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实验十一测定金属丝的电阻率【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.会用伏安法测电阻,进一步测定金属的电阻率。【实验原理】1.常用电表的读数:对于电压表和电流表的读数问题,首先要弄清电表量程,即指针指到最大刻度时电表允许通过的最大电压或电流值,然后根据表盘总的刻度数确定精确度,按照指针的实际位置进行读数即可。(1)0～3V的电压表和0～3A的电流表读数方法相同,此量程下的精确度是0.1V或0.1A,看清楚指针的实际位置,读到小数点后面两位。(2)对于0～15V量程的电压表,精确度是0.5V,在读数时只要求读到小数点后面一位,即读到0.1V。(3)对于0～0.6A量程的电流表,精确度是0.02A,在读数时只要求读到小数点后面两位,这时要求“半格估读”,即读到最小刻度的一半0.01A。2.电流表、电压表测电阻两种电路接法的比较:电流表内接法电流表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电流表内接法电流表外接法适用条件大电阻(Rx或RA≪Rx)小电阻(Rx或RV≫Rx)误差分析由于电流表分压:R测==Rx+RARx测量值大于真实值由于电压表分流:R测=测量值小于真实值VARRVARRUI测测xVxxVURRRIRR测测3.伏安法测电阻的电路选择:(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Rx较小,宜采用电流表外接法;若Rx较大,宜采用电流表内接法。Rx时,用电流表外接法;Rx时,用电流表内接法。VARRVARR(3)实验试探法:按图接好电路,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。4.测定金属的电阻率:(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=U,I2d4。S，l2dU4I。l【实验器材】被测金属丝,直流电源(4V),电流表(0～0.6A),电压表(0～3V),滑动变阻器(50Ω),开关,导线若干,螺旋测微器,毫米刻度尺。【实验过程】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。2d 4。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,反复测量不少于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。UI5.拆除实验线路,整理好实验器材。【数据处理】1.求Rx:(1)计算法:用Rx=分别算出各次的数值,再取平均值。(2)图象法:画出U-I图象,U-I图象的斜率等于Rx。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=UI2xSdUR4I＝。ll【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到的,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.测量被测金属导线的有效长度,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。2.闭合开关S之前,一定要使滑动变阻器的滑片处在有效阻值最大的位置。3.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。