[资料]实验一 测定金属的电阻率.因本实验要作出I-U图线,要求测出一组包括零在内的电压、电流值,因此滑动变阻

[资料]实验一 测定金属的电阻率.因本实验要作出I-U图线,要求测出一组包括零在内的电压、电流值,因此滑动变阻 实验一 测定金属的电阻率 一、 实验目的:测定金属的电阻率。 二、实验原理: 三、实验器材: ?金属丝?千分尺?安培表?伏特表?(3伏)电源?(20Ω)滑动变阻器?电键一个?导线几根 被测金属丝要选用电阻率大的材料，如铁铬铝合金、镍铬合金等或300瓦电炉丝经细心理直后代用，直径0.4毫米左右，电阻5~10欧之间为宜，在此前提下，电源选3伏直流电源，安培表选0 0.6安量程，伏特表选0 3伏档，滑动变阻器选0 20 欧。 四、实验步骤 (1)用螺旋测微器三次测量导线不同位置的直径取平均值 2D求出其横截面积S=πD/4. (2)将金属丝两端固定在接线柱上悬空挂直，用毫米刻度 米尺测量接入电路的金属丝长度L，测三次，求出平均值L。 (3)根据所选测量仪器和选择电路的原则画好电路图(在 右框中画出) 然后依电路图按顺序给实物连线并将滑动变阻器的阻值调到最大。 点拨:为避免接线交叉和正负极性接错，接线顺序应遵循:电源正极?电键(断开状态)?滑动变阻器?用电器?安培表正极?安培表负极?电源负极，最后将伏特表并接在待测电路的两端，即先接干路，后接支路。 (4)检查线路无误后闭合电键，调节滑动变阻器读出几组I、U值，分别计算电阻R再求平均值，设计把多次测量的D、L、U、I记下来。 【说明】测量时通过金属丝的电流应控制在1.00A以下，本实验由于安培表量程0~0.60A，每次通电时间应尽量短(以能读取电表数据为准)，读数完毕立即断开电键S，防止温度升高使金属丝长度和电阻率发生明显变化。 计算时，务必算出每次的电阻值再求平均值，不能先分别求电压U和电流I的平均值，再由欧姆定律得平均值，否则会带来较大计算误差。 五、实验记录 测量次数 1 2 3 平均值 l导线长/m d导线直径/m 2导线的横截面积S= (公式)= (代入数据)= m 测量次数 1 2 3 电阻平均值 电压U/V 电流I/A 电阻R/Ω 所测金属的电阻率ρ= (公式)= (代入数据)= Ωm 【注意事项】 (1)测量金属导线的直径时要用螺旋测微器，直接测量的结果要估读下一位数字。 (2)金属导线的电阻和电流表的内阻相差不很大，因此在用伏安法测电阻时应采用电流表的外接法，开始实验时滑动变阻器在电路中的阻值应调至最大，实验过程中通过金属导线的电流不宜过大，以防止温度升高电阻率发生变化。 【点拨】(1):为了减少电阻的计算误差，可以作U-I图象求出电阻的平均值 【点拨】(2):经验表明，引起实验误差的原因可能是: ?采用外接法则由于伏特表的分流影响，造成电阻测量值偏大，若误用内接法则安培表分压影响更大。 ?仪表量程太大且读数不准 ?计算未遵从有效数字运算法则 实验中易混淆的是:R=U/I和R=ρL/S两个定律，这两个定律都是实验定律，但前者是研究电阻与电流、电压两者之间关系;后者是研究导体本身的性质即电阻与材料、长度、截面积三者之间关系，与所在的电路因素或是否接入电路无关，注意R=U/I中，电阻与U、I无关;R=ρL/S中，电阻率与L和S无关，使用这两式时ρ是不变的。 易错的是:测量电路(内、外接法)、控制电路(限流式和分压式)、量程的选择及有效数字、电阻R平均值的计算等。 易忘的是:金属丝未接入电路就测量其长度，用千分尺测直径D前未查零误差、测D时未按三个不同位置测量取平均值。 六、实验结论:由实验表中数据计算得出，待测金属丝的电阻率平均值。 七、例分析: 例1(在“测定金属的电阻率”的实验中，用螺旋测微器测量金属丝直径时的刻度位置如右图所示，用米尺测出金属丝的长度L，金属丝的电阻大约为5 Ω，先用伏安法测出金属丝的电阻R，然后根据电阻定律计算出该金属材料的电阻率( x (1)从图中读出金属丝的直径为________ mm. (2)为此取来两节新的干电池、开关和若干导线及下列器材: A(电压表0,3 V，内阻10 kΩ B(电压表0,15 V，内阻50 kΩ C(电流表0,0.6 A，内阻0.05 Ω D(电流表0,3 A，内阻0.01 Ω E(滑动变阻器，0,10 Ω F(滑动变阻器，0,100 Ω ?要求较准确地测出其阻值，电压表应选________，电流表应选________，滑动变阻器应选________((填序号) ?