1、实验：测定金属的电阻率一、实验目的(1)掌握电流表、电压表和滑动变阻器的使用方法及电流表和电压表的读数方法。(2)掌握螺旋测微器的原理及读数方法。(3)会用伏安法测电阻，进一步测定金属的电阻率。二、实验原理1.电阻率的测定原理由得因此，只要测出金属丝的长度l，横截面积S和导线的电阻R，就可以求出金属丝的电阻率。2.伏安法测电阻(1)原理：用电压表测定电阻两端的电压U,用电流表测定流过电阻的电流I。(2)电流表的内接法和外接法的比较3.螺旋测微器的构造、原理及使用方法螺旋测微器是一种测量长度的仪器，又叫千分尺，用它测量长度可以精确到0.01 mm。(1)构造及原理：如图所示，它的测砧A和固定刻度
2、B固定在尺架C上，可动刻度E、旋钮D，微调旋钮D是与测微螺杆F连在一起的，并通过精密螺纹套在B上，精密螺纹的螺距是0.5 mm，即旋钮D每转一周，测微螺杆F前进或后退0.5 mm，可动刻度分成50等份，每一等份表示0.01 mm。每转两周，转过100等份时，前进或后退的距离正好是1 mm。(2)使用方法：当A与F并拢时，可动刻度E的零点恰好跟固定刻度B的零点重合，逆时针旋转旋钮D，将测微螺杆F旋出，把被测物体放入A、F之间的夹缝中，再顺时针旋转旋钮D，使A、F正好接触被测物。在使用时，F快要接触被测物时，要停止使用旋钮D，改用微调旋钮D，这样就不至于在F和被测物之间产生过大的压力，既可以保护仪
3、器，又能保证测量结果的准确性。(3)读数方法：测量时被测物体长度的整数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)。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、电键及导线、被测金属导线。四、实验过程1.实验步骤(1)测直径：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，并记录。(2)连电路：按如图所示的电路图连接实验电路。(3)量长度：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，并记录。(4)求电阻：把滑动变阻器的滑动触头调节到使接入电路
4、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。改变滑动变阻器滑动触头的位置，读出几组相应的电流表、电压表的示数I和U的值，记入表格内，断开开关S。(5)拆除实验电路，整理好实验器材。2.数据处理(1)计算电阻R的方法方法一，平均值法：可以根据每次测量的U、I分别计算出电阻，再求出电阻的平均值，作为测量结果。方法二，图像法：可建立U-I坐标系，将测量的U、I值描点作出图像，利用图像斜率来求出电阻值R。(2)计算电阻率：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。【知识点拨】1实验注意事项(1)为了方便，测量直径应在导线连入电路前进行。为了准确测量金属丝的长度，应
5、该在连入电路之后在拉直的情况下进行。(2)本实验中被测金属丝的电阻值较小，故须采用电流表外接法。(3)电键S闭合前，滑动变阻器的阻值要调至最大。(4)由于所测金属导线的电阻一般远小于滑动变阻器的最大阻值，故一般采用滑动变阻器的限流式接法。(5)电流不宜太大(电流表用00.6 A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。2.实验误差分析(1)测量金属丝直径时出现误差：金属丝本身直径并不严格均匀。螺旋测微器本身有误差。读数时观测有误差。因此测量时要在金属丝的不同部位，且不同方向上多测几次。(2)测量金属丝长度时出现误差：长度为接入电路的有效长度。读数时观测有误差，因
6、此要把金属丝拉紧拉直，测量时在接线柱压线处测，多测几次。通电电流过大，时间过长，金属丝发热、电阻率变化。测量时要迅速果断，避免其发热。3.选择实验器材要考虑的因素(1)安全因素：通过电源、电阻和电表的电流不能超过其允许的最大电流。(2)误差因素：选用电表量程应考虑尽可能减小测量值的相对误差，电压表、电流表在使用时尽可能使指针接近满量程，其指针应偏转到满偏刻度的1/3以上。(3)便于操作：选用滑动变阻器时应考虑对外供电电压的变化范围,既能满足实验要求，又便于调节。在调节滑动变阻器时，应使其大部分电阻线都用到。(4)实验要求：除以上三个因素外，还应注重实验实际。如电压是否能从零开始起调，所给电源与
