【课件】导体电阻率的测量（实验2）+课件高二上学期物理人教版（2019）必修第三册.pptx

（实验2）单击此处添加描述文本实验思实验思实验思实验思路与方法路与方法路与方法路与方法01CONTENTS测量金属测量金属测量金属测量金属丝的电阻丝的电阻丝的电阻丝的电阻02控制电控制电控制电控制电路的设计路的设计路的设计路的设计0304伏安法测伏安法测伏安法测伏安法测电阻的电电阻的电电阻的电电阻的电路设计及路设计及路设计及路设计及仪表选择仪表选择仪表选择仪表选择测量金属测量金属测量金属测量金属的电阻率的电阻率的电阻率的电阻率05不同不同导体导体的导电性能不同，的导电性能不同，电阻率电阻率是反映导体材料导电性能的重要物理量。那么，我们该如何是反映导体材料导电性能的重要物理量。那么，我们该如何测量测量导体的电阻率呢？导体的电阻率呢？测金属测金属丝的长度丝的长度实验思路实验思路实验思路实验思路测金属测金属丝的直径丝的直径=：测量金属丝的横截面积。：测量金属丝的长度。：测量金属丝的电阻。直直直直接接接接测测测测长长长长度度度度l l、电电电电阻为阻为阻为阻为R R R R、直径、直径、直径、直径d d d d：一一、实验思路、实验思路测测量量工工具具：毫毫米米刻刻度度尺尺（电电阻阻丝丝总总长长度度约约几几十十厘厘米米，可可选选用用毫毫米刻度尺）；分度值米刻度尺）；分度值1mm1mm，可估读到，可估读到0.1mm0.1mm；测测量量思思路路：测测量量接接入入电电路路的的电电阻阻丝丝有有效效长长度度，多多测测几几次次求求取取平平均值。均值。有有效效长长度度测金属测金属测金属测金属丝的长度丝的长度丝的长度丝的长度实验思路实验思路实验思路实验思路测金属测金属丝的直径丝的直径举例：毫米刻度尺的使用举例：毫米刻度尺的使用毫米刻度尺的最小分度值为毫米刻度尺的最小分度值为 ,测量时应精确测量时应精确到到 mm,估读到估读到 mm.1mm10.1【65.5mm】测金属测金属测金属测金属丝的长度丝的长度丝的长度丝的长度实验思路实验思路实验思路实验思路测金属测金属丝的直径丝的直径测量思路：测量思路：测量金属丝的测量金属丝的直径直径d d，间接得出金属丝的横截面积。，间接得出金属丝的横截面积。测量方法：测量方法：1.1.选刻度尺，利用选刻度尺，利用累积法累积法测直径；测直径；2.2.选选螺螺旋旋测测微微器器或或游游标标卡卡尺尺直直接接测测量量直直径径，在在电电阻阻丝丝的的不不同同位位置置测量测量3 3次次，求得直径的，求得直径的平均值平均值。为减小误差，尽量为减小误差，尽量选用选用螺旋测微器螺旋测微器。测金属测金属测金属测金属丝的长度丝的长度丝的长度丝的长度实验思路实验思路实验思路实验思路测金属测金属测金属测金属丝的直径丝的直径丝的直径丝的直径电流表的电流表的电流表的电流表的两种接法两种接法两种接法两种接法测量思测量思测量思测量思路与方法路与方法路与方法路与方法伏安法测电伏安法测电阻误差分析阻误差分析伏安法测电阻伏安法测电阻的内外接选择的内外接选择测测量量思思路路：用用电电压压表表测测出出电电阻阻两两端端的的电电压压U U，用用电电流流表表测测出出通通过过电阻的电流电阻的电流I I，利用部分电路欧姆定律可以算出电阻的阻值，利用部分电路欧姆定律可以算出电阻的阻值R R；测量方法：测量方法：伏安法伏安法ESPRxAV控控制制部部分分测量量部部分分1.1.电流表接在电压表两接线柱外侧，电流表接在电压表两接线柱外侧，通常叫通常叫“外接法外接法”。2.2.电流表接在电压表两接线柱内侧，电流表接在电压表两接线柱内侧，通常叫通常叫“内接法内接法”。A AV VRxRxA AV VR Rx x“伏安法伏安法”测电阻的两种接法测电阻的两种接法因电流表因电流表有分压有分压、电压表有分流作用、电压表有分流作用,两种方法测量电阻两种方法测量电阻都有误差都有误差，那么，实际应用中该，那么，实际应用中该如何选择如何选择呢？呢？