电阻的测量、测量金属丝电阻率的实验PPT课件

电学实验 电阻的测量 测量金属丝电阻率 2 需要解决几个问题 伏安法测电阻 滑动变阻器 1 仪器的选择 电流表 电压表 滑动变阻器 2 测量电路的选择 安培表是内接 外接 3 控制电路的选择 滑动变阻器限流 分压 伏安法测电阻的原理 RX UX IX 注意U I R三个量必须是同一段电路中的量 由于电流表和电压表都有内阻 因此 一定产生误差 电流表内接法 电流为真实值 电压偏大据R U I 测量值大于真实值 大内大 电流表外接法 电压为真实值 电流偏大据R U I 测量值小于真实值 小外小 1 电流表内接法 IA IX UV UX UA UX R测 UV IA RX RA UX IX RX 当RX RA时 R测 RX 2 电流表外接法 UV UX IA IX IV IX R测 UV IA RX RV RX RV UX IX RX 当RX RV时 R测 RX a 限流式用法 用电器上电压的变化范围 b 分压式用法 控制电路的选择 例1 下图为用伏安法测量一个定值电阻阻值的实验所需的器材实物图 器材规格如下 1 待测电阻Rx 约100欧 2 直流毫安表 量程0 10毫安 内阻50欧 3 直流电压表 量程0 3伏 内阻5千欧 4 直流电源 输出电压4伏 内阻可不计 5 滑动变阻器 阻值范围0 15欧 允许最大电流1安 6 电健一个 导线若干条 根据器材的规格和实验要求 在本题的实物图上连线 尝试采用限流电路 Imim E Rx RA Rmax 3 165 0 024A 24mA 10mA Rx电压变化范围 在限流电路中 一般滑动变阻器的阻值R与Rx相当 RxE Rmax RA Rx URX RxE RA Rx 100E 165 URX 100E 150 Rx电压变化范围太小 电表超量程 例1 下图为用伏安法测量一个定值电阻阻值的实验所需的器材实物图 器材规格如下 1 待测电阻Rx 约100欧 2 直流毫安表 量程0 10毫安 内阻50欧 3 直流电压表 量程0 3伏 内阻5千欧 4 直流电源 输出电压4伏 内阻可不计 5 滑动变阻器 阻值范围0 15欧 允许最大电流1安 6 电健一个 导线若干条 根据器材的规格和实验要求 在本题的实物图上连线 采用分压式电路 Rx RA 100 50 2 Rv Rx 5000 100 50 变式1 下图为用伏安法测量一个定值电阻阻值的实验所需的器材实物图 器材规格如下 1 待测电阻Rx 约100欧 2 直流毫安表 量程0 60毫安 内阻10欧 3 直流电压表 量程0 3伏 内阻5千欧 4 直流电源 输出电压6伏 内阻可不计 5 滑动变阻器 阻值范围0 100欧 允许最大电流1安 6 电健一个 导线若干条 根据器材的规格和实验要求 在本题的实物图上连线 尝试采用限流电路 Imim E Rx RA Rmax 6 210 0 029A 29mA RxE Rmax RA Rx URX RxE RA Rx 100E 210 URX 100E 110 2 8v URX 5 5v 采用分压式电路 Rx电压变化范围 8 选择两种接法的一般程序 1 看题中有无明确要求 电压从零开始连续变化 电压变化范围较大要求测量多组数据 最小电流大于被测电阻额定值电表超量程电阻上电压变化范围太小 2 尝试采用限流电路 R滑 Rx 滑动变阻器的选择 因为要求电阻两端的电压能从零开始变化 因此滑动变阻器必须用分压器接法 滑动变阻器在电路中起调节电流电压的作用 为了使电流电压有较明显的变化 在不超量程的情况下 在限流电路中 一般滑动变阻器的阻值R与Rx相当 在分压器电路中 一般滑动变阻器的阻值R小于或远小于Rx 例2 在 