实验测定金属的电阻率ppt课件

1、电路电路实验：测定金属的电实验：测定金属的电阻率阻率第八章一、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所示是常用的螺旋测微器，它的测砧器，它的测砧A和固定刻度和固定刻度G固定在框固定在框架架F上，旋钮上，旋钮K、微调旋钮、微调旋钮K和可动刻和可动刻度度H，测微螺杆，测微螺杆P连在一同，经过精细连在一同，经过精细螺纹套在螺纹套在G上上.图图8-5-12.原理原理精细螺纹的螺距是精细螺纹的螺距是0.5mm，即，即K每旋每旋转一周，转一周，P前进或后退前进或后退0.5mm，可动刻度，可动刻度分成分成50等份，每一等份表示等份，每一等份表示0.01mm，即，即可动刻度

2、每转过一等份，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等份就知道长度变化了多少个0.01mm.用用它丈量长度，可以准确到它丈量长度，可以准确到 mm，还可，还可以估读到以估读到0.001mm(即毫米的千分位即毫米的千分位)，因，因此螺旋测微器又称为千分尺此螺旋测微器又称为千分尺.0.013.读数方法读数方法先从固定刻度先从固定刻度G上读出半毫米整数上读出半毫米整数倍的部分，缺乏半毫米的部分由可动刻倍的部分，缺乏半毫米的部分由可动刻度读出，即看可动刻度上的第几条刻度度读出，即看可动刻度上的第几条刻

3、度线与固定刻度线上的横线重合，从而读线与固定刻度线上的横线重合，从而读出可动刻度示数出可动刻度示数(留意估读留意估读).即有：即有：丈量长度丈量长度=固定刻度固定刻度示数示数+可动刻度示数可动刻度示数准准确度确度.(留意单位为留意单位为mm)如图如图8-5-2所示，缺所示，缺乏半毫米而从可动刻度乏半毫米而从可动刻度上读的示数为上读的示数为15.5格，格，最 后 的 读 数 为 ：最 后 的 读 数 为 ：2.0mm+15.50.01mm=2.155mm. 图图8-5-24.本卷须知本卷须知(1)丈量前须校正零点：先使小砧丈量前须校正零点：先使小砧A与测微螺杆与测微螺杆P并拢，察看可动刻度的零并

4、拢，察看可动刻度的零刻度线与固定刻度的轴向线能否重合，刻度线与固定刻度的轴向线能否重合，以及可动刻度的边缘与固定刻度的零刻以及可动刻度的边缘与固定刻度的零刻度线能否重合，否那么应加以修正度线能否重合，否那么应加以修正.(2)读数时，除留意察看毫米整数刻读数时，除留意察看毫米整数刻度线外，还要特别留意半毫米刻度线能度线外，还要特别留意半毫米刻度线能否显露否显露.螺旋测微器要估读，以毫米为螺旋测微器要估读，以毫米为单位时要保管到小数点后第三位单位时要保管到小数点后第三位.(3)丈量时，当螺杆丈量时，当螺杆P快要接触被测快要接触被测物体时，要停顿运用粗调旋钮物体时，要停顿运用粗调旋钮K，改用，改用微

5、调旋钮微调旋钮K，当听到，当听到“咔、咔咔、咔响声时，响声时，停顿转动微调旋钮停顿转动微调旋钮K，并拧紧固定旋钮，并拧紧固定旋钮.这样做既可维护仪器，又能保证丈量结这样做既可维护仪器，又能保证丈量结果的准确性果的准确性.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)练习运用螺旋测微器练习运用螺旋测微器(2)学会用伏安法丈量电阻的阻值学会用伏安法丈量电阻的阻值(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=，只需测，只需测出金属导线的长度出金属导线的长度l和它的直径和它的直径d，计算出，计算出导线的横截面积导线的横截面积S，并用伏

6、安法测出金属，并用伏安法测出金属导线的电阻导线的电阻R，即可计算出金属导线的电，即可计算出金属导线的电阻率阻率.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、螺旋测微器、直流电压表和直流电流表、滑动变阻器、直流电压表和直流电流表、滑动变阻器、电池、开关及衔接导线、金属电阻丝电池、开关及衔接导线、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，求出上三个不同位置各测一次直径，求出其平均值其平均值d，计算出导线的横截面积，计算出导线的横截面积S.(2)用毫米刻度尺丈量接入电路中用毫米刻度尺丈量接入

