1.实验目的
(1)掌握电流表、电压表和滑动变阻器的使用方法。
(2)进一步掌握螺旋测微器的使用方法和读数方法。
(3)学会利用伏安法测电阻,进一步测出金属丝的电阻率。
2.实验原理
由R=ρ得ρ=,因此,只要测出金属丝的长度l、横截面积S和金属丝的电阻R,即可求出金属丝的电阻率ρ。
测金属电阻的电路图和实物图如图甲、乙所示。
甲 乙
3.实验器材
被测金属丝,直流电源(4 V),电流表(0~0.6 A),电压表(0~3 V),滑动变阻器(0~50 Ω),开关,导线若干,螺旋测微器,毫米刻度尺。
[部分器材用途]
电流表、电压表
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伏安法测电阻
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螺旋测微器
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测量金属丝的直径,由于测量直径时带来的误差更明显一些,因此用精确度更高的器材测量
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毫米刻度尺
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测量金属丝的有效长度
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4.实验步骤
(1)测d: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。
(2)连电路:连接好用伏安法测电阻的实验电路。
(3)测l:用毫米刻度尺测量接入电路中的被测金属丝的有效长度,反复测量三次,求出其平均值l。
(4)调滑动变阻器最大:把滑动变阻器的滑片调节到使其接入电路中的电阻值最大的位置。
(5)U、I测量:闭合开关,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,填入记录表格内。
(6)求ρ:将测得的Rx、l、d值,代入公式R=ρ和S=中,计算出金属丝的电阻率。
5.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UI图线的斜率求出。
(2)计算电阻率
将记录的数据Rx、l、d的值代入电阻率计算公式ρ=Rx=。
6.误差分析
(1)金属丝的横截面积是利用直径计算而得,金属丝直径的测量是产生误差的主要来源之一。
(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。
7.注意事项
(1)先测直径,再连电路:为了方便,测量直径时应在金属丝连入电路之前测量。
(2)电流表外接法:本实验中被测金属丝的阻值较小,故采用电流表外接法。
(3)电流控制:电流不宜过大,通电时间不宜过长,以免金属丝温度过高,导致电阻率在实验过程中变大。