第九章 实验8 导体电阻率的测量-【直击双1流】2024高考物理一轮复习讲义

实验 8 导体电阻率的测量 一、实验目的 (1) 掌握游标卡尺和螺旋测微器的原理及 读数方法。 (2) 能够使用电流表、 电压表及伏安法测 电阻。 (3) 测定金属丝的电阻率。 二、实验原理 用毫米刻度尺测一段金属丝的有效长度 l, 用螺旋测微器测该段金属丝的直径 d,用伏安法 测该段金属丝的电阻R,由R = ρ l S 得该段金属丝 的电阻率 ρ = πd 2 4l R。 三、实验器材 毫米刻度尺,螺旋测微器,直流电流表,电压 表,滑动变阻器(阻值范围0 ~ 50 Ω),电池组,开 关,待测金属丝,导线若干。 四、实验步骤 (1) 用螺旋测微器在被测金属丝上的三个 不同位置各测一次直径,求出其平均值 d。 (2) 依照电路图 ( 如 图所示) 用导线将器材连 好,将滑动变阻器的滑片 移至最左端。 (3) 用毫米刻度尺测 量接入电路中的被测金属 丝的长度,即有效长度,反复测量三次,求出其平 均值 l。 (4) 电路经检查确认无误后,闭合开关 S,改 变滑动变阻器滑片的位置,读出几组相应的电流 值和电压值,记入表格内;断开开关 S,求出金属 丝电阻 R 的平均值。 (5) 将测得的 R、l、d值代入电阻率的计算公 式 ρ = RS l = πd 2R 4l 中,计算出金属丝的电阻率。 (6) 拆去实验电路,整理好实验器材。 五、数据处理 求 R 的平均值有两种方法:第一种是用 R = U I 算出各次的测量值,再取平均值;第二种是用 图像法(U - I 图线),在描点时,要尽量使各点间 的距离拉大一些,连线时要尽可能地让各点均匀 分布在直线的两侧,个别明显偏离较远的点可以 不予考虑。 六、注意事项 (1) 被测金属丝的阻值较小,因此电流表必 须采用外接法。 (2) 实验连线时,应先从电源的正极出发, 依次将电源、开关、滑动变阻器、待测金属丝、电 流表连成主干线路(闭合电路),然后再把电压表 并联在待测金属丝的两端。 (3) 测量被测金属丝的有效长度,是指测量 待测金属丝接入电路的两个端点之间的长度,即 电压表两端点间的部分待测金属丝的长度,测量 时应将金属丝拉直。 (4) 测金属丝直径一定要选三个不同部位 进行测量。 (5) 在用伏安法测电阻时,通过待测金属丝 的电流 I 不宜过大(电流表用 0 ~ 0. 6 A 量程), 通电时间不宜过长,以免金属丝的温度明显升 高,造成其电阻率通电时逐渐增大。 七、误差分析 (1) 金属丝直径、长度测量带来的误差。 (2) 电流表及电压表对电阻测量的影响,因为 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 811　　　直击双 1流　高考物理 电流表外接,所以R测 < R真,由R = ρl S 知ρ测 < ρ真。 (3) 通电电流过大、时间过长,致使金属丝 发热,电阻率随之变化带来误差。 例 1 (2022·河南省重点高中联考) 某同学 想测量一个阻值大约为 20 Ω 的金属棒的电阻 率,实验室现有下列器材: A. 电流表 A1(量程为 0 ~ 50 mA,内阻约为 12 Ω); B. 电流表 A 2( 量程为 0 ~ 3 A,内阻约为 0. 12 Ω); C. 电压表 V1(量程为 0 ~ 3 V, 内阻约为 3 kΩ); D. 电压表 V2(量程为 0 ~ 15 V,内阻约为 15 kΩ); E. 滑动变阻器 R1(阻值范围为 0 ~ 10 Ω,允 许通过的最大电流为 2. 0 A); F. 滑动变阻器 R2(阻值范围为 0 ~ 1 000 Ω, 允许通过的最大电流为 0. 5 A); G. 定值电阻 R(阻值为 30 Ω,允许通过的最 大电流为 1. 0 A); H. 电源 E(电动势阻值为 3 V,内阻可忽略 不计); I. 一个开关和导线若干; J. 螺旋测微器,游标卡尺。 (1) 如图甲所示,用螺旋测微器测得金属棒 的直径为 mm;如图乙所示,用 20 分度 的游标卡尺测得金属棒的长度为 mm。 (2) 在以上备选器材中, 电流表应选用 ,电压表应选用 ,滑动变阻器 应选用 。 (填对应器材前的字母序号) (3) 请在如图丙所示的虚线框中画出测量 金属棒电阻 Rx 的实验电路图。