7、电路中的被丈量金属导线的有效长度，反复的被丈量金属导线的有效长度，反复丈量丈量3次，求出其平均值次，求出其平均值l.(3)按照图按照图8-5-3所示的电路图用导所示的电路图用导线把器材连好，并把滑动变阻器的阻值线把器材连好，并把滑动变阻器的阻值调至最大调至最大.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，改动滑动变阻器滑动片的位置，读出几改动滑动变阻器滑动片的位置，读出几组相应的电流表、电压表的示数组相应的电流表、电压表的示数I和和U的的值，记入记录表格内，断开开关值，记入记录表格内，断开开关S，求，求出电阻出电阻R的平均值的平均值.(5)将测得的将测得的R、l

8、、d的值代入电阻的值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.本卷须知本卷须知(1)本实验中被测金属导线的电阻值较小，本实验中被测金属导线的电阻值较小，因此实验电路必需采用电流表外接法因此实验电路必需采用电流表外接法.(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)，然后再，然后再把电压表并联在待测金属导线的两端把电压表并联在待测金属导线的两端.(3)金属导线的

9、长度，应该是在连入电路金属导线的长度，应该是在连入电路之后再丈量，丈量的是接入电路部分的长度，之后再丈量，丈量的是接入电路部分的长度，并且要在拉直之后再丈量并且要在拉直之后再丈量.(4)接通电源的时间不能过长，经过接通电源的时间不能过长，经过电阻丝的电流不能过大，否那么金属丝电阻丝的电流不能过大，否那么金属丝将因发热而温度升高，这样会导致电阻将因发热而温度升高，这样会导致电阻率变大，呵斥较大误差率变大，呵斥较大误差.(5)要恰中选择电流表、电压表的量要恰中选择电流表、电压表的量程，调理滑动变阻器的阻值时，应留意程，调理滑动变阻器的阻值时，应留意同时察看两表的读数，尽量使两表的指同时察看两表的读

10、数，尽量使两表的指针偏转较大，以减小读数误差针偏转较大，以减小读数误差.测定金属的电阻率的普通方法测定金属的电阻率的普通方法 在在“丈量金属丝的电阻率丈量金属丝的电阻率的实验的实验中：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，那么金属丝的直径为所示，那么金属丝的直径为 mm.图图8-5-4(2)知电阻丝的电阻约为知电阻丝的电阻约为10，现，现备有以下器材供丈量该电阻丝的电阻备有以下器材供丈量该电阻丝的电阻时选用，应选用的器材有时选用，应选用的器材有(只填只填代号代号).A.量程是量程是00.6A，内阻是，内阻是0.5的的电流表；电流表；B.量程是量程

11、是03A，内阻是，内阻是0.1的的电流表；电流表；C.量程是量程是03V，内阻是，内阻是6k的电压表；的电压表；D.量程是量程是015V，内阻是，内阻是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的滑的滑动变阻器；动变阻器；F.阻值为阻值为020，额定电流为，额定电流为2A的滑动的滑动变阻器；变阻器；G.蓄电池蓄电池(6V)；H.开关一个，导线假设干开关一个，导线假设干. (3)画出用伏安法测上述电阻丝电阻的画出用伏安法测上述电阻丝电阻的电路图电路图.(1)该金属丝的直径为该金属丝的直径为0.350mm.(2)先选电源：题中只给不断流电源，先选电源：题中只给

12、不断流电源，所以应先确定电源，选所以应先确定电源，选G.选电流表：电源选定后可估算总电选电流表：电源选定后可估算总电流，不连入滑动变阻器，干路电流最大值流，不连入滑动变阻器，干路电流最大值Imax=0.6A，所以选，所以选A.假设选电流表假设选电流表B，会有以下缺乏：首，会有以下缺乏：首先先0.6A电流太小，指针偏转范围缺乏刻度电流太小，指针偏转范围缺乏刻度盘的三分之一，读数时误差较大；其次电盘的三分之一，读数时误差较大；其次电流表量程越大，准确度越低，故不选流表量程越大，准确度越低，故不选B.6V10 选电压表：假设选电压表选电压表：假设选电压表C，量程量程3V，那么干路总电流要被控制，那么

