1、电路实验：测定金属的电阻率第八章一、螺旋测微器1.构造如图851所示是常用的螺旋测微器，它的测砧A和固定刻度G固定在框架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G上.图8512.原理精密螺纹的螺距是0.5mm，即K每旋转一周，P前进或后退0.5mm，可动刻度分成50等份，每一等份表示0.01mm，即可动刻度每转过一等份，P前进或后退0.01mm.因此，从可动刻度旋转了多少个等份就知道长度变化了多少个0.01mm.用它测量长度，可以精确到mm，还可以估读到0.001mm(即毫米的千分位)，因此螺旋测微器又称为千分尺.0.013.读数方法先从固定刻度G上读出半毫米
2、整数倍的部分，不足半毫米的部分由可动刻度读出，即看可动刻度上的第几条刻度线与固定刻度线上的横线重合，从而读出可动刻度示数(注意估读).即有：测量长度=固定刻度示数+可动刻度示数精确度.(注意单位为mm)如图852所示，不足半毫米而从可动刻度上读的示数为15.5格，最 后 的 读 数 为：2.0mm+15.50.01mm=2.155mm.图8524.注意事项(1)测量前须校对零点：先使小砧A与测微螺杆P并拢，观察可动刻度的零刻度线与固定刻度的轴向线是否重合，以及可动刻度的边缘与固定刻度的零刻度线是否重合，否则应加以修正.(2)读数时，除注意观察毫米整数刻度线外，还要特别注意半毫米刻度线是否露出.
3、螺旋测微器要估读，以毫米为单位时要保留到小数点后第三位.(3)测量时，当螺杆P快要接触被测物体时，要停止使用粗调旋钮K，改用微调旋钮K，当听到“咔、咔”响声时，停止转动微调旋钮K，并拧紧固定旋钮.这样做既可保护仪器，又能保证测量结果的准确性.二、测定金属的电阻率1.实验目的(1)练习使用螺旋测微器(2)学会用伏安法测量电阻的阻值(3)测定金属的电阻率2.实验原理根据电阻定律公式R=，只要测出金属导线的长度l和它的直径d，计算出导线的横截面积S，并用伏安法测出金属导线的电阻R，即可计算出金属导线的电阻率.3.实验器材米尺(最小分度值1mm)、螺旋测微器、直流电压表和直流电流表、滑动变阻器、电池、
4、开关及连接导线、金属电阻丝.4.实验步骤(1)用螺旋测微器在被测金属导线上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.(2)用毫米刻度尺测量接入电路中的被测量金属导线的有效长度，反复测量3次，求出其平均值l.(3)依照图853所示的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.图853(4)电路经检查无误后，闭合开关S，改变滑动变阻器滑动片的位置，读出几组相应的电流表、电压表的示数I和U的值，记入记录表格内，断开开关S，求出电阻R的平均值.(5)将测得的R、l、d的值代入电阻率计算公式中，计算出金属导线的电阻率.5.注意事项(1)本实验中被测金属导线的电阻值较小，
5、因此实验电路必须采用电流表外接法.(2)实验连线时，应先从电源的正极出发，依次将电源、开关、电流表、待测金属导线、滑动变阻器连成主干线路(闭合电路)，然后再把电压表并联在待测金属导线的两端.(3)金属导线的长度，应该是在连入电路之后再测量，测量的是接入电路部分的长度，并且要在拉直之后再测量.(4)接通电源的时间不能过长，通过电阻丝的电流不能过大，否则金属丝将因发热而温度升高，这样会导致电阻率变大，造成较大误差.(5)要恰当选择电流表、电压表的量程，调节滑动变阻器的阻值时，应注意同时观察两表的读数，尽量使两表的指针偏转较大，以减小读数误差.测定金属的电阻率的一般方法在“测量金属丝的电阻率”的实验
6、中：(1)用螺旋测微器测金属丝的直径如图854所示，则金属丝的直径为mm.图854(2)已知电阻丝的电阻约为10，现备有下列器材供测量该电阻丝的电阻时选用，应选用的器材有(只填代号).A.量程是00.6A，内阻约 0.5的电流表；B.量程是03A，内阻约 0.1的电流表；C.量程是03V，内阻约 6k的电压表；D.量程是015V，内阻约 30k的电压表；E.阻值为01k，额定电流为0.5A的滑动变阻器；F.阻值为020，额定电流为2A的滑动变阻器；G.蓄电池(6V)；H.开关一个，导线若干.(3)画出用伏安法测上述电阻丝电阻的电路图.(1)该金属丝的直径为0.350mm.(2)先选电源：题中只
