实验导体电阻率的测量课件

第十一章

电路及其应用第3节

导体电阻

率的测量

第3节

导体电阻率的测量020301游标卡尺与螺旋测微器实验原理与装置目录CONTENTS伏安法测电阻04滑动变阻器的接法V一、实验原理2.测长度L：毫米刻度尺3.测直径d：②游标卡尺或螺旋测微器①累积法注意：第三节滑动变阻器的分压接法涉及串并联的知识，要先讲第四节

1.测电阻R：伏安法测电阻二、游标卡尺与螺旋测微器1.游标卡尺:二、游标卡尺与螺旋测微器1.游标卡尺:0510010510010510010+3×0.1=读数:0.3mm1+4×0.1=读数:1.4mm【典例1】读出下列游标卡尺的示数？思考：如果想近一步提高测量的精确度可以怎么办？010200123二、游标卡尺与螺旋测微器1.游标卡尺:0102001230102001230+11×0.05=读数:0.55mm3+7×0.05=读数:3.35mm9+8×0.05=读数:9.40mm10+16×0.05=读数:10.80mm010200123010200123试一试：读出下列游标卡尺的示数？【典例2】读出下列游标卡尺的示数？1.游标卡尺:思考1：这个是多少分度的游标尺？20分度10分度20分度精确度:0.1mm0.05mm种类:二、游标卡尺与螺旋测微器思考2：如果想近一步提高测量的精确度可以怎么办？50分度0.02mm1.游标卡尺:10分度20分度精确度:0.1mm0.05mm种类:二、游标卡尺与螺旋测微器30.70mm30+35×0.02=读数:试一试：读出下列游标卡尺的示数？012345678900123456789100123456789001234567891017.00mm17+0×0.02=读数:【典例3】读出下列游标卡尺的示数？【典例3】读出下列游标卡尺的示数？王莽(公元前45年-公元23年10月6日)，字巨君，新都哀侯王曼次子、西汉孝元皇后王政君之侄、王永之弟。中国历史上新朝的建立者，即新始祖，也称建兴帝或新帝，公元8年-公元23年在位。二、游标卡尺与螺旋测微器1.游标卡尺:10分度20分度精确度:0.1mm0.05mm种类:二、游标卡尺与螺旋测微器50分度0.02mm2.螺旋测微器:思考：50分度的游标尺虽然精确，但是有点不容易看清楚了，若想再次提高精确度该怎么做？二、游标卡尺与螺旋测微器2.螺旋测微器:15205100051045401520510005104540152051000510454015205100051045408.5+20.3×0.014.0+8.8×0.01试一试：读出螺旋测微器的示数？=8.703mm读数:读数:=4.088mm=5.545mm=8.462mm试一试：读出螺旋测微器的示数？5.5+4.5×0.018.0+46.2×0.01读数:读数:试一试：读出螺旋测微器的示数？思考：测量下列长度用什么仪器较好？1.导线长度和直径2.头发丝直径3.小球半径4.螺帽外径和内径50分度0.01mm要估读不估读二、游标卡尺与螺旋测微器1.游标卡尺:10分度20分度精确度:0.1mm0.05mm种类:50分度0.02mm2.螺旋测微器:

如何测量导体电阻R？三、伏安法测电阻1.电流表接法VAUIRx=有误差RxVARxRx=有误差UI①外接法:三、伏安法测电阻电压表分流<UV=URxIA=IRx+IVR测=UVIAURxIRx+IV=R真=URxIRx误差原因:即Rx<<RV时，选外接。分流越小，误差越小。小电阻外接，测量值偏小1.电流表接法VAUIRx=有误差RxVARxRx=有误差UI①外接法:三、伏安法测电阻电流表分压>UV=URx+UAIA=IRxR测=UVIAIRxURx+UA=R真=URxIRx误差原因:即Rx>>RV时，选内接。分压越小，误差越小。小电阻外接，测量值偏小②内接法:大电阻内接，测量值偏大口诀：大内小外VAUIRx=有误差RxVARxRx=有误差UI思考1：三个电阻该选择什么接法？RARBRCRX10Ω100Ω1000Ω接法RA1ΩRV10000ΩRx>>RA选内接。Rx<<RV选外接RXRARVRX<外接内接都可