13、干路总电流要被控制在在0.3A以下，由上列所选电流表以下，由上列所选电流表A，指针偏转可到达满刻度的一半指针偏转可到达满刻度的一半.假设选电压表假设选电压表D，量程，量程15V，电，电源源6V， ,此时电压表指针偏转此时电压表指针偏转范围虽满足指针在范围虽满足指针在1323刻度盘范刻度盘范围，但用围，但用15V量程时，准确度太低，量程时，准确度太低，为实现电压表和电流表准确度的匹为实现电压表和电流表准确度的匹配，应选电压表配，应选电压表C而不选电压表而不选电压表D.6V115V2.5 选变阻器：由于已选量程是选变阻器：由于已选量程是3V的电压的电压表，决议滑动变阻器必需采用分压电路衔接方表，决

14、议滑动变阻器必需采用分压电路衔接方式式.由于电阻丝阻值约为由于电阻丝阻值约为10，为在，为在3V、0.3A以下范围内调理滑动变阻器，读取几组丈量值，以下范围内调理滑动变阻器，读取几组丈量值，滑动变阻器应选滑动变阻器应选020为宜，即为宜，即F.显然，选取显然，选取01000变阻器不行，一是阻值太大，变化变阻器不行，一是阻值太大，变化不明显，易呵斥电压表、电流表超量程，烧毁不明显，易呵斥电压表、电流表超量程，烧毁表头；二是额定电流也太小表头；二是额定电流也太小.另外，组成电路另外，组成电路必需有开关和导线，即必需有开关和导线，即H是必需的是必需的.故所选用的器材有故所选用的器材有A，C，F，G，

15、H.(3)画电路图时，还要选择电流表是画电路图时，还要选择电流表是内接电路，还是外接电路内接电路，还是外接电路.由由Rx=10，RA=0.5，RV=6000可知，为减小可知，为减小RA分压带来误差，应选电分压带来误差，应选电流表外接流表外接.电路图如以下图电路图如以下图.此题提供的电压表、电流表、此题提供的电压表、电流表、滑动变阻器均有两种规格，实验时用什滑动变阻器均有两种规格，实验时用什么规格的仪表、器材，要求首先要做出么规格的仪表、器材，要求首先要做出选择判别后再动手实验选择判别后再动手实验.变式训练变式训练1：影响物质资料电阻率：影响物质资料电阻率的要素很多，普通金属资料的电阻率随的要素

16、很多，普通金属资料的电阻率随温度的升高而增大，而普通半导体资料温度的升高而增大，而普通半导体资料的电阻率那么与之相反，随温度的升高的电阻率那么与之相反，随温度的升高而减小而减小.某课题研讨组需求研讨某种导某课题研讨组需求研讨某种导电资料的导电规律，他们用该种导电资电资料的导电规律，他们用该种导电资料制形成电阻较小的线状元件料制形成电阻较小的线状元件Z做实验，做实验，丈量元件丈量元件Z中的电流随两端电压从零逐中的电流随两端电压从零逐渐增大过程中的变化规律渐增大过程中的变化规律.(1)他们应选用以下图所示的哪个电他们应选用以下图所示的哪个电路进展实验路进展实验( )(2)按照正确的电路图衔接图按照

17、正确的电路图衔接图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的电压与电流的的电压与电流的关系如以下图所示关系如以下图所示.根据表中数据，判根据表中数据，判别元件别元件Z是金属资料还是半导体资料是金属资料还是半导体资料.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(4)用螺旋测微器测得线状元件用螺旋测微器测得线状元件Z的的直径如图直径如图8-5-6所示，那么所示，那么Z的直径是的直径是mm.图图8-5-6 解析：解析：(1)由题意，电流和

18、电压从零开场递由题意，电流和电压从零开场递增，那么滑动变阻器要接成分压式；元件的电增，那么滑动变阻器要接成分压式；元件的电阻较小，那么伏安法测电阻时应采用电流表外阻较小，那么伏安法测电阻时应采用电流表外接法应选接法应选A. (2)实物连线如以下图实物连线如以下图 (3)由表格可知，随由表格可知，随着电压的增大，元件的着电压的增大，元件的电阻减小，即电阻率随电阻减小，即电阻率随温度的升高而减小，所温度的升高而减小，所以 该 元 件 资 料 是 半 导以 该 元 件 资 料 是 半 导体体图象法处置数据在该实验图象法处置数据在该实验中的运用中的运用 用伏安法丈量电阻阻值用伏安法丈量电阻阻值R，并，