实验中实物接线如下图所示 ，请指出该同学实物接线中的两处明显错误( 错误 1__________________________________________ ____________________. 错误 2______________________________________ ________________________. 例2:(1997年高考题)某电压表的内阻在20,50k,之间，现要测量其内阻，实验室提供下列可选用的器材: 待测电压表(量程3V); 电流表(量程200,A); 电流表(量程5mA); 电流表(量程0.6A); 滑动变阻器R(最大阻值1k,); 电源,(电动势4V); 电键S。 ?所提供的电流表中，应选用______(填写字母代号)。 ?为了尽量减小误差，要求测多组数据，画出符合要求的实验电路(其中电源和电键及其连线已画出)。 课堂巩固: 1(在下列实验步骤中，错误的步骤为( ) A(用刻度尺测量金属丝连入电路部分的长度三次，算出平均值 B(用千分尺在金属丝三个不同的部位各测量一次直径，算出它们的平均值 C(用伏安法测量电阻时，多次测量对应I、U的值，算出其平均值，再代入公式R,U/I算出电阻 D(实验时通过金属丝的电流不易太大，以保持金属丝的温度不变 2(一位电工师傅为测量某电线厂生产的铜芯电线的电阻率，他截取了一段长为L的电线，并测得其直径为D，用多用电表测其电阻发现阻值小于1 Ω.为提高测量的精度，他从下列器材中挑选了一些元件，设计了一个电路，重新测量这段导线(图中用R表示)的电阻(x A(电源E:电动势为3.0 V，内阻不计 B(电压表V:量程为0,3.0 V，内阻约为2 kΩ1 C(电压表V:量程为0,15.0 V，内阻约为6 kΩ2 D(电流表A:量程为0,0.6 A，内阻约为1 Ω 1 E(电流表A:量程为0,3.0 A，内阻约为0.1 Ω 2 F(滑动变阻器R:最大阻值5 Ω，额定电流2.0 A 1 G(滑动变阻器R:最大阻值1 kΩ，额定电流1.0 A 2 H(开关S一个，导线若干 (1)实验时电压表选________;电流表选 ________;滑动变阻器选________(填元件符号)( (2)请设计合理的测量电路，把电路图画在右图 框中， 在图中表明元件符号( (3)在实物图中用笔画线替代导线连接元件( (4)某次测量时，电压表示数为U，电流表示数为I，则该铜芯电线材料的电阻率的表达式为ρ,________. 3(某兴趣小组在做“测定金属丝的电阻率”的实验中，通过粗测电阻丝的电阻约为5 Ω，为了使测量结果尽量准确，从实验室找到以下供选择的器材: A(电池组(3 V，内阻约1 Ω) B(电流表A(0,3 A，内阻0.012 5 Ω)1 C(电流表A(0,0.6 A，内阻约0.125 Ω)2 D(电压表V(0,3 V，内阻4 kΩ) 1 E(电压表V(0,15 V，内阻15 kΩ) 2 F(滑动变阻器R(0,20 Ω，允许最大电流1 A) 1 G(滑动变阻器R(0,2 000 Ω，允许最大电流0.3 A) 2 H(开关、导线若干 (1)实验时应从上述器材中选用________(填写仪器前字母代号)( (2)测电阻时，电流表、电压表、待测电阻R在组成测量电路时，应采用安培表________x 接法，将设计的电路图画在下面方框内( (3)若用螺旋测微器测得金属丝的直径d的读数如图，则读数为 ________ mm. (4)若用L表示金属丝的长度，d表示直径，测得电阻为R，请 写出计算金属丝电阻率的表达式ρ,________. 4(在“测定金属的电阻率”的实验中，需要用刻度尺测出被测金属丝的长度l，用螺旋测微器测出金属丝的直径d，用电流表和电压表测出金属丝的电阻R.用电流表和电压表测金属丝x 的电阻时，由于电压表、电流表内阻的影响，不论使用电流表内接法还是电流表外接法，都会产生系统误差(按如右图所示的电路进行测量，可以消除由于电表内阻造成的系统误差(利用该电路进行实验的主要操作过程是: 第一步:先将R的滑动触头调到最左端，单刀双掷开关S向1闭合，闭合开关S，调节221 滑动变阻器R和R，使电压表和电流表的示数尽量大些(不超过量程)，读出此时电压表和电12 流表的示数U、I. 11 第二步:保持两滑动变阻器的滑动触头位置不变，将单刀双掷开关S向2闭合，读出此2时电压表和电流表的示数U、I. 22 请写出由以上记录数据计算被测电阻的表达式R,________. x