搜索
第3章恒定电流实验1测定金属的电阻率01实验认知导学02实验核心解读03典例探究剖析04课后达标检测一、实验目的1．练习使用螺旋测微器．2．练习用伏安法测电阻．3．测定金属的电阻率．二、实验原理用毫米刻度尺测一段金属导线的长度l，用螺旋测微器测导线的直径d，用伏安法(因金属导线电阻较小采用外接法)测导线的电阻R，由R＝ρlS，得ρ＝RSl＝πd2R4l，实验电路如图所示．三、实验器材直流电流表(0～0.6A)、直流电压表(0～3V)、电池(3V)、滑动变阻器(0～10Ω)、长约1m的金属丝、开关1只、导线若干、毫米刻度尺、螺旋测微器．一、实验步骤1．用毫米刻度尺测量金属丝的长度l，测三次取平均值．2．用螺旋测微器测量金属丝的直径，在不同位置，测量三次，取平均值，并算出金属丝的横截面积S.3．把金属丝接入电路中，调节滑动变阻器的阻值，测得几组U、I数据，并记录在表格内，断开开关S.4．拆去实验线路，整理好器材．二、数据处理1．计算出金属丝的直径d和长度l的平均值．2．根据记录的I、U值、计算出金属丝的平均电阻值R.3．将测得的R、l、d的值，代入ρ＝RSl＝πd2R4l中，计算金属的电阻率．三、误差分析1．金属丝通电时温度升高，使所测电阻率比常温下电阻率略大．2．金属丝长度测量不准确，以及金属丝直径测量不准确．3．采用电流表外接法测量金属丝的电阻，使测量值比真实值小．四、注意事项1．用螺旋测微器测金属导线的直径应在三个不同位置各测一次，求其平均值l.2．用米尺测量接入电路中的被测金属导线的有效长度，应至少测量3次，求其平均值l.3．本实验中被测金属导线电阻较小，因此采用电流表外接法．4．伏安法测电阻时，通过金属导体的电流不宜过大，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．5．求R的平均值的两种方法(1)用R＝UI算出各次测量值，再取平均值；(2)图象法，用U－I图线的斜率来表示．在描点连线时，要让尽可能多的点在直线上，其余各点均匀分布在直线两侧，个别明显偏离较远的点舍去．[典例1]在“测定金属丝电阻率”的实验中，需要测出其长度L、直径d.(1)用螺旋测微器测金属丝直径时读数如图甲，则金属丝的直径为________mm.(2)若用图乙测金属丝的电阻，则测量结果将比真实值________．(选填“偏大”或“偏小”)．(3)用电压表和电流表测金属丝的电压和电流时读数如图，则电压表的读数为________V，电流表的读数为________A.(4)若测得长度为L，直径为d，实验中电压表和电流表读数为U和I，则金属电阻率的表达式为ρ＝________[规范解答](1)螺旋测微器的读数为(0＋0.5＋0.01×19.7)mm＝0.697mm(0.696mm，0.698mm也对)．(2)图乙中电流表采用外接法，故测量值偏小．(3)电压表精度为0.1V，其读数为2.60V；电流表精度为0.02A，其读数为0.52A.(4)R＝UI，R＝ρLπ（d2）2，则ρ＝πd2U4LI.[答案](1)0.697(0.696、0.698也对)(2)偏小(3)2.600.52(4)πd2U4LI[典例2]在“探究导体电阻与其影响因素的定量关系”实验中，为了探究3根材料未知、横截面积均为S＝0.20mm2的金属丝a、b、c的电阻率，采用如图所示的实验电路．M为金属丝c的左端点，O为金属丝a的右端点，P是金属丝上可移动的接触点．在实验过程中，电流表读数始终为I＝1.25A，电压表读数U随OP间距离x的变化如下表：x/mm6007008009001000120014001600180020002100220023002400U/V3.954.505.105.906.506.656.826.937.027.157.858.509.059.75(1)绘出电压表读数U随OP间距离x变化的图线；(2)求出金属丝的电阻率ρ，并进行比较．[规范解答](1)图线如图所示(2)ρ＝USIlρa＝（6.50－3.95）×0.20×10－61.25×（100－60）×10－2Ω·m＝1.02×10－6Ω·mρb＝（7.15－6.50）×0.20×10－61.25×（200－100）×10－2Ω·m＝1.04×10－7Ω·mρc＝（9.75－7.15）×0.20×10－61.25×（240－200）×10－2Ω·m＝1.04×10－6Ω·m通过计算可知，金属丝a与c的电阻率基本相同，远大于金属丝b的电阻率．电阻率的允许范围ρa：0.96×10－6Ω·m～1.10×10－6Ω·mρb：8.5×10－8Ω·m～1.10×10－7Ω·mρc：0.96×10－6Ω·m～1.10×10－6Ω·m.[答案]见规范解答