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实验十二 测定金属丝的电阻率

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基础知识

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(一)实验目的: 1.掌握电阻定律; 2.掌握伏安法测电阻; 3.学会使用螺旋测微器.

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(二)实验原理:

根据电阻定律公式

l 1 2 R = ρ ,S = πd S 4

只要测量

出金属导线的长度l和它的直径d,计算出导线的横截 面积S,并用伏安法测出金属导线的电阻R,即可计算 出金属导线的电阻率ρ.l R=ρ , S

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(三)实验器材:螺旋测微器;毫米刻度尺;电池组;电流 表;电压表;滑动变阻器;电键;被测金属导线;导线若 干.

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(四)实验步骤: 1.用螺旋测微器在被测金属导线上的三个不同位置 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.按图所示的原理电路图连接好用伏安法测电阻的 实验电路.

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3.用毫米刻度尺测量接入电路中的被测金属导线的 有效长度,反复测量3次,求出其平均值l.

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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, 改变滑动变阻器滑动片的位置,读出几组相应的电流 表 电压表的示数I和U的值,记入记录表格内,断开电 键S.求出导线电阻R的平均值. 5.将测得R l d的值,代入电阻率计算公式 中,计算出金属导线的电阻率. 6.拆去实验线路,整理好实验器材.RS π d 2U = ρ= l 4lI

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(五)注意事项 (1)本实验中被测金属导线的电阻值较小,为了减小实 验的系统误差,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,是指测量待测导线 接入电路的两个端点之间的长度,亦即电压表并入 两点间的部分为待测导线长度.测量时应将导线拉 直. (3)闭合电键S之前,一定要使滑动变阻器的滑动片处 在有效电阻值最大的位置.共 53 页 9

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(4)在用伏安法测电阻时,通过待测导线的电流I的值 不宜过大(电流表用0~0.6 A量程),通电时间不宜过 长,以免金属导线的温度过高,造成其电阻率在实验 过程中增大. (5)求R的平均值可用两种方法:第一种是用R=U/I算 出各次的测量值,再取平均值;第二种是用图象U— I(图线)的斜率来求出.若采用图象法,在描点时,要 尽量使各点间的距离拉大一些,连线时要让各点均 匀分布在直线两侧,个别明显偏离较远的点可以不 予考虑.共 53 页 10

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解题技法

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一

电流表外接法和内接法

技法讲解 (1)电流表外接法:如图甲所示,由于电压表的分流,电 流表测出的电流比R中的实际电流要大一些,所以 R测<R真.

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(2)电流表内接法:如图乙所示,由于电流表的分压,电 压表测出的电压比R两端的实际电压要大一些,所 以R测>R真.

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(3)电流表外接和内接的选择 ①用外接法时,

测量电阻的真实值 R=U , U I RV

由此可看出RV比R大得越多时,RV的分流越小,测量的 误差越小.因此,外接法适宜测量小电阻. ②用内接法时,测量电阻的真实值U IRA R= , I

由此可看出RA比R小得越多时,RA的分压越小,测得的 误差越小.因此,内接法适宜测量大电阻.共 53 页 14

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二 判定被测电阻的大小的方法技法讲解 (1) 若待测电阻的大约 RV R约 值已知时, 当 > , 即R 约 < RA RV 的情况下, 可认为待测电 R约 RA RV R约 阻是小电阻;当 < ,即R 约 > RA RV 情况下, 可认为待测电阻 R约 RA 是大电阻.

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(2)若待测电阻的大约值未知时,可根据实验中两电表 的读数变化情况判定.如图所示,当电压表的一端分 别接在a、b两点时,若电压表的示数变化较大,说 明待测电阻R可以与RA相比拟,待测电阻是小电阻. 若电流表的示数变化较大,说明待测电阻R可以与 RV相比拟,待测电阻是大电阻.

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