实验七_测定金属的电阻率分析.ppt

实验七 测定金属的电阻率 3.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=Ux+UA 电压表分流 I测=Ix+IV 内接法 外接法 电阻测量值 =Rx+RARx 测量值大于真实值 测量值小于真实值 适用条件 RA?Rx RV?Rx 口　诀 大内偏大(大电阻用内接法测量,测量值偏大) 小外偏小(小电阻用外接法测量,测量值偏小) (2)两种电路的选择。 ①阻值比较法： 若Rx?RV,宜采用电流表外接法; 若Rx?RA,宜采用电流表内接法。 ②临界值计算法： Rx 时,用电流表外接法; Rx 时,用电流表内接法。 ③实验试探法：按如图所示接好电路,让电压表一个接线柱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。 4.电阻率的测定原理： (1)把金属丝接入电路中,用伏安法测金属丝的电阻,Rx= 电路原理 如图所示。 (2)用毫米刻度尺测金属丝接入电路部分的长度l,用螺旋测微器测得 金属丝的直径d,算出横截面积S= (3)根据电阻定律R= 得金属丝电阻率ρ= 【实验器材】 毫米刻度尺,螺旋测微器(或游标卡尺),直流电流表和直流电压表,滑动变阻器(阻值范围0～50Ω),电池组,开关,被测金属丝,导线若干。 【实验过程】 一、实验步骤 1.直径测定：用螺旋测微器(或游标卡尺)在被测金属丝上的三个不同 位置各测一次直径,求出其平均值d,计算出金属丝的横截面积S= 2.电路连接：按如图所示的电路原理图连接好 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 被测金属丝的有效长度,反复测量3次,求出其 平均值l。 4.U、I测量：把滑动变阻器的滑片调节到使接入电路中的电阻值最大位置,电路经检查确认无误后,闭合开关S,改变滑动变阻器滑片位置,读出几组相应的电流表和电压表示数I和U的值,填入表格中,断开开关S,求出电阻Rx的平均值。 5.拆除实验线路,整理好实验器材。 U I Rx 二、数据处理 1.在求Rx的平均值时可用两种方法： (1)用Rx= 分别算出各次的数值,再取平均值。 (2)用U-I图线的斜率求出。 2.计算电阻率：将记录的数据U、I、l、d的值代入电阻率计算式 ρ=Rx 【误差分析】 1.系统误差： (1)采用伏安法测量金属丝的电阻时,由于采用的是电流表外接法,测量值小于真实值,使电阻率的测量值偏小。 (2)由于金属丝通电后发热升温,会使金属丝的电阻率变大,造成测量误差。 2.偶然误差： (1)金属丝的横截面积是利用直径计算而得的,直径的测量是产生误差的主要来源之一。 (2)金属丝的长度测量、电流表和电压表的读数等均会带来偶然误差。 【注意事项】 1.螺旋测微器的使用： (1)测量前必须校对零点。 (2)测量时,当测微螺杆P将要接触被测物体时,要停止使用旋钮K,改用微调旋钮K′,当听到“咔、咔……”声后,停止转动,以避免P和被测物体间产生过大的压力。 (3)螺旋测微器应估读一位,即以mm作单位,应读到小数点后面第三位。 2.测定金属的电阻率： (1)测量被测金属导线的有效长度,亦即电压表两端点间的待测导线长度,测量时应将导线拉直,反复测量三次,求其平均值。 (2)本实验中被测金属导线的电阻值较小,因此实验电路一般采用电流表外接法。 (3)实验连线时,应先从电源的正极出发,依次将开关、电流表、待测金属丝、滑动变阻器连成干路,然后再把电压表并联在待测金属丝的两端。 (4)电流不宜太大(电流表用0～0.6A量程),通电时间不宜太长,以免金属丝温度升高,导致电阻率在实验过程中变大。 (5)闭合开关S之前,一定要使滑动变阻器的滑片处在有效电阻值最大的位置。 【实验改进】 替代法测电阻 1.实验原理：用电阻箱替代待测电阻,按如图所示 连接好电路,调节电阻箱,使两次电流表示数相等, 则电阻箱的示数就等于待测电阻的阻值。 2.本方案的优缺点： (1)优点：电路结构简单,调节方便,便于读数,同时可以避免因电表的内阻产生的系统误差。 (2)缺点：由于电阻箱不能连续调节,从而导致测量值与真实值之间存在误差。 (3)如何选择电流表的内外接法? 提示：Rx 时,用电流表外接法; Rx 时,用电流表内接法。 【解析】(1)为防止读数时测微螺杆发生转动,读数前应先旋紧部件B。图中螺旋测微器的读数为0.410mm。 (2)图示位置发生很小的变化即电压表读数为3V左右,电流表读数几乎为0。7、9间断路会出现这个情况。 (3)根据电压表和电流