1、实验 测定金属的电阻率(同时练习使用螺旋测微器)第二章 恒定电流一、实验目的1掌握螺旋测微器原理及读数方法2进一步熟练电流表、电压表的使用及伏安法测电阻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，用螺旋测微器测出金属导线的直径 d算出横截面积Sd24，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，用 RlS的变形式 RSld2R4l 求电阻率实验原理图三、实验器材螺旋测微器、毫米刻度尺、电压表、电流表、滑动变阻器、电池组、开关及导线、被测金属导线附：螺旋测微器、游标卡尺的使用1螺旋测微器的构造原理及读数(1)螺旋测微器的构造如图所示是常用的螺旋测微器它的测
2、砧 A 和固定刻度 S 固定在尺架 F 上旋钮 K、微调旋钮 K和可动刻度 H、测微螺杆 P连在一起，通过精密螺纹套在 S 上(2)螺旋测微器的原理测微螺杆 P 与固定刻度 S 之间的精密螺纹的螺距为 0.5 mm，即旋钮 K 每旋转一周，P 前进或后退 0.5 mm，而可动刻度 H 上的刻度为 50 等份，每转动一小格，P 前进或后退 0.01 mm，即螺旋测微器的精确度为 0.01 mm.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：测量时被测物体长度的整毫米数由固定刻度读出，小数部分由可动刻度读出测量值(mm)固定刻度(mm)(注意半毫米刻度线是否露出)可动刻度数(估
3、读一位)0.01(mm)如图所示，固定刻度示数为 2.0 mm，不足半毫米而从可动刻度上读的示数为 15.0，最后的读数为：2.0 mm15.00.01 mm2.150 mm.2游标卡尺的构造原理和读数(1)构造：主尺、游标尺(主尺和游标尺上各有一个内、外测量爪)、游标尺上还有一个深度尺，尺身上还有一个紧固螺钉(2)用途：测量厚度、长度、深度、内径、外径(3)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 1 mm.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，见下表：刻度格数(
4、分度)刻度总长度(mm)每小格与 1 mm 的差值(mm)精确度(可精确到)(mm)1090.10.120190.050.0550490.020.02(4)读数：若用 x 表示由主尺上读出的整毫米数，K 表示从游标尺上读出与主尺上某一刻线对齐的游标的格数，则记录结果表达为(xK精确度)mm.四、实验步骤1用毫米刻度尺测量接入电路的金属导线长度 l，反复测量三次，并记录2用螺旋测微器在导线的三个不同位置上各测一次，并记录测量次数123平均值金属导线长 l/m金属导线直径 d/m3.依照实验电路图用导线把器材连好，并把滑动变阻器的阻值调至最大4电路经检查确认无误后，闭合开关 S.改变滑动变阻器滑动
5、触头的位置，读出几组相应的电流表、电压表的示数 I 和 U 的值，记入记录表格内，断开开关 S.测量次数123电阻平均值电压 U/V电流 I/A电阻 Rx/5.拆除实验电路，整理好实验器材五、数据处理1电阻 R 的测量值确定(1)平均值法：可以用每次测量的 U、I 分别计算出电阻，再求出电阻的平均值，作为测量结果(2)图象法：可建立 UI 坐标系，将测量的对应 U、I 值描点作出图象，利用图象斜率来求出电阻值 R.2电阻率的计算将测得的 R、l、d 的值，代入电阻率计算公式 RSl d2R4l 中，计算出金属导线的电阻率六、注意事项1为了方便，应在金属导线连入电路前测导线直径，为了准确，应测量
6、拉直悬空的连入电路的导线的有效长度，且各测量三次，取平均值2测量电路应选用电流表外接法，且测电阻时，电流不宜过大，通电时间不宜太长，因为电阻率随温度而改变3为准确求出 R 的平均值，应多测几组 U、I 数值，然后采用UI 图象法求出电阻4滑动变阻器用限流式接法就可以满足该实验的要求七、误差分析1金属丝直径、长度的测量带来误差2电流表外接法，R 测R 真导致 测 真3通电时间过长，电流过大，导致电阻率发生变化 实验原理和仪器读数(2019西安中学期末)(1)某实验小组在“测定金属电阻率”的实验过程中，正确操作获得金属丝的直径以及电流表、电压表的读数如图甲、乙、丙所示，(已知电流表选 0.6 A
7、量程，电压表选 3 V 量程)，则它们的读数值依次是_mm、_A、_V。(2)已知实验中所用的电流表内阻约几欧，电压表内阻约 20 k，则本实验电路应当采用图丁中的_(填“A”或“B”)，用此电路测量的金属丝电阻比真实值偏_(选填“大”或“小”)(3)若测得电流为 I、电压为 U，金属丝的长度为 L，直径为 d，则该金属丝的电阻率 _(用题中字母代号表示)解析(1)螺旋测微器的读数为 d0.5 mm2.60.01 mm0.526 mm；电流表的读数为 I0.42 A；电压表的读数为 U2.25 V；(2)根据题意，待测电阻阻值远小于电压表内阻，故电流表应用外接法，故电路图 A 为应当采用的最佳
8、电路此电路中，由于电压表的分流作用，故测量的金属丝电阻比真实值偏小；(3)根据欧姆定律 RUI，则金属丝电阻为 R L14d2 解得：d2U4IL.答案(1)0.526 0.42 2.25(2)A 小(3)d2U4IL螺旋测微器读数的两点注意(1)以毫米为单位时，小数点后面要有三位有效数字，特别是最后一位估读数字为零时，不能省略(2)在读数时注意半毫米刻度线是否已露出 器材选择和电路设计 在测量金属丝电阻率的实验中，可供选用的器材如下：待测金属丝：Rx(阻值约 4，额定电流约 0.5 A)；电压表：V(量程 3 V，内阻约 3 k)；电流表：A1(量程 0.6 A，内阻约 0.2)；A2(量程
9、 3 A，内阻约 0.05)；电源：E1(电动势 3 V，内阻不计)；E2(电动势 12 V，内阻不计)；滑动变阻器：R(最大阻值约 20)；螺旋测微器；毫米刻度尺；开关 S；导线(1)用螺旋测微器测量金属丝的直径，示数如图所示，读数为_mm.(2)若滑动变阻器采用限流接法，为使测量尽量精确，电流表应选_、电源应选_(均填器材代号)，在下面虚线框中完成电路原理图解析(1)金属丝的直径：d1.5 mm0.0127.5 mm1.775 mm.(2)由于金属丝的额定电流约为 0.5 A，即电路中的电流较小，应选用量程较小的电流表 A1.由于金属丝两端电压最大约 2 V(U0.54 V2 V)，应选用
10、电动势为 3 V 的电源 E1.由于金属丝电阻较小，为减小误差，实验中应采用电流表的外接法，电路图如图所示 答案(1)1.775(1.7731.777 均正确)(2)A1 E1 电路图见解析图伏安法测电阻时仪器的选择(1)电压表和电流表的选择可参考的数据有：电阻或小灯泡的额定电压、额定电流 电源电动势 E 和电路的最大电流 Im ERx.实验表格或实验图象的电压和电流(2)滑动变阻器的选择方法：用限流式接法时一般滑动变阻器的最大阻值 R 与待测电阻 Rx相差不大或 R 略大于 Rx，都能满足测多组数据的要求；当用分压式接法时，滑动变阻器一般选阻值小的，滑动变阻器的阻值越小，越方便调节 本部分内容讲解结束 按ESC键退出全屏播放