探究决定导线电阻因素 的实验中 需要测量待测导线的电阻 已知某待测电阻丝的电阻约为10 现备有下列器材供测量该电阻丝的电阻时选用A 量程是0 0 6A 内阻约为0 5 的电流表 B 量程是0 3A 内阻约为0 1 的电流表 C 量程是0 3V 内阻约为6k 的电压表 D 量程是0 6V 内阻约为30k 的电压表 E 阻值为0 1k 额定电流为0 5A的滑动变阻器 F 阻值为0 10 额定电流为2A的滑动变阻器 G 蓄电池 6V H 开关一个 导线若干 1 实验时电流表选电压表选滑动变阻器选 填代号 2 请设计合理的测量电路 把电路图画在方框内 3 请你按照设计的电路 在实物图中用笔画线代替导线连接元件 A D F 变式1 在 探究决定导线电阻因素 的实验中 需要测量待测导线的电阻 已知某待测电阻丝的电阻约为10 现备有下列器材供测量该电阻丝的电阻时选用A 量程是0 0 6A 内阻约为0 5 的电流表 B 量程是0 3A 内阻约为0 1 的电流表 6 C 量程是0 3V 内阻约为6k 的电压表 D 量程是0 15V 内阻约为30k 的电压表 30 38E 阻值为0 1k 额定电流为0 5A的滑动变阻器 F 阻值为0 10 额定电流为2A的滑动变阻器 9 5G 蓄电池 6V H 开关一个 导线若干 1 实验时电流表选电压表选滑动变阻器选 填代号 2 请设计合理的测量电路 把电路图画在方框内 3 请你按照设计的电路 在实物图中用笔画线代替导线连接元件 A C F 6 15 2 5 0 4 0 3V 0 15V 变式2 有一个小灯泡上标有 4 8V2W 的字样 现在测定小灯泡在不同电压下的电功率 并作出小灯泡的电功率P与它两端电压的平方U2的关系曲线 有下列器材可供选用 A 电压表V1 0 3V 内阻3k B 电压表V2 0 15V 内阻15k C 电流表A 0 0 6A 内阻约1 D 定值电阻R1 3k E 定值电阻R2 15k F 滑动变阻器R 10 2A G 学生电源 直流6V 内阻不计 H 开关 导线若干 1 实验中所用电压表应选用 定值电阻应选用 均用序号字母填写 2 为尽量减小实验误差 并要求从零开始多取几组数据 请在方框内画出满足实验要求的电路图 3 利用上述实验电路图测出的电压表读数UV与此时小灯泡两端电压U的定量关系是 下图的四个图象中可能正确的是 A D C U 2UV P U2 R y kx k 1 R P1131题 变式3 用以下器材测量一待测电阻Rx的阻值 900 1000 电源E 具有一定内阻 电动势约为9 0V 电压表V1 量程为1 5V 内阻r1 750 电压表V2 量程为5V 内阻r2为2500 滑线变阻器R 最大阻值约为100 单刀单掷开关K 导线若干 1 测量中要求电压表的读数不小于其量程的1 3 试画出测量电阻Rx的一种实验电路原理图 原理图中的元件要用题图中相应的英文字母标注 2 根据你所画的电路原理图在题给的实物图上画出连线 3 若电压表V1的读数用U1表示 电压表V2的读数用U2表示 则由已知量和测得量表示Rx的公式为Rx 2 13 1000 E 9v R 0 100 RV2Rx 1000 2500 3500 700 URxmin 700E 800 7 8v RV2 2500 V2m 5V 变式3 用以下器材测量一待测电阻Rx的阻值 900 1000 电源E 具有一定内阻 电动势约为9 0V 电压表V1 量程为1 5V 内阻r1 750 电压表V2 量程为5V 内阻r2为2500 滑线变阻器R 最大阻值约为100 单刀单掷开关K 导线若干 1 测量中要求电压表的读数不小于其量程的1 3 试画出测量电阻Rx的一种实验电路原理图 