实验:导体电阻率的测量

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1、实验:导体电阻率的测量金属丝电阻率的测量任务:任务:金属丝金属丝金属丝金属丝电阻率的测量电阻率的测量=:测量金属丝的横截面积。:测量金属丝的长度。:测量金属丝的电阻。测量金属丝接入电路的测量金属丝接入电路的有效长度有效长度横横截截面面积积不不可可直直接接测测量量,转转换换为为测量金属丝的直径测量金属丝的直径d d设设置置相相关关电电路路,测测得得通通过过金金属属丝丝的电压与电流的电压与电流综综综综上上上上:直直直直接接接接测测测测得得得得长长长长度度度度为为为为l l l l;电电电电阻阻阻阻为为为为R R R R;由由由由测测测测直直直直径径径径d d d d,可可可可知知知知 ,得得得得横

2、截面积横截面积横截面积横截面积 ,故电阻率最终表达式为:,故电阻率最终表达式为:,故电阻率最终表达式为:,故电阻率最终表达式为:实验2:金属丝电阻率的测量金属丝电阻率的测量1 1 1 1、物理量的测量、物理量的测量、物理量的测量、物理量的测量(1 1)测量金属丝的长度)测量金属丝的长度l l测测测测量量量量工工工工具具具具:毫毫毫毫米米米米刻刻刻刻度度度度尺尺尺尺(电电电电阻阻阻阻丝丝丝丝总总总总长长长长度度度度有有有有几几几几十十十十厘厘厘厘米米米米,可可可可选选选选用用用用毫毫毫毫米米米米刻刻刻刻度度度度尺尺尺尺);分度值;分度值;分度值;分度值1mm1mm1mm1mm,可读到,可读到,可

3、读到,可读到0.1mm0.1mm0.1mm0.1mm测量思路:测量接入电路的电阻丝测量思路:测量接入电路的电阻丝测量思路:测量接入电路的电阻丝测量思路:测量接入电路的电阻丝有效长度有效长度有效长度有效长度,多测几次求取平均值。,多测几次求取平均值。,多测几次求取平均值。,多测几次求取平均值。有效长度有效长度实验2:金属丝电阻率的测量金属丝电阻率的测量1 1 1 1、物理量的测量、物理量的测量、物理量的测量、物理量的测量(2)测量金属丝的横截面积测测测测量量量量思思思思路路路路:测测测测量量量量金金金金属属属属丝丝丝丝的的的的直直直直径径径径d d d d,利利利利用用用用面面面面积积积积公公公

4、公式式式式,间间间间接接接接得得得得出出出出金金金金属属属属丝丝丝丝的的的的横横横横截面积。截面积。截面积。截面积。测量方法:测量方法:测量方法:测量方法:选刻度尺,利用累积法测直径;选刻度尺,利用累积法测直径;选刻度尺,利用累积法测直径;选刻度尺,利用累积法测直径;选选选选螺螺螺螺旋旋旋旋测测测测微微微微器器器器或或或或游游游游标标标标卡卡卡卡尺尺尺尺直直直直接接接接测测测测量量量量直直直直径径径径,在在电电阻阻丝丝的的不不同同位位置置测测量量3 3次,求得直径的平均值次,求得直径的平均值为方便测量与减小误差,采用螺旋测微器进行金属丝直径的测量为方便测量与减小误差,采用螺旋测微器进行金属丝直

5、径的测量分度值为分度值为0.01mm0.01mm,可读至,可读至0.001mm0.001mm实验2:金属丝电阻率的测量金属丝电阻率的测量1 1 1 1、物理量的测量、物理量的测量、物理量的测量、物理量的测量(3)测量电阻大小R测测测测量量量量思思思思路路路路:利利利利用用用用电电电电阻阻阻阻的的的的定定定定义义义义式式式式,连连连连接接接接电电电电路路路路,测测测测出出出出金金金金属属属属丝丝丝丝所所所所通通通通过过过过电电电电流流流流和和和和电电电电压的大小压的大小压的大小压的大小测量方法:伏安法(安安法;伏伏法等皆可)测量方法:伏安法(安安法;伏伏法等皆可)测量方法:伏安法(安安法;伏伏法

