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1、实验六 决定导线电阻的因素一、实验目的基础过关1.掌握电流表、电压表和滑动变阻器的使用方法及电流表和电压表的读数方法。2.掌握螺旋测微器和游标卡尺的原理及读数方法。3.会用伏安法测电阻,进一步测定金属的电阻率。二、实验原理1.用伏安法测出金属导线的电阻,实验电路如图(甲或乙)。2.由电阻定律R=①ρ,得ρ=②R。三、实验器材被测金属丝、③螺旋测微器、毫米刻度尺、电池组、电流表、电压表、滑动变阻器、开关、导线若干。四、实验步骤1.直径测定:用螺旋测微器在被测金属导线上的三个④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.电路连接:按实验原理电路图甲或乙连接好电路。3.长度
2、测量:用⑤毫米刻度尺测量接入电路中的被测金属导线的⑥有效长度,反复测量3次,求出其平均值l。4.U、I测量:把滑动变阻器的滑片调节到使接入电路中的电阻值⑦最大的位置,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表、电压表的示数I和U的值,记入表格内,断开开关S。5.拆去实验线路,整理好实验器材。五、数据处理1.在求Rx的平均值时可用两种方法(1)用Rx=⑧分别算出各次的数值,再取平均值。(2)用U-I图线的⑨斜率求出。2.计算电阻率将记录的数据Rx、l、d的值代入电阻率计算式ρ=Rx=⑩。六、误差分析1.金属丝的横截面积是利用直径计算而得,直径的测量是产生误
3、差的主要来源之一。2.采用伏安法测量金属丝的电阻时,由于采用的是电流表外接法,测量值小于真实值,使电阻率的测量值偏小。3.金属丝的长度测量、电流表和电压表的读数等会带来偶然误差。4.由于金属丝通电后发热升温,会使金属丝的电阻率变大,造成测量误差。七、注意事项1.被测金属导线的电阻值较小,实验电路一般采用电流表外接法。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,即电压表两端点间的待测导线长度,测量时应将导线拉直,反复测量三次,求其平均值。3.测金属导线直径一定要选三个不同部位进行测量,求其平均值。4.闭合开关S之前,一定要使滑动变阻器的滑片处在有效电阻值最大的
4、位置。5.在用伏安法测电阻时,通过待测导线的电流I不宜过大(电流表用0~0.6A量程),通电时间不宜过长,以免金属导线的温度明显升高,造成其电阻率在实验过程中逐渐增大。八、测量电路1.两种接法的比较内接法外接法电路图误差原因电流表分压U测=Ux+UA电压表分流I测=Ix+IV电阻测量值R测==Rx+RA>Rx,测量值大于真实值R测==
5、时,用电流表内接法。(3)实验试探法:按如图所示接好电路,让电压表一根接线柱P先后与a、b处接触一下,如果电压表的示数有较大的变化,而电流表的示数变化不大,则可采用电流表外接法;如果电流表的示数有较大的变化,而电压表的示数变化不大,则可采用电流表内接法。九、控制电路1.两种接法的比较限流接法分压接法两种接法电路图负载R上电压调节范围≤U≤E0≤U≤E负载R上电流调节范围≤I≤0≤I≤闭合S前触头位置b端a端2.两种接法的选择①要求待测电阻两端的电压从零开始变化,或精确性要求较高时采用分压接法②滑动变阻器的最大阻值远小于待测电阻或串联的其他电阻的阻值时③题设条件中所提供的电表量程或电阻的最大允
6、许电流不够时①待测电阻接近或略小于滑动变阻器的最大阻值时采用限流接法②电源的放电电流或滑动变阻器的额定电流太小,不能满足分压接法的要求时③没有很高的精确性要求,考虑安装简捷和节能因素时考点一实验原理与实验操作考点二实验数据处理与误差分析考点突破考点三实验的拓展与创新考点一 实验原理与实验操作例1在“测定金属的电阻率”的实验中,被测金属丝的电阻大约为6Ω,先用刻度尺测出金属丝的长度l以及金属丝的直径d,接着用伏安法测出金属丝两端的电压U和通过金属丝的电流I,计算出它的电阻,再根据电阻公式计算出该金属材料的电阻率。在用伏安法测定金属丝的电阻时,除被测的金属丝外,还有如下供选择的实验器材:直流电源
7、E:电动势约为4.5V,内阻很小;电流表A1:量程0~0.6A,内阻为0.125Ω;电流表A2:量程0~3A,内阻为0.025Ω;电压表V1:量程0~3V,内阻为3kΩ;电压表V2:量程0~15V,内阻为15kΩ;滑动变阻器R1:最大阻值10Ω,允许通过的最大电流为0.2A;滑动变阻器R2:最大阻值20Ω,允许通过的最大电流为1.0A;开关,导线若干。要求有较高的测量精度,并能测得多组数据。(1)在可供选择的