7、用电器是否匹配等。1.在用伏安法测电阻时，为什么通过待测导线的电流强度不宜过大，通电时间不宜过长？提示：电流过大，通电时间过长，会使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，出现误差。2.在实验中被测金属导线的电阻较小，为减小误差，电流表应该如何接入电路？采用这种接法测得的电阻率是否准确？为什么？提示：采用电流表外接法；不准确；因为采用电流表外接法，测出的电压准确，而电流表的测量值比金属导线中的电流大，由可知，的测量值偏小。仪器的选择和电路设计【典例1】(2012山东高考)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
8、：(量程3 V，内阻约3 k);电流表：(量程0.6 A,内阻约0.2);(量程3 A，内阻约0.06);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)，在虚线框内完成电路原理图。【思路点拨】解答本题应把握以下三点：(1)螺旋测微器的读数由两部分组成，注意估读。(2)选仪器应考虑误差因素。(3)正确选择电流表的内外接法。【解析】(1)螺旋测微器的
9、主尺上显示为1.5 mm，从固定套管上的横线所对活动套管上的分格数，读得0.273 mm，二者相加就是测量值1.5 mm+0.273 mm=1.773 mm。(2)待测金属丝的额定电流为0.5 A,为减小实验误差，应选量程为0.6 A的电流表A1，待测金属丝的电阻为4，额定电流为0.5 A，故由欧姆定律得额定电压为2 V，所以电源应选E1。由于所测金属丝的电阻较小，故电流表应选外接法，滑动变阻器选限流式接法。电路原理图如图所示：答案：(1)1.773(1.7711.775均正确)(2)A1 E1电路图见解析图实物连线及数据处理【典例2】某同学想测量某导电溶液的电阻率，先在一根均匀的长玻璃管两端
10、各装了一个电极(接触电阻不计)，两电极相距L0.700 m，其间充满待测的导电溶液。用图中的器材进行测量：电压表(量程15 V，内阻约30 k)、电流表(量程300A,内阻约50)、滑动变阻器(100，1 A)、电池组(电动势E12 V，内阻r6)、单刀单掷开关一个、导线若干。表中是他测量通过管中导电液柱的电流及两端电压的实验数据。已知玻璃管的内径为3.075 mm，回答以下问题：(1)根据表中数据在坐标图中已描点，请作出U-I图像，并根据图像求出电阻R_(保留两位有效数字)；(2)计算导电溶液的电阻率表达式是_(用R、d、L表示)，测量值为_m(保留两位有效数字)；(3)请在虚线框内画出测量
11、导电溶液电阻的电路图，并在实物图中补画出未连接的导线。【解析】(1)作出的图像如图所示：由图像的斜率求得电阻R范围为4.4104 4.8104。(2)玻璃管的横截面积由代入数据得电阻率为=0.49(0.460.51均正确)m。(3)这里有两个主要问题，一是滑动变阻器的接法，二是电流表的接法。由前面的测量结果可知，电阻较大，所以电流表用内接法；由题表中的数据可知，电压的测量范围是011 V，所以滑动变阻器要用分压接法。电路图和实物连线图如图:答案：见解析【规律方法】实物连线应注意的问题(1)分析各元件连接方式，明确电表量程，画出实验电路图。(2)画线连接各元件，一般先从电源正极开始，到开关，再到滑动变阻器等，按顺序以单线连接方式将主电路中要串联的元件依次串联起来，然后再将要并联的元件并联到电路中，即“先串后并”。(3)电压表应并联，电流表应串联，且电流应由正接线柱流入，负接线柱流出。(4)变阻器触头的位置应以保证电路中用电器安全为原则，即保证加在用电器两端的电压合适。(5)开关必须能控制整个电路，即开关断开后，电源便无电流输出，电路中电压表和电流表指针均应指零。