原理图中的元件要用题图中相应的英文字母标注 2 根据你所画的电路原理图在题给的实物图上画出连线 3 若电压表V1的读数用U1表示 电压表V2的读数用U2表示 则由已知量和测得量表示Rx的公式为Rx RV2Rx 1000 2500 3500 700 UV1max 1 5V UV2R1max 700V1max 750 1 4V 小于其量程的1 3 Rx U2 U1 U1 r1 U2 U1 r1 U1 Iv1max 1 5 750 0 002A UV2R1max Iv1max 700 1 4V Rx U2 U1 r1 U2r1 U1 Rx U2 U1 r1 U2 r2 变式3 用以下器材测量一待测电阻Rx的阻值 900 1000 电源E 具有一定内阻 电动势约为9 0V 电压表V1 量程为1 5V 内阻r1 750 电压表V2 量程为5V 内阻r2约为2500 滑线变阻器R 最大阻值约为100 单刀单掷开关K 导线若干 1 测量中要求电压表的读数不小于其量程的1 3 试画出测量电阻Rx的一种实验电路原理图 原理图中的元件要用题图中相应的英文字母标注 2 根据你所画的电路原理图在题给的实物图上画出连线 3 若电压表V1的读数用U1表示 电压表V2的读数用U2表示 则由已知量和测得量表示Rx的公式为Rx Rx U2 U1 U1 r1 U2 U1 r1 U1 1 安全性原则 不超过电表量程 2 精确性原则 尽量减小测量误差 选择量程时 尽量使得在读数时 电流表 电压表指针的偏角在满刻度的1 3到2 3 欧姆表指针尽量在表盘的中间附近 3 设计电学实验选择测量电阻仪器的原则 3 简便性原则 例3 用伏安法测量某一电阻Rx阻值 现有实验器材如下 待测电阻Rx 阻值约5 额定功率为1W 电流表A1 量程0 0 6A 内阻0 2 电流表A2 量程0 3A 内阻0 05 电压表V1 量程0 3V 内阻3k 电压表V2 量程0 15V 内阻15k 滑动变阻器R0 0 50 蓄电池 电动势为6V 开关 导线 为了较准确测量Rx阻值 电压表 电流表应选 并画出实验电路图 A1 Imax Umax Rx 3 5 0 6A V1 R00 50 5 R0在5 50 URx变化不明显 10 50 5 10 调节不方便 在限流电路中 一般滑动变阻器的阻值R与Rx相当 R0 Rx Rx R0 Ux变化不明显 E 6v 例3 用伏安法测量某一电阻Rx阻值 现有实验器材如下 待测电阻Rx 阻值约5 额定功率为1W 电流表A1 量程0 0 6A 内阻0 2 电流表A2 量程0 3A 内阻0 05 电压表V1 量程0 3V 内阻3k 电压表V2 量程0 15V 内阻15k 滑动变阻器R0 0 50 蓄电池 电动势为6V 开关 导线 为了较准确测量Rx阻值 电压表 电流表应选 并画出实验电路图 A1V1 A1 V1 5 0 50 URx R0 LAP 0 40 调节不方便 P 在分压式电路中 滑动变阻器的阻值R选择小的 大的 RV1Rx并 Rx RV1Rx并 Rx 例3 用伏安法测量某一电阻Rx阻值 现有实验器材如下 待测电阻Rx 阻值约5 额定功率为1W 电流表A1 量程0 0 6A 内阻0 2 电流表A2 量程0 3A 内阻0 05 电压表V1 量程0 3V 内阻3k 电压表V2 量程0 15V 内阻15k 滑动变阻器R0 0 5 蓄电池 电动势为6V 开关 导线 为了较准确测量Rx阻值 电压表 电流表应选 并画出实验电路图 A1V1 A1 V1 0 5 5 E 6v v1max 3v 5 0 5 超过v1电表量程 1 电压从零开始连续变化 电压变化范围较大 在分压式电路中 滑动变阻器R滑选择阻值 