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第十一章 電路及其應用
第3節(jié) 實驗：導體電阻率的測量
1、上節(jié)課的學習中學到，一段導體的電阻如何確定？
2、根據電阻定律，如何來測量導體的電阻率？
測量電阻、導體的長度、導體的橫截面積
1.實驗目的：測定金屬絲的電阻率
2.實驗原理：用電壓表測金屬絲兩端的電壓，用電流表測通過金屬絲的電流，根據計算金屬絲的電阻Rx，然后用毫米刻度尺測量金屬絲的有效長度l，用螺旋測微器測量金屬絲的直徑d，計算出金屬絲的橫截面積S；根據電阻定律，得出計算金屬電阻率的公式。
實驗電路圖如圖所示
金屬絲電阻率的測量
測量工具：毫米刻度尺（電阻絲總長度約幾十厘米，可選用毫米刻度尺）；分度值1mm，可估讀到0.1mm；
測量思路：測量接入電路的電阻絲有效長度，多測幾次求取平均值。
有效長度
測金屬絲的長度
測量思路：測量金屬絲的直徑d，間接得出金屬絲的橫截面積。
測量方法：（1）選刻度尺，利用累積法測直徑；
測金屬絲的直徑
（2）選螺旋測微器或游標卡尺直接測量直徑，在電阻絲的不同位置測量3次，求得直徑的平均值。
為減小誤差，盡量選用螺旋測微器。
又該如何測導體的電阻呢？
誤差分析
電流表外接
電壓表的示數：
電流表的示數：
測量值偏小，測量小電阻，減小電壓表的分流作用
測導體的電阻
測量方法：伏安法
電流表內接
電壓表的示數：
電流表的示數：
測量值偏大，測量大電阻，減小電流表的分壓作用
U測＞U真
I測=I真
3.實驗器材
待測金屬絲，直流電源(4 V)，電流表(0～0.6A)，電壓表(0~3V)，滑動變阻器(50Ω)，開關，導線若干，螺旋測微器，毫米刻度尺。
4.實驗步驟
(1) 測直徑:用螺旋測微器在被測金屬絲的三個不同位置
各測一次直徑，求出直徑平均值d。
(2) 連電路:按實驗原理圖連接好用伏安法測電阻的實驗電路。
(3) 量長度:用毫米刻度尺測量接入電路中的被測金屬絲的有效長度，反復測量3次，求出其平均值l。
(4) 求電阻:把滑動變阻器的滑片調節(jié)到使接入電路中的電阻值最小的位置(限流式接法時調至最大位置)，電路經檢查確認無誤后，閉合開關S，改變滑動變阻器滑片的位置，讀出幾組相應的電流表、電壓表的示數I和U的值，填入表格內，斷開開關S，求出導線電阻Rx的平均值。
(5)拆除實驗電路,整理好實驗器材。
5.數據處理
(1)求Rx的平均值的兩種方法：
①第一種是用 算出各次測量的數值，再取平均值。
②第二種是描點作圖，作出的U—I圖線，求出圖線的斜率，即為。
(2)計算電阻率：將測得的數據、l、d的值代入電阻率計算公式。
6.誤差分析
(1)金屬絲直徑、長度的測量帶來誤差。
(2)若為內接法，電流表分壓造成誤差；若為外接法，電壓表分流帶來誤差。
(3)通電電流大小、時間長短、致使電阻絲發(fā)熱,電阻率隨之變化。
7.注意事項
(1)測量直徑應在導線連入電路前進行，測量金屬絲的長度，應在導線連入電路后拉直的情況下進行。測量有效長度(即兩接線柱之間的長度)。
(2)本實驗中被測金屬絲的阻值較小，故采用電流表外接法。
(3)電流不宜太大(電流表用0～0.6A量程)，通電時間不宜太長，以免金屬絲溫度升高，導致電阻率在實驗過程中變大。
1.在“測定金屬的電阻率”的實驗中，
(1)某同學用螺旋測微器測金屬絲直徑時，
測得結果如圖3-14甲所示，則該金屬絲的
直徑為________mm。
(2)用量程為3V的電壓表和量程為0.6A的電流表測金屬絲的電壓和電流時的讀數如圖3-14乙所示，則電壓表的讀數為_______V，電流表的讀數為_________A。
(3)用米尺測量金屬絲的長度L=0.810 m。利用以上測量數據，可得這種材料的電阻率為_________Ω·m(保留兩位有效數字)。
2.935
2.60
0.52
4.2×105
2.某同學測量一個圓柱體的電阻率，需要測量圓柱體的尺寸和電阻。
(1)分別使用游標卡尺和螺旋測微器測量圓柱體的長度和直徑，某次測量的示數如圖甲和乙所示，長度為_______cm，直徑為_______mm。
(2)按圖3-17丙連接電路后，實驗操作如下：
①將滑動變阻器R1的滑片置于阻值最______
(選填“大”或“小”)處；將S2撥向接點1，
閉合S1，調節(jié)R1，使電流表示數為I0。
②將電阻箱R2的阻值調至最_____(選填“大”或“小”)，S2撥向接點2；保持R1不變，調節(jié)R2，使電流表示數仍為I0，此時R阻值為1280Ω。
(3)由此可知，圓柱體的電阻為______。
5.01
5.316
大
大
1280
3.在“測定金屬的電阻率”的實驗中:
(1)某同學用螺旋測微器測金屬絲直徑時,測得結果如圖1所示,則該金屬絲的直徑為 mm。
(2)用量程為3 V的電壓表和量程為0.6 A的電流表測金屬絲的電壓和電流時的讀數如圖2所示,則電壓表的示數為 V,電流表的示數為 A。
(3)用米尺測得金屬絲的長度L=0.810 m。利用以上測量數據,可得這種材料的電阻率為 Ω·m(保留2位有效數字)。
【答案】(1)2.938(合理范圍均可) (2)2.60 0.52 (3)4.2×10-5

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