73实验七测定金属电阻率.doc

实验七　测定金属的电阻率 实验目的 1．掌握螺旋测微器的原理及读数方法． 2．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． 3．会用伏安法测电阻，并能测定金属的电阻率． 实验原理 1. 图7－3－1 螺旋测微器 (1)构造：如图7－3－1，S为固定刻度，H为可动刻度． (2)原理：可动刻度H上的刻度为50等份，则螺旋测微器的精确度为0.01 mm. (3)读数： 测量时被测物体长度的半毫米数由固定刻度读出，不足半毫米部分由可动刻度读出． 测量值(mm)＝固定刻度数(mm)(注意半毫米刻度线是否露出)＋可动刻度数(估读一位)×0.01(mm) 图7－3－2 如图7－3－2所示，固定刻度示数为2.0 mm，不足半毫米，而从可动刻度上读的示数为15.0，最后的读数为：2.0 mm＋15.0×0.01 mm＝2.150 mm. 2．游标卡尺 (1)构造：主尺、游标尺(主尺和游标尺上各有一个内、外测量爪)、游标尺上还有一个深度尺(如图7－3－3所示)． 图7－3－3 (2)用途：测量厚度、长度、深度、内径、外径． (3)原理：利用主尺的最小分度与游标尺的最小分度的差值制成．不管游标尺上有多少个小等分刻度，它的刻度部分的总长度比主尺上的同样多的小等分刻度少1 mm.常见的游标卡尺的游标尺上小等分刻度有10格的、20格的、50格的，其读数见下表： 刻度格数(分度) 刻度总长度 每小格与1 mm的差值 精确度(可准确到) 10 9 mm 0.1 mm 0.1 mm 20 19 mm 0.05 mm 0.05 mm 50 49 mm 0.02 mm 0.02 mm (4)读数：若用x表示从主尺上读出的整毫米数，K表示从游标尺上读出与主尺上某一刻线对齐的游标的格数，则记录结果表示为(x＋K×精确度)mm.需要注意的是，不管是哪种卡尺，K值均不需要向后估读一位． (5)如图7－3－4所示，有一游标卡尺，主尺的最小分度是1 mm，游标上有20个小的等分刻度．用它测量一工件的长度，图示的读数为104 mm＋0.05×0 mm＝104.00 mm. 图7－3－4 3．伏安法测电阻 (1)电流表的内接法和外接法的比较 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＋RARx测量值大于真实值 R测＝＝Rx测量值小于真实值 适用条件 RARx RV?Rx 适用于测量 大电阻 小电阻 (2)两种电路的选择 阻值比较法：先将待测电阻的估计值与电压表、电流表内阻进行比较，若Rx较小，宜采用电流表外接法；若Rx较大，宜采用电流表内接法．简单概括为“大内偏大，小外偏小”． 比值比较法 若，则用电流表外接法． 若，则用电流表内接法． 图7－3－5 试触法：如图7－3－5所示，将电压表分别接在a、c和b、c两点间时，若电流表示数变化较大，说明电压表分流较大，应选用内接法，若电压表示数变化较大，则选用外接法． 4．电阻率的测定原理 把金属丝接入如图7－3－6所示的电路中，用 图7－3－6 电压表测金属丝两端的电压，用电流表测金属丝中的电流，根据Rx＝计算金属丝的电阻Rx，然后用毫米刻度尺测量金属丝的有效长度l，用螺旋测微器测量金属丝的直径d，计算出金属丝的横截面积S；根据电阻定律Rx＝，得出计算金属丝电阻率的公式ρ＝＝. 实验器材 被测金属丝、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． 实验步骤 1．直径测定：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，计算出金属丝的横截面积S＝. 2．电路连接：按如图7－3－7所示的电路原理图连接好用伏安法测电阻的实验电路． 图7－3－7 3．长度测量：用毫米刻度尺测量接入电路中的被测金属丝的有效长度，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. U I Rx 5.拆除实验线路，整理好实验器材． 数据处理 1．在求Rx的平均值时可用两种方法 (1)用Rx＝分别算出各次的数值，再取平均值． (2)用U－I图线的斜率求出． 2．计算电阻率：将记录的数据U、I、l、d的值代入电阻率计算式ρ＝. 注意事项 1．测量直径应在导线连入电路前进行，测量金属丝的长度，应该在连入电路之后在拉直的情况下进行． 2．本实验中被测金属丝的电阻值较小，故须采用电流表外接法． 3．开关S闭合前，滑动变阻器的阻值要调至最大． 4．电流不宜太大(电流表用0～0.6 A量程)，通电时间不宜太长． 5．实验连