电流表的电流表的电流表的电流表的两种接法两种接法两种接法两种接法测量思测量思测量思测量思路与方法路与方法路与方法路与方法伏安法测电伏安法测电阻误差分析阻误差分析伏安法测电阻伏安法测电阻的内外接选择的内外接选择电压表示数：电压表示数：电流表示数：电流表示数：误差分析误差分析1：电流表电流表外外接法接法A AV VRxRx误差来源误差来源于于电压表的分流电压表的分流，分流越小，误差越小。测量小电，分流越小，误差越小。测量小电阻，即阻，即RxRA情况下，使用内接法误差较小。情况下，使用内接法误差较小。A AV VR Rx x电流表的电流表的电流表的电流表的两种接法两种接法两种接法两种接法测量思测量思测量思测量思路与方法路与方法路与方法路与方法伏安法测电伏安法测电伏安法测电伏安法测电阻误差分析阻误差分析阻误差分析阻误差分析伏安法测电阻伏安法测电阻的内外接选择的内外接选择“内外接内外接”方法的选择方法的选择规律规律内接法内接法内接法内接法R RX XV VA AR RX XA AV V外接法外接法外接法外接法庆威庆威物理物理2.2.误差：误差：大内偏大，小外偏小大内偏大，小外偏小当当 （即（即 )当当 （即（即 )当当 （即即 )1.1.结论：结论：大内小外大内小外时两种接法均可时两种接法均可时用外接法时用外接法时用内接法时用内接法电流表的电流表的电流表的电流表的两种接法两种接法两种接法两种接法测量思测量思测量思测量思路与方法路与方法路与方法路与方法伏安法测电伏安法测电伏安法测电伏安法测电阻误差分析阻误差分析阻误差分析阻误差分析伏安法测电阻伏安法测电阻伏安法测电阻伏安法测电阻的内外接选择的内外接选择的内外接选择的内外接选择若若伏特表伏特表示数有示数有明显变化明显变化，即即 用用外接外接；若若安培表安培表示数有示数有明显变化明显变化，即即 用用内接内接。“内外接内外接”方法的选择方法的选择试探法试探法VASabR按按内外接内外接的方式依次连接的方式依次连接，观察，观察电流表、电压表电流表、电压表示示数变化情况。数变化情况。电流表的电流表的电流表的电流表的两种接法两种接法两种接法两种接法测量思测量思测量思测量思路与方法路与方法路与方法路与方法伏安法测电伏安法测电伏安法测电伏安法测电阻误差分析阻误差分析阻误差分析阻误差分析伏安法测电阻伏安法测电阻伏安法测电阻伏安法测电阻的内外接选择的内外接选择的内外接选择的内外接选择滑动变阻器滑动变阻器的两种接法的两种接法测量金测量金测量金测量金属丝的电阻属丝的电阻属丝的电阻属丝的电阻限流式接限流式接法的特点法的特点分压式接分压式接法的特点法的特点测测量量未未知知电电阻阻时时，需需取取同同一一电电阻阻的的多多组组电电压压和和电电流流值值。此此时时可可接接入入滑滑动动变变阻阻器器，能能起起到到直直接接改改变变测测量量电电阻阻的的电电流流或电压大小的作用，达到测多组数据的实验效果。或电压大小的作用，达到测多组数据的实验效果。那么，滑动变那么，滑动变阻器该阻器该如何接如何接入入电路呢？电路呢？两种接法两种接法的优缺点的优缺点滑动变阻器滑动变阻器的接法与选择的接法与选择滑动变阻器滑动变阻器的接法的接法限限流流式式 U0SRABPRx分分压压式式 U0SPRxRAB目的：目的：调节滑动变阻器使得电阻有多组调节滑动变阻器使得电阻有多组U、I数数据据.滑动变阻器滑动变阻器滑动变阻器滑动变阻器的两种接法的两种接法的两种接法的两种接法测量金测量金测量金测量金属丝的电阻属丝的电阻属丝的电阻属丝的电阻限流式接限流式接法的特点法的特点分压式接分压式接法的特点法的特点两种接法两种接法的优缺点的优缺点滑动变阻器滑动变阻器的接法与选择的接法与选择滑滑片片P P在在移移动动过过程程中中，待待测测电电阻阻R RX X的电压和电流变化情况的电压和电流变化情况当滑片当滑片P P处于处于A A端：端：滑变接入阻值滑变接入阻值R RP P=0;=0;待待测测电电阻阻所所分分电电压压最最大大，为为U U0 0；待测电阻的电流待测电阻的电流 当滑片当滑片P P处于处于B B端：端：滑变接入阻值滑变接入阻值R RP P=R=Rmaxmax；待测阻值所分电压最小待测阻值所分电压最小待测电阻的电流待测电阻的电流 “限流式限流式”接法接法U0SRABPRx内阻不计滑动变阻器滑动变阻器的两种接法的两种接法测量金测量金测量金测量金属丝的电阻属丝的电阻属丝的电阻属丝的电阻限流式接限流式接限流式接限流式接法的特点法的特点法的特点法的特点分压式接分压式接法的特点法的特点两种接法两种接法的优缺点的优缺点滑动变阻器滑动变阻器的接法与选择的接法与选择当滑片当滑片P P处于处于A A端：端：滑变全部阻值Rmax与Rx并联(R(RAPAP=0=0；R RBPBP=R=Rmaxmax与与R Rx x并联并联)待测电阻所分电压最大，为电源电压U0；待测电阻的电流U0SPRxRAB当滑片当滑片P P处于处于B B端：端：滑变接入全部阻值Rmax，此时Rx被短路(R(RAPAP=R=Rmaxmax;R;RBPBP=0=0与与R Rx x并联并联)待测阻值所分电压最小，为0；待测电阻的电流为0滑滑片片P P在在移移动动过过程程中中，待待测测电电阻阻R RX X的电压和电流变化情况的电压和电流变化情况“分压分压式式”接法接法电源内阻不计滑动变阻器滑动变阻器的两种接法的两种接法测量金测量金测量金测量金属丝的电阻属丝的电阻属丝的电阻属丝的电阻限流式接限流式接法的特点法的特点分压式接分压式接分压式接分压式接法的特点法的特点法的特点法的特点两种接法两种接法的优缺点的优缺点滑动变阻器滑动变阻器的接法与选择的接法与选择1.1.限流限流接法接法:优点优点:电路结构简单、操作方便、电路结构简单、操作方便、耗能少。耗能少。缺点：缺点：电压或电流不能从电压或电流不能从0 0变起、调节范围小。变起、调节范围小。“两种两种”接法的优缺点接法的优缺点U0SRABPRxU0SPRxRAB2.2.分压接法：分压接法：优点优点:电压或电流能从电压或电流能从0 0调节，调节调节，调节 范围大。范围大。缺点：缺点：电路结构复杂、操作不方便、耗能多。电路结构复杂、操作不方便、耗能多。滑动变阻器滑动变阻器的两种接法的两种接法测量金测量金测量金测量金属丝的电阻属丝的电阻属丝的电阻属丝的电阻限流式接限流式接法的特点法的特点分压式接分压式接法的特点法的特点两种接法两种接法两种接法两种接法的优缺点的优缺点的优缺点的优缺点滑动变阻器滑动变阻器的接法与选择的接法与选择以下以下3 3种情况必须用分压接法：种情况必须用分压接法：(1)(1)当要求电压或电流从当要求电压或电流从0 0变起时变起时;(2)(2)当待测电阻的阻值远大于滑动变阻器的总阻值时当待测电阻的阻值远大于滑动变阻器的总阻值时;(3)(3)当采用限流接法，无论怎样调节都不能保证电路的安全时。当采用限流接法，无论怎样调节都不能保证电路的安全时。（注：注：当两种接法均可时，一般采用限流接法。当两种接法均可时，一般采用限流接法。）1.滑动变阻器滑动变阻器的的接法接法(1)(1)当采用当采用限流限流接法时，选择总电阻与待测电阻的阻值相接近接法时，选择总电阻与待测电阻的阻值相接近的那一个。的那一个。(2)(2)当采用当采用分压分压接法接法时，选择总电阻小而额定电流大的那一个。时，选择总电阻小而额定电流大的那一个。2.滑动变阻器滑动变阻器的的选择选择滑动变阻器滑动变阻器的两种接法的两种接法测量金测量金测量金测量金属丝的电阻属丝的电阻属丝的电阻属丝的电阻限流式接限流式接法的特点法的特点分压式接分压式接法的特点法的特点两种接法两种接法的优缺点的优缺点滑动变阻器滑动变阻器滑动变阻器滑动变阻器的接法与选择的接法与选择的接法与选择的接法与选择 分压外接法分压外接法 VARx分压内接法分压内接法AVRx限流内接法限流内接法 RxAV 限流外接法限流外接法 RxAV由由于于电电阻阻丝丝的的电电阻阻较较小小，做做实实验验时时，选选择择外外接接法法；当当不不要要求求电电压压从从0 0开开始始调调节节，可可选选择择耗耗能能较较低低的的限限流法流法。测电阻测电阻的四种常用电路的四种常用电路伏安法伏安法伏安法伏安法测电阻的测电阻的测电阻的测电阻的四种电路四种电路四种电路四种电路仪表选择仪表选择器材器材的选择的选择1.1.安全性安全性原则：原则：例如电压表与电流表不能超过量程。