选外接RXRARVRX>

选内接1.电流表接法VAUIRx=有误差RxVARxRx=有误差UI①外接法:三、伏安法测电阻小电阻外接，测量值偏小②内接法:大电阻内接，测量值偏大口诀：大内小外RXRARVRX<

选外接RXRARVRX>

选内接思考2：若不知电阻大小该如何选择?1.电流表接法①外接法:三、伏安法测电阻小电阻外接，测量值偏小②内接法:大电阻内接，测量值偏大口诀：大内小外VASabRx③试触法:(1)若电压表示数明显变化，用外接(2)若电流表示数明显变化，用内接流明内压明外1.电流表接法①外接法:三、伏安法测电阻小电阻外接，测量值偏小②内接法:大电阻内接，测量值偏大口诀：大内小外③试触法:2.电表读数:流明内压明外-0.63-315【典例4】如图为电流表和电压表的刻度盘。(1)图甲电流表使用0.6A量程时，对应刻度盘上每一小格代表________A，图中表针示数是________A；当使用3A量程时，对应刻度盘上每一小格代表________A，图中表针示数为________A。(2)图乙电压表使用较小量程时，表盘刻度每小格表示________V，图中表针的示数为________V。若使用的是较大量程，则这时表盘刻度每小格表示________V，图中表针示数为________V。0.020.440.12.200.11.700.58.51.电流表接法三、伏安法测电阻口诀：大内小外2.电表读数:流明内压明外①最小刻度是1、0.1的，估读到最小刻度下一位最小刻度是0.02、0.5的，估读到最小刻度位②测量的最大值不能超过表的量程，在保证安全的前提下选择小量程。③测量的最小值要大于量程1/3思考：如何让测量值大于量程1/3呢？-0.63-315④缺点：U、I不能从0调起、调节范围小。URx(,）

RxR0+RxE1.限流法特点：一上一下(二接)①P处于A端:RP=0URx=EIRx=ERx②P处于B端:RP=URx=ER0+RxRxR0四、滑动变阻器接法ERxVAR0IRx(,）

ER0+RxERxERxR0+Rx=EIRx=URxRx=ER0+Rx③优点:结构简单、操作方便、耗能少。若R滑<<Rx⑤适用条件：R滑与Rx差不多U、I指针几乎不动若R滑>>RxI变化明显，AB顶多限点流U前期指针几乎不动2.分压法特点：一上两下(三接)1.限流法四、滑动变阻器接法特点：一上一下(二接)RxAVABR0E2.分压法特点：一上两下(三接)1.限流法四、滑动变阻器接法特点：一上一下(二接)①P处于A端:此时Rx被短路URx=0IRx=0②P处于B端:URx=UR0IRx=URxRxABR0E此时整个R0与Rx并联RxAV=EERx=④缺点:结构复杂、操作不便、耗能多。③优点:U、I能从0调节，调节范围大。URx(,）

IRx(,）

0E0ERx⑤适用条件：R滑与Rx差不多或R滑<<Rx以小搏大，越小越好。=1Ω=10000Ω注意:(1)以下三种情况必选分压

(3)限流接法：选择待测电阻的阻值相接近的滑动变阻器。四、滑动变阻器接法2.分压法特点：一上两下(三接)1.限流法特点：一上一下(二接)(2)当两种接法均可时，一般采用限流接法。①当要求电压或电流从0变起时;②当待测电阻Rx远大于滑变总阻值R0时;③当采用限流接法，无论怎样调节都不能保证电路安全时。分压接法：选择总电阻小而额定电流大的滑动变阻器。VARxR0VARxR0伏安法测电阻的四种电路VARxR0VARxR0VARxR0分压外接法

分压内接法限流内接法限流外接法思考3:描绘小灯泡伏安特性曲线选哪种接法？AV分压外接思考3:描绘小灯泡伏安特性曲线选哪种接法？分压外接滑片一开始要滑在哪端？思考3:描绘小灯泡伏安特性曲线选哪种接法？分压外接滑片一开始要滑在哪端？思考4：测金属丝电阻率选哪种接法？分压或限流外接VARxR0VARxR0-

315-

0.63-

315-

0.632.量长度:测有效长度,反复测量3次，求平均值。3.连电路:限流(分压)外接，皆可。4.求电阻:改变滑动变阻器滑片的位置,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,求平均值，断开开关S。