19、并求出电阻率求出电阻率.给定电压表给定电压表(内阻约为内阻约为50k)、电流表、电流表(内阻约为内阻约为40)、滑动变、滑动变阻器、电源、电键、待测电阻阻器、电源、电键、待测电阻(约为约为250)及导线假设干及导线假设干.图图8-5-7(1)画出丈量画出丈量R的电路图的电路图.(2)在图在图8-5-7中的中的6个点表示实验中测个点表示实验中测得的得的6组电流组电流I、电压、电压U的值，试写出根据的值，试写出根据此图求此图求R值的步骤：值的步骤： .求出的电阻值求出的电阻值R= .(保管三位保管三位有效数字有效数字) (3)待测电阻是一均匀资料制成的圆柱待测电阻是一均匀资料制成的圆柱体，用游标为

20、体，用游标为50分度的游标卡尺丈量其长分度的游标卡尺丈量其长度与直径，结果分别如图度与直径，结果分别如图8-5-8(a)、(b)所所示，由图可知其长度为，直径为示，由图可知其长度为，直径为 .(4)由以上数据可求出由以上数据可求出= .(保管保管三位有效数字三位有效数字)图图8-5-8此题调查伏安法测电阻的原此题调查伏安法测电阻的原理、用理、用U-I图象求电阻的方法，电阻率图象求电阻的方法，电阻率的计算及游标卡尺的读数的计算及游标卡尺的读数.(1)滑动变阻器可采用限流式接法和滑动变阻器可采用限流式接法和分压式接法，由于，所以电流表分压式接法，由于，所以电流表可用外接法，电路图有两种情况，如以可

21、用外接法，电路图有两种情况，如以下图所示，根据下图所示，根据“能限流不分压能限流不分压原那原那么，应选限流式接法么，应选限流式接法.VxxARRRR(2)作作UI图线，应舍去左起第图线，应舍去左起第2个点，其他个点，其他5个点尽量接近直线且均匀个点尽量接近直线且均匀分布在直线两侧分布在直线两侧.求该直线的斜率求该直线的斜率k，那么那么R=k=229(221237均正确均正确)(3)长度为长度为0.800cm; 直径为直径为0.194cm(4)根据得代入数据根据得代入数据=229m=8.4610-2m本实验调查的覆盖面较大，本实验调查的覆盖面较大，在实验复习中要了解实验原理、实验步在实验复习中要

22、了解实验原理、实验步骤，掌握实验数据的处置方法，同时要骤，掌握实验数据的处置方法，同时要提高对实验数据的计算才干提高对实验数据的计算才干.lRS SRl 2221(0.194 10 )40.8 10 变式训练变式训练2：在用伏安法测电阻的实验中，：在用伏安法测电阻的实验中，所用电压表的内阻约为所用电压表的内阻约为20k，电流表的内阻约，电流表的内阻约为为10，选择可以尽量减小误差的电路图接线进，选择可以尽量减小误差的电路图接线进展实验，读得的各组数据用实心圆点标于坐标上，展实验，读得的各组数据用实心圆点标于坐标上，如图如图8-5-9所示所示 (1)根据各点表示的数据描出根据各点表示的数据描出I

23、-U图线，由此图线，由此求得该电阻的阻值求得该电阻的阻值Rx= _(保管两位有效数字保管两位有效数字) (2)画出此实验的电路原理图画出此实验的电路原理图 解析：此题采用图像法解题，只需正确画出解析：此题采用图像法解题，只需正确画出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，那么图线应是经过原点的一条直线图线的斜率那么图线应是经过原点的一条直线图线的斜率等于被测电阻阻值等于被测电阻阻值Rx. ( 1 ) 舍 去 不 合 理 的 点 直 线 如 图 甲 所舍 去 不 合 理 的

24、 点 直 线 如 图 甲 所示示Rx=2.4103 (2.3103或或2.5103也算也算对对)如图甲所示，察看如图甲所示，察看6个实验点，发现第个实验点，发现第4点偏向较点偏向较大，舍去不用，将其他五点连成直线，得到过坐大，舍去不用，将其他五点连成直线，得到过坐标原点的标原点的IU图像由图像适中选取图像由图像适中选取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，丈量，丈量电路应设计为内接法电路应设计为内接法 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

25、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 1.在做在做“测定金属线的电阻率测定金属线的电阻率实验时，以下操实验时，以下操作中正确的选项是作中正确的选项是( ) A假设待测金属导线是漆包线，运用小刀刮去假设待测金属导线是漆包线，运用小刀刮去外表的漆皮，再测金属丝的直径，而两端接头部分那外表的漆皮，再测金属丝的直径，而两端接头部分那么要用沙布打磨干净，以保证电路接触良好么要用沙布打磨干净，以保证电路接触良好 B用米尺反复丈量用米尺反复丈量3次导线的总长度，求出平均次导线的总长度，求出平均值值l，然后将导线接

