第3课　实验：测定金属的电阻率.doc

第二单元实验与探究第3课实验:测定金属的电阻率一、实验目的 1. 掌握电流表、电压表和滑动变阻器的使用方法. 2. 掌握螺旋测微器的使用方法和读数方法. 3. 学会利用伏安法测电阻, 进一步测出金属丝的电阻率. 二、实验原理由 R= ρ lS 得ρ= RS l , 因此, 只要测出金属丝的长度 l, 横截面积 S 和金属丝的电阻 R, 即可求出金属丝的电阻率ρ. 1. 把金属丝接入电路中, 用伏安法测金属丝的电阻 R(R = UI ) .电路原理如图所示. 2. 用毫米刻度尺测量金属丝的长度 l, 用螺旋测微器量得金属丝的直径, 算出横截面积 S. 3. 将测量的数据代入公式ρ= RS l 求金属丝的电阻率. 三、实验器材被测金属丝、螺旋测微器、毫米刻度尺、电池组、电流表、电压表、滑动变阻器、开关、导线若干. 四、螺旋测微器、游标卡尺的使用 1. 螺旋测微器的构造原理及读数. (1) 螺旋测微器的构造. A 和固定刻度 S 固定在尺架 F上. 旋钮 K、微调旋钮 K′和可动刻度 H、测微螺杆 P 连在一起, 通过精密螺纹套在 S 上. (2) 螺旋测微器的原理. 测微螺杆 P 与固定刻度 S之间的精密螺纹的螺距为 mm ,即旋钮 K 每旋转一周, P 前进或后退 mm , 而可动刻度 H 上的刻度为 50 等份, 每转动一小格, P 前进或后退 mm , 即螺旋测微器的精确度为 mm. , 螺旋测微器又叫千分尺. (3) 读数:测量时被测物体长度的整毫米数由固定刻度读出,小数部分由可动刻度读出. 测量值( mm ) =固定刻度数( mm )( 注意半毫米刻度线是否露出)+ 可动刻度数( 估读一位)× ( mm ) 如图所示, 固定刻度示数为 mm , 不足半毫米而从可动刻度上读的示数为 , 最后的读数为: mm + × mm = mm. 2. 游标卡尺( 如图所示). (1) 构造:主尺、游标尺( 主尺和游标尺上各有一个内外测量爪)、游标尺上还有一个深度尺, 尺身上还有一个紧固螺钉. (2) 用途:测量厚度、长度、深度、内径、外径. (3) 原理: 利用主尺的最小分度与游标尺的最小分度的差值制成. 不管游标尺上有多少个小等分刻度, 它的刻度部分的总长度比主尺上的同样多的小等分刻度少 1 mm. 常见的游标卡尺的游标尺上小等分刻度有 10 个的、 20 个的、 50 个的, 见下表: 刻度格数( 分度) 刻度总长度每小格与 1 mm 的差值精确度( 可准确到) 109 mm mm mm 20 19 mm mm mm 50 49 mm mm mm (4) 读数:若用 x 表示由主尺上读出的整毫米数, K 表示从游标尺上读出与主尺上某一刻线对齐的游标的格数, 则记录结果表达为(x + K× 精确度) mm. 五、伏安法测电阻 1. 电流表的内接法和外接法的比较. 内接法外接法电路图误差原因电流表分压 U 测=U x+U A 电压表分流 I 测=I x+I V 电阻测量值 R 测= U 测I 测= R x+R A>R x 测量值大于真实值 R 测= U 测I 测= R xR VR x+R V<R x 测量值小于真实值适用条件 R A? R xR V? R x 适用于测量大阻值电阻小阻值电阻 2. 两种电路的选择. (1) 阻值比较法:先将待测电阻的估计值与电压表、电流表内阻进行比较,若R x 较小, 宜采用电流表外接法;若R x 较大, “大内偏大, 小外偏小”. (2) 临界值计算法. R x< R VR A时, 用电流表外接法; R x> R VR A时, 用电流表内接法. (3) 实验试探法:按如图所示接好电路, 让电压表一根接线柱 P 先后与 a、 b 处接触一下, 如果电压表的示数有较大的变化, 而电流表的示数变化不大, 则可采用电流表外接法; 如果电流表的示数有较大的变化, 而电压表的示数变化不大,则可采用电流表内接法. 六、实验步骤 1. 直径测定. 用螺旋测微器在被测金属导线上的三个不同位置各测一次直径, 求出其平均值 d, 计算出导线的横截面积 S= πd 24 . 2. 电路连接. 按如图所示的原理电路图连接好用伏安法测电阻的实验电路. 3. 长度测量. 用毫米刻度尺测量接入电路中的被测金属导线的有效长度, 反复测量 3次, 求出其平均值 . U、 I 测量. 把滑动变阻器的滑动片调节到使接入电路中的电阻值最大的位置, 电路经检查确认无误后, 闭合开关 S