实验步骤应该注意什么事项？思考4：测金属丝电阻率选哪种接法？分压或限流外接1.测直径:在被测金属丝上三个不同位置各测一次直径，并记录。思考4：测金属丝电阻率选哪种接法？思考5：测纯净水电阻率选哪种接法？分压或限流外接VARxR0VARxR0-

315-

0.63分压或限流内接【典例5】

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）；②直流电流表（量程0～10mA，内阻约50）；③直流电压表（量程0～3V，内阻5K）；④直流电源（输出电压4V，内阻可不计）；⑤滑动变阻器（阻值范围0～50,最大电流1A）⑥开关一个，导线若干条。根据器材的规格和实验要求，在实物图上连线。RX=100

=500<故电流表应采用外接法.滑动变阻器能采用限流法吗？Imin=

=0.02A=20mA>10mA故滑动变阻器应采用分压法.【典例5】

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：【典例5】

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：

要求：连的正确且美观漂亮分度精确度:是否估读游标卡尺10分度0.1mm不估读20分度0.05mm50分度0.02mm螺50分度0.01mm估读导体电阻率的测量实验原理滑动变阻器的接法伏安法测电阻课堂小结游标卡尺螺旋测微器

2.测长度L：毫米刻度尺3.测直径d：②游标卡尺或螺旋测微器①累积法1.测电阻R：伏安法测电阻①外接法:小电阻外接，测量值偏小②内接法:大电阻内接，测量值偏大口诀：大内小外2.分压法:一上两下(三接)1.限流法:一上一下(二接)[例1]某同学为了测量某阻值约为5Ω的金属棒的电阻率，进行了如下操作：(1)分别使用刻度尺和螺旋测微器测量金属棒的长度L和直径d，某次测量金属棒的直径示数如图甲所示，直径d＝________mm。(2)现备有下列器材：待测金属棒：R(阻值约5Ω)；V1(量程0～3V，内阻约3kΩ)，

V2(量程0～15V，内阻约9kΩ)；A1(量程0～0.6A，内阻约0.2Ω)，

A2(量程0～3A，内阻约0.05Ω)；

电源：E1(电动势3V，内阻不计)；

滑动变阻器：R(最大阻值约20Ω)；

开关S；导线若干。为使测量尽量精确，电压表应选________，电流表应选________。(均选填器材代号)课堂练习考法(一)实验基本操作6.713V1A1(3)若滑动变阻器采用分压式接法，正确选择仪器后请在图乙中用笔画线代替导线，完成实物电路的连接。(4)用伏安法测得该金属棒的电压和电流，并作出其伏安特性曲线如图丙所示，若图像的斜率为k，则该金属棒的电阻率ρ＝________。(用题目中所给物理量字母表述)课堂练习考法(一)实验基本操作

[例2]在“测定金属丝的电阻率”实验中，所用测量仪器均已校准。待测金属丝接入电路部分的长度约为50cm。(1)用螺旋测微器测量金属丝的直径，其中某一次测量结果如图所示，其读数应为________mm(该值接近多次测量的平均值)。(2)用伏安法测金属丝的电阻Rx。实验所用器材为电池组(3V)、电流表、电压表、滑动变阻器R(0～20Ω，额定电流2A)、开关、导线若干。某小组同学利用以上器材按照电路图正确连接好实验器材，进行实验测量，记录数据如下：课堂练习考法(二)数据处理和误差分析次数1234567U/V0.100.300.701.001.501.702.30I/A0.0200.0600.1600.2200.3400.4600.5200.398(3)这个小组的同学在坐标纸上建立U-I坐标系，如图所示，图中已标出了与测量数据对应的4个坐标点。请在图中标出第2、4、6次测量数据的坐标点，并描绘出U-I图线。由图线得到金属丝的阻值Rx＝_______________Ω(保留两位有效数字)。(4)根据以上数据可以估算出金属丝电阻率约为______。(π取3.14)A．1×10－2Ω·m

B．1×10－3Ω·mC．1×10－6Ω·m D．1×10－8Ω·m课堂练习考法(二)数据处理和误差分析次数1234567U/V0.100.300.701.001.501.702.30I/A0.0200.0600.1600.2200.3400.4600.520