26、入丈量电路中，然后将导线接入丈量电路中 C估计待测金属导线的电阻大小，选择适宜仪估计待测金属导线的电阻大小，选择适宜仪器和实验电路器和实验电路 D合上开关合上开关S，不断增大滑动变阻器接入电路的，不断增大滑动变阻器接入电路的有效阻值，记录几组对应的电流和电压数值，计算出有效阻值，记录几组对应的电流和电压数值，计算出导线的电阻导线的电阻RC24()A.C2BDd UIldUIl在“测定金属的电阻率”实验中，由可知，对实验结果的准确性影响最大的是 导线直径 的测量电压 的测量电流 的测量导线长度 的测量224d UrrdIl题中所涉及的四项对测定金属的电阻率均有影响，但影响最大的应是测金属丝直径的

27、误差，从公式看，解析：电阻率 跟成正比答案：答案：A 3.在在“测定金属的电阻率测定金属的电阻率的实验中，需求的实验中，需求用刻度尺测出被测金属丝的长度用刻度尺测出被测金属丝的长度l，用螺旋测微，用螺旋测微器测出金属丝的直径器测出金属丝的直径d，用电流表和电压表测，用电流表和电压表测出金属丝的电阻出金属丝的电阻Rx. (1)请写出测金属丝电阻率的表达式：请写出测金属丝电阻率的表达式：r=_(用上述丈量的字母表示用上述丈量的字母表示) 24xd Rl(2)假设实验中丈量金属丝的长度和直径假设实验中丈量金属丝的长度和直径时，刻度尺和螺旋测微器的示数分别如图时，刻度尺和螺旋测微器的示数分别如图8-5

28、-10所示，那么金属丝长度的丈量值为所示，那么金属丝长度的丈量值为l=_cm，金属丝直径的丈量值为，金属丝直径的丈量值为d=_mm.图图8-5-100.7960.799 36.4836.50 (3)用电流表和电压表测金属丝的电阻时，用电流表和电压表测金属丝的电阻时，由于电压表、电流表内阻的影响，不论运用电由于电压表、电流表内阻的影响，不论运用电流表内接法还是电流表外接法，都会产生系统流表内接法还是电流表外接法，都会产生系统误差按如图误差按如图8-5-11所示的电路进展丈量，可所示的电路进展丈量，可以消除由于电表内阻呵斥的系统误差以消除由于电表内阻呵斥的系统误差 图图8-5-11 利用该电路进展

29、实验的主要操作过程是：利用该电路进展实验的主要操作过程是： 第一步：先将第一步：先将R2的滑动头调到最左端，单刀双的滑动头调到最左端，单刀双掷开关掷开关S2向向1闭合，闭合开关闭合，闭合开关S1，调理滑动变阻器，调理滑动变阻器R1和和R2，使电压表和电流表的示数尽量大些，使电压表和电流表的示数尽量大些(不超越量不超越量程程)，读出此时电压表和电流表的示数，读出此时电压表和电流表的示数U1、I1. 第二步：坚持两滑动变阻器的滑动触头位置不第二步：坚持两滑动变阻器的滑动触头位置不变，将单刀双掷开关变，将单刀双掷开关S2向向2闭合，读出此时电压表和闭合，读出此时电压表和电流表的示数电流表的示数U2、

30、I2.请写出由以上记录数据计算被测电阻请写出由以上记录数据计算被测电阻Rx的表达式的表达式Rx=_1212UUII 4.(2021江苏卷江苏卷)有一根圆台状均匀质合金棒有一根圆台状均匀质合金棒如图如图8-5-12甲所示，某同窗猜测其电阻的大小与甲所示，某同窗猜测其电阻的大小与该合金棒的电阻率该合金棒的电阻率r、长度、长度L和两底面直径和两底面直径d、D有有关他进展了如下实验：关他进展了如下实验： (1)用游标卡尺丈量合金棒的两底面直径用游标卡尺丈量合金棒的两底面直径d、D和长度和长度L.如图如图8-5-12所示中的图乙，游标卡尺所示中的图乙，游标卡尺(游游标尺上有标尺上有20个等分刻度个等分刻度)的读数的读数L=_cm.9.940