6、等皆可)测量方法:伏安法(安安法;伏伏法等皆可)原理:RxIxUx实验2:金属丝电阻率的测量金属丝电阻率的测量1 1 1 1、物理量的测量、物理量的测量、物理量的测量、物理量的测量(3)测量电阻大小R用电压表测电压用电压表测电压用电流表测电流用电流表测电流伏安法测电阻伏安法测电阻伏伏安安法法:用用电电压压表表测测出出电电阻阻两两端端的的电电压压U,用用电电流流表表测测出出通通过过电电阻阻的的电流电流I,利用部分电路欧姆定律可以算出电阻的阻值,利用部分电路欧姆定律可以算出电阻的阻值RAVRxAVRx常见的电流表、电压表接法常见的电流表、电压表接法实验2:金属丝电阻率的测量金属丝电阻率的测量1 1

7、 1 1、物理量的测量、物理量的测量、物理量的测量、物理量的测量(3)测量电阻大小R伏安法测电阻的接法伏安法测电阻的接法内内接接法法:电电流流表表接接在在电电压压表表两两接接线线柱柱内内侧侧,通通常常叫叫“内内接接法法”AVRx电流表在内电流表在内电压表示数:电压表示数:电流表示数:电流表示数:R测测R真真内接法误差分析:内接法误差分析:误差来源于误差来源于电流表的电流表的分压。分压。思思考考:在在此此接接法法的的基基础础上上如如何何减减小小误误差差?电流表分压越小,则误差越小。即在测量电阻一定的情况下,同量程的电流电流表分压越小,则误差越小。即在测量电阻一定的情况下,同量程的电流表的自身电阻

8、越小越好。表的自身电阻越小越好。在设置电路时可知,该电路适合测较大的电阻,即在设置电路时可知,该电路适合测较大的电阻,即RRRRA A(且测量数据比真实数据大。)(且测量数据比真实数据大。)实验2:金属丝电阻率的测量金属丝电阻率的测量1 1 1 1、物理量的测量、物理量的测量、物理量的测量、物理量的测量(3)测量电阻大小R伏安法测电阻的接法伏安法测电阻的接法外外接接法法:电电流流表表接接在在电电压压表表两两接接线线柱柱外外侧侧,通通常常叫叫“外外接接法法”AVRx电流表在外电流表在外电压表示数:电压表示数:电流表示数:电流表示数:R测测R真真外接法误差分析:外接法误差分析:误差来源于误差来源于

9、电压表的电压表的分流。分流。思思考考:在在此此接接法法的的基基础础上上如如何何减减小小误误差差?电压表分流越小,则误差越小。即在测量电阻一定的情况下,同量程的电电压表分流越小,则误差越小。即在测量电阻一定的情况下,同量程的电压表的自身电阻越大越好。压表的自身电阻越大越好。在设置电路时可知,该电路适合测较小的电阻,即在设置电路时可知,该电路适合测较小的电阻,即RRRRR0 0时,测量电阻时,测量电阻时,测量电阻时,测量电阻R R R RX X X X为为为为大电阻,大电阻,采用采用采用采用内接法。内接法。当当当当R RX XRR0 0时,测量电阻时,测量电阻时,测量电阻时,测量电阻R R R R

10、X X X X为为为为小电阻,小电阻,采用采用采用采用外接法。外接法。当当当当R RX X=R=R0 0时时时时,内内外接法都可以。外接法都可以。实验2:金属丝电阻率的测量金属丝电阻率的测量1 1 1 1、物理量的测量、物理量的测量、物理量的测量、物理量的测量(3)测量电阻大小R内、外接法的选择试触法:试触法:按内外接的方式依次连接,观察电流表、电压表示数变化情按内外接的方式依次连接,观察电流表、电压表示数变化情况。况。VASabR若电压表示数有明显若电压表示数有明显变化,则说明电流表的分压作用明显。变化,则说明电流表的分压作用明显。此时适用外接法,此时适用外接法,外接法误差更小。外接法误差更

11、小。外接法误差更小。外接法误差更小。若电流表示数有明显若电流表示数有明显变化,则说明电压表的分流作用明显。变化,则说明电压表的分流作用明显。此时适用内接法,此时适用内接法,内接法误差更小。内接法误差更小。内接法误差更小。内接法误差更小。实验2:金属丝电阻率的测量金属丝电阻率的测量1 1 1 1、物理量的测量、物理量的测量、物理量的测量、物理量的测量(3)测量电阻大小R内、外接法的选择已知内阻法:已知内阻法:适用于电流表(或电压表)准确值已知的情况适用于电流表(或电压表)准确值已知的情况当电压表的内阻准确值已知,电流表内阻未知,采用外接法,当电压表的内阻准确值已知,电流表内阻未知,采用外接法,无

