11.3实验：导体电阻率的测量（二） 课件-2020-2021学年【新教材】人教版（2019）高中物理必修第三册

实验：导体电阻率的测量 金属丝电阻率的测量 任务：金属丝电阻率的测量 ：测量金属丝的横截面积。 ：测量金属丝的长度。 ：测量金属丝的电阻。 测量金属丝接入电路的有效长度 横截面积不可直接测量，转换为测量金属丝的直径d 设置相关电路，测得通过金属丝的电压与电流 综上：直接测得长度为l；电阻为R；由测直径d，可知 ，得横截面积 ，故电阻率最终表达式为： 实验2：金属丝电阻率的测量 1、物理量的测量 （1）测量金属丝的长度l 测量工具：毫米刻度尺（电阻丝总长度有几十厘米，可选用毫米刻度尺）；分度值1mm，可读到0.1mm 测量思路：测量接入电路的电阻丝有效长度，多测几次求取平均值。 有效长度 实验2：金属丝电阻率的测量 1、物理量的测量 （2）测量金属丝的横截面积 测量思路：测量金属丝的直径d，利用面积公式，间接得出金属丝的横截面积。 测量方法： ①选刻度尺，利用累积法测直径； ②选螺旋测微器或游标卡尺直接测量直径，在电阻丝的不同位置测量3次，求得直径的平均值 为方便测量与减小误差，采用螺旋测微器进行金属丝直径的测量 分度值为0.01mm，可读至0.001mm 实验2：金属丝电阻率的测量 1、物理量的测量 （3）测量电阻大小R 测量思路：利用电阻的定义式，连接电路，测出金属丝所通过电流和电压的大小 测量方法：伏安法（安安法；伏伏法等皆可） 原理： Rx Ix Ux 实验2：金属丝电阻率的测量 1、物理量的测量 （3）测量电阻大小R 用电压表测电压 用电流表测电流 　伏安法测电阻 伏安法：用电压表测出电阻两端的电压U，用电流表测出通过电阻的电流I，利用部分电路欧姆定律可以算出电阻的阻值R A V Rx A V Rx 常见的电流表、电压表接法 实验2：金属丝电阻率的测量 1、物理量的测量 （3）测量电阻大小R 伏安法测电阻的接法 ①内接法：电流表接在电压表两接线柱内侧，通常叫“内接法” A V Rx 电流表在内 电压表示数： 电流表示数： > R测 R真 内接法误差分析：误差来源于电流表的分压。 思考：在此接法的基础上如何减小误差？ 电流表分压越小，则误差越小。即在测量电阻一定的情况下，同量程的电流表的自身电阻越小越好。 在设置电路时可知，该电路适合测较大的电阻，即R>>RA （且测量数据比真实数据大。） 实验2：金属丝电阻率的测量 1、物理量的测量 （3）测量电阻大小R 伏安法测电阻的接法 ②外接法：电流表接在电压表两接线柱外侧，通常叫“外接法” A V Rx 电流表在外 电压表示数： 电流表示数： < R测 R真 外接法误差分析：误差来源于电压表的分流。 思考：在此接法的基础上如何减小误差？ 电压表分流越小，则误差越小。即在测量电阻一定的情况下，同量程的电压表的自身电阻越大越好。 在设置电路时可知，该电路适合测较小的电阻，即R<<RV （且测量数据比真实数据小。） 实验2：金属丝电阻率的测量 1、物理量的测量 （3）测量电阻大小R 伏安法测电阻的接法 内接法、外接法都存在一定的误差 一般记为“内大外小” （内接法测量大电阻，测值偏大；外接法测量小电阻，测值偏小） 思考：除了通过计算相对误差的方式来判断连接方式，我们还能如何迅速选择电路是内接还是外接？ 实验2：金属丝电阻率的测量 1、物理量的测量 （3）测量电阻大小R 内、外接法的选择 ①临界值法：从“内大外小”的角度而言，测大电阻用内接法，测小电阻用外接法。 电阻的大小分界值则为临界值 临界电阻为 当RX>R0时，测量电阻RX为大电阻，采用内接法。 当RX<R0时，测量电阻RX为小电阻，采用外接法。 当RX=R0时，内外接法都可以。 实验2：金属丝电阻率的测量 1、物理量的测量 （3）测量电阻大小R 内、外接法的选择 ②试触法：按内外接的方式依次连接，观察电流表、电压表示数变化情况。 V A S a b R 若电压表示数有明显变化，则说明电流表的分压作用明显。 此时适用外接法，外接法误差更小。 若电流表示数有明显变化，则说明电压表的分流作用明显。 此时适用内接法，内接法误差更小。 实验2：金属丝电阻率的测量 1、物理量的测量 （3）测量电阻大小R 内、外接法的选择 ③已知内阻法：适用于电流表（或电压表）准确值已知的情况 当电压表的内阻准确值已知，电流表内阻未知，采用外接法，无系统误差。 当电流表的内阻准确值已知，电压表内阻未知，采用内接法，无系统误差。 当两电表的内阻准确值均已知，内、外接法均可，都无系统误差。 小试牛刀 例1、在伏安法测电阻的实验中，待测电阻Rx约为200Ω，电压表Ⓥ的内阻约为2kΩ，电流表Ⓐ的内阻约为10Ω，测量电路中电流表的连接方式如图（a）或图（b）所示，计算结果由计算得出，式中U与I分别为电压表和电流表的读数；若将图