11.3实验：导体电阻率的测量（二）-2022-2023学年高二物理精品课件（2019人教版必修第三册）

11.3实验：导体电阻率的测量（二） 第十一章 电路及其应用 晓峰物理 电阻率是反映材料导电性能的物理量，这一节我们来测量导体的电阻率。如果根据导体的电阻、长度和截面积来求出电阻率，就需要测量电阻和长度等。下面我们分别来进行相关的实验。 实验2 金属丝电阻率的测量 情景引入 一、实验思路 实验原理 测量电阻丝的电阻R、直径d和电阻丝有效长度l 一、实验思路 实验器材 电流表A1:0~0.6 A量程,内阻约为0.125 Ω; 电流表A2:0~3 A量程,内阻约为0.025 Ω; 电压表V1:0~3 V量程,内阻约为3 kΩ; 电压表V2:0~15 V量程,内阻约为15 kΩ; 电源电压约为3 V,滑动变阻器最大值5 Ω; 待测金属丝的总电阻约为10 Ω; 一个开关和若干导线; 测量长度的工具:毫米刻度尺、游标卡尺和螺旋测微器。 一、实验思路 设计实验方案 1. 长度的测量 （1）测量电阻丝的有效长度l要选用哪种测量工具？ 毫米刻度尺，分度值为1 mm，可读到0.1 mm （2）测量电阻丝的直径d要选用哪种测量工具？ 方案1：用刻度尺测量电阻丝的直径 方案2：用游标卡尺或螺旋测微器测量电阻丝的直径 螺旋测微器，分度值为0.01 mm，可读到0.001 mm。 一、实验思路 设计实验方案 1. 电表选择 电压表 电流表 0~3 V量程 0~0.6 A量程 V1 A1 一、实验思路 设计实验方案 2. 测量回路的设计 电流表内接法 A Rx V 电流表外接法 A Rx V R测= U测 I测 =RA+Rx 相对误差： δ= |Rx -R测| Rx = RA Rx 误差原因：电流表分压 U测= UA+ UR x R测 UA+ UR x = I R测= U测 I测 = RV·Rx RV+Rx δ= |Rx -R测| Rx 误差原因：电压表分流 I测= IV+ IR x 1 R测 = U IV+ IR x = 1 RV + 1 Rx R测= RV·Rx RV+Rx = Rx Rx+RV = 1 RV 1+ Rx 相对误差： 一、实验思路 设计实验方案 电流表内、外接的选择方法 (1)直接比较法：当Rx≫RA时，采用内接法，当Rx≪RV时，采用外接法，可记忆为“大内小外”. (2)公式计算法 2. 测量回路的设计 一、实验思路 设计实验方案 电流表内、外接的选择方法 (3)试触法：如图，把电压表的可动接线端分别试接b、c两点，观察两电表的示数变化，若电流表的示数变化明显，说明电压表的分流作用对电路影响大，应选用内接法，若电压表的示数有明显变化，说明电流表的分压作用对电路影响大，所以应选外接法. 2. 测量回路的设计 一、实验思路 设计实验方案 本实验中电流表采用内接法，还是外接法？ 电流表内接法 A Rx V 电流表外接法 A Rx V 外接法相对误差较小，所以选择电流表外接法 δ = RA Rx ≈1.3% δ = Rx Rx+RV ≈0.3% 2. 测量回路的设计 一、实验思路 设计实验方案 3. 供电回路的设计 Rx U Rx U 限流式 分压式 限流式：滑动变阻器主要作用为限制电流。 在此电路中，滑动变阻器通过改变自身接入电路的阻值，进而影响电路的总电流。 从而达到改变测量电阻电流和电压的目的，得到多组数据。 分压式：滑动变阻器的主要作用为分压 此电路中，滑变通过改变自身与并联电路串联部分的电阻，达到改变待测电阻分得电压 从而达到改变测量电阻电流和电压的目的，得到多组数据。 一、实验思路 设计实验方案 3. 供电回路的设计 限流式 分压式 当滑片P处于B端：待测电阻所分电压最大，为电源电压U0；待测电阻的电流. 当滑片P处于A端：待测阻值所分电压最小，为 ；待测电阻的电流. 当滑片P处于B端：滑变全部阻值Rmax与Rx并联(RAP=0；RBP=Rmax与Rx并联)待测电阻所分电压最大，为电源电压U0；待测电阻的电流 当滑片P处于A端：滑变接入全部阻值Rmax，此时Rx被短路(RAP=Rmax;RBP=0与Rx并联)待测阻值所分电压最小，为0；待测电阻的电流为0 电压范围： 电压范围： 一、实验思路 设计实验方案 3. 供电回路的设计 ③采用限流式接法时，电路不能安全工作，如电路中的最小电流(电压)仍超过电流表(电压表)的量程或超过用电器的额定电流(电压)时，应采用分压式接法． ①要求负载上电压或电流变化范围大，且从零开始连续可调，须用分压式接法． ②待测电阻 Rx 远大于滑动变阻器总电阻 R 时，须用分压式接法． 在这种情况下，滑动变阻器的滑片从一端移到另一端，电路中的电流变化仍极小，待测电阻的电流（电压）变化范围很小。 实际选择的原则 限流式接法电路结构简单，但耗能