内容正文:
实验11 导体电阻率的测量
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一、实验原理
电路图如图所示。由R=ρ 得ρ= ,只要测出金属丝长度l、横截面积S和电阻R,即可求
得ρ。
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二、操作要领及注意事项
1.如何测金属丝直径和长度:测量直径时应用螺旋测微器在不同位置测量三次,取平均
值;测金属丝长度时应将金属丝拉直,多次测量金属丝接入电路中的有效长度,求其平
均值。
2.如何连接电路:按电路图连接;金属丝电阻小,用电流表外接法;闭合开关前,将滑动变
阻器的滑片调到接入电路的阻值最大处。
3.如何测量电压、电流:改变滑动变阻器接入电路的阻值,测得多组U、I数据。
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三、数据处理
1.计算Rx的两种方法
(1)平均值法:用Rx= 分别算出各次的阻值,再取平均值。(2)图像法:作出U-I图像,利用
斜率求出Rx,如图所示。
点拨提醒
用图像法求电阻时,要尽量使所描相邻点间的距离大一些,直线要尽可能地通过较多的
点,不在直线上的点均匀分布在直线两侧,个别偏离较远的点应舍去。
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2.计算电阻率:将记录的数据l、d及Rx的值代入电阻率计算式,得ρ= = 。
四、误差分析
1.金属丝直径和长度的测量、读数等人为因素带来误差。
2.测量电路中电流表与电压表对电阻测量的影响。因为电流表外接,所以R测<R真,由R=ρ
知ρ测<ρ真。
3.通电电流过大,时间过长,使金属丝发热,电阻率随之变化带来误差。每次读完电表示
数后要快速断开电源,调好滑片位置再闭合开关读下一组数据。
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五、改进方案
方案1:如图所示,将电路图进行更改,这样消去了电流表对电阻测量的影响,消除了系统
误差。根据 =Rx+RA+R0,将电压表改接在a、b两端有 =RA+R0,得出Rx= - 。
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根据串联电路电阻分压的原理有
= ,解得Rx= R0。
方案2:开关K接1时测得金属丝Rx两端的电压U1,开关K接2时测得金属丝Rx和R0两端的
总电压U2。
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方案3:将开关S2接1,适当调节滑动变阻器的阻值,记下电压表的示数U1,保持滑动变阻器
滑片位置不动,将开关S2接2,记下电压表示数U2。
根据串联电路电阻分压的原理有
= ,解得Rx= R0。
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