第三讲导体电阻率的测量(原卷版+解析).docxVIP

第三讲导体电阻率的测量

知识梳理

实验一、长度的测量及测量工具的选用

一、游标卡尺

1．构造：主尺，游标尺(主尺和游标尺上各有一个内、外测量爪)，游标卡尺上还有一个深度尺．(如图所示)

2．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1mm.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，其规格见下表：

刻度格数(分度)

刻度总长度

每小格与1mm的差值

精确度(可精确到)

10

9mm

0.1mm

0.1mm

20

19mm

0.05mm

0.05mm

50

49mm

0.02mm

0.02mm

3．读数：从主尺上读出整毫米数x，然后再从游标尺上找出第k条刻度线与主尺上某一刻度线对齐，即记录结果表示为(x＋k×精确度)mm.

二、螺旋测微器

1．构造：如图所示，B为固定刻度，E为可动刻度．

2．原理：固定刻度B的螺距为0.5mm，即旋钮D每旋转一周，测微螺杆F前进或后退0.5mm，而可动刻度E上有50个等分刻度，每转动一小格，F前进或后退0.01mm，即螺旋测微器的精确度为0.01mm.读数时估读到毫米的千分位上，因此，螺旋测微器又叫千分尺．

3．读数：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)×0.01(mm)．

如图所示，固定刻度示数为2.0mm，半毫米刻度线未露出，可动刻度示数为15.0，最后的读数为：2.0mm＋15.0×0.01mm＝2.150mm.

实验二、金属丝电阻率的测量

一、实验目的

1．掌握控制电路的连接方法及电流表、电压表和滑动变阻器的使用方法。

2．会用伏安法测电阻，进一步测定金属的电阻率。

二、实验原理

由电阻定律R＝ρeq\f(l,S)，得ρ＝Req\f(S,l)，可知需要测出金属丝的长度l和它的直径d，并计算出横截面积S，并用伏安法测出电阻Rx，即可计算出金属的电阻率。用伏安法测金属丝的电阻的实验电路如图甲、乙所示。

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、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＝eq\f(πd2,4)。

2．电路连接：按实验原理电路图甲或乙连接好电路。

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l。

4．U、I测量：把滑动变阻器的滑片调节到使其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，改变滑动变阻器滑片的位置，读出几组相应的电流表、电压表的示数I和U的值，记入表格内，断开开关S。

5．拆除实验电路，整理好实验器材。

五、数据处理

1．在求Rx的平均值时可用两种方法

(1)用Rx＝eq\f(U,I)分别算出各次的阻值，再取平均值。

(2)用U－I图线的斜率求出阻值。

2．计算电阻率

将记录的数据Rx、l、d的值代入电阻率计算式ρ＝Rxeq\f(S,l)＝eq\f(πd2U,4lI)。

六、注意事项

1．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。

2．测量被测金属导线的有效长度，是指测量待测导线接入电路的两个端点之间的长度，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。

3．测金属导线直径一定要选三个不同部位进行测量，求其平均值。

4．采用图甲所示电路时，闭合开关S前，应将滑动变阻器的滑片置于最左端；若采用图乙所示电路，闭合开关S前，应将滑动变阻器滑片置于最右端。

5．在用伏安法测电阻时，通过待测导线的电流I不宜过大(电流表用0～0.6A量程)，通电时间不宜过长，以免金属导线的温度明显升高，造成其电阻率在实验过程中逐渐增大。

考点一、常用仪器的使用与读数

1．游标卡尺读数注意事项

(1)看清精确度

①如图a所示，易读错成11mm＋4×0.1mm＝11.40mm，正确的读数应为11.4mm，游标卡尺不需要估读，后面不能随意加零或去零；

②如图b所示，易读错成10mm＋12×0.05mm＝10.6mm，正确的读数应为10.60mm。

(2)主尺上的单位为厘米

主尺上标识的1、2、3等数字通常是指厘米，读数时应将毫米和厘米分清，游标卡尺主尺上的最小刻度是1mm。如图c所示，易读错成5mm＋4×0.05mm＝5.20mm，正确的读数应为50mm＋4×0.05mm＝50.20mm。

(3)区分零刻度与游标尺最前端

如图d所示，易读错成13mm＋10×0.05mm＝13.50