12、系统误差。无系统误差。当电流表的内阻准确值已知,电压表内阻未知,采用内接法,当电流表的内阻准确值已知,电压表内阻未知,采用内接法,无系统误差。无系统误差。当两电表当两电表的内阻准确值均已知,内、外接法均可,都无系统误的内阻准确值均已知,内、外接法均可,都无系统误差。差。小试牛刀例例1 1、在在伏伏安安法法测测电电阻阻的的实实验验中中,待待测测电电阻阻RxRx约约为为200200,电电压压表表的的内内阻阻约约为为2k2k,电电流流表表的的内内阻阻约约为为1010,测测量量电电路路中中电电流流表表的的连连接接方方式式如如图图(a a)或或图图(b b)所所示示,计计算算结结果果由由计计算算得得出出

13、,式式中中U U与与I I分分别别为为电电压压表表和和电电流流表表的的读读数数;若若将将图图(a a)和和图图(b b)中中电电路路测测得得的的电电阻阻值值分分别别记记为为R Rx1x1和和R Rx2x2,则则 _更更 接接 近近 待待 测测 电电 阻阻 的的 真真 实实 值值,且且 测测 量量 值值R Rx1x1_(填填“大大于于”、“等等于于”或或“小小于于”)真真实实值值,测测量量值值R Rx2x2_ (填填“大大于于”、“等等于于”或或“小小于于”)真实值真实值。Rx1大于大于小于小于例例2 2、测测量量金金属属丝丝电电阻阻R Rx x的的电电路路图图如如图图2 2所所示示,闭闭合合开

14、开关关S S,先先后后将将电电压压表右侧接线端表右侧接线端P P接接a a、b b点时,电压表和电流表示数如下表所示。点时,电压表和电流表示数如下表所示。该该学学生生认认真真观观察察到到两两次次测测量量中中,电电流流表表的的读读数数几几乎乎未未变变,发发生生这这种种现现象的原因是象的原因是_。比比较较合合理理且且较较准准确确的的金金属属丝丝电电阻阻R Rx x测测=_(=_(保保留留两两位位有有效效数数字字),从从系系统统误误差差角角度度分分析析,R Rx x的的测测量量值值R Rx x测测与与其其真真实实值值比比较较,R Rx x测测_ _R Rx x真真(填填“”、“=”“=”或或“”)”

15、)。电压表内阻远大于金属丝电阻,电压表分流几乎为零电压表内阻远大于金属丝电阻,电压表分流几乎为零12小试牛刀实验2:金属丝电阻率的测量金属丝电阻率的测量1 1 1 1、物理量的测量、物理量的测量、物理量的测量、物理量的测量(3)测量电阻大小R测测量量未未知知电电阻阻时时,需需重重复复试试验验,取取同同一一电电阻阻的的多多组组电电压压和和电电流流值。值。若分别当同一电阻接入不同的电源电压测量则比较麻烦。若分别当同一电阻接入不同的电源电压测量则比较麻烦。此此时时可可接接入入滑滑动动变变阻阻器器,起起到到在在同同一一电电路路中中,可可以以直直接接改改变变测测量电阻的电流或电压的大小的作用,达到测多组

16、数据的实验效果。量电阻的电流或电压的大小的作用,达到测多组数据的实验效果。思考:滑动变阻器该如何接入电路?实验2:金属丝电阻率的测量金属丝电阻率的测量1 1 1 1、物理量的测量、物理量的测量、物理量的测量、物理量的测量(3)测量电阻大小R滑动变阻器的接法限流式接法限流式接法 U0SRABPRx分压式接法分压式接法 U0SPRxRAB目的:目的:目的:目的:调节滑动变阻器使得电阻有多组调节滑动变阻器使得电阻有多组调节滑动变阻器使得电阻有多组调节滑动变阻器使得电阻有多组U U U U、I I I I数据数据数据数据限流式(滑动变阻器与测量电阻串联)限流式(滑动变阻器与测量电阻串联)U0SRABPRx实验2:金属丝电阻率的测量金属丝电阻率的测量1 1 1 1、物理量的测量、物理量的测量、物理量的测量、物理量的测量(3)测量电阻大小R滑动变阻器的接法限流式:滑动变阻器主要作用为限流式:滑动变阻器主要作用为限制电流限制电流在在此此电电路路中中,滑滑动动变变阻阻器器通通过过改改变变自自身身接接入入电电路的路的阻值阻值,进而,进而影响影响电路的总电路的总电流电流。从从而而达达到到改改变变测测量量电

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