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    1. 实验目的:正确使用各种常用电学仪器并正确读数,学会使用螺旋测微器并掌握正确的读数方法,测出金属的电阻率.

  2. 实验原理:根据电阻定律公式,可知导体电阻率
要测出金属导线的长度l和它的直径d,计算出它的横截面积S,然后用伏安法测出金属导线的电阻R,就可以计算出金属导线的电阻率.

  3. 实验器材: 螺旋测微器,米尺,直流电源、电流表、电压表、滑动变阻器,电键、被测金属丝,导线若干.

  4. 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,计算出导线的横截面积S.

  (2) 按如图3-101所示的原理图,连接好用伏安法测电阻的实验电路.

          

  (3) 用毫米刻度尺测量接入电路中的金属导线的有效长度,反复测量三次求出平均值l.

  (4) 把滑动变阻器的滑动片调节到使接入电路中
的电阻值最大的位置,电路经检查确认无误后,闭合电键S,改变滑动变阻器滑片的位置,读出几组相应的电流表、电压表的示数I和U的值,断开电键,记算对应的电阻值R1R2并求出其平均值R.

  5. 注意事项

  (1) 由于被测金属导线的电阻值较小,因此实验电路必须采用电流表外接法.

  (2) 测量被测金属导线的有效长度,应将导线拉直,测量待测导线接入电路中的两个端点之间的长度,不应测量导线总长度.

  (3) 伏安法测电阻时,待测导线的电流不宜过大,通电时间不宜过长,以免使金属导线的温度明显升高,造成其电阻率在实验中逐渐增大.

  (4) 求阻值R的方法有两种,第一种是用公式算出各次的测量值,再取平均值,第二种方法是用作图像求斜率的办法来求出.

    难点突破:

    1. 数据处理

  计算金属导体的电阻R,可以直接利用公式,算出对应的各组UI的值所求出的R,最后求R的平均值. 也可以用第二种方法,图像法求电阻的平均值,建立UI坐标,把所测量的数据描点,画出UI曲线,UI曲线的斜率,就是金属丝的电阻平均值,在画UI曲线时应注意UI曲线应该是一条过原点的直线,所以要让所描的点尽量落在所画的直线上,或均匀分布于线的两侧,对于个别明显偏离直线的点,可以省略掉不予以考虑.

  把实验中所测得的ld及所得到的电阻的平均值代入公式即可求得金属丝的电阻率.

  2. 实验研究:用电学方法可以测出金属镀膜的厚度d.

  如图3-102所示,P是一根表面均匀镀有很薄的发热电阻膜的长陶瓷管(其长度L为50 cm左右,直径d为10 cm左右),镀膜材料的电阻率ρ已知,管的两端有导电箍MN,米尺、电压表V、电流表A、电源E、滑变阻器R、电键S和导线.

           

  由所用仪器可以看出,由于金属镀膜很薄,米尺无法直接测量其厚度,可以先求出电金属镀膜的电阻,再由已知的电阻率可求出厚度d,要测量其电阻,可以设想把电阻镀膜沿轴线方向剪开展平,则金属镀膜变成一长方形导体,沿电流方向的长度为L,即为镀膜陶瓷管的长度,宽度是πD,即为镀膜陶瓷管截面圆的圆周长. 用伏安法测出导体的电阻R(应采用电流表外接法)由电阻定律
即可算出膜的厚度

    例题3-29 测定金属电阻率实验中,以下操作中错误的是(  )

     A.用米尺量出金属丝的全长三次,算出其平均值
     B.用螺旋测微器在金属丝三个不同部位各测量一次直径,算出平均 
      值
     C.用伏安法测电阻时,采用电流表内接电路,多次测量求平均值
     D.实验中应保持金属丝的温度不变


    例题3-30 用伏安法测量电阻阻值R,并求出电阻率ρ给定电压表(内阻约为50 kΩ)电流表(内阻约为40 Ω)滑动变阻器、电源、电键,待测电阻(约为 250 Ω)及导线若干.

     (1)画出测量R的电路图.

     (2)图3-103中的6个点表示实验中测得的6组电流I、电压U的值,试写出根据此图求R值的步骤,并求出的电阻值R=    (保留3位有效数字) 
               

     (3)待测电阻是一均匀材料制成的圆柱体,用游标为50分度的卡尺测量其长度与直径,结果分别如图3-104甲、乙所示,由图可知其长度为    ,直径为_____. (2003年,天津)  
         


    例题3-31 在用伏安法测电阻的实验中,所用电压表的
     内阻约为20 kΩ,电流表的内阻约为10 Ω,
     选择能够尽量减小实验误差的电路图进行实
     验,读得的各组数据用实心圆点标于坐标图
     上,如图3-106.

     (1)根据各点表示的数据描出IU图线,由
       此求得的该电阻的阻值Rx=_____Ω(保留
      两位有效数字)

     (2)画出实验的电路原理图.
     




 

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