例如电压表与电流表不能超过量程。2.2.精确性精确性原则：例如原则：例如电压表与电流表的指针偏角不能过小，电压表与电流表的指针偏角不能过小，应使其指针偏角不小于应使其指针偏角不小于满偏的满偏的1/3.1/3.3.3.方便性方便性原则原则4.4.经济性经济性原则原则伏安法伏安法伏安法伏安法测电阻的测电阻的测电阻的测电阻的四种电路四种电路四种电路四种电路仪表选择仪表选择仪表选择仪表选择ESPRxAV三、实验器材三、实验器材 螺旋测微器或游标卡尺、毫螺旋测微器或游标卡尺、毫米刻度尺、电压表、电流表、米刻度尺、电压表、电流表、定值电阻、开关及导线、被测定值电阻、开关及导线、被测金属导线、电池、滑动变阻器。金属导线、电池、滑动变阻器。一、实验目的：一、实验目的：测量金属丝的电阻率测量金属丝的电阻率二、实验原理：二、实验原理：如图如图实验操作实验操作实验目的实验目的实验目的实验目的原理与器材原理与器材原理与器材原理与器材数据处理数据处理注意事项注意事项误差分析误差分析实验视频实验视频实验操作实验操作实验操作实验操作实验目的实验目的实验目的实验目的原理与器材原理与器材原理与器材原理与器材数据处理数据处理注意事项注意事项1 1.测直径测直径:在被测金属丝上三个不同位置各测一次直径在被测金属丝上三个不同位置各测一次直径,并记录并记录;2 2.量长度量长度:测有效长度测有效长度,反复测量反复测量3 3次次;3 3.连电路连电路:按原理图所示的电按原理图所示的电路图连接实验电路路图连接实验电路;4 4.求电阻求电阻:改变滑动变阻器滑片改变滑动变阻器滑片的位置的位置,读出几组相应的电流表、读出几组相应的电流表、电压表的示数电压表的示数I I和和U U的值的值,记入记入表格内表格内,断开开关断开开关S S。5 5.拆除实验电路拆除实验电路,整理整理好实验器材。好实验器材。四、实验操作四、实验操作误差分析误差分析实验视频实验视频五、数据处理 实验操作实验操作实验操作实验操作实验目的实验目的实验目的实验目的原理与器材原理与器材原理与器材原理与器材数据处理数据处理数据处理数据处理注意事项注意事项误差分析误差分析实验视频实验视频1.1.因一般金属丝电阻较小因一般金属丝电阻较小,为了减少实验的系统误差为了减少实验的系统误差,应选应选择电流表择电流表外接法外接法。2.2.本实验滑动变阻器若用本实验滑动变阻器若用分压式分压式接法接法,在接通电源之前应在接通电源之前应将滑动变阻器调到电压表为零的状态。将滑动变阻器调到电压表为零的状态。3.3.测量测量I时应测接入电路中的金属丝的有效长度时应测接入电路中的金属丝的有效长度(即两接线即两接线柱之间的长度柱之间的长度););在金属丝的在金属丝的3 3个不同位置上用螺旋测微器或个不同位置上用螺旋测微器或游标卡尺测量直径游标卡尺测量直径d d。4.4.电流不宜过大电流不宜过大(电流表用电流表用0-00-0.6 A6 A量程量程),),通电时间不宜太通电时间不宜太长长,以免电阻率因温度升高而变化。以免电阻率因温度升高而变化。六、注意事项 实验操作实验操作实验操作实验操作实验目的实验目的实验目的实验目的原理与器材原理与器材原理与器材原理与器材数据处理数据处理数据处理数据处理注意事项注意事项注意事项注意事项误差分析误差分析实验视频实验视频1.直径直径测量量。2.长度度测量量。3.电路中路中电流表及流表及电压表表内阻内阻对电阻阻测量的影响。量的影响。4.通通电电流大小流大小、时间长短短、致使致使电阻阻丝发热,电 阻率随之阻率随之变化。化。七、误差分析 实验操作实验操作实验操作实验操作实验目的实验目的实验目的实验目的原理与器材原理与器材原理与器材原理与器材数据处理数据处理数据处理数据处理注意事项注意事项注意事项注意事项误差分析误差分析误差分析误差分析实验视频实验视频实验操作实验操作实验操作实验操作实验目的实验目的实验目的实验目的原理与器材原理与器材原理与器材原理与器材数据处理数据处理数据处理数据处理注意事项注意事项注意事项注意事项误差分析误差分析误差分析误差分析实验视频实验视频实验视频实验视频