)尺上有多少個小等分刻度,它的刻度部分的總長度比主尺上的同樣多的小等分刻度少1 mm.常見的游標(biāo)卡尺的游標(biāo)尺上小等分刻度有10個的、20個的、50個的,見下表:
(4)讀數(shù):若用x表示由主尺上讀出的整毫米數(shù),K表示從游標(biāo)尺上讀出與主尺上某一刻線對齊的游標(biāo)的格數(shù),則記錄結(jié)果表達(dá)為(x+K精確度) mm.
6EDBC3191F2351DD815FF33D4435F3756EDBC3191F2351DD815FF33D4435F3756EDBC3191F2351DD815FF33D4435F3756EDBC3191F2351DD815FF33D4435F3756EDBC3191F2351DD815FF33D4435F3756EDBC3191F2351DD815FF33D4435F375