必须用分压式电路的情况 2 电表 V A 超量程 量程不够 3 当R滑 Rx时 若用限流电路Rx两端电压变化不明显 在限流电路中 一般滑动变阻器的阻值R滑与Rx选择 小的 相当的 考试中99 以上都是考分压式电路 分压式电路可以代替限流电路 限流电路不能可以代替分压式电路 伏安法测电阻 描绘小灯泡的伏安特性曲线等实验 测量电源的电动势和内阻 例4 为了测量某电流表A的内阻 量程为50mA 内阻约10 提供的实验器材有 A 直流电压表V 0 3V 内阻约6k B 定值电阻R1 5 0 1A C 定值电阻R2 50 0 0 1A D 滑动变阻器R 0 5 2A E 直流电源E 3V 内阻很小 F 导线 电键若干 1 实验中定值电阻R 应选用 选填 R1 或 R2 2 在如图虚线框内将实验电路原理图画完整 3 某同学在实验中测出7组对应的数据 见下表 请在图示坐标中描点作出U I图线 由图象可知 表中第次实验数据有错误 此电流表的电阻为 R2 3 9 0 RA R2 2 36 0 04 59 Umax IAmax RA R2 0 05 60 3v 三 反馈练习 1 利用伏安法测电阻时 若不知待测电阻 可采用下述方法选择正确电路以减小误差 可将仪器按下图接好 并空出伏特表的一个接头P 将P分别与a b两点接触一下 如果安培表示数变化 则P应接在 处 如果伏特表示数显著变化 则P应接在 处 解 安培表示数变化显著 说明被测电阻较大 可跟伏特表内阻相比 因此采用内接法可以减小误差 P应接在b处 而当伏特表示数变化显著 说明被测电阻较小可跟安培表内阻相比 因此采用外接法可以减小误差 P应接在a处 a b 2 一个未知电阻 无法估计其电阻值 某同学用伏安法测量此电阻 用图 a b 两种电路各测一次 用 a 图所测数据为3 0V 3 0mA 用 b 图测得的数据是2 9V 4 0mA 由此可知 用 图测得Rx的误差较小 测量值Rx a 1000 U U 3 0 2 9 3 0 1 30 I I 4 0 3 0 3 0 1 3 2 某同学想要了解导线在质量相同时 电阻与截面积的关系 选取了材料相同 质量相等的5卷导线 进行了如下实验 1 用螺旋测微器测量某一导线的直径如下图所示 读得直径d mm 1 0mm 20 0 0 01mm 1 200mm 2 该同学经实验测量及相关计算得到如下数据 请你根据以上数据判断 该种导线的电阻R与截面积S是否满足反比关系 若满足反比关系 请说明理由 若不满足 请写出R与S应满足的关系 直接用两组R S值相乘 50 0 784 39 2 10 0 1 753 17 53 可得RS明显不相等 可迅速判断结果 不满足 R L S 材料相同 质量相等 V Ls L V s R V S2 1 S2 2 该同学经实验测量及相关计算得到如下数据 3 若导线的电阻率 5 1 10 7 m 则表中阻值为3 1 的导线长度l 结果保留两位有效数字 根据 3 8分 有一根圆台状均匀质合金棒如图甲所示 某同学猜测其电阻的大小与该合金棒的电阻率 长度L和两底面直径d D有关 他进行了如下实验 1 用游标卡尺测量合金棒的两底面直径d D和长度L 图乙中游标卡尺 游标尺上有20个等分刻度 的读书L cm 9 940cm 9 9cm 8 0 05mm 9 9cm 0 40mm 9 9cm 0 040cm 估读验证9 9cm d 10 0cm 2 测量该合金棒电阻的实物电路如图丙所示 相关器材的参数已在图中标出 该合金棒的电阻约为几个欧姆 图中有一处连接不当的导线是 用标注在导线旁的数字表示 本实验为测定一个几欧姆的电阻 在用伏安法测量其两端的电压和通过电阻的电流时 因为安培表的内阻