C[例3]小明用电学方法测量电线的长度，首先小明测得电线铜芯的直径为1.00mm，估计其长度不超过50m(已知铜的电阻率为1.75×10－8Ω·m)，现有如下实验器材：①量程为3V、内阻约为3kΩ的电压表；②量程为0.6A、内阻约为0.1Ω的电流表；③阻值为0～20Ω的滑动变阻器；④内阻可忽略，输出电压为3V的电源；⑤阻值为R0＝4.30Ω的定值电阻，开关和导线若干。小明采用伏安法测量电线电阻，正确连接电路后，调节滑动变阻器，电流表的示数从0开始增加，当示数为0.50A时，电压表示数如图甲所示，读数为______V，根据小明测量的信息，图乙中P点应该__________(选填“接a”“接b”“接c”或“不接”)，Q点应该________(选填“接a”“接b”“接c”或“不接”)，小明测得的电线长度为________m。考法(三)源于经典实验的创新考查课堂练习2.50接b接a31.4[例4]用图甲所示电路测量常温下纯净水的电阻率，其中内径均匀的圆柱形玻璃管侧壁连接一细管，细管上加有阀门K以控制管内纯净水的水量，玻璃管两端接有导电活塞，右活塞固定，左活塞可自由移动，实验过程如下：(1)按图甲连接电路，电源为理想电源，内阻不计；R为电阻箱，R1、R2为两个阻值相同的定值电阻，V1、V2为两个量程相同的理想电压表。(2)不同水柱长度L及其电阻R的测量。①用10分度游标卡尺测量玻璃管的内径d，示数如图乙所示，则d＝________mm②向玻璃管内注满纯净水，并用刻度尺测量水柱长度L；③把S拨到1位置，记录电压表V1示数；④把S拨到2位置，调整电阻箱阻值，使电压表V2示数与电压表V1示数相同，记录电阻箱的阻值R；则此时玻璃管内水柱的电阻Rx＝_____；课堂练习考法(三)源于经典实验的创新考查13.7R⑤根据测量数据，可得纯净水的电阻率为ρ＝________。(用Rx、d、L表示)⑥改变玻璃管内水柱长度，重复实验，记录每一次水柱长度L和电阻箱阻值R；⑦断开S，整理好器材。(3)在实验中，导致水柱的电阻Rx的测量值与实际值有偏差的原因____________________________________________________________________________________________________________________________________________________(写出一种原因即可)。课堂练习考法(三)源于经典实验的创新考查

通电过程中水温升高导致的测量偏差等。导线和导电活塞有电阻；两电压表读数的偶然误差；电阻箱精确度导致的测量偏差；1．在“导体电阻率的测量”实验中：(1)根据如图甲所示的电路图，实物连线图(图乙)中的导线a端应与________(选填“b”“c”或“d”)接线柱连接；(2)下列操作正确的是________。A．连接电路时，开关处于断开状态B．闭合开关前，滑动变阻器滑片调到最右端C．完成电流表和电压表读数后，及时断开开关课堂练习c

AC2.

(2023·北京高考)采用图1所示的电路图来测量金属丝Rx的电阻率。(1)实验时，闭合开关S前，滑动变阻器的滑片P应处在______(填“M”或“N”)端(2)按照图1连接实物图，如图2所示。闭合开关前检查电路时，发现有一根导线接错，该导线为__________(填“a”“b”或“c”)。若闭合开关，该错误连接会带来的问题有__________________________________________。课堂练习Mb移动滑片时，电压表和电流表没示数3．(2023·福建泉州期中)某实验小组测量某圆柱体复合材料的电阻率ρ。(1)该实验小组分别用20分度的游标卡尺、螺旋测微器测量其长度L和直径D，某次测量结果如图甲、乙所示。该圆柱体复合材料的长度L＝__________cm，直径D＝________mm。课堂练习(2)某次实验时，电压表的示数为U，电流表的示数为I，若用U/I表示该圆柱体复合材料的电阻的测量值，则该测量值比真实值偏________(填“大”或“小”)。(3)用实验过程中测量的物理量对应的字母表示电阻率，则该圆柱体复合材料电阻率的表达式为ρ＝________。17.6500.440小

4．现有一合金制成的圆柱体，为测量该合金的电阻率，现用伏安法测圆柱体两端之间的电阻，用螺旋测微器测量该圆柱体的直径，用游标卡尺测