7、给一直流电源，所以应先确定电源，选G.选电流表：电源选定后可估算总电流，不连入滑动变阻器，干路电流最大值Imax=0.6A，所以选A.若选电流表B，会有以下不足：首先0.6A电流太小，指针偏转范围不足刻度盘的三分之一，读数时误差较大；其次电流表量程越大，精确度越低，故不选B.选电压表：若选电压表C，量程3V，则干路总电流要被控制在0.3A以下，由上列所选电流表A，指针偏转可达到满刻度的一半.若选电压表D，量程15V，电源6V，,此时电压表指针偏转范围虽满足指针在1323刻度盘范围，但用15V量程时，精确度太低，为实现电压表和电流表精确度的匹配，应选电压表C而不选电压表D.选变阻器：由于已选量程
8、是3V的电压表，决定滑动变阻器必须采用分压电路连接方式.由于电阻丝阻值约为10，为在3V、0.3A以下范围内调节滑动变阻器，读取几组测量值，滑动变阻器应选020为宜，即F.显然，选取01000变阻器不行，一是阻值太大，变化不明显，易造成电压表、电流表超量程，烧毁表头；二是额定电流也太小.另外，组成电路必须有开关和导线，即H是必需的.故所选用的器材有A，C，F，G，H.(3)画电路图时，还要选择电流表是内接电路，还是外接电路.由Rx=10，RA=0.5，RV=6000可知，为减小RA分压带来误差，应选电流表外接.电路图如下图.本题提供的电压表、电流表、滑动变阻器均有两种规格，实验时用什么规格的仪
9、表、器材，要求首先要做出选择判断后再动手实验.变式训练1：影响物质材料电阻率的因素很多，一般金属材料的电阻率随温度的升高而增大，而一般半导体材料的电阻率则与之相反，随温度的升高而减小.某课题研究组需要研究某种导电材料的导电规律，他们用该种导电材料制作成电阻较小的线状元件Z做实验，测量元件Z中的电流随两端电压从零逐渐增大过程中的变化规律.(1)他们应选用下图所示的哪个电路进行实验()(2)按照正确的电路图连接图855的实物图.图855(3)实验测得元件Z的电压与电流的关系如下图所示.根据表中数据，判断元件Z是金属材料还是半导体材料.Z是.U(V)0 0.40 0.60 0.80 1.00 1.2
10、0 1.50 1.60I(A)0 0.20 0.45 0.80 1.25 1.80 2.81 3.20(4)用螺旋测微器测得线状元件Z的直径如图856所示，则Z的直径是mm.图856解析：(1)由题意，电流和电压从零开始递增，则滑动变阻器要接成分压式；元件的电阻较小，则伏安法测电阻时应采用电流表外接法应选A.(2)实物连线如下图(3)由表格可知，随着电压的增大，元件的电阻减小，即电阻率随温度的升高而减小，所以该元件材料是半导体图象法处理数据在该实验中的应用用伏安法测量电阻阻值R，并求出电阻率.给定电压表(内阻约为50k)、电流表(内阻约为40)、滑动变阻器、电源、电键、待测电阻(约为250)及
11、导线若干.图857(1)画出测量R的电路图.(2)在图857中的6个点表示实验中测得的6组电流I、电压U的值，试写出根据此图求R值的步骤：.求出的电阻值R=.(保留三位有效数字)(3)待测电阻是一均匀材料制成的圆柱体，用游标为50分度的游标卡尺测量其长度与直径，结果分别如图858(a)、(b)所示，由图可知其长度为，直径为.(4)由以上数据可求出=.(保留三位有效数字)图858本题考查伏安法测电阻的原理、用U-I图象求电阻的方法，电阻率的计算及游标卡尺的读数.(1)滑动变阻器可采用限流式接法和分压式接法，因为，所以电流表可用外接法，电路图有两种情况，如下图所示，根据“能限流不分压”原则，应选限
12、流式接法.(2)作UI图线，应舍去左起第2个点，其余5个点尽量靠近直线且均匀分布在直线两侧.求该直线的斜率k，则R=k=229(221237均正确)(3)长度为0.800cm;直径为0.194cm(4)根据得代入数据=229m=8.46102m本实验考查的覆盖面较大，在实验复习中要理解实验原理、实验步骤，掌握实验数据的处理方法，同时要提高对实验数据的计算能力.变式训练2：在用伏安法测电阻的实验中，所用电压表的内阻约为20k，电流表的内阻约为10，选择能够尽量减小误差的电路图接线进行实验，读得的各组数据用实心圆点标于坐标上，如图859所示(1)根据各点表示的数据描出I-U图线，由此求得该电阻的阻
13、值Rx=_(保留两位有效数字)(2)画出此实验的电路原理图解析：本题采用图像法解题，只要正确画出IU图线，然后从图线中求出Rx，作图线时使多数点在图线上，被测电阻Rx阻值看成是不变的，则图线应是通过原点的一条直线图线的斜率等于被测电阻阻值Rx.(1)舍去不合理的点直线如图甲所示Rx=2.4103(2.3103或2.5103也算对)如图甲所示，观察6个实验点，发现第4点偏差较大，舍去不用，将其余五点连成直线，得到过坐标原点的IU图像由图像适当选取I、U值，甲(2)由于待测电阻较大，RxRA，测量电路应设计为内接法由于待测电阻较大，控制电路宜采用分压电路如图乙，但由于滑动变阻器阻值情况不明确，